CN112721897A - 一种双控双驱拉线式epb控制***及驻车力自适应控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了提供一种双控双驱拉线式EPB控制***及驻车力自适应控制方法,双控双驱拉线式EPB控制***包括一个电机模块,电源模块,电源反接保护模块,MCU模块,具有功能安全的两路集成式电源管理与CAN通信模块,电机驱动模块,扭力传感器,倾角传感器和开关检测模块。本发明提供一种双控双驱拉线式EPB控制***及驻车力自适应控制方法,解决了传统的拉线式EPB控制***无法满足功能安全需求的缺陷,本发明可以达到功能安全等级ASILD,减小了人员的伤亡以及道路交通事故的发生,同时还解决了传统拉线式EPB控制***无法在不同坡度斜坡上输出不同驻车力。
Description
技术领域
本发明涉及一种双控双驱拉线式EPB控制***及驻车力自适应控制方法,属于电子驻车制动领域。
背景技术
目前,随着汽车行业的迅速发展,使得更多先进技术被引入到了汽车控制***中,同时对电子产品的要求也越来越高,传统的拉线式EPB控制***只是满足了静态驻车与静态释放的要求,不能满足ISO 26262《道路车辆功能安全》国际标准的要求,同时传统的拉线式EPB控制***不能满足在不同坡度斜坡上实现不同驻车力,传统的拉线式EPB控制***只是通过采集电机电流来判断当前的驻车力,出现故障之后无法较好实现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,克服现有技术的不足,提供一种双控双驱拉线式EPB控制***及驻车力自适应控制方法,解决了传统的拉线式EPB控制***无法满足功能安全需求的缺陷,本发明可以达到功能安全等级ASILD,减小了人员的伤亡以及道路交通事故的发生,同时还解决了传统拉线式EPB控制***无法在不同坡度斜坡上输出不同驻车力,坡度较大的时候驻车力输出较大,坡度较小的时候驻车力输出也较小,节省了一部分能量。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
一种双控双驱拉线式EPB控制***,它包括:
电机模块,所述电机模块用于拉紧或释放驻车钢索;
电源模块,所述电源模块用于对整个***提供电源;
MCU模块,所述MCU模块包括MCU_0和MCU_1,所述MCU_0为主控模块,MCU_1为从控模块,所述MCU_0和MCU_1之间采用SPI通信,MCU_0型号为FS32K146UIT0VLLT,MCU_1型号为SPC560P50L3;
集成式电源管理与CAN通信模块,所述集成式电源管理与CAN通信模块包括主集成芯片和从集成芯片,所述主集成芯片用于MCU_0与整车ECU、EMS、TCU的通信以及对主控电路供电,所述从集成芯片用于MCU_1与整车ECU、EMS、TCU的通信以及对从控电路供电;
电机驱动模块,所述电机驱动模块用于驱动电机转动,所述电机驱动模块包括主驱动回路和从驱动回路,当所述主驱动回路失效后,所述从驱动回路启动;
扭力传感器,所述扭力传感器用于检测钢索的拉力值,所述扭力传感器分别将拉力值传输至MCU_0和MCU_1;
倾角传感器,所述倾角传感器用于检测驻车时整车所处的坡度,将坡度值传输至MCU_0;
开关检测模块,所述开关检测模块用于检测驻车开关的驻车或释放信号,所述开关检测模块包括主开关检测电路和从开关检测电路,所述主开关检测电路用于将驻车或释放信号发送至MCU_0,所述从开关检测电路用于将驻车或释放信号发送至MCU_1。
进一步,所述电源模块为电池。
进一步,包括电源反接保护模块,所述电源反接保护模块用于防止在电源接反后造成烧坏整个控制***。
进一步,包括电机电流检测模块,所述电机电流检测模块用于实时检测电机模块的电流大小。
进一步,所述主控电路包括MCU_0、主集成芯片、主开关检测电路和主驱动回路。
进一步,所述从控电路包括MCU_1、从集成芯片、从开关检测电路和从驱动回路。
一种双控双驱拉线式EPB控制***的驻车力自适应控制方法,其特征在于,包括:
S1、触发所述双控双驱拉线式EPB控制***时,所述双控双驱拉线式EPB控制***时通过控制电机模块驱动车辆进行制动;
S2、所述双控双驱拉线式EPB控制***根据倾角传感器计算出的角度a、车辆的整体质量b以及车轮半径r,计算出当前所要输出的驻车力trq:
trq=K*a*b*r,K为制动系数,K>1;
S3、计算出所要输出的驻车力后,驱动电机模块运转并检测当前的扭力传感器的值,判断当前驻车力是否满足要求;
若当前驻车力满足要求,则停止驱动电机模块;
若当前驻车力不满足要求,则继续驱动电机模块转动拉紧钢索。
采用了上述技术方案,本发明本发明在传统的拉线式EPB控制***的基础上增加了从控***,满足了功能安全以及法规方面的要求,提高了因拉线式EPB控制***功能失效对驾驶人或者乘车人的安全系数,避免了不必要的交通事故的发生。另外在传统拉线式EPB控制***基础上增加了在不同坡度输出不同制动力的控制策略,不再是按照最大驻车力输出,大大降低了整个驻车控制***的能量消耗。同时MCU模块与驱动电路的设计采用交叉式设计,在不增加成本的基础上进一步提高了***的可靠性。
附图说明
图1为本发明的一种双控双驱拉线式EPB控制***的原理框图;
图2为本发明的电机驱动模块的电路原理图;
图3为本发明的驻车力自适应控制方法的驻车力算法流程图;
图4为本发明的驻车流程图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示,本实施例提供一种双控双驱拉线式EPB控制***,它包括一个电机模块,电源模块,电源反接保护模块,MCU模块,具有功能安全的两路集成式电源管理与CAN通信模块,电机驱动模块,扭力传感器,倾角传感器和开关检测模块。
本实施例中的电机模块用于拉紧或释放驻车钢索,对车轮进行制动或解除制动。
本实施例中的电源模块用于对整个***提供电源,电源模块为整车内的车载蓄电池。
本实施例中还包括电源反接保护模块,电源反接保护模块用于防止在电源接反后造成烧坏整个控制***。电源防反接模块是利用一颗MOS管来实现的,其优点是压降低,功耗低,功率高等特点,避免了在电源接反后造成烧坏整个控制***。
本实施例中的MCU模块包括MCU_0和MCU_1,MCU_0为主控模块,MCU_1为从控模块,MCU_0和MCU_1均满足功能安全等级ASILB。MCU_0与MCU_1之间采用高速的SPI通信,实现了某一控制回路失效,快速实现切换的目的。
本实施例将CAN通信与电源管理模块集成在同一个IC之中,两者集成在一起降低了元器件占用PCB的面积,另一方面降低了PCB生产的成本。集成式电源管理与CAN通信模块包括主集成芯片和从集成芯片,主集成芯片用于MCU_0与整车ECU、EMS、TCU的通信以及对主控电路供电,从集成芯片用于MCU_1与整车ECU、EMS、TCU的通信以及对从控电路供电。控制***中存在两路独立电源管理模块分别对主控和从控电路进行供电,实现了某一控制回路电源失效,不影响***功能的要求。当两CAN通信回路中某一通信回路出现失效时,另一路通信回路仍能实现通信的功能,软件升级通过此模块实现只需执行一次下载,即可实现双控的同步更新,维修诊断只需一个访问指令,同步读取主控和从控诊断数据信息。ECU为电子控制单元,EMS为发动机管理***,TCU为变速箱控制单元。
本实施例中的电机驱动模块用于驱动电机转动,电机驱动模块包括主驱动回路和从驱动回路,当主驱动回路失效后,从驱动回路启动。控制***中包含两路电机驱动回路,假如主驱动回路出现失效后,从驱动回路检测到异常后立即接管。电机驱动模块中的单一驱动回路失效,仍可实现8%坡度的驻车和解驻要求。如图2所示,电机驱动回路由预驱与H桥组成,两路H桥可以独立控制同一路电机模块,预驱与H桥集成在一个控制芯片之中,这种设计减小了PCB的面积,降低了产品的成本。H桥部分包括了Predriver与四颗MOS管,Predriver驱动执行机构的卡钳部分夹紧与释放,图中场效应管IPD90P03P4L-04电路部分实现了***中电源反接保护功能。MCU模块与H桥部分采用交叉控制:主控芯片MCU_0一方面可以控制第一个H桥部分H0-bridge Motor Driver,还可以控制第二个H桥部分H1-bridgeMotor Driver,避免了当控制***中某一单边MCU芯片失效时,对应H桥也无法工作的现象,或者某一单边H桥部分失效对应MCU芯片成摆设的现象。
本实施例中的扭力传感器用于检测钢索的拉力值,扭力传感器分别与两路MCU进行连接,将拉力值传输至MCU_0和MCU_1,扭力传感器主要是检测钢索的拉力值,通过拉力值来判断当前制动***的制动力。
本实施例中的倾角传感器用于检测驻车时整车所处的坡度,将坡度值传输至MCU_0。
本实施例中的开关检测模块用于检测驻车开关的驻车或释放信号,开关检测模块包括主开关检测电路和从开关检测电路,主开关检测电路用于将驻车或释放信号发送至MCU_0,从开关检测电路用于将驻车或释放信号发送至MCU_1。当某一开关检测电路出现失效时,另一路仍可以实现检测开关切换的功能。
本实施例中还包括电机电流检测模块一方面用于估算当前***的驻车力,另一方面用于实时检测电机模块的电流大小,用于检测保护电机在电流较大时烧坏。
本实施例中的主控电路包括MCU_0、主集成芯片、主开关检测电路和主驱动回路,从控电路包括MCU_1、从集成芯片、从开关检测电路和从驱动回路。MCU_0为主控模式,MCU_1为备份等待模式属于从控模块,当主控芯片MCU_0失效时,另一从控芯片MCU_1仍能接管工作;主/从控区域单一电路失效,***仍可实现100%的驻车和解驻。
本实施例中的双控双驱拉线式EPB控制***的工作过程为:
按下驻车开关,MCU模块检测到驻车信号,同时根据倾角传感器信号判断当前的坡度来计算应该输出的驻车力,此时驱动电机模块运动(电机正转),拉紧钢索,MCU模块同时检测扭力传感器与电机电流检测模块的值,当检测到钢索的拉力值达到设定的值后停止驱动电机,双控双驱拉线式EPB控制***的机械结构让驻车***自锁。
按下释放开关,MCU模块检测到释放信号,此时驱动电机模块运动(电机反转),释放钢索,MCU模块同时检测扭力传感器的值,当钢索释放到一定的程度后电机停止转动,在此过程中MCU模块也要检测***的电流值,防止在释放的过程中由于某些原因导致电流增大造成控制***或者电机烧坏。
实施例二
为了实现双控双驱拉线式EPB控制***驻车力的自适应控制,本实施例利用***中倾角传感器的作用,根据一定的控制算法可以实现不同坡度的自适应驻车,起到了节能的效果。
如图3、4所示,本实施例中的一种双控双驱拉线式EPB控制***的驻车力自适应控制方法,包括:
S1、触发双控双驱拉线式EPB控制***时,双控双驱拉线式EPB控制***时通过控制电机模块驱动车辆进行制动;
S2、双控双驱拉线式EPB控制***根据倾角传感器计算出的角度a、车辆的整体质量b以及车轮半径r,计算出当前所要输出的驻车力trq:
trq=K*a*b*r,K为制动系数,K>1;
制动系数K用来调节驻车力门限的大小,一般此系数大于1,让MCU模块实际驻车力略大于计算出的驻车力。
S3、计算出所要输出的驻车力后,驱动电机模块运转并检测当前的扭力传感器的值,判断当前驻车力是否满足要求;
若当前驻车力满足要求,则停止驱动电机模块;
若当前驻车力不满足要求,则继续驱动电机模块转动拉紧钢索。
以上的具体实施例,对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种双控双驱拉线式EPB控制***,其特征在于,它包括:
电机模块,所述电机模块用于拉紧或释放驻车钢索;
电源模块,所述电源模块用于对整个***提供电源;
MCU模块,所述MCU模块包括MCU_0和MCU_1,所述MCU_0为主控模块,MCU_1为从控模块,所述MCU_0和MCU_1之间采用SPI通信;
集成式电源管理与CAN通信模块,所述集成式电源管理与CAN通信模块包括主集成芯片和从集成芯片,所述主集成芯片用于MCU_0与整车ECU、EMS、TCU的通信以及对主控电路供电,所述从集成芯片用于MCU_1与整车ECU、EMS、TCU的通信以及对从控电路供电;
电机驱动模块,所述电机驱动模块用于驱动电机转动,所述电机驱动模块包括主驱动回路和从驱动回路,当所述主驱动回路失效后,所述从驱动回路启动;
扭力传感器,所述扭力传感器用于检测钢索的拉力值,所述扭力传感器分别将拉力值传输至MCU_0和MCU_1;
倾角传感器,所述倾角传感器用于检测驻车时整车所处的坡度,将坡度值传输至MCU_0;
开关检测模块,所述开关检测模块用于检测驻车开关的驻车或释放信号,所述开关检测模块包括主开关检测电路和从开关检测电路,所述主开关检测电路用于将驻车或释放信号发送至MCU_0,所述从开关检测电路用于将驻车或释放信号发送至MCU_1。
2.根据权利要求1所述的一种双控双驱拉线式EPB控制***,其特征在于:所述电源模块为电池。
3.根据权利要求1所述的一种双控双驱拉线式EPB控制***,其特征在于:包括电源反接保护模块,所述电源反接保护模块用于防止在电源接反后造成烧坏整个控制***。
4.根据权利要求1所述的一种双控双驱拉线式EPB控制***,其特征在于:包括电机电流检测模块,所述电机电流检测模块用于实时检测电机模块的电流大小。
5.根据权利要求1所述的一种双控双驱拉线式EPB控制***,其特征在于:所述主控电路包括MCU_0、主集成芯片、主开关检测电路和主驱动回路。
6.根据权利要求1所述的一种双控双驱拉线式EPB控制***,其特征在于:所述从控电路包括MCU_1、从集成芯片、从开关检测电路和从驱动回路。
7.一种如权利要求1~6任一项所述的双控双驱拉线式EPB控制***的驻车力自适应控制方法,其特征在于,包括:
S1、触发所述双控双驱拉线式EPB控制***时,所述双控双驱拉线式EPB控制***时通过控制电机模块驱动车辆进行制动;
S2、所述双控双驱拉线式EPB控制***根据倾角传感器计算出的角度a、车辆的整体质量b以及车轮半径r,计算出当前所要输出的驻车力trq:
trq=K*a*b*r,K为制动系数,K>1;
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210430 |