电子驻车制动系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种电子驻车制动系统及其控制方法，更具体地，涉及一种用于控制电子驻车制动器执行制动操作或者释放制动操作的电子驻车制动系统及其控制方法。

背景技术：

近年来，使用一种以电子方式控制驻车制动器的驱动的电子驻车制动(Electronic Parking Brake；EPB)系统，其安装在普通的盘式制动器上，执行驻车制动器的功能。

这种电子驻车制动系统由具备产生制动力的马达的EPB致动器(Actuator)和用于驱动所述EPB致动器的电子控制单元组成。

电子控制单元驱动EPB致动器，使驻车制动器执行驻车操作(apply)或者释放(Release)驻车操作。

以往的EPB致动器的保护概念是通过利用电流波形检测如马达卡止(motor stuck)或者马达运行超限(motor overrun)等EPB致动器的破损或者运行异常导致插入而无法正常运行，或者因折断而其运行无法停止等极端状态后能够应对的安全装置(Mechanism)来实现。马达卡止是指因马达的机械插入而使马达无法旋转的状态。马达超限是指马达没有受到负荷而使电流不发生变化的状态。

但是，近年来，对电子设备的安全性要求越来越高，因此，EPB系统的各种功能安全性的要求对产品竞争力产生大的影响。

因此，正在开发各种用于保护EPB致动器的电子元件的安全机制，在EPB致动器处于上述的极端状况之前，预先诊断EPB致动器是否存在异常情况并进行应对，由此保护EPB致动器的硬件组件(hardware components)。

现有技术文献

专利文献

韩国公开专利公报第2013-0021788号

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的实施例的目的在于提供一种预先判断EPB致动器是否运行异常的电子驻车制动系统及其控制方法。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，可以提供一种电子驻车制动系统，作为包括通过马达运行的电子驻车制动(Electronic Parking Brake；EPB)致动器的电子驻车制动系统，包括：马达驱动单元，用于驱动所述EPB致动器的马达；电流检测单元，检测通过所述马达的电流；以及电子控制单元，根据操作模式并通过所述马达驱动单元驱动所述马达，利用在所述马达驱动期间通过所述电流检测单元检测的电流值和检测时间，计算所述马达驱动期间所述马达所消耗的电流能量，并将计算的所述电流能量和预先设定的值进行比较，根据所述比较结果控制所述马达的运行。

并且，当计算的所述电流能量大于所述预先设定的值时，所述电子控制单元可以判断所述马达超负荷。

并且，所述电子驻车制动系统可以包括发出所述马达超负荷警报的报警单元，其中，当判断所述马达超负荷时，所述电子控制单元通过所述马达驱动单元停止所述马达运行，通过所述报警单元发出所述马达超负荷的警报。

并且，所述操作模式可以是驻车操作、释放驻车操作、垫更换中的一种，所述预先设定的值可以是根据每个所述操作模式分别不同地设定的值。

并且，所述电子驻车制动系统可以包括：存储器，用于存储通过 所述马达的马达电流值；计数器，用于计数所述马达运行的时间，其中，所述电子控制单元将在所述马达驱动期间通过所述电流检测单元检测的电流值和检测时间分别存储在所述存储器中，并利用存储在所述存储器中的电流值和检测时间，计算所述操作模式开始后到当前时间点为止所述马达所消耗的电流能量，然后比较计算的所述电流能量和预先设定的值，判断所述马达是否超负荷。

并且，所述控制单元在计算所述电流能量时可以计算第一电流能量和第二电流能量中的至少一种，其中，所述第一电流能量为所述马达运行期间存储在所述存储器中的马达电流(I)与检测时间(t)的乘积的累计值，所述第二电流能量为马达电流(I)的平方与检测时间的乘积的累计值。

并且，当所述第一电流能量和所述第二电流能量中的至少一种大于对应于操作中的每个操作模式的预先设定的值时，所述电子控制单元可以判断所述马达超负荷。

根据本发明的另一个方面，可以提供一种电子驻车制动系统的控制方法，作为包括通过马达运行的电子驻车制动(EPB)致动器的电子驻车制动系统的控制方法，包括：根据操作模式驱动所述马达；检测所述马达驱动期间通过所述马达的电流和检测时间；存储检测的所述电流值和所述检测时间；利用存储的所述电流值和所述检测时间，计算所述操作模式开始到当前时间点为止所述马达所消耗的电流能量；比较计算的所述电流能量和预先设定的值，判断所述马达是否超负荷。

并且，所述电流能量的计算可以是计算第一电流能量和第二电流能量中的至少一种，其中，所述第一电流能量为所述马达运行期间存储在所述存储器中的马达电流(I)与检测时间(t)的乘积的累计值，所述第二电流能量为马达电流(I)的平方与检测时间的乘积的累计值。

并且，所述马达超负荷的判断可以是当所述第一电流能量和所述第二电流能量中的至少一种大于对应于操作中的每个操作模式的预先设定的值时，判断所述马达超负荷。

并且，所述操作模式可以是驻车操作、释放驻车操作、垫更换中的一种，所述预先设定的值是根据每个所述操作模式分别不同地设定的值。

(三)有益效果

本发明的实施例利用EPB致动器的马达所消耗的电流能量，预先判断EPB致动器的运行是否异常，在发生极端状况之前能够紧急停止EPB致动器，从而能够保护系统的硬件组件。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的EPB系统结构的示意图。

图2是本发明的一个实施例的EPB系统的控制框图。

图3是用于说明本发明的一个实施例的EPB系统的电流检测单元的图。

图4是用于说明本发明的一个实施例的EPB系统处于驻车操作模式时的电流能量的曲线图。

图5是用于说明本发明的一个实施例的EPB系统处于释放驻车操作模式时的电流能量的曲线图。

图6是用于说明本发明的一个实施例的EPB系统处于垫(pad)更换模式时的电流能量的曲线图。

图7是用于说明本发明的一个实施例的EPB系统的驻车操作模式的操作过程的控制流程图。

图8是用于说明本发明的一个实施例的EPB系统的释放驻车操作模式的操作的控制流程图。

图9是用于说明本发明的一个实施例的EPB系统的垫更换模式的操作的控制流程图。

附图说明标记

33：马达 40：电子控制单元

50：驻车开关 60：电流检测单元

70：马达驱动单元 80：计数器

90：存储器 100：报警单元

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。下面说明的实施例只是为了向本发明所属领域的技术人员充分地传达本发明的技术思想而示例的。本发明并不限定于下面说明的实施例，能够以其它不同形式具体化。为了清楚地说明本发明，在附图中省略了与说明无关的部分，而且为了便于说明，可放大表示组成构件的宽度、长度、厚度等。在说明书中，相同的附图标记表示相同的组成构件。

根据操作方式，电子驻车制动系统可分为线缆牵引(Cable puller)式、马达启动的整合卡钳(Motor-On-Caliper)式等，车辆停车或者在坡道起步时车辆都有可能往后溜坡，此时即使驾驶员没有手动操作驻车制动器，电子驻车制动系统会自动操作来保持车辆的驻车状态或者停车状态。

以下为了便于说明，以马达启动的整合卡钳(Motor-On-Caliper)式电子驻车制动系统为例进行说明。

图1是本发明的一个实施例的EPB系统结构的示意图。

参照图1，EPB系统包括：EPB致动器30，通过设置在车轮上的盘式制动器10、20的运行来产生制动力；电子控制单元(Electronic Control Unit；ECU)40，用于控制所述EPB致动器30的运行。

盘式制动器10、20包括：承载件(carrier)10，其结合在车身，在内部以彼此隔开一定距离的方式设置一对摩擦垫11；以及卡钳壳体20，包括缸体部20a和另一侧设置的棘爪部20b，所述缸体部20a被设置成可向承载件10前后移动，并设置有可前后移动的活塞21， 以便将两个摩擦垫11压向制动盘D。

EPB致动器30包括：操作轴31，可旋转地设置在卡钳壳体20的缸体部20a内；压套32，设置在活塞21的内侧，通过操作轴31的旋转前后移动来对活塞21进行施压或者释放施压；马达33，用于使操作轴31正反向旋转；减速齿轮总成34，包括多个齿轮34a、34b，将由马达33的旋转轴33a产生的动力以减少旋转数的方式传递给操作轴31。

图2是本发明的一个实施例的EPB系统的控制框图，图3是用于说明本发明的一个实施例的EPB系统的电流检测单元的图。

参照图2，EPB系统包括电子控制单元40，所述电子控制单元40对电子驻车制动器的操作进行整体控制。

在电子控制单元40的输入端电连接驻车开关50和电流检测单元60。

在电子控制单元40的输出端电连接马达驱动单元60和报警单元100。

在电子控制单元40的输入输出端电连接计数器80和存储器90。

当驾驶员打开(ON)驻车开关时，向电子控制单元40传送用于操作(Apply)电子驻车制动系统的驻车操作信号，当驾驶员关闭(OFF)驻车开关时，向电子控制单元40传送用于释放电子驻车制动系统操作的释放驻车操作信号。即，根据驻车开关50的操作状态，电子驻车制动系统转换为执行操作(Apply)或者释放(Release)操作的状态。

电流检测单元60检测马达33的电流。例如，电流检测单元60可以利用分流电阻或者霍尔传感器检测通过马达的马达电流(参照图3)。除了分流电阻或者霍尔传感器之外，电流检测单元60还可以使用能够检测马达电流的各种方式。

马达驱动单元70使马达33正向旋转或者反向旋转。例如，马达 驱动单元70可以包括由多个电源切换元件(power switching elements)组成的H-桥(H-Bridge)电路，以使马达33进行正反向旋转。如图3所示，马达驱动单元70可通过导通(turning on)第一继电器(Relay 1)的同时断开(turning off)第二继电器(Relay 2)来使马达33向一个方向旋转。相反，马达驱动单元70可通过断开第一继电器(Relay 1)的同时导通第二继电器(Relay 2)来使马达33向反方向旋转。当马达33通过马达驱动单元70向一个方向旋转的驻车操作时，马达33的一个方向的旋转经过减速齿轮总成34后减速，从而以大的力使操作轴31向一个方向旋转。当操作轴31向一个方向旋转时，压套32会轴向移动，当压套32对活塞21施压时，两个摩擦垫11对制动盘D施压，使车轮制动。释放驻车操作时，其操作过程与执行驻车操作的过程相反。更换垫(pad)时通过与释放驻车操作相同的方式进行，但是通过控制马达33的运行来使操作轴31进一步后退，以便更换垫。

计数器80计数每个操作模式(执行驻车操作、释放驻车操作、更换垫)的马达33的运行时间。

存储器90中存储与每个操作模式(执行驻车操作、释放驻车操作、更换垫)对应的预先设定的值。对于每个操作模式，所设定的预先设定的值相互不同。

报警单元100向驾驶员发出EPB致动器30运行异常的警报。报警单元100向驾驶员发出EPB致动器30内的马达33超负荷的警报。报警单元100由安装在车辆内部的合适位置的如报警灯等视觉性元件或者如蜂鸣器等听觉性元件来实现，根据电子控制单元40的控制信号，运行报警灯或者蜂鸣器来发出马达33超负荷的警报。报警单元100的听觉性元件还可以使用扬声器，这种扬声器可以是安装在车辆内部的汽车音响系统的扬声器，也可以是在车辆内的合适位置安装的单独的扬声器。

在驻车操作模式时，电子控制单元40执行通过马达驱动单元70使EPB致动器30的马达33向一个方向旋转，由此向盘式制动器10、20提供制动力的驻车操作(Parking Apply)。

在释放驻车操作模式时，电子控制单元40执行通过马达驱动单元70使EPB致动器30的马达33向反方向旋转，由此释放向盘式制动器10、20提供的驻车制动力的释放驻车操作(Parking Release)。

在更换垫模式时，电子控制单元40通过马达驱动单元70使EPB致动器30的马达33向与驻车操作时的方向相反的方向旋转，以能够更换摩擦垫11。

根据操作模式，电子控制单元40通过马达驱动单元70驱动马达33，通过电流检测单元60检测通过马达33的电流值，并利用检测的电流值，计算在马达33驱动期间马达33所消耗的电流能量，然后将计算的电流能量和预先设定的值进行比较，并根据比较结果控制马达33的运行。

此外，为了计算马达33驱动期间马达33所消耗的电流能量，电子控制单元40还可以计算马达两端的电压差，并基于计算的电压差和马达内部电阻(未示出)值，计算马达驱动期间马达所消耗的电流能量。

此时，可通过考虑从电池(BAT)向马达供给电压而消耗的电压降(voltage drop)来计算马达两端的电压值，以得出马达两端的电压差。

在驻车操作模式时，电子控制单元40驱动马达33，然后检测马达33的每个操作时间的电流值，并利用检测的马达33的每个操作时间的马达电流值，计算马达33驱动期间马达33所消耗的电流能量，然后将计算的电流能量和存储在存储器90中的每个操作模式的预先设定的值中与驻车操作模式对应的预先设定的值进行比较，根据比较结果，当计算的电流能量大于与驻车操作模式对应的预先设定的值 时，判断马达33超负荷，紧急停止运行马达33。此时，电子控制单元40通过报警单元100向驾驶员发出马达33超负荷的警报。电子控制单元40在发出马达33超负荷的警报时，可以发出在驻车操作模式的操作过程中产生了马达33超负荷的警报。

图4是用于说明本发明的一个实施例的EPB系统处于驻车操作模式时的电流能量的曲线图。

在执行驻车操作时，通过马达33的电流波形是如图4所示的电流波形。电流能量是由电流和时间所决定的值，基本上可以是画斜线的面积或者与之对应的值。

电流能量可以包括第一电流能量和第二电流能量中的至少一种，所述第一电流能量为马达33驱动期间电流(I)与时间(t)的乘积的累计值，所述第二电流能量为电流(I)的平方与时间的乘积的累计值。

第一电流能量和第二电流能量是利用根据马达运行时间实时计算的值来求出。当EPB致动器30长时间运行异常时，电流与时间的乘积的累计值和电流的平方与时间的乘积的累计值会变大。通过限制所述累计值，能够提高EPB致动器30运行异常时的安全性。

当执行驻车操作期间计算的电流能量即第一电流能量和第二电流能量中的至少一种分别大于存储在存储器90中的对应于驻车操作模式的预先设定的值(对应于第一电流能量的第一值、对应于第二电流能量的第二值)时，电子控制单元40可判断马达33超负荷，紧急停止运行马达33。

图5是用于说明本发明的一个实施例的EPB系统处于释放驻车操作模式时的电流能量的曲线图。

在释放驻车操作时，通过马达33的电流波形是如图5所示的电流波形。同执行驻车操作模式一样，电流能量是由电流和时间所决定的值，基本上可以是画斜线的面积或者与之对应的值。

电流能量可以包括第一电流能量和第二电流能量中的至少一种，所述第一电流能量为马达33驱动期间电流(I)与时间(t)的乘积的累计值，所述第二电流能量为电流(I)的平方与时间的乘积的累计值。

当在释放驻车操作期间计算的电流能量即第一电流能量和第二电流能量中的至少一种大于存储在存储器90中的对应于释放驻车操作模式的预先设定的值时，电子控制单元40可判断马达33超负荷，紧急停止运行马达33。

图6是用于说明本发明的一个实施例的EPB系统处于垫(pad)更换模式时的电流能量的曲线图。

更换垫时，通过马达33的电流波形是如图6所示的电流波形。同驻车操作模式一样，电流能量是由电流和时间所决定的值，基本上可以是画斜线的面积或者与之对应的值。

电流能量可以包括第一电流能量和第二电流能量中的至少一种，所述第一电流能量为马达33驱动期间电流(I)与时间(t)的乘积的累计值，所述第二电流能量为电流(I)的平方与时间的乘积的累计值。

当更换垫的期间计算的电流能量即第一电流能量和第二电流能量中的至少一种大于存储在存储器90中的对应于更换垫模式的预先设定的值时，电子控制单元40可判断马达33超负荷，紧急停止运行马达33。

图7是用于说明本发明的一个实施例的EPB系统的驻车操作模式的操作过程的控制流程图。

参照图7，电子控制单元40设定驻车操作模式时对应于驻车操作模式的临界值(200)。下面，假设对应于驻车操作模式的临界值为第一临界值。

为了执行驻车操作，电子控制单元40使马达33向一个方向旋转 (202)。

电子控制单元40检测马达运行期间通过马达的电流(204)，并将检测的电流和时间实时存储在存储器90中(206)。

电子控制单元40利用马达运行期间存储在存储器90中的马达电流和时间，实时计算电流能量(208)。

电子控制单元40比较计算的电流能量和第一临界值，判断计算的电流能量是否大于等于第一临界值(210)。

操作模式中步骤210的判断结果，当计算的电流能量小于第一临界值时，判断驻车操作是否完成(212)。如现有的技术，可通过判断马达电流是否达到目标电流来判断驻车操作是否完成。

操作模式中步骤212的判断结果，如果驻车操作完成，则电子控制单元40停止马达33运行(214)。

另外，操作模式中步骤212的判断结果，如果驻车操作没有完成，则电子控制单元40转移至操作模式中步骤202，执行以下操作模式。

另外，操作模式中步骤210的判断结果，当计算的电流能量大于等于第一临界值时，电子控制单元40判断EPB致动器运行异常或者由EPB致动器运行异常导致马达超负荷(216)。因此，电子控制单元40紧急停止运行马达33(218)。同时，电子控制单元40向驾驶员发出EPB致动器运行异常或者马达超负荷的警报(220)。

因此，可以利用EPB致动器30的马达33所消耗的电流能量，预先判断驻车操作时的EPB致动器30是否运行异常。因此，能够在驻车操作过程中发生极端状况之前，紧急停止运行EPB致动器30，保护系统的硬件组件。

图8是用于说明本发明的一个实施例的EPB系统的释放驻车操作模式的操作的控制流程图。

参照图8，电子控制单元40设定释放驻车操作模式时对应于释放驻车操作模式的临界值(300)。下面，假设对应于释放驻车操作模 式的临界值为第二临界值。

为了执行释放驻车操作，电子控制单元40使马达33向与驻车操作模式的旋转方向相反的方向旋转(302)。

电子控制单元40检测马达运行期间通过马达的电流(304)，并将检测的电流和时间实时存储在存储器90中(306)。

电子控制单元40利用马达运行期间存储在存储器90中的马达电流和时间，实时计算电流能量(308)。

电子控制单元40比较计算的电流能量和第二临界值，判断计算的电流能量是否大于等于第二临界值(310)。

操作模式中步骤310的判断结果，当计算的电流能量小于第二临界值时，判断释放驻车操作是否完成(312)。如现有的技术，可通过判断马达电流是否达到释放驻车操作时的目标电流来判断释放驻车操作是否完成。

操作模式中步骤312的判断结果，如果释放驻车操作完成，则电子控制单元40停止马达33运行(314)。

另外，操作模式中步骤312的判断结果，如果释放驻车操作没有完成，则电子控制单元40转移至操作模式中步骤302，执行以下操作模式。

另外，操作模式中步骤310的判断结果，当计算的电流能量大于等于第二临界值时，电子控制单元40判断EPB致动器运行异常或者由EPB致动器运行异常导致马达超负荷(316)。因此，电子控制单元40紧急停止运行马达33(318)。同时，电子控制单元40向驾驶员发出EPB致动器运行异常或者马达超负荷的警报(320)。

因此，可以利用EPB致动器30的马达33所消耗的电流能量，预先判断释放驻车操作时的EPB致动器30是否运行异常。因此，能够在释放驻车操作过程中发生极端状况之前，紧急停止运行EPB致动器30，保护系统的硬件组件。

图9是用于说明本发明的一个实施例的EPB系统的垫更换模式的操作的控制流程图。

参照图9，电子控制单元40设定垫更换模式时对应于垫更换模式的临界值(400)。下面，假设对应于垫更换模式的临界值为第三临界值。

为了执行垫更换操作，电子控制单元40使马达33向与驻车操作模式的旋转方向相反的方向旋转(402)。

电子控制单元40检测马达运行期间通过马达的电流(404)，并将检测的电流和时间实时存储在存储器90中(406)。

电子控制单元40利用马达运行期间存储在存储器90中的马达电流和时间，实时计算电流能量(408)。

电子控制单元40比较计算的电流能量和第三临界值，判断计算的电流能量是否大于等于第三临界值(410)。

操作模式中步骤410的判断结果，当计算的电流能量小于第三临界值时，判断是否为垫更换位置(412)。如现有的技术，可通过判断马达电流是否达到垫更换时的目标电流或者预先设定的时间来判断是否达到垫更换位置。

操作模式中步骤412的判断结果，如果是垫更换位置，则电子控制单元40停止马达33运行(414)。

另外，操作模式中步骤412的判断结果，如果不是垫更换位置，则电子控制单元40转移至操作模式中步骤402，执行以下操作模式。

另外，操作模式中步骤410的判断结果，当计算的电流能量大于等于第三临界值时，电子控制单元40判断EPB致动器运行异常或者由EPB致动器运行异常导致马达超负荷(416)。因此，电子控制单元40紧急停止运行马达33(418)。同时，电子控制单元40向驾驶员发出EPB致动器运行异常或者马达超负荷的警报(420)。

因此，可以利用EPB致动器30的马达33所消耗的电流能量， 预先判断垫更换操作时的EPB致动器30是否运行异常。因此，能够在垫更换操作过程中发生极端状况之前，紧急停止运行EPB致动器30，保护系统的硬件组件。