CN111511617B - 用于液压***的实时压力-体积曲线生成 - Google Patents

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Abstract

一种用于为车辆中的液压***生成压力‑体积曲线的***和方法。该***包括耦合到液压***的柱塞、被配置为检测液压***的压力的压力传感器、以及电子控制器，该电子控制器被配置为：从存储器访问先前的压力‑体积曲线，生成用于移动柱塞的信号，从压力传感器接收压力，基于接收到的压力和柱塞的位置生成新的压力‑体积曲线、将新的压力‑体积曲线与先前的压力‑体积曲线进行比较，响应于新的压力‑体积曲线和先前的压力‑体积曲线相差至少一阈值，在存储器中利用新的压力‑体积曲线替换先前的压力‑体积曲线，以及基于存储的压力‑体积曲线来致动液压***。

Description

用于液压***的实时压力-体积曲线生成
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年12月27日提交的美国临时专利申请号62/610，807的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用以其整体并入。
技术领域
实施例涉及用于为液压***生成压力-体积曲线的***和方法。
背景技术
现代车辆包含一个或多个液压***。例如，制动、悬架、动力转向和其他***可以包括液压***。随着车辆中的液压***被使用，液压***的部件可能遭受磨损。
发明内容
液压***部件中的磨损可以通过为液压***生成压力-体积曲线来检测，在该压力-体积曲线中，通过柱塞位移的液压流体的体积被测量，并且取得液压***的压力。随着部件遭受更多磨损，针对特定体积值的压力值将下降。因此，为了（除其他事物之外还）监视部件的磨损，可以生成压力-体积曲线。压力-体积曲线可以用于表征致动液压***部件所需要的压力量，并且可以用于如下多种应用中：用于液压回路空气和泄漏监视、制动转子和制动衬块衰退监视、驾驶员制动请求计算以及其他。因此，需要一种生成反映当前液压部件状态的压力-体积曲线的方式。
实施例除其他事物之外还提供了用于为车辆中的液压***生成压力-体积曲线的方法和***。
一个实施例提供了一种用于为车辆中的液压***生成压力-体积曲线的方法。该方法包括使用电子控制器从存储器访问先前的压力-体积曲线，使用电子控制器生成用于移动耦合到液压***的柱塞的信号，在电子控制器处从压力传感器接收液压***的压力，利用电子控制器基于接收到的压力和柱塞的位置生成新的压力-体积曲线，利用电子控制器将新的压力-体积曲线与先前的压力-体积曲线进行比较，响应于新的压力-体积曲线和先前的压力-体积曲线相差至少一阈值，利用电子控制器在存储器中利用新的压力-体积曲线替换先前的压力-体积曲线，以及利用电子控制器基于存储的压力-体积曲线来致动液压***。
另一个实施例提供了一种用于为车辆中的液压***生成压力-体积曲线的***。该***包括耦合到液压***的柱塞、被配置为检测液压***的压力的压力传感器、以及电子控制器，该电子控制器被配置为：从存储器访问先前的压力-体积曲线，生成用于移动柱塞的信号，从压力传感器接收压力，基于接收到的压力和柱塞的位置生成新的压力-体积曲线，将新的压力-体积曲线与先前的压力-体积曲线进行比较，响应于新的压力-体积曲线和先前的压力-体积曲线相差至少一阈值，在存储器中利用新的压力-体积曲线替换先前的压力-体积曲线，以及基于存储的压力-体积曲线来致动液压***。
通过考虑详细描述和附图，其他方面、特征和实施例将变得清楚。
附图说明
图1是根据一个实施例的用于为车辆中的液压***生成压力-体积曲线的***的框图。
图2是根据一个实施例的电子控制器的框图。
图3是根据一个实施例的液压***的实施例。
图4是图示了根据一个实施例的用于为车辆中的液压***生成压力-体积曲线的方法的流程图。
图5图示了根据一个实施例的压力-体积曲线的比较。
具体实施方式
在详细解释任何实施例之前，将理解的是，本公开不意图在其应用方面限制于在以下描述中阐述的或在以下附图中图示的部件的构造和布置细节。实施例能够具有其他配置，并且能够以各种方式被实践或实施。
可以使用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构部件来实现各种实施例。此外，实施例可以包括硬件、软件和电子部件或模块，出于讨论的目的，所述电子部件或模块可以被图示和描述为好像大多数部件仅在硬件中实现。然而，本领域普通技术人员以及基于对该详细描述的阅读将认识到，在至少一个实施例中，本发明的基于电子的方面可以在由一个或多个处理器可执行的（例如存储在非暂时性计算机可读介质上的）软件中实现。例如，说明书中描述的“控制单元”和“控制器”可以包括一个或多个电子处理器、包括非暂时性计算机可读介质的一个或多个存储器模块、一个或多个输入/输出接口、一个或多个专用集成电路（ASIC）以及连接各种部件的各种连接（例如，***总线）。
图1是车辆105中用于为液压***110生成压力-体积曲线的***100的框图。***100包括耦合到液压***110的柱塞115、被配置为检测液压***110中的压力的压力传感器120、被配置为检测液压***110中的温度的温度传感器125以及电子控制器130。
车辆105可以包括各种类型和设计的车辆。例如，车辆105可以是汽车、摩托车、卡车、半牵引车等。
液压***110可以是车辆110中用于从流量和压力传递能量的***。在所示的示例中，液压***105是车辆110的制动***。然而，在其他实施例中，液压***105可以是动力转向***、悬架***等。关于液压***105的附加细节在下面关于图3进行讨论。
柱塞115流体耦合到液压***110。例如，柱塞115被配置为在液压***110的缸内移动，以使液压流体贯穿液压***110移动，并且通过液压流体的该移动，向液压***110的部件施加压力。在一些实施例中，柱塞115可以由电动机移动。电动机可以由电子控制器130可控制。在一些实施例中，柱塞115和电动机具有专用的电子处理器。关于柱塞115的附加细节在下面关于图3进行讨论。
压力传感器120被配置为检测液压***110中的压力。例如，压力传感器120可以检测液压***110的主缸、液压***110的从缸、液压***110的储液器或液压***110的其他部件中的压力。压力传感器120电耦合到电子控制器130，并且被配置为向电子控制器130发送压力数据。
温度传感器125被配置为检测液压***110中的温度。例如，温度传感器125可以检测液压***110的环境温度、液压***中的液压流体的温度或者液压***110的特定部件的温度，诸如制动***的制动盘的温度。温度传感器125电耦合到电子控制器130，并且被配置为向电子控制器130发送压力数据。
在图2中图示了电子控制器130。电子控制器130包括向电子控制器130内的部件和模块提供电力、操作控制和保护的多个电气和电子部件。在图示的示例中，电子控制器130包括电子处理器205、输入-输出接口210和存储器215。电子处理器205可以是可编程电子微处理器、微控制器、专用集成电路（ASIC）等。电子处理器205通信耦合到输入-输出接口210和存储器215。输入-输出接口210允许外部电子部件与电子处理器205通信。存储器215可以是非暂时性的机器可读存储器，诸如随机存取存储器（RAM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）等。
电子控制器130可以在若干个独立的控制器（例如，可编程电子控制单元）中实现，所述若干个独立的控制器各自被配置为执行特定的功能或子功能。附加地，电子控制器130可以包含子模块，所述子模块包括用于处置输入-输出功能、信号处理和下面列出的方法的应用的电子处理器、存储器或ASIC。在其他实施例中，电子控制器130包括附加的、更少的或不同的部件。
图3图示了根据一个实施例的液压***110。液压***110尽管在图3中被图示为制动***，但是可以包括在如上面讨论的车辆中发现的各种其他类型的液压***。
液压***110包括若干个部件。例如，液压***110包括制动踏板305、主缸310、储液器315、***阀320和321、柱塞阀325和326、制动器331、332、333和334以及踏板行程传感器PTS1、2。当制动踏板305未被下压时，***阀320和321打开，从而允许来自储液器315的液压制动流体填充液压***110。当制动踏板305被下压时，***阀320和321关闭，并且踏板行程传感器PTS1、2在制动踏板305被下压时检测其位移距离和速度。基于检测到的制动踏板305的位移距离和速度，电动机340被致动。液压制动流体的任何溢出都被送回到储液器315。
如上所述，在液压***110的正常操作期间，柱塞阀325和326关闭。当柱塞阀325和326关闭时，没有液压制动流体能够到达柱塞115。当下压制动踏板305时，柱塞阀325和326打开，并且***阀320和321关闭，并且柱塞115被配置为（例如，响应于制动踏板305被下压）由电动机340移动来增加液压***110的液压压力。当电动机340开启时，柱塞115以等效于电动机340的期望速度的恒定速度移动。柱塞115的移动使液压制动流体移动并且使液压***110中的液压压力增加（例如，以向制动器331、332、333、334施加液压压力）。
因此，有利的是，当执行如下所述的用于为液压***110生成压力-体积曲线的方法的步骤时，车辆105处于静止（例如，放置在停车场中，其中车辆105的钥匙处于关闭位置，或者车辆105处于完全停止的其他情形），以便不影响液压***110的正常制动操作。通过在车辆105处于静止时执行该方法，车辆105的操作者没有检测到制动，因为a）制动踏板305已经被下压并且没有检测到任何施加的额外压力，或者b）车辆105被停放并且没有检测到任何施加的额外压力。
图4图示了根据一个实施例的用于为液压***110生成压力-体积曲线的方法400的流程图。在一些实施例中，在车辆105处于静止时执行方法400，使得液压***110的正常制动操作在方法400的执行期间不被中断。方法400包括利用电子控制器130从存储器215访问先前的PV曲线（在框405处）。先前的PV曲线可以在制造车辆105时被存储在存储器215中，并且可以指示原始设备制造商（OEM）部件的PV曲线。在其他实施例中，如果车辆105上已经安装了新的部件（诸如新的制动卡钳或制动衬块），则先前的PV曲线反映了新安装的部件的PV曲线。在另外的实施例中，使用方法400生成先前的PV曲线，并将该先前的PV曲线存储以供稍后使用（如下所述）。
不同磨损状态下的不同部件生成不同的PV曲线。例如，图5图示了部件PV曲线的比较。
全新的OEM部件曲线505是在车辆105的制造期间首次安装一部件时生成的曲线。随着该部件遭受磨损，压力值开始下降。当该部件遭受磨损时生成的PV曲线可以是使用过的OEM曲线510。如所示出的，压力值随着该部件遭受更多磨损而减小。
该部件可以被非OEM部件替换。例如，如果部件遭受故障，则车辆105的用户可能不得不利用在维修设施处或开放市场上可获得之物替换该部件。替换部件可能具有比OEM部件低的品质，并且因此可能生成低性能售后市场PV曲线515。相比之下，如果车辆105的用户具有液压部件的知识，则用户可能想要利用高性能售后市场部件来替换OEM部件，这可以生成高性能售后市场PV曲线520。
现在回到图4，方法400还包括利用电子控制器130生成用于移动柱塞115的信号（在框410处）。在一个实施例中，信号表示柱塞115要以之被移动的恒定速度。该信号被发送到电动机340，并且然后电动机340以限定的恒定速度移动柱塞115，从而使液压流***移一体积。通过柱塞115的表面积（其是已知的并且可以存储在存储器215中）以及通过柱塞115位置的改变来确定由柱塞115位移的体积。通过将柱塞115的表面积与柱塞115位置的改变相乘，电子控制器130可以确定由柱塞115位移的体积。
电子控制器130从压力传感器120接收压力（在框415处）。如上所述，压力可以是液压***110作为整体的压力或液压***110的个体部件的压力。在一些实施例中，在框415处，电子控制器还从温度传感器120接收温度。如上所述，温度可以是液压***110的环境温度、液压***110中的液压流体的温度、液压***110的部件的温度等。电子控制器130可以将压力和温度临时保存到存储器215，以生成PV曲线（如下面讨论的）。在一些实施例中，电子控制器130可以被配置为收集压力和体积数据，以无限期地生成PV曲线。在其他实施例中，电子控制器130可以在预定的时间段内收集压力和体积数据，或者收集压力和体积数据直到计算出或接收到预定的体积或压力值为止。
在一些实施例中，压力传感器120向电子控制器130发送连续的压力数据，使得柱塞115的每个位置（以及因此每个体积）具有相关联的压力值。温度传感器125可以以类似的方式向电子控制器130发送连续的温度数据。
方法400还包括利用电子控制器130基于接收到的压力和由柱塞115位移的体积来生成新的PV曲线（在框420处）。电子控制器130可以确定多个压力-体积点（在某个体积处测量的压力），以便生成新的PV曲线。新的PV曲线可以立即存储到存储器215中。在一些实施例中，新的PV曲线替代地存储在单独的临时存储器中，以便将新的PV曲线与先前的PV曲线进行比较（如下面讨论的）。
方法400包括利用电子控制器130将新的PV曲线与先前的PV曲线进行比较（在框425处）。在一些实施例中，仅当压力传感器120检测到的压力在某个压力阈值以上时，才将新的PV曲线与先前的PV曲线进行比较。压力阈值可以指示致动液压***110的部件所需要的压力量。
如果超过压力阈值，则电子控制器130被配置为比较先前的PV曲线与新的PV曲线之间的个体压力-体积点。例如，电子控制器130确定先前的PV曲线和新的PV曲线共同具有的压力值，并且比较在该压力值处测量的先前的PV曲线和新的PV曲线的体积值。电子控制器130可以被配置为仅比较一个压力-体积点。在其他实施例中，电子控制器130比较来自先前的PV曲线和新的PV曲线的多个压力-体积点。
在一个实施例中，电子控制器130通过找到在先前的PV曲线与新的PV曲线之间共享的压力值并且比较在该压力值处的体积值，来比较来自先前的PV曲线和新的PV曲线的多个压力-体积点。电子控制器130可以从先前的PV曲线的体积值中减去新的PV曲线的体积值，以产生先前的PV曲线与新的PV曲线之间的差。然后，可以将先前的PV曲线、新的PV曲线之间的差与阈值进行比较，以确定该差是否超过阈值（在框430处）。
阈值可以指示液压***110的部件的磨损。例如，如果超过阈值，则液压***的部件可能已经经历了足够的磨损，这可能影响液压***110的功能性（例如，制动衬块被磨薄并且可能影响有效制动车辆105需要多少力）。
在压力值处，先前的PV曲线和新的PV曲线的体积差被用来确定多少液压压力对于致动液压***110的部件是必要的。例如，随着部件磨薄，对于在液压***110中实现相同的液压压力，更大的体积位移（并且因此来自诸如制动踏板305之类的输入设备的更大的力施加）是必要的。
在一些实施例中，仅确定先前的PV曲线与新的PV曲线的压力-体积点之间的一个差。在其他实施例中，确定先前的PV曲线与新的PV曲线的多个压力-体积点之间的多个差。每个差可以与相同的阈值进行比较。在一些实施例中，对于不同的压力值存在不同的阈值，并且将针对每个压力值的差与针对该特定压力值的阈值进行比较。
如果先前的PV曲线与新的PV曲线之间的差在阈值以下（或者如果多个压力-体积点之间的多个差在其相应阈值以下），则基于来自电子控制器1300的所生成信号，将柱塞115返回到空闲状态（由电动机340收回到柱塞115的原始位置），并且***100重置，直到要再次执行方法400（在框435处）。
然而，如果先前的PV曲线与新的PV曲线之间的差在阈值以上（或者如果多个压力-体积点之间的多个差在其相应阈值以上），则电子控制器130被配置为在存储器215中利用新的PV曲线替换先前的PV曲线。通过利用新的PV曲线替换先前的PV曲线，依赖于使用PV曲线的车辆105的功能性将具有对反映部件磨损的最新近状态的最新更新的PV曲线（新的PV曲线）的访问。
在一些实施例中，除了利用新的PV曲线替换存储器215中的先前的PV曲线之外，电子控制器130可以进一步被配置为替换作为车辆105中的***部件的其他存储器中的PV曲线。例如，如果先前的PV曲线用于制动功能，则电子控制器130可以在与车辆105中的制动***相关联的所有存储器中利用新的PV曲线替换先前的PV曲线。
在一些实施例中，电子控制器130可以进一步被配置为将新的PV曲线输出到显示器。例如，电子控制器130可以将新的PV曲线输出到车辆仪表板上的显示器或者输出到被电子耦合到电子控制器130的显示器（诸如在维修设施中使用的维护设备的显示屏）。在其他实施例中，电子控制器130经由无线收发器将新的PV曲线传输到远程位置，以供查看或存储在存储器中。这可以允许维修技术人员远程查看新的PV曲线或者向车辆105的操作者通知PV曲线已经被改变。
方法400还包括使用电子控制器130，基于存储的PV曲线来致动液压***110（在框445处）。电子控制器130可以访问存储的PV曲线（在一些实施例中，在框440处存储在存储器215中的新的PV曲线），并且基于存储的PV曲线致动液压***110的部件。例如，电子控制器130可以访问存储的PV曲线以确定用于施加到制动器的压力、用于移动柱塞以向制动器施加制动压力的体积量等。电子控制器130可以被配置为根据存储的PV曲线来确定体积或压力。电子控制器130然后向液压***110发送信号，以基于根据存储的PV曲线确定的体积或压力来致动部件。
因此，本文的实施例提供了一种用于为车辆中的液压***生成压力-体积曲线的***和方法。
在以下权利要求中阐述了各种特征、优点和实施例。

Claims (15)

1.一种用于为车辆（105）中的液压***（110）生成压力-体积曲线的***（100），所述***（100）包括：
耦合到液压***（110）的柱塞（115），
被配置为检测液压***（110）的压力的压力传感器（120），以及
电子控制器（130），其被配置为：
从存储器（215）访问先前的压力-体积曲线，
生成用于移动柱塞（115）的信号，
从压力传感器（120）接收压力，
基于接收到的压力和柱塞（115）的位置生成新的压力-体积曲线，
将新的压力-体积曲线与先前的压力-体积曲线进行比较，
响应于新的压力-体积曲线和先前的压力-体积曲线相差至少一阈值，在存储器（215）中利用新的压力-体积曲线替换先前的压力-体积曲线，
响应于新的压力-体积曲线和先前的压力-体积曲线之间的差在阈值以下，将柱塞（115）返回到空闲状态，以及
基于存储的压力-体积曲线来致动液压***（110）。
2.根据权利要求1所述的***（100），其中柱塞（115）以恒定速率移动。
3.根据权利要求1所述的***（100），其中，基于柱塞位置和柱塞表面积来计算体积。
4.根据权利要求1所述的***（100），其中车辆（105）处于静止。
5.根据权利要求1所述的***（100），其中当液压***（110）的压力在压力阈值以上时，将新的压力-体积曲线与先前的压力-体积曲线进行比较。
6.根据权利要求1所述的***（100），其中，在多个压力点处将新的压力-体积曲线与先前的压力-体积曲线进行比较。
7.根据权利要求1所述的***（100），其中，先前的压力-体积曲线在一压力值处的体积被从新的压力-体积曲线在相同压力值处的体积中减去，并且与阈值进行比较。
8.根据权利要求1所述的***（100），其中存储器（215）是电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）。
9.根据权利要求1所述的***（100），进一步包括温度传感器（125），来检测液压***（110）的温度。
10.根据权利要求9所述的***，其中，电子控制器（130）进一步被配置为利用所述温度来生成压力-体积曲线。
11.一种用于为车辆（105）中的液压***（110）生成压力-体积曲线的方法（400），所述方法（400）包括：
使用电子控制器（130）从存储器（215）访问先前的压力-体积曲线，
使用电子控制器（130）生成用于移动耦合到液压***（110）的柱塞（115）的信号，
在电子控制器（130）处从压力传感器（120）接收液压***（110）的压力，
利用电子控制器（130）基于接收到的压力和柱塞（115）的位置，生成新的压力-体积曲线，
利用电子控制器（130）将新的压力-体积曲线与先前的压力-体积曲线进行比较，
响应于新的压力-体积曲线和先前的压力-体积曲线相差至少一阈值，利用电子控制器（130）在存储器（215）中利用新的压力-体积曲线替换先前的压力-体积曲线，
响应于新的压力-体积曲线和先前的压力-体积曲线之间的差在阈值以下，利用电子控制器（130）将柱塞（115）返回到空闲状态，以及
利用电子控制器（130）基于存储的压力-体积曲线来致动液压***（110）。
12.根据权利要求11所述的方法（400），其中在车辆（105）处于静止时执行所述方法（400）。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，在多个压力点处将新的压力-体积曲线与先前的压力-体积曲线进行比较。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，先前的压力-体积曲线在所述多个压力点中的每一个压力点处的体积被从新的压力-体积曲线的体积中减去，并且与阈值进行比较。
15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括利用电子控制器（130）从温度传感器（125）接收温度，其中生成新的压力-体积曲线进一步包括利用所述温度生成新的压力-体积曲线。
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