CN116442974A - 基于连续液位和质量测量的制动流体寿命的确定 - Google Patents
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Abstract
一种车辆包括监测制动流体的状况的系统和方法。该系统包括第一传感器,第一传感器配置为测量储液器内的制动流体的流体液位;第二传感器,该第二传感器被配置为测量制动流体的浓度;第三传感器,该第三传感器被配置为测量制动流体的温度;以及处理器。处理器被配置为根据流体液位、浓度和温度来估计制动流体的状况并向显示器发送信号,该信号指示制动流体的状况。
Description
技术领域
本主题公开涉及在车辆制动器中使用的制动流体,特别是一种用于基于连续流体液位和质量测量来确定制动流体的剩余寿命的方法。
背景技术
汽车或车辆的制动系统用于控制和减慢车辆车轮的旋转。制动系统的一个组成部分是用于制动片的液压操作的制动流体。制动流体会随着时间的推移而变质,从而降低制动系统的运行性能。当前的制动流体传感器仅在制动流体在其储液器中达到一定流体液位时才提供警报。这种传感器不能提供关于制动流体剩余有用性的全面知识。因此,希望提供一种能够在制动流体寿命中的任何时间确定制动流体的健康状况的系统和方法。
发明内容
在一个示例性实施例中,公开了一种监测制动流体状况的方法。在第一传感器处测量储液器内的制动流体的流体液位。在第二传感器处测量制动流体的浓度。在第三传感器处测量制动流体的温度。制动流体的状况是从处理器处的流体液位、浓度和温度来估计的。信号被发送到显示器,该信号指示制动流体的状况。
除了在此描述的一个或多个特征之外,该方法还包括基于流体的状况和制动流体的消耗速率中的至少一个来确定制动片上的磨损。制动流体的状况是制动流体的剩余使用寿命、制动流体中水的存在、制动流体的化学成分和制动流体的氧化水平中的至少一种。在储液器设置在车辆上的情况下,该方法还包括将滤波器应用于流体液位的测量以补偿运动的测量,其中滤波器基于车辆的动力学。该方法还包括将流体液位、浓度和温度与模拟数据和历史数据中的至少一个进行比较。该方法还包括根据流体液位的不连续性检测制动片的更换。测量流体液位包括确定随时间获得多个流体液位测量值。
在另一个示例性实施例中,公开了一种用于监测制动流体状况的系统。该系统包括第一传感器,第一传感器配置为测量储液器内的制动流体的流体液位;第二传感器,该第二传感器被配置为测量制动流体的浓度;第三传感器,该第三传感器被配置为测量制动流体的温度;以及处理器。处理器被配置为根据流体液位、浓度和温度来估计制动流体的状况并向显示器发送信号,该信号指示制动流体的状况。
除了在此描述的一个或多个特征之外,处理器还被配置为基于流体的状况和制动流体的消耗速率中的至少一个来确定制动片上的磨损。制动流体的状况是制动流体的剩余使用寿命、制动流体中水的存在、制动流体的化学成分和制动流体的氧化水平中的至少一种。在储液器设置在车辆上的情况下,处理器还被配置为将滤波器应用于流体液位的测量以补偿运动的测量,其中滤波器基于车辆的动力学。处理器还被配置为将流体液位、浓度和温度与模拟数据和历史数据中的至少一个进行比较。处理器还被配置为根据流体液位的不连续性检测制动片的更换。第一传感器还被配置为通过随时间获得流体液位的多个测量值来测量流体液位。
在又一个示例性实施例中,公开了一种车辆。该车辆包括其中具有制动流体的储液器、配置为测量储液器中制动流体的流体液位的第一传感器、配置为测量制动流体的浓度的第二传感器、配置为测量制动流体的温度的第三传感器,以及处理器。处理器被配置为根据流体液位、浓度和温度来估计制动流体的状况并向显示器发送信号,该信号指示制动流体的状况。
除了在此描述的一个或多个特征之外,处理器还被配置为基于流体的状况和制动流体的消耗速率中的至少一个来确定制动片上的磨损。制动流体的状况是制动流体的剩余使用寿命、制动流体中水的存在、制动流体的化学成分和制动流体的氧化水平中的至少一种。处理器还被配置为将滤波器应用于流体液位的测量以补偿运动的测量,其中滤波器基于车辆的动力学。处理器还被配置为将流体液位、浓度和温度与模拟数据和历史数据中的至少一个进行比较。处理器还被配置为根据流体液位的不连续性检测制动片的更换。
从以下结合附图时进行的详细描述时,本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点是显而易见的。
附图说明
其他特征、优点和细节仅以示例的方式出现在以下详细描述中,详细描述参考附图,在附图中:
图1示出了根据示例性实施例的车辆;
图2示出了在说明性实施例中的车辆制动系统的示意图;
图3示出了说明在一实施例中的制动系统的制动流体健康监测器的操作的流程图;
图4示出了用于估计制动流体的剩余寿命的方法的示意图;
图5示出了说明正常制动流体随时间耗尽的图表;
图6示出了用于估计制动片磨损的方法的示意图;
图7示出了说明更换制动片或其他维修工作对制动流体液位的影响的图表;
图8示出了说明由于制动片磨损引起的制动流体液位的图表;和
图9示出了用于确定用于更换制动片的条件的方法的图。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的,并不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解,在所有附图中,对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。
根据示例性实施例,图1示出了车辆100。车辆100包括制动系统102,该制动系统102被配置为向一个或多个车轮104提供制动扭矩。在操作中,施加在制动系统102处的力经由制动流体被传递到一个或多个车轮104处的制动片120。如本文所公开的,制动系统102还包括用于获得制动流体的测量值的传感器。
车辆100包括获得车辆100的动态参数的测量值的车辆动态传感器106。车辆动态传感器106可以指多个动态传感器。动态参数可以包括但不限于车辆坡度(vehicle grade)或车辆相对于水平的倾斜度、车辆的俯仰、车辆的侧倾、车辆的偏航、车辆的纵向加速度、车辆的横向加速度,以及车辆的指令制动扭矩。
车辆100还包括在车辆处执行各种操作的控制器108。制动系统102和车辆动态传感器106与控制器108通信并将它们的测量值提供给控制器。控制器108包括处理器110和计算机可读存储设备或存储介质112。存储介质112包括程序或指令114,该指令当由处理器110执行时,允许处理器基于从制动系统102和从车辆动态传感器106获得的测量值来估计制动流体的剩余寿命。剩余寿命估计可以被发送到显示器116以提醒用户需要更换制动片、更换制动流体或其他维护程序。
图2示出了说明性实施例中的制动系统102的示意图200。制动系统102包括储存制动流体204的储液器202。制动流体204形成弯液面206,指示储液器202内制动流体的流体液位或高度。随着时间的推移,制动流体204由于使用制动器而耗尽,导致储液器202内的弯液面206的水平降低。
流体液位传感器210(第一传感器)联接到储液器202并测量储液器202内的制动流体204的流体液位。流体液位传感器210是连续传感器。换言之,流体液位传感器210测量储液器202的流体液位范围内的任何高度处的流体液位。可以多次获得测量值。流体质量传感器212(第二传感器)也联接到储液器202。流体质量传感器212测量制动流体204的浓度或化学成分。例如,流体质量传感器212可以检测制动流体204中的外来流体(例如水或其他污染物)的量。此外,流体质量传感器212可以测量储液器202中的制动流体204中的氧化量。制动流体的氧化指示制动流体的劣化。氧化的制动流体的存在降低了制动流体的沸点。因此可以使用制动流体204的浓度来确定制动流体的污染量或劣化量。流体质量传感器212能够在任何选定时间进行浓度测量。温度传感器214(第三传感器)联接到储液器202并且能够在任何选定时间测量制动流体204的温度。结合浓度测量了解制动流体204的温度允许人们在某一时刻确定流体的整体质量。例如,在低温下制动流体204中水的存在(由于其吸水性)会改变制动流体的粘度,并因此影响晃动行为。
图3示出了流程图300,其说明了在一实施例中制动流体健康监测器的操作。在框302中,获得流体液位(通过流体液位传感器210)、制动流体204的浓度(通过流体质量传感器212)和制动流体温度(通过温度传感器214)的测量值。在框304中,测量值用于估计制动流体204的剩余寿命。在框306中,测量值用于估计制动片120的剩余寿命。
图4示出了用于估计制动流体204的剩余寿命的方法的示意图400。该方法包括从在车辆100处进行的测量值,包括来自流体液位传感器210、流体质量传感器212、流体温度传感器214和从车辆动态传感器106获得的动态参数的测量值,来确定制动流体204的健康状态。
在框402中,获得制动流体204的流体液位的时间测量值。在框404中,测量制动流体的浓度/质量。在框406中,从制动流体浓度和制动流体质量确定制动流体相容性。浓度传感器基于对正确制动流体浓度进行的校准来确定填充制动系统的介质是否实际上是制动流体。基于流体浓度测量值,可以确定是否已将正确类型的制动流体添加到储液器202。例如,如果外来或意外流体(例如不兼容类型的制动流体、其他汽车流体或水)由质量传感器在储液器202中检测到,则重要的是在发送数据以用于制动流体健康监测算法(框410)之前标记该数据(框406)。在框408中,从温度传感器214获得温度测量值。
在框410中,处理器从框402、404和408估计制动流体状况。制动流体状况的估计可以基于制动流体液位、流体浓度和温度与从模拟获得的数据(框412)和/或历史数据(框414)的比较。在框412中,执行使用模型确定正常流体质量劣化的模拟。可以将框402、404和408的测量值与模拟数据进行比较以估计制动流体状况。框414包括来自其他现场测量的历史数据。可以将框402、404和408的测量值与历史数据进行比较以估计制动流体状况。此外,框402、404和408的测量值可以被存储为历史数据以供将来计算。
在框416中,可以发送信号(例如,发送到显示器116)以基于估计的制动流体状况指示制动流体与车辆100不相容并且应该维修车辆并且更换制动流体。在框418中,制动流体状况的估计可用于估计制动流体的剩余寿命。剩余寿命可以以各种维度量化,例如剩余距离(例如,以公里为单位)、百分比和/或剩余时间。
图5示出了图表500,其说明了正常制动流体随时间的消耗。时间(T)沿横坐标显示,制动流体液位(h)沿纵坐标显示。时间通常显示在“长”时间框架内,例如数月或数年。数据点502代表不同时间的流体液位。为数据点502确定回归线504并且为数据点502建立最小边界506和最大边界508。最小边界506可以是从回归线504向下的偏差,例如一个或两个标准偏差。类似地,最大边界508可以是从回归线504向上的偏差,例如相同的一个或两个标准偏差。最小边界506和最大边界508可用于建立制动系统102的正常制动流体消耗范围。
图6示出了用于估计制动片磨损的方法的示意图600。在框602中,获得车辆的动力学参数。动态参数包括车辆坡度或倾斜度、俯仰、侧倾、车辆的偏航、横向/纵向加速度和制动扭矩。车辆坡度是车辆与水平方向的角度偏差,表示制动流体储液器内的流体弯月面的倾斜角。类似地,车辆的横向和纵向加速度、俯仰、侧倾、偏航和制动扭矩与制动流体储液器中的流体的扰动液位有关。
在框604中,测量制动流体储存器中的制动流体液位。制动流体液位要么是连续测量值,要么是随时间获得的多个测量值,或两者兼而有之。
在框606中,晃动滤波器(filter)被应用于在框604中获得的制动流体液位测量值。晃动滤波器基于在框602中获得的动态车辆参数。晃动滤波器输出校正车辆动态运动的流体液位测量值的调整后的制动流体液位。表1说明了说明性实施例中的晃动滤波器的判定方法。
表1
在第一行中,车辆坡度或倾斜度被确定,并且如果高于阈值,则用于校正流体液位测量值。在第二行中,测量车辆的横向和/或纵向加速度。对流体液位进行校正以考虑横向和/或纵向加速度对流体液位测量的影响。在第三行中,测量指令的制动扭矩。如果指令的制动扭矩大于或接近于零,则警告滤波器预期制动流体会晃动并补偿流体液位测量中的抖动。
使用表1获得的测试结果生成晃动检测标志,该标志指示储液器202中是否存在任何量的制动流体204晃动。在一实施例中,如果晃动滤波器的结果表明晃动是预期的,测量数据点(即流体液位等)可以记录为历史数据,而无需根据制动流体状况的状态进行任何即时控制更改。
框608包括在给定各种使用场景的情况下模拟随着时间的正常制动片磨损的模型。框610包括制动片120在给定使用时间的制动片磨损的历史数据。框612接收来自框604的连续流体液位测量值、来自框604的过滤的制动流体液位、来自框608的模拟数据和来自框610的历史数据,并基于测量值与模拟数据或历史数据或两者的比较来估计制动器磨损量。
图7示出了图表700,其说明了更换制动片或其他维修工作对制动流体液位的影响。时间(T)沿横坐标示出,制动流体液位(h)沿纵坐标显示。时间通常示出在“长”时间框架内,例如数月或数年。制动片更换发生在时间t0。因此,不连续性702出现在回归线704以及最小边界线706和最大边界线708中的时间t0处。不连续性可能是由于在更换制动片期间重新填充制动流体。处理器110可以识别不连续性,处理器110可以进行调整以便提供制动流体液位和消耗速率的一致测量。
图8示出了图表800,其说明了由于制动片磨损而导致的制动流体液位。时间(T)沿横坐标示出,制动流体液位(h)沿纵坐标示出。时间通常示出在“短”时间框架内。在多个驱动循环804上获得流体液位测量值802。最小边界线806指示正常片磨损的预期最小流体液位,最大边界线808指示正常片磨损的预期最大流体液位。下偏差线810指示由于制动片磨损而导致的预期最小数据测量范围,而上偏差线812指示由于制动片磨损而导致的预期最大数据测量范围。由于片磨损,流体液位随时间降低。消耗速率可以从图表800中确定并用于指示制动片120上的磨损量。
图9示出了用于确定用于更换制动片120的条件的方法的图表900。在框902中,获得制动流体液位的连续测量值。在框904中,基于流体液位相关性估计制动片磨损。在框906中,使用制动器磨损模拟模型来估计制动片磨损。在框908中,需要更换制动片120的指示由来自框902、904和906的信息做出。
尽管已经参考示例性实施例描述了上述公开,但是本领域技术人员将理解,可以进行各种改变并且可以用等效物代替其元件而不背离其范围。此外,可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导而不背离本公开的基本范围。因此,本公开不限于所公开的特定实施例,而是将包括落入其范围内的所有实施例。
Claims (10)
1.一种监测制动流体的状况的方法,包括:
在第一传感器处测量储液器内的制动流体的流体液位;
在第二传感器处测量制动流体的浓度;
在第三传感器处测量制动流体的温度;
在处理器处根据流体液位、浓度和温度来估计制动流体的状况;和
向显示器显示信号,该信号指示制动流体的状况。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括基于以下中的至少一个来确定制动片上的磨损:(i)流体的状况;(ii)制动流体的消耗速率。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述储液器设置在车辆上,还包括将滤波器应用于流体液位的测量以补偿运动的测量,其中所述滤波器基于所述车辆的动力学。
4.根据权利要求1所述的方法,还包括从所述流体液位的不连续性检测制动片的更换。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,测量所述流体液位包括确定获得随时间变化的所述流体液位的多个测量值。
6.一种用于监测制动流体的状况的系统,包括:
第一传感器,该第一传感器被配置为测量储液器内的制动流体的流体液位;
第二传感器,该第二传感器被配置为测量制动流体的浓度;
第三传感器,该第三传感器被配置为测量制动流体的温度;
处理器,该处理器被配置为根据流体液位、浓度和温度来估计制动流体的状况;和
向显示器发送信号,该信号指示制动流体的状况。
7.根据权利要求6所述的系统,其中,所述处理器还被配置为基于以下中的至少一个来确定制动片上的磨损:(i)流体的状况;(ii)制动流体的消耗速率。
8.根据权利要求6所述的系统,其中,所述储液器设置在车辆上,并且所述处理器还被配置为将滤波器应用于所述流体液位的测量以补偿运动的测量,其中所述滤波器基于车辆的动力学。
9.根据权利要求6所述的系统,其中,所述处理器还被配置为从所述流体液位的不连续性来检测制动片的更换。
10.根据权利要求6所述的系统,其中,第一传感器还被配置为通过获得随时间变化的所述流体液位的多个测量值来测量所述流体液位。
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