CN102230780B - 一种电子驻车制动系统摩擦片磨损的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子驻车制动系统摩擦片磨损的检测方法，检测步骤如下：第一步，通过电子驻车制动系统对车辆进行制动，控制执行机构对摩擦片进行夹紧；第二步，车载电子控制单元6(ECU)检测控制执行机构夹紧过程的电压、电流和时间的变化量；第三步，所述车载电子控制单元6(ECU)将获得的上述变化量通过逻辑判断，得出检测摩擦片的磨损量。本发明能够有效解决现有技术方案结构复杂，不易大规模高效率生产制造；制造成本高；无法适应大规模对现有车型的改进；对摩擦片的检测结构不准确等技术问题，同时，还具有对摩擦片磨损的程度测量准确、及时；方便且容易对现有车型进行改进，大规模流水线作业程度高。

Description

一种电子驻车制动系统摩擦片磨损的检测方法

技术领域

本发明属于机动车辆电子驻车制动系统制造技术领域，具体地说，本发明涉及一种电子驻车制动系统摩擦片磨损的检测方法。

背景技术

在机动车制动系统制造技术领域中，电子驻车制动系统被广泛用于各种车辆中，作为机动车上的一个重要的辅助系统，它具有提供驻车制动力和辅助制动的作用。电子驻车制动系统中的摩擦片是汽车安全行驶的最关键部件之一，摩擦片的磨损情况直接关系到车辆制动的可靠性，及时了解摩擦片的磨损情况尤为重要。除了100％的安全，驾乘人员期望任何时候都能知道摩擦片的磨损情况。

目前，对汽车摩擦片的大部分研究是对磨损极限的报警提示，诸如在制动蹄或制动块上安装探头、在摩擦片内埋入导线等方法虽能在摩擦片寿命极限时发出警报，但在摩擦片使用过程中的磨损检测以及向驾乘人员实时传递信息的研究并不多见。

现有技术中，针对摩擦片使用过程中的磨损检测的记载，例如在中国专利ZL200710047396.5，专利名称为“基于导向波的盘式制动器摩擦片磨损程度检测系统”，公开日为2008年3月5日；该专利记载了一种基于导向波的盘式制动器摩擦片磨损程度检测系统，使其导向波激励器在摩擦片中激励出导向波，另外，利用波的传播时间和导向波激励器与导向波信号接收器收在摩擦片中传播的导向波信号，利用波的传播时间和导向波激励器与导向波信号接收器的距离得到导向波的在摩擦片中的实际传播速度，从而获得摩擦片的厚度，也即磨损程度，所接收导向波信号的畸变特征被用于检测摩擦片中是否有损伤存在。但在实际生产制造及使用中，该现有技术存在以下技术缺陷：

1、现有技术方案结构复杂，并且对零部件安装位置要求较高，不易大规模高效率生产制造；

2、现有技术方案零部件多，并且所用零部件比较昂贵，导致制造成本高；

3、现有技术方案针对现有车型改造困难，无法适应大规模对现有车型的改进；

4、现有技术方案容易受到外界条件的限制或干扰，导致对摩擦片的检测结果不准确。

发明内容

本发明提供的技术方案所要解决的技术问题是，现有技术方案结构复杂，不易大规模高效率生产制造；制造成本高；无法适应大规模对现有车型的改进；对摩擦片的检测结构不准确等技术问题，而提供了一种结构简单、制造成本低、便于对现有车型进行改进、对摩擦片的检测结果准确的电子驻车制动系统摩擦片磨损量的检测方法。

本发明的构思是，利用电子驻车系统在控制执行机构对摩擦片进行夹紧过程中的电压、电流、时间变化，通过电子控制单元(ECU)进行逻辑对比和判断，得出检测摩擦片的磨损程度，并根据该磨损程度适时的发出报警。

本发明所提供的技术方案是，一种电子驻车制动系统摩擦片磨损的检测方法，检测步骤如下：

第一步，通过电子驻车制动系统对车辆进行制动，控制执行机构对摩擦片进行夹紧；

第二步，车载电子控制单元(ECU)检测控制执行机构夹紧过程的电压、电流和时间的变化量；

第三步，所述车载电子控制单元(ECU)将获得的上述变化量通过逻辑判断，得出检测摩擦片的磨损量。

所述车载电子控制单元(ECU)在测量所述执行机构在驻车过程中测量到电压、电流和时间的变化量，依据摩擦片压缩量与所述电压和/或电流和/或时间的变化量的关系，检测摩擦片磨损量。

采用本发明提供的技术方案，能够有效解决现有技术方案结构复杂，不易大规模高效率生产制造；制造成本高；无法适应大规模对现有车型的改进；对摩擦片的检测结构不准确等技术问题，同时，采用本发明提供的方案，对摩擦片磨损的程度测量准确、及时；方便且容易对现有车型进行改进，大规模流水线作业程度高。

附图说明

结合附图，对本发明做进一步的说明：

图1为本发明摩擦片磨损前(A)与磨损后(B)驻车过程检测到的电流、时间变化关系示意图；

图2为本发明在执行制动过程中摩擦片第n次和第(n+1)次驻车过程检测到的电流与夹紧时间变化关系示意图；

图3为本发明摩擦片在最新状态时(C)与磨损后(D)在活塞推动卡钳驻车过程中的平面示意图。

图4为本发明电子驻车制动系统摩擦片磨损量检测方法系统原理框图；

其中，1为制动盘；2为摩擦片；3为活塞；4为减速传动机构；5为电机；6为电子控制单元；7为电流传感器。

具体实施方式

本发明所提供的技术方案是，一种电子驻车制动系统摩擦片磨损的检测方法，检测方法步骤如下：

第一步，通过电子驻车制动系统对车辆进行制动，控制执行机构对摩擦片2进行夹紧；

第二步，车载电子控制单元6(ECU)检测控制执行机构夹紧过程的电压、电流和时间的变化量；

第三步，所述车载电子控制单元6(ECU)将获得的上述变化量通过逻辑判断，得出检测摩擦片2的磨损量。

所述车载电子控制单元6(ECU)在测量所述执行机构在驻车过程中测量到电压、电流和时间的变化量，依据摩擦片2压缩量与所述电压和/或电流和/或时间的变化量的关系，检测摩擦片磨损量。

所述摩擦片2在制动夹紧过程中发生机械部分的弹性变形，根据能量转化定律，在电机5电压和电流驱动执行机构夹紧的过程中有如下变化：

$\mathrm{\η}\·{\∫}_0^{t}U\·\mathrm{Idt}=E_x+E_k+E_h$

$E_x=\frac{1}{2}\·\mathrm{\λ}\·\mathrm{\Δ}{x}^2$

F_c＝λ·Δx

公式(I)

其中，到夹紧结束时，可以认为转化为的动能E_k和热能E_h近似为0忽略不计。E_x为摩擦片磨损产生的弹性势能，λ为弹性系数，Δx为压缩量，U为电机5电压，I为电机5电流。在夹紧过程结束时，E_k＝0，F_c为夹紧力。η为能量转化效率。则有：

$\mathrm{\η}\·{\∫}_0^{t}U\·\mathrm{Idt}=\frac{1}{2}\·F_c\·\mathrm{\Δx}$

在夹紧力确定的情况下，可作如下估计：

$\mathrm{\Δx}=k\·{\∫}_0^{t}U\·\mathrm{Idt}$

其中，k为通过试验确定的常系数。

通过求取对电压、电流积分可得出压缩量Δx值；

所述摩擦片2在新状态时的Δx是可用的最大磨损值，而当磨损出现后，Δx逐渐减小，当Δx等于通过试验标定的可用极限值Δx_min时，即报警，并可以通过所述车载电子控制单元6(ECU)的状态输出电路实时将磨损情况传递给驾乘人员。

所述车载电子控制单元6(ECU)在通过测量所述执行机构每两次驻车过程测量到的夹紧时间的变化量，依据摩擦片2压缩量的累加值检测摩擦片2的磨损量。

根据摩擦片2在汽车在每两次驻车过程之间都会产生磨损，所述车载电子控制单元6(ECU)测量每次驻车过程电流变化的所用时间，通过计算得出摩擦片2压缩量，并与上前一次驻车过程进行比较，把这些差值进行累加，得出累加值；根据所述累加值检测摩擦片2的磨损情况，当累加值达到摩擦片2压缩量最大值Δx_max时，即报警，并通过所述车载电子控制单元6(ECU)的状态输出电路将磨损情况实时传递给驾乘人员。

在实际测试过程中，可以通过电子驻车控制器中集成的电流传感器7测量第n次和第(n+1)次的夹紧时间分别为T_n和T_(n+1)，通过预先设计好的控制算法计算得到摩擦片2压缩量分别为Δx(n)和Δx(n+1)。每两次驻车过程摩擦片2压缩量Δx的累加和用sum表示，则

sum＝∑[Δx(n+1)-Δx(n)]，n＝1，2，3，Λ

通过测量sum的变化检测摩擦片磨损的情况，当sum达到Δx_max时，即报警。

所述车载电子控制单元6(ECU)通过测量驻车执行机构活塞3从最底位开始驻车到驻车结束的所用时间的变化，根据所述时间变化检测摩擦片2的磨损量。

一种电子驻车制动系统摩擦片磨损的检测方法，步骤如下：

第一步，所述摩擦片2在车辆每行驶超过一千公里以后，在水平路面上关闭点火开关，然后独立控制左右卡钳；

第二步，先将左卡钳释放到底，测量执行机构在驻车过程中所用的时间，然后将右卡钳释放到底，测量执行机构在驻车过程中所用的时间；

第三步，将测量值与摩擦片2在新状态时的所用时间进行比较，根据其时间差表示成摩擦片磨损情况，当摩擦片2压缩量Δx达到Δx_max时，即报警，并通过所述车载电子控制单元6(ECU)的状态输出电路将摩擦片磨损情况实时传递给驾乘人员。

具体地说，本发明通过测量驻车执行机构活塞3从最底位开始驻车到驻车结束的所用时间的变化，检测摩擦片2的磨损情况。每行驶超过一千公里以后，在水平路面上关闭点火开关，然后独立控制左右卡钳。先将左卡钳释放到底，通过电子驻车制动系统控制器中预先设计好的控制算法测量执行机构在驻车过程中的所用时间t₂，然后将右卡钳释放到底，测量执行机构在驻车过程中的所用时间为另一t₂值。将测量值与摩擦片2完整时的所用时间t₁进行比较，根据t₂到t₁的变化检测摩擦片2压缩量，当摩擦片2压缩量Δx达到Δx_max时，即报警，并通过电子驻车制动系统控制器的状态输出电路将磨损情况实时传递给驾乘人员。

所述车载电子控制单元6(ECU)中设有电流传感器7，所述电流传感器7测量所述执行机构在夹紧过程中的电流变化量。

结合附图1-4，对本发明做进一步的说明，如图1所示，横坐标表示的是驻车过程中的测量到的电流上升时间，纵坐标表示的是驻车过程中检测到的电流变化。通过电子驻车控制器中集成的电流传感器7测量在每次制动夹紧过程摩擦片磨损前测量的电流上升时间为t₁，在摩擦片磨损后测量的电流上升时间为t₂。根据式其中Δx为压缩量，U为电机5电压，I为电机5电流，k为通过试验确定的常系数。经过计算估计后，当摩擦片2压缩量Δx等于通过试验标定的极限值Δx_min时，即报警，并电子驻车制动系统控制器通过状态输出电路将磨损情况实时传递给驾乘人员。

如图2所示，横坐标表示的是驻车过程中的测量到的夹紧时间，纵坐标表示的是驻车过程中检测到的电流变化。图中两条曲线分别表示的是第n次和第(n+1)次驻车过程检测到的夹紧电流与夹紧时间的关系图，  通过电子驻车控制器中集成的电流传感器7测量第n次和第(n+1)次的夹紧时间分别为T_n和T_(n+1)，通过计算得到摩擦片2压缩量分别为Δx(n)和Δx(n+1)。每两次驻车过程摩擦片2压缩量Δx的累加和用sum表示，则

sum＝∑[Δx(n+1)-Δx(n)]，n＝1，2，3，Λ

通过测量sum的变化检测摩擦片磨损的情况，当sum达到Δx_max时，即报警，并通过电子驻车制动系统控制器通过状态输出电路将磨损情况实时传递给驾乘人员。

如图3所示，当所述执行机构进行摩擦片2夹紧操作过程中，活塞3带动摩擦片2前移，抵靠到制动盘1上，逐渐夹紧。车辆每行驶超过一千公里以后，在水平路面上关闭点火开关，然后独立控制左右卡钳。先将左卡钳释放到底，测量执行机构在驻车过程中所用时间t₂，然后将右卡钳释放到底，测量执行机构在驻车过程中的所用时间为另一t₂值。摩擦片2完整时的这一过程所用时间为t₁，根据t₂到t₁的变化检测摩擦片2压缩量，并将它传递给电子驻车制动系统控制器，当摩擦片2压缩量Δx达到Δx_max时通过状态输出电路将磨损情况实时传递给驾乘人员。

如图4所示，它是电子驻车制动系统摩擦片磨损量检测方法的系统原理框图，电子控制单元6(ECU)通过其集成的电流传感器7能检测到在驻车过程中电子驻车执行机构在夹紧过程中的电流变化。具体的结构线路连接为，电子控制单元6(ECU)内设有电流传感器7，所述电子控制单元6(ECU)连接电机5，电机5连接减速传动机构4，减速传动机构4连接活塞3，活塞3连接摩擦片2。

以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种电子驻车制动系统摩擦片磨损的检测方法，其特征在于，检测方法步骤如下：

第一步，通过电子驻车制动系统对车辆进行制动，控制执行机构对摩擦片（2）进行夹紧；

第二步，车载电子控制单元（6）（ECU）检测控制执行机构夹紧过程的电压、电流和时间的变化量；

第三步，所述车载电子控制单元（6）（ECU）将获得的上述变化量通过逻辑判断，得出检测摩擦片（2）的磨损量。

所述车载电子控制单元（6）（ECU）在测量所述执行机构在驻车过程中测量到电压、电流和时间的变化量，依据摩擦片（2）压缩量与所述电压和/或电流和/或时间的变化量的关系，检测摩擦片磨损量。

所述摩擦片（2）在制动夹紧过程中发生机械部分的弹性变形，根据能量转化定律，在电机（5）电压和电流驱动执行机构夹紧的过程中有如下变化：

$\mathrm{\η}\·{\∫}_0^{t}U\·\mathrm{Idt}=E_x+E_k+E_h$

$E_x=\frac{1}{2}\·\mathrm{\λ}\·\mathrm{\Δ}{x}^2$

F_c=λ·Δx

公式（Ⅰ）

上述式（Ⅰ）中，E_x为摩擦片磨损产生的弹性势能，λ为弹性系数，Δx为压缩量，U为电机（5）电压，I为电机（5）电流；

在执行机构夹紧过程，E_k=0，F_c为夹紧力，η为能量转化效率，则有，

$\mathrm{\η}\·{\∫}_0^{t}U\·\mathrm{Idt}=\frac{1}{2}\·F_c\·\mathrm{\Δx}$

在夹紧力确定的情况下，可得出：

$\mathrm{\Δx}=k\·{\∫}_0^{t}U\·\mathrm{Idt}$

其中，k为通过试验确定的常系数，通过求取对电压、电流积分可得出压缩量Δx值；

所述摩擦片（2）在新状态时的Δx是可用的最大磨损值，而当磨损出现后，Δx逐渐减小，当Δx等于通过试验标定的可用极限值Δx_min时，即报警，并可以通过所述车载电子控制单元（6）（ECU）的状态输出电路实时将磨损情况传递给驾乘人员。

2.根据权利要求1所述的一种电子驻车制动系统摩擦片磨损的检测方法，其特征在于，所述车载电子控制单元（6）（ECU）在通过测量所述执行机构每两次驻车过程测量到的夹紧时间的变化量，依据摩擦片（2）压缩量的累加值检测摩擦片（2）的磨损量。

3.根据权利要求2所述的一种电子驻车制动系统摩擦片磨损的检测方法，其特征在于，根据摩擦片（2）在汽车在每两次驻车过程之间都会产生磨损，所述车载电子控制单元（6）（ECU）测量每次驻车过程电流变化的所用时间，通过计算得出摩擦片（2）压缩量，并与上前一次驻车过程进行比较，把这些差值进行累加，得出累加值；根据所述累加值检测摩擦片（2）的磨损情况，当累加值达到摩擦片（2）压缩量最大值Δx_max时，即报警，并通过所述车载电子控制单元（6）（ECU）的状态输出电路将磨损情况实时传递给驾乘人员。

4.根据权利要求3所述的一种电子驻车制动系统摩擦片磨损的检测方法，其特征在于，所述车载电子控制单元（6）（ECU）通过测量驻车执行机构活塞（3）从最底位开始驻车到驻车结束的所用时间的变化，根据所述时间变化检测摩擦片（2）的磨损量。

5.根据权利要求4所述的一种电子驻车制动系统摩擦片磨损的检测方法，其特征在于，步骤如下：

第一步，所述摩擦片（2）在车辆每行驶超过一千公里以后，在水平路面上关闭点火开关，然后独立控制左右卡钳；

第二步，先将左卡钳释放到底，测量执行机构在驻车过程中所用的时间，然后将右卡钳释放到底，测量执行机构在驻车过程中所用的时间；

第三步，将测量值与摩擦片（2）在新状态时的所用时间进行比较，根据其时间差表示成摩擦片磨损情况，当摩擦片（2压缩量Δx达到Δx_max时，即报警，并通过所述车载电子控制单元（6）（ECU）的状态输出电路将摩擦片磨损情况实时传递给驾乘人员。

6.根据权利要求5所述的一种电子驻车制动系统摩擦片磨损的检测方法，其特征在于，所述车载电子控制单元（6）（ECU）中设有电流传感器（7），所述电流传感器（7）测量所述执行机构在夹紧过程中的电流变化量。

Images