CN106240553A - 基于电子稳定性控制系统的汽车盘式制动器除水方法 - Google Patents

基于电子稳定性控制系统的汽车盘式制动器除水方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于电子稳定性控制系统的汽车盘式制动器自动除水装置和方法，其包括ESC液压控制单元(1)，ESC控制器(2)，雨量传感器(3)、雨刷开关(4)、车外温度传感器(5)，制动轮缸(6)，其特征在于：ESC液压控制单元(1)用于控制制动轮缸(6)的压力；ESC控制器(2)用于控制ESC液压控制单元(1)；雨量传感器(3)用于可感知外界环境的雨量；雨刷开关(4)用于控制汽车雨刷工作；车外温度传感器(5)用于感知外界温度及温度变化率，从而修正制动盘水膜厚度估算值；制动轮缸(6)用于提供汽车制动力，同时作为被用作制动盘除水的执行装置；该发明利用一定的算法操作电子稳定性系统的执行机构完成汽车盘式制动器的除水，提高了汽车雨雪天气行驶的安全性。

Description

基于电子稳定性控制系统的汽车盘式制动器除水方法
技术领域
本发明涉及一种汽车液压盘式制动系统控制方法，尤其涉及一种基于电子稳定性控制系统的汽车盘式制动器除水方法。
背景技术
当今汽车大量采用液压的盘式制动器，盘式制动器利用高压制动液促动固连在汽车底盘上的制动卡钳及固连在卡钳中的制动蹄片，使制动蹄片与随车轮旋转的制动盘夹紧从而产生制动力。一般的，制动卡钳和制动盘都直接暴露在外，遇到气温突变、雨雪天气或汽车通过积水较深路面时，制动盘会沾水并在摩擦面上形成一层水膜，从而降低制动盘与制动卡钳中蹄片之间的摩擦系数，削弱车辆的制动响应速度和制动强度，损害汽车的制动安全性。
ESC(电子稳定性控制系统)是汽车重要的主动安全控制部件，其通过传感器检测驾驶员意图以及车辆实时状态，通过独立对四个车轮进行制动干预并接管发动机扭矩控制等方式，以实现强制车辆跟随驾驶员意图，防止车辆失稳。在执行器层面，ESC具有液压控制单元(HCU)，HCU具备主动增压能力，能够通过电信号指令使制动卡钳中制动液压力(轮缸压力)提升到指定值，也能够通过电信号主动地保持或降低轮缸压力。
当今汽车普遍布置车身网络系统，控制器可方便地读取车辆各个开关状态和传感器信息。汽车上一般没有安装专门检测制动盘水膜的传感器，但是可以通过车身其他传感器间接地、低成本地实现制动盘水膜的判断：例如自动雨刷系统的雨量传感器，雨刷系统的雨刷开关挡位，车外温度传感器等。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于电子稳定性控制系统的汽车盘式制动器除水方法。
本发明的技术方案是提供一种基于电子稳定性控制系统的汽车盘式制动器自动除水装置，其包括ESC液压控制单元，ESC控制器，雨量传感器、雨刷开关、车外温度传感器，制动轮缸，其特征在于：
ESC液压控制单元用于控制制动轮缸的压力；
ESC控制器用于控制ESC液压控制单元；
雨量传感器用于可感知外界环境的雨量，将雨量转化为电信号输送至ESC控制器；
雨刷开关用于控制汽车雨刷工作，雨刷开关由驾驶员直接控制；
车外温度传感器用于感知外界温度及温度变化率，从而修正制动盘水膜厚度估算值；
制动轮缸用于提供汽车制动力，同时作为被用作制动盘除水的执行装置；
其中，雨量传感器、雨刷开关、车外温度传感器通过电线与ESC控制器相连接，ESC控制器通直接操控ESC液压控制单元，液压控制单元过液压管路与制动轮缸相连接。
本发明还提供了一种基于电子稳定性控制系统的汽车盘式制动器除水装置的除水方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：对于装有雨量传感器(3)的车型，ESC控制器(2)读取雨量传感器(3)的信号以判断雨量大小；对于没有安装雨量传感器(3)的车型，ESC控制器读取雨刷开关位置信号，根据雨刷开关位置及雨刷快慢挡位判断雨量大小；
步骤2：ESC读取并记录温度传感器温度信号，并计算出室外温度变化率；根据事先标定好的温度特征对应的水膜积累情况给出一个水膜厚度估算修正系数，修正系数与步骤(1)估算的水膜累积速率相乘得到修正后水膜累积速率；
步骤3：ESC控制器内部一直将修正后的水膜累积速率对时间积分，得到实时的估算水膜厚度；
步骤4：ESC控制器内部储存有预先标定好的水膜厚度门限值，若步骤3估算得到实时水膜厚度小于门限值，则继续进行步骤3估算流程；若步骤3估算得到实时水膜厚度大于门限值，ESC控制器立即控制ESC液压控制单元，对制动轮缸实时增压并维持一段预先标定的实际以完成制动盘除水；
步骤5：达到预先标定的除水时间之后，ESC控制器发出控制ESC液压控制单元解除制动轮缸的增压，制动系统压力恢复零值，同时ESC控制器中估算水膜厚度值清零，水膜估算重新开始。
本发明的有益效果在于：应用一定的算法操作电子稳定性系统的执行机构完成汽车盘式制动器的除水方法，提高了汽车雨雪天气行驶的安全性。
附图说明
图1为本发明提出的汽车盘式制动器除水系统构成示意图。
图2为本发明提出的汽车制动盘水膜厚度估算方法流程图。
图3为本发明涉及到的汽车盘式制动器原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，该实施例提供了一种基于电子稳定性控制系统的汽车盘式制动器自动除水装置，其包括ESC液压控制单元1，ESC控制器2，雨量传感器3、雨刷开关4、车外温度传感器5，制动轮缸6，其中：
ESC液压控制单元1用于控制制动轮缸6的压力；
ESC控制器2用于控制ESC液压控制单元；
雨量传感器3用于可感知外界环境的雨量，将雨量转化为电信号输送至ESC控制器；
雨刷开关4用于控制汽车雨刷工作，雨刷开关由驾驶员直接控制，从雨刷开关位置可以比较准确地判断外界降雨量，若雨刷开关处于AUTO挡位，则以雨量传感器感知的外界雨量为准。
车外温度传感器5用于感知外界温度及温度变化率，从而修正制动盘水膜厚度估算值，例如：当外界气温极低时，雨量传感器及雨刷开关传回信号实际反映的是降雪量而不是降雨量，路面积水也几乎全部结冰，制动盘很难有积水，这种情况下可以认为制动盘水膜厚度为零；当外界气温急剧升高时，大气中的水蒸气在温度相对较低的制动盘表面凝结，此时即便雨量传感器与雨刷开关位置显示外界无降水，制动盘表面也有一定厚度的水膜。
制动轮缸6一般用于提供汽车制动力，在本发明中，被用作制动盘除水的执行装置。其详细结构如图3所示。一般的，一次制动操作要经历以下过程：带有压力的制动液由进液口7流入，推动活塞8，继而推动制动蹄片10夹紧旋转的制动盘11。在这个过程中，密封圈12用于保证在活塞移动过程中制动液不泄漏。执行制动盘除水时，ESC液压控制单元控制流入进液口7的制动液维持较低的压力，此时活塞8推动蹄片10与制动盘11接触，但是蹄片10与制动盘11之间正压力很小，产生的制动力也相应很小，对汽车行驶几乎无影响。制动盘11表面吸附的水膜在制动蹄片10的刮擦作用下汇集于制动蹄片一侧，随重力作用流出制动系统。同时，摩擦产生的热量导致制动盘11温度升高，加强制动盘表面水膜蒸发，进一步发挥除水作用。
其中雨量传感器3、雨刷开关4、车外温度传感器5通过电线与ESC控制器2相连接，ESC控制器通2直接操控ESC液压控制单元1，液压控制单元1过液压管路与制动轮缸6相连接。
该实施例中还提供了一种基于电子稳定性控制系统的汽车盘式制动器除水装置的除水方法，具体包括以下步骤：
步骤1：ESC控制器2读取雨刷开关4位置信号，根据雨刷开关位置及雨刷快慢挡位判断雨量大小。对于装备自动雨刷的车型，若雨刷开关处于AUTO挡位，则ESC控制器2读取雨量传感器信号判断雨量大小。ESC控制器2内部具有预先标定好的算法，根据雨量大小估算出制动盘水膜累积速率。
步骤2：ESC读取并记录温度传感器5温度信号，并计算出室外温度变化率。根据事先标定好的一些温度特征对应的水膜积累情况给出一个水膜厚度估算修正系数，修正系数与步骤1估算的水膜累积速率相乘得到修正后水膜累积速率。例如：当外界气温极低时，雨量传感器及雨刷开关传回信号实际反映的是降雪量而不是降雨量，路面积水也几乎全部结冰，制动盘很难有积水，这种情况下可以认为制动盘水膜厚度为零，则此时修正系数也为零；当外界气温急剧升高时，大气中的水蒸气在温度相对较低的制动盘表面凝结，此时即便雨量传感器与雨刷开关位置显示外界无降水，制动盘表面也有一定厚度的水膜，则此时根据温度突变的剧烈程度，修正系数为大于1的某个值，在此基础上还要将步骤1估算的水膜累积速率加上一个常数以避免在雨刷开关处于关闭位置时修正失去意义。
步骤3：ESC控制器2内部一直将修正后的水膜累积速率对时间积分，得到实时的估算水膜厚度。
步骤4：ESC控制器2内部储存有预先标定好的水膜厚度门限值，若步骤3估算得到实时水膜厚度小于门限值，则继续进行步骤3估算流程；若步骤3估算得到实时水膜厚度大于门限值，ESC控制器2立即控制ESC液压控制单元1，对制动轮缸6实时微小增压并维持一段预先标定的实际以完成制动盘除水。
步骤5：达到预先标定的除水时间之后，ESC控制器2发出控制ESC液压控制单元1解除制动轮缸6的增压，制动系统压力恢复零值，同时ESC控制器2中估算水膜厚度值清零，水膜估算重新开始。
在上述除水方法涉及的微小制动压力持续过程中，因为制动压力十分微小，产生的制动力也足够小，以至于驾驶员和乘客感受不到车辆制动的作用，微弱制动对车辆油耗的影响也几乎可以忽略。
尽管参考附图详地公开了本发明，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本发明的应用。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (4)

1.基于电子稳定性控制系统的汽车盘式制动器自动除水装置，其包括ESC液压控制单元(1)，ESC控制器(2)，雨量传感器(3)、雨刷开关(4)、车外温度传感器(5)，制动轮缸(6)，其特征在于：
ESC液压控制单元(1)用于控制制动轮缸(6)的压力；
ESC控制器(2)用于控制ESC液压控制单元(1)；
雨量传感器(3)用于可感知外界环境的雨量，将雨量转化为电信号输送至ESC控制器；
雨刷开关(4)用于控制汽车雨刷工作，雨刷开关由驾驶员直接控制；
车外温度传感器(5)用于感知外界温度及温度变化率，从而修正制动盘水膜厚度估算值；
制动轮缸(6)用于提供汽车制动力，同时作为被用作制动盘除水的执行装置；
其中，雨量传感器(3)、雨刷开关(4)、车外温度传感器(5)通过电线与ESC控制器(2)相连接，ESC控制器通(2)直接操控ESC液压控制单元(1)，液压控制单元(1)过液压管路与制动轮缸(6)相连接。
2.根据权利要求1所述的基于电子稳定性控制系统的汽车盘式制动器自动除水装置，其特征在于：执行制动盘除水时，ESC液压控制单元控制流入进液口(7)的制动液维持一定的压力，此时活塞(8)推动蹄片(10)与制动盘(11)接触，制动盘(11)表面吸附的水膜在制动蹄片(10)的刮擦作用下汇集于制动蹄片一侧，随重力作用流出制动系统。
3.根据权利要求2所述的基于电子稳定性控制系统的汽车盘式制动器自动除水装置，其特征在于：摩擦产生的热量导致制动盘(11)温度升高，加强制动盘表面水膜蒸发，进一步发挥除水作用。
4.基于电子稳定性控制系统的汽车盘式制动器除水装置的除水方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：对于装有雨量传感器(3)的车型，ESC控制器(2)读取雨量传感器(3)的信号以判断雨量大小；对于没有安装雨量传感器(3)的车型，ESC控制器(2)读取雨刷开关(4)位置信号，根据雨刷开关位置及雨刷快慢挡位判断雨量大小；
步骤2：ESC读取并记录温度传感器(5)温度信号，并计算出室外温度变化率；根据事先标定好的温度特征对应的水膜积累情况给出一个水膜厚度估算修正系数，修正系数与步骤1估算的水膜累积速率相乘得到修正后水膜累积速率；
步骤3：ESC控制器(2)内部一直将修正后的水膜累积速率对时间积分，得到实时的估算水膜厚度；
步骤4：ESC控制器(2)内部储存有预先标定好的水膜厚度门限值，若步骤3估算得到实时水膜厚度小于门限值，则继续进行步骤3估算流程；若步骤3估算得到实时水膜厚度大于门限值，ESC控制器(2)立即控制ESC液压控制单元(1)，对制动轮缸(6)实时增压并维持一段预先标定的实际以完成制动盘除水；
步骤5：达到预先标定的除水时间之后，ESC控制器(2)发出控制ESC液压控制单元(1)解除制动轮缸(6)的增压，制动系统压力恢复零值，同时ESC控制器(2)中估算水膜厚度值清零，水膜估算重新开始。
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