CN102224527A - 制动器反馈系统 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的包括制动器选择评价装置的制动器反馈系统，所述制动器选择评价装置设置为通过将在制动动作过程中驾驶员对至少一个制动系统的使用状态与对车辆中的制动系统的总使用状态相比较来评价驾驶员对制动系统的选择，所述制动系统例如为辅助制动器和行车制动器，其中驾驶员对至少一个辅助制动器系统的使用状态基于所述至少一个辅助制动器系统的至少一个制动器功率模型而被确定，并且其中，制动器选择评价系统设置为对驾驶员对制动系统的选择评级，并且将关于优选的制动系统和/或功能的推荐建议在显像装置上反馈至驾驶员。

Description

制动器反馈系统

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的制动器反馈系统。

背景技术

当驾驶例如为卡车、公共汽车等的重型车辆时，车辆经济性在试图降低车辆被使用于其中的商业中的成本时已经变成一个重要因素。根据车辆的取得成本，用于车辆的最大支出项目包括燃料费和保养成本。这些成本通常是相关的，也就是说被重度使用的车辆既耗费更多的燃料也遭受更大的磨损，因此提高了保养成本。

然而对于在其商业中使用重型车辆的公司来说，一个现有的问题是难以确定有多大的燃料消耗量和例如来源于不细心驾驶的磨损，以及有多大的量来源于不利的交通环境，例如极多起伏的地面和/或城市环境。

在不细心驾驶的过程中车辆遭受的磨损大致归因于车辆的制动系统的磨损。重型车辆通常包括多种不同的制动系统，例如行车(脚)制动器、马达制动器、排气制动器、缓速器以及其它的类型的辅助制动器。从磨损的观点来看，利用辅助制动器的制动动作是优选的，因为它们通常使车辆受更少的应力。通过在重型车辆上使用辅助制动器，驾驶员可以减少与车轮制动器的使用状态相关联的制动衬片、制动鼓等等上的磨损。例如，当重负载的车辆被驾驶在非常长的下坡斜坡上时，如果只有行车制动器被使用，那么可能因为过热的制动盘和/或鼓和/或制动衬片而使其引起灾难性的后果。由此应该鼓励辅助制动器的使用，以使得驾驶员对它们的使用更频繁。

国际申请WO 2007/139494公开了一种装置，其用于确定车辆驾驶员的能力以选择制动系统。在制动动作过程中驾驶员对一个制动系统的使用状态与驾驶员对多个制动系统的总使用状态相比，以用于评定驾驶员使用制动系统的能力。系统的使用状态被测量为系统的耗散能量或使用时间。

美国申请2006/0113833公开了一种方法和机构，以用于至少在第一和第二制动装置之间分配制动扭矩。制动扭矩的配给考虑所需要的制动扭矩以及第一制动装置和第二制动装置可以传输的最大制动扭矩。瞬时缓速器扭矩被测量，并且所述测量成为制动扭矩分配的计算的一部分。

本发明的目的是实现一种改进的驾驶员对辅助制动器的使用状态的评价系统，以能够尽可能正确地评价驾驶员使用制动器的方式。本发明的另一个目标是鼓励驾驶员以经济的方式驾驶。

发明内容

以上提及的目的通过一种用于车辆(或交通工具)的包括制动器选择评价装置的制动器反馈系统实现，所述制动器选择评价装置被设置为通过将在制动动作过程中驾驶员对至少一个制动系统的使用状态(或使用量)与对车辆中的制动系统的总使用状态相比较来评价驾驶员对制动系统的选择，所述制动系统例如为缓速器以及其它辅助制动器、行车制动器或发动机制动器。驾驶员对辅助制动器系统的使用状态基于来自辅助制动器系统的至少一个制动器功率模型的计算值而被确定，制动器选择评价系统设置为对驾驶员对制动系统的选择评级并且将关于优选的制动系统和/或功能的推荐建议在显像装置上反馈至驾驶员。

辅助制动器是车辆的普通车轮制动器的补充，并且被配置为产生用于减小发动机曲轴的转速的制动扭矩。辅助制动器例如可以是发动机制动器、排气制动器、电磁缓速器或液压缓速器。辅助制动器有利地被用于在下坡斜坡中的恒定速度保持目的以及用于适度的减速，而车辆的普通车轮制动器主要被用于强力的和突然的制动工况。借助于辅助制动器，通常构成盘式制动器或鼓式制动器类型的摩擦制动器的普通车轮制动器被防止过热，制动失效及其磨损的相关风险被减小。

在一些装配有缓速器和EBS(电子制动控制器)的卡车上，存在一种称为制动混合的功能。制动混合指的是车轮制动器和缓速器被协调至最优的制动效果。当驾驶员要求通过压下制动踏板制动时，系统首先开始利用车轮制动器制动。理由是，从缓速器被启动直到其产生实际制动扭矩，存在一定的延迟。当缓速器随后开始产生制动扭矩时，制动混合功能逐渐减小车轮制动并且让缓速器接管制动。利用这一功能的益处是驾驶员将直接地感觉到制动响应。

优选实施方式在从属权利要求中阐述。

附图说明

图1示意性地示出了用于车辆的控制系统，其中采用了本发明。

图2以来自辅助制动器的最大可用制动器功率的理论计算值示出了在制动动作过程中能量之间的关系。

具体实施方式

图1示意性地示出了用于车辆的控制系统，本发明可以与其一起使用。车辆包括带有转向轮2、3的前轴1、带有驱动轮5-8的后传动轴4，和可选的带有车轮10和11的后轴9。此外，车辆包含与变速箱12连接的发动机13，所述变速箱12借助于来自变速箱的输出轴14驱动传动轴4。变速箱12和马达13通过控制单元15、16被分别地控制，所述控制单元15、16通过主控制单元17被控制。发动机管理系统(EMS)16控制车辆的运动功能，其例如可以包括燃料喷射和马达-制动。所述控制基于多个输入信号，其可以包括来自(未示出的)节流控制器(加速踏板的位置)、速度传感器和制动管理系统的信号。变速箱管理系统(GMS)15控制换档功能，其中，当使用自动变速箱时，换档可以基于来自速度传感器的输入信号被控制，在手动换挡中，切换可以根据来自档位选择器(换档杆)的输入信号被控制。

此外，车辆包含带有制动控制单元17的制动器管理系统(BMS)，其控制车辆的制动功能、例如负载的自动计算以使得给定的踏板位置始终可以引起相同的制动效应而无论负载如何。制动控制单元基于来自驾驶员的命令控制车辆的各种制动系统，例如缓速器以及其它补充的制动系统、排气制动器和行车制动器，并且发送控制信号至分布在底盘上的系统模块，在该处电控制信号被使用，例如用于调节制动压力。

以上所述的控制单元仅仅作为可以处于车辆中的示例。如本领域技术人员可以理解的那样，两个或更多个以上所述的控制单元当然可以结合到一个单独的控制单元中。

根据本发明的制动器反馈系统18包括制动器选择评价装置，并且通过汇集例如关于各自制动系统的所施加的制动扭矩(耗散能量)的信息，驾驶员对制动系统的选择可以在车辆中被直接评价。系统18包括用于接收制动系统相关的信号以及其它车辆相关的信号的装置。在所述公开的示例性实施方式中，车辆包括四个不同类型的制动系统，缓速器、排气制动器、行车(脚)制动器和马达制动器，并且系统18包括用于接收关于这些制动系统的信号的装置。例如，用于一定的制动系统的通过驾驶员设定的制动控制器的位置可以借助于车辆的结构而设置为被译为电信号，其然后被车辆的控制系统或独立的控制单元处理。根据本发明的制动器选择评价装置设置为，通过将在制动动作过程中驾驶员对至少一个制动系统的使用状态与车辆中的制动系统的总使用状态比较，从而评价驾驶员对制动系统的选择。对制动系统的使用状态根据一个实施方式可以被表示为在该制动系统的使用过程中耗散的功率。

制动器评定值U基于所述比较被计算，并且如果U超过一定值，则制动动作被评定为良好的制动动作、即给出高等级。U值可以表示理论上“完美的”100％制动动作的百分数。在获得制动器评定值的计算中使用的恒定值K可以依据例如道路的倾角和/或所讨论的车辆的重量被设定。

系统18可以分别接收表示用于制动系统的所施加的制动扭矩的信号，所述制动扭矩即来自行车制动器(盘或鼓式制动器)的制动扭矩、来自缓速器制动器的制动扭矩、来自排气制动器的制动扭矩以及来自一个或多个其它辅助制动器的制动扭矩，例如马达制动器扭矩。通过在整个制动动作的距离上对这些力积分，被各个制动系统所吸收的总能量可以被确定。制动器评定值可以被计算为：

其中E表示用于各个相应的制动系统以及用于整个制动动作的在制动动作过程中使用的能量的量。U值可以被对于各个制动系统被运用。

U的值越高表示在制动动作过程中制动系统的使用越好。通过计算在车辆的行程过程中所有的制动动作的U值的总数，以及除以制动动作的数量，驾驶员使用车辆的不同制动系统的方式的效率的测量值可以被获得。

制动衬片温度以及制动衬片磨损也可能影响U值并且可以通过乘以S_温-因子和S_衬-因子被考虑进上述方程(1)中。它们可以被确定为例如S_温＝C₁·制动器温度以及S_衬＝C₂·(1-剩余衬片)。还可以对每个制动动作考虑车辆的环境，由此可以实现各个制动动作的非常精确的评价。

本发明提供了一种将反馈给出至驾驶员的系统，所述反馈关于他的/她的制动表现，驾驶员对辅助制动器系统的使用状态的评价与现有的已知系统相比而言被提高，因为其基于来自辅助制动器系统的至少一个制动器功率模型的计算值被确定。通过对驾驶员对制动系统的选择进行评级，以及通过将反馈作为关于优选的制动系统和/或功能的推荐建议在显像装置上给出至驾驶员，所述系统还将反馈给出至驾驶员。

由于并不是始终可以仅利用辅助制动器制动(在没有可达到的制动扭矩的情况下)，因此根据本发明，通过从制动器功率模型将使用的辅助制动器功率与计算的最大可用辅助制动器功率比较，驾驶员对至少一个辅助制动器的使用状态被确定。由此评价必须建立于在来自辅助制动器的所使用的辅助制动器功率和实际可达到的辅助制动器功率之间的关系中。辅助制动器可以传输的实际可达到的制动器功率取决于各种参数，并且不是始终可以从辅助制动器获得最大制动能力，因为例如辅助制动器功率取决于驱动轮的转速并且辅助制动器需要并不是始终都充分的冷却。因为没有传感器显示辅助制动器可以以哪一个最大扭矩制动(其只测量实际制动效应)，因此其必须被计算。通过将例如为最大扭矩、转速、不同的温度等一定的特定值输入至辅助制动器模型(所述模型建立的方式先前已知并且不再进一步说明)，理论最大辅助制动器功率值可以在每一个时刻被获得。在图2中，在总制动器功率(A)、来自车辆的辅助制动器和发动机制动器的实际制动器功率(B)、以及来自辅助制动器的最大制动器功率的理论计算值(C)之间的关系在每一个时刻都被示出。由此，实际制动器功率(B)应该与总制动器功率(A)和来自辅助制动器的理论最大制动器功率(C)中的最小值(D，如图2中带点的线所示)相比较，以得到在制动动作过程中驾驶员对辅助制动器的使用状态的正确评级。由此用于辅助制动器的评估值U被计算为：

$U=\frac{A\left(B\right)}{A\left(D\right)}---\left(2\right)$

其中A(B)是低于来自辅助制动器和发动机制动器的实际制动器功率的区域，所述功率即从辅助制动器和发动机制动器耗散的能量，A(D)是低于D-线的区域。通过对功率值积分，能量值可以针对制动动作被计算。

在所述计算上允许一定程度的误差以作出正确的评价。根据一个实施方式，由此通过将所使用的辅助制动器功率与从制动器功率模型中获得的所计算的最大可用辅助制动器功率和总制动器功率中的最小值相比较，从而驾驶员对辅助制动器的使用状态被确定。然后获得驾驶员使用辅助制动器的方式的改进的评价和评级。

不同的模型可以被用于不同的辅助制动器系统，例如辅助制动器功率模型可以是任意的缓速器制动器功率模型、排气制动器功率模型或马达制动器功率模型。

有利地，制动器选择评价装置包括用于评价和评级辅助制动器的使用状态的一定的标准和/或阈值。由此，获得了区别一定的情形以能够对驾驶员对辅助制动器的使用状态做出较好的评价和接下来的评级的可能性。下面说明这种情形的示例。

在一个实施方式中，由车辆驾驶员作出的制动动作是启动制动混合功能，例如行车制动器和辅助制动器之间的混合。在这种情况下，基于表示来自缓速器的制动扭矩的制动扭矩参数被感测的标准，制动器选择评价装置对驾驶员的制动混合功能的使用状态评价和评级。由于在缓速器被启动直到其产生实际制动扭矩之间存在一定的延迟，这些条件与在先已知的评价方法相比而言给出了驾驶员对该功能的使用状态的改进的评价。

在如图1所示的类型的车辆中，如先前所提及的那样，非常重要的是，驾驶员在制动动作过程中使用正确的制动系统以避免不必要的磨损和/或由特定的制动系统过度负载产生的不必要的风险。由此制动器选择评价装置设置为将关于优选的制动系统或功能的推荐建议在显像装置上反馈至驾驶员。这给了驾驶员机会以改变他的/她的驾驶表现。有利地，如果在制动时优选的制动功能没有启动；那么启动优选的制动功能的推荐建议在制动之后展示在显像装置上。一个这种制动功能可以是制动混合功能。因为所述制动混合功能帮助减轻车轮制动器的负载，因此应该鼓励所述功能的使用。当执行的制动之后，这一功能未被启动，一个推荐建议应该由此被示出给驾驶员，据此他/她被鼓励启动这一功能。

一种区别情形是如果车辆外部的温度低于一定阈值的情形。于是制动器选择评价装置不对驾驶员对辅助制动器的使用状态评价或评级，并且也不推荐任何优选的制动系统给驾驶员。这一情形被区别对待，因为辅助制动器只有效制动主动轴。在当道路滑时的情况下，或在道路可以被假定为滑(接近0℃)的情况下，或者当温度低于0℃时，驾驶员不应该被要求使用辅助制动器，因为交通危险情形这时可能发生。因此，在这种情况下不应该作出评价或评级，并且不应该有推荐建议给驾驶员。并且，如果因为车辆外部的温度接近或低于0℃因此驾驶员已经停用制动混合功能，那么不应该做出对驾驶员的评级，并且不应该有推荐建议呈现给驾驶员。

在一个实施方式中，系统18设置为依据至少一个影响参数对驾驶员对制动系统的选择进行评价和评级，所述参数例如为车辆环境参数。这一车辆环境参数可以是考虑到路段类型的参数，例如左转弯、直线段等等。由此可以评价和评级驾驶员在与制动器相互作用时已经怎样完成了某些路段。

根据本发明，系统18包括所有的必需的计算机程序和硬件以执行必要的步骤从而将反馈给至驾驶员。

本发明并不限于如上所述的优选实施方式。可以使用各种备选形式、变化形式以及等效形式。

因此，以上所述的实施方式不应该被视为对本发明的范围的限制，所述范围由所附权利要求限定。

Claims (12)

1.一种用于车辆的制动器反馈系统，其包括：

制动器选择评价装置，所述制动器选择评价装置被设置为通过将在制动动作过程中驾驶员对至少一个制动系统的使用状态与对车辆中的制动系统的总使用状态相比较来评价驾驶员对制动系统的选择，其中所述制动动作例如为对辅助制动器、行车制动器或发动机制动器的使用，

其特征在于，驾驶员对辅助制动器系统的使用状态基于来自辅助制动器系统的至少一个制动器功率模型的计算值而被确定，并且其中，所述制动器选择评价系统被设置为对驾驶员对制动系统的选择评级，并且将关于优选的制动系统和/或功能的推荐建议在显像装置上反馈至驾驶员。

2.根据权利要求1所述的制动器反馈系统，其特征在于，通过将所使用的辅助制动器功率与从所述制动器功率模型中获得的所计算的最大可用辅助制动器功率相比较，驾驶员对所述辅助制动器的使用状态被确定。

3.根据权利要求1所述的制动器反馈系统，其特征在于，通过将所使用的辅助制动器扭矩与从所述制动器功率模型中获得的所计算的最大可用辅助制动器功率和总制动器功率中的最小值相比较，驾驶员对所述辅助制动器的使用状态被确定。

4.根据权利要求1、2或3所述的制动器反馈系统，其特征在于，所述制动器功率模型是任意的缓速器制动器功率模型、排气制动器功率模型或马达制动器功率模型。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的制动器反馈系统，其特征在于，所述制动器选择评价装置包括用于对辅助制动器的使用状态评价和评级的一定的标准和/或阈值。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的制动器反馈系统，其特征在于，所述制动动作是制动混合功能，例如行车制动器和辅助制动器之间的混合。

7.根据权利要求5和6所述的制动器反馈系统，其特征在于，所述制动器选择评价装置基于表示来自缓速器的制动扭矩的制动扭矩参数被感测的标准，对驾驶员对制动混合功能的使用状态评价和评级。

8.根据权利要求1所述的制动器反馈系统，其特征在于，如果优选的制动功能在制动时没有被启动，那么启动所述优选的制动功能的推荐建议在所述制动之后被显示在所述显像装置上。

9.根据权利要求5所述的制动器反馈系统，其特征在于，如果所述车辆外部的温度低于一定的阈值，则所述制动器选择评价装置不对驾驶员对所述辅助制动器的使用状态评价或评级，并且也不向驾驶员推荐任何优选的制动系统。

10.根据权利要求5所述的制动器反馈系统，其特征在于，所述系统设置为依据至少一个影响参数对驾驶员对制动系统的选择评价和评级，其中所述影响参数例如为车辆环境参数。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的制动器反馈系统，其特征在于，所述对制动系统的使用状态被表示为在所述制动系统的使用过程中耗散的功率或者所述制动系统的使用时间。

12.包括根据前述权利要求中的任一项所述的制动器反馈系统的车辆。

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