电子驻车冗余系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及电子驻车技术领域，尤其涉及一种电子驻车冗余系统及其控制方法。


背景技术：

2.根据安全需求，汽车必须具有两套独立的驻车系统。传统燃油车的使用电子手刹epb系统的车辆，两套独立系统一般为变速箱的p档锁+电子手刹epb系统。变速箱p档锁控制变速箱的卡爪让变速箱锁止；电子手刹epb系统的软件一般放在独立epb控制器或集成在其他控制器中，用来控制左后epb卡钳和右后epb卡钳进行驻车动作。无论哪一套系统失效，另一套系统都能够具备一定的驻车能力，保障汽车的驻车效果。在电子手刹epb系统中，驾驶员操作epb驻车开关，将驻车信号发送给epb控制器，epb控制器驱动epb卡钳上的电机旋转推动活塞和摩擦片夹紧或松开制动盘。
3.这种方案的缺点在于，一方面，必须具备变速箱以及卡爪锁止机构，对于纯电动车来说一般没有变速箱，所以不能采用该技术方案；对于燃油车来说，额外的卡爪锁止机构也会增加成本。另一方面，一旦epb控制器失效，左后、右后的epb卡钳都将失效，仅存在变速箱p档锁止的驻车，该系统驻车效果较弱，一旦车辆停驻在较大坡道上，可能存在溜车。
4.因此，亟需一种电子驻车冗余系统及其控制方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种电子驻车冗余系统及其控制方法，以解决上述现有技术中的问题，能够在epb控制器不同情况单节点失效时，另一路有效的epb控制器能够通过不同的控制策略，实现驻车系统的全功能，亦或是100％驻车力。
6.本发明提供了一种电子驻车冗余系统，包括：
7.驻车开关、第一epb控制器、第二epb控制器、左侧epb电机和右侧epb电机，其中，
8.所述第一epb控制器和所述第二epb控制器通过can网络进行状态交互；
9.所述第一epb控制器包括第一控制单元和第一h桥，所述第二epb控制器包括第二控制单元和第二h桥；
10.所述第一控制单元分别与所述驻车开关、所述第一h桥、所述第二控制单元、所述第二h桥、所述左侧epb电机和所述右侧epb电机连接；
11.所述第二控制单元还分别与所述驻车开关、所述第一h桥、所述第二控制单元、所述第二h桥、所述左侧epb电机和所述右侧epb电机连接。
12.如上所述的电子驻车冗余系统，其中，优选的是，所述第一控制单元的第1脚与can网络进行状态交互，第2-5脚与所述驻车开关连接，第6-9脚与所述第二h桥连接，第10-13脚与所述第一h桥连接，第14脚通过二极管1-3与所述第二控制单元的第16脚连接，第15脚通过mos管1-2分别与所述第一h桥和所述右侧epb电机连接，所述mos管1-2与所述右侧epb电机之间设置有二极管1-2，第15脚还通过二极管2-3与所述第二控制单元的第14脚连接，第16脚通过mos管1-1分别与所述第一h桥和所述左侧epb电机连接，所述mos管1-1与所述左侧
epb电机之间设置有二极管1-1。
13.如上所述的电子驻车冗余系统，其中，优选的是，所述第二控制单元的第1脚与can网络进行状态交互，第2-5脚与所述驻车开关连接，第6-9脚与所述第一h桥连接，第10-13脚与所述第二h桥连接，第14脚通过二极管2-3与所述第一控制单元的第15脚连接，第15脚通过mos管2-2分别与所述第二h桥和所述左侧epb电机连接，所述mos管2-2与所述左侧epb电机之间设置有二极管2-2，第16脚通过二极管1-3与所述第一控制单元的第14脚连接，第16脚还通过mos管2-1分别与所述第二h桥和所述右侧epb电机连接，所述mos管2-1与所述右侧epb电机之间设置有二极管2-1。
14.本发明还提供一种采用上述系统的电子驻车控制方法，包括：
15.在正常工作情况下，第一epb控制器的第一控制单元控制第一h桥和左侧epb电机，第二epb控制器的第二控制单元控制第二h桥和右侧epb电机，并且第一epb控制器和所述第二epb控制器同步控制；
16.在单一节点非h桥故障情况下，第一epb控制器或第二epb控制器通过对应的控制单元对第一h桥、左侧epb电机、第二h桥和右侧epb电机进行同步控制；
17.在单一节点h桥或节点丢失故障情况下，第一epb控制器或第二epb控制器通过对应的控制单元对左侧epb电机和右侧epb电机进行异步控制。
18.如上所述的电子驻车控制方法，其中，优选的是，在正常工作情况下，所述第一epb控制器的第一控制单元控制第一h桥和左侧epb电机，第二epb控制器的第二控制单元控制第二h桥和右侧epb电机，并且第一epb控制器和所述第二epb控制器同步控制，具体包括：
19.状态确认：第一epb控制器和第二epb控制器通过can网络读取对方状态正常；
20.驻车开关信号解析、转发和接收：由第一epb控制器的第2-5脚接入驻车开关信号并解析，第二epb控制器的第2-5脚处于悬空状态，第一epb控制器将驻车开关信号解析为所需电机动作，将信号解析结果转发到can网络上；
21.电机控制：第一epb控制器通过第10-13脚控制第一h桥，通过第16脚打开mos管1-1，从而左侧epb电机开始动作；第二epb控制器通过第10-13脚控制第二h桥，通过地16脚打开mos管2-1，从而右侧epb电机开始动作。
22.如上所述的电子驻车控制方法，其中，优选的是，在单一节点非h桥故障情况下，所述第一epb控制器或第二epb控制器通过对应的控制单元对第一h桥、左侧epb电机、第二h桥和右侧epb电机进行同步控制，具体包括：
23.状态确认：第二epb控制器向can网络发出自身发生非h桥故障，第一epb控制器通过网络交互得知第二epb控制器存在非h桥故障，第二epb控制器失去对其h桥的所有控制，第10-15脚全部悬空；
24.驻车开关信号解析：由第一epb控制器的第2-5脚接入驻车开关信号并解析，第二epb控制器的第2-5脚处于悬空状态，第一epb控制器将驻车开关信号解析为所需电机动作；
25.电机控制：第一epb控制器通过第10-13脚控制第一h桥，通过第16脚打开mos管1-1，从而左侧epb电机开始动作；同时，第一epb控制器通过第6-9脚控制第二h桥，通过第14脚打开第二epb控制器的mos管2-1，从而右侧epb电机开始动作。
26.如上所述的电子驻车控制方法，其中，优选的是，在单一节点h桥或节点丢失故障情况下，所述第一epb控制器或第二epb控制器通过对应的控制单元对左侧epb电机和右侧
epb电机进行异步控制，具体包括：
27.状态确认：第二epb控制器向can网络发出自身发生h桥故障，第一epb控制器通过网络交互得知第二epb控制器存在h桥故障，第二epb控制器失去对其h桥的所有控制，第10-15脚全部悬空；或第一epb控制器通过网络无法读取到第二epb控制器的节点，得知第二epb控制器节点丢失；
28.驻车开关信号解析：由第一epb控制器的第2-5脚接入驻车开关信号并解析为所需电机动作；
29.电机控制：第一epb控制器通过第10-13脚控制第一h桥，通过第16脚打开mos管1-1，从而左侧epb电机开始动作；在左侧epb电机动作完成后，第一epb控制器通过第15脚打开mos管1-2，从而右侧epb电机开始动作。
30.本发明的电子驻车冗余系统及其控制方法，提供双路控制系统，即仅需两个同步工作的epb控制器即可实现冗余，无需像三个及以上控制的架构方案那样，通过选择器等其他硬件或其他方式，去选择当前工作的控制器；在单节点非h桥失效的情况下，驻车系统依旧能够保持全功能；在单节点h桥失效或是节点丢失的情况下，驻车系统能够保持100％驻车力；仅需最小数量的epb控制器；在epb控制器不同情况单节点失效时，另一路有效的epb控制器能够通过不同的控制策略，实现驻车系统的全功能，亦或是100％驻车力。
附图说明
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
32.图1为本发明提供的电子驻车冗余系统实施例的架构图；
33.图2为本发明提供的电子驻车控制方法的流程图；
34.图3为本发明提供的电子驻车控制方法的正常工作模式示意图；
35.图4为本发明提供的电子驻车控制方法的非h桥故障时的工作模式示意图；
36.图5为本发明提供的电子驻车控制方法的h桥故障或节点丢失时的工作模式示意图。
具体实施方式
37.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
38.本公开中使用的“第一”、“第二”：以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
39.在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件
与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
40.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
41.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
42.传统燃油车使用的驻车冗余系统为变速箱p档锁+电子手刹epb系统，存在以下问题：一方面，必须具备变速箱以及卡爪锁止机构，对于纯电动车来说一般没有变速箱，所以不能采用该技术方案；对于燃油车来说，额外的卡爪锁止机构也会增加成本。另一方面，一旦epb控制器失效，左后、右后的epb卡钳都将失效，仅存在变速箱p档锁止的驻车，该系统驻车效果较弱，一旦车辆停驻在较大坡道上，可能存在溜车。
43.为了解决这一问题，将epb软件做成两份分别放在两个控制器中的冗余方案被提出，两个控制器分别控制一路卡钳(例如第一epb控制器是esc车身稳定系统控制器，第二epb控制器是ebooster电子助力器控制器)。驻车开关的硬线信号发给第一epb控制器，第一epb控制器会与第二epb控制器交互开关信号，第一epb控制器和第二epb控制器再分别控制左后epb卡钳和右后epb卡钳。这种方案的缺点在于，一方面，第一epb控制器失效，第二epb控制器不能收到经由第一epb控制器发出的驻车开关的信号，会同步失效，那么也就意味着整车无法通过开关进行驻车或释放的动作。另一方面，第一epb控制器和第二epb控制器各控制一路卡钳，各自只有50％的驻车能力。也就是说即使第二epb控制器失效，第一epb控制器有效，此时虽然第一epb控制器还可以驻车，但驻车力下降50％，存在安全隐患。
44.为了解决驻车力下降的问题，通过大于2个的mcu和执行机构实现冗余备份的方案被提出，另外，需要有选择器对驻车的线路进行选择。这种方案的缺点在于，一方面，成本高，要3个及3个以上的控制器；另一方面，选择器多出额外的成本，还需要其他的软件、硬件的支持。
45.有鉴于此，本发明提供一种电子驻车冗余系统，在epb控制器不同情况单节点失效时，另一路有效的epb控制器能够通过不同的控制策略，实现驻车系统的全功能，亦或是100％驻车力。如图1所示，本实施例提供的电子驻车冗余系统包括：驻车开关、第一epb控制器、第二epb控制器、左侧epb电机和右侧epb电机，其中，
46.所述第一epb控制器和所述第二epb控制器通过can网络进行状态交互；
47.所述第一epb控制器包括第一控制单元(mcu1)和第一h桥(h1)，所述第二epb控制器包括第二控制单元(mcu2)和第二h桥(h2)；
48.所述第一控制单元分别与所述驻车开关、所述第一h桥、所述第二控制单元、所述第二h桥、所述左侧epb电机和所述右侧epb电机连接；
49.所述第二控制单元还分别与所述驻车开关、所述第一h桥、所述第二控制单元、所述第二h桥、所述左侧epb电机和所述右侧epb电机连接。
50.其中，第一epb控制器和所述第二epb控制器采用相同的结构，二者完全一致，不存
在主控制器或是副控制器，控制器完全通用。且只需两个epb控制器，无需2个以上的控制器。
51.进一步地，所述第一控制单元的第1脚与can网络进行状态交互，第2-5脚与所述驻车开关连接，第6-9脚与所述第二h桥连接，第10-13脚与所述第一h桥连接，第14脚通过二极管1-3与所述第二控制单元的第16脚连接，第15脚通过mos管1-2分别与所述第一h桥和所述右侧epb电机连接，所述mos管1-2与所述右侧epb电机之间设置有二极管1-2，第15脚还通过二极管2-3与所述第二控制单元的第14脚连接，第16脚通过mos管1-1分别与所述第一h桥和所述左侧epb电机连接，所述mos管1-1与所述左侧epb电机之间设置有二极管1-1。
52.更进一步地，所述第二控制单元的第1脚与can网络进行状态交互，第2-5脚与所述驻车开关连接，第6-9脚与所述第一h桥连接，第10-13脚与所述第二h桥连接，第14脚通过二极管2-3与所述第一控制单元的第15脚连接，第15脚通过mos管2-2分别与所述第二h桥和所述左侧epb电机连接，所述mos管2-2与所述左侧epb电机之间设置有二极管2-2，第16脚通过二极管1-3与所述第一控制单元的第14脚连接，第16脚还通过mos管2-1分别与所述第二h桥和所述右侧epb电机连接，所述mos管2-1与所述右侧epb电机之间设置有二极管2-1。
53.驻车开关硬线信号分别接入第一epb控制器的第2-5脚和第二epb控制器的第2-5脚。正常工作情况下，第一epb控制器通过第2-5脚读取驻车开关信号，第二epb控制器的第2-5脚悬空；在第一epb控制器故障或是节点丢失的情况下，第二epb控制器的第2-5脚才会接收驻车信号并进行解析工作。
54.第一epb控制器和第二epb控制器的工作状态分为正常、非h桥故障、h桥故障、节点丢失四种。
55.在工作中，在正常工作情况下，第一epb控制器的第一控制单元控制第一h桥和左侧epb电机，第二epb控制器的第二控制单元控制第二h桥和右侧epb电机，两者同步，达到100％驻车力。
56.在单一节点非h桥故障情况下，例如第二epb控制器的第二控制单元故障，第一epb控制器通过网络得知第二epb控制器的第二控制单元故障后，通过第一控制单元同步控制第一h桥、左侧epb电机、第二h桥和右侧epb电机，并达到100％驻车力。同理，若第一epb控制器的第一控制单元故障，第二epb控制器也能够通过第二控制单元同步控制左侧epb电机和右侧epb电机，并达到100％驻车力。
57.在单一节点h桥故障情况下，例如第二epb控制器的第二h桥故障，第一epb控制器通过网络得知第二epb控制器的第二h桥故障后，通过第一控制单元异步控制左侧epb电机和右侧epb电机，并达到100％驻车力。同理，若第一epb控制器的第一h桥故障，第二epb控制器也能够通过第二控制单元异步控制左侧epb电机和右侧epb电机，并达到100％驻车力。
58.本发明实施例提供的电子驻车冗余系统，提供双路控制系统，即仅需两个同步工作的epb控制器即可实现冗余，无需像三个及以上控制的架构方案那样，通过选择器等其他硬件或其他方式，去选择当前工作的控制器；在单节点非h桥失效的情况下，驻车系统依旧能够保持全功能；在单节点h桥失效或是节点丢失的情况下，驻车系统能够保持100％驻车力；仅需最小数量的epb控制器；在epb控制器不同情况单节点失效时，另一路有效的epb控制器能够通过不同的控制策略，实现驻车系统的全功能，亦或是100％驻车力。
59.如图2所示，本实施例提供的电子驻车控制方法在实际执行过程中，具体包括：
60.步骤s1、在正常工作情况下，第一epb控制器的第一控制单元控制第一h桥和左侧epb电机，第二epb控制器的第二控制单元控制第二h桥和右侧epb电机，并且第一epb控制器和所述第二epb控制器同步控制。
61.如图3所示，在正常工作情况下，在本发明的电子驻车控制方法的一种实施方式中，所述步骤s1具体可以包括：
62.步骤s11、状态确认：第一epb控制器和第二epb控制器通过can网络读取对方状态正常。
63.步骤s12、驻车开关信号解析、转发和接收：由第一epb控制器的第2-5脚接入驻车开关信号并解析，第二epb控制器的第2-5脚处于悬空状态，第一epb控制器将驻车开关信号解析为所需电机动作(电机正转还是反转，分别对应着驻车制动器是驻车还是释放)，将信号解析结果转发到can网络上。
64.步骤s13、电机控制：第一epb控制器通过第10-13脚控制第一h桥，通过第16脚打开mos管1-1，从而左侧epb电机开始动作；第二epb控制器通过第10-13脚控制第二h桥，通过地16脚打开mos管2-1，从而右侧epb电机开始动作。
65.步骤s2、在单一节点非h桥故障情况下，第一epb控制器或第二epb控制器通过对应的控制单元对第一h桥、左侧epb电机、第二h桥和右侧epb电机进行同步控制。
66.如图4所示，在单一节点非h桥故障情况下，在本发明的电子驻车控制方法的一种实施方式中，所述步骤s2具体可以包括：
67.步骤s21、状态确认：第二epb控制器向can网络发出自身发生非h桥故障，第一epb控制器通过网络交互得知第二epb控制器存在非h桥故障，第二epb控制器失去对其h桥的所有控制，第10-15脚全部悬空。
68.步骤s22、驻车开关信号解析：由第一epb控制器的第2-5脚接入驻车开关信号并解析，第二epb控制器的第2-5脚处于悬空状态，第一epb控制器将驻车开关信号解析为所需电机动作(电机正转还是反转，分别对应着驻车制动器是驻车还是释放)。
69.步骤s23、电机控制：第一epb控制器通过第10-13脚控制第一h桥，通过第16脚打开mos管1-1，从而左侧epb电机开始动作；同时，第一epb控制器通过第6-9脚控制第二h桥，通过第14脚打开第二epb控制器的mos管2-1，从而右侧epb电机开始动作。
70.在这种故障模式下，驻车系统依然具备全功能。
71.步骤s3、在单一节点h桥或节点丢失故障情况下，第一epb控制器或第二epb控制器通过对应的控制单元对左侧epb电机和右侧epb电机进行异步控制。
72.如图5所示，在单一节点h桥或节点丢失故障情况下，在本发明的电子驻车控制方法的一种实施方式中，所述步骤s3具体可以包括：
73.步骤s31、状态确认：第二epb控制器向can网络发出自身发生h桥故障，第一epb控制器通过网络交互得知第二epb控制器存在h桥故障，第二epb控制器失去对其h桥的所有控制，第10-15脚全部悬空；或第一epb控制器通过网络无法读取到第二epb控制器的节点，得知第二epb控制器节点丢失。
74.步骤s32、驻车开关信号解析：由第一epb控制器的第2-5脚接入驻车开关信号并解析为所需电机动作(电机正转还是反转，分别对应着驻车制动器是驻车还是释放)。
75.步骤s33、电机控制：第一epb控制器通过第10-13脚控制第一h桥，通过第16脚打开
mos管1-1，从而左侧epb电机开始动作；在左侧epb电机动作完成后，第一epb控制器通过第15脚打开mos管1-2，从而右侧epb电机开始动作。
76.在这种故障模式下，驻车系统依然具备100％驻车力，只是驻车时间有所延长，是原驻车时间的2倍。
77.需要说明的是，步骤s2和步骤s3都是以第二epb控制器单节点失效进行举例说明的；在第一epb控制单节点失效的情况下，则由第二epb控制器进行左侧epb电机的控制。
78.本发明实施例提供的电子驻车控制方法，提供双路控制系统，即仅需两个同步工作的epb控制器即可实现冗余，无需像三个及以上控制的架构方案那样，通过选择器等其他硬件或其他方式，去选择当前工作的控制器；在单节点非h桥失效的情况下，驻车系统依旧能够保持全功能；在不同失效等级的情况下，通过不同的处理策略，以达到最佳的冗余备份性能；在单节点h桥失效或是节点丢失的情况下，驻车系统能够保持100％驻车力；仅需最小数量的epb控制器；在epb控制器不同情况单节点失效时，另一路有效的epb控制器能够通过不同的控制策略，实现驻车系统的全功能，亦或是100％驻车力。
79.至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
80.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。