具有电动机械制动功能的制动系统及其控制方法与流程

本申请要求于2015年5月7日提交的韩国专利申请第10-2015-0063762号的优先权，其全部内容通过引证方式结合于本文以用于所有目的。

技术领域

本发明涉及一种具有电动机械制动功能的制动系统及其控制方法。更具体地，本发明涉及这样一种具有电动机械制动功能的制动系统，该制动系统能够电子地执行停车制动并电动机械地执行一次制动(primary braking)。

背景技术：

通常，通过拉动停车制动杆施加于制动拉索(parking cable)的力通过均衡器被均匀分布至安装在车轮中的制动机构，并且因此制动机构限制车轮以阻止车辆移动。

当通过操纵停车制动杆制动车轮时，驾驶员应当手动操作停车制动杆用以停车制动。然而，这时执行手动操作是不方便的，并且驾驶员经常忘记进行手动操作。因此，存在发生事故的危险。

为了解决这种手动方法的不方便性，实现了这样的电子停车制动器(EPB)，即当仅通过使用电机的驱动扭矩执行停车操作时，该电子停车制动器使得停车制动级能够安全地保持。

当驾驶员按下停车按钮以操作电机时，EPB可以通过使用电机的驱动扭矩执行停车操作。

传统地，用于执行停车制动(驻车制动)的制动器与用于执行一次制动的制动器分离地设置(根据驾驶员对制动踏板的操纵进行制动)，从而增加成本和重量。

关于以上所述，已经开发了使用液压压力和电运动要素的复合卡钳装置。包括复合卡钳装置的制动系统通过使用电运动要素执行停车制动。当停车制动释放时，通过使用液压压力和电运动要素执行一次制动。

然而，在包括复合卡钳装置的传统制动系统中，当停车制动级转换为一次制动级时，要多次操作用于供应液压压力的阀。因此，会发生总制动力过冲(overshoot)，并且增加将停车制动级转换为一次制动级所需的时间。

在本发明的背景部分中公开的信息仅用于加强对本发明的整体背景的理解，并且不应被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的各个方面旨在提供一种具有电动机械制动功能的制动系统及其控制方法，其优点在于防止总制动力的过冲并且减小停车制动级转换为一次制动级的转换周期。

根据本发明的各个方面，具有电动机械制动功能的制动系统可以包括：复合卡钳装置，包括电机并且构造为将一对制动垫按压抵靠制动盘；液压压力产生器，包括：主液压线，从主缸接收油；主阀，构造为打开和关闭主液压线；卡钳液压线，连接至复合卡钳装置；及液压泵，构造为增加供应至复合卡钳装置的液压压力；以及制动控制器，控制电机和液压压 力产生器，其中，制动控制器可以构造为，当满足将停车制动级转换为一次制动级的转换条件时，制动控制器关闭主阀并且减小通过电机施加的制动垫的夹紧力。

复合卡钳装置可以包括：壳体本体，具有连接至液压压力产生器的流入/流出通道；外部活塞，布置在壳体本体中，以通过电机或液压压力产生器进行往复运动；内部活塞，布置为相对于外部活塞进行往复运动；以及心轴，耦接至内部活塞并且通过电机操作。

制动控制器可构造为在减小通过电机施加的制动垫的夹紧力时，确定内部活塞与外部活塞是否分离，并且当内部活塞与外部活塞分离时，制动控制器可构造为考虑到i)通过电机施加的制动垫的减小的夹紧力以及ii)一次制动级中的总制动力而控制液压泵产生液压压力。

内部活塞可以与外部活塞分离，制动控制器可以构造为减小通过电机施加的制动垫的夹紧力并且可构造为增加从液压泵供应至复合卡钳装置的液压压力，直至内部活塞与外部活塞分离开预定间隙。

在停车制动级中，内部活塞可构造为通过电机与外部活塞接触，而不提供液压压力产生器的液压压力。

液压压力产生器可以进一步包括：泵液压线，将液压泵连接至卡钳液压线；以及收集器，从复合卡钳装置排出的油存储在该收集器中。

制动系统可以进一步包括通过液压压力产生器操作的液压卡钳装置，其中，复合卡钳装置可以布置在前轮和后轮中的至少一个处，并且液压卡钳装置可以布置在前轮和后轮中的其余一个处。

在一次制动级中，制动控制器可构造为控制电机以增加或减少复合卡钳装置的第一液压室中的液压压力和液压卡钳装置的第二液压室中的液压压力。

用于提高电机的旋转力的多个齿轮可以布置于心轴与电机之间。

根据本发明的各个方面，一种用于控制制动系统的方法可以包括：当满足将停车制动级转换为一次制动级的转换条件时，关闭主阀并且减小通过电机施加的制动垫的夹紧力；以及当内部活塞与外部活塞分离时，考虑到通过电机施加的制动垫的减小的夹紧力和一次制动级中的总制动力，控制液压泵以产生液压压力，其中，制动系统可以包括：复合卡钳装置和液压压力产生器，复合卡钳装置包括电机、外部活塞、内部活塞、以及心轴，并且将一对制动垫按压至制动盘，液压压力产生器包括：主液压线，从主缸接收油；主阀，打开和关闭主液压线；卡钳液压线，连接至复合卡钳装置；以及液压泵，增加供应至复合卡钳装置的液压压力。

该方法可以进一步包括减小通过电机施加的制动垫的夹紧力并且增加从液压泵供应至复合卡钳装置的液压压力，直至内部活塞与外部活塞分离开预定间隙。

应理解的是，术语“车辆”或者“车辆的”或者如本文中使用的其他类似的术语总体上包含机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客汽车、包括各种船只和船舶的水运工具、飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆及其他替代燃料车辆(例如，燃料由除石油以外的资源获得)。如本文中提及的，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如，汽油动力和电动力。

本发明的方法和设备具有其他特征和优点，结合本文中的附图，从随后进行详细阐述的具体实施方式中，这些特征和优点将是显而易见的，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1是根据本发明示例性实施方式的停车制动级中的示例性制动系统的示意图。

图2是根据本发明的处于关闭主阀的状态中的示例性制动系统的示意图。

图3是根据本发明的处于操作液压泵的状态中的示例性制动系统的示意图。

图4是根据本发明的一次制动级中的示例性制动系统的示意图。

图5是根据本发明用于控制制动系统的示例性方法的流程图。

图6是根据本发明的复合卡钳装置的截面图。

图7是根据本发明的停车制动级中的复合卡钳装置的截面图。

图8是根据本发明的一次制动级中的复合卡钳装置的截面图。

图9A是根据本发明的停车制动级中的复合卡钳装置和液压卡钳装置的截面图。

图9B是根据本发明的处于停车制动级转换为一次制动级的状态下的复合卡钳装置和液压卡钳装置的截面图。

图9C是根据本发明的一次制动级中的复合卡钳装置和液压卡钳装置的截面图。

图10是示出了根据本发明用于控制示例性制动系统的方法的曲线图。

应当理解，附图不必按比例绘制，从而呈现了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的表示。如本文所公开的本发明的具体设计特征(包括，例如，具体尺寸、定向、位置和形状)将部分由特定的预期应用和使用环境来确定。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各个实施方式，其实例在附图中示出并且在下文中进行描述。尽管将结合示例性实施方式来描述本发明，但是应理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制于那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施方式，而且涵盖可包括在如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替换、修改、等同物以及其他实施方式。

图1是根据本发明的各种实施方式的停车制动级中的制动系统的示意图，图2是根据本发明各种实施方式的处于关闭主阀的状态中的制动系统的示意图，图3是根据本发明的各种实施方式的处于操作液压泵的状态中的制动系统的示意图，图4是根据本发明的各种实施方式的一次制动级中的制动系统的示意图，图5是根据本发明的各种实施方式的用于控制制动系统的方法的流程图，图6是根据本发明的各种实施方式的复合卡钳装置的截面图，图7是根据本发明的各种实施方式的停车制动级中的复合卡钳装置的截面图，图8是根据本发明的各种实施方式的一次制动级中的复合卡钳装置的截面图，图9A是根据本发明的各种实施方式的停车制动级中的复合卡钳装置和液压卡钳装置的截面图，图9B是根据本发明的各种实施方式的处于停车制动级转换为一次制动级的状态下的复合卡钳装置和液压卡钳装置的截面图，图9C是根据本发明的各种实施方式的一次制动级中的复合卡钳装置和液压卡钳装置的截面图，以及图10是示出了根据本发明的各种实施方式的用于控制制动系统的方法的曲线图。

如在图1至图4以及图6中示出的，根据本发明各种实施方式的具有电动机械制动功能的制动系统包括复合卡钳装置100、液压卡钳装置130、以及将液压压力供应至复合卡钳装置100和液压卡钳装置130的液压压力产生器190。

复合卡钳装置100可以布置在前轮和后轮中的任一个处，并且液压卡钳装置可以布置在前轮和后轮中的另一个上。

复合卡钳装置100通过液压压力产生器和电机115来操作。复合卡钳装置100将一对制动垫137按压至制动盘139，并且制动垫137与制动盘139接触以执行制动功能。

复合卡钳装置100和液压卡钳装置130连接到供应液压压力的液压压力产生器。液压压力产生器190可以包括液压线135、主阀143、第一开/关阀136a、第二开/关阀136b、以及液压泵155。

油存储在贮存器150中，并且主缸141将制动踏板145的操作转换成液压压力。液压压力产生器190可以将主缸141的液压压力供应至复合卡钳装置100和液压卡钳装置130。

液压线135将主缸141连接至复合卡钳装置100和液压卡钳装置130。液压线135可以包括主液压线140、卡钳液压线156、以及泵液压线160。

主液压线140从主缸141接收油。用于打开和关闭主液压线140的主阀143布置在主液压线140上。

卡钳液压线156连接至复合卡钳装置100和液压卡钳装置130。用于打开/关闭卡钳液压线156的第一开/关阀136a和第二开/关阀136b布置在卡钳液压线156上。第一开/关阀136a可以选择性地阻断到复合卡钳装置100的油流，并且第二开/关阀136b可以选择性地阻断到液压卡钳装置130 的油流。第一开/关阀136a和第二开/关阀136b中的每个均可设置有用螺线管操作的滑阀(spool valve)。

从复合卡钳装置100和液压卡钳装置130排出的油暂时存储在收集器165中。液压泵155可以泵送油，以增大供应至复合卡钳装置100和液压卡钳装置130的液压压力。泵液压线160将液压泵155连接至卡钳液压线156。选择性地阻断油流的泵阀161可以布置在泵液压线160上。用于防止逆流的止回阀170布置于液压泵155与收集器165之间。当从液压泵155排出的液压压力增大超出所需时，减压阀(relief valve，安全阀)145使油返回至主缸141。

可以通过在一次制动级(stage)转换为停车制动级时产生的液压压力打开出口阀134，以使得可将油存储在收集器165中。

根据本示例性实施方式的示例性实施方式的制动系统可以通过制动控制器180进行操作。制动控制器180可以通过由预定程序执行的一个或多个处理器而实现。预定程序可包括一系列命令，以用于执行包括在用于控制根据本发明示例性实施方式的制动系统的方法中的每个步骤。

参考图6至图8，复合卡钳装置100可以包括：壳体本体110，具有连接至液压压力产生器190的流入/流出通道111；电机115，产生旋转力；外部活塞116，布置在壳体本体110中，以通过电机115或液压压力产生器190往复运动；内部活塞117，布置为相对于外部活塞往复运动；以及心轴118，耦接至内部活塞117并且通过电机115操作。油存在于外部活塞116与内部活塞117之间的第一液压室119中。

形成有螺纹的心轴118可以螺旋耦接至内部活塞117。内部活塞117可以通过由电机115使心轴118旋转而与外部活塞116接触或者可以与外部活塞116分离。

用于提高电机115的旋转力的多个齿轮120可以布置于心轴118与电机115之间。

制动控制器180通过电机115将制动垫137按压至制动盘139，并且打开第一开/关阀136a和第二开/关阀136b以及主阀143以释放液压压力，使得可以执行复合卡钳装置100的停车制动。详细地，制动控制器180可以通过电机115使心轴118旋转，以允许内部活塞117接触外部活塞116。因此，与内部活塞117接触的外部活塞按压制动垫137，以便执行停车制动。换言之，在不提供液压压力产生器190的液压压力的情况下，可以通过电机115施加的制动垫137的夹紧力来执行停车制动。在这种情况下，可以通过由螺线管127操作的锁定件125锁定并且固定电机115的位置。

在关闭主阀143之后，制动控制器180可以减小通过电机115施加的制动垫137的夹紧力并且可以由于液压压力产生器190而增加液压压力，使得停车制动级可以转换为一次制动级。详细地，制动控制器180可以关闭主阀143，从而使第一液压室119处于能够产生液压压力的状态。然后，制动控制器180减小通过旋转心轴118由电机115施加的制动垫137的夹紧力直至内部活塞与外部活塞116分离。在这种情况下，可通过已被压缩的制动垫137的反作用力在第一液压室119中产生液压压力。当内部活塞117通过心轴118的旋转而与外部活塞116分离时，考虑到通过电机115施加的制动垫137的减小的夹紧力和一次制动级中的总制动力，制动控制器控制液压压力产生器190产生液压压力。换言之，制动控制器180可以通过使用液压泵155补偿由电机115施加的制动垫137的减小的夹紧力。为了执行一次制动，内部活塞117需要与外部活塞116分离开预定间隙D。因此，制动控制器180可以减小通过电机115施加的制动垫的夹紧力，并且可以增加从液压泵155供应至复合卡钳装置100和液压卡钳装置130的液压压力，直至内部活塞117与外部活塞116分离开预定距离D(即，直至电机115的位置被初始化)。

由于内部活塞117与外部活塞116分离开预定间隙D，因此可以通过控制电机115满足驾驶员基于操纵制动踏板145的需求制动力。换言之，可以通过控制电机115增加或减少复合卡钳装置100的第一液压室119中的液压压力和液压卡钳装置130的第二液压室138中的液压压力。

通过液压压力产生器190操作液压卡钳装置130。液压卡钳装置130可以包括壳体本体131和液压活塞132，壳体本体具有连接至液压压力产生器190的流入/流出通道133，并且液压活塞布置在壳体本体131中以相对于制动垫往复运动。由于液压卡钳装置130的详细构造与传统制动系统所使用的相同，因此省去了对其的详细说明。

在下文中，将参考图5和图10描述根据本发明各种实施方式的用于控制制动系统的方法。

在步骤S100中，制动控制器180确定是否满足将停车制动级转换成一次制动级的转换条件。例如，当由驾驶员操作停车按钮时，则可以满足转换条件。如在图1和图9A中示出的，在停车制动级中，通过电机115使内部活塞117与外部活塞116接触，而不提供液压压力产生器190的液压压力。停车制动级中的总制动力对应于通过电机115施加的制动垫137的夹紧力。

当在步骤S100中满足转换条件时，如在图2和图9B中示出的，则在步骤S110中，制动控制器180使主阀143关闭，然后减小通过电机115施加的制动垫137的夹紧力。

在步骤S120中，当减小通过电机115施加的制动垫137的夹紧力时，制动控制器180确定内部活塞117是否与外部活塞116分离。当在主阀143关闭并且内部活塞117与外部活塞116接触的状态下夹紧力减小时，可以通过已被压缩的制动垫137的反作用力在第一液压室119中产生液压压力。液压压力增加，直到恰好在内部活塞117与外部活塞116分离之前为 止。当液压压力减小时，制动控制器180可以确定内部活塞117与外部活塞116分离。

当在步骤S120中内部活塞117与外部活塞116分离时，如在图3和图9C中示出的，在步骤S130中，制动控制器180持续减小通过电机115施加的制动垫137的夹紧力，然后在步骤S140中，考虑到通过电机115施加的制动垫的减小的夹紧力和一次制动级中的总制动力，制动控制器可以控制液压泵产生液压压力。

制动控制器180减小通过电机115施加的制动垫137的夹紧力，直至内部活塞117与外部活塞116分离开预定间隙D(即，直至电机115的位置被初始化)(S150：是)，并且制动控制器增加从液压泵155供应至复合卡钳装置100和液压卡钳装置130的液压压力。例如，如在图4中示出的，当从液压泵155供应至复合卡钳装置100和液压卡钳装置130的液压压力没有进一步增加(即，存储在收集器165中的全部的油供应至复合卡钳装置100和液压卡钳装置130)时，制动控制器180可以确定电机115的位置初始化完成。

在那之后，在一次制动级中，当内部活塞117与外部活塞116分离开预定间隙D时，制动控制器可以控制电机115满足驾驶员的需求制动力。

根据本发明的各种实施方式，当停车制动级转换为一次制动级时，液压压力产生器190的阀的操作次数可以最小化，从而提高了液压压力产生器190的耐久性。

此外，通过防止总制动力的过冲可以减小停车制动级转换为一次制动级的转换周期。

出于示出性和描述的目的已经进行了对本发明的特定示例性实施方式的上述描述。上述描述并不旨在是详尽的或将本发明限制于所公开的精 确形式，并且显而易见的，根据上述教导可能有许多修改和变型。为了说明本发明及其实际应用的特定原理而选择并且描述了示例性实施方式，从而能够使本领域技术人员做出并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种替换物和修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同物限定。