CN108194543A - 一种刹车片磨损状况检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刹车片磨损状况检测系统及方法；其中所述检测系统包括4个磨损传感器、车用24V电源、前检测模块、后检测模块、车辆CAN总线、车辆仪表；所述前检测模块和后检测模块分别用于收集处理前桥左右车轮和后桥左右车轮的磨损传感器发出的信号，并通过CAN总线将处理信号后得到的状态值发送给车辆仪表显示；所述检测方法包括供电、测量、信号传输、信号处理、信号发送、显示6个步骤。本发明通过测量车桥制动自调臂转角的方式获得刹车片厚度状态信息，通用性好且长期使用成本低；使用CAN总线进行周期性通讯，车辆仪表持续显示，不但可以实时显示，还可以及时发现检测系统自身的故障，避免隐患。

Description

一种刹车片磨损状况检测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种刹车片磨损状况检测系统及方法，属于汽车零部件及应用方法领域。

背景技术

GB7258明确规定，客车、货车以及总质量大于3500Kg的专项作业车辆，其制动器应装备制动间隙自动调整装置。在实际应用中，这一类型的车辆，一旦刹车失灵造成的损失也较大，因此对刹车安全性的要求也是比较高的。为了防止刹车片磨损过度而刹车失灵的情况发生，出现了检测刹车片磨损程度并在需要更换刹车片时发出报警提示的装置。现有技术中刹车片检测装置通常是采用在刹车片内部埋设传感器，利用刹车片磨损后传感器暴露并发生摩擦的现象进行检测和报警。

现有技术中的方案存在以下不足：

（1）需要使用特殊生产的刹车片，通用性较差且带来成本增加；

（2）传感器只有定性警报，无法实时显示磨损状况；

（3）缺乏实时监测，检测装置自身的可靠性难以保证，即使失效也难以及时发现，容易带来安全隐患。

设计一种能使用通用刹车片并能够实时检测显示的刹车片磨损状况检测系统，用于GB7258规定应装备制动间隙自动调整装置的汽车，是本领域技术人员亟待解决的问题。

相应的，也需要一种与新的刹车片磨损状况检测系统相配合的检测方法。

发明内容

现有技术中，已有的刹车片磨损状况检测系统通常不能使用普通刹车片、不能实时检测显示；为解决这一问题，本发明提供一种新的刹车片磨损状况检测系统，基于车辆CAN通讯，不但可以实时准确地检测，还可以通过车辆仪表进行实时显示、提醒。

本发明采用下述技术方案：

一种刹车片磨损状况检测系统，其特征在于，包括：

4个磨损传感器、车用24V电源、前检测模块、后检测模块、车辆CAN总线、车辆仪表；

其中，所述的4个磨损传感器分别安装于前桥、后桥4个车轮的鼓式制动器上，为测量车桥制动自调臂转角的角位传感器；

所述前检测模块和后检测模块内部硬件电路相同，源地址不同，分别与前桥左右车轮和后桥左右车轮的磨损传感器信号连接，并通过CAN总线与车辆仪表进行信号连接；

所述前检测模块和后检测模块均包括信号采集电路、24V转5V电源转换电路、电源电压监控电路、单片机系统、CAN通讯电路。

优选的，所述磨损传感器设有4个接线端子，分别为1路5V电源输入端、2路信号输出端、1路接地端，信号输出端输出的电压信号与刹车片的磨损厚度成线性关系；

所述信号采集电路为电阻分压式模拟信号采集电路，输入端连接4个磨损传感器的信号输出端，输出端连接单片机系统；

所述24V转5V电源转换电路中，输入端接车用24V电源，输出端接单片机、CAN通讯电路以及磨损传感器；

所述电源电压监控电路为电阻分压式电路，输入端接车用24V电源，输出端接入单片机AD引脚；

所述单片机系统包括单片机和单片机最小系统电路；

所述CAN通讯电路包括CAN通讯芯片及CAN输出电路，所述CAN通讯芯片输入端接单片机的CAN模块引脚，输出端接到车辆CAN总线上，所述CAN输出电路中设有共模扼流圈、钳位二极管、滤波电容。更进一步的，24V转5V电源转换电路中，所述24V输入端带有瞬态电压抑制二极管、防反接输入二极管。

一种使用上述技术方案中任一检测系统的刹车片磨损检测方法，包括如下步骤：

步骤1供电：24V转5V电源转换电路将车用24V电源转换为5V电源，给各部分电路供电；

步骤2测量：4个磨损传感器分别测量4个车轮的车桥制动自调臂转角，得到电压信号；

步骤3信号传输：信号采集电路获取测量结果并输入单片机系统；

步骤4信号处理：单片机系统对测量结果进行平均值滤波处理，将滤波处理后的数据与磨损传感器的基础输出特性曲线进行对比，计算出刹车片磨损程度；

步骤5信号发送：当刹车片磨损程度小于设定值时，单片机系统将刹车片磨损状态通过CAN通讯芯片、CAN总线周期性地发送给车辆仪表；当刹车片磨损程度大于等于设定值时，则向车辆仪表发送报警信号；

步骤6 显示：车辆仪表通过CAN总线接收信息并显示。

本发明具有以下的优点：

（1）检测系统中，磨损传感器通过测量车桥制动自调臂转角的方式获得刹车片厚度状态信息，不需要在刹车片中埋设传感器，通用性好且长期使用成本低；

（2）检测系统中，使用CAN总线进行周期性通讯，车辆仪表持续显示，不但可以实时显示刹车片磨损状况，还可以及时发现检测系统自身的电源故障，避免隐患；

（3）检测方法中，利用单片机系统对测量结果进行平均值滤波处理和比对计算，可以使检测结果尽量准确，提高状态判断的可靠性。

附图说明

图1 是本发明检测系统的系统结构示意框图；

图2 是本发明检测系统中前检测模块或后检测模块内部电路结构示意框图；

图3 是本发明中信号流程示意框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图3所示，本实施例为一种刹车片磨损状况检测系统，包括：

4个磨损传感器、车用24V电源、前检测模块、后检测模块、车辆CAN总线、车辆仪表；

其中，所述的4个磨损传感器分别安装于前桥左轮、前桥右轮、后桥左轮、后桥右轮的鼓式制动器上，为测量车桥制动自调臂转角的角位传感器；具体为瀚德（Haldex）公司生产的BRASS LINING WEAR SENSOR，设有4个接线端子，分别为1路5V电源输入端、2路信号输出端、1路接地端；其基本原理是刹车片磨损越多，车桥制动自调臂转角越大，输出的电压信号越高，信号输出端输出的电压信号与刹车片的磨损厚度成线性关系。

所述前检测模块和后检测模块内部硬件电路相同，源地址不同，分别用于收集处理前桥左右车轮和后桥左右车轮的磨损传感器发出的信号，并通过CAN总线将处理信号后得到的状态值发送给车辆仪表显示；

所述前检测模块和后检测模块均包括信号采集电路、24V转5V电源转换电路、电源电压监控电路、单片机系统、CAN通讯电路。

所述信号采集电路为典型的电阻分压式模拟信号采集电路，输入端连接4个磨损传感器的信号输出端，输出端连接单片机系统；

所述24V转5V电源转换电路中，24V输入端带有型号为SM8S36A的瞬态电压抑制二极管、防反接输入二极管S3M，接车用24V电源；5V输出端接单片机、CAN通讯电路以及磨损传感器；采用的电源转换芯片为TPS7B6950。

所述电源电压监控电路为典型的电阻分压式电路，输入端接24V车辆电源，输出端接入单片机AD引脚，用于监测24V电源供电情况。

所述单片机系统包括单片机和单片机最小系统电路；单片机型号为MC9S08DZ60，单片机软件部分对电源和传感器输出的电压AD采样值处理诊断；单片机系统周期性向CAN通讯电路发送电源状态报文，在车辆仪表上持续显示；当检测到供电电源电压在18V到32V之间时，发送电源正常的显示信息；当供电电源电压小于18V或者高于32V时，单片机诊断供电电源为电压过低或过高，并发送相应的报文以在车辆仪表上显示提醒信息，提醒驾驶员诊断车辆电源状况，以免损坏车辆控制器等其他电路或部件。单片机软件部分还可对采样后的刹车片磨损信号进行平均值滤波处理，并将刹车片磨损状态转换为CAN报文，周期性的将刹车片磨损状态发送给CAN通讯芯片。

所述CAN通讯电路包括CAN通讯芯片及CAN输出电路，所述CAN通讯芯片型号为TJA1050；所述CAN通讯芯片输入端接单片机的CAN模块引脚，输出端接到车辆CAN总线上，所述CAN输出电路中设有共模扼流圈ACT45B、钳位二极管NUP3105L、滤波电容，可降低外界对CAN总线的干扰，提高信号传输的可靠性和准确性。

刹车片磨损信号处理流程过程如下：单片机对信号采集电路采集到的刹车片磨损信号进行处理，并通过单片机上的MSCAN模块发送给CAN通讯芯片，CAN通讯芯片再将刹车片磨损信号报文通过CAN总线发送到车辆仪表进行显示。

使用本实施例中检测系统的刹车片磨损检测方法，包括如下步骤：

步骤1供电：24V转5V电源转换电路将车用24V电源转换为5V电源，给各部分电路供电；

步骤2测量：4个磨损传感器分别测量4个车轮的车桥制动自调臂转角，得到电压信号；

步骤3信号传输：信号采集电路获取测量结果并输入单片机系统；

步骤4信号处理：单片机系统对测量结果进行平均值滤波处理，将滤波处理后的数据与磨损传感器的基础输出特性曲线进行对比，计算出刹车片磨损程度；

步骤5信号发送：当刹车片磨损程度小于设定值时，单片机系统将刹车片磨损状态通过CAN通讯芯片、CAN总线周期性地发送给车辆仪表；当刹车片磨损程度大于等于设定值时，则向车辆仪表发送报警信号；

步骤6 显示：车辆仪表通过CAN总线接收信息并显示。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明和局部放大呈现的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种刹车片磨损状况检测系统，其特征在于，包括：

4个磨损传感器、车用24V电源、前检测模块、后检测模块、车辆CAN总线、车辆仪表；

其中，所述的4个磨损传感器分别安装于前桥、后桥4个车轮的鼓式制动器上，为测量车桥制动自调臂转角的角位传感器；

所述前检测模块和后检测模块内部硬件电路相同，源地址不同，分别与前桥左右车轮和后桥左右车轮的磨损传感器信号连接，并通过CAN总线与车辆仪表进行信号连接；

所述前检测模块和后检测模块均包括信号采集电路、24V转5V电源转换电路、电源电压监控电路、单片机系统、CAN通讯电路。

2.根据权利要求1所述的刹车片磨损状况检测系统，其特征在于，所述磨损传感器设有4个接线端子，分别为1路5V电源输入端、2路信号输出端、1路接地端，信号输出端输出的电压信号与刹车片的磨损厚度成线性关系；

所述信号采集电路为电阻分压式模拟信号采集电路，输入端连接4个磨损传感器的信号输出端，输出端连接单片机系统；

所述24V转5V电源转换电路中，输入端接车用24V电源，输出端接单片机、CAN通讯电路以及磨损传感器；

所述电源电压监控电路为电阻分压式电路，输入端接24V车辆电源，输出端接入单片机AD引脚；

所述单片机系统包括单片机和单片机最小系统电路；

所述CAN通讯电路包括CAN通讯芯片及CAN输出电路，所述CAN通讯芯片输入端接单片机的CAN模块引脚，输出端接到车辆CAN总线上，所述CAN输出电路中设有共模扼流圈、钳位二极管、滤波电容。

3.根据权利要求2所述的刹车片磨损状况检测系统，其特征在于，所述24V转5V电源转换电路中， 24V输入端还带有瞬态电压抑制二极管、防反接输入二极管。

4.一种使用权利要求1至3任一所述的刹车片磨损状况检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1供电：24V转5V电源转换电路将车用24V电源转换为5V电源，给各部分电路供电；

步骤2测量：4个磨损传感器分别测量4个车轮的车桥制动自调臂转角，得到电压信号；

步骤3信号传输：信号采集电路获取测量结果并输入单片机系统；

步骤4信号处理：单片机系统对测量结果进行平均值滤波处理，将滤波处理后的数据与磨损传感器的基础输出特性曲线进行对比，计算出刹车片磨损程度；

步骤5信号发送：当刹车片磨损程度小于设定值时，单片机系统将刹车片磨损状态通过CAN通讯芯片、CAN总线周期性地发送给车辆仪表；当刹车片磨损程度大于等于设定值时，则向车辆仪表发送报警信号；

步骤6 显示：车辆仪表通过CAN总线接收信息并显示。