车辆的制动设备和制动控制方法与流程

本申请要求2017年6月27日提交的韩国专利申请no.10-2017-0080904的优先权和权益，其通过引用的方式结合于此，如同在此完全阐述一样，用于所有目的。

本发明涉及一种车辆的制动设备和制动控制方法，更特别地，涉及一种能够改进电动助力器制动系统的踏板感觉的车辆的制动设备和制动控制方法。

背景技术：

最近，电动助力器制动系统的使用已经展开，以实现用于改进燃料效率的无真空制动系统，诸如aeb(自动紧急制动)系统的主动制动执行器，以及电动车辆的再生制动协同控制。

通常，大多数电动助力器制动系统保留现有真空助力器的制动机构，但是电动助力器制动系统具有与真空助力器不同的助力机构。即，不同于如真空助力器一样使制动压力增加到空气压力与真空压力之间的差压，电动助力器制动系统通过使用电能的电动助力器(或者马达)的力来增加制动压力。

电动助力器制动系统具有与真空助力器不同的助力机构，在于电动助力器制动系统通过使用电能的电动助力器(或者马达)的力来增加制动压力。

可将电动助力器制动系统分成两种类型，这取决于是否安装踏板模拟器。具有安装于其中的踏板模拟器的电动助力器制动系统阻止驾驶员的踏板力(当驾驶员踩在制动踏板上时产生该踏板力)，并且仅使用电动助力器的力来执行制动。制动踏板上的电动助力器制动系统踩踏使得：驾驶员利用由踏板模拟器的橡胶减震器或者弹簧产生的反作用力，而得到与现有真空助力器制动系统已经提供的踏板感觉类似的踏板感觉。

另一方面，在其上没有安装的踏板模拟器的电动助力器制动系统通过促使驾驶员的踏板力覆盖制动力的一部分而形成驾驶员的踏板感觉。例如，当电动助力器的增压比是10:1时，驾驶员的踏板力覆盖全部制动力的10％，而电动助力器覆盖全部制动力的90％。即，在其中没有安装踏板模拟器的电动助力器制动系统通过促使驾驶员的踏板力覆盖全部制动力的一部分而形成驾驶员的踏板感觉。

在2008年5月20日公布的韩国专利公开no.10-2008-0044300中披露了相关技术。

具有安装于其上的踏板模拟器的电动助力器制动系统在成本和尺寸方面存在缺点，因为其需要诸如电磁阀等的附加零件。然而，具有安装于其中的踏板模拟器的电动助力器制动系统可简单地形成驾驶员的踏板感觉。

另一方面，在其中没有安装踏板模拟器的电动助力器制动系统可能无法简单地形成驾驶员的适当的踏板感觉。适当的踏板感觉可指示现有真空助力器制动系统已经提供的踏板感觉。驾驶员习惯于现有真空助力器制动系统已经提供的制动感觉和踏板感觉。然而，如上所述，由于真空助力器的助力机构与电动助力器的助力机构不同，所以在其中没有安装踏板模拟器的电动助力器制动系统在实现现有真空助力器制动系统已经提供的踏板感觉上具有困难。

在此背景技术部分中披露的以上信息仅用于增强对发明构思的背景的理解，因此，其可包含不形成在本国对于该领域中普通技术人员来说已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明的实施例涉及一种车辆的制动设备和制动控制方法，其可通过在其中没有安装踏板模拟器的电动助力器制动系统中对驾驶员提供适当的踏板感觉，来保证灵敏的品质。

在一个代表性实施例中，车辆的制动设备可包括：第一主缸(mastercylinder)，其构造为当制动踏板受到挤压时产生液压压力；第二主缸，其构造为通过活塞和螺母产生制动压力，活塞由通过第一主缸产生的液压压力挤压，螺母通过马达的旋转而移动；以及控制单元，其构造为：基于制动踏板的踏板行程计算螺母的所需位移位置，并基于螺母在死行程结束点处的位移位置更新所需位移位置，在死行程结束点，踏板行程移动远离第一主缸的死行程区段。

在另一代表性实施例中，车辆的制动控制方法可包括：通过控制单元确定制动踏板的踏板行程是否等于或者大于预设阈值行程；当确定踏板行程等于或者大于阈值行程时，通过控制单元基于踏板行程计算螺母的所需位移位置；通过控制单元确定踏板行程是否已经达到第一主缸的死行程结束时的死行程结束位置；并且当确定了踏板行程已经达到死行程结束点时，通过控制单元基于螺母在死行程结束点处的位移位置更新所需位移位置，在死行程结束点处，踏板行程已经达到死行程结束位置。

应理解，以上大致描述和以下详细描述都是代表性的和说明性的，目的是如所要求保护的提供本发明的进一步说明。

附图说明

所包括以提供对本发明的进一步理解并且包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图，举例说明了本发明的实施例，并与描述一起用来说明本发明的原理。

图1是举例说明了根据本发明的一个实施例的车辆的制动设备的结构图。

图2举例说明了根据本发明的实施例的车辆的制动设备中的踏板行程与螺母的所需位移位置之间的关系。

图3对比地举例说明了根据本发明的实施例的车辆的制动设备中当驾驶员得不到踏板感觉时的螺母的位移位置与螺母的所需位移位置。

图4和图5举例说明了根据本发明的实施例的车辆的制动设备中的绝对标准下的行为和当螺母在死行程结束点没有达到所需位移位置时的实际行为。

图6和图7举例说明了根据本发明的实施例的车辆的制动设备中更新所需位移位置的过程。

图8举例说明了根据本发明的实施例的车辆的制动设备中当螺母的位移位置与参考所需位移位置之间的差值超过阈值时更新所需位移位置的过程。

图9是举例说明了根据本发明的一个实施例的车辆的制动控制方法的流程图。

图10是举例说明了在根据本发明的实施例的制动控制方法中更新所需位移位置的过程的流程图。

具体实施方式

在下文中参考附图更充分地描述了本发明，在这些附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可体现为许多不同的形式，并且不应解释为限制于在本文中阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开是充分的，并将把本发明的范围完全传达给本领域技术人员。图中相同的参考数字表示相同的元件。

除非另外定义，否则应理解，说明书中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本领域技术人员所理解的含义相同的含义。进一步，不应理想地或者过于正式地定义常用字典定义的术语，除非清楚地具体定义。将理解，为了本公开的目的，“x、y和z中的至少一个”可解释为仅是x、仅是y、仅是z，或者是x、y和z中的两项或多项的任意组合(例如，xyz、xyy、yz、zz)。除非特别描述为是相反的，否则本文中描述的术语“包括”、“构造”、“具有”等将理解为表明包含所述部件，因此应解释为包括其他部件，且不排除任何其他元件。

图1是举例说明了根据本发明的一个实施例的车辆的制动设备的结构图，图2举例说明了根据本发明的实施例的车辆的制动设备中的踏板行程与螺母的所需位移位置之间的关系，图3对比地举例说明了根据本发明的实施例的车辆的制动设备中当驾驶员得不到踏板感觉时的螺母的位移位置与螺母的所需位移位置，图4和图5举例说明了根据本发明的实施例的车辆的制动设备中的绝对标准下的行为和当螺母在死行程结束点没有达到所需位移位置时的实际行为，图6和图7举例说明了根据本发明的实施例的车辆的制动设备中更新所需位移位置的过程，图8举例说明了根据本发明的实施例的车辆的制动设备中当螺母的位移位置与参考所需位移位置之间的差值超过阈值时更新所需位移位置的过程，图9是举例说明了根据本发明的一个实施例的车辆的制动控制方法的流程图，并且图10是举例说明了在根据本发明的实施例的制动控制方法中更新所需位移位置的过程的流程图。

参考图1，根据本发明的实施例的车辆的制动设备可包括第一主缸20、制动力传递单元40、第二主缸50，以及控制单元60。当挤压制动踏板10时，第一主缸20可形成液压压力，制动力传递单元40可将制动力通过推杆45传递到第二主缸50，推杆45不仅由通过第一主缸20形成的液压压力挤压，而且在将马达30的旋转运动转换成线性运动的同时被挤压，第二主缸50可通过由推杆45挤压的内部活塞51形成制动压力，并且控制单元60可基于从踏板传感器(未举例说明)输入的制动踏板10的踏板行程计算螺母43的所需位移位置，以控制马达30。

在本实施例中，可将活塞定义为这样的一个单元：该单元包括传递单元40的推杆45和第二主缸50的内部活塞51。内部活塞51可包括可移动地插入缸体(未举例说明)的第一内部活塞和第二内部活塞，第一内部活塞和第二内部活塞可彼此隔开，以使得在缸体中形成多个液压室53。

当驾驶员踩在制动踏板10上产生的第一主缸20的液压压力，可挤压制动力传递单元40的推杆45，并可使所挤压的推杆45移动以挤压第二主缸50的内部活塞51。对于由第二主缸50形成的全部制动力(制动压力)，应用于推杆45的第一主缸20的液压压力可指示由驾驶员的踏板力覆盖的制动力。

由第一主缸20的液压压力挤压的推杆45，可在由螺钉41和螺母43将马达30的旋转运动转换成线性运动的同时，由在螺钉41的轴向方向上移动的螺母43挤压，然后推杆45被移动以挤压第二主缸50的内部活塞51。此时，马达30和螺钉41可通过诸如齿轮或者皮带(未举例说明)的动力传递件而连接，以将马达30的旋转运动转换成线性运动。对于由第二主缸50形成的全部制动力，螺母43对推杆45的挤压力可指示由马达30覆盖的制动力。

因此，可根据以下方程1将由第二主缸50形成的制动力设置为马达30的力与驾驶员的踏板力的和。

[方程1]

制动力＝马达的力+驾驶员的踏板力

具有10:1的增压比的电动助力器制动系统可作为一个用于描述的实例。当假设控制单元60基于从踏板传感器接收的踏板行程计算的全部制动力是100％时，控制单元60可控制施加至马达30的电流使得螺母43对推杆45的挤压力变成全部制动力的90％。在此情况中，由于驾驶员的踏板力是全部制动力的10％，所以可认为根据本实施例的制动设备表现得像是具有10:1的增压比的真空助力器。

然而，对于电动助力器制动系统的实际行为，需要考虑制动系统的内部摩擦的影响，例如，需要考虑活塞和用于密封活塞的密封件之间的摩擦。因此，可将方程1表达为以下方程2。

[方程2]

制动力+摩擦力＝马达的力+驾驶员的踏板力

此时，方程2的摩擦力可以没有定值或者与踏板行程成比例的值，而是具有根据粘滑(stick-slip)行为频繁变化的值。例如，虽然控制单元60控制施加至马达30的电流使得马达30覆盖全部制动力的90％，但是驾驶员可以不总是覆盖制动力的10％，而是根据摩擦力的大小覆盖更大的制动力。例如，当摩擦力是5％时，驾驶员需要覆盖全部制动力的15％。即，马达30的电流控制方法可具有减小驾驶员的踏板感觉的问题，因为驾驶员的踏板力具有根据摩擦力的大小而变化的可变值。

在本实施例中，控制单元60可通过应用位置控制方法而不是马达30的电流控制方法来执行制动。即，控制单元60可基于制动踏板10的踏板行程计算安装在第二主缸50中的螺母43的所需位移位置，并控制马达30以使得螺母43遵循所计算的所需位移位置。

下面将详细地描述控制单元60计算螺母43的所需位移位置的过程。

制动系统的硬度(stiffness，刚度)可指示主缸的活塞的位移和通过活塞的位移产生的液压压力之间的关系，可根据系统规格预先定义硬度特征。当控制单元60基于从踏板传感器接收的踏板行程决定目标制动压力时，控制单元60可计算主缸的活塞的位移，因为提前保证制动系统的硬度特征。

推杆45和由驾驶员的踏板力形成的第一主缸20的液压压力之间的传递系统也可具有硬度特征(例如，密封材料的硬度)。当将第一主缸20的液压压力与推杆45的位移的比例定义为第一硬度时，可得出用于控制内部活塞51的位置的方程3。

[方程3]

内部活塞的所需位移-螺母的所需位移∝驾驶员的踏板力/第一硬度

方程3示出当螺母43的位移较大时驾驶员的踏板力减小，并当螺母43的位移较小时驾驶员的踏板力增加。

在方程3中，“驾驶员的踏板力/第一硬度”的值可等于通过用踏板行程除以踏板比而获得的值，而踏板比可具有取决于车辆的具体值。因此，“驾驶员的踏板力/第一硬度”的值可与从踏板传感器接收的踏板行程成比例。因此，可将方程3表达为以下方程4。

[方程4]

螺母的所需位移∝内部活塞的所需位移-踏板行程/踏板比

在方程4中，“位移”具有与“位移位置”相同的概念，并且内部活塞51的所需位移(位移位置)是控制单元60基于踏板行程计算以形成最终制动力(制动压力)的参数。因此，方程4可变成螺母43的所需位移位置相对于踏板行程的函数。因此，控制单元60可基于从踏板传感器接收的踏板行程计算螺母43的所需位移位置，或者基于制动踏板10的踏板行程计算螺母43的所需位移位置，以控制马达30。因此，控制单元60可执行位置控制以形成通过第二主缸50的制动压力。

到目前为止，已经描述了控制单元60的位置控制，即，计算螺母43的所需位移位置以控制马达30的过程。在下文中，将描述根据第二主缸50的死行程更新螺母43的所需位移位置的过程。

首先，死行程区段可指示第一主缸20的活塞从初始位置到第一主缸20的活塞的密封部分经过密封件(诸如密封杯)的位置的区段。初始位置可指示当驾驶员不挤压制动踏板10时活塞的位置。在踏板行程处于死行程区段中时，驾驶员的踏板力可以不移动推杆45。因此，在死行程区段中可以不形成制动压力，但是在踏板行程从死行程区段离开之后形成制动压力。即，在踏板行程从死行程区段离开之后，可通过根据方程4的位置控制而产生踏板感觉。在死行程区段中，仅通过第一主缸20的复位弹簧的滑动摩擦力和恢复力形成踏板感觉。

当通过方程4计算的踏板行程和螺母43的所需位移位置具有图2中举例说明的曲线图的关系时，螺母43需要在踏板行程从死行程区段离开的时间点(死行程结束点)时定位在图2中的d1处。然而，在突然制动的过程中，在踏板行程达到死行程结束位置的同时，螺母43可以不达到d1而是定位在d0处。这种情况可由于缺少马达30的响应而出现。因此，驾驶员可立刻得到重踏板感觉，在离开死行程区段之后可快速地操作马达30，以恢复在死行程区段中形成的螺母43的位置差值(d1-d0)。在此情况中，由于驾驶员的踏板感觉变轻，所以驾驶员会感觉到不匹配的感觉。

为了理解驾驶员的踏板感觉，将参考图3详细地描述踏板感觉。当将驾驶员通过位置控制得不到踏板感觉的情况中的螺母43的位移表达为图3的曲线①并将通过方程4计算的螺母43的所需位移位置表达为图3的曲线②时，曲线①和②之间的差值可对应于驾驶员可得到的踏板感觉。

可将螺母43在死行程结束点处的所需位移位置(图2的d1)定义为参考所需位移位置。当假设螺母43在死行程结束点处的位移位置未达到参考所需位移位置时，在从死行程区段离开之后马达30快速地进行操作，由此马达30可快速地增加螺母43的位移，从而与如在图4的曲线①中举例说明的绝对标准下的螺母43的行为相比，从死行程结束点开始恢复d1-d0的值，如在图5的曲线②中举例说明的。因此，驾驶员的踏板感觉可变得轻得多。图4的曲线①可基于这样的推测：定位在死行程结束点处的d0处的螺母43表现得像是按照与图3的曲线②相同的斜率。

在通常的真空助力器制动系统中，由于在通过机械阀引入大气压力的同时出现的时间延迟，驾驶员可得到重踏板感觉。然而，当应用上述实施例时，驾驶员可在制动操作的初始阶段得到重踏板感觉，但是在从死行程区段离开之后在更长的周期内得到轻踏板感觉。这种踏板感觉可比在bas(制动辅助系统)应用于其的真空助力器制动系统中出现得更频繁。

为了解决上述问题，根据本实施例的控制单元60可按照方程4基于制动踏板10的踏板行程计算螺母43的所需位移位置，以控制马达30。而且，控制单元60可基于螺母43在死行程结束点处的位移位置更新所需位移位置，踏板行程在死行程结束点从第一主缸20的死行程区段离开。具体地，当螺母43在死行程结束点的位移位置未达到参考所需位移位置时，控制单元60可更新所需位移位置。

如上所述，控制单元60可基于参考所需位移位置和螺母43在死行程结束点的位移位置之间的差值来更新所需位移位置。即，控制单元60可通过使所需位移位置平行地移动参考所需位移位置与螺母43的位移位置之间的差值，来更新所需位移位置。

当将驾驶员通过位置控制得不到踏板感觉的情况中的螺母43的位移表达为图6的曲线①并将通过方程4计算的螺母43的所需位移位置表达为图6的曲线②时，可将根据本实施例更新的螺母43的所需位移位置表达为曲线图③(实线)，使曲线图③平行地移动与曲线②不同的值。因此，可如图7中举例说明地形成驾驶员通过位置控制得不到踏板感觉的情况中的螺母43的位移位置与所需位移位置之后的螺母43的位移位置之间的差值。因此，可对驾驶员提供如在图2中举例说明的预期踏板感觉。

换句话说，虽然在参考所需位移位置与螺母43在死行程结束点的位移位置之间存在(d1-d0)的差值，但是控制单元60可从所需位移位置减去该差值，并更新所需位移位置以具有与原始所需位移位置的斜率相同的斜率。因此，控制单元60可去除驾驶员当踏板感觉由于马达30的原因而变轻时可感觉到的不匹配的感觉，马达30快速地操作以在死行程区段之后恢复(d1-d0)的差值。

在本实施例中，仅当参考所需位移位置与螺母43在死行程结束点的位移位置之间的差值等于或者小于预设阈值时，控制单元60可通过从所需位移位置减去该差值来更新所需位移位置。当参考所需位移位置与螺母43在死行程结束点的位移位置之间的差值超过预设阈值时，控制单元60可能不更新所需位移位置，或者通过从所需位移位置减去阈值来更新所需位移位置。

参考图8，当d1代表参考所需位移位置，d2代表螺母43在(d1-d2)的差值变成阈值的位移位置，且d3代表螺母43在死行程结束点测得的位移位置时，控制单元60可将所需位移位置更新到通过从所需位移位置减去阈值来获得的曲线图③中，这是因为参考所需位移位置与螺母43在死行程结束点的位移位置之间的差值(d1-d3)超过阈值(d1-d2)。这可表示用于更新所需位移位置的减法被限制于阈值，控制单元60的操作可基于当通过所需位移位置的频繁更新来改变车辆的制动性能时可减小制动稳定性的观点，并且突然制动过程中的踏板感觉可与一般情况中的踏板感觉不同。可根据制动系统的规格和设计师的意图以各种方式设计阈值，并将阈值预设在控制单元60中。

图9是举例说明了根据本发明的一个实施例的车辆的制动控制方法的流程图，并且图10是举例说明了在根据本发明的实施例的制动控制方法中更新所需位移位置的过程的流程图。

参考图9，车辆的制动控制方法可以步骤s10开始，在步骤s10中，控制单元60确定制动踏板10的踏板行程是否等于或者大于预设阈值行程。阈值行程可指示踏板行程的下限值，车辆的制动控制在该下限值开始。可根据制动系统的规格和设计师的意图以各种方式设计阈值行程，并将阈值行程预设在控制单元60中。

在步骤s20，当确定了踏板行程等于或者大于阈值行程时，控制单元60可基于踏板行程计算螺母43的所需位移位置，以控制马达30。由于以上已经描述了根据方程4计算所需位移位置的过程，所以这里省略其详细描述。

然后，在步骤s30，控制单元60可确定踏板行程是否已经达到死行程结束位置，在死行程结束位置，第一主缸20的死行程结束。

在步骤s40，当确定了踏板行程已经达到死行程结束位置时，控制单元60可基于螺母43在死行程结束点处的位移位置来更新所需位移位置，在死行程结束点处，踏板行程已经达到死行程结束位置。此时，当螺母43在死行程结束点处的位移位置未达到参考所需位移位置时，控制单元60可更新所需位移位置。具体地，控制单元60可基于参考所需位移位置与螺母43在死行程结束点的位移位置之间的差值来更新所需位移位置。

参考图10，下面将详细地描述步骤s40。当在步骤s41时参考所需位移位置与螺母43在死行程结束点的位移位置之间的差值等于或者小于预设阈值时，控制单元60可通过在步骤s43从所需位移位置减去该差值来更新所需位移位置。当在步骤s41时参考所需位移位置与螺母43在死行程结束点的位移位置之间的差值超过阈值时，控制单元60可在步骤s45通过从所需位移位置减去阈值来更新所需位移位置。

在执行步骤s40之后或者当在步骤s30确定踏板行程未达到死行程结束位置时，控制单元60可在步骤s50时确定踏板行程是否小于阈值行程。当确定了踏板行程小于阈值行程时，控制单元60可结束制动控制。另一方面，当踏板行程等于或者大于阈值行程时，控制单元60可回到步骤s20。

根据本实施例，制动设备和制动控制方法可改善驾驶员的踏板感觉，而不需要诸如踏板模拟器等的附加零件，从而提高成本竞争力。而且，由于应用位置控制方法而不是应用马达的电流控制方法，该制动设备和制动控制方法可解决由于制动设备中的内部构件之间的摩擦力而减小驾驶员的踏板感觉的问题，并通过优化驾驶员的踏板感觉来保证灵敏的品质。

可经由一个或多个一般目的和/或特殊目的部件实现控制单元60和/或其一个或多个部件，例如一个或多个分立电路、数字信号处理芯片、集成电路、特定用途集成电路、微处理器、处理器、可编程阵列、现场可编程阵列、指令集处理器，等等。以此方式，可经由软件、硬件(例如，通用处理器、数字信号处理(dsp)芯片、特定用途集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)，等等)、固件，或者其组合实现本文描述的特征、功能、过程，等等。这样，控制单元60和/或其一个或多个部件可包括一个或多个包括配置为促使控制单元60和/或其一个或多个部件执行一个或多个本文描述的特征、功能、过程等的代码(例如指令)的存储器(未示出)，或者以其他方式与该一个或多个存储器相关联。

存储器可以是任何参与对一个或多个软件、硬件和/或固件部件提供代码以进行执行的介质。可以任何合适的形式实现这种存储器，包括，但不限于，非易失性介质、易失性介质，以及传输介质。非易失性介质包括，例如，光盘和磁盘。易失性介质包括动态存储器。传输介质包括同轴电缆、铜线，以及光纤。传输介质还可采用声波、光波或者电磁波的形式。计算机可读介质的普通形式包括，例如，软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、光盘只读存储器(cd-rom)、可重写光盘(cdrw)、数字视盘(dvd)、可重写dvd(dvd-rw)、任何其他光学介质、穿孔卡片、纸带、光学标记片、任何其他带有孔或者其他可光学识别标记的图案的物理介质、随机存取存储器(ram)、可编程只读存储器(prom)、可擦写可编程只读存储器(eprom)、快擦可编程只读存储器(flash-eprom)、任何其他存储芯片或者存储盒、载波，或者任何其他例如可由控制器/处理器从其读取信息的介质。

虽然已经为了说明性目的公开了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将认识到，在不背离如在所附权利要求中定义的本发明的范围和实质的情况下，各种修改、添加和替代是可能的。