CN111328312A - 用于在停止状态下对车辆液压系统执行诊断的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于在车辆处于停止状态时对车辆中的液压系统（110）执行诊断的系统和方法。所述方法包括：借助于电子控制器（115）以优选的恒定速率移动柱塞（325）；确定所述柱塞（325）的定位；从压力传感器（320）接收所述液压系统（110）的压力；将所确定的定位和所测量的压力与柱塞定位‑压力曲线进行比较；以及向诊断指示器（125）发送诊断指示。

Description

用于在停止状态下对车辆液压系统执行诊断的系统和方法

技术领域

实施例涉及一种用于对车辆中的液压系统执行诊断的系统。

背景技术

现代车辆包含一个或多个液压系统。例如，制动、悬架、动力转向和其它系统可以包括液压系统。在这些系统中空气或液压流体泄漏的存在可以引起系统发生故障。

发明内容

诊断这些状况的存在（也就是说，液压流体泄漏或液压系统中空气的存在）可能是困难的，并且直到故障已经发生，才可能诊断出问题。当前，检查车辆的液压系统中的压力必须由受过这样做的训练的技术人员手动完成。典型地，在车辆不行驶时执行诊断。通常对照压力-容积曲线对液压系统中的压力进行测试，以便确认压力处于期望的水平。然而，压力-容积曲线可能难以校准，并且不是检查压力的最有效方式。

因此，在液压系统中需要一种更鲁棒形式的压力检测，其在车辆不行驶时不要求进行手动诊断。进一步地，由于车辆正在行驶，因此执行诊断不应当影响车辆的正常功能。诊断仍应当是有效的，并向车辆的驾驶员或操作者提供警报，即正在诊断的液压系统中存在系统故障。

除了其它方面以外，实施例还提供了用以对车辆中的液压系统执行诊断的方法和系统。

一个实施例提供了一种对车辆中的液压系统执行诊断的方法。该方法包括：利用电子控制器生成信号，以移动流体耦合到液压系统的柱塞；利用压力传感器测量液压系统的压力；确定柱塞的定位；在电子控制器中将柱塞的定位和所述压力与定位-压力曲线进行比较；以及从电子控制器向至少一个诊断指示器发送至少一个诊断指示。

另一个实施例提供了一种用于对车辆执行诊断的系统。该系统包括：流体耦合到液压系统的柱塞；压力传感器；至少一个诊断指示器；以及通信耦合到液压系统、柱塞和压力传感器的电子控制器。电子控制器被配置为生成信号以移动柱塞，使用压力传感器确定液压系统的压力，确定柱塞的定位，将柱塞的定位和所述压力与定位-压力曲线进行比较，并且向至少一个诊断指示器发送至少一个诊断指示。

通过考虑详细描述和随附附图，其它方面、特征和实施例将变得显而易见。

附图说明

图1是具有根据一个实施例的用于对液压系统执行诊断的系统的车辆的框图；

图2是根据一个实施例的用于对图1的液压系统执行诊断的系统的电子控制单元的框图；

图3是根据一个实施例的液压系统的示图，其中结合示出了对图1的液压系统执行诊断的系统；

图4A是示出根据一个实施例的定位-压力曲线图的曲线图；

图4B是示出根据一个实施例的具有调整的压力的定位-压力曲线图的曲线图；

图5是根据一个实施例的操作图1的用于对液压系统执行诊断的系统的方法的流程图。

具体实施方式

在详细解释任何实施例之前，应当理解，本公开并不旨在将其应用限制于在以下描述中阐述或在以下附图中图示的组件的构造和布置的细节。实施例能够具有其它配置，并且能够以各种方式实践或执行。

可以使用基于硬件和软件的多个设备以及多个不同的结构组件来实现各种实施例。此外，实施例可以包括硬件、软件和电子组件或模块，出于讨论的目的，所述电子组件或模块可以被图示和描述为好像组件中的大多数仅在硬件中实现。然而，本领域普通技术人员并且基于对该详细描述的阅读将认识到，在至少一个实施例中，本发明的基于电子的方面可以在由一个或多个处理器可执行的软件（例如，存储在非暂时性计算机可读介质上）中实现。例如，说明书中描述的“控制单元”和“控制器”可以包括一个或多个电子处理器、一个或多个包括非暂时性计算机可读介质的存储器模块、一个或多个输入/输出接口、一个或多个专用集成电路（ASIC）以及连接各种组件的各种连接（例如，系统总线）。

图1图示了装备有用于液压系统110的诊断系统105的车辆100的示例。尽管车辆100被图示为四轮车辆，但是其可以涵盖各种类型和设计的车辆。例如，车辆100可以是汽车、摩托车、卡车、半牵引车等。在图示的示例中，诊断系统105包括若干个硬件组件，包括电子控制器115、轮速传感器120、121、122和123以及诊断指示器125。

液压系统110可以是车辆100中用于传递来自流动和压力的能量的系统。在所示出的示例中，液压系统110是四轮盘式制动系统，该系统向使得卡钳与制动盘接合的制动活塞提供力。下面关于图 3的讨论提供关于液压系统110的附加细节。

电子控制器115可以经由各种有线或无线连接通信地耦合到液压系统110和轮速传感器120、121、122和123。例如，在一些实施例中，电子控制器115经由专用布线直接耦合到诊断系统105的在上面列出的组件中的每个。在其它实施例中，电子控制器115经由诸如车辆通信总线（例如，控制器局域网（CAN）总线）或无线车辆网络之类的共享通信链路通信地耦合到所述组件中的一个或多个。

轮速传感器120、121、122和123检测相应的车轮130、131、132和133的转速。

诊断指示器125可以是发光二极管（LED）灯、扬声器、仪表板指示器和其它指示器。一般地，诊断指示器125是可以通知驾驶员已经接收到某个诊断结果的任何形式的指示器。

诊断系统105的在上面列出的组件中的每个可以包括专用处理电路，所述专用处理电路包括电子处理器和存储器，以用于接收、处理和传输与每个组件的功能相关联的数据。例如，轮速传感器120、121、122和123中的每个可以包括确定参数或值的电子处理器。在这种情况下，轮速传感器120、121、122和123将参数或与参数相关联的计算值传输到电子控制器115。诊断系统105的组件中的每个可以使用各种通信协议与电子控制器115通信。图1中图示的实施例仅提供了诊断系统105的组件和连接的一个示例。然而，这些组件和连接可以以与本文中图示和描述的那些不同的其它方式来构造。

图2是根据一个实施例的诊断系统105的电子控制器115的框图。电子控制器115包括向电子控制器115内的组件和模块提供电力、操作控制和保护的多个电气和电子组件。在图示的示例中，除了其它组件之外，电子控制器115还包括电子处理器205（诸如可编程电子微处理器、微控制器或类似的设备）、存储器210（例如，非暂时性机器可读存储器）和输入/输出接口215。电子处理器205通信连接到存储器210和输入/输出接口215。与存储器210和输入/输出接口215配合的电子处理器205被配置成，除了其它方面之外，还实现本文中描述的方法。

电子控制器115可以在若干个独立的控制器（例如，可编程电子控制单元）中实现，每个所述控制器被配置成执行特定的功能或子功能。附加地，电子控制器115可以包含子模块，所述子模块包括附加的电子处理器、存储器或专用集成电路（ASIC），以用于处置输入/输出功能、信号处理和在下面列出的方法的应用。在其它实施例中，电子控制器115包括附加的、更少的或不同的组件。

图3图示了根据一个实施例的液压系统110。所述液压系统尽管被图示为制动系统，但是可以涵盖如上面讨论的在车辆中找到的各种其它类型的液压系统。液压系统110包括若干个部件，包括主缸305、制动踏板310、柱塞系统315（包括压力传感器320、柱塞325和一个或多个柱塞系统阀330和331）以及一个或多个出口335、336、337和338。根据其它实施例，液压系统110可以包含其它组件、更少的组件或更多的组件。

根据一个实施例，主缸305充当对液压系统110中的流体进行加压的主要部件。主缸305响应于主缸305上的输入而向液压系统110中的流体施加压力。例如，如图3中例示的，对于制动系统中的主缸305，驾驶员可以踩下制动踏板310，这然后给制动系统中的流体添加压力。主缸305可以是一个大的缸、若干个小的缸或这两者单独或串接工作的一些组合，以便向系统中的流体提供压力。更进一步地，主缸305可以是一个主缸和一个或多个从动缸的组合，其响应于施加到主缸的较低压力而向流体施加较高压力，以便减小需要施加到主缸305的必要压力。在其它实施例中，主缸305可以向动力转向系统、悬架系统和其它形式的液压系统中的流体施加压力。

在一些实施例中，液压系统110可以被配置成使得诸如制动踏板310的输入设备不与液压系统110流体连接。例如，制动踏板310可以附接到检测制动踏板310的踩下的传感器。所述传感器可以进一步是定位传感器，其测量车辆100的操作者将制动踏板310踩下多远。例如，车辆100的操作者可以将制动踏板310踩下三毫米。定位传感器检测到制动踏板310已经被踩下三毫米，并向电子控制器（在一些实施例中，电子控制器115）发送信号。然后，电子控制器发送信号以将等效于踩下三毫米的量的压力施加到液压系统110，而不需要制动踏板310在液压流体上提供机械力。在另一个实施例中，制动踏板310被踩下十毫米。在进一步踩下制动踏板310时，去往电子处理器的信号指示制动踏板310已经被踩下进一步的距离，并且作为响应，向液压系统110提供更大的等效压力。

液压系统110的该实施例可以被视为一体化解决方案液压系统110。例如，由博世（Bosch）底盘系统制动器公司创建的集成动力制动（IPB）系统是一体化解决方案液压系统110。

可以使用多个压力传感器、传感器阵列、多个感测组件和多个不同类型的传感器来实现压力传感器320。压力传感器320可以经由液压系统110通信连接到电子控制器115，或者直接耦合到电子控制器115。压力传感器320可以被定位在柱塞系统315内的各种位置处。压力传感器320可以被配置成检测相对于理想真空的压力、相对于当前大气压力的压力、预设压力水平、压力差等。更进一步地，压力传感器320可以使用应变仪、被配置为基于压力创建可变电容的隔膜和压力腔、被配置为基于压力创建感应的改变的隔膜等来检测压力。

柱塞325可以使用单个柱塞或多个柱塞来实现。柱塞325可以经由液压系统110通信地耦合到电子控制器115，或者直接耦合到电子控制器115。在一些实施例中，柱塞325是在一端处具有活塞的缸体，用于将流体注入并且到液压系统110中并且对其加压。活塞可以由马达或其它致动设备控制，所述马达或其它致动设备被配置成使活塞移动通过柱塞325中的缸体。

柱塞系统315具有一个或多个柱塞系统阀330和331。当柱塞系统315正在使用时，一个或多个柱塞系统阀330和331是打开的，并且否则是关闭的，以便在正常使用时保持柱塞系统315与主缸305和液压系统110的其它组件分离。在一个实施例中，当柱塞系统315使一个或多个柱塞系统阀330和331打开时，连接液压系统110的主输入端（诸如主缸305）的其它阀可以关闭，以便保持柱塞系统315与主输入端断开。保持主输入端与柱塞系统315断开是有利的，因为柱塞系统315将对液压系统施加压力，这可能使车辆100的驾驶员意识不到并使他或她迷惑，或者在液压系统110中产生意外行为。然而，在其它实施例中，主输入端可以维持打开，以便连接到柱塞系统315。

根据一个实施例，液压系统110具有一个或多个出口335、336、337和338。如图3中所例示的，所述至少一个出口335、336、337、338可以是制动衬片。然而，在其它实施例中，所述一个或多个出口335、336、337和338可以是动力转向柱、车辆悬架等。柱塞系统315被配置成使得当一个或多个柱塞系统阀330和331打开时，柱塞系统315与一个或多个出口335、336、337和338耦合。

图4A图示了由根据一个实施例的诊断系统105和液压系统110创建的定位-压力曲线图。在另一个实施例中，定位-压力曲线图被存储在存储器210中，并且是基于实验数据的。曲线图405示出了一组定位-压力曲线的示例性曲线图。在诸如图3的液压系统110的液压系统中，可以确定柱塞325的定位。更进一步地，可以在柱塞325的任何给定定位处由压力传感器320确定液压系统110的压力。当液压系统110处于正常工作状态时，由诊断系统105根据柱塞325的定位和由压力传感器320测量的压力来生成正常系统曲线410。当柱塞325以给定的恒定速率移动时，正常系统曲线410通常是可预测的。然而，如果在液压系统110中存在残留的、不期望的空气，或者如果在液压系统110中存在泄漏，则由诊断系统105生成不同的曲线。例如，如果液压系统110中存在过量的空气，则压力传感器320在柱塞325的给定定位处由于柱塞325正在据其移动的速率而测量到高于正常定位曲线410所预期的压力，并且由诊断系统105生成系统中空气曲线415，而不是预期的正常系统曲线410。相反，如果压力传感器320在柱塞325的给定定位处由于柱塞325正在据其移动的速率而测量到液压系统110的压力低于所预期的压力，则由诊断系统105生成系统中泄漏曲线420，而不是预期的正常系统曲线410。

正常工作的液压系统中可能存在一些空气。例如，液压系统110可以包含空气。计及液压系统110中的空气（如下所述），以便生成正常系统曲线410。

图4B图示了定位-压力曲线图430，其示出了该问题的解决方案。向液压系统110添加调整的压力435。在一些情况下，在测量液压系统110中的压力之前，通过将柱塞325移动指定的距离来引入该所调整的压力435，以便补偿液压系统110中正常存在的空气。在其它情况下，所调整的压力435是用作对由压力传感器320输出的压力值的偏移的已知值。在又一情况下，所调整的压力435是由电子控制器115作出的偏移，以修改电子控制器115从压力传感器320接收的值。所调整的压力435允许诊断系统105避免将诸如曲线图430中的正常系统曲线410的曲线指示为针对系统中具有过量空气的假阳性440。

曲线图405和曲线图430中示出的正常系统曲线410、系统中空气曲线415和系统中泄漏曲线420是本发明实施例的示例，并且可以具有与所表示的数值不同的与相应曲线相关联的数值。

图5图示了根据一个实施例的用于使用诊断系统105对液压系统110执行诊断的方法500。在图示的方法中，电子控制器115开始于开始状态（框505）。然后电子控制器115等待车辆100处于停止状态（框510）。如果车辆100被确定为不处于停止状态，则液压系统110被假设为处于工作状态（框515）。响应于电子控制器115的请求，使用来自每个轮速传感器120、121、122和123的信息来确定车辆100处于停止状态（框510）。例如，每个轮速传感器120、121、122、123可以测量针对每个车轮130、131、132和133的车轮速度。所测量的速度被发送回电子控制器115，并且如果电子控制器115确定每个车轮130、131、132、133具有0 km/h的车轮速度，则电子控制器向液压系统110发送车辆100“处于停止状态”或“不移动”或“可以安全地进行测试”的信号。

在其它实施例中，通过打开和关闭的阀的配置确定车辆100处于停止状态。取决于车辆100是否处于停止状态，液压系统110的某些阀可以是打开的或关闭的。例如，将液压系统110连接到柱塞系统315的阀可以仅在施加制动时是打开的。电子控制器115被配置成检测哪些阀被打开和关闭，并且基于阀中的哪些是打开的和关闭的来确定车辆100是否处于停止状态。

如果液压系统110是制动系统或影响车辆100的操作的其它系统，则车辆100处于停止状态是有利的，因为柱塞325影响液压系统110（如下所述），并且因此可能在车辆100的操作期间通过利用意外行为进行响应而在驾驶员或操作者中引起混乱或恐慌。

如果在框510中车辆100被确定为处于停止状态，则在框520处将所调整的压力435添加到液压系统110。在框525处，电子控制器115发送信号以使柱塞325以恒定速率移动。在框525处，也由电子控制器115针对柱塞325的给定移动速率生成正常系统曲线，诸如图4的正常系统曲线410。更进一步地，由电子控制器115进一步定义了两个阈值。第一个是诸如图4的系统中空气曲线415的系统中空气曲线，其由当柱塞325的定位处于第一阈值时，压力等于或大于第二阈值来定义。第二个是诸如图4的系统中泄漏曲线420的系统中泄漏曲线，其由当柱塞325的定位处于第三阈值时，压力等于或小于第四阈值来定义。

在由电子控制器115定义的一定量的时间之后，在框530处确定柱塞325的定位。这可以通过使用传感器来测量柱塞325与起始位置相比的当前位置、通过计算柱塞325以由电子控制器115定义的给定恒定速率移动的距离、或者通过其它方法来完成。一旦柱塞325的定位被确定，就在框535处由压力传感器320测量液压系统110的压力，并在电子控制器115处从压力传感器320接收液压系统110的压力。

将所确定的柱塞325的定位和从压力传感器320接收的压力与由电子控制器115生成的正常系统曲线410、系统中空气曲线415和系统中泄漏曲线420进行比较。在框540处，由电子控制器115将所确定的定位和所接收的压力分别与第一阈值和第二阈值进行比较。如果所确定的定位处于第一阈值，并且所接收的压力等于或大于第二阈值，则由电子控制器115确定液压系统110中存在过量空气。电子控制器115在框545处开始空气检测逻辑，并且在本示例中在框550处将系统故障设置为“空气”。电子控制器115使用该系统故障向诊断指示器125发送“空气”诊断，诊断指示器125可以经由LED灯、警报器或如上面所讨论的其它指示器向车辆100的驾驶员或其它操作者指示液压系统110中存在过量空气。

如果当所确定的定位在第一阈值时，电子控制器115确定所接收的压力低于第二阈值，则电子控制器115然后在框555处将所确定的定位与第三阈值进行比较并且将所接收的压力与第四阈值进行比较。如果电子控制器115确定所确定的定位处于第三阈值并且所接收的压力低于第四阈值，则电子控制器115确定液压系统110中存在泄漏。电子控制器115在框560处开始泄漏检测逻辑，并且在该示例中，在框565处将系统故障设置为“泄漏”。电子控制器115使用该系统故障以向诊断指示器125发送“泄漏”诊断，诊断指示器125可以经由LED灯、警报器或如上面讨论的其它指示器向车辆100的驾驶员或其它操作者指示液压系统110中存在泄漏。

应当理解，第一、第二、第三和第四阈值可以被设置为系统特定值、由制造商制造的针对所有车辆的通用值或所选取的任何其它值。还应当理解，第一阈值和第三阈值可以是相同的值，或者可以是不同的值，这两个阈值都被用作针对所确定的柱塞325的定位的阈值。以类似的方式，应当理解，第二阈值和第四阈值可以是相同的值或者可以是不同的值，这两者阈值都被用作针对所接收的压力的阈值。

如果在框550处设置了“空气”系统故障或者在框565处设置了“泄漏”系统故障，则电子控制器115移动到框570处的结束状态。在结束状态下，电子控制器115可以向驾驶员发送已经发生系统故障的指示，电子控制器115可以移动回到框505处的开始状态，或者电子控制器115可以执行与诊断系统105相关联的另外的动作。否则，如果既没有设置“空气”系统故障（在框550处），也没有设置“泄漏”系统故障（在框565处），则电子控制器115确定系统处于工作状态（在框515处），并返回到诊断系统105的开始状态505，并为车辆再次处于停止状态作准备（在框510处），以便再次执行方法500。

作为结果，诊断系统105通过确定车辆100何时处于停止状态、以恒定的给定速率移动柱塞325、确定柱塞325的定位、利用压力传感器320测量液压系统110的压力来执行对液压系统110的诊断，并且将所确定的定位和测量压力与正常系统曲线410进行比较，以确定液压系统110中是否存在过量空气或者液压系统110中是否存在泄漏，并且向诊断指示器125发送诊断，以通知车辆100的驾驶员或操作者液压系统110存在问题。

在下面的权利要求中阐述了各种特征、优点和实施例。

Claims (18)

1.一种用于在车辆处于停止状态时对所述车辆中的液压系统执行诊断的系统，所述系统包括：

柱塞，所述柱塞被耦合到所述车辆的液压系统；

压力传感器；和

电子控制器，所述电子控制器被配置为

生成信号以移动所述柱塞，

从所述压力传感器接收所述液压系统的压力，确定所述柱塞的定位，

将所述柱塞的定位和所述压力与定位-压力曲线进行比较，并向至少一个诊断指示器发送至少一个诊断指示。

2.根据权利要求1所述的系统，其中当柱塞的定位处于第一阈值并且压力高于第二阈值时，至少一个诊断指示被发送到至少一个诊断指示器。

3.根据权利要求1所述的系统，其中当柱塞的定位处于第三阈值并且压力低于第四阈值时，至少一个诊断指示被发送到至少一个诊断指示器。

4.根据权利要求1所述的系统，其中电子控制器进一步被配置成在从压力传感器接收液压系统的压力之前，生成信号以将柱塞移动指定的距离，以补偿通常在所述液压系统中的空气。

5.根据权利要求1所述的系统，其中电子控制器被配置成以恒定速率移动柱塞。

6.根据权利要求1所述的系统，其中定位-压力曲线由电子控制器确定。

7.根据权利要求1所述的系统，其中液压系统被配置成具有电子耦合到所述液压系统的输入端。

8.根据权利要求1所述的系统，其中诊断指示是过量空气指示。

9.根据权利要求1所述的系统，其中诊断指示是空气泄漏指示。

10.一种用于在车辆处于停止状态时对所述车辆中的液压系统执行诊断的方法，所述方法包括：

利用电子控制器生成信号，以移动与液压系统流体连接的柱塞，

从压力传感器接收所述液压系统的压力，

确定所述柱塞的定位，

在所述电子控制器中，将所述柱塞的定位和所述压力与定位-压力曲线进行比较，以及

从所述电子控制器向至少一个诊断指示器发送至少一个诊断指示。

11.根据权利要求10所述的方法，其中当柱塞的定位处于第一阈值并且压力高于第二阈值时，所述至少一个诊断指示被发送到所述至少一个诊断指示器。

12.根据权利要求10所述的方法，其中当柱塞的定位处于第三阈值并且压力低于第四阈值时，至少一个诊断指示被发送到至少一个诊断指示器。

13.根据权利要求10所述的方法，其中电子控制器进一步被配置成在从压力传感器接收液压系统的压力之前，生成信号以将柱塞移动指定的距离，以补偿通常在所述液压系统中的空气。

14.根据权利要求10所述的方法，其中电子控制器进一步被配置成以恒定速率移动柱塞。

15.根据权利要求10所述的方法，其中定位-压力曲线由电子控制器确定。

16.根据权利要求10所述的方法，其中液压系统被配置成具有电子耦合到所述液压系统的输入端。

17.根据权利要求10所述的方法，其中诊断指示是过量空气指示。

18.根据权利要求10所述的方法，其中诊断指示是空气泄漏指示。

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