用于电子制动器的马达的控制方法与流程

本申请要求于2015年7月13日递交至韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2015-0099017的优先权，其全部内容通过引证引入本文。

技术领域

本公开涉及一种用于电子制动器的马达的控制方法。

背景技术：

电子制动器是一种测量向马达提供的电角度(electrical angle)和电流、根据测量的电角度通过控制流向马达的电流来操作马达而产生扭矩、经由齿轮将扭矩转换为制动压力并且利用转换的制动压力制动车辆的设备。

近来，由于车辆事故的增多，关于制动器的法律和法规已经被修订得更加严格，所以要求将用于停止车辆的制动器的压力(50巴)提高至90巴，以便满足修订的关于制动器的法律和法规。

技术实现要素：

本发明的一方面提供了一种用于电子制动器的马达的控制方法，该电子制动器能够在防止马达的任何一个相位电流的长期聚集的同时保持车辆停止并且能够防止FET的烧毁和制动器的故障。

本发明的一个实施方式提供了一种用于电子制动器的马达的控制方法，该控制方法包括：停止模式启动步骤，当车辆被制动器停止时启动停止模式；电角度测量步骤，测量在该停止模式中向该制动器提供压力的马达的电角度；电角度计算步骤，利用预定的电角度变化和在该电角度测量步骤中测量的该马达的电角度计算变化的电角度；以及马达控制步骤，根据变化的电角度控制流向马达的电流。

该方法可以进一步包括：在该停止模式启动步骤之前，制动踏板角度感测步骤，感测该车辆的制动踏板的角度；制动步骤，当该制动踏板的角度超过0度时利用该制动器制动该车辆；以及车辆速度感测步骤，感测该车辆的速度以检查该车辆是否已经通过该制动步骤被停止。

该方法可以进一步包括目标压力产生步骤，产生在停止模式中该制动器的用于保持该车辆停止的目标压力。

该方法可以进一步包括电角度移动模式选择步骤，在该电角度测量步骤之后选择并执行第一电角度移动模式和第二电角度移动模式中的任何一种，其中该电角度计算步骤可以在从该第一电角度移动模式和该第二电角度移动模式中选择的电角度移动模式中执行，该第一电角度移动模式用于通过从该马达的电角度中减去电角度变化来计算变化的电角度，该第二电角度移动模式用于通过将该电角度变化加至该马达的电角度来计算该变化的电角度。

该方法可以进一步包括产生与该制动器的目标压力相对应的目标电流的步骤，其中该马达控制步骤根据该目标电流和该变化的电角度对该马达执行PWM控制。

该方法可以进一步包括电流检查步骤，通过将该马达的反馈电流与该马达的目标电流相比较来检查电流误差；以及压力检查步骤，通过将该制动器的反馈压力与该制动器的目标压力相比较来检查压力误差。

该方法可以进一步包括电角度移动模式改变步骤，在该马达控制步骤之后，当该电角度移动模式为该第一电角度移动模式并且该变化的电角度超出该马达的测量的电角度90度时将模式变为该第二电角度移动模式，并且当该电角度移动模式为该第二电角度移动模式并且该变化的电角度超出该马达的测量的电角度90度时将该模式变为该第一电角度移动模式。

该制动器的目标压力可以为90巴(bar)或以上。

用于计算变化的电角度的电角度范围可以在所测量的马达的电角度的-90度至+90度之间。

因此，根据本发明的一个实施方式的用于电子制动器的马达的控制方法，能够在制动踏板保持被用户压下的情况下在防止马达的任何一个相位电流聚集的同时保持车辆停止。

进一步地，由于在马达的任何一个相位电流都不聚集，有可能提高用来向马达供应电流的FET的寿命和性能。

上述说明概要仅仅是说明性的，并且不以任何方式意指用于限制。除了说明性方面以外，通过参考附图及其后的详细说明，上述实施方式和特征、更进一步的方面、实施方式和特征将变得显而易见。

附图说明

图1是示出电子制动器的三相马达中流动的电流的示意图。

图2是根据本发明的一个实施方式的电子制动器的框图。

图3是示出根据本发明的一个实施方式的用于电子制动器的马达的控制方法的流程图。

图4是示出根据本发明的一个实施方式的电子制动器的马达的电角度范围的示意图。

应该理解的是，附图不是必然地按比例，而呈现说明本发明的基本原则的各种特征的稍微简化的表示。如本文所公开，包括例如具体的尺寸、定向、定位和形状的本发明的具体结构特点将部分地由具体预定应用和使用环境来决定。

在图中，参考标号在附图的几个图中指代本发明的相同或等效部件。

具体实施方式

为了充分理解本发明、本发明的操作优势和通过执行本发明达到的目的，有必要参考示出本发明实施方式的附图以及附图中示出的内容。

以下将通过参考附图描述本发明的实施方式来详细地描述本发明。然而，本发明可以用多种方式来执行，不限于本文描述的实施方式。进一步地，为了清楚地描述本发明的实施方式，与本说明书不相关的部件没有陈述，相同的参考数字指示附图中相同的元件。

进一步地，在整个说明书中，除非另外明确地进行了描述，否则“包括”任何元件将理解为暗示包含其他元件，而不是排除任何其他元件。进一步地，在说明书中，术语“～单元”、“～器”、“模块”和“块”意指用于处理至少一种功能或操作的一个单元并且可以通过硬件、软件或硬件和软件的结合来实现。

通常，为了提高制动器的压力，需要提高流向提供制动器压力的马达的电流。

参考图1，可以看见在用于电子制动器的马达产生90巴制动压力时在相位(a相位、b相位和c相位)供应的电流ia、ib和ic以及在该相位产生的扭矩(功率＝T*W)。相位的波形示出了根据横轴(电角度)流动的电流的强度和方向。

例如，为了制动车辆，用户通过压下制动踏板停止该车辆。在这种情况下，根据修订的法律和法规，需要以90巴的制动压力保持车辆停止，并且电子制动器根据马达的电角度向马达提供与制动压力相对应的电流并将由电流旋转的马达产生的预定马达扭矩转换为制动压力，所以可以利用转换的制动压力保持车辆停止。

在这种情况下，产生预定扭矩的马达通过操作电子制动器的主缸(master cylinder)产生压力并且当主缸的压力达到必要压力时停止。如果驾驶员保持向下按压制动踏板，马达不得不持续产生扭矩以便保持车辆停止，因此与制动压力相对应的电流不断流向在0至360度的任何一个电角度停止的马达。

例如，当马达在与相位的峰值100A和-100A相对应的电角度处停止时，电流仅在任何一个相位处聚集到马达。

当电流仅在任何一个相位聚集到马达时，通过用来向马达供应电流的FET(场效应晶体管)中的大电流产生过热，所以FET的耐用性大大降低并且可能因此被烧毁。因此，当用户用提高的制动压力长时间保持车辆停止时，FET由于马达所耗费的电流的增加而烧毁，并且可能由于FET的烧毁引起制动器不运行的严重缺陷。

参考图2，根据本发明的一个实施方式的电子制动器包括制动踏板传感单元100、轮转速传感单元200、控制单元300、马达驱动单元400、马达500、电角度传感单元600和制动器700，其中当制动踏板传感单元100感测到制动踏板的操作时，控制单元300利用制动器700制动车辆，当轮转速传感单元200感测车辆的速度时，控制单元300根据车辆的速度检查车辆是否已经完全地停止，电角度传感单元600测量已经停止的马达的、在车辆停止情况下旋转的电角度，控制单元300在预定电角度范围内改变马达的测量的电角度并且根据变化的电角度控制马达驱动单元400，马达驱动单元400被控制为通过控制单元300向马达500供应电流，马达500根据变化的电角度利用电流连续地产生相同的扭矩，制动器700将来自马达500的扭矩转变为压力并制动车辆。

因此，在车辆完全停止并且制动踏板被下压的情况下，电子制动器系统自由地改变已经停止旋转的马达的电角度并且马达根据变化的电角度进行控制，借此有可能在防止高电流在马达的任何一个相位聚集的同时保持车辆停止，因此有可能防止马达驱动单元、马达等被烧毁。

在下文中，将参照图3和图4描述用于使用电子制动器系统的各个元件的电子制动器的马达的控制方法。

参考图3和图4，根据本发明一个实施方式的用于电子制动器的马达的控制方法可以包括：制动踏板角度感测步骤S310、制动步骤S320、车辆速度感测步骤S330、停止模式启动步骤S340、目标压力产生步骤S350、电角度测量步骤S360以及电角度移动模式执行步骤S370。

在根据本发明的一个实施方式的用于电子制动器的马达的控制方法中，首先，在制动踏板角度感测步骤S310中，制动踏板传感单元100感测车辆的制动踏板的角度。制动踏板由驾驶员压下，并且制动踏板的角度可以相应地改变。当感测到制动踏板的角度的变化时，制动踏板传感单元100可以向控制单元300发送出踏板感测信号。

此后，在制动步骤S320中，控制单元300通过响应踏板感测信号运行制动器700来制动车辆。在本文中，当在制动踏板角度感测步骤中感测的制动踏板的角度超过0度时，控制单元300可以运行制动器700。制动器700可以是在本领域已知的鼓型或盘型制动器。当制动器700运行时，车辆可以逐渐地在速度上降低并因此停止。

接着，在车辆速度感测步骤S330中，轮转速传感单元200感测车辆的速度。轮转速传感单元200可以将感测的车辆速度传输至控制单元300。

然后，在停止模式启动步骤S340中，当控制单元300确定从轮转速传感单元200传输的车辆速度为0时，车辆被确定为停止，并启动停止模式。在本文中，当车辆速度不是0时，控制单元300确定车辆还没有停止并启动正常模式(S342)。在正常模式中，制动器的目标压力可以根据车辆的控制状态来进行计算。

接下来，在停止模式中，启动目标压力产生步骤S350，并且产生控制单元300保持车辆停止所需要的制动器的目标压力(停止目标压力)。在本文中，将制动器的目标压力设置为90巴或以上。这是根据近来修订的有关汽车制动器的法律和法规设置的值。

接下来，在电角度测量步骤S360中，电角度传感单元600测量马达的电角度(源电角度(original electrical angle))。在本文中，电角度传感单元600可以是编码器或马达位置传感器。进一步地，因为向停止车辆的制动器提供压力的马达已经停止，由电角度传感单元600测量的马达的电角度为0和360度之间的任何一个角度。通过控制马达驱动单元400，控制单元300根据马达的电角度适当地在已经停止旋转的马达的相位处供应电流。

例如，当由电角度传感单元600测量的马达的电角度为90度时，可以在马达的a相位处提供与峰值相对应的电流，如果用户不把脚从制动踏板上移开，与峰值相对应的电流长时间聚集在马达的任何一个相位(a相位)，这引起马达500和马达驱动单元400烧毁。

因此，根据本发明的一个实施方式的用于电子制动器的马达的控制方法进一步包括电角度移动模式执行步骤S370。因此，即使用户在已经停止车辆中保持下压制动踏板，也能够通过自由地和连续地将马达的电角度改变至其他电角度并且根据马达的变化的电角度在各相位处控制流到马达的电流来防止与峰值相对应的电流在马达的三个相位的任何一个相位处保持流动。

在下文中，将参考图4详细地描述电角度移动模式执行步骤S370。在电角度测量步骤S360之后，执行电角度移动模式执行步骤S370，该电角度移动模式执行步骤S370可以包括：电角度移动模式选择步骤S371、电角度计算步骤S373和S375、目标电流产生步骤S377、马达控制步骤S379、电流检查步骤S381、压力检查步骤S383、电角度移动模式检查步骤S385、比较步骤S387和S389以及电角度移动模式改变步骤S391和S393。

首先，在电角度移动模式选择步骤S371中，控制单元300自由地选择第一电角度移动模式和第二电角度移动模式中的任何一种模式。在本文中，第一电角度移动模式和第二电角度移动模式是可以用不同的方式改变电角度的模式并且可以根据以不同的方式变化的电角度来控制马达。第一电角度移动模式的模式值(角度计算模式(Angle cal Mode))可以定义为0，第二电角度移动模式的模式值可以定义为1。

在下文中，将首先描述第一电角度移动模式的情况，然后再描述第二电角度移动模式的情况。

当选择第一电角度移动模式时，在电角度计算步骤S373中，控制单元300在预定电角度范围内改变马达的电角度。即，控制单元300可以通过从计算的马达的电角度中减去预定的电角度变化量来计算变化的电角度。在本文中，电角度范围可以设置为这样的范围，其中马达通过电角度的变化而进行的机械转动不影响电子制动器系统，因此电角度范围可以设置为在电角度传感单元600测量的马达的电角度的-90度到+90度之间。电角度变化量可以适当地根据用户的需要来设置。

接下来，在目标电流产生步骤S377中，控制单元300产生与上述制动器的目标压力相对应的马达的目标电流。

其后，在马达控制步骤S379中，控制单元300根据变化的电角度和马达的目标电流控制流至马达的电流。在本文中，控制单元300可以根据变化的电角度和马达的目标电流产生PWM信号并且可以将该PWM信号输出至马达驱动单元400。马达驱动单元400可以响应于该PWM信号将与目标压力相对应的目标电流供应至马达500。

该马达驱动单元400可以包括多个FET(场效应晶体管)。该多个FET响应于该PWM信号通过切换而在相位中将电流供应至马达。

接下来，在电流检查步骤S381中，控制单元300通过将马达的反馈电流(传感器输入值)与马达的目标电流进行比较来检查电流误差。

接下来，在压力检查步骤S383中，控制单元300通过将马达的反馈压力(传感器输入值)与马达的目标压力进行比较来检查压力误差。在本文中，步骤S381和S383中的反馈电流和反馈压力通过电流传感器和压力传感器来测量。更进一步地，当反馈电流和反馈压力未达到马达的目标电流和目标压力时，程序返回至步骤S377，并且在步骤S377和S379之后重新检查电流误差和压力误差。

当步骤S381和S383中的反馈电流和反馈压力没有问题时，在电角度移动模式检查步骤S385中，控制单元300检查是第一电角度移动模式还是第二电角度移动模式。

当正在执行第一电角度移动模式时，在比较步骤S387中，控制单元300检查变化的电角度与变化之前的马达的电角度(源电角度)相比是否超过90度。

接下来，当变化的电角度与变化之前的马达电角度相比超过90度时，在电角度移动模式改变步骤S391中，控制单元300将第一电角度移动模式改变为第二电角度移动模式。即，电角度移动模式的模式值变为1。在控制单元300将模式改变为第二电角度移动模式之后，程序进入第二电角度计算步骤S375。

进一步地，当变化的电角度与改变之前的马达电角度相比不超过90度时，过程返回至电角度计算步骤S373，在电角度计算步骤S373中通过从变化的电角度中减去电角度变化量来计算新的变化的电角度，然后重新执行步骤S373之后的程序。因此，通过重复步骤S373至步骤S391的过程可以将马达的电角度改变直至电角度范围的一端。

在下文中，将描述电角度计算步骤S375之后的程序。

当在步骤S371或步骤S391之后将模式变为第二电角度移动模式时，在电角度计算步骤S375中，控制单元300将马达的电角度在预定的电角度范围内进行改变。即，控制单元300可以通过将预定的电角度变化量加至马达的电角度来计算变化的电角度。

其后，程序从步骤S377前进至S385，在电角度移动模式检查步骤S385中，控制单元300检查是第一电角度移动模式还是第二电角度移动模式。当正在执行第二电角度移动模式时，在比较步骤S389中，控制单元300检查变化的电角度与变化之前的马达的电角度(源电角度)相比是否超过90度。

接下来，当变化的电角度与变化之前的马达电角度相比超过90度时，在电角度移动模式改变步骤S393中，控制单元300将第二电角度移动模式改变为第一电角度移动模式。即，将电角度移动模式的模式值变为0。在控制单元300将模式改变为第一电角度移动模式之后，程序进入第一电角度计算步骤S373。

进一步地，当变化的电角度与改变之前的马达电角度相比不超过90度时，程序返回至电角度计算步骤S375，在电角度计算步骤S375中通过将电角度变化量加至变化的电角度来计算新的变化的电角度，然后重新执行步骤S375之后的程序。因此，通过重复步骤S375至步骤S393的程序可以将马达的电角度改变直至上述电角度范围的另一端。

接下来，如果车辆停止并且制动踏板保持被下压，可以重复电角度移动模式执行步骤S370，然后当由于制动踏板的不操作而产生外部中断信号时，可以停止电角度移动模式执行S370。

因此，根据本发明的一个实施方式的用于电子制动器的马达的控制方法在预定的电角度范围内改变马达的电角度，借此即使用户在已经停止车辆中保持下压制动踏板，也有可能防止过电流在马达的三个相位中的任何一个相位中流动。

图5示出了根据马达的电角度在三相马达中流动的电流。

当车辆停止并且马达的电角度为30(1)、90(2)和150(3)度中的任何一个时，过电流(excessive current)100A在三相马达的任何相位中连续地流动。因此，需要通过上述电角度移动模式执行步骤S370改变电角度。

例如，当停止车辆中的马达的电角度为90度时，可以将电角度范围设置为第一电角度范围degr1，当马达的电角度为150度时，可以将电角度范围设置为第二电角度范围degr2。

根据本发明一个实施方式的用于电子制动器的马达的控制方法可以在上述电角度范围内改变马达的电角度，所以有可能防止过电流(100A)在三相马达的任何一个相位流动。

如上所述，已经在附图和说明书中描述了实施方式。选择和描述这些实施方式以说明本发明的某些原则和其实际应用，从而使本领域技术人员能够制作和利用本发明的各实施方式以及其各种备选方案和修改。如从以上描述显而易见的是，本发明某些方面并不受限于在本文中说明的实施例的具体细节，因此认为其其他修改和应用或等效物也会被本领域技术人员想到。然而，在考虑本说明书和附图之后，本结构的许多改变、修改、变形及其他使用和应用对于本领域技术人员来说将变得显而易见。在不脱离本发明的精神和范围的所有此种改变、修改、变形及其他使用和应用被认为包括在仅由随后的权利要求限制的本发明的范围内。