适用于EPB与EPS集成方案的起步自动释放控制方法

摘要

本发明公开了适用于EPB与EPS集成方案的起步自动释放控制方法，应用于汽车，所述汽车中EPB模块和EPS模块集成于同一硬件中，并通过一个主控制器控制。本方案中将EPB模块所需要依赖的硬件集成在EPS系统中，节约了单独开发EPB控制器的成本和EPB控制器的占用位置，EPB系统无需与ESC系统集成，可以适用于不设置ESC系统的汽车，增加了适用的汽车范围，同时，三轴加速度传感器无需与汽车坐标系一致，设置角度可调整，当前角度和初始角度的差值通过实时估算，也可以提高坡度计算的准确性。

权利要求

1.适用于EPB与EPS集成方案的起步自动释放控制方法，应用于汽车，其特征在于：所述汽车中EPB模块和EPS模块集成于同一硬件中，并通过一个主控制器控制，所述控制方法包括：当汽车自静止状态点火起步时，接受整车反馈信号，得到坡度数据、汽车轮速、车速数据以及驱动力数据；

判断汽车起步时，当前坡度的有效性；

估算当前坡度产生的坡度阻力f，并比较汽车驱动力F与坡度阻力f之间的大小；

基于比较结果确定EPB模块是否发出释放指令,当汽车驱动力F≤坡度阻力f时，EPB模块控制卡钳持续夹紧；当汽车驱动力F＞坡度阻力f时，判断驾驶员意图；若无法判断驾驶员意图，则触发自动释放功能；

所述判断汽车起步时，当前坡度的有效性步骤中，判断坡度有效需要同时满足以下三个条件：条件一：轮速、车速信号小于阈值；

条件二：EPS模块提供的方向盘角速度小于阈值；

条件三：重力加速度与三轴加速度的均方值之差是否在指定容差波动范围内；

所述条件三中，三轴加速度通过三轴加速度传感器实时监测，所述条件三的判断公式为：其中，g为重力加速度，Ax、Ay、Az分别为三轴加速度传感器所获得的三个坐标轴加速度数值，为允许的误差容限；

所述判断汽车起步时，当前坡度的有效性步骤中，当判断坡度有效时，估算当前坡度；

当判断坡度无效时，将汽车驻车设计允许的最大值设为当前坡度；所述当前坡度slope的计算公式为：其中，α0为三轴加速度传感器获得的初始角度，α为三轴加速度传感器获得的当前角度；

所述三轴加速度传感器通过下列公式获得初始角度α0：

其中，Ax0、Ay0、Az0分别为汽车在水平状态下，加速度传感器在x轴、y轴、z轴三轴方向上的加速度读数；

所述三轴加速度传感器通过下列公式获得当前角度α：

其中，Ax、Ay、Az分别为汽车在当前状态下，加速度传感器在x轴、y轴、z轴三轴方向上的加速度读数。

2.根据权利要求1所述的适用于EPB与EPS集成方案的起步自动释放控制方法，其特征在于：所述条件一中的阈值为3km/h，所述条件二中的阈值为90°/s。

3.根据权利要求1所述的适用于EPB与EPS集成方案的起步自动释放控制方法，其特征在于：所述坡度阻力f根据当前坡度计算，所述坡度阻力f与当前坡度之间的换算关系如下：其中，m为汽车的质量，g为重力加速度，f为坡道的坡度阻力，slope为当前坡度。

4.根据权利要求1所述的适用于EPB与EPS集成方案的起步自动释放控制方法，其特征在于：所述汽车驱动力F由主控制器根据发动机状态信号进行计算，或由CAN总线信号获得发动机的驱动扭矩信号，并通过驱动扭矩换算汽车驱动力F。

5.根据权利要求1所述的适用于EPB与EPS集成方案的起步自动释放控制方法，其特征在于：所述驾驶员意图通过驾驶员信号开关进行判断，当驾驶员信号开关开启，则根据驾驶员操作控制汽车；当驾驶员信号开关关闭，则无法判断驾驶员意图，触发自动释放功能。

6.根据权利要求5所述的适用于EPB与EPS集成方案的起步自动释放控制方法，其特征在于：当所述驾驶员意图与自动释放条件相冲突时，以驾驶员意图作为集成系统的运行目标。

说明书

适用于EPB与EPS集成方案的起步自动释放控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电子驻车制动领域，尤其涉及适用于EPB与EPS集成方案的起步自动释放控制方法。

背景技术

[0002] 汽车的停放位置可能具备一定坡度，汽车起步前需要先行判断汽车起步所需克服的坡度阻力f，若汽车驱动力F大于坡度阻力f，则可以释放卡钳，使汽车开动，若汽车驱动力F小于坡度阻力f时汽车起步，则会造成溜坡等问题， EPB系统中一般具备起步释放功能，在判断汽车符合起步条件后，汽车起步时最常用的是通过驾驶人员踩动油门踏板完成释放，然而人工踩踏油门难以精准控制踩踏力度，容易出现熄火、异响、起步不稳等问题，若周围障碍物或行人较多时，还容易出现安全问题。

[0003] 在一些车型中，电子驻车制动功能（以下简称EPB功能）一般集成在汽车电子稳定控制系统（以下简称ESC系统）中，ESC系统是汽车防抱死制动系统(ABS)和牵引力控制系统(TCS)功能的进一步扩展，并在此基础上,增加了汽车转向行驶时横摆率传感器、侧向加速度传感器和方向盘转角传感器，通过ECU控制前后、左右车轮的汽车驱动力F和制动力，确保汽车行驶的侧向稳定性，EPB系统与ESC系统集成后简称EPBi系统，在乘用车中获得了广泛应用。在ESC系统的应用中，ESC系统中的Host通过将汽车纵向加速度信号传入PBC模块，PBC根据纵向加速度值，查表获得坡度值，该方法主要基于ESC系统中三轴加速度传感器与汽车坐标系一致的前提，因此三轴加速度传感器位置需要进行限定。

[0004] 电动助力转向系统(Electric Power Steering，简称EPS), 是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统, 驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到方向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转矩电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力,现有技术中，EPS系统和EPB系统的工作不同，所用的控制器也不同。

[0005] 另外，市面上许多中低端车型为控制成本，普遍使用ABS制动控制系统，因此EPB系统与ESC系统集成的方式不能够适用于这类车型，同时，由于缺乏ESC系统的相关硬件，这类车型中EPB系统采用单独控制器进行控制，增加了整车成本，占用硬件排布位置，同时，由于EPS系统和EPB系统所用的控制器不同，两个模块在信号连接时，易出现信号延迟等问题。

发明内容

[0006] 因此，为解决上述问题，本发明提供了适用于EPB与EPS集成方案的起步自动释放控制方法。

[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0008] 适用于EPB与EPS集成方案的起步自动释放控制方法，应用于汽车，所述汽车中EPB模块和EPS模块集成于同一硬件中，并通过一个主控制器控制，所述控制方法包括：

[0009] 当汽车自静止状态点火起步时，接受整车反馈信号，得到坡度数据、汽车轮速、车速数据以及驱动力数据；

[0010] 判断汽车起步时，当前坡度的有效性；

[0011] 估算当前坡度产生的坡度阻力f，并比较汽车驱动力F与坡度阻力f之间的大小；

[0012] 基于比较结果确定EPB模块是否发出释放指令,当汽车驱动力F≤坡度阻力f时，EPB模块控制卡钳持续夹紧；当汽车驱动力F＞坡度阻力f时，判断驾驶员意图；若无法判断驾驶员意图，则触发自动释放功能。

[0013] 优选的，所述判断汽车起步时，当前坡度的有效性步骤中，判断坡度有效需要同时满足以下三个条件：

[0014] 条件一：轮速、车速信号小于阈值；

[0015] 条件二：EPS模块提供的方向盘角速度小于阈值；

[0016] 条件三：重力加速度与三轴加速度的均方值之差是否在指定容差波动范围内；

[0017] 所述条件三中，三轴加速度通过三轴加速度传感器实时监测，所述条件三的判断公式为：

[0018]

[0019] 其中，g为重力加速度，Ax、Ay、Az分别为三轴加速度传感器所获得的三个坐标轴加速度数值，为允许的误差容限。

[0020] 优选的，所述条件一中的阈值为3km/h，所述条件二中的阈值为90°/s。

[0021] 优选的，所述判断汽车起步时，当前坡度的有效性步骤中，当判断坡度有效时，估算当前坡度；当判断坡度无效时，将汽车驻车设计允许的最大坡度值设为当前坡度。

[0022] 优选的，所述当前坡度slope的计算公式为：

[0023]

[0024] 其中，α0为三轴加速度传感器获得的初始角度，α为三轴加速度传感器获得的当前角度；

[0025] 所述三轴加速度传感器通过下列公式获得初始角度α0：

[0026]

[0027] 其中，Ax0、Ay0、Az0分别为汽车在水平状态下，加速度传感器在x轴、y轴、z轴三轴方向上的加速度读数；

[0028] 所述三轴加速度传感器通过下列公式获得当前角度α：

[0029]

[0030] 其中，Ax、Ay、Az分别为汽车在当前状态下，加速度传感器在x轴、y轴、z轴三轴方向上的加速度读数。

[0031] 优选的，所述坡度阻力f根据当前坡度计算，所述坡度阻力f与当前坡度之间的换算关系如下：

[0032]

[0033] 其中，m为汽车的质量，g为重力加速度，f为坡道的坡度阻力，slope为当前坡度。

[0034] 优选的，所述汽车驱动力F由主控制器根据发动机状态等信号进行计算，或由CAN总线信号获得发动机的驱动扭矩信号，并通过驱动扭矩换算汽车驱动力F。

[0035] 优选的，所述驾驶员意图通过驾驶员信号开关进行判断，当驾驶员信号开关开启，则根据驾驶员操作控制汽车；当驾驶员信号开关关闭，则无法判断驾驶员意图，触发自动释放功能。

[0036] 优选的，当所述驾驶员意图与自动释放条件相冲突时，以驾驶员意图作为集成系统的运行目标。

[0037] 本发明技术方案的有益效果主要体现在：

[0038] 1、将EPB模块所需要依赖的硬件集成在EPS系统中，节约了单独开发EPB控制器的成本和EPB控制器的占用位置，EPB系统无需与ESC系统集成，可以适用于不设置ESC系统的汽车，增加了适用的汽车范围。

[0039] 2、由于EPS系统的布置位置在汽车前部与ESC系统的固定位置差异较大，因此三轴加速度传感器坐标设置也具有差异，本方案根据通过计算三轴加速度传感器的当前角度和初始角度的差值的方式估算坡度，重新制定坡度估算策略，从而保证系统能够正常完成自动释放功能，因此三轴加速度传感器无需与汽车坐标系一致，设置角度可调整，当前角度和初始角度的差值通过实时估算，也可以提高坡度计算的准确性。

[0040] 3、在汽车起步前预先判断释放可行性，同时在判断驾驶员意图的前提下再考虑是否进行自动释放操作，若驾驶员意图与自动释放条件相冲突时，以驾驶员意图作为集成系统的运行目标，即能避免因驾驶员操作不当而产生的安全问题，又能考虑到驾驶员意图。

附图说明

[0041] 图1：是本发明中EPB模块与EPS模块的集成示意图；

[0042] 图2：是适用于EPB与EPS集成方案的起步自动释放控制方法的流程图；

[0043] 图3：是判断汽车起步时，当前坡度的有效性步骤的流程图。

具体实施方式

[0044] 为使本发明的目的、优点和特点能够更加清楚、详细地展示，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。该实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

[0045] 同时声明，在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0046] 此外，本方案中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示对重要性的排序，或者隐含指明所示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明中，“多个”的含义是两个或者两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0047] 本发明揭示了适用于EPB与EPS集成方案的起步自动释放控制方法，如图1、图2所示，包括适用于EPB与EPS集成方案的起步自动释放控制方法，该方法应用于汽车，所述汽车包括同时控制EPB模块和EPS模块的主控制器，所述汽车中EPB模块和EPS模块集成于同一硬件中，所述主控制器通过电机电压、电流采样模块实时监测控制器内的驱动电机的电压和电流，EPB模块与EPS模块分别控制各自模块内的电机动作，具体地，如图1所示，所述EPB模块包括EPB驱动电路、EPB开关以及自适应巡航控制系统（ACC系统），所述EPS模块包括EPS驱动电路、方向盘以及三轴加速度传感器。

[0048] 所述控制方法包括：

[0049] 当汽车自静止状态点火起步时，接受整车反馈信号，得到坡度数据、汽车轮速、车速数据以及驱动力数据；

[0050] 判断汽车起步时，当前坡度的有效性；

[0051] 具体地，如图3所示，坡度有效性估算保证利用传感器估算汽车坡度算法的正确性，判断坡度有效需要同时满足以下三个条件：

[0052] 条件一：轮速、车速信号小于阈值；

[0053] 具体地，所述条件一中的阈值为3km/h，因此，当轮速和车速小于3km/h时，满足条件一，所述条件一的判断目的为确认当前汽车处于静止状态，确认汽车满足坡道起步工况条件。

[0054] 条件二：EPS模块提供的方向盘角速度小于阈值；

[0055] 具体地，由于EPS模块提供的方向盘角速度会影响车轮转动方向以及转向速度，从而所述条件二中的阈值为90°/s，因此，当EPS模块提供的方向盘角速度小于90°/s时，满足条件二，当方向盘角速度小于90°/s时，可判断为此时驾驶员并未转动方向盘，若方向盘角速度过大时，触发自动释放功能，会导致汽车快速偏出正常路径，存在危险性，因此，当EPS模块提供的方向盘角速度满足条件二时，可确保汽车未偏出正常路径，从而确保汽车起步的安全性。

[0056] 条件三：重力加速度与三轴加速度的均方值之差是否在指定容差波动范围内；

[0057] 所述条件三中，三轴加速度通过三轴加速度传感器实时监测，所述条件三的判断公式为：

[0058]

[0059] 其中，g为重力加速度，Ax、Ay、Az分别为三轴加速度传感器所获得的三个坐标轴加速度数值，为允许的误差容限。

[0060] 具体地，在本步骤中，根据上述三个条件判断坡度是否有效，当上述三个条件均符合时，判断坡度有效，并估算当前坡度；若上述三个条件中有至少一个条件不符合，判断坡度无效，此时将汽车驻车设计允许的最大坡度值设为当前坡度。

[0061] 估算汽车驱动力F以及当前坡度产生的坡度阻力f，并比较驱动力F与坡度阻力f之间的大小；

[0062] 具体地，所述坡度阻力f根据当前坡度进行计算，在本发明中，和ESC系统与EPB系统集成的设计不同，EPS放置于汽车前部，且固定位置与ESC系统的固定位置差异较大，因此三轴加速传感器的设置位置也不同，三轴加速传感器与汽车坐标系不需要一致，因此，当前坡度并不一定与当前角度相等，需要先计算汽车在水平状态下三轴加速度传感器的初始角度，再计算三轴加速度传感器的当前角度，并通过当前角度和初始角度的差值得到当前坡度，从而计算坡度阻力f，具体地，所述坡度阻力f与当前坡度之间的换算关系如下：

[0063]

[0064] 其中，m为汽车的质量，g为重力加速度，f为坡道的坡度阻力，slope为当前坡度；

[0065] 具体地，当前坡度slope为的计算公式为：

[0066]

[0067] 其中，α0为三轴加速度传感器获得的初始角度，α为三轴加速度传感器获得的当前角度。

[0068] 具体地，三轴加速度传感器的初始角度α0根据汽车在水平面时，三轴加速度传感器在x轴、y轴和z轴三个方向分别所感应到的加速度进行计算，所述三轴加速度传感器的初始角度α0通过下列公式获得：

[0069]

[0070] 其中，Ax0、Ay0、Az0分别为汽车在水平状态下，加速度传感器在x轴、y轴、z轴三轴方向上的加速度读数；

[0071] 进一步的，在汽车起步前三轴加速度传感器的当前角度α根据三轴加速度传感器实时检测当前起步位置上在x轴、y轴和z轴三个方向分别所感应到的加速度进行计算，所述三轴加速度传感器的当前角度α通过下列公式获得：

[0072]

[0073] 其中，Ax、Ay、Az分别为汽车在当前状态下，加速度传感器在x轴、y轴、z轴三轴方向上的加速度读数。

[0074] 具体地，所述汽车驱动力F由主控制器根据发动机状态等信号进行计算，或由CAN总线信号获得发动机的驱动扭矩信号，在点火起步时，驾驶员踩下油门，此时主控制器测算驾驶员踩下油门时的踏板行程，获得发动机驱动扭矩，并通过驱动扭矩换算汽车驱动力F，驾驶员踩下油门时，踏板行程越大，发动机施加的驱动力矩越大。

[0075] 基于比较结果确定EPB模块是否发出释放指令,当驱动力F≤坡度阻力f时，EPB模块控制卡钳持续夹紧；当驱动力F＞坡度阻力f时，判断驾驶员意图；若无法判断驾驶员意图，则触发自动释放功能。

[0076] 具体地，当汽车驱动力F≤坡度阻力f时，若汽车起步，则会造成溜坡或者汽车无法前进等问题，因此此时EPB模块控制卡钳持续夹紧，需要当汽车具备更大的驱动力时才能重新尝试起步。

[0077] 具体地，当汽车驱动力F＞坡度阻力f时，汽车具备起步条件，可以释放卡钳，使汽车起步，但需要先行判断驾驶员意图，所述驾驶员意图通过驾驶员信号开关进行判断，驾驶员信号开关通过检测驾驶员踩踏油门踏板控制开启，若未感应到驾驶员踩踏油门踏板，则驾驶员信号开关关闭；当驾驶员信号开关开启时，根据驾驶员操作控制汽车；当驾驶员信号开关关闭时，则无法判断驾驶员意图，触发自动释放功能。

[0078] 本发明中，自动释放功能作为辅助起步释放功能，因此当所述驾驶员意图与自动释放条件相冲突时，以驾驶员意图作为集成系统的运行目标。

[0079] 本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。