CN109476301B - 用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置，所述装置包括用于所述车辆的每个车轮的集成到制动器总成的摩擦材料支撑件中的至少一个压电陶瓷传感器，所述压电陶瓷传感器利用电路连接到至少一个电子控制单元，所述电子控制单元专用于利用管理部件来获取和管理由所述压电陶瓷传感器直接从所述制动器总成摩擦材料检测到的信号，所述信号管理部件包括至少一个剩余力矩指示器，所述剩余力矩指示器通过至少一个专用通信系统与至少一个车载车辆计算机的至少一个服务接口进行交互。

Description

用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置
技术领域
本发明涉及用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置。
背景技术
众所周知，剩余制动力矩是在车辆未制动时由于制动衬块和盘之间的意外相互作用而产生的存在于车辆中的具有非常有限的值的制动力矩。
这种情况实际上非常普遍，并且是由于制动卡钳出现故障，在制动之后盘和衬块之间保持残余接触。
这种接触状态的持久性虽小，但其保持接近恒定程度的剩余制动力矩，这会在长时间内显著影响燃油消耗和制动衬块磨损。
关于CO2排放的新规EU6 715/2007/EC标准对排放本身制定了更严格的限制，迫使机动车辆制造商不要忽视旨在减少排放的创新解决方案。
在这种情形下，控制与制动系统相关的任何性能损失以及限制和防止剩余制动力矩增加以抑制消耗及由之产生的车辆排放的能力，呈现出日益增长的重要性。
到目前为止，还没有用于在车上实时测量剩余制动力矩的系统或方法。这种类型的测量通常可在实验室测功器试验台上进行，一般用于试验和评估制动系统开发过程中的剩余制动力矩。
出于成本和尺寸原因，还没有相同功能的汽车车载系统。
对于重型车辆应用，可使用商用传感器来测量卡钳中的间隙。
然而，所述传感器仅可测量整个卡钳内的总间隙(即两个制动衬块的间隙总和)以及它们与盘的距离。
这些已知的传感器仅可用于基于卡车的应用，实际上不能区分两个制动衬块；它们仅测量几何距离，并且不对剩余运行阻力进行实际测量。
发明内容
本发明提出的任务是克服现有技术中存在的上述限制。
作为该任务的一部分，本发明的一个目的是设计一种装置和方法，其允许实际测量由于制动衬块和盘之间不需要的相互作用而在车辆中产生的对应于每个制动器的每个衬块的剩余制动力矩。
本发明的另一目的是设计一种装置和方法，其允许实时测量剩余制动力矩。
本发明的另一目的是设计一种装置和方法，其允许以与测功器试验相当的灵敏度水平来实际测量剩余制动力矩。
本发明的另一目的是设计一种装置和方法，其允许实际测量剩余制动力矩，以允许检测制动衬块和制动盘之间的最小间隙，从而减少制动延迟。
本发明的另一目的是设计一种装置和方法，其允许使用与车载设备和应用兼容的部件来实际测量剩余制动力矩。本发明的另一目的是设计一种装置和方法，其允许使用与车载设备和应用兼容的机构来实际测量剩余制动力矩，该车载设备和应用通过连接部件连接到远程记录和处理机构。
该任务以及这些及其他目标通过一种装置实现，该装置用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩，包括用于车辆的每个车轮的集成到制动器总成的摩擦材料支撑件中的至少一个压电陶瓷传感器，其特征在于，所述压电陶瓷传感器利用电路连接到至少一个电子控制单元，该电子控制单元专用于使用信号管理部件来获取和管理由所述压电陶瓷传感器直接从所述制动器总成摩擦材料检测到的信号，所述信号管理部件包括至少一个剩余制动力矩指示器，该剩余制动力矩指示器利用至少一个车载车辆计算机的至少一个通信接口通过至少一个专用车载车辆通信总线进行交互。
本发明的另一目的还将是利用一种装置来检测车辆中的剩余制动力矩的方法，该装置包括用于车辆的每个车轮的集成到制动器总成的摩擦材料支撑件中的至少一个压电陶瓷传感器，该压电陶瓷传感器利用电路连接到至少一个电子控制单元，该电子控制单元专用于利用信号管理部件来获取和管理由压电陶瓷传感器直接从制动器总成的摩擦材料检测到的信号，其特征在于，管理信号的部件允许实时不断更新剩余制动力矩测量值。
在本发明中还限定了本发明的其他特性。
附图说明
通过附图中以非限制性示例的方式示出的对用于检测车辆的剩余制动力矩的装置和方法的优选但非排他性实施方案的描述，本发明的其他特征和益处将变得更明显，其中：
图1表示用于具有ABS系统的车辆的制动系统的通用布局；
图2表示具有智能传感器的制动衬块的布局；
图3表示电子控制单元的功能图；
图4显示了制动后信号幅度随不同程度的制动力矩的变化；
图5显示了剩余制动指示器随频率的变化；
图6a示出了制动算法随时间的发展；
图6b表示典型的校准曲线；
图7表示仅通过剪切传感器以及通过其他传感器获得的校准曲线；
图8示出了仅使用剪切传感器以及使用其他传感器的测量值的偏差；
图9示出了在工作台上测量的剩余制动值与根据几对衬块的校准曲线获得的值之间的差异；
图10示出了在对乘用车施加制动之前和之后的实验剩余制动值；
图11示出了随时间变化的乘用车的实验剩余制动值。
具体实施方式
参照以上附图，用于检测车辆(一般用1表示)的剩余制动力矩的装置和方法包括至少一个制动主缸4和一个用于液压油或空气的压力泵5或者一个用于分配制动压力的基于液压油或气动空气的系统。
优选地但非限制性地，将参照配备有制动系统(通常具有集成ABS系统)并因此具有用于管理ABS系统的至少一个控制单元2的机动车辆，该ABS系统可能与ASR和ESP系统集成。在配备有ABS的车辆的每个车轮9上，具有ABS的制动系统通常具有电磁阀、分配器和油管路或空气管路、音轮50和转速计传感器51。
下面我们将考虑将本发明应用于配备有ABS制动系统的机动车辆，因为同样的特性和陈述也适用于ABS/ASR/ESP系统。
此外，在下文中，将参照配备有盘式制动器和ABS的机动车辆，但是将陈述的内容适用于配备有盘式制动器、配备有或没有ABS的任何类型的车辆，诸如卡车、拖车、自卸卡车、吊车、摩托车甚至飞机。
具体地，将参照配备有盘式制动器8的机动车辆制动系统，该盘式制动器有利地配备有制动衬块7，该制动衬块配备有用于检测剩余制动力矩数据的智能传感器16。
每个制动衬块7包括后板状支撑件21(“背板”)、由支撑件21支撑的摩擦材料块12以及由支撑件21支撑并插置在后者与摩擦材料块12之间的一个或多个智能压电陶瓷传感器16。
支撑件21支撑具有电触头的电隔离电路11、15，智能压电陶瓷传感器16的电极与至少一个温度传感器13的电极一起连接到该电触头上，温度传感器也是优选提供的。
电路11、15优选使用丝网印刷到支撑件21上制成，并且耐高温(对于乘用车至少200℃，优选350℃，或者对于重型货车至少400℃，优选600℃)。
传感器13、16在电路11、15上的特定位置处附接到支撑件21，并且在所述位置处使用导电胶焊接或胶合。
电路11、15将电连接器14连接到压电陶瓷传感器16(其为剪切力传感器)，并且连接到每个温度传感器13。
连接器14拾取来自传感器16、13的所有信号，并且允许外部电子系统连接到制动衬块7。
除此之外，为了保证电绝缘和机械保护性能，以及最佳的力传递，保护帽定位在至少传感器16上方以及电路11、15的任何导电部分上方。
这通过由树脂或陶瓷绝缘材料制成的特殊“帽盖”来实现。
也可提供插置在摩擦材料块12和支撑件21之间的阻尼层。
具体地，对于要集成到智能衬块用于剩余制动力矩应用的传感器，最小配置将具有用于高温(至少>居里点200℃)且优选地操作温度>300℃的至少一个压电陶瓷剪切传感器16，以及优选地操作温度>300℃的至少一个温度传感器13。
剪切传感器16应当优选地定位在制动衬块7的压力中心内，该压力中心可以基于其尺寸和几何形状以及其质量分布以合理的近似来计量。
温度传感器13应当优选地定位成尽可能靠近剪切传感器16。
温度传感器13主要用于补偿目的。
在图2中，方形表示剪切传感器16，并且箭头指示沿制动期间施加到制动衬块的切向力导向的极化方向，该力与制动力矩测量值直接相关。
黑色矩形表示温度传感器13，而水平灰白色矩形表示连接器14。
显而易见，图2所示的实施方案只是实施方案的可能形式之一。
可修改传感器的位置和相对位置，并且可添加其他辅助传感器：例如，可将四个(或者甚至仅两个)压电陶瓷“压力”传感器放置在表示背板的矩形21的角附近，以测量在制动期间由卡钳22的活塞传递的轴向张力。
压力传感器可用来代替剪切传感器，但是优选配置将具有剪切传感器。
此外，为了产生比使用单个剪切力传感器更多的信息，可使用压电陶瓷双轴或三轴传感器(未示出)。
这些附加传感器仅具有辅助功能，因为它们可用于优化压力分配或确定盘与衬块的摩擦系数以最大化制动效率，但同时它们也可用于构造指示器来测量剩余制动力矩。
图1示出了根据本发明的装置和方法的示意图，该装置和方法允许实际测量由于制动卡钳22的每个衬块处制动衬块7和盘8之间不需要的相互作用而在车辆中产生的剩余制动力矩。
优选且有利地在配备有盘式制动器系统的机动车辆上实现的这种创新结构的基本元件基本上但非排他地为：
i.如上所述的制动衬块7，其具有用于检测制动力矩的至少一个压电陶瓷剪切传感器16，并且每个车轮至少有一个这种类型的衬块，但优选为两个。
ii.至少一个电子控制单元60，其专用于获取和管理来自智能衬块7的传感器16的剩余制动力矩信号，并且将包括实际评估剩余制动力矩所需的所有算法。
iii.用于连接到车辆车载服务61的至少一个通信接口，其将包括所有通信系统(包括它们的协议)，以允许利用专用通信系统与至少一个车载车辆计算机62交换关于剩余制动力矩的信息。
在优选实施方案图3中，剩余制动力矩电子控制单元60将集成任何车轮9的制动衬块7的具有压电陶瓷传感器和温度传感器的传感器16和通信系统63。
一般来讲，通常将检测来自八个制动衬块7的信号，即来自集成到所述制动衬块(每个制动卡钳两个衬块)中的传感器的信号，以及来自辅助传感器的信号，这些辅助传感器通常为集成到智能衬块中或者直接安装到卡钳上的温度传感器。
将使用A/D转换器使这些传感器数字化，并利用用于计算剩余制动力矩的安装在电子控制单元60中的算法来处理信号，该单元将托管用于执行这种算法的微处理器64，以将从来自智能衬块7的信号中检测到的原始数据转换为关于剩余制动力矩的实时信息。
一旦取得该信息，它将被发送到机动车辆的通信网络，以显示出来或者例如在汽车仪表板上激活警报。
另选地，或者同时地，也可使用远程数据传输部件，诸如例如M2M模块或等效技术，将该信息发送到远程服务网络的运营商。
另一重要的通信信道将采取与制动卡钳22(装配有智能衬块7的卡钳)直接实时交互/通信的形式，这对于主动智能卡钳(即，配备有它们自己的致动部件(未示出))尤其相关，其允许基于在制动之后由智能制动衬块剩余制动力矩传感器进行的直接测量来主动缩回卡钳，以最小化剩余制动力矩本身。
制动卡钳通常经受的剩余制动力矩一般在0.5Nm至30Nm的范围内。而正常操作制动力矩一般介于30Nm和4000Nm之间。
从该基本考虑出发，由于信噪比会阻止读取异常低的力矩值，显然，使用单一类型的已知传感器不可能覆盖如此宽的范围。
另一方面，经优化以测量低范围的系统会受到高力矩范围读数的潜在损害，从而可能导致严重的可靠性问题。
然而，本发明的特征是一种用于确定剩余制动力矩的方法，该方法采用已针对典型制动力矩范围(从30Nm至4000Nm)优化的相同传感器，将其测量能力提高到针对剩余制动力矩测量的典型范围(从0.5Nm至30Nm)。
该方法的特征在于识别技术，即创建剩余制动力矩指示器，该剩余制动力矩指示器测量与实际剩余制动力矩在功能上相关联的剩余制动力矩。
该剩余制动力矩指示器不直接测量剩余制动力矩，而是测量与剩余制动力矩的存在及其强度相关联的那些量。
实验证明，本发明中所描述的方法非常灵敏，并且能够将测量范围扩展到最低的典型剩余制动力矩值，而同时保留用于测量操作制动力矩的相同的有效传感器。
已针对频率和时域分析开发了本发明的方法。
基于频率的本发明的方法涉及剩余制动力矩指示器的创建以及这种指示器的校准程序，以从来自安装在智能衬块上的压电陶瓷传感器的信号的频谱出发，在数量上提供剩余制动力矩。
本发明所采用的方法用于创建与剩余制动力矩的实际值相关联的剩余制动力矩指示器，而不是直接测量这些值。
基本思想源自观察到每当存在可测量的剩余制动力矩时，在由安装在智能衬块上的压电陶瓷传感器所提供的信号V(ω)的频谱内就会出现特定的峰值结构，该峰值结构与车轮的角旋转速度相关联。
图4示出了在三种不同的操作制动条件下，车轮的角旋转速度相同且剩余制动力矩值增加时信号V(ω)的一个典型频谱。
根据该图，在三种不同的制动条件下，对应于相同频率的信号幅度存在明显的峰值，这伴随着对应于与操作制动条件相关联的增加值的峰值幅度的增加。
为了创建剩余制动力矩指示器，考虑了用于信号V(ω)的类属类函数，如以下公式所示：
Figure GDA0002988667830000071
其中，RDI为剩余制动力矩指示器，ωC为信号的截止频率，α为正常数，N为卡钳的两个衬块上的压电陶瓷传感器的总数，并且RDI 0为RDI定义的第一元件中所报告的但通过将衬块手动撤回到卡钳中所获得的信号的积分函数，即，它是与外部电磁干扰相关联的作用以及由于轴承、轮毂等的振动引起的任何作用，或者换句话说，它是不予考虑并且要从指示器中减去的背景噪声信号。
信号ωC的截止频率可任意选择，但按照惯例，应固定在50Hz以下，以保持电磁兼容性(EMC)干扰尽可能低，但同时尽可能接近该值，以增加可应用其的车轮的角旋转速度的范围。
常规且优选地，该值设定为45Hz。这确保了良好的指示器稳定性，速度达到大约200km/h。
在RDI的另一实施方案中，ωC可不受限制地高于50Hz，尤其是在高车速下存在频率分量的情况下。
然而，在这种情况下，必须在50Hz左右使用带通滤波器(硬件或软件)，以消除可影响剩余制动力矩指示器并因此影响测量值的所有那些电磁兼容性(EMC)作用。最后且更重要的是，在使用单调递增函数F的条件下，通过使用类函数F(V(ω))可获得与先前所示和讨论的那些完全类似的指示器，以确保增加的指示器幅值类似地对应于增加的剩余制动力矩量。
图5示出了随信号的截止频率变化的剩余制动力矩指示器的示例，并且对应于ωC＝45Hz的值被示出为垂直虚直线。
本发明的用于创建剩余制动力矩指示器的另一方法是基于来自安装在智能衬块上的压电陶瓷传感器的时域信号。
与上述基于频率的情况一样，该第二种方法中使用的方式在于创建剩余制动力矩指示器，该剩余制动力矩指示器虽然不直接进行测量，但仍与剩余制动力矩相关联。
与基于频率的情况类似地进行，时域频率函数变为：
Figure GDA0002988667830000081
其中V’i(ω)＝Vi(ω)K(ω)，K(ω)是截止频率为ωC的信号频率滤波器。
使用傅里叶变换的特性，容易发现：
Figure GDA0002988667830000082
其中
Figure GDA0002988667830000083
代表卷积符号，并且积分为时间函数而非频率函数。
通过归纳，我们得到通式：
Figure GDA0002988667830000084
其中，RDI为剩余制动力矩指示器，T为比车轮的典型旋转周期(5-200km/h的速度范围内)明显更长的时间周期，α为正常数，N为制动卡钳的两个衬块上的压电陶瓷传感器的总数，并且RDI 0为RDI定义的第一元件中所报告的但通过手动撤回卡钳的制动衬块所获得的信号的积分函数，即与外部电磁干扰相关联的作用以及由于轴承、轮毂等的振动引起的任何作用，或者换句话说，不予考虑并且要从指示器中减去的背景噪声信号。
在所讨论的情况下，时域频率滤波器算法K(t)可容易地计算并变为：
Figure GDA0002988667830000091
其中i为虚常数，ωC为滤波器截止频率，t为时间。
图6a示出了该时域频率滤波器算法K(t)的行为曲线图。
证据证明，K(t)随时间的衰减在仅0.1s后已经很重要，并且因此，高频信号(远大于信号ωC的截止频率)的波动将被消除。
在这种特殊情况下，指示器RDI将采用该形式：
Figure GDA0002988667830000092
其中卷积已经用跨越时间间隔τ的两个函数的t’上的有限积分近似。
如果时间间隔τ与时间频率滤波器K(t)随时间的衰减相比非常大，考虑到通常通过信号Vi(t)作用于RDI的时间波动将随时间缓慢变化，因为它们与通常远低于截止频率ωC的车轮旋转频率相关联，那么该近似在数值上是合理的。
在每种情况下，这是剩余制动力矩指示器的新定义。
作为参考，例如，τ可为0.1s的间隔。
因此，上述表达式可通过以下表达式进一步近似：
Figure GDA0002988667830000093
其中t的积分已经由一系列j近似，并且时间间隔已被分成具有宽度τ的子范围M。
在前面提到的特定情况下，例如，τ＝0.1s且T＝1s，则M＝10。
以上表达式虽然近似，但具有比先前的所有表达式(均作为时间和频率的函数)在计算上经济得多的优点。
该表达式可以容易地集成到嵌入式系统和更经济的电子设备中，并且因此对于实时车载车辆应用特别有益。有利的是，当测量条件和信噪比允许时，甚至可以忽略滤波项K(t)(通过针对时间t中的每个点将其设定为等于1，并且通过执行简单积分而不卷积。在这种情况下，益处在于，对于所需的计算负荷，将具有更简化、数量上讲更有利的版本。
一旦获得剩余制动力矩指示器的RDI函数，为了将这些与剩余制动力矩测量值匹配，则需要校准，这将需要基准校准台。
如下所述，假定所述校准是基于从两种算法得出的RDI的结果，则它对于两种方法(基于频率和时间的函数)均将完全有效。
基准台可优选为具有剩余制动力矩测量能力的标准实验室测功器台或者具有剩余制动力矩传感器的任何其他已知装置，其将用作基准以校准利用由智能衬块的压电陶瓷传感器传输的信号(作为频率或时间函数)获得的剩余制动力矩指示器，从而直接测量剩余制动力矩。
这种基准校准台的另一优选特征为，能够在校准过程中以可靠和精确的方式检查剩余制动力矩值，以使所述值尽可能保持恒定。
优选的剩余制动力矩校准程序如下：
通过下述方式确定RDI 0：手动分离制动衬块与盘(缩回卡钳活塞或卡钳的零件)，并且采集智能衬块和台的信号上的背景噪声来消除任何不需要的作用；通过手动调整校准台或通过等效手段来设定基准值，以设定剩余制动力矩；根据智能衬块信号从校准台和RDI剩余制动力矩指示器相互获取剩余制动力矩；通过重复手动调整程序以及相互获取台上几个剩余制动力矩值的力矩来校准实验数据；创建从实验校准曲线的最佳数据插值的分析校准曲线。
优选地，利用使用基准校准台的剩余制动力矩校准程序，考虑从0Nm至30Nm变化的一系列剩余制动力矩值。
在程序最后，用解析表达式导出校准曲线，该解析表达式用于将RDI剩余制动力矩指示器的值转换为在基准校准台上测量的剩余制动力矩[Nm]的实际值。
图6b中示出了典型校准曲线，其采用典型的二阶或三阶多项式函数，除了多项式中参数的特定值外，该多项式函数是可重复的，并且由于良好地独立于盘和卡钳本身的特性，其可被转移到卡钳和不同的盘。
图7却显示了校准曲线对智能衬块传感器的数量N的依赖性，示出了使用RDI评估中包括的所有传感器(达10个传感器)以及仅考虑剪切传感器(2个传感器)这两种情况间的比较。
实际结果表明，即使将传感器限制为剪切传感器，RDI剩余制动力矩指示器的分辨率也没有明显损失，并且校准曲线的形状几乎保持相同。
图8示出了对以下两者间的偏差的直接比较：使用图7中得到的校准曲线用智能衬块测量的剩余制动力矩值以及基准校准台的剩余制动力矩值，其中可以看出最大偏差在±1Nm内或更小。
在图8中，左侧的菱形表示仅限于剪切传感器的情况，而右侧图中的方形表示使用所有传感器的情况。
仅使用剪切传感器的该版本算法为本发明的优选版本，这考虑到了这样的配置降低了计算负荷以及对传感器总数的要求。
基于智能衬块所检测到的信号的剩余制动力矩算法已经在具有成组不同衬块和盘以及不同卡钳的各种条件下经过试验。
图9示出了以下两者间的误差结果：利用来自智能衬块的信号测量的剩余制动力矩以及对四组不同衬块在基准测功器台上进行的相应测量。
对于校准范围(从0Nm至30Nm)内剩余制动力矩的不同值，示出了在校准程序后利用智能衬块进行的测量的结果与在测功器台上进行的测量的相应值之间的差异。
证据证明，使用智能衬块相对于在测功器台上进行的测量的最大测量误差在1Nm之内。
假定实验室测功器台通常具有0.5Nm的精度，这意味着使用智能衬块测量剩余制动力矩的测量精度与在测功器台上的测量精度相当。
示出了对于上述两种情况的结果：使用智能衬块上的所有传感器的结果(每个制动器/每对智能衬块10个传感器，即每个智能衬块5个传感器)以及仅使用智能衬块上的剪切传感器的结果(每个制动器/每对智能衬块2个传感器，即每个智能衬块1个剪切传感器)。
此外，各图下方的表格显示了关于平均误差、最大误差和标准偏差的静态结果，这证实了针对四对智能衬块所获得的校准曲线的良好性能。
事实上，我们可以注意到，在测功器台的精度范围内，我们没有系统误差可显示，并且标准偏差和最大误差小于1Nm。
然后，用于测量使用智能衬块测得的车辆实际剩余制动力矩的装置和方法在机动车辆上的实际环境条件下进行了试验。
为此，乘用车的制动卡钳配备有智能衬块，并且在试验跑道(Nardò赛道)上执行了特定专用试验。
试验包括比较使用智能衬块进行的实时测量和使用外部传感器在实验室执行的测量，再现车速条件，诱导车轮旋转，激活在赛道执行的制动事件，并且记录车轮转动期间的剩余制动力矩值。
重复该程序数次，获得测量值，然后将其与在跑道上的试验阶段结束时获得的稳定值进行比较。
图10示出了在16MPa(160巴)的制动事件后由智能衬块产生的典型结果以及在施加制动前获得的典型结果。
可以看出，制动事件如何引起比预备制动条件下的剩余制动力矩更大的剩余制动力矩(达5Nm)。
将这些最后值与使用外部力矩传感器测量在实验室中获得的值进行比较，可以看到结果非常相似，保持在1Nm的预期精度内。
关于制动后剩余制动力矩随时间的响应，如图11所示，值得注意的是，在刚制动后，测得的剩余制动力矩值较大，达10Nm或以上，但随后差异值迅速减小到1-2Nm，并且随着时间推移趋于保持稳定。
当将这些值与那些在实验室中用外部力矩传感器测量得到的值进行比较时，它们也非常相似，差异在1-2Nm内。因此，本发明描述了一种装置和方法，其基于实时测量从安装在智能制动衬块上的传感器检测到的信号，以车载和实时的方式测量配备有盘式制动器的车辆的剩余制动力矩值。
已表明，该装置和方法提供良好的结果重复性以及与利用现有技术已知的基准测功器试验台获得的结果相当的精度。
该装置和方法提供了直接测量剩余制动力矩的新方式，并且甚至允许其实时测量在车辆上实时地进行。
由于可以实时且精确地测量剩余制动力矩，所以本创新发明可用于其他应用中，通过其他专用装置向所谓的智能制动卡钳提供指令，从而干预衬块的致动活塞的致动和回缩，以最小化这些与盘的间隙，同时使剩余制动力矩值减小到0.5Nm以下。
因此，通过本发明的这种特殊但非排他或有限的应用可实现的主要优点为：最小化衬块和制动器之间的间隙，从而在应用制动器时产生最小延迟；控制和最小化剩余制动力矩，保持制动衬块低磨耗并减少燃油消耗；最小化老化和磨损对回缩材料的影响；并且通过实时直接控制剩余制动力矩水平，最大化制动卡钳的效率。
此外，可使用特定的连接部件将根据本发明在车辆上实时检测到的剩余制动力矩测量值实时发送到至少一个远程记录和处理单元。
显然，这种利用来自智能制动衬块的信号测量剩余制动力矩的装置和方法除了在车载应用中实时进行外，还可有利地应用于传统测功器台试验，联合或代替标准的已知力矩测量。
如此构思的本发明易于作出许多修改和变化，它们全部落入本发明概念内。
具体地讲，还可设想在配备有鼓式制动器的车辆中的根据本发明的用于测量剩余制动力矩的装置，该装置包括用于车辆的每个车轮的集成到制动鼓蹄的摩擦材料下方的至少一个压电陶瓷传感器。
此外，所有细节都可以替换为技术上等效的元件。
就这一点而言，并且特别相关的是，可将这种实施方案与集成在制动衬块上的其他传感器结合使用，特别参照温度传感器，优选PT1000型传感器，该传感器定位在集成到智能制动衬块的金属支撑件中的丝网印刷电路上。此外，为了完成提供从该智能传感器获得的信息，还可以在电子控制单元内的软件层集成磨损传感器或制动衬块磨损指示器，该电子控制单元管理基于原始制动衬块数据获得的来自智能制动衬块的数据。然后可将每个车轮的剩余制动力矩数据以及来自各个制动卡钳衬块的相关作用，尤其是相关的制动衬块温度数据及其磨损程度传输到车辆车载多媒体服务平台或者传输到车辆的“车身计算机”，或者至少传输到所述平台/系统的微处理器，从而以可视方式或者通过警报管理由智能制动衬块电子控制单元提供的数据。可经由电缆或无线传输来自管理传感器数据的电子控制单元和车辆多媒体服务系统的数据。在后一种情况下，优选的是，管理制动衬块的电子控制单元集成在紧邻制动衬块处，并且优选地集成在连接器的可拆卸零件内，该连接器将集成控制单元和无线传输系统以代替数据传输电缆。此外，小型电池或能量回收装置(热能或机械能)将馈给电子器件整体操作所需的所有电子器件。为了能够以低功率集成所有内容，整个系统应该优选地使用ASIC(专用集成电路)来实现。

Claims (15)

1.一种用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置，包括用于所述车辆的每个车轮的集成到制动器总成的摩擦材料支撑件中的至少一个压电陶瓷传感器，其特征在于，所述压电陶瓷传感器利用电路连接到至少一个电子控制单元，所述电子控制单元专用于利用信号管理部件来获取和管理由所述压电陶瓷传感器直接从所述制动器总成摩擦材料检测到的信号，所述信号管理部件包括至少一个剩余制动力矩指示器，所述剩余制动力矩指示器利用至少一个车载车辆计算机的至少一个通信接口通过至少一个专用通信系统进行交互，以及温度传感器集成到所述电路中；其中通过分离制动衬块与盘，采集制动衬块信号中包含的背景噪声，以消除任何不需要的作用。
2.根据权利要求1所述的用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置，其特征在于，管理所述信号的所述信号管理部件将所述压电陶瓷传感器的测量能力提高到用于测量所述剩余制动力矩的典型制动力矩测量值范围。
3.根据权利要求1所述的用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置，其特征在于，所述剩余制动力矩的测量值为0.1Nm至30Nm。
4.根据权利要求1所述的用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置，其特征在于，所述剩余制动力矩指示器间接测量实际制动力矩并且允许实时不断更新所述剩余制动力矩的测量值。
5.根据权利要求1所述的用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置，其特征在于，所述剩余制动力矩指示器测量可与剩余制动力矩的存在及其强度相关联的那些量。
6.根据权利要求1所述的用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置，其特征在于，所述信号管理部件执行基于频率的分析和/或执行基于时间的分析。
7.根据权利要求1所述的用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置，其特征在于，所述信号管理部件从由所述至少一个压电陶瓷传感器提供的所述信号的频谱出发，在数量上呈现所述剩余制动力矩。
8.根据权利要求1所述的用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置，其特征在于，所述信号管理部件检测在由所述至少一个压电陶瓷传感器提供的所述信号的频谱内的特定峰值结构，所述峰值与所述车辆的每个车轮的旋转角速度相关联。
9.根据权利要求8所述的用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置，其特征在于，所述信号管理部件检测由所述至少一个压电陶瓷传感器提供的所述信号中强度随时间振荡的特定结构，所述振荡与所述车辆的每个车轮的所述旋转角速度相关联。
10.根据权利要求1所述的用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置，其特征在于，其包括在50Hz左右工作的硬件或软件带通滤波器，以消除可影响所述剩余制动力矩指示器的所有那些电磁兼容性(EMC)作用。
11.根据权利要求1所述的用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置，其特征在于，使用用于直接测量所述剩余制动力矩的测功器台来校准所述剩余制动力矩指示器，所述剩余制动力矩指示器利用由所述至少一个压电陶瓷传感器传输的作为时间函数或作为时间函数的信号获得。
12.根据权利要求1所述的用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置，其特征在于，所述信号管理部件包括至少一个摩擦材料磨损指示器，所述摩擦材料磨损指示器具有通过至少一个专用通信系统到至少一个车载车辆计算机的服务的至少一个通信接口。
13.根据权利要求1所述的用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置，其特征在于，连接器集成到所述摩擦材料支撑件中，所述摩擦材料支撑件利用电缆连接到所述电路和所述电子控制单元。
14.根据权利要求1所述的用于检测配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的装置，其特征在于，连接器集成到所述摩擦材料支撑件中，所述摩擦材料支撑件连接到所述电路，所述电路还集成了无线数据传输模块，以利用至少一个专用通信系统与至少一个车辆车载计算机通信。
15.一种利用校准基准测功器台来校准配备有盘式制动器的车辆中的剩余制动力矩的方法，其特征在于：
·通过分离制动衬块与盘，采集制动衬块信号和所述测功器台内包含的背景噪声，以消除任何不需要的作用；
·通过手动调整所述测功器台来设定基准值，设定所述剩余制动力矩；
·利用所述制动衬块信号从所述测功器台和从剩余制动力矩指示器相互获取所述剩余制动力矩数据；
·通过重复所述手动调整程序以及对所述测功器台上的所述剩余制动力矩的相互获取和情境获取来校准实验数据；
·创建从实验校准曲线的最佳数据插值的分析校准曲线；
·根据所述校准曲线确定解析表达式，用于将所述剩余制动力矩指示器值转换为实际剩余制动力矩值。
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