CN1093988A

CN1093988A - 用于估算车辆刹车***效率的方法和装置

Info

Publication number: CN1093988A
Application number: CN93120451A
Authority: CN
Inventors: L·A·卡龙; R·J·杨布拉德
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1992-12-08
Filing date: 1993-12-08
Publication date: 1994-10-26
Anticipated expiration: 2013-12-08
Also published as: AU5192593A; BR9304641A; KR940014032A; AU661957B2; KR100272207B1; CA2109891A1; JPH06206480A; US5299452A; EP0601366A2; EP0601366A3; MX9307756A; DE69318114D1; ES2116388T3; CA2109891C; ZA939090B; EP0601366B1; CN1042511C; DE69318114T2

Abstract

确定发动机转矩、加速度、减速度和制动器踏板压力(30，32，38)。从发动机转矩和加速度计算车辆负载(34)；通过比较确定的减速度和由计算的车辆负载和确定的制动器踏板压力预测的减速度计算刹车 ***效率(42)。累加和估算表示刹车***效率的值，以比只根据从上次维护以来的时间和行驶里程更精确地确定何时需要刹车***维护。

Description

本发明涉及用于估算车辆刹车***的效率的装置和方法。

本专利申请与包含在同时在此申请的有共同发明人和受让人，参考登录号为EAT 0112 PUS，题为“用于确定需要车辆刹车***维护的装置和方法”的美国专利申请中的有关内容相结合。该参考专利申请的有关内容是用于参考而对支持本权利要求书或充分公开本发明方面并非是实质性的。

对于估算车辆刹车***的效率已有不同的***。一种一般的“薄记”“方法是保存车辆从上次维修刹车***以来所经过的时间和行驶的英里数的记录，使得在刹车效率下降到一临界值或引起附加问题和/或附加费用值以前进行这种维护。

这种薄记法的优点是简单和便宜，但是在相同时间周期内可驾驶车辆的条件往往差异极大，例如，拥挤与不拥挤，有斜坡的与平坦的地形，高温与低温和气候潮湿与干燥，这些极端情况对经受的制动器衰弱的速率和类型有很大影响。结果，薄记法不能一直精确，它的缺点包括，最好的情况下，多余的检查和过早的定期维护，最坏的情况下，定期的维护太迟了。

刹车垫磨损并不总是以线性速率进行，但它确实需要一定时间才磨损。但是，刹车***的某些其它另部件由于关键部件的疲劳和损伤引起的破裂和泄漏很快从全功能状态变到失灵状态。如果一个失灵部件只引起刹车***的一部分失灵或部分失灵，则司机有时不会注意到产生的刹车效率的降低。在此期间，引起其它损坏，并使还完好的制动器垫多半比在所有制动器在同样效率下工作时更快磨损。

确定刹车***效率的薄记方法有一定有效性的同时，它没有提供以下详述的本发明的改进方法和装置的优点。

本发明的一个目的是提供一种用于精确估算刹车***的总效率的改进的方法和装置，使得维护不是在不必要情况下进行，而是在需要时才进行。

为实现上述和其它目的，该装置包括如发动机控制部件等装置，发动机控制部件有在车辆加速期间确定发动机转矩和产生代表该转矩的转矩信号的能力。还包括如自动刹车***（ABS）等控制部件的装置，用于在加速期间确定车辆加速度并产生表示该加速度的加速度信号。

如压力转换器，或传感器之类的装置在使用制动器使车辆减速时测量制动器踏板压力。该压力传感器连接到自动刹车***的控制部件，该部件产生表示该踏板压力的制动器压力信号。在车辆被减速时，该自动刹车***控制部件确定车辆的减速度，并产生表示该减速度的减速度信号。该自动刹车***控制部件含有带有处理器和存储器的计算机。

用于精确估算刹车***效率的方法包括加速车辆从发动机控制部件获得发动机转矩的测量值和从自动刹车***控制部件获得车辆加速度的测量值。从发动机转矩和车辆加速度计算车辆负载。

在使用其制动器使车辆减速时，获得制动器踏板压力和车辆减速度的测量值，从车辆负载、制动器踏板压力和车辆减速度，通过比较确定的减速度和计算的车辆负载和确定的制动器踏板压力所预期的减速度，计算刹车***效率的估算值。

从以下对执行本发明的最佳方式的详细描述并参考附图中，可使本发明的这一目的和其它目的看得更为清楚。

参考以下的详细说明并参考附图，可获得对本发明的更全面的理解和许多其它优点，在所有附图中相同的标号指示相同的部件。

图1是本发明主要元部件的方框示意图;和

图2是说明本发明方法的流程图。

如图1所示，总体上标以标号10，用于估算刹车***效率的装置的第一实施例包括确定发动机转矩的装置，确定车辆加速度的装置和确定制动器踏板压力的装置。最好，确定发动机转矩的装置包括发动机控制部件12，确定车辆加速度的装置包括自动刹车***（ABS）控制部件14，用于确定制动器踏板压力的装置包括制动器踏板压力转换器，或传感器16。每个发动机控制部件12和制动器踏板压力传感器16有一个连接到自动刹车***控制部件14的输出。自动刹车***控制部件14包括带有处理器20和存储器22的计算机18。

应注意，上述元部件都有与本发明有关的功能以外的功能，这些功能可能需要与图1所示不同或附加的特殊互连。

该装置的第二实施例包括连接到自动刹车***控制部件14的输出接口24，和第三实施例包括也连接到自动刹车***控制部件14的指示器26。输出接口24，接示器26与自动刹车***控制部件14之间的连接由图1中的虚线示出。

使用估算刹车***效率的装置10的方法在图2中概略示出，并可参考图1和2理解。在使用中，装备有发动机、制动器踏板的车辆（未示出）和估算刹车***效率的装置10被加速28。通过发动机控制部件12从考虑已知发动机磨擦特性的每冲程发动机燃料的流量和发动机速度以确定发动机（制动器）转矩30。表示发动机转矩的转矩信号由发动机控制部件12产生。

由自动刹车***控制部件14通过计算车轮不打滑时与车辆速度相同的车轮速度的导数而确定车辆加速度（32）。在大多数条件下，方向盘不能被锁定并基本上反映精确的车辆速度。车辆速度被假设为在0.5g大致为重型卡车的最大减速度减速的最大初始速度或假设不高于其它轮速度百分之二十的最大车轮速度。表示车辆加速度的加速度信号由自动刹车***控制部件14产生。使用一个运算功能，计算机18在其处理器20中处理转矩数据和加速度信号的常驻数据，计算车辆总负载34，并在计算计的存储器22中贮存计算结果。

在向制动器踏板施加一个力时（36），制动器使车辆减速。制动器踏板压力传感器16测量加在制动器踏板上的压力的大小（38），并将该数据传送到自动刹车***控制部件14，该控制部件产生表示制动器踏板压力的制动器踏板压力信号。由自动刹车***控制部件14通过计算车轮速度的导数确定车辆的减速度（40），并由此产生表示车辆减速度的减速度信号。

使用一个运算功能，计算机18在其处理器20内处理车辆负载数据和制动器压力和减速度信号中的数据：之后计算机18通过比较已确定的减速度和由计算的车辆负载和确定的制动顺踏板压力所预期的减速度而计算车辆刹车***效率（42）。如果已确定的减速度在预期减速度范围内，计算机18便产生一个有效制动信号，而如果确定的减速度不在该范围内，则产生无效制动信号。确定的和计算的数据贮存在存储器22中。

以下提供确定刹车效率的更详细的解释。在车辆慢速或停车时，必须消耗一定量的能量。这一消耗量由下式表示：

E_k= 1/2 mV² ₀- 1/2 mV² ₁

其中：E是消耗的能量，

V是初始速度，

V是最终速度，和

m是车辆的质量。

由在给定制动器压力的两个能量级之间减速所需的时间量来确定效率值（在下式中为e）。

e ＝ k \frac{\frac{1}{2} {mV}^{2}_{0} - \frac{1}{2} {mV}^{2}_{1}}{Time * Brake Pressure}

在实时中，该式作为积分算法处理。对于例如10毫秒循环时间的一个固定时间，可计算被踏板压力相除的车辆的能量的减小并与以前累积值取平均。求平均值处理用于确定长期趋势。这将减轻由在斜坡，逆风、顺风和相似的情况下刹车引起的影响。由下式表示一种典型的求平均值方法，实际上是一个指数滤波器。

累加值＝ (新值)/1000 +（旧值× 99/100 ）

最高累加值被保留用于参考，当前累加值与最高记录值之比值指示制动器衰弱量。在最初装配车辆时，效率缺省值为100。随着制动器的磨损，效率和最大值都增加;该比值对实际时期保持100%。最终，制动器磨损和缺乏调整使制动器效率降低。

如上述，在确定刹车***效率的装置10的第二实施例中，自动刹车***控制部件14如图1中虚线所示也连接到输出接口24。输出接口24提供贮存在计算机18的存储器22中的数据的外部存取，使得周期性车辆维护可包括估算车辆刹车***效率以确定进行刹车***维护的必要性。

发动机转矩、车辆加速度、车辆负载、制动器踏板压力和车辆减速度数据也可与刹车***效率数据一起贮存，并可被拷贝或转贮到别处或用于进行报告、维护日程、预计维护费用和其它。如果管理机构接受这些数据，它还可用于路边检查。输出接口24可为任何一种已知设备，最简单的一种是一个插座，计算机18的数据信号与其通讯而外部插头可插在其上以使数据信号同外部计算机或数据存储器通讯联系。

也如上述，确定刹车***效率的装置10的第二实施例中，自动刹车***控制部件14如图1中虚线所示连接到一个指示器26。在刹车***效率降低到低于某一预定值时，它将给维护人员提供一个指示。该指示器26可为任何种已知的光或声设备。

在已详细描述了实现本发明的最佳方式的同时，本领域的技术人员可识别实现如所附权利要求定义的本发明时各种可选设计和实施例。

Claims

1、估算带有发动机、制动器踏板和带有一般操作和可自动操作制动模式的液动(fluid-actuated)制动器的车辆中刹车***效率的装置(10)，该装置包括：

确定发动机转矩并产生表示该转矩的转矩信号的装置(12)；

分别确定车辆加速度和减速度并产生表示该加速度和减速度的加速度和减速度信号的装置(14，18)；

确定在一般操作制动模式下车辆减速期间制动器踏板压力并产生表示该压力的制动器压力信号的装置(14，16，18)；和

计算装置(14，18，20)，用于从由转矩信号和加速度信号表示的数据计算车辆负载和用于从由制动器压力信号和减速度信号表示的数据计算刹车***效率，这一计算通过比较确定的减速度和计算的车辆负载和确定的制动器踏板压力所预期的减速度进行计算，如果确定的减速度在预期减速度的预定范围内，该计算装置产生一个有效制动信号，而如果确定的减速度不在该范围内则产生无效制动信号。

2、根据权利要求1的装置，其特征在于该计算装置（14，18，20）包括一个自动刹车***控制部件（14），该部件包括一个有用于计算车辆负载和刹车***效率的处理器（20）和有用于对发动机转矩、车辆加速度、制动器踏板压力和车辆减速度进行累加测量而计算结果包括车辆负载和刹车***效率的存储器（22）的计算机（18）。

3、根据权利要求2的装置，其特征在于该装置（10）进一步包括连接到自动刹车***控制部件（14）的输出接口（24），用于提供对在存储器（22）中累加的数据的外部查询并查询发动机转矩、车辆加速度、制动器踏板压力和车辆减速度的数据测量值和车辆负载和刹车***效率的计算结果。

4、根据权利要求2的装置，其特征在于进一步包括连接到自动刹车***控制部件（14）的指示装置（26）并响应无效制动信号，在刹车***效率低于预定值时，提供一个即时指示。

5、根据权利要求2的装置，其特征在于用于确定发动机转矩的装置（12）包括从考虑到已知发动机磨擦特性和发动机速度每冲程所用发动机燃料的流量导出发动机转矩测值的发动机控制部件（12）。

6、根据权利要求5的装置，其特征在于用于确定车辆加速度和减速度的装置（14，18）包括一个自动刹车***控制部件（14），该部件在制动器在自动操作制动模式下操作时控制车辆减速，并通过计算制动器在正常操作制动模式下操作时的车轮速度导数导出车辆加速度和减速度的测值。

7、根据权利要求6的装置，其特征在于用于确定制动器踏板压力的装置（14，16，18）包括自动刹车***控制部件（14）和进一步包括制动器踏板压力传感器（16），该传感器测量加在制动器踏板上的压力值并将该数据传输给自动刹车***控制部件。

8、一种用于估算在带有发动机和制动器踏板的车辆中的刹车***效率的方法，该方法包括以下步骤：

加速车辆（28）;

在车辆加速期间确定发动机转矩（30）;

确定车辆加速度（32）;

从发动机转矩和车辆加速度计算车辆负载（34）;

向制动器踏板施加压力以减速度车辆（36）;

确定制动器踏板压力（38）;

确定车辆减速度（40）;和

通过比较确定的减速度和由计算的车辆负载和确定的制动器踏板压力预测的减速度而计算刹车***效率（42）。

9、根据权利要求8的方法，进一步包括：

确定被定义为可接受的一个确定的减速度所处的减速度范围;

如果确定的减速度处于该范围内，则产生一个有效制动信号;和

如果确定的减速度不在该范围内，产生一个无效制动信号。

10、根据权利要求9的方法，进一步包括：

累加刹车***效率的计算结果;和

将刹车***效率产生的连续计算结果同跟踪刹车***效率衰弱的累加计算结果进行比较。

11、根据权利要求9的方法，其特征在于该车辆进一步包括一个指示装置（26），该方法进一步包括响应无效制动信号的产生而驱动指示装置（26）。

12、估算在带有发动机和制动器踏板并带有发动机控制部件（12）和自动刹车***控制部件（14）的车辆中的刹车***效率的***（10），该***包括：

在车辆加速期间确定发动机转矩的装置（12）;

确定车辆加速度的装置（14，18）;

确定制动器踏板压力的装置（14，16，18）;

确定车辆减速度的装置（14，18）;和

用于从发动机转矩计算车辆负载并通过比较确定的减速度和由计算的车辆负载和确定的刹车踏板压力预测的减速度计算刹车***效率的装置（14，18，20）。

13、根据权利要求12的***，进一步包括：

用于在确定的减速度处于预定范围内时产生有效制动信号的装置（18，20）;和

用于在确定的减速度不处于预定范围内时产生无效制动信号的装置（18，20）。

14、根据权利要求13的***，进一步包括：

累加刹车***效率计算结果的装置（18，20，22）;和

比较连续产生的刹车***效率的计算结果和跟踪刹车***效率衰弱的累加计算结果的装置（18，20）。

15、根据权利要求14的***，进一步包括：

用于将累加刹车***效率计算结果的装置与外部设备电气接口的装置（24）。

16、根据权利要求14的***，进一步包括：

用于在计算的刹车***效率低于预定值时进行指示的装置（26）。