CN103029697A

CN103029697A - 电子控制式制动助力器

Info

Publication number: CN103029697A
Application number: CN2012103825543A
Authority: CN
Inventors: 沈暻勋
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2012-10-10
Publication date: 2013-04-10
Also published as: US20130096795A1; DE102012020072A1; KR101252250B1

Abstract

本发明涉及电子控制式制动助力器。本发明的电子控制式制动助力器包括：制动踏板传感器，其检测制动踏板的冲程；电动机，其传达用于产生制动压力的动力；汽缸压力传感器，其检测通过电动机生成的汽缸内部的压力；目标压力设定部，其利用制动踏板的冲程检测信息，设定目标压力；电子控制单元，其具有将目标压力和汽缸压力的误差进行比例积分补偿的比例积分控制器，驱动控制电动机。所述电子控制式制动助力器，其电子控制单元包括比例积分增益调整部，所述比例积分增益调整部利用通过汽缸压力传感器检测的汽缸压力信息，调整比例积分控制器的比例增益及积分增益中的至少一个。

Description

电子控制式制动助力器

技术领域

本发明涉及电子控制式制动助力器。

背景技术

通常，电动汽车（Electric Vehicle）指使用不是汽油等化石燃料的电能驱动的汽车。这种电动汽车因为不排出废气，所以具有亲环境的、产生的噪音小的优点。电动汽车最初制造于1873年，但由于安装在车内的电池的重量和充电时间等没有得到实用化。但是随着环境污染逐渐严重，又重新开始开发。电动汽车最核心的是电池，电池的轻量化和小型化，以及缩短充电时间成为电动汽车实用化的先决条件。

此外，混合动力电动汽车作为一种同时使用现有引擎和电动机（驱动电动机）作为动力源的汽车，是一种根据车辆的负载和速度，有选择地使用引擎或电动机的动力，将剩余的能量使用发动机转换成电能，从而达到高的燃油效率和低公害的汽车。这种混合动力电动汽车利用通过电能运转的电动机，旋转车辆的驱动轮使车辆运行，这时，能够将驱动电动机的电能有效地利用多少是非常重要的课题。

根据电动汽车或混合动力电动汽车的开发及发展，利用现有的液压的制动系统难以继续适用于电动汽车或混合动力电动汽车上，需要只利用电动机进行制动的系统。

电子控制式制动助力器作为为了达到此目的所开发的系统，当驾驶员踩到踏板的情况下，电子控制式制动助力器内部的电动机转子，使滚珠螺杆（Ball Screw）旋转，并推动活塞（plunger），使汽缸内部的压力升高，从而传达制动压力。此时，为了控制电子控制式制动助力器内的电动机，将使用PI控制器，以下对PI控制器的一般性内容进行说明。

图1是表示PI控制器的一般结构的图。

通常，PI控制器（比例积分控制器，Proportional IntegralController）为在实际应用领域中使用最多的具代表性的控制方法。如图1所示，PI控制器基本上具有反馈（feedback）控制器的形态，其构成为：测定要控制的对象的输出值（output，y），将其与所希望的参照值（reference value，r）或设定值（setpoint）比较，计算误差（error，e），利用此误差值（e），计算控制所需的控制值。即，PI控制器指将积分控制和将比例控制并联连接而使用的控制技术，其中积分控制为将误差信号（e）积分，生成控制信号；比例控制为将适当的比例常数增益相乘，生成控制信号。

这种PI控制器分别将比例常数及积分常数的增益值（gain）相乘，从而构成系统，通常，在负载一定的情况下，通过调整（tuning）PI增益值，可以确保一定的控制应答特性。

但是，在负载可变的状态下，为了获得所希望的控制响应特性，就要形成根据负载变动情况的增益规划（Gain Scheduling）。

发明内容

因此，本发明的目的是解决上述问题和缺陷。

本发明涉及通过执行根据负载的变动的增益规划，可以提高控制响应性的电子控制式制动助力器。

为了实现这样的目的，本发明的电子控制式制动助力器包括：制动踏板传感器，其检测制动踏板的冲程；电动机，其传达用于产生制动压力的动力；汽缸压力传感器，其检测通过电动机生成的汽缸内部的压力；目标压力设定部，其利用制动踏板的冲程检测信息，设定目标压力；电子控制单元，其具有将目标压力和汽缸压力的误差进行比例积分补偿的比例积分控制器，驱动控制所述电动机，所述电子控制式制动助力器，其电子控制单元包括比例积分增益调整部，所述比例积分增益调整部利用通过所述汽缸压力传感器检测的汽缸压力信息，调整比例积分控制器的比例增益及积分增益中的至少一个。

应当理解以上一般性描述和以下详细描述是用于例示和解释本发明，且旨在提供所要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明

尽管本发明依据下列附图进行详细说明，但这些附图只是用于展示本发明的优选实施例，而本发明的技术思想并不受该附图的限制及解释。

图1是表示PI控制器的一般性结构的图。

图2是表示根据本发明的一个实施例的电子控制式制动助力器的结构的图。

图3是根据本发明的一个实施例的电子控制式制动助力器的控制框图。

图4是用于说明伴随踏板冲程变化的汽缸压力变化的图表。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的实施例，本发明的示例在附图中示出，其中，类似的附图标记始终代表类似的元件。图2是表示根据本发明的一个实施例的电子控制式制动助力器的结构的图。

如图2所示，根据本发明的一个实施例的电子控制式制动助力器100包括：三相电动机110，其传达用于产生制动压力（制动压）的动力；滚珠螺杆，其将通过三相电动机110传达的旋转运动转换成直线运动；及汽缸压力传感器150，其用于检测汽缸内部的压力。

如图2所示，电子控制式制动助力器100根据制动踏板（未图示）的输入，设定目标压力（Target Pressure），使三相电动机110前进，以使其达到设定的目标压力值。相反，制动踏板（未图示）的输入被解除时，通过将三相电动机110后退，从而降低汽缸内部的压力。

即，将三相发动机110朝着汽缸内部的压力上升的方向旋转称为三相电动机110的前进，如图2所示，随着三相电动机110的前进，汽缸内部的压力增加，从而使得负载增加（变大）。

相反，三相电动机110逆转，从而使三相电动机110的转子后进的情况下，负载渐渐减小（变小），移动到无法后进为止，从理论上变成无负载状态。

三相电动机110在全负荷（full load）状态下，若以设定的动作PI增益值动作，在踏板输入解除时，在三相电动机110的动作中反复地发生过冲（Overshoot）和下冲（Undershoot）现象，使系统不稳定。此外，通过电子控制式制动助力器100的旋转轴，向后进方向（踏板方向）约可以移动至2~3mm，再继续移动时旋转轴撞到后侧面上会产生噪音。

相反，三相电动机110在无载（no load）的状态下，若以设定的动作PI增益值动作，到达形成目标压力的正常状态为止的速度（时间常数）将变得相当慢，不能按照驾驶员的意图停车。

如上所述，在负载可变的状态下，为了获得所希望的控制响应特性，要形成根据负载的变动情况的增益规划（Gain Scheduling）。

如图3所示，根据本发明的一个实施例的电子控制式制动助力器100包括：三相电动机110、制动踏板传感器120、电子控制单元130、电动机驱动部140及汽缸压力传感器150。

三相电动机110传达用于产生制动压力（制动压）的动力。

制动踏板传感器120安装在制动踏板（未图示）上，检测制动踏板的冲程，将检测出的制动踏板的冲程信息向电子控制单元130传递。

电子控制单元130用于控制电子控制式制动助力器100的整体动作，电子控制单元130包括：目标压力设定部131、误差计算部132、比例积分控制器133、控制信号生成部137、比例/积分常数调整部138。

目标压力设定部131利用从制动踏板传感器120接收到的制动踏板的冲程信息，设定目标压力（作为目标的制动压力），将设定的目标压力信息向误差计算部132输出。

误差计算部132计算出由目标压力设定部131接收的目标压力信息和由汽缸压力传感器150接收到的汽缸压力信息之间的误差（△P），将计算出的误差信息（△P）输出到比例积分控制器133中。

比例积分控制器133包括：比例元素134，其产生比例增益（Kp），并进行比例控制；积分元素135，其产生积分增益（Ki），并进行积分控制；加法器136，将比例元素134和积分元素135的输出信号进行加法运算。

比例元素134和积分元素135并联连接，比例元素134将误差信号ΔP乘以比例增益Ｋp的比例信号Pp输出到加法器136中，积分元素135将对误差信号ΔＩ进行具有积分增益Ki的积分处理的积分信号Pi输出到加法器136中。

此外，比例元素134包括将从比例/积分增益调整部138输出的比例系数与比例增益（Kp）相乘的运算功能。另一方面，积分元素135包括将由比例/积分增益调整部138输出的积分系数与积分增益（Ki）相乘的运算功能。

加法器136将比例信号（Pp）和积分信号（Pi）进行加法运算，将比例·积分信号Ppi（=Pp＋Pi）输出到控制信号生成部137中。

控制信号生成部137利用从加法器136接收的比例·积分信号（Ppi），生成电动机控制信号，将生成的电动机控制信号向电动机驱动部140传递。

比例/积分增益调整部138具备ROM等内存，基于从汽缸压力传感器150接收到的汽缸压力信息，读出预先存储在内存中的比例系数及积分系数，将比例系数向比例元素134输出，将积分系数向积分元素135输出。

电动机驱动部140根据从控制信号生成部137接收到的电动机控制信号，控制三相电动机110的驱动。

汽缸压力传感器150安装在汽缸（未图示）上，检测汽缸压力，将检测到的汽缸压力信息向电子控制单元130反馈。

如上所述，在负载可变的状态下，为了获得所希望的控制响应特性，要形成根据负载变动情况的增益规划（Gain Scheduling）。

在控制这种增益值时，利用再生制动（regenerative braking）及附加功能所需的汽缸压力传感器150，可以确认由旋转轴的前进引起的目前汽缸的压力值，即目前作用在旋转轴上的负载，根据负载的变动调整比例/积分增益，从而提高控制响应性。

图4是用于说明根据踏板冲程的变化的汽缸压力变化的图表。

图4是表示由于电子控制式制动助力器100的再生制动、ABS及ESC控制动作，汽缸的压力根据情况改变，所以应随着目前汽缸的压力和踏板冲程的变化而生成的制动压力会经常变化。

图4（a）是表示正常的情况的图，图4（b）是表示即使踏板冲程的值与图4（a）同样的变化，因为会产生汽缸的压力，要将比例增益的值设定成更高。

图4（c）表示即使驾驶员的踏板冲程进入得很长，因为汽缸的压力已经减小，将比例增益的值比预想值设定得低，控制其不发生过冲。

综上所述，本发明尽管通过有限的实施例及附图进行了说明，但本发明并不受其限制，显而易见地，本发明所属领域的技术人员可以在本发明的技术思想及权利要求书的等同范围内作各种修改及变形。

Claims

1.一种电子控制式制动助力器，包括：制动踏板传感器，其检测制动踏板的冲程；电动机，其传达用于产生制动压力的动力；汽缸压力传感器，其检测通过所述电动机生成的汽缸内部的压力；目标压力设定部，其利用所述制动踏板的冲程检测信息，设定目标压力；电子控制单元，其具有将所述目标压力和所述汽缸压力的误差进行比例积分补偿的比例积分控制器，驱动控制所述电动机；其特征在于，

所述电子控制单元包括比例积分增益调整部，所述比例积分增益调整部利用通过所述汽缸压力传感器检测的所述汽缸压力信息，调整所述比例积分控制器的比例增益及积分增益中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的电子控制式制动助力器，其特征在于，所述汽缸压力传感器安装在汽缸上，将所述检测的汽缸的压力信息向所述电子控制单元反馈。

3.根据权利要求1所述的电子控制式制动助力器，其特征在于，所述比例积分控制器包括：

比例元素，其产生所述比例增益，并进行比例控制；

积分元素，其产生所述积分增益，并进行积分控制；及

加法器，将所述比例元素和所述积分元素的输出信号进行加法运算。

4.根据权利要求3所述的电子控制式制动助力器，其特征在于，所述电子控制单元进一步包括控制信号生成部，其利用从所述加法器接收的比例·积分信号，生成电动机控制信号。

5.根据权利要求4所述的电子控制式制动助力器，其特征在于，其进一步包括电动机驱动部，所述电动机驱动部根据从所述电子控制单元接收的电动机控制信号，控制所述电动机的驱动。