專利名稱：用于估算車輛剎車系統(tǒng)效率的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于估算車輛剎車系統(tǒng)的效率的裝置和方法。
本專利申請與包含在同時(shí)在此申請的有共同發(fā)明人和受讓人，參考登錄號為EAT0112PUS，題為“用于確定需要車輛剎車系統(tǒng)維護(hù)的裝置和方法”的美國專利申請中的有關(guān)內(nèi)容相結(jié)合。該參考專利申請的有關(guān)內(nèi)容是用于參考而對支持本權(quán)利要求書或充分公開本發(fā)明方面并非是實(shí)質(zhì)性的。
對于估算車輛剎車系統(tǒng)的效率已有不同的系統(tǒng)。一種一般的“薄記”“方法是保存車輛從上次維修剎車系統(tǒng)以來所經(jīng)過的時(shí)間和行駛的英里數(shù)的記錄，使得在剎車效率下降到一臨界值或引起附加問題和/或附加費(fèi)用值以前進(jìn)行這種維護(hù)。
這種薄記法的優(yōu)點(diǎn)是簡單和便宜，但是在相同時(shí)間周期內(nèi)可駕駛車輛的條件往往差異極大，例如，擁擠與不擁擠，有斜坡的與平坦的地形，高溫與低溫和氣候潮濕與干燥，這些極端情況對經(jīng)受的制動器衰弱的速率和類型有很大影響。結(jié)果，薄記法不能一直精確，它的缺點(diǎn)包括，最好的情況下，多余的檢查和過早的定期維護(hù)，最壞的情況下，定期的維護(hù)太遲了。
剎車墊磨損并不總是以線性速率進(jìn)行，但它確實(shí)需要一定時(shí)間才磨損。但是，剎車系統(tǒng)的某些其它另部件由于關(guān)鍵部件的疲勞和損傷引起的破裂和泄漏很快從全功能狀態(tài)變到失靈狀態(tài)。如果一個(gè)失靈部件只引起剎車系統(tǒng)的一部分失靈或部分失靈，則司機(jī)有時(shí)不會注意到產(chǎn)生的剎車效率的降低。在此期間，引起其它損壞，并使還完好的制動器墊多半比在所有制動器在同樣效率下工作時(shí)更快磨損。
確定剎車系統(tǒng)效率的薄記方法有一定有效性的同時(shí)，它沒有提供以下詳述的本發(fā)明的改進(jìn)方法和裝置的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于精確估算剎車系統(tǒng)的總效率的改進(jìn)的方法和裝置，使得維護(hù)不是在不必要情況下進(jìn)行，而是在需要時(shí)才進(jìn)行。
為實(shí)現(xiàn)上述和其它目的，該裝置包括如發(fā)動機(jī)控制部件等裝置，發(fā)動機(jī)控制部件有在車輛加速期間確定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩和產(chǎn)生代表該轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩信號的能力。還包括如自動剎車系統(tǒng)(ABS)等控制部件的裝置，用于在加速期間確定車輛加速度并產(chǎn)生表示該加速度的加速度信號。
如壓力轉(zhuǎn)換器，或傳感器之類的裝置在使用制動器使車輛減速時(shí)測量制動器踏板壓力。該壓力傳感器連接到自動剎車系統(tǒng)的控制部件，該部件產(chǎn)生表示該踏板壓力的制動器壓力信號。在車輛被減速時(shí)，該自動剎車系統(tǒng)控制部件確定車輛的減速度，并產(chǎn)生表示該減速度的減速度信號。該自動剎車系統(tǒng)控制部件含有帶有處理器和存儲器的計(jì)算機(jī)。
用于精確估算剎車系統(tǒng)效率的方法包括加速車輛從發(fā)動機(jī)控制部件獲得發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的測量值和從自動剎車系統(tǒng)控制部件獲得車輛加速度的測量值。從發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩和車輛加速度計(jì)算車輛負(fù)載。
在使用其制動器使車輛減速時(shí)，獲得制動器踏板壓力和車輛減速度的測量值，從車輛負(fù)載、制動器踏板壓力和車輛減速度，通過比較確定的減速度和計(jì)算的車輛負(fù)載和確定的制動器踏板壓力所預(yù)期的減速度，計(jì)算剎車系統(tǒng)效率的估算值。
從以下對執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式的詳細(xì)描述并參考附圖中，可使本發(fā)明的這一目的和其它目的看得更為清楚。
參考以下的詳細(xì)說明并參考附圖，可獲得對本發(fā)明的更全面的理解和許多其它優(yōu)點(diǎn)，在所有附圖中相同的標(biāo)號指示相同的部件。


圖1是本發(fā)明主要元部件的方框示意圖;和圖2是說明本發(fā)明方法的流程圖。
如圖1所示，總體上標(biāo)以標(biāo)號10，用于估算剎車系統(tǒng)效率的裝置的第一實(shí)施例包括確定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的裝置，確定車輛加速度的裝置和確定制動器踏板壓力的裝置。最好，確定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的裝置包括發(fā)動機(jī)控制部件12，確定車輛加速度的裝置包括自動剎車系統(tǒng)(ABS)控制部件14，用于確定制動器踏板壓力的裝置包括制動器踏板壓力轉(zhuǎn)換器，或傳感器16。每個(gè)發(fā)動機(jī)控制部件12和制動器踏板壓力傳感器16有一個(gè)連接到自動剎車系統(tǒng)控制部件14的輸出。自動剎車系統(tǒng)控制部件14包括帶有處理器20和存儲器22的計(jì)算機(jī)18。
應(yīng)注意，上述元部件都有與本發(fā)明有關(guān)的功能以外的功能，這些功能可能需要與圖1所示不同或附加的特殊互連。
該裝置的第二實(shí)施例包括連接到自動剎車系統(tǒng)控制部件14的輸出接口24，和第三實(shí)施例包括也連接到自動剎車系統(tǒng)控制部件14的指示器26。輸出接口24，接示器26與自動剎車系統(tǒng)控制部件14之間的連接由圖1中的虛線示出。
使用估算剎車系統(tǒng)效率的裝置10的方法在圖2中概略示出，并可參考圖1和2理解。在使用中，裝備有發(fā)動機(jī)、制動器踏板的車輛(未示出)和估算剎車系統(tǒng)效率的裝置10被加速28。通過發(fā)動機(jī)控制部件12從考慮已知發(fā)動機(jī)磨擦特性的每沖程發(fā)動機(jī)燃料的流量和發(fā)動機(jī)速度以確定發(fā)動機(jī)(制動器)轉(zhuǎn)矩30。表示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩信號由發(fā)動機(jī)控制部件12產(chǎn)生。
由自動剎車系統(tǒng)控制部件14通過計(jì)算車輪不打滑時(shí)與車輛速度相同的車輪速度的導(dǎo)數(shù)而確定車輛加速度(32)。在大多數(shù)條件下，方向盤不能被鎖定并基本上反映精確的車輛速度。車輛速度被假設(shè)為在0.5g大致為重型卡車的最大減速度減速的最大初始速度或假設(shè)不高于其它輪速度百分之二十的最大車輪速度。表示車輛加速度的加速度信號由自動剎車系統(tǒng)控制部件14產(chǎn)生。使用一個(gè)運(yùn)算功能，計(jì)算機(jī)18在其處理器20中處理轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)和加速度信號的常駐數(shù)據(jù)，計(jì)算車輛總負(fù)載34，并在計(jì)算計(jì)的存儲器22中貯存計(jì)算結(jié)果。
在向制動器踏板施加一個(gè)力時(shí)(36)，制動器使車輛減速。制動器踏板壓力傳感器16測量加在制動器踏板上的壓力的大小(38)，并將該數(shù)據(jù)傳送到自動剎車系統(tǒng)控制部件14，該控制部件產(chǎn)生表示制動器踏板壓力的制動器踏板壓力信號。由自動剎車系統(tǒng)控制部件14通過計(jì)算車輪速度的導(dǎo)數(shù)確定車輛的減速度(40)，并由此產(chǎn)生表示車輛減速度的減速度信號。
使用一個(gè)運(yùn)算功能，計(jì)算機(jī)18在其處理器20內(nèi)處理車輛負(fù)載數(shù)據(jù)和制動器壓力和減速度信號中的數(shù)據(jù)之后計(jì)算機(jī)18通過比較已確定的減速度和由計(jì)算的車輛負(fù)載和確定的制動順踏板壓力所預(yù)期的減速度而計(jì)算車輛剎車系統(tǒng)效率(42)。如果已確定的減速度在預(yù)期減速度范圍內(nèi)，計(jì)算機(jī)18便產(chǎn)生一個(gè)有效制動信號，而如果確定的減速度不在該范圍內(nèi)，則產(chǎn)生無效制動信號。確定的和計(jì)算的數(shù)據(jù)貯存在存儲器22中。
以下提供確定剎車效率的更詳細(xì)的解釋。在車輛慢速或停車時(shí)，必須消耗一定量的能量。這一消耗量由下式表示Ek= 1/2 mV20- 1/2 mV21其中E是消耗的能量，V是初始速度，
V是最終速度，和m是車輛的質(zhì)量。
由在給定制動器壓力的兩個(gè)能量級之間減速所需的時(shí)間量來確定效率值(在下式中為e)。
e ＝ k12mV20-12mV21Time * Brake Pressure]]>在實(shí)時(shí)中，該式作為積分算法處理。對于例如10毫秒循環(huán)時(shí)間的一個(gè)固定時(shí)間，可計(jì)算被踏板壓力相除的車輛的能量的減小并與以前累積值取平均。求平均值處理用于確定長期趨勢。這將減輕由在斜坡，逆風(fēng)、順風(fēng)和相似的情況下剎車引起的影響。由下式表示一種典型的求平均值方法，實(shí)際上是一個(gè)指數(shù)濾波器。
累加值＝ (新值)/1000 +(舊值× 99/100 )最高累加值被保留用于參考，當(dāng)前累加值與最高記錄值之比值指示制動器衰弱量。在最初裝配車輛時(shí)，效率缺省值為100。隨著制動器的磨損，效率和最大值都增加;該比值對實(shí)際時(shí)期保持100%。最終，制動器磨損和缺乏調(diào)整使制動器效率降低。
如上述，在確定剎車系統(tǒng)效率的裝置10的第二實(shí)施例中，自動剎車系統(tǒng)控制部件14如圖1中虛線所示也連接到輸出接口24。輸出接口24提供貯存在計(jì)算機(jī)18的存儲器22中的數(shù)據(jù)的外部存取，使得周期性車輛維護(hù)可包括估算車輛剎車系統(tǒng)效率以確定進(jìn)行剎車系統(tǒng)維護(hù)的必要性。
發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩、車輛加速度、車輛負(fù)載、制動器踏板壓力和車輛減速度數(shù)據(jù)也可與剎車系統(tǒng)效率數(shù)據(jù)一起貯存，并可被拷貝或轉(zhuǎn)貯到別處或用于進(jìn)行報(bào)告、維護(hù)日程、預(yù)計(jì)維護(hù)費(fèi)用和其它。如果管理機(jī)構(gòu)接受這些數(shù)據(jù)，它還可用于路邊檢查。輸出接口24可為任何一種已知設(shè)備，最簡單的一種是一個(gè)插座，計(jì)算機(jī)18的數(shù)據(jù)信號與其通訊而外部插頭可插在其上以使數(shù)據(jù)信號同外部計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)存儲器通訊聯(lián)系。
也如上述，確定剎車系統(tǒng)效率的裝置10的第二實(shí)施例中，自動剎車系統(tǒng)控制部件14如圖1中虛線所示連接到一個(gè)指示器26。在剎車系統(tǒng)效率降低到低于某一預(yù)定值時(shí)，它將給維護(hù)人員提供一個(gè)指示。該指示器26可為任何種已知的光或聲設(shè)備。
在已詳細(xì)描述了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式的同時(shí)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可識別實(shí)現(xiàn)如所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明時(shí)各種可選設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.估算帶有發(fā)動機(jī)、制動器踏板和帶有一般操作和可自動操作制動模式的液動(fluid-actuated)制動器的車輛中剎車系統(tǒng)效率的裝置(10)，該裝置包括確定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩并產(chǎn)生表示該轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩信號的裝置(12)；分別確定車輛加速度和減速度并產(chǎn)生表示該加速度和減速度的加速度和減速度信號的裝置(14，18)；確定在一般操作制動模式下車輛減速期間制動器踏板壓力并產(chǎn)生表示該壓力的制動器壓力信號的裝置(14，16，18)；和計(jì)算裝置(14，18，20)，用于從由轉(zhuǎn)矩信號和加速度信號表示的數(shù)據(jù)計(jì)算車輛負(fù)載和用于從由制動器壓力信號和減速度信號表示的數(shù)據(jù)計(jì)算剎車系統(tǒng)效率，這一計(jì)算通過比較確定的減速度和計(jì)算的車輛負(fù)載和確定的制動器踏板壓力所預(yù)期的減速度進(jìn)行計(jì)算，如果確定的減速度在預(yù)期減速度的預(yù)定范圍內(nèi)，該計(jì)算裝置產(chǎn)生一個(gè)有效制動信號，而如果確定的減速度不在該范圍內(nèi)則產(chǎn)生無效制動信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于該計(jì)算裝置(14，18，20)包括一個(gè)自動剎車系統(tǒng)控制部件(14)，該部件包括一個(gè)有用于計(jì)算車輛負(fù)載和剎車系統(tǒng)效率的處理器(20)和有用于對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩、車輛加速度、制動器踏板壓力和車輛減速度進(jìn)行累加測量而計(jì)算結(jié)果包括車輛負(fù)載和剎車系統(tǒng)效率的存儲器(22)的計(jì)算機(jī)(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于該裝置(10)進(jìn)一步包括連接到自動剎車系統(tǒng)控制部件(14)的輸出接口(24)，用于提供對在存儲器(22)中累加的數(shù)據(jù)的外部查詢并查詢發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩、車輛加速度、制動器踏板壓力和車輛減速度的數(shù)據(jù)測量值和車輛負(fù)載和剎車系統(tǒng)效率的計(jì)算結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于進(jìn)一步包括連接到自動剎車系統(tǒng)控制部件(14)的指示裝置(26)并響應(yīng)無效制動信號，在剎車系統(tǒng)效率低于預(yù)定值時(shí)，提供一個(gè)即時(shí)指示。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于用于確定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的裝置(12)包括從考慮到已知發(fā)動機(jī)磨擦特性和發(fā)動機(jī)速度每沖程所用發(fā)動機(jī)燃料的流量導(dǎo)出發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩測值的發(fā)動機(jī)控制部件(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其特征在于用于確定車輛加速度和減速度的裝置(14，18)包括一個(gè)自動剎車系統(tǒng)控制部件(14)，該部件在制動器在自動操作制動模式下操作時(shí)控制車輛減速，并通過計(jì)算制動器在正常操作制動模式下操作時(shí)的車輪速度導(dǎo)數(shù)導(dǎo)出車輛加速度和減速度的測值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于用于確定制動器踏板壓力的裝置(14，16，18)包括自動剎車系統(tǒng)控制部件(14)和進(jìn)一步包括制動器踏板壓力傳感器(16)，該傳感器測量加在制動器踏板上的壓力值并將該數(shù)據(jù)傳輸給自動剎車系統(tǒng)控制部件。
8.一種用于估算在帶有發(fā)動機(jī)和制動器踏板的車輛中的剎車系統(tǒng)效率的方法，該方法包括以下步驟加速車輛(28);在車輛加速期間確定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩(30);確定車輛加速度(32);從發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩和車輛加速度計(jì)算車輛負(fù)載(34);向制動器踏板施加壓力以減速度車輛(36);確定制動器踏板壓力(38);確定車輛減速度(40);和通過比較確定的減速度和由計(jì)算的車輛負(fù)載和確定的制動器踏板壓力預(yù)測的減速度而計(jì)算剎車系統(tǒng)效率(42)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，進(jìn)一步包括確定被定義為可接受的一個(gè)確定的減速度所處的減速度范圍;如果確定的減速度處于該范圍內(nèi)，則產(chǎn)生一個(gè)有效制動信號;和如果確定的減速度不在該范圍內(nèi)，產(chǎn)生一個(gè)無效制動信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括累加剎車系統(tǒng)效率的計(jì)算結(jié)果;和將剎車系統(tǒng)效率產(chǎn)生的連續(xù)計(jì)算結(jié)果同跟蹤剎車系統(tǒng)效率衰弱的累加計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于該車輛進(jìn)一步包括一個(gè)指示裝置(26)，該方法進(jìn)一步包括響應(yīng)無效制動信號的產(chǎn)生而驅(qū)動指示裝置(26)。
12.估算在帶有發(fā)動機(jī)和制動器踏板并帶有發(fā)動機(jī)控制部件(12)和自動剎車系統(tǒng)控制部件(14)的車輛中的剎車系統(tǒng)效率的系統(tǒng)(10)，該系統(tǒng)包括在車輛加速期間確定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的裝置(12);確定車輛加速度的裝置(14，18);確定制動器踏板壓力的裝置(14，16，18);確定車輛減速度的裝置(14，18);和用于從發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算車輛負(fù)載并通過比較確定的減速度和由計(jì)算的車輛負(fù)載和確定的剎車踏板壓力預(yù)測的減速度計(jì)算剎車系統(tǒng)效率的裝置(14，18，20)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于在確定的減速度處于預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)產(chǎn)生有效制動信號的裝置(18，20);和用于在確定的減速度不處于預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)產(chǎn)生無效制動信號的裝置(18，20)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括累加剎車系統(tǒng)效率計(jì)算結(jié)果的裝置(18，20，22);和比較連續(xù)產(chǎn)生的剎車系統(tǒng)效率的計(jì)算結(jié)果和跟蹤剎車系統(tǒng)效率衰弱的累加計(jì)算結(jié)果的裝置(18，20)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于將累加剎車系統(tǒng)效率計(jì)算結(jié)果的裝置與外部設(shè)備電氣接口的裝置(24)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于在計(jì)算的剎車系統(tǒng)效率低于預(yù)定值時(shí)進(jìn)行指示的裝置(26)。
全文摘要
確定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩、加速度、減速度和制動器踏板壓力(30，32，38)。從發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩和加速度計(jì)算車輛負(fù)載(34)；通過比較確定的減速度和由計(jì)算的車輛負(fù)載和確定的制動器踏板壓力預(yù)測的減速度計(jì)算剎車系統(tǒng)效率(42)。累加和估算表示剎車系統(tǒng)效率的值，以比只根據(jù)從上次維護(hù)以來的時(shí)間和行駛里程更精確地確定何時(shí)需要剎車系統(tǒng)維護(hù)。
文檔編號B60W10/04GK1093988SQ9312045
公開日1994年10月26日 申請日期1993年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月8日
發(fā)明者L·A·卡龍, R·J·楊布拉德 申請人:易通公司