CN109141919A - 一种利用声音检测刹车系统的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开一种利用声音检测刹车系统的设备及方法，包括麦克风模块和控制器，当控制器检测到制动踏板被塌下时，向刹车系统发送刹车指令，刹车系统中的刹车片开始工作，麦克风模块获得刹车片刹车的声音信号，当控制器检测到制动踏板被抬起时，向刹车系统发送刹车停止指令，则刹车片停止工作，麦克风模块停止获得声音信号，并将获得的声音信号发送给控制器，由控制器对声音信号进行频谱分析获得声音信号的频率，并根据频率‑使用时间函数获得声音信号的频率对应的刹车片使用时间，当判断刹车片的使用时间超过预设使用时间时，提示更换刹车片，从而使得驾驶员可以准确获知刹车片需要更换的时间，提高使用体验。

Description

一种利用声音检测刹车系统的设备及方法

技术领域

本发明涉及车辆检测技术领域，尤其涉及一种利用声音检测刹车系统的设备及方法。

背景技术

刹车系统是车辆行驶安全的重中之重，即使车辆发生其它系统的故障，如果刹车系统有效，驾驶员也能将车辆停住，避免安全事故的发生。

刹车系统的工作原理是，驾驶员踩下刹车踏板，向刹车总泵中的刹车油施加压力，液体将压力通过管道传递到每个车轮刹车卡钳的活塞上，活塞驱动刹车卡钳加紧刹车片从而产生巨大摩擦力控制车辆减速。

在刹车系统中，刹车片是最关键的安全零件，所有刹车效果的好坏都是刹车片起决定性作用。刹车时，刹车片被挤压在刹车盘或刹车鼓上产生摩擦，从而达到车辆减速刹车的目的。然而，由于摩擦作用，刹车片在使用过程中磨损变薄，如图1所示，当刹车片磨损到一定程度时，与刹车盘的摩擦力减小，需要及时更换刹车片，否则影响刹车效果，导致安全事故的发生。

因此，需要及时检测刹车系统中刹车片的状态，避免刹车片刹车效果降低后，影响驾驶体验。

发明内容

为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本发明实施例提供一种利用声音检测刹车系统的设备和方法，能够及时准确检测刹车片的刹车时间，进而在刹车片达到使用寿命时，及时更换刹车片，提高安全驾驶。

为解决上述问题，本申请实施例第一方面，提供了一种利用声音检测刹车系统的设备，应用于对车辆的刹车系统进行检测，所述设备包括：麦克风模块和控制器；

所述麦克风模块安装于所述车辆上；

所述控制器，用于检测到制动踏板被踏下时向所述刹车系统发送刹车指令，当检测到所述制动踏板被抬起时向所述刹车系统发送刹车停止指令；

所述麦克风模块，用于获得所述刹车系统中刹车片刹车时的声音信号；

所述控制器，用于接收所述麦克风模块发送的声音信号，并对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率，由频率-使用时间函数获得所述声音信号的频率对应的刹车片使用时间；所述频率-使用时间函数预先通过试验获得；

所述控制器，用于判断当所述刹车片的使用时间超过预设时间时，提示更换刹车片。

可选的，所述设备还包括计时器；

所述计时器，用于在所述控制器向所述刹车系统发送刹车指令时开始计时，在所述控制器向所述刹车系统发送刹车停止指令时停止计时，并将计时时间发送给所述控制器；

所述控制器，用于获取施加至刹车片上的压力，并根据所述计时时间和所述压力确定刹车片的消耗时间；

所述控制器，用于累加所有所述消耗时间获得刹车片刹车总时间；将所述刹车片刹车总时间与由所述声音信号的频率获得的刹车片使用时间做比对进行互相验证。

可选的，所述控制器，用于获取施加至刹车片上的压力，并根据所述计时时间和所述压力确定刹车片的消耗时间，具体包括：

所述控制器，用于判断所述压力是否大于预先获得的参考压力；

若是，所述消耗时间与所述计时时间成正比；

若所述压力小于所述参考压力，所述消耗时间与所述计时时间成反比；

若所述压力等于预先获得的参考压力，所述消耗时间等于所述计时时间。

可选的，所述控制器在对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率之前，还用于，从所述声音信号中筛选位于所述控制器给所述刹车系统发送刹车指令时刻至给所述刹车系统发送刹车停止指令之间的声音片断信号；

对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率具体为：

对所述声音片断信号进行频谱分析获得所述声音片断信号的频率。

可选的，所述麦克风模块，还用于预先获得所述刹车系统没有刹车时的背景声音信号，并将所述背景声音信号发送给所述控制器；

所述控制器在对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率之前，还用于从所述声音信号中减去所述背景声音信号。

可选的，所述麦克风模块预先获得所述刹车系统没有刹车时的背景声音信号，具体为：

所述麦克风模块预先多次获得所述刹车系统没有刹车时的背景声音信号，并将多次获得的背景声音信号发送给所述控制器；

所述控制器将多次获得的背景声音信号取平均值为最终背景声音信号；

所述控制器从所述声音信号中减去所述背景声音信号，具体为：

所述控制器从所述声音信号中减去所述最终背景声音信号。

可选的，所述频率-使用时间函数预选通过试验获得，具体为：

预先多次获得声音信号对应的频率与刹车片使用时间的试验数据；

根据所述试验数据进行曲线拟合，获得所述频率-使用时间函数。

可选的，所述控制器为所述刹车系统设置唯一ID，所述控制器为所述刹车片设置唯一ID；

所述控制器通过所述刹车系统的ID给所述刹车系统发送指令，所述指令中携带所述刹车片的ID；所述刹车系统用于通过所述刹车片的ID控制所述刹车片进行制动；其中，所述指令为刹车指令或刹车停止指令。

可选的，所述控制器位于汽车或位于远程服务器。

可选的，所述设备还包括远程服务器；

所述控制器，还用于将所述声音信号发送给所述远程服务器；

所述远程服务器，用于通过神经网络对所述声音信号进行频谱分析获得声音信号的频率，由频率-使用时间函数获得所述声音信号的频率对应的刹车片使用时间；

所述远程服务器，还用于判断当所述刹车片的使用时间超过预设时间时，向所述控制器发送提示信息。

本申请实施例第二方面，提供了一种利用声音检测刹车系统的方法，应用于对车辆的刹车系统进行检测，所述方法包括：

控制器检测到制动踏板被踏下时向所述刹车系统发送刹车指令，检测到所述制动踏板被抬起时向所述刹车系统发送刹车停止指令；

所述控制器接收所述麦克风模块发送的声音信号；所述声音信号是由麦克风模块在所述刹车系统中刹车片刹车时获得的声音信号；

所述控制器对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率，由频率-使用时间函数获得所述声音信号的频率对应的刹车片使用时间；所述频率-使用时间函数预先通过试验获得；

所述控制器判断当所述刹车片的使用时间超过预设时间时，提示更换刹车片。

可选的，计时器在所述控制器向所述刹车系统发送刹车指令时开始计时，在所述控制器向所述刹车系统发送刹车停止指令时停止计时，并将计时时间发送给所述控制器；

所述控制器获取施加至刹车片上的压力，并根据所述计时时间和所述压力确定刹车片的消耗时间；

所述控制器累加所有所述消耗时间获得刹车片刹车总时间；将所述刹车片刹车总时间与由所述声音信号的频率获得的刹车片使用时间做比对进行互相验证。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明提供的一种利用声音检测刹车系统的设备及方法，包括麦克风模块和控制器，当控制器检测到制动踏板被塌下时，向刹车系统发送刹车指令，刹车系统中的刹车片开始工作，麦克风模块获得刹车片刹车的声音信号，当控制器检测到制动踏板被抬起时，向刹车系统发送刹车停止指令，则刹车片停止工作，麦克风模块停止获得声音信号，并将获得的声音信号发送给控制器，由控制器对声音信号进行频谱分析获得声音信号的频率，并根据频率-使用时间函数获得声音信号的频率对应的刹车片使用时间，当判断刹车片的使用时间超过预设使用时间时，提示更换刹车片，从而使得驾驶员可以准确获知刹车片需要更换的时间，提高使用体验，另外，通过及时更换刹车片，避免刹车片使用太久，提高刹车效果，提高安全驾驶。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为刹车片磨损前后对比图；

图2为刹车片组成结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种利用声音检测刹车系统的设备结构图；

图4为本发明实施例提供的另一种利用声音检测刹车系统的设备结构图；

图5为本发明实施例提供的一种利用声音检测刹车系统的方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于理解本发明提供的技术方案，下面先对本发明技术方案的背景技术进行简单说明。

刹车片一般由钢板、隔热层和摩擦材料构成，如图2所示的刹车片组成结构图，刹车时，摩擦材料被挤压在刹车盘上产生摩擦，从而到达车辆减速刹车的目的。由于摩擦作用，摩擦块逐渐被磨损，与刹车盘之间的摩擦力也在逐渐减小，影响刹车效果。

发明人在对传统的对于刹车系统检测研究中发现，传统的检测是根据车辆的行车里程，提示驾驶员更换刹车片，比如，车辆在出厂时，预先设置当车辆的行车里程达到5万公里时，提示驾驶员更换刹车片。然而，根据行车里程提示驾驶员更换刹车片，会存在一些问题，尽管车辆的行车里程达到阈值，但在车辆行驶过程中，车辆的刹车频率较低，则刹车片的磨损程度也低，并未达到刹车片的使用寿命，在该情况下，刹车片仍可以继续使用。如果仍按照行车里程提示驾驶员更换刹车片，则造成刹车片利用率降低，导致资源浪费，因此，传统的检测结果不准确，使得车辆维护成本增高。

基于此，发明人经过研究发现提出了本发明的技术方案，提供了一种利用声音检测刹车系统的设备，当控制器检测到制动踏板被塌下时，向刹车系统发送刹车指令，刹车系统中的刹车片开始工作，麦克风模块获得刹车片刹车的声音信号，当控制器检测到制动踏板被抬起时，向刹车系统发送刹车停止指令，则刹车片停止工作，麦克风模块停止获得声音信号，并将获得的声音信号发送给控制器，由控制器对声音信号进行频谱分析获得声音信号的频率，并根据频率-使用时间函数获得声音信号的频率对应的刹车片使用时间，当判断刹车片的使用时间超过预设使用时间时，提示更换刹车片。本发明实施例通过获取刹车片工作时产生的声音信号，并根据频率-使用时间关系，获得刹车片已使用的时长，从而可以准确获取需要更换刹车片的时间，提高刹车片的利用率，降低维护车辆成本，另一方面，通过提示驾驶员及时更换刹车片，使得刹车系统正常工作，提高行车安全。

为了便于理解本发明实施例提供的技术方案，下面对本发明技术方案的应用场景进行简单说明。

本发明提供的利用声音检测刹车系统的设备，主要应用于小范围行驶的物流电动车，由于物流电动车的使用频率较高，行驶量较大，为保证物流车电动车的行驶安全，需要对车辆的各零部件进行及时检测，尤其对于刹车系统，由于其关乎驾驶员和乘员的生命安全，必须确保刹车系统的刹车效果良好，由于刹车片是刹车系统中的重中之重，需要及时检测刹车片的使用寿命是否已达到。利用本实施例提供的设备，可以在刹车片工作时，麦克风模块获得刹车片刹车的声音信号，由控制器获得该声音信号对应的频率，通过频率-使用时间获得该声音信号的频率对应的刹车片使用时间，通过与预设时间比较，判断刹车片是否需要更换，以使得驾驶员可以准确获知更换刹车片的时间，从而保证刹车系统正常工作，提高行驶安全。

实施例一

下面将结合附图对本发明示例性实施例示出的一种利用声音检测刹车系统的设备进行详细介绍。

参见图3，该图为本发明实施例提供的一种利用声音检测刹车系统设备的结构图。

本实施例提供的利用声音检测刹车系统的设备应用于对车辆的刹车系统进行检测，应用于电动汽车，所述电动汽车包括纯电动汽车和混合动力汽车。

其中，混合动力汽车是指油电混合动力汽车，即采用传统的内燃机(柴油机或汽油机)和电动机作为动力源。当混合动力汽车的电量不足时，可以利用发动机提供动力源；当混合动力汽车的燃料不足时，可以利用电动机提供动力能源，两者可以互补，提高车辆续航里程。

本实施例提供的利用声音检测刹车系统的设备包括：控制器101、麦克风模块102，所述麦克风模块102安装于所述车辆上。

所述控制器101，用于检测到制动踏板103被踏下时向所述刹车系统104发送刹车指令，当检测到所述制动踏板103被抬起时向所述刹车系统104发送刹车停止指令。

所述麦克风模块102，用于获得所述刹车系统104中刹车片1041刹车时的声音信号。

所述控制器101，用于接收所述麦克风模块102发送的声音信号，并对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率，由频率-使用时间函数获得所述声音信号的频率对应的刹车片使用时间；所述频率-使用时间函数预先通过试验获得。

所述控制器101，用于判断当所述刹车片的使用时间超过预设时间时，提示更换刹车片。

其中，控制器101可以为车辆的整车控制器，也可以为独立设置的控制器。

刹车片的使用时间为刹车片从第一次工作到现在为止，实际的消耗时间，用于表征刹车片已经磨损程度，使用时间越长，表征刹车片磨损越严重。

本实施例中，刹车片的使用时间是刹车片产生的声音信号对应频率的函数。对于新安装的刹车片，其与刹车盘之间的摩擦力较大，产生的声音尖锐，对应的声音信号的频率较大；当刹车片磨损后，与刹车盘之间的摩擦力变小，产生的声音柔和，对应的声音信号的频率变小，当控制器分析出刹车片刹车时产生的声音信号对应的频率时，可以通过上述函数，获取对应的刹车片的使用时间。

其中，预设时间可以为刹车片的使用寿命，控制器根据声音信号的频率获得使用时间，并判断使用时间是否超过预设时间，如果是，表明刹车片的使用寿命已经达到上限，如果继续使用的话，可能会影响刹车，导致安全事故发生，因此，及时提示用户更换刹车片。

当然，也可以设定当预设时间减去使用时间的差值小于预设阈值时，提示更换刹车片。因为当预设时间减去使用时间的差值小于预设阈值时，表明使用时间逼近预设时间，刹车片的使用寿命即将达到，为保证车辆行驶安全，及时提示更换刹车片，进而提高车辆安全。

在一些实施方式中，所述频率-使用时间函数预先通过试验获得，具体为：预先多次获得声音信号对应的频率与刹车片使用时间的试验数据；根据所述试验数据进行曲线拟合，获得所述频率-使用时间函数。

其中，曲线拟合是指用连续曲线近似地刻画或比拟平面上离散点组所表示的坐标之间函数关系的一种数据处理方法。

预先对出厂的刹车片的使用时间与声音信号对应的频率进行多次测试，获得多个离散试验数据，并利用多个离散试验数据进行曲线拟合，从而得到频率与使用时间的函数关系。比如，预先获得的离散试验数据为(f0，t0)、(f1，t1)、(f2，t2)、(f3，t3)，根据离散的试验数据绘制散点，并根据散点的分布特点，选择接近的、合适的曲线类型，然后根据拟合的曲线类型选择对应的函数作为频率与使用时间的函数。

在一些实施方式中，控制器可以位于汽车，也可以位于远程服务器。当控制器位于汽车时，控制器对声音信号进行频谱分析获得声音信号的频率，并根据频率-使用时间函数获得对应的刹车片使用时间，并判断刹车片的使用时间是否超过预设时间的操作在本地进行。

当控制器位于远程服务器时，控制器将接收的声音信号发送给远程服务器，由远程服务器根据接收的声音信号进行频谱分析获得声音信号的频率，并根据频率-使用时间函数获得对应的刹车片使用时间。

在实际应用中，还可以利用神经网络对获取的声音信号进行频谱分析，具体为，控制器，还用于将声音信号发送给远程服务器；远程服务器，用于通过神经网络对所述声音信号进行频谱分析获得声音信号的频率，由频率-使用时间函数获得所述声音信号的频率对应的刹车片使用时间；所述远程服务器，还用于判断当所述刹车片的使用时间超过预设时间时，向所述控制器发送提示信息。

本实施例中，麦克风模块获得的刹车片刹车的声音信号具体为控制器向刹车系统发送刹车指令时刻开始到控制器向刹车系统发送刹车停止指令时刻为止，在该时间段内刹车片刹车时产生的声音信号，利用该声音信号进行频谱分析，从而提高检测结果。

基于此，在一些实施方式中，所述控制器在对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率之前，还用于，从所述声音信号中筛选位于所述控制器给所述刹车系统发送刹车指令时刻至给所述刹车系统发送刹车停止指令之间的声音片断信号；对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率具体为：对所述声音片断信号进行频谱分析获得所述声音片断信号的频率。

刹车系统正常情况下，在接收到控制器发送的刹车指令时，会立即挤压刹车片与刹车盘产生摩擦，因此，刹车片开始工作的时刻即为控制器向刹车系统发送刹车指令时刻。同理，刹车系统接收到控制器发送的刹车停止指令时，会立即停止对刹车片的挤压，因此，刹车片停止工作的时刻即为控制器向刹车系统发送刹车停止指令时刻。由于刹车指令和刹车停止指令均由控制器发送，所以控制器可以记录自身发送指令的时刻。

因此，控制器在对声音信号进行频谱分析获得声音信号的频率之前，可以根据自身记录的两个时刻，从所接收的声音信号中筛选出上述两个时刻之间的声音片断信号，并对该声音片断信号进行频谱分析，获得该声音片断信号的频率，在根据频率-使用时间函数获得该声音片断信号的频率对应的刹车片的使用时间。

可以理解的是，利用麦克风模块获得刹车片刹车时的声音信号时，不免会采集其他零部件产生的背景声音信号，为保证控制器在进行频谱分析时，所分析的声音信号为刹车片与刹车盘摩擦产生的声音信号，提高后续的判断结果，本实施例在控制器对声音信号进行频谱分析之前，进行除噪，将背景声音信号进行过滤。

在一些实施方式中，预先获得所述刹车系统没有刹车时的背景声音信号；所述控制器在对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率之前，还用于从所述声音信号中减去所述背景声音信号。

其中，背景声音信号可以为车辆其他零部件产生的声音信号，当然也可以为其他物体产生的声音信号。

在本实施例中，可以预先获得背景声音信号，并存储在控制器，在控制器对声音信号进行频谱分析之前，将麦克风模块发送的声音信号减去预存的背景声音信号，保证控制器分析的声音信号为刹车片的声音信号，避免背景声音信号对分析结果的影响，从而提高检测刹车系统的准确性。

为了保证能够尽可能地去除背景声音信号，在一些实施方式中，预先多次获得所述刹车系统没有刹车时的背景声音信号，将多次获得的背景声音信号取平均值为最终背景声音信号；所述控制器从所述声音信号中减去所述背景声音信号，具体为：所述控制器从所述声音信号中减去所述最终背景声音信号。

本实施例中，可以将最终背景声音信号存储在控制器，在控制器对声音信号进行频谱分析之前，从声音信号中减去最终背景声音信号得到最终声音信号，以便控制器对最终声音信号进行频谱分析获得最终声音信号的频率，进而根据频率-使用时间函数获得刹车片的使用时间，通过将背景声音信号去除，提高检测刹车系统的准确性。

具体去除背景声音信号的方法可以根据背景声音信号的特征，采用不同的滤波方法进行消除。比如，背景声音信号呈现为高频特征，可以采用低通滤波方法，将背景声音信号过滤；背景声音信号呈现低频特征，可以采用高通滤波方法，将背景声音信号过滤。当然，还可以根据背景声音信号的其他属性，进行去除，本实施例在此不限定。

车辆上装载的零部件较多，控制器可能需要同时控制很多零部件工作，为了保证控制器发送的刹车指令或刹车停止指令能够被电机准确接收，从而使得刹车系统驱动刹车片工作，本实施例中控制器为刹车系统、刹车片分别设置ID，以便控制器利用ID给刹车系统发送指令。

在一些实施方式中，所述控制器为所述刹车系统设置唯一ID，所述控制器为所述刹车片设置唯一ID；所述控制器通过所述刹车系统的ID给所述刹车系统发送指令，所述指令中携带所述刹车片的ID；所述刹车系统用于通过所述刹车片的ID控制所述刹车片进行制动。

其中，指令可以为刹车指令或刹车停止指令。

本实施例中，可以预先将刹车系统的ID和刹车片的ID存储在控制器中，当控制器需要向刹车系统发送刹车指令或刹车停止指令时，获取刹车系统的ID以及刹车片的ID，再通过刹车系统ID向刹车系统发送刹车指令或刹车停止指令，由于刹车指令或刹车停止指令中携带有刹车片的ID，因此，刹车系统可以通过刹车片的ID驱动刹车片与刹车盘进行摩擦，实现刹车目的，提高工作效率。

通过本实施例提供的利用声音检测刹车系统的设备，当控制器向刹车系统发送刹车指令时，刹车系统驱动刹车片工作，麦克风模块获得刹车片工作时产生的声音信号，并将该声音信号发送给控制器，使得控制器对声音信号进行频谱分析获得该声音信号的频率，并由频率-使用时间获得该声音信号的频率对应的使用时间，当判断该使用时间超过预设时间时，提示更换刹车片，从而使得驾驶员可以及时更换刹车片，提高安全驾驶。

实施例二

上述实施例介绍了利用声音检测刹车系统的设备组成和功能，下面将结合附图对上述设备具体功能实现进行详细介绍。

参见图4，该图为本发明实施例提供的另一种利用声音检测刹车系统的设备结构图。

本实施例中，所述设备包括：控制器101、麦克风模块102以及计时器105。

其中，控制器101和麦克风模块102的功能与实施例一相同，在此不再赘述。

所述计时器105，用于在所述控制器101向所述刹车系统104发送刹车指令时开始计时，在所述控制器101向所述刹车系统104发送刹车停止指令时停止计时，并将计时时间发送给所述控制器101。

所述控制器101，用于获取施加至刹车片1041上的压力，并根据所述计时时间和所述压力确定刹车片1041的消耗时间。

所述控制器101，用于累加所有所述消耗时间获得刹车片刹车总时间；将所述刹车片刹车总时间与由所述声音信号的频率获得的使用时间做比对进行互相验证。

为了保证利用声音信号频率获得的使用时间准确性，可以将获得的刹车片刹车总时间与使用时间进行做差比较，当二者的差值在预设阈值范围内时，表明获得的刹车片使用时间准确，从而提高判断结果的准确性，进而能够准确提示驾驶员更换刹车片，保证刹车效果良好，提高安全驾驶。

在本实施例中，控制器所获得的压力为刹车泵的活塞推动刹车片的力。根据刹车系统的工作原理可知，当制动踏板被踏下时，脚的施力促使刹车总泵内的活塞将刹车油往前推并在油路中产生压力，压力经由刹车油传送到每个车轮的刹车泵活塞，在由刹车泵的活塞推动刹车片与刹车盘发生摩擦。

需要说明的是，计时时间和消耗时间是两个不同的概念，其中，计时时间为刹车片的工作时间，而消耗时间为刹车系统刹车时，衡量对刹车片实际磨损的时间，其与计时时间以及压力相关，消耗时间越大，表明对刹车片的磨损越严重。

为了便于理解，比如，预先设置当压力为10N、计时时间为20s，对刹车片的消耗时间为20s；当控制器检测到压力为30N，计时时间为20s，则对应刹车片的消耗时间应该大于20s，原因是压力增大时，刹车片与刹车盘之间的摩擦力增大，对刹车片的磨损较大，所以消耗时间大于20s。

因此，可以在车辆出厂前，预先获得参考压力，在实际检测过程中，通过判断实际获得的压力与参考压力的大小，确定计时时间与消耗时间的关系，进而确定刹车片的消耗时间。

在一些实施方式中，所述控制器，用于获取施加至刹车片上的压力，并根据所述计时时间和所述压力确定刹车片的消耗时间，具体包括：所述控制器，用于判断所述压力是否大于预先获得的参考压力；若是，所述消耗时间与所述计时时间成正比；若所述压力小于所述参考压力，所述消耗时间与所述计时时间成反比；若所述压力等于预先获得的参考压力，所述消耗时间等于所述计时时间。

预先对刹车片的使用寿命进行测试，获得在不同压力下，消耗时间与计时时间的关系，可以建立消耗时间与压力以及计时时间的函数关系，在实际检测时，可以利用该函数关系获得消耗时间，比如函数关系为：

其中，F0为参考压力，F为控制器获得的施加至刹车片的压力，t为计时时间，T为消耗时间，a1、a2、b1和b3为系数。

当然，可以在F>F0的情况下，再次进行分段，当F0<F<F1时，利用第一函数计算消耗时间；当F1<F<F2时，利用第二函数关算消耗时间。同理，也可以在F<F0的情况下，进行分段，以便根据F的实际大小选择不同的函数计算消耗时间。

当然，也可以建立消耗时间、计时时间以及压力的对照表，并将该对照表存储至控制器中，在实际应用时，控制器根据获得的压力以及计时时间查找对应的消耗时间。

可以理解的是，刹车系统的主要作用是实现车辆减速，使得车辆在一定时间内从高速行驶的状态进入低速行驶的状态，因此，也可以根据车速的变化来检测刹车系统的刹车效果。

在一些实施方式中，所述控制器，还用于获取车辆刹车前车速以及刹车后车速；所述控制器，用于根据所述刹车前车速、所述压力以及所述计时时间获得参考车速；所述控制器，用于当判断所述刹车后车速减去所述参考车速的差值大于预设阈值，提示更换刹车片。

由于车辆刹车效果的好坏由刹车片起决定性作用，对于新安装的刹车片，由于其与刹车盘之间的摩擦力较大，刹车效果较好；而对于已使用较长时间的刹车片，由于其与刹车盘之间的摩擦力变小，刹车效果变差。

可以理解的是，使用相同的压力和计时时间，新安装的刹车片可以使得车辆的速度从某高速度降低至较低的速度，而对于已使用较长时间的刹车片来讲，其不能达到相同的减速效果。因此，可以根据车辆的减速结果判断刹车片是否需要更换。

本实施例中，参考车速是指在车辆出厂前，预先对刹车片的刹车效果进行测试，获得不同压力、计时时间车辆刹车后的车速，并将该参考车速对应的刹车前车速、压力和计时时间进行存储。控制器根据刹车前车速、压力以及计时时间获得对应的参考车速，并判断实际刹车后的车速与参考车速的大小，当判断所述刹车后车速减去所述参考车速的差值大于预设阈值，表明刹车片的刹车效果较差，需要更换刹车片。其中，刹车后车速不小于参考车速。

为便于理解，例如，标准情况下，当压力为10N、计时时间为10s，车辆可以从10m/s降至2m/s，但由于刹车片长时间使用后，刹车效果变差，在相同的压力和计时时间下，车辆仅能从10m/s降至5m/s，假设预设阈值为2m/s，也就是说，当实际刹车后的车速减去参考车速大于2m/s，表明刹车片需要更换。由于5-2＝3大于2，则提示更换刹车片。

其中，控制器根据刹车前车速、压力以及计时时间获得参考车速，具体可以为，利用预先建立的函数关系获得参考车速，也可以根据预先建立的关系表查找参考车速，例如下表所示，本实施例在此不做限定。

V0(m/s)	F(N)	t(s)	V1(m/s)
				20	10	5	15
20	15	5	8
				10	10	10	2
10	15	10	0

其中，V0表示刹车前的车速，V1表示刹车后的车速，F为施加至刹车片的压力，t为刹车时间。

上述关系表仅作为示例，不同的车辆所呈现的关系也不同，在实际应用中，根据具体的车辆情况建立对应的关系表。

通过本发明实施例提供的设备，控制器可以将利用压力以及计时时间获得的刹车总时间与使用时间进行比对，从而实现对使用时间的验证，保证了利用声音信号的频率获得的使用时间的准确性，从而进一步提高检测结果的准确性，及时提示驾驶员更换刹车片，提高安全驾驶。

实施例三

本实施例提供了一种利用声音检测刹车系统的方法，下面将结合附图对本实施例提供的方法进行介绍。

参见图5，该图为本发明实施例提供的一种利用声音检测刹车系统的方法流程图。

本实施例提供的方法包括：

S501：控制器检测到制动踏板被踏下时向所述刹车系统发送刹车指令，检测到所述制动踏板被抬起时向所述刹车系统发送刹车停止指令。

S502：所述控制器接收所述麦克风模块发送的声音信号，所述声音信号是由麦克风模块在所述刹车系统中刹车片刹车时获得的声音信号。

S503：对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率，由频率-使用时间函数获得所述声音信号的频率对应的刹车片的使用时间；所述频率-使用时间函数预先通过试验获得。

S504：所述控制器判断当所述刹车片的使用时间超过预设时间时，提示更换刹车片。

在一些实施方式中，所述方法还包括：

计时器在所述控制器向所述刹车系统发送刹车指令时开始计时，在所述控制器向所述刹车系统发送刹车停止指令时停止计时，并将计时时间发送给所述控制器；所述控制器获取施加至刹车片上的压力，并根据所述计时时间和所述压力确定刹车片的消耗时间；所述控制器累加所有所述消耗时间获得刹车片刹车总时间；将所述刹车片刹车总时间与由所述声音信号的频率获得的使用时间做比对进行互相验证。

在一些实施方式中，所述控制器获取施加至刹车片上的压力，并根据所述计时时间和所述压力确定刹车片的消耗时间，具体包括：

所述控制器，用于判断所述压力是否大于预先获得的参考压力；若是，所述消耗时间与所述计时时间成正比；若所述压力小于所述参考压力，所述消耗时间与所述计时时间成反比；若所述压力等于预先获得的参考压力，所述消耗时间等于所述计时时间。

在一些实施方式中，所述控制器在对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率之前，还包括：从所述声音信号中筛选位于所述控制器给所述刹车系统发送刹车指令时刻至给所述刹车系统发送刹车停止指令之间的声音片断信号；对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率具体为：对所述声音片断信号进行频谱分析获得所述声音片断信号的频率。

在一些实施方式中，所述方法还包括：

预先获得所述刹车系统没有刹车时的背景声音信号；所述控制器在对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率之前，还用于从所述声音信号中减去所述背景声音信号。

在一些实施方式中，所述预先获得所述刹车系统没有刹车时的背景声音信号，具体为：

预先多次获得所述刹车系统没有刹车时的背景声音信号，将多次获得的背景声音信号取平均值为最终背景声音信号；所述控制器从所述声音信号中减去所述背景声音信号，具体为：所述控制器从所述声音信号中减去所述最终背景声音信号。

在一些实施方式中，所述频率-使用时间函数预选通过试验获得，具体为：预先多次获得声音信号对应的频率与刹车片使用时间的试验数据；根据所述试验数据进行曲线拟合，获得所述频率-使用时间函数。

在一些实施方式中，所述方法还包括：

所述控制器为所述刹车系统设置唯一ID，所述控制器为所述刹车片设置唯一ID；所述控制器通过所述刹车系统的ID给所述刹车系统发送指令，所述指令中携带所述刹车片的ID；所述刹车系统用于通过所述刹车片的ID控制所述刹车片进行制动；其中，所述指令为刹车指令或刹车停止指令。

需要说明的是，本实施例提供的方法可以应用于实施例一和实施例二所述设备，具体实现可以参见实施例一和实施例二，在此不再赘述。

通过本发明实施例提供的方法，当控制器检测到制动踏板被塌下时，向刹车系统发送刹车指令，刹车系统中的刹车片开始工作，麦克风模块获得刹车片刹车的声音信号，当控制器检测到制动踏板被抬起时，向刹车系统发送刹车停止指令，则刹车片停止工作，麦克风模块停止获得声音信号，并将获得的声音信号发送给控制器，由控制器对声音信号进行频谱分析获得声音信号的频率，并根据频率-使用时间函数获得声音信号的频率对应的刹车片的使用时间，当判断刹车片的使用时间超过预设使用时间时，提示更换刹车片，从而使得驾驶员可以及时准确获知刹车片需要更换的时间，提高使用体验，另外，通过及时更换刹车片，避免刹车片使用太久，提高刹车效果，提高安全驾驶。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (12)

1.一种利用声音检测刹车系统的设备，其特征在于，应用于对车辆的刹车系统进行检测，所述设备包括：麦克风模块和控制器；

所述麦克风模块安装于所述车辆上；

所述控制器，用于检测到制动踏板被踏下时向所述刹车系统发送刹车指令，当检测到所述制动踏板被抬起时向所述刹车系统发送刹车停止指令；

所述麦克风模块，用于获得所述刹车系统中刹车片刹车时的声音信号；

所述控制器，用于接收所述麦克风模块发送的声音信号，并对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率，由频率-使用时间函数获得所述声音信号的频率对应的刹车片使用时间；所述频率-使用时间函数预先通过试验获得；

所述控制器，用于判断当所述刹车片的使用时间超过预设时间时，提示更换刹车片。

2.根据权利要求1所述的利用声音检测刹车系统的设备，其特征在于，所述设备还包括计时器；

所述计时器，用于在所述控制器向所述刹车系统发送刹车指令时开始计时，在所述控制器向所述刹车系统发送刹车停止指令时停止计时，并将计时时间发送给所述控制器；

所述控制器，用于获取施加至刹车片上的压力，并根据所述计时时间和所述压力确定刹车片的消耗时间；

所述控制器，用于累加所有所述消耗时间获得刹车片刹车总时间；将所述刹车片刹车总时间与由所述声音信号的频率获得的刹车片使用时间做比对进行互相验证。

3.根据权利要求2所述的利用声音检测刹车系统的设备，其特征在于，所述控制器，用于获取施加至刹车片上的压力，并根据所述计时时间和所述压力确定刹车片的消耗时间，具体包括：

所述控制器，用于判断所述压力是否大于预先获得的参考压力；

若是，所述消耗时间与所述计时时间成正比；

若所述压力小于所述参考压力，所述消耗时间与所述计时时间成反比；

若所述压力等于预先获得的参考压力，所述消耗时间等于所述计时时间。

4.根据权利要求1所述的利用声音检测刹车系统的设备，其特征在于，所述控制器在对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率之前，还用于，从所述声音信号中筛选位于所述控制器给所述刹车系统发送刹车指令时刻至给所述刹车系统发送刹车停止指令之间的声音片断信号；

对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率具体为：

对所述声音片断信号进行频谱分析获得所述声音片断信号的频率。

5.根据权利要求1或4任意一项所述的利用声音检测刹车系统的设备，其特征在于，

所述麦克风模块，还用于预先获得所述刹车系统没有刹车时的背景声音信号，并将所述背景声音信号发送给所述控制器；

所述控制器在对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率之前，还用于从所述声音信号中减去所述背景声音信号。

6.根据权利要求5所述的利用声音检测刹车系统的设备，其特征在于，所述麦克风模块预先获得所述刹车系统没有刹车时的背景声音信号，具体为：

所述麦克风模块预先多次获得所述刹车系统没有刹车时的背景声音信号，并将多次获得的背景声音信号发送给所述控制器；

所述控制器将多次获得的背景声音信号取平均值为最终背景声音信号；

所述控制器从所述声音信号中减去所述背景声音信号，具体为：

所述控制器从所述声音信号中减去所述最终背景声音信号。

7.根据权利要求1所述的利用声音检测刹车系统的设备，其特征在于，所述频率-使用时间函数预选通过试验获得，具体为：

预先多次获得声音信号对应的频率与刹车片使用时间的试验数据；

根据所述试验数据进行曲线拟合，获得所述频率-使用时间函数。

8.根据权利要求1所述的利用声音检测刹车系统的设备，其特征在于，所述控制器为所述刹车系统设置唯一ID，所述控制器为所述刹车片设置唯一ID；

所述控制器通过所述刹车系统的ID给所述刹车系统发送指令，所述指令中携带所述刹车片的ID；所述刹车系统用于通过所述刹车片的ID控制所述刹车片进行制动；其中，所述指令为刹车指令或刹车停止指令。

9.根据权利要求1所述的利用声音检测刹车系统的设备，其特征在于，所述控制器位于汽车或位于远程服务器。

10.根据权利要求9所述的利用声音检测刹车系统的设备，其特征在于，所述设备还包括远程服务器；

所述控制器，还用于将所述声音信号发送给所述远程服务器；

所述远程服务器，用于通过神经网络对所述声音信号进行频谱分析获得声音信号的频率，由频率-使用时间函数获得所述声音信号的频率对应的刹车片使用时间；

所述远程服务器，还用于判断当所述刹车片的使用时间超过预设时间时，向所述控制器发送提示信息。

11.一种利用声音检测刹车系统的方法，其特征在于，应用于对车辆的刹车系统进行检测，所述方法包括：

控制器检测到制动踏板被踏下时向所述刹车系统发送刹车指令，检测到所述制动踏板被抬起时向所述刹车系统发送刹车停止指令；

所述控制器接收所述麦克风模块发送的声音信号；所述声音信号是由麦克风模块在所述刹车系统中刹车片刹车时获得的声音信号；

所述控制器对所述声音信号进行频谱分析获得所述声音信号的频率，由频率-使用时间函数获得所述声音信号的频率对应的刹车片使用时间；所述频率-使用时间函数预先通过试验获得；

所述控制器判断当所述刹车片的使用时间超过预设时间时，提示更换刹车片。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

计时器在所述控制器向所述刹车系统发送刹车指令时开始计时，在所述控制器向所述刹车系统发送刹车停止指令时停止计时，并将计时时间发送给所述控制器；

所述控制器获取施加至刹车片上的压力，并根据所述计时时间和所述压力确定刹车片的消耗时间；

所述控制器累加所有所述消耗时间获得刹车片刹车总时间；将所述刹车片刹车总时间与由所述声音信号的频率获得的刹车片使用时间做比对进行互相验证。