CN112498319A - 一种电子驻车控制*** - Google Patents

一种电子驻车控制*** Download PDF

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黄平宇
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Abstract

本发明提供一种电子驻车控制***，包括：两个电控模块；两个电控模块的输入端分别与整车电气环境电连接；整车电气环境包括至少两个相互独立的电源模块及至少两路相互独立的整车CAN信号；一个电控模块的输入端分别与一路电源模块及一路整车CAN信号连接，输出端与车辆的左制动执行器的电机电连接；另一个电控模块的输入端分别与另一路电源模块及另一路整车CAN信号连接，输出端与车辆的右制动执行器的电机电连接。本发明采用电子器件实现了替代原有P档锁的备份驻车制动功能，在任一电控模块或该电控模块对应的整车电气环境出现单点失效时，控制至少一个制动执行器工作，保证行车安全，设计合理，成本低，安全性高。

Description

一种电子驻车控制***
技术领域
本发明涉及一种车辆制动领域，特别是涉及一种电子驻车控制***。
背景技术
车辆的电子驻车制动控制***，简称EPB(Electric Parking Brake)，主要功能是实现车辆的静态制动、静态释放和动态制动。***包括ECU控制模块(Electric ControlUnit，电子微控制单元)、制动执行器及EPB开关；ECU控制模块一般安装在车辆乘客舱的手套箱内部；制动执行器分布在两个后轮上，包括电机、传动机构和制动卡钳；EPB开关可以识别驾驶员的制动意图；ECU控制模块与电机之间通过电机的供电线束连接，ECU控制模块与EPB开关之间通过信号线线束连接。
传统的EPB硬件架构如图1所示，ECU控制模块通过蓄电池供电，经过逻辑区防反电路给数字区供电，经过功率区防反单元给左、右卡钳的两个电机供电。这种方案存在的风险点是：ECU控制模块上绝大部分的单点失效均能导致ECU控制模块失去控制制动执行器的功能，进而导致车辆失去驻车制动的功能。因此，在车辆上，为了避免EPB控制模块的失效导致整车失去驻车制动的功能，需要额外利用P档锁作为驻车制动的备份，从而带来成本的增加；同时，随着车辆自动驾驶和智能驾驶应用的普及，电子制动***功能安全相关的需求也不断增高。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电子驻车控制***，用于解决现有技术中的ECU控制模块同时控制左、右制动执行器，若ECU控制模块存在单点失效会导致车辆失去驻车制动功能的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电子驻车控制***，所述***包括：两个电控模块；
两个所述电控模块的输入端分别与整车电气环境电连接；所述整车电气环境包括至少两个相互独立的电源模块及至少两路相互独立的整车CAN信号；
一个电控模块的输入端分别与一路电源模块及一路整车CAN信号连接，输出端与车辆的左制动执行器的电机电连接；
另一个电控模块的输入端分别与另一路电源模块及另一路整车CAN信号连接，输出端与车辆的右制动执行器的电机电连接。
于本发明的一实施例中，各所述所述电控模块的输入端与电源模块的输出端之间设有保险丝。
于本发明的一实施例中，所述电控模块包括：
电源芯片，用于将电源模块的高电压转换为适合所述电控模块使用的工作电压；还用于监控微控制单元的工作状态，若微控制单元工作异常，重启微控制单元；
微控制单元，用于从整车CAN信号和/或车辆的EPB开关获取驾驶员制动请求，判断是否要执行制动，若是，则发送第一控制信号到电机驱动单元；
电机驱动单元，用于根据所述第一控制信号，控制左、右制动执行器电机的正转及反转。
于本发明的一实施例中，所述电控模块还包括连接器，用于实现所述电控模块与所述整车电气环境及左、右制动执行器的电机之间的电连接。
于本发明的一实施例中，所述电控模块还包括防反单元，
所述防反单元包括：
逻辑区防反电路，用于为所述电控模块的数字电路的工作电源与电路提供保护；
功率区防反电路，用于为左、右制动执行器的电机的工作电源与电路提供保护。
于本发明的一实施例中，所述电机驱动单元包括：
H桥预驱芯片，用于根据所述第一控制信号，输出第二控制信号到H桥驱动电路；
H桥驱动电路，用于根据所述第二控制信号，开启或停止制动执行器的电机。
于本发明的一实施例中，所述电机驱动单元还包括：
采样电路，用于对所述H桥驱动电路的电流或电压进行采样，并将采样结果传送至所述H桥预驱芯片。
于本发明的一实施例中，所述***还包括EPB开关模块，所述EPB开关模块包括EPB开关接口电路，所述EPB开关接口电路的输入端与车辆的EPB开关连接，输出端与至少一个所述电控模块的H桥预驱芯片电连接。
于本发明的一实施例中，所述电控模块还包括加速度传感器，用于检测车辆的加速度，并将所述加速度传送给所述微控制单元。
于本发明的一实施例中，所述电控模块还包括通讯芯片，用于实现两个电控模块之间的数据传输。
如上所述，本发明的一种电子驻车控制***，通过设置两个电控模块分别控制左、右制动执行器，且各电控模块的输入端分别与独立的电源模块及整车CAN信号电连接，采用电子器件实现了替代原有P档锁的备份驻车制动功能，在任一电控模块或该电控模块对应的整车电气环境出现单点失效时，控制至少一个制动执行器工作，保证行车安全；本发明设计合理，成本低，安全性高，具有较好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1显示为本发明现有技术中公开的电路连接示意图。
图2显示为本发明实施例中公开的电子驻车控制***的结构框图。
图3显示为本发明实施例中公开的电子驻车控制***的电路结构示意图。
图4显示为本发明实施例中公开的电机驱动单元的电路结构示意图。
图5显示为本发明实施例中公开的4线制开关信号的电路结构示意图。
图6显示为本发明实施例中公开的6线制开关信号的电路结构示意图。
图7显示为本发明实施例中公开的功率防反电路的电路结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图2，本发明提供一种电子驻车控制***，包括：两个电控模块；
具体的说，两个电控模块的输入端分别与整车电气环境电连接；其中，整车电气环境包括至少两个相互独立的电源模块及至少两路相互独立的整车CAN信号；
一个电控模块的输入端分别与一路电源模块及一路整车CAN信号连接，输出端与车辆的左制动执行器的电机电连接；
另一个电控模块的输入端分别与另一路电源模块及另一路整车CAN信号连接，输出端与车辆的右制动执行器的电机电连接。
采用这种方式，在电子驻车控制***中的任意一个电控模块出现失效后，另外一个电控模块仍可以独立工作，应控制相应的制动执行器实现制动功能。
请参阅图3，电源模块的输出端与电控模块的输入端之间设有保险丝，用于保护电子驻车控制***的电源安全。
请参阅图2，电控模块包括：电源芯片、微控制单元及电机驱动单元；
电源芯片，用于将电源模块的高电压转换为适合电控模块使用的工作电压；本实施例中，将6～28V的高电压转换为5V、3.3V或1.3V的数字区供电。
电源芯片可采用英飞凌公司(Infineon)的型号为TLF35584QVVS1的芯片，采用该芯片，电源芯片还可以具有微控制单元的看门狗功能，用于监控微控制单元的工作状态，若微控制单元工作异常，重启微控制单元。
电源芯片还可以监控所输出的数字区供电；
电源芯片还可以具有失效安全关断输出功能，即在发现***异常时，可以通过一个逻辑输出电平迅速关断电机驱动功能。
微控制单元，用于从车辆CAN总线和/或车辆的EPB开关获取驾驶员制动请求，判断是否要执行制动，若是，则发送第一控制信号到电机驱动单元；
需要说明的是，微控制单元从车辆CAN总线获取驾驶员制动请求的步骤包括：主控制芯片通过获取的车辆行驶状态，判断是否存在制动请求，并将该制动请求通过车辆CAN总线发送至微控制单元；
微控制单元从车辆的EPB开关获取驾驶员制动请求的步骤包括：当驾驶员按下车辆的EPB开关，EPB开关被按下的信号传输至微控制单元。
此外，本发明所采用的微控制单元为英飞凌公司的型号为SAK-TC233LP-16F200FAB-的芯片，该芯片有两个或以上的内核，其中一个内核是锁步核，用于监控其他内核程序的正常运行。
电机驱动单元，用于根据微控制单元输出的第一控制信号，实现电机的正转和反转控制。
请参阅图3及图4，电机驱动单元具体包括：
H桥预驱芯片，用于根据第一控制信号，输出第二控制信号到H桥驱动电路；
H桥驱动电路，用于根据第二控制信号，开启或停止制动执行器的电机。
电机驱动单元还包括采样电路，用于对H桥驱动电路电源接入的电阻两端的电流或电压进行采样，并将采样结果传送至H桥预驱芯片，对电机驱动电路进行相关的监控和诊断。
请参阅图2及图3，本发明的一种电子驻车控制***还包括：EPB开关模块，EPB开关模块包括EPB开关接口电路，EPB开关接口电路的输入端与车辆的EPB开关连接，输出端与至少一个电控模块的H桥预驱芯片电连接。其中，车辆的EPB开关安装在车辆的乘员舱内，可由驾驶员人为控制。
请参阅图3，EPB开关接口电路的输出端与任一H桥预驱芯片之间还串接有4线制或6线制开关信号电路；
请参阅图5及图6，4线制或6线制开关信号电路可与不同管脚电气连接，实现拉起、释放及空挡(Neutral)功能。
请参阅图3，EPB开关模块还包括至少一路点灯电路，各点灯电路的输入端与连接器连接，进而与整车电气环境连接，用于显示车辆制动的不同状态。需要说明的是，整车电气环境包括至少一个控制芯片，用于驱动及控制点灯电路的显示灯。
请参阅图3，电控模块还包括连接器，用于实现电控模块与整车电气环境及左、右制动执行器的电机之间的电连接；其中，连接器与整车电气环境连接的线路包括：主供电、接地、电机供电的两极这4路大电流线路，以及唤醒信号、CAN高和CAN低3路小电流信号；还包含4线制或6线制开关信号电路，以及1～2路小电流驱动点灯线。
请参阅图3，电控模块还包括防反单元，具体包括：
逻辑区防反电路，采用二极管实现防反功能，用于为电源单元的工作电源提供保护；
功率区防反电路，用于为左、右制动执行器的电机的工作电源提供保护，功率区防反电路的电路结构示意图如图7所示。
请参阅图3，电控模块还包括加速度传感器，用于检测车辆的加速度，并将加速度传送给微控制单元，微控制单元由此可得出车辆的倾斜角度。
请参阅图3，电控模块还包括通讯芯片，可实现两个电控模块之间的数据传输，从而实现信息同步及互相监控的功能。
请参阅图3，电控模块还包括存储芯片，用于存储微控制单元的工作数据；其中，工作数据包括卡钳状态、故障记录及标定数据。
请参阅图3，电控模块还包括CAN总线接口，CAN总线接口通过连接器与整车电气环境的整车CAN信号连接，用于为微控制单元与整车CAN信号间实现数据传输。
综上所述，本发明的一种电子驻车控制***，通过设置两个电控模块分别控制左、右制动执行器，且各电控模块的输入端分别与独立的电源模块及整车CAN信号电连接，采用电子器件实现了替代原有P档锁的备份驻车制动功能，在任一电控模块或该电控模块对应的整车电气环境出现单点失效时，控制至少一个制动执行器工作，保证行车安全；本发明设计合理，成本低，安全性高，具有较好的经济效益和社会效益。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电子驻车控制***，其特征在于，所述***包括：两个电控模块；
两个所述电控模块的输入端分别与整车电气环境电连接；所述整车电气环境包括至少两个相互独立的电源模块及至少两路相互独立的整车CAN信号；
一个电控模块的输入端分别与一路电源模块及一路整车CAN信号连接，输出端与车辆的左制动执行器的电机电连接；
另一个电控模块的输入端分别与另一路电源模块及另一路整车CAN信号连接，输出端与车辆的右制动执行器的电机电连接。
2.根据权利要求1所述的电子驻车控制***，其特征在于：各所述电控模块的输入端与电源模块的输出端之间设有保险丝。
3.根据权利要求1所述的电子驻车控制***，其特征在于，所述电控模块包括：
电源芯片，用于将电源模块的高电压转换为适合所述电控模块使用的工作电压；还用于监控微控制单元的工作状态，若微控制单元工作异常，重启微控制单元；
微控制单元，用于运行电子驻车制动***EPB电控模块的软件，从整车CAN信号和/或车辆的EPB开关获取驾驶员制动请求，判断是否要执行制动，若是，则发送第一控制信号到电机驱动单元；
电机驱动单元，用于根据所述第一控制信号，控制左、右制动执行器电机的正转及反转。
4.根据权利要求3所述的电子驻车控制***，其特征在于，所述电控模块还包括连接器，用于实现所述电控模块与所述整车电气环境及左、右制动执行器的电机之间的电连接。
5.根据权利要求3所述的电子驻车控制***，其特征在于，所述电控模块还包括防反单元，所述防反单元包括：
逻辑区防反电路，用于为所述电控模块的数字电路的工作电源与电路提供保护；
功率区防反电路，用于为左、右制动执行器的电机的工作电源与电路提供保护。
6.根据权利要求3所述的电子驻车控制***，其特征在于，所述电机驱动单元包括：
H桥预驱芯片，用于根据所述第一控制信号，输出第二控制信号到H桥驱动电路；
H桥驱动电路，用于根据所述第二控制信号，开启或停止制动执行器的电机。
7.根据权利要求6所述的电子驻车控制***，其特征在于，所述电机驱动单元还包括：
采样电路，用于对所述H桥驱动电路的电流或电压进行采样，并将采样结果传送至所述H桥预驱芯片。
8.根据权利要求6所述的电子驻车控制***，其特征在于：所述***还包括EPB开关模块，所述EPB开关模块包括EPB开关接口电路，所述EPB开关接口电路的输入端与车辆的EPB开关连接，输出端与至少一个所述电控模块的H桥预驱芯片电连接。
9.根据权利要求3所述的电子驻车控制***，其特征在于：所述电控模块还包括加速度传感器，用于检测车辆的加速度，并将所述加速度传送给所述微控制单元。
10.根据权利要求3所述的电子驻车控制***，其特征在于：所述电控模块还包括通讯芯片，用于实现两个电控模块之间的数据传输。
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