CN101356087B - 用于控制车辆的主制动器的*** - Google Patents

Abstract

用于控制车辆(10)的主制动器(14)的***(12)。该***包括自适应巡航控制(ACC)装置(20)，检测或预测主制动器(14)的过度使用的装置，和在检测到车辆(10)的主制动器(14)的过度使用时解除ACC装置(20)的装置。

Description

用于控制车辆的主制动器的***

技术领域

本发明涉及用于控制车辆的主制动器的***。本发明还涉及用于保护主制动器的方法。特别但非限制地，本发明将用于卡车、公共汽车和重型货车，但是，其还可用于任何其他类型的车辆，比如乘用车。

背景技术

车辆的制动***通常包括主制动器。主制动器是安装至各轮轴或车轮的基本的鼓式或盘式制动器组件，它们产生使车辆停止所需的制动力。车辆可以进一步包括自适应巡航控制(ACC)装置，其自动地调节车辆速度，以维持安全的车距。ACC装置通常利用安装在车辆的格栅后的雷达来检测位于其前方的任何车辆的速度以及两者的距离。如果前方车辆减速，那么ACC装置发送信号至车辆的发动机或制动***以减速。随后，当道路前方没有障碍时，ACC装置再次使车辆加速至预置速度。

如果过度地使用主制动器，比如，如果在一定的时间内数次施加制动，那么，可能出现疲劳或退化，即制动力的平缓或突然地丧失。如果过度地使用制动块，那么其温度会超过其最佳工作温度，并且它们的摩擦系数减小，这是因为在特定温度，制动块的某些元件可能开始融化及挥发。蒸气聚集在制动块和转子表面之间，使得制动块在气化的摩擦材料的边界层上滑动，其作用类似于润滑剂。随后，需要额外的刹车踏板压力以使车辆减速，这增加了制动***温度并且进一步损坏制动块，导致制动力的进一步降低。在温度大约为600-800℃时，摩擦材料的摩擦系数可能减小大约60％。在温度大约为900℃时，制动块可能开始燃烧。制动块内产生的热量可以利用冷却***来消散；然而，冷却***能够有效消散的热量是有限的。

为了保护主制动器，许多车辆装备有附加的辅助制动器。美国专利申请NO.2004/0119333公开一种用于控制商用车辆的制动器的***。该***包括ACC装置，其基于一个危险变量来控制紧急信号，如行驶在所述商用车辆前方的车辆与该车的相对速度和/或距离。商用车辆包括电控制动***，其被设计成分配所需的制动力至摩擦制动***(即主制动器)和辅助制动器(即减速器)。减速器是一个这样的装置，其永久地安装至车辆的发动机或变速装置，以在长时间的施加制动时增加车辆的制动能力。电控制动***被设计成这样，即，其还基于紧急信号分配摩擦制动***和减速器的所需的制动力。

这样的附加的辅助制动器可以用来保护主制动器，并给予驾驶员更有效的控制，改善制动性能。然而，例如减速器的辅助制动器增加车辆制动***的成本、重量和空间要求，并且降低车辆的燃料经济性。

发明内容

本发明的一个目的是控制车辆的主制动器，以便以简单、经济的方式保护主制动器。

所述目的通过这样的***实现，所述***包括ACC装置和用于检测或预测主制动器的过度使用的装置。***还包括解除ACC装置的装置，即，基于主制动器的过度使用的检测或预测情况停止ACC装置工作、断开或切断ACC装置的装置。在ACC装置可能导致主制动器被过度使用时，通过解除ACC装置以及因此将主制动器的控制移交至车辆的驾驶员，减少或避免了主制动器的退化及疲劳。因此，ACC装置可以与主制动器一起使用，而不会损坏车辆的主制动器。此外，在ACC装置中，附加的辅助制动器或减速器可以与主制动器一同使用，而不会损坏车辆的主制动器。

根据本发明的一个实施例，***包括确定主制动器的温度的装置，即，其包括测量或计算主制动器的至少一个部件的温度或主制动器附近的元件的温度的装置。***包括在主制动器的温度达到或超过预定温度时解除ACC装置的装置，比如处于300-600℃的范围内的某一温度。取决于所使用的制动器和/或制动块的类型，所述预定温度将有所变化。

根据本发明的另一个实施例，***包括在预定时间间隔中确定主制动器的制动持续时间因子(BD)的装置；以及在主制动器的制动持续时间因子达到或超过预定的制动持续时间因子上限时解除ACC装置的装置。所述制动持续时间因子(BD)取决于在预定时间间隔内主制动器的使用情况，即制动持续时间。

根据本发明的另一个实施例，***包括确定车辆是否与所述车辆前方的任何对象如另一车辆相距安全距离的装置；以及仅在车辆与所述车辆前方的任何对象之间的距离等于或超过预定的安全距离时解除ACC装置的装置。因此，不但保护了主制动器，而且还确保了车辆的驾驶员和其他道路使用者的安全。安全距离的大小取决于车辆的速度，可以通过本发明的***计算得到，或者是通过存储在本发明的***中的提前计算出的值获得。根据本发明的一个实施例，***包括减小车辆速度直到获得所述预定安全距离的装置。

根据本发明的另一个实施例，***包括指示装置，以通知驾驶员ACC装置正在解除或已经被解除。例如，所述指示装置提供光学和/或声音和/或触觉信号。

根据本发明的另一个实施例，***包括如路面坡度传感器或预编程路线图信息或全球定位***(GPS)之类的装置，以确定车辆是否正接近ACC装置的使用可能导致主制动器过度使用的情况，例如，***包括确定车辆是否即将跟随前方车辆下长坡的装置。

本发明还涉及用于保护车辆的主制动器的方法，所述车辆包括ACC装置。所述方法包括如下步骤：判定主制动器是否正被过度使用，并且如果结果为是，则解除ACC装置。

根据本发明的一个实施例，所述方法包括如下步骤：直接地或间接地确定主制动器的温度，并且，如果所述温度达到或超过预定温度，则解除ACC装置。

根据本发明的另一个实施例，所述方法包括如下步骤：确定主动器的制动持续时间因子(BD)，并且，如果所述制动持续时间因子达到或超过预定的制动持续时间因子限值，则解除ACC装置。所述制动持续时间因子限值取决于在预定时间间隔内制动器的使用情况。根据本发明的一个实施例，当车辆被制动时，即，使用主制动器制动车辆时，制动持续时间因子BD利用下式确定：

$\mathrm{BD}\left(t\right)=\underset{t_1}{\overset{t}{\∫}}\mathrm{dt}+\mathrm{BD}\left(t_1\right)---\left(1\right)$

当车辆没有被制动时，即主制动器没有用于制动车辆时，制动持续时间因子BD利用下式确定：

$\mathrm{BD}\left(t\right)=-a\underset{t_1}{\overset{t}{\∫}}\mathrm{dt}+\mathrm{BD}\left(t_1\right)---\left(2\right)$

常量a此处小于或等于1。在此实施例中，BD因此是一个变量，当主制动器用于制动车辆时其以坡度1增加，当没有使用主制动器时，其以坡度a减小。

根据本发明的另一个实施例，制动持续时间因子(BD)由下式限定：

$\mathrm{BD}\left(t\right)=c\underset{t_1}{\overset{t}{\∫}}\mathrm{dt}+\mathrm{BD}\left(t_1\right)---\left(3\right)$

其中，c是一个函数，其取决于下列参数中的一个或多个：车辆速度、制动压力、刹车盘温度、环境温度、刹车盘的类型、制动块的类型。

根据本发明的另一个实施例，所述方法包括如下步骤：判定车辆是否与所述车辆前方的任何对象相距一个安全距离，并且，在所述车辆和所述对象之间的距离等于或超过预定安全距离时，解除ACC装置。因此，ACC装置不是在检测或预测到主制动器被过度使用时就立即解除，而是在其后的一个这样做安全的时刻才解除。根据本发明的另一个实施例，所述方法包括如下步骤：减小车辆速度，直到获得预定的安全距离，随后解除ACC装置。

根据本发明的一个实施例，所述方法包括如下步骤：例如，通过光学和/或声音和/或触觉信号，告知车辆的驾驶员ACC装置正在解除或已经被解除。

根据本发明的另一个实施例，所述方法包括如下步骤：一旦例如主制动器的温度或制动持续时间因子降低至阈值，手动或自动地再次启用ACC装置。

本发明还涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序包含计算机程序编码装置，所述计算机程序编码装置被设置成使计算机或处理器执行根据本发明的各实施例中任意一个的方法中的各步骤的至少一个，所述程序产品存储在计算机可读媒介或载波上。

本发明还涉及一种电子控制单元(ECU)，其包括根据本发明的计算机程序产品。

本发明还涉及一种车辆，所述车辆包括一种根据本发明的任一实施例的***或ECU。

附图说明

下面将参照附图中的非限制性实例对本发明进行进一步的描述，其中：

图1是包括根据本发明的一个实施例的***的车辆从上方观看时的示意图，

图2示出了包括根据本发明的一个实施例的***的车辆，其正准备跟随另一车辆下长坡，

图3示出了盘式制动器的部件，和

图4示出了作为时间的函数的制动持续时间因子BD。

需要指出的是，附图没有按比例绘制，为清晰起见，某些特征的尺寸被放大。

具体实施方式

图1示出了车辆10，其包括用于控制车辆的主制动器14的***12。组成主制动器14的盘式或鼓式制动器组件安装在车辆10的各轮轴的各端部。当车辆10的驾驶员压下脚制动踏板18时，主制动器14产生通过车轮16使车辆停止所需的制动力。***12包括ACC装置20，该装置检测车辆10前方的任何道路使用者的速度及两者间的距离，并且自动地调节车辆速度，以维持安全的车距。ACC装置20使用车辆的一个或多个辅助制动器装置和主制动器来保持所需求的速度以及保持与本车前方车辆之间所需求的距离。***12还包括解除ACC装置20的装置22，比如电控开关。***12通过ACC装置分配所需求的制动力至辅助制动器装置和主制动器14的盘式或鼓式制动器组件。辅助制动器装置和主制动器的制动力的此组合对本领域技术人员来说是公知的，在此不详细描述。车辆可以是单独的车辆或车辆组合，例如牵引车/挂车组合。优选地，车辆是重型车辆，比如卡车、公共汽车或工程车辆。

图2示出了包括根据本发明的一个实施例的***12的车辆10，该车辆正准备跟随车辆24下长坡。车辆10包括ACC装置20，该装置包括安装在车辆10的格栅后的雷达，以检测另一车辆24的速度及两者之间的距离。当启用时，ACC装置20被设置成这样，即，当车辆10的前方没有车辆时，使车辆10保持以预置速度行驶；当车辆10的前方存在车辆时，使车辆10在前方车辆的后方行驶，两者之间保持所需求的距离d。在此实例中，车辆10包括具体形式为排气压力调节器(EPG)制动的辅助制动，车辆24包括具体形式为Volvo发动机制动(VEB)的辅助制动，所述VEB制动是一种比EPG制动更有效的辅助制动。此外，车辆10比车辆24更重，因此，在此实例中，车辆10所需的制动力大于车辆24。

车辆10和24都是在长下坡路面上行驶。当车辆10变得过于接近前方车辆24时，ACC装置20发送信号至***12以使车辆10减速，以便维持所需求的距离d。***使用车辆10的主制动器14，以便维持车辆10和车辆24之间所需求的距离d。因为仅仅使用EPG制动不能维持所需求的距离d，所以使用主制动器。两车之间的距离可以由以秒为单位的时间间隔限定，或者是由以米为单位的距离限定。在长坡路面上行驶期间，长时间的和/或高强度的制动最终可能使车辆10的主制动器14性能退化，或者，其可能增加主制动器14磨损和损坏的风险；例如，如果不使用本发明的***，主制动器盘可能由于热疲劳而开裂。然而，在本发明的***12中，例如，通过监测主制动器14的温度或使用时间，可以检测或预测主制动器14的过度使用，并且，如果检测或预测出这样的过度使用，解除ACC装置20，从而保护主制动器14。

当这样做安全时，主制动器14的控制移交给车辆10的驾驶员。例如，当***12确定ACC装置20应当解除时，车辆10可能十分靠近前方车辆24。因此，立刻解除ACC装置20并给予驾驶员对主制动器的完全控制可能是危险的，这是因为这意味着驾驶员将需要立即制动以避免事故发生。根据本发明的一个实施例，例如，通过额外再施加主制动器五秒钟，以自动地降低车辆10的速度，建立与前方车辆24之间的安全距离，如果前方车辆24突然制动，这将允许车辆10安全地停止。

可选地，例如，通过车辆仪表板上的闪光，驾驶员被告知ACC装置正在解除或是已经被解除。例如，一旦卡车再次行驶在非坡道路面上，ACC装置可以由驾驶员手动地再次启用，或者，例如，一旦主制动器14的温度已经降低至阈值，ACC装置可以由***12自动地再次启用。根据本发明的一个实施例，ACC装置以简化状态(reducedcondition)(″简化ACC″或″ACC-R″)再次启用。这意味着，ACC设备正常工作，但是当需要减速时只使用辅助制动器。

图3示出了盘式制动器的部件，所述盘式制动器组成车辆10的主制动器14。盘式制动器包括一个单独的活塞式浮动钳26，其将制动块28压向转子30的侧面，所述转子30组成车辆车轮的轮毂34的一部分。绕着轴线32旋转的车轮16接附至轮毂34。制动块28和转子30之间的摩擦使车轮16的转速降低。温度传感器36，比如热电元件，可以布置在制动块28附近，以便测量主制动器14的温度。温度传感器36也可以定位在刹车盘处，以测量刹车盘本身的温度。

由于盘本身的温度对于避免热衰退来说是重要的，所以，最有利的方案是测量盘内的温度。由于例如制动器的恶劣环境，这可能是困难的，并且，可能难以在刹车盘内集成温度传感器。还可以将温度传感器定位成接近刹车盘，并且利用测量到的接近盘处的温度来估计刹车盘的温度。根据本发明的一个实施例，也可以估计主制动器14的温度，而不采用温度传感器。这可以利用电子制动器***电子控制单元(EBS ECU)来实现。此估计是基于温度动态模型和对制动缸压力和车辆速度的测量。如果温度达到或超过预定值，这表明主制动器14被过度使用。于是，一旦核定这样做是安全的，且可选地，在车辆的ACC装置20正在被解除已经通知给驾驶员之后，且他/她因此完全地控制主制动器14，则***12将自动地解除ACC装置20。

图4示出了用于以例如50km/h的速度行驶的车辆的制动持续时间因子BD的实例。车辆的主制动器已经很长一段时间没有使用，因此，在时刻t＝0，制动持续时间因子BD是零。在此实例中，BD的最大限值是15。当BD达到此限值时，解除ACC。在时刻t＝5，车辆制动5秒。因为车辆被制动，所以利用式(1)计算得到的结果是，在时刻t＝10，BD为5；

$\mathrm{BD}\left(10\right)=\underset{5}{\overset{10}{\∫}}\mathrm{dt}+\mathrm{BD}\left(5\right)=5+0=5$

然后，停止制动10秒钟。因为车辆没有制动，所以这导致利用式(2)计算出的BD为2。常量a此处是15/50。

$\mathrm{BD}\left(20\right)=-a\underset{10}{\overset{20}{\∫}}\mathrm{dt}+\mathrm{BD}\left(10\right)=-(15/50)*10+5=2$

在t＝20时，制动13秒钟，利用表达式(1)计算出的BD为15。

$\mathrm{BD}\left(33\right)=\underset{20}{\overset{33}{\∫}}\mathrm{dt}+\mathrm{BD}\left(20\right)=13+2=15$

因此，达到了BD的上限。设定BD的上限，使得保护车辆的主制动器的刹车盘。如果刹车盘是均匀地变热或温度升高，那么可能发生热衰退。如果刹车盘是不均匀地变热或温度升高，那么可能形成裂缝。通过ACC装置长时间地连续使用主制动器可能导致出现这些问题中一个或两个。因此，当达到BD上限时，解除ACC，以便车辆安全行驶，并且驾驶员被告知他/她应使车辆减速至安全速度。

制动持续时间因子也可能取决于下列参数中的一个或多个：车辆速度、制动压力、刹车盘温度、环境温度、刹车盘的类型、制动块的类型。取决于这些参数，还可能具有不同的制动持续时间因子。取决于这些以及其他参数，常量a也可以改变。如此实例中的情况，常量a可以是在所选择的时间间隔内所允许的总制动时间(15秒)除以所选择时间间隔(50秒)。在固定的时间间隔内，可以计算制动持续时间因子BD，即在固定的时间间隔内完成BD的计算，然后，在进行下次计算之前将其设定为零。也可以在变动的时间间隔内计算BD，即连续地进行BD的计算。

Claims (20)

1.用于控制车辆(10)的主制动器(14)的***(12)，所述车辆(10)具有至少一个辅助制动器装置，其中所述***包括自适应巡航控制ACC装置(20)，其特征在于：所述***(12)包括检测或预测主制动器(14)的过度使用的装置和基于主制动器(14)的过度使用的检测或预测情况解除ACC装置(20)的装置(22)。

2.根据权利要求1所述的***(12)，其特征在于：所述***(12)包括确定主制动器(14)的温度的装置(34)和在主制动器(14)的温度达到或超过预定温度时解除ACC装置(20)的装置。

3.根据权利要求1或2所述的***(12)，其特征在于：所述***(12)包括在预定时间间隔中确定主制动器(14)的制动持续时间因子BD的装置，以及在主制动器的制动持续时间因子达到或超过预定的制动持续时间因子限值时解除ACC装置(20)的装置。

4.根据权利要求1或2所述的***(12)，其特征在于：所述***(12)包括确定车辆(10)是否与所述车辆前方的任意对象(24)相距安全距离的装置，以及仅在车辆(10)和所述对象(24)之间的距离(d)等于或超过预定安全距离时解除ACC装置(20)的装置。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于：所述主制动器(14)被用来减小车辆(10)速度直到获得所述预定安全距离。

6.根据权利要求1或2所述的***，其特征在于：所述***包括指示装置，以通知驾驶员ACC装置(20)正在解除或已经被解除。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述指示装置提供光学和/或声音和/或触觉信号。

8.根据权利要求1或2所述的***，其特征在于：所述***包括路面坡度传感器或预编程路线图信息或全球定位***GPS，以确定车辆(10)是否正接近ACC装置(20)的使用将导致主制动器(14)过度使用的情况。

9.用于保护车辆主制动器(14)的方法，所述车辆包括自适应巡航控制ACC装置(20)，所述方法的特征在于其包括如下步骤：确定主制动器(14)是否正被过度使用或预测主制动器(14)是否将被过度使用，并且，如果结果为是，则解除ACC装置(20)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于包括如下步骤：直接地或间接地确定主制动器(14)的温度，并且，如果所述温度达到或超过预定温度，则解除ACC装置(20)。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于包括如下步骤：确定主动器(14)的制动持续时间因子BD，并且，如果所述制动持续时间因子达到或超过预定的制动持续时间因子限值，则解除ACC装置(20)。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：利用下式确定制动持续时间因子BD：

当主制动器用于制动车辆时，

$\mathrm{BD}\left(t\right)=\underset{t_1}{\overset{t}{\∫}}\mathrm{dt}+\mathrm{BD}\left(t_1\right)$

当没有用主制动器制动车辆时，

$\mathrm{BD}\left(t\right)=-a\underset{t_1}{\overset{t}{\∫}}\mathrm{dt}+\mathrm{BD}\left(t_1\right)$

其中，t₁表示初始时间点，t表示当前时间点，并且α表示小于或等于1的常量。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：利用下式限定制动持续时间因子BD：

$\mathrm{BD}\left(t\right)=c\underset{t_1}{\overset{t}{\∫}}\mathrm{dt}+\mathrm{BD}\left(t_1\right)$

其中，t₁是初始时间点，t是当前时间点，并且c是一个函数，其取决于下列参数中的一个或多个：车辆速度、制动压力、刹车盘温度、环境温度、刹车盘的类型、制动块的类型。

14.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于包括如下步骤：确定车辆是否与车辆(10)前方的任意对象(24)相距安全距离，并且，如果车辆(10)和所述对象(24)之间的距离(d)等于或超过预定安全距离，则解除ACC装置(20)。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于包括如下步骤：减小车辆(10)的速度，直到已经获得预定的安全距离，随后解除ACC装置(20)。

16.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于包括如下步骤：告知车辆(10)的驾驶员ACC装置(20)正在解除或已经被解除。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，通过向车辆(10)的驾驶员提供光学和/或声音和/或触觉信号执行所述告知的步骤。

18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于包括如下步骤：一旦主制动器(14)的温度或使用时间降低至阈值，再次手动或自动地启用ACC装置(20)。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于包括如下步骤：以简化状态再次启用ACC装置(20)，在所述简化状态，ACC设备正常工作，但是当需要减速时只使用辅助制动器。

20.车辆，其特征在于：该车辆包括根据任何权利要求1-8中任何一项所述的***。

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