TWI548542B - 電子駐煞車故障警示方法及系統 - Google Patents

Description

電子駐煞車故障警示方法及系統

本發明為一種駐煞車故障警示方法及系統，特別是一種可以應用於電子駐煞車的故障警示方法及系統。

常見應用於車輛的傳統駐煞車是以人工拉動鋼索來驅動煞車，進而固定車輛。此類傳統駐煞車所產生的煞車力道會隨著使用者施力大小不同或忘記使用手煞車，因此造成車輛滑動的意外。

為了解決上述的問題，利用馬達驅動煞車產生固定煞車力道的電子駐煞車陸續的應用在車輛上。使用者只需要透過按壓或輕扣等簡單的動作即可達到驅動煞車並且穩固車輛的效果。但是由於電子駐煞車透過機械結構與馬達的整合來驅動煞車，使用者並無法得知煞車力道是否足夠，而且一旦部分機械結構故障或是失效，電子駐煞車即無法有效地固定車輛。

為了有效的獲得即時的煞車力道，整合力量感測器的電子駐煞車即產生在市面上。而市面上常見的電子駐煞 車大致上可分為鋼索型及卡鉗型，鋼索型是利用馬達帶動鋼索來驅動煞車，卡鉗型則是以馬達直接驅動煞車卡鉗。因此，力量感測器多是整合於鋼索或是卡鉗上，但是由於車輛行駛後會經常頻繁的使用煞車，導致力量感測器常態性的處於高溫與積塵嚴重的操作環境。而這樣的惡劣操作環境常會影響力量感測器的操作及減少使用壽命。

此外，由於上述整合力量感測器的電子駐煞車是力量感測器的回授來運作，一旦力量感測器故障或失效，電子駐煞車即無法正常準確的運作。但是，使用者並無法由力量感測器的回授得知電子駐煞車的運作是否正常。

因此，本發明之一目的是提供一種電子駐煞車故障警示方法及系統，可以有效地檢測電子駐煞車運作狀態，並且可以即時的提醒使用者電子駐煞車處於異常運作狀態。

此外，本發明之另一目的是提供一種電子駐煞車故障警示方法及系統，當電子駐煞車運作異常時，不但可以警示使用者，更可以額外輸出輔助煞車力道以避免煞車不及產生碰撞意外。

本發明一態樣提供一種電子駐煞車故障警示方法，包含以下步驟：利用一驅動馬達驅動一煞車。驅動馬達向外傳輸一電樞電流訊號。將轉換電樞電流訊號為一低頻電流訊號及一高頻電流訊號。以低頻電流訊號估測一煞 車施力值，而且以高頻電流訊號估測一馬達轉速值。比對煞車施力值與一理想煞車施力範圍，並且輸出一煞車比對訊號。比對馬達轉速值及一理想馬達轉速範圍，且輸出一馬達轉速比對訊號。評估煞車比對訊號及馬達轉速比對訊號產生一異常結果。依據異常結果向外輸出一相對應警示訊號。

藉由上述方法，本發明可以直接分析驅動馬達內部轉動時所產生的電樞電流，來估測電子駐煞車的煞車力道值及驅動馬達轉速值。並且透過比對煞車力道值與理想煞車施力範圍及驅動馬達轉速值及理想馬達轉速範圍來評估電子駐煞車的運作狀態。更可以依據前述評估即時地提醒使用者電子駐煞車是否正常運作。

上述方法其他可行實施例如下：電樞電流訊號的電流大小呈漣波狀變化。電樞電流可得到低頻電流訊號以及高頻電流訊號，低頻電流訊號為直流電流。高頻電流訊號為交變電流。異常結果為煞車鬆脫、煞車卡死、煞車效率降低或碳刷異常。相對應警示訊號為聲音、燈號、圖案、震動、影像或電子控制訊息。

此外，當上述方法的異常結果為煞車效率降低時，更包含以下步驟：產生一輔助煞車訊號控制驅動馬達，使驅動馬達在再次驅動煞車用以提供一輔助煞車力道。

以上所述之驅動馬達可以為直流馬達或是交流馬達等電動馬達，而直流馬達是目前研發過程中可以獲得較佳表現的其中一實施例。而其他形式並且可以產生電樞電 流訊號的驅動馬達亦可應用於本發明中。

本發明另一態樣提供一種電子駐煞車故障警示系統，包含一煞車、一直流馬達、一電流感測模組、一訊號處理模組及一警示模組。直流馬達與煞車耦合用來驅動煞車，而且直流馬達向外傳輸一電樞電流訊號。電流感測模組與直流馬達電性連結，而且電流感測模組包含一低通濾波器及一帶通濾波器。低通濾波器轉換電樞電流訊號成為一低頻電流訊號。帶通濾波器轉換電樞電流訊號成為一高頻電流訊號。訊號處理模組與電流感測模組電性連結，而且訊號處理模組包含一估測單元、一比對單元及一評估單元。估測單元接收低頻電流訊號用來估測一煞車施力值，而且估測單元接收高頻電流訊號用來估測一馬達轉速值。比對單元與估測單元電性連結，比對單元具有一理想煞車施力範圍及一理想馬達轉速範圍。比對單元比對煞車施力值與理想煞車施力範圍以及馬達轉速值與理想馬達轉速範圍，而比對單元向外傳輸一煞車比對訊號及一馬達轉速比對訊號。評估單元與比對單元電性連結，評估單元分析煞車比對訊號及馬達轉速比對訊號後，評估單元向外傳輸一異常結果。警示模組與訊號處理模組電性連結，警示模組接收異常結果並且向外輸出一相對應警示訊號。

藉由上述系統，本發明不但可在電子駐煞車運作異常時，立即警示使用者，更可以同時驅動煞車額外輸出一輔助煞車力道，避免因為電子駐煞車運作異常而發生煞車力量的不足。

系統態樣的其他可行實施例如下：電樞電流訊號的電流大小呈漣波狀變化。低頻電流訊號為一直流電流。高頻電流訊號為一交變電流。異常結果為煞車鬆脫、煞車卡死、煞車效率降低或碳刷異常。相對應警示訊號為聲音、燈號、圖案、震動、影像或電子控制訊息。

此外，當前段實施例的異常結果為煞車效率降低時，藉此評估單元更可向直流馬達傳輸一輔助煞車訊號，使直流馬達再次驅動煞車用以提供一輔助煞車力道。

101~108‧‧‧步驟

201‧‧‧電刷

202‧‧‧電刷

211、212、213‧‧‧換向片

220‧‧‧馬達線圈

500‧‧‧電子駐煞車故障警示系統

510‧‧‧煞車

520‧‧‧直流馬達

530‧‧‧電流感測模組

531‧‧‧低通濾波器

532‧‧‧帶通濾波器

540‧‧‧訊號處理模組

541‧‧‧估測單元

542‧‧‧比對單元

543‧‧‧評估單元

550‧‧‧警示模組

601、602、603、605、606、610、612‧‧‧評估步驟

604、607、609、611、613‧‧‧異常結果

T1、T2、T3‧‧‧時間

i_a‧‧‧電樞電流訊號

i_DC‧‧‧低頻電流訊號

i_AC‧‧‧高頻電流訊號

F‧‧‧煞車施力值

F_set‧‧‧理想煞車施力範圍

N‧‧‧馬達轉速值

N_set‧‧‧理想馬達轉速範圍

t‧‧‧作動時間

t_set‧‧‧理想作動時間範圍

第1圖係繪示一種電子駐煞車故障警示方法之流程示意圖。

第2圖係繪示直流馬達運作時內部構件的相對關係。

第3圖係繪示直流馬達運作時產生的漣波狀變化。

第4圖係繪示利用電樞電流訊號轉換為低頻電流訊號及高頻電流訊號後所呈現的型態。

第5圖係繪示一種電子駐煞車故障警示系統之元件連結示意圖。

第6圖係繪示第5圖評估單元運作之流程示意圖。

請參照第1圖，第1圖係繪示一種電子駐煞車故障警示方法之流程示意圖。本發明之一種電子駐煞車故障警示方法的驅動馬達是以直流馬達為實施例來說明，本發明 一種電子駐煞車故障警示方法包含以下步驟。

步驟101，利用一直流馬達驅動一煞車。

步驟102，直流馬達向外傳輸一電樞電流訊號。

步驟103，將轉換電樞電流訊號為一低頻電流訊號及一高頻電流訊號。

步驟104，以低頻電流訊號估測一煞車施力值F，而且以高頻電流訊號估測一馬達轉速值N。

步驟105，比對煞車施力值F與一理想煞車施力範圍F_set，並且輸出一煞車比對訊號。

步驟106，比對馬達轉速值N及一理想馬達轉速範圍N_set，且輸出一馬達轉速比對訊號。

步驟107，評估煞車比對訊號及馬達轉速比對訊號產生一異常結果。

步驟108，依據異常結果向外輸出一相對應警示訊號。而相對應警示訊號可以是聲音、燈號、圖案、震動、影像或電子控制訊息。

在步驟101中，直流馬達為直流有刷馬達，直流有刷馬達帶動卡鉗與碟盤咬合，以達到煞車的功效。

在步驟102中，電樞電流訊號呈現漣波狀變化的原因，請參閱第2圖及第3圖。第2圖係繪示直流馬達運作時內部構件的相對關係。第3圖係繪示直流馬達運作時產生的漣波狀變化。直流馬達若為直流有刷馬達型態則包含以下構件馬達線圈220、電刷201、202及換向片211、212、213。當直流馬達運作時，換向片211、212、213隨著直流 馬達轉動，並且與電刷201、202及馬達線圈220產生相對的旋轉位移。如第2圖所示，依逆時鐘方向轉動的直流馬達為例，在時間T1時，換向片211受直流馬達旋轉接觸電刷201；在時間T2時，換向片211則即將脫離電刷201；在時間T3時，換向片211則與電刷202接觸。同時間，換向片212、213亦各自依逆時鐘方向轉動，並且與電刷201、202接觸或分離。因為電流流經馬達線圈220，使得直流馬達產生反電動勢進而產生的電樞電流。而且受換向片211、212、213不斷地在電刷201、202及馬達線圈220轉動，因此電樞電流訊號i_a會受直流馬達轉動而不斷換向。此外，電樞電流訊號i_a更會隨著時間呈現漣波狀變化，如第3圖所示。

請參照第4圖，第4圖係繪示利用電樞電流訊號轉換為低頻電流訊號及高頻電流訊號後所呈現的型態。在步驟103中，電樞電流訊號i_a轉換後為低頻電流訊號i_DC及高頻電流訊號i_AC。而在步驟104中，是以低頻電流訊號i_DC配合下列式(1)估測煞車施力值F： 其中，V_a為馬達輸入電壓，ω_r為馬達轉速，K_e為扭矩常數，φ_pm為磁通量，R_a為馬達電樞阻抗。而且以高頻電流訊號i_AC配合下列式(2)估測馬達轉速值N： 其中，f為漣波頻率，p為馬達磁極數量，k為換向片數量，N為馬達轉速值，lcm(2p,k)則代表2倍馬達磁極數量與換向片數量的最小公倍數。

而隨後在步驟105，比對估測煞車施力值F與理想煞車施力範圍F_set。在步驟106，比對估測馬達轉速值N與理想馬達轉速範圍N_set，而由步驟107可以獲得電子駐煞車目前狀態的異常結果，而異常結果可以是煞車鬆脫、煞車卡死、煞車效率降低或碳刷異常。而步驟108會根據評估果會發出配合異常結果的相對應警示訊號來提醒使用者。而其中相對應警示訊號可以是警示聲音、儀表警告燈號、方向盤輕微的震動、顯示於顯示器的醒目燈號及影像或是電子控制訊息。

而在步驟107中，若是異常結果為煞車效率降低時，更會產生一輔助煞車訊號控制直流馬達，使直流馬達在再次驅動煞車，用以額外地提供一輔助煞車力道。

因此，本發明之電子駐煞車故障警示方法僅需要分析直流馬達轉動時的低頻電流訊號i_DC的變化與高頻電流訊號i_AC的變化，即可估測電子駐煞車的煞車施力值F及馬達轉速值N。更可以透過理想煞車施力範圍F_set及理想馬達轉速範圍N_set來評估電子駐煞車的運作狀態是否正常，並且可以依據異常結果即時地提醒使用者。此外，不需要額 外安裝其他感測器即可得知電子駐煞車的運作狀態，可以降低電子駐煞車安裝成本以及避免感測器耗損的問題。

請參照第5圖，第5圖係繪示一種電子駐煞車故障警示系統之元件連結示意圖。本發明之一種電子駐煞車故障警示系統500，包含一煞車510、一直流馬達520、一電流感測模組530、一訊號處理模組540及一警示模組550。

煞車510是利用習知碟盤煞車，包含煞車卡鉗及煞車碟盤(以上元件並無繪示)。

直流馬達520與煞車510耦合以驅動煞車510，而且直流馬達520可向外傳輸一電樞電流訊號i_a。直流馬達520為直流有刷馬達，直流馬達520帶動煞車卡鉗咬合煞車碟盤以達到煞車的功效。

電流感測模組530與直流馬達520電性連結，且電流感測模組530包含一低通濾波器531及一帶通濾波器532。低通濾波器531將電樞電流訊號i_a轉換成一低頻電流訊號i_DC，其中低頻電流訊號i_DC是直流電流。帶通濾波器532將電樞電流訊號i_a轉換成一高頻電流訊號i_AC，其中高頻電流訊號i_AC為交變電流。

訊號處理模組540與與電流感測模組530電性連結，而且訊號處理模組540包含一估測單元541、一比對單元542及一評估單元543。估測單元541接收來自於低通濾波器531的低頻電流訊號i_DC，並且配合前述式(1)來估測一煞車施力值F。此外，估測單元541更可以接收來自於帶通濾波器532的高頻電流訊號i_AC，並且配合前述式(2)來估測 一馬達轉速值N。比對單元542與估測單元541電性連結，而且比對單元542具有一理想煞車施力範圍F_set及一理想馬達轉速範圍N_set。比對單元542比對煞車施力值F與理想煞車施力範圍F_set，並且向外傳輸一煞車比對訊號。比對單元542更可以比對馬達轉速值N與理想馬達轉速範圍N_set，並且向外傳輸一馬達轉速比對訊號。評估單元543與比對單元542電性連結，評估單元543於分析煞車比對訊號及馬達轉速比對訊號後，評估單元543會向外傳輸一異常結果。

而評估單元543的運作流程，請參閱第6圖。第6圖係繪示第5圖評估單元運作之流程示意圖。評估單元543會依序針對煞車施力、作動時間及馬達轉速進行評估。其中作動時間為煞車施力後，馬達轉速降低至特定值所需要之時間。此外，理想煞車施力範圍F_set、理想馬達轉速範圍N_set及理想作動時間範圍t_set是預先內建於評估單元543內的數值範圍。首先評估煞車施力(評估步驟601)，若煞車施力值F小於理想煞車施力範圍F_set，則往下評估作動時間(評估步驟602)。若作動時間t大於理想作動時間範圍t_set，則繼續評估馬達轉速(評估步驟603)。若馬達轉速值N大於理想馬達轉速範圍N_set，評估單元543會推定目前電子駐煞車的煞車鬆脫，並且向外輸出異常結果604。

而在進行評估步驟601時，若煞車施力值F大於理想煞車施力範圍F_set，則評估作動時間(評估步驟605)。若作動時間t大於或等於理想作動時間範圍t_set，則繼續往下 評估馬達轉速(評估步驟606)。其中若馬達轉速值N大於理想馬達轉速範圍N_set，評估單元543會推定碳刷異常，並且向外輸出異常結果607。此外，若馬達轉速值N小於理想馬達轉速範圍N_set，評估單元543會推定為煞車效率降低，並且向外輸出異常結果609。

而在進行評估步驟605時，若是作動時間t小於理想作動時間範圍t_set，則評估馬達轉速(評估步驟610、評估步驟612)。若馬達轉速值N小於理想馬達轉速範圍N_set，評估單元543則會推定煞車卡死，並且向外輸出異常結果611。若馬達轉速值N大於理想馬達轉速範圍N_set，評估單元543則會推定系統異常，並且向外輸出異常結果613。

警示模組550與訊號處理模組540電性連結，警示模組550接收異常結果並且向外輸出一相對應警示訊號。而相對應警示訊號可以是警示音用來提醒使用者電子駐煞車的煞車已經鬆脫、或是在儀表板上顯示黃色警示燈號以提醒使用者檢查直流馬達碳刷，更可以是車內顯示器中顯示代表煞車效率降低及系統異常的影像。

此外，本發明之電子駐煞車故障警示系統500，當評估單元543所產生的異常結果609為煞車效率降低時，評估單元543更可向直流馬達520傳輸一輔助煞車訊號，使直流馬達520再次驅動煞車510以額外提供一輔助煞車力道。

上述本發明之一種電子駐煞車故障警示系統500，直流馬達520驅動煞車510時，電樞電流訊號i_a會產生變 化。電樞電流訊號i_a在經過電流感測模組530轉換為低頻電流訊號i_DC及高頻電流訊號i_AC。而訊號處理模組540可以由低頻電流訊號i_DC及高頻電流訊號i_AC產生異常結果，以判斷電子駐煞車使用狀態。一旦異常結果為電子駐煞車使用狀態異常，可以立即警示使用者。此外，本發明之一種電子駐煞車故障警示系統500更可以驅動煞車510額外輸出輔助煞車力道，避免因為電子駐煞車運作異常而發生碰撞。

綜合以上所述實施例，本發明電子駐煞車故障警示方法及系統具有以下功效：1.有效地檢測電子駐煞車運作狀態，並且即時地提醒使用者電子駐煞車的運作狀態。2.當電子駐煞車運作異常時，不但可以警示使用者，更可以額外地輸出輔助煞車力道來避免碰撞。3.不需要在煞車上額外安裝力量感測器，可以有效的降低安裝成本。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

101~108‧‧‧步驟

Claims (14)

1. 一種電子駐煞車故障警示方法，包含以下步驟：利用一驅動馬達驅動一煞車；該驅動馬達向外傳輸一電樞電流訊號；轉換該電樞電流訊號為一低頻電流訊號及一高頻電流訊號；以該低頻電流訊號估測一煞車施力值，而且以該高頻電流訊號估測一馬達轉速值；比對該煞車施力值與一理想煞車施力範圍，且輸出一煞車比對訊號；比對該馬達轉速值及一理想馬達轉速範圍，且輸出一馬達轉速比對訊號；評估該煞車比對訊號及該馬達轉速比對訊號產生一異常結果；以及依據該異常結果向外輸出一相對應警示訊號。
2. 如請求項1所述之電子駐煞車故障警示方法，其中該電樞電流訊號呈漣波狀變化。
3. 如請求項1所述之電子駐煞車故障警示方法，其中該低頻電流訊號為直流電流。
4. 如請求項1所述之電子駐煞車故障警示方法，其中該高頻電流訊號為交變電流。
5. 如請求項1所述之電子駐煞車故障警示方法，其中該異常結果為煞車鬆脫、煞車卡死、煞車效率降低或碳刷異常。
6. 如請求項1所述之電子駐煞車故障警示方法，其中該相對應警示訊號為聲音、燈號、圖案、震動、影像或電子控制訊息。
7. 如請求項1所述之電子駐煞車故障警示方法，其中該異常結果為煞車效率降低時，更包含以下步驟：產生一輔助煞車訊號控制該驅動馬達，使該驅動馬達在再次驅動該煞車用以提供一輔助煞車力道。
8. 一種電子駐煞車故障警示系統，包含：一煞車；一直流馬達，其與該煞車耦合以驅動該煞車，且該直流馬達向外傳輸一電樞電流訊號；一電流感測模組，其與該直流馬達電性連結，該電流感測模組包含：一低通濾波器，其轉換該電樞電流訊號為一低頻電流訊號；及一帶通濾波器，其轉換該電樞電流訊號為一高頻電流訊號； 一訊號處理模組，與該電流感測模組電性連結，其包含：一估測單元，其接收該低頻電流訊號以估測一煞車施力值，且該估測單元接收該高頻電流訊號以估測一馬達轉速值；一比對單元，其與該估測單元電性連結，該比對單元具有一理想煞車施力範圍及一理想馬達轉速範圍，其中該比對單元比對該煞車施力值與該理想煞車施力範圍及該馬達轉速值與該理想馬達轉速範圍，且該比對單元向外傳輸一煞車比對訊號及一馬達轉速比對訊號；及一評估單元，其與該比對單元電性連結，該評估單元分析該煞車比對訊號及該馬達轉速比對訊號，且向外傳輸一異常結果；以及一警示模組，其與該訊號處理模組電性連結，該警示模組接收該異常結果且向外輸出一相對應警示訊號。
9. 如請求項8所述之電子駐煞車故障警示系統，其中該電樞電流訊號呈漣波狀變化。
10. 如請求項8所述之電子駐煞車故障警示系統，其中該低頻電流訊號為一直流電流。
11. 如請求項8所述之電子駐煞車故障警示系統，其中該高頻電流訊號為一交變電流。
12. 如請求項8所述之電子駐煞車故障警示系統，其中該異常結果為煞車鬆脫、煞車卡死、煞車效率降低或碳刷異常。
13. 如請求項8所述之電子駐煞車故障警示系統，其中該相對應警示訊號為聲音、燈號、圖案、震動、影像或電子控制訊息。
14. 如請求項8所述之電子駐煞車故障警示系統，其中當該異常結果為煞車效率降低時，該評估單元更可向該直流馬達傳輸一輔助煞車訊號，使該直流馬達再次驅動該煞車用以提供一輔助煞車力道。