CN111775904A - 一种制动灯开关检测控制装置与驾驶员制动请求识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制动灯开关检测控制装置与电控制动系统的踏板行程传感器信号的处理方法，以及依据该开关检测控制装置及其信号处理方法所衍生出的控制制动时尾灯点亮的判别方法，给车身控制器提供可靠稳定的制动尾灯点亮控制信号；另外踏板行程传感器信号的技术处理方法还提供了可靠识别汽车驾驶员制动需求的方法，为制动能量回收控制提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及ADAS技术领域，特别是涉及一种制动灯开关检测控制装置与驾驶员制动请求识别方法。
背景技术
制动助力系统与传统的真空制动助力器在制动踏板输入杆与反应盘有一定的间隙，这个间隙是自由间隙，一般用来防止由于行驶道路的不平整引起的汽车颠簸振动导致的非制动意图而产生实际制动行为；在设计意图上这个自由间隙也是对于驾驶员误判而实施制动时的纠错调整机构。在汽车行驶颠簸振动，但是驾驶员没有主观意图制动的时候，因为有这个自由间隙的存在，不会导致非意图制动行为的发生。这个自由间隙吸收了踏板输入杆的振动位移。
但是在电控制动助力系统的情况下，由于踏板输入杆与踏板行程传感器紧密相关，由于振动，踏板输入杆的微小行程都会引起踏板行程传感器产生信号。因此，为了可靠地识别驾驶员的制动意图以及制动需求，踏板行程传感器的信号需要一些技术手段的处理。
另外，完全不依赖真空源的机电液智能制动助力装置是新能源汽车实现更高制动能效,缩短制动距离，提高安全性的控制执行装置，它的最大特点是替代了传统的真空助力器，除了实现传统真空助力器的性能以外，可以实现增值功能：（1）人工知能踏板感控制；（2）高级辅助驾驶自动紧急制动AEB的制动执行以及自适应巡航控制ACC的制动执行；（3）制动能量的回收再生的制动控制。
由于这一机构需要设置检测制动踏板输入杆的位移行程的传感器，这一传感器的功能可以取代传统的开关模拟式制动灯开关，给车身控制模块BCM（Body Control Module）提供高置信度的可靠数字信号，提高了车辆行驶安全性，去除了机械式制动灯开关，降低了成本。
制动尾灯信号（BLS：BrakeLightSwitch）是被强制要求的汽车法规项目。汽车制动防抱死ABS的功能触发前提是驾驶员踩下制动踏板，与此同时制动灯开关信号发送到电子控制单元ECU用于ABS控制策略进行似真判断，确保车辆纵向制动控制执行的安全稳定性。
在车辆横向稳定性控制ESC以及纵向稳定性控制ABS的功能安全界定的关联项定义BLS方面，由于可以包含关联项BLS，ESC/ABS系统能够有效监测BLS信号状态，而且BLS的信号可以实现冗余校验，因此车辆系统的功能安全设计减低了功能失效的风险。
此外，制动尾灯的功能也是ADAS功能自动紧急制动AEB的功能安全评估考量因素。驾驶员踩下制动踏板，制动尾灯功能正常点亮以及功能失效不能点亮的两种情况是AEB可以实施最大制动减速度的设计评估指标之一。
现有技术中，在专利号为CN201710940474.8的中国发明专利中，申请人株式会社万都公开了一种电子制动系统及其控制方法。本发明的第1实施例的电子制动系统包括油压控制装置，该油压控制装置利用通过与制动踏板的位移对应地输出的电信号而进行动作的活塞来产生液压，所述电子制动系统包括：踏板冲程传感部，其测量所述制动踏板的移动距离及移动距离变化量；及控制部，其根据所测量的踏板的移动距离及移动距离变化量而判断驾驶员的初始制动意图，当判断为初始制动意图时，执行初始制动控制。
上述专利的思路是通过设定多个临界值来对驾驶员的制动意图进行研判，即通过驾驶员踩下制动踏板的深度（踏板冲程移动距离和踏板冲程移动距离的变化量）而确认驾驶员的制动意志，但是，上述专利中初始制动的开始的算法判定阈值是一个固定阈值A，无法植入汽车在使用寿命期间的各个关联构件的磨损老化、踏板振动信号噪声所需要的动态补偿。在考虑电控制动系统的功能安全方面，没有考虑制动踏板位移电信号的冗余方案，缺失对于故障失效的安全措施。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状而提供一种电控制动系统的制动灯开关检测装置及其踏板行程传感器信号的处理方法，从而提供了控制制动时尾灯点亮的判别方法，给车身控制器提供可靠稳定的制动尾灯点亮控制信号；另外踏板行程传感器信号的技术处理方法提供了可靠识别汽车驾驶员制动需求的方法，为制动能量回收控制提供依据。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种制动灯开关检测及其控制方法，其包括有如下流程：
S1、踩动踏板后由行程传感器输入踏板行程原始信号；
S2、踏板行程传感器原始信号经过偏置差分等整形处理后得到标定后的行程信号值Pt；
S3、若Pt大于判别制动尾灯BLS点亮的动态阈值Th时，执行BLS-ON，若Pt小于Th，则保持BLS-Off；
S4、当Pt＞Th，传递BLS-ON状态信号到车辆数据总线，车身控制模块从数据总线获取BLS状态信号后触发制动尾灯点亮；
S5、在回位制动踏板时，BLS-ON的状态暂时维持不变，出现Pt< Th时，持续保持BLS-ON状态∆t时间后，再实施BLS-Off。
作为本发明的具体技术方案，Th=Pf+Cs，Pt经过低通滤波后得到信号Pf，Cs为一偏置量常数，是考虑踏板行程传感器信号与机构动作存在的迟滞而设定的。
作为本发明的进一步解释，在满足BLS-ON的条件下，驾驶员的制动请求动态状况根据梯度计算，grd=∆m/∆τ的大小识别制动意图的强度，grd值越大，则制动意图越强烈，这一信息传递到车辆数据总线，车辆控制单元演算协调制动扭矩，实施制动能量按回收的控制。
作为本发明的具体技术方案，∆t为Pt＜Th临界状态时至Pt降为低频信号的相距时间差。
一种采用上述的控制方法对制动灯开关进行检测控制的装置，内置于制动器中，其特征在于：包括有助力电机，助力电机的电机轴上通过齿轮传动副连接着滚珠丝杠，所述滚珠丝杠内部空心形成有通道，在通道中插接有踏板输入杆，踏板输入杆上套设有磁石，在制动器内壁上固定着传感器芯片，所述传感器芯片正对着磁石，当踏板输入杆往复进给时，能带动磁石移动，进而引起传感器芯片磁通量变化，传感器芯片连接着ECU，传感器芯片能将磁通量变化数据以电信号方式输出到ECU实施冗余拟真校验，ECU与助力电机连接，如果由于传感器装置关联的磁路与芯片电路出现故障，ECU的故障诊断机制能遮断电控制动的执行，并触发报警显示；
还包括制动主缸，所述制动主缸中设置有活塞顶杆，活塞顶杆的后端套设有反应盘，反应盘位于所述踏板输入杆的行程范围内，踏板输入杆的前端能与所述反应盘发生接触。
作为本发明的改进，包括所述踏板输入杆在内的磁路与传感器芯片构成的传感器装置，它所发生的位移行程信号是线性信号，便于精确控制制动助力。
与现有技术相比，本发明的优点在于：建立了一种电控制动系统制动开关检测装置及其踏板行程传感器信号的处理方法，从而提供了控制制动时尾灯点亮的判别方法，给车身控制器提供可靠稳定的制动尾灯点亮控制信号；本案踏板行程传感器的磁石固结到输入杆，磁石选为多段S-N极，传感器芯片安置在制动系统壳体固定部位（图1）。在制动踏板输入杆移动时，芯片的磁通量发生变化，所产生的传感器芯片的2路信号输出到ECU实施冗余拟真校验。如果由于传感器装置关联的磁路与芯片电路出现故障，ECU的故障诊断机制遮断电控制动的执行，并触发报警显示，确保车辆安全。由于制动踏板输入杆的行程范围一般在50mm以下，因此要求该传感器具有很高的（0.01mm）分辨率来对应制动系统高达100Bar的压力控制。本案采用低通滤波设定动态阈值判定制动实施意图的真伪，可以消除制动踏板铰链以及其它连接构件磨损产生的松动冲击导致的踏板行程信号噪声，对于制动尾灯的控制提供稳定的输入信号。另外，纵向稳定性控制制动车轮防抱死ABS的触发条件是驾驶员踩下踏板实施制动，具有稳定可靠的制动真实意图判别信号BLS是保证ABS安全可靠地适时发挥功能的必要条件。另外踏板行程传感器信号的技术处理方法提供了可靠识别汽车驾驶员制动需求的方法，为制动能量回收控制提供依据。
附图说明
图1为本发明实施例中电控制动助力系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中踏板行程传感器信号示意图；
图3为BLSOn-Off判别及制动请求梯度流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步的详细描述。
如附图所示，本实施例为一种制动灯开关检测控制装置与驾驶员制动请求识别方法，搭载于电控制动助力系统，电控制助力系统的结构如图1所示，包括有助力电机M，助力电机的电机轴上通过齿轮传动副1连接着滚珠丝杠2，所述滚珠丝杠内部空心形成有通道，在通道中插接有踏板输入杆3，踏板输入杆上套设有磁石4，在制动器内壁上固定着传感器芯片5，由传感器芯片和磁石构成行程传感器，传感器芯片正对着磁石，当踏板输入杆往复进给时，能带动磁石移动，进而引起传感器芯片磁通量变化，传感器芯片连接着ECU，传感器芯片能将磁通量变化数据以2路电信号方式输出到ECU实施冗余拟真校验，ECU与助力电机连接，如果由于传感器装置关联的磁路与芯片电路出现故障，ECU的故障诊断机制能遮断电控制动的执行，并触发报警显示；
还包括制动主缸6，所述制动主缸中设置有活塞顶杆7，活塞顶杆的后端套设有反应盘8，反应盘位于所述踏板输入杆的行程范围内，踏板输入杆的前端能与所述反应盘发生接触。
制动踏板通过踏板推杆推动制动主缸活塞顶杆运动，并通过电动制动助力装置辅助推动制动主缸活塞顶杆运动。电动制动助力装置采用滚珠丝杠副结合反应盘结构，可将电机的转动输出的扭矩转换为输出杆的直线运动。进而实现在制动过程中，通过控制电机的转动，实现制动主缸活塞顶杆运动。
本实施例的工作原理是驾驶员踩下制动踏板，由于踏板输入杆的移动，行程传感器产生信号，根据这个信号，控制策略计算出所需制动助力的响应要求，决定助力电机的驱动执行指令，电机驱动齿轮减速机构，带动滚珠丝杠螺母旋转，滚珠丝杠实现了往复推进运动，助力推动反应盘建立制动主缸压力，从而实现了电控制动助力功能。随后，踏板行程传感器原始信号经过偏置差分等整形处理后得到标定后的行程信号值Pt（如图3BLSOn-Off判别及制动请求梯度流程图）。
Pt经过低通滤波后得到信号Pf。采用低通滤波设定动态阈值判定制动实施意图的真伪，可以消除制动踏板铰链以及其它连接构件磨损产生的松动冲击导致的踏板行程信号噪声，对于制动尾灯的控制提供稳定的输入信号。
判别制动尾灯BLS点亮的动态阈值：Th=Pf+Cs。
Cs是考虑踏板行程传感器信号与机构动作存在的迟滞，设定为一个常数当作偏置量来处理。
踩下制动踏板，当Pt> Th时，执行BLS-ON，（否则保持BLS-Off）； 传递BLS-ON状态信号到车辆数据总线，车身控制模块从数据总线获取BLS状态信号后触发制动尾灯的开闭。
满足BLS-ON的条件下，驾驶员的制动请求动态状况根据梯度计算：
grd=∆m1/∆τ1的大小识别制动意图的强度，这一信息传递到车辆数据总线，车辆控制单元演算协调制动扭矩，实施制动能量按回收的控制。
在回位制动踏板时，BLS-ON的状态暂时维持不变，出现 Pt< Th时，持续保持BLS-ON状态∆t时间后，实施 BLS-Off。持续保持BLS-ON∆t时间的意义在于车辆制动系统油压回位的迟滞效应，仍然处于制动执行阶段，有必要继续保持制动尾灯点亮BLS-ON。
但是开始判别制动尾灯点亮BLS-ON时，没有设计滞后点灯时间，其目的在于及时点亮尾灯通知后车驾驶员采取控制保证安全距离。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种制动灯的控制方法，其包括有如下流程：
S1、踩动踏板后由行程传感器输入踏板行程原始信号；
S2、踏板行程传感器原始信号经过偏置差分等整形处理后得到标定后的行程信号值Pt；
S3、若Pt大于判别制动尾灯BLS点亮的动态阈值Th时，执行BLS-ON，若Pt小于Th，则保持BLS-Off；
S4、当Pt＞Th，传递BLS-ON状态信号到车辆数据总线，车身控制模块从数据总线获取BLS状态信号后触发制动尾灯点亮；
S5、在回位制动踏板时，BLS-ON的状态暂时维持不变，出现Pt< Th时，持续保持BLS-ON状态∆t时间后，再实施BLS-Off。
2.根据权利要求1所述的制动灯的控制方法，其特征在于：Th=Pf+Cs，Pt经过低通滤波后得到信号Pf，Cs为一偏置量常数，是考虑踏板行程传感器信号与机构动作存在的迟滞而设定的。
3.根据权利要求1所述的制动灯的控制方法，其特征在于：在满足BLS-ON的条件下，驾驶员的制动请求动态状况根据梯度计算，grd=∆m/∆τ的大小识别制动意图的强度，grd值越大，则制动意图越强烈，这一信息传递到车辆数据总线，车辆控制单元演算协调制动扭矩，实施制动能量按回收的控制。
4.根据权利要求1所述的制动灯的控制方法，其特征在于：∆t为Pt＜Th临界状态时至Pt降为低频信号的相距时间差。
5.一种采用如权利要求1所述的控制方法对制动灯开关进行检测控制的装置，内置于制动器中，其特征在于：包括有助力电机，助力电机的电机轴上通过齿轮传动副连接着滚珠丝杠，所述滚珠丝杠内部空心形成有通道，在通道中插接有踏板输入杆，踏板输入杆上套设有磁石，在制动器内壁上固定着传感器芯片，所述传感器芯片正对着磁石，当踏板输入杆往复进给时，能带动磁石移动，进而引起传感器芯片磁通量变化，传感器芯片连接着ECU，传感器芯片能将磁通量变化数据以2路电信号方式输出到ECU实施冗余拟真校验，ECU与助力电机连接，如果由于传感器装置关联的磁路与芯片电路出现故障，ECU的故障诊断机制能遮断电控制动的执行，并触发报警显示；
还包括制动主缸，所述制动主缸中设置有活塞顶杆，活塞顶杆的后端套设有反应盘，反应盘位于所述踏板输入杆的行程范围内，踏板输入杆的前端能与所述反应盘发生接触。
6.根据权利要求5所述的制动灯开关检测控制装置，其特征在于：包括所述踏板输入杆在内的磁路与传感器芯片构成的传感器装置，它所发生的位移行程信号是线性信号，便于精确控制制动助力。
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