CN116605202A - 卡车和挂车中的车轮端制动器温度监测 - Google Patents

Abstract

本公开涉及卡车和挂车中的车轮端制动器温度监测，具体地一种用于监测车辆的制动器的制动部件温度的方法和系统。该方法包括：通过车辆的车轮端处的温度传感器来测量所述车轮端处的车轮端温度；确定测量到的所述车轮端温度是否高于阈值，所述阈值代表制动部件的临界温度；以及当确定出的所述车轮端温度高于阈值时，输出警告信号。本公开还涉及制动部件温度的温度建模。根据本公开的方法和系统使得防抱死制动系统能够通过温度传感器监测制动部件的机械问题。

Description

卡车和挂车中的车轮端制动器温度监测

技术领域

本公开涉及对于卡车和挂车中的制动系统监测车轮端制动器温度。

背景技术

驾驶时可能会出现机械问题或故障。例如，卡车的制动器可能没有完全释放，制动室中可能有剩余压力，和/或可能有纯机械问题(比如，被锁定的机械)。例如，车轮端制动器中的机械问题的示例包括活塞粘牢、杆/轴的轴承粘牢以及弹簧断裂或疲劳。例如，驾驶时发生在车桥上的这种问题或故障会导致制动器过热、导致轮胎突然放气或引发卡车和/或挂车上的热事故。

挂车上的热事故和如上所述的其它制动系统故障会导致卡车和/或挂车停止使用，这又会导致运输延迟、修理成本、运输成本增加等。此外，损坏的挂车和卡车会进一步导致严重的交通事故和安全问题。

当前的防抱死制动系统(ABS)/电子制动系统(EBS)制动系统使用车轮速度传感器(WSS)来确定车轮的速度，并且不具有检测车轮端特定故障(例如，被锁定的机械、制动室内的剩余压力等)的能力。

发明内容

本公开的目的是提供一种用于监测卡车和挂车中的车轮端制动器温度的方法。

例如，上述目的可以通过一种用于监测车辆的制动器的制动部件温度的方法来实现。该方法包括：通过车辆的车轮端处的温度传感器来测量所述车轮端处的车轮端温度；确定测量到的车轮端温度是否高于阈值，所述阈值代表制动部件的临界温度；以及当所确定的车轮端温度高于所述阈值时，输出警告信号。

根据一个实施例，确定测量到的车轮端温度是否高于阈值包括：基于车轮端处的所测量的温度，并且基于温度传感器到对应的制动部件的距离和环境条件中的至少一个，通过控制单元确定制动部件的温度值。

根据一个实施例，当确定制动部件的温度值时，考虑制动器的操作状态。

根据一个实施例，温度传感器被集成到有源车轮速度传感器中。

根据一个实施例，由该方法监测的制动部件是制动鼓或制动盘。

例如，前述目的也可以通过用于监测车辆的制动器的盘温度和鼓温度中的至少一个的另一方法来实现。该方法包括：通过车辆的车轮端处的温度传感器来测量所述车轮端处的车轮端温度；基于测量到的车轮端温度，并且基于环境条件和温度传感器距制动部件的距离中的至少一个，来计算制动部件温度；确定所计算的制动部件温度是否高于阈值；以及当所确定的制动部件温度高于阈值时，输出警告信号。

本公开的另一目的是提供一种用于监测卡车和挂车中的车轮端制动器温度的系统。

例如，上述目的可以通过车轮端制动器温度监测系统来实现。该系统包括：布置在车辆的车轮端处的温度传感器，其被配置成测量出测量到的车轮端温度；电子控制单元，其被配置成从温度传感器接收测量到的车轮端温度；所述电子控制单元被配置成将测量到的车轮端温度与阈值进行比较，并且当测量的车轮端温度高于阈值时输出警告信号。

根据一个实施例，车轮端制动器温度监测系统包括具有温度建模单元的电子控制单元。

根据一个实施例，车轮端制动器温度监测系统包括温度建模单元，该温度建模单元被配置成考虑测量到的车轮端温度并且考虑车轮速度传感器到制动部件的距离来计算制动部件温度。

根据一个实施例，车轮端制动器温度监测系统包括温度建模单元，该温度建模单元被配置成在计算制动部件温度时进一步考虑环境条件。

根据一个实施例，车轮端制动器温度监测系统具有集成在有源车轮速度传感器中的温度传感器。

根据一个实施例，由系统监测的制动部件是制动鼓或制动盘。

根据本公开的监测车轮端温度增加了车辆本身的安全性和其它交通参与者的安全性。此外，通过温度监测，可以避免车辆的停工期和与之相关的成本，例如修理、空闲和无效的驾驶员时间、潜在的交付延迟或不能遵守承诺以及相关联的商业机会损失。

附图说明

现在将参照附图描述本发明，在附图中：

图1示出了具有对制动部件的温度监测的车辆的防抱死制动系统；

图2示出了根据本公开的方法的实施例；

图3A示出了根据本公开的方法的另一实施例；

图3B示出了根据本公开的方法的另一实施例；以及

图4示出了具有温度建模单元的控制单元。

具体实施方式

图1示出了具有防抱死制动系统(ABS)2的车辆1。以下描述也适用于电子制动系统(EBS)。在所示的实施例中，前桥3具有安装在前桥3的任一侧或任一端上的第一前车轮5和第二前车轮6。后桥4具有安装在后桥4的任一侧或任一端上的第一后车轮对7和第二后车轮对8。该车轮构造用作示例，其它车轮构造(例如后桥上的单个车轮、多个后桥等)也是可能的。各种挂车构造也是可能的。为每个前车轮5、6和每个后车轮对7、8提供了制动室9。制动室9各自通过相应的制动阀16激活，制动阀16可以由操作者例如通过制动踏板12致动。压缩机10充当用于激活制动室9的压力源。在图1所示的实施例中，与后桥4的后车轮对7、8相关联的制动室9被构造为tristop气缸。所示实施例的防抱死制动系统还包括手制动阀18，该手制动阀18也可以激活车轮对7、8的制动室9。

在图1所示的实施例中，车辆1是牵引车辆。压缩机可以通过挂车控制阀19和联接头20可操作地连接到挂车车辆的制动室。防抱死制动系统2通过标准化的挂车插头连接件30为挂车防抱死制动系统提供动力。由操作者致动制动踏板12引起的制动器的致动通过挂车控制阀19和联接头20传递到挂车车辆。

防抱死制动系统2可以通过车轮速度传感器单元22监测车轮的速度。在图1所示的实施例中，每个前车轮具有车轮速度传感器单元22，以检测相应车轮的车轮速度。此外，每个后车轮对具有车轮速传感器单元22，以检测相应车轮对的车轮速度。车轮速度传感器单元22将检测到的车轮速度输出到控制装置(例如ABS电子控制单元25)。例如，与挂车车辆的车轮或车轮对相关联的车轮速度传感器单元22可以经由挂车插头连接件30由控制单元25接收。

控制单元25使用从车轮速度传感器单元22接收的信号，而基于单个车轮速度计算车辆速度。此外，控制单元25可以计算车轮减速度值和加速度值，并且如果需要，控制单元25可以致动电磁控制阀32以防止车辆车轮抱死。控制单元25还可以关于防抱死制动系统2中的任何故障警告驾驶员，例如通过警告声音、警告灯或显示器和/或屏幕上的其它视觉警告。

在车轮速度传感器单元22的实施例中，车轮速度传感器单元22可以被配置为杆式传感器和极轮，用于拾取车轮的旋转运动。例如，车轮速度传感器单元22可以被夹在车桥的孔中或者通过支架被夹到车桥。杆式传感器感应地操作，并且包括磁体、圆形杆引脚和线圈。连接到轮毂的极轮的旋转产生磁通量的变化，传感器线圈拾取所述磁通量，从而产生交流电压。该交流电压的频率与车轮速度成比例。车轮速度传感器单元22可以通过配线23连接到控制单元25。

根据本公开的实施例，ABS系统2的车轮速度传感器单元22还包括温度传感器17。

防抱死制动系统2中使用的车轮速度传感器单元22的数量取决于车辆，和防抱死制动系统2的构造。当控制单元25检测到在对应的特定车轮上的抱死趋势时，防抱死制动系统2可以控制对应的制动室9中的压力，在该对应的特定车轮上，基于计算的参考速度，摩擦力与其它所监测的车轮相比是较低的，该计算的参考速度是所有可用的各个车轮速度值的平均值。

防抱死制动系统具有保持所有车轮滚动的能力并且有助于提高主动安全性。只有滚动的车轮才能将制动力和转弯力正确地传递到路面并确保车辆的可操纵性，同时驾驶员能够在所有情况下保持对车辆的完全控制。

根据一个实施例，当车辆1操作时，通过温度传感器17监测每个单独车轮端的温度。如果车轮5、6、7、8中的任一个车轮处的车轮端温度超过阈值，则控制单元25可以输出警告信号26。例如，警告信号26可以使仪表板中的警告灯激活，或者以其它方式通知驾驶员该警告。由车轮端处的温度传感器17测量的温度可以代表制动部件15的温度，或者可以用于基于一些因子(包括温度传感器安装位置)来确定制动部件15的温度。例如，制动部件15可以是盘式制动器的制动盘或鼓式制动器的制动鼓。

根据一个实施例，温度传感器17集成到车轮速度传感器单元22中。集成的温度传感器17连接到控制单元25，并为控制单元25提供每个车轮端的局部温度。取决于温度传感器17和制动部件15之间的距离，在温度传感器17处检测的温度可能不反映制动部件15处的实际温度。

根据一个实施例，单独测量的制动部件15的温度被输入到温度建模单元27中，例如，包含在控制单元25中的温度建模单元27。温度建模单元27基于一些因子来计算制动部件温度，这些因子可以包括由温度传感器17测量的温度、温度传感器17到制动部件15的距离、环境条件、制动状态、车辆1的速度等。如果所计算的制动部件15的温度超过限定的阈值(Th_critical)，则控制单元25输出警告信号。用于制动盘的阈值Th_critical可以明显不同于制动鼓的阈值Th_critical。温度建模单元可以集成在控制单元25中。

根据一个实施例，控制单元25被配置成监测测量到的车轮端温度或制动部件15温度的温度梯度。所监测到的温度梯度与温度梯度阈值进行比较。

根据一个实施例，平均车轮端温度依据单独测量的车轮端温度来确定。控制单元25接收由对应的温度传感器17测量的各个车轮端温度，并由此确定平均值。该阈值可以是与所确定的平均车轮端温度的限定差值。替代地，控制单元25可将测量到的车轮端温度转换成制动部件温度，并且随后确定平均制动部件温度。

机械或气动问题(例如可能使车轮端保持活动或使残留压力保持在制动室内的机械堵塞)会导致制动部件15过热。例如，活塞粘牢、杆/轴的轴承粘牢、弹簧断裂或疲劳等会使车轮端制动器保持活动。车轮的这种过热会导致卡车和/或挂车中的轮胎突然放气和/或热事故。

车轮速度传感器单元22中的温度传感器17使得能够基于一些因子来测量制动部件15的温度，这些因子包括例如温度传感器17的安装位置和环境条件。有源车轮速度传感器(AWSS)可能已经具有集成在其中的温度传感器。现有防抱死制动系统的AWSS通常不是安装得足够靠近盘/鼓，从而所测量的温度不能反映真实的车轮端(盘/鼓)温度。如果在车轮端处测量的温度不足以代表制动盘/鼓温度，则温度模型可以考虑安装位置和环境条件，并计算盘/鼓温度。

根据一个实施例，当计算的盘/鼓温度在没有制动的情况下超过第一阈值(Th_wo)或者在制动的情况下超过第二阈值(Th_wb)时，控制单元输出警告信号。

根据一个实施例，制动器的状态(包括制动器接合的持续时间)在计算制动部件15的温度时被监测和考虑。

与典型的车轮速度传感器不同，有源车轮速度传感器可以包括温度传感器。使用包括温度传感器的有源车轮速度传感器的现有ABS/EBS系统可以更新它们的控制单元，从而在其上安装和运行用于温度监测的附加控制软件。附加控制软件还可以包括温度建模软件。支持AWSS的现有ABS/EBS系统也可以用附加控制单元1来补充。

根据一个实施例，车轮速度传感器单元或有源车轮速度传感器具有与电子控制单元(ECU)连接的两个引脚。车辆中安装的WSS/AWSS的数量可以取决于车辆/系统配置。对于每个所需的使用情况，可用的ECU被设计成具有相应数量的引脚和连接器。

在用于监测制动部件温度的实施例中，通过温度传感器17测量车辆1的车轮端温度。测量值被输出到控制单元25。控制单元25可以是单独的控制单元，或者可以是系统2的控制单元25。在其中温度传感器17布置在待监测的制动部件附近的构造中，在车轮端处测得的温度与制动部件15的温度相对应或相关联。

在其中温度传感器17集成到车轮速度传感器单元22中并且车轮速度传感器单元22布置在距制动部件15一定距离处的实施例中，提供了温度建模单元27。温度建模单元27计算制动部件15的温度或其代表值。例如，用于计算制动部件温度的因子可以包括温度传感器17到制动部件15的距离、外部温度、制动器的状态、车辆1行驶的速度等。如果所计算的温度高于阈值，则输出警告信号。

在实施例中，如果车辆的制动器接合，则将计算的温度与第一阈值(Th_wb)进行比较，并且如果制动器未接合，则将计算的温度与第二阈值(Th_wo)进行比较。

根据一个实施例，制动器的主动制动时间被监测。主动制动时间用于确定阈值。制动器的主动使用增加了制动部件的温度，并且将主动制动的量作为因子考虑到阈值的确定中可以确定制动部件的温度是由主动制动引起的或由机械故障等引起的。

图2示出了根据本公开的方法的实施例。在第一步骤101中，测量车轮端处的温度。然后，在第二步骤102中，确定测量到的车轮端温度是否超过阈值。如果在步骤102中确定了在步骤101中测量的温度超过阈值，则在步骤103中输出警告信号。

图3A示出了根据本公开的方法的另一实施例。确定制动器的状态(111)，测量车轮端处的温度(112)，以及确定环境条件(诸如外部温度、湿度等)(113)，并输出到控制单元25。控制单元25计算制动部件15的温度或其代表值(114)。然后，确定由控制单元25计算的温度值(114)是否高于阈值。如果所计算的温度(114)被确定为高于阈值(115)，则可以输出警告信号26(116)。

图3B示出了图3A所示方法的可替代实施例，其中在步骤117中确定平均制动部件温度。然后，在步骤118中，将在步骤114中计算的各个制动部件温度与所确定的平均制动部件温度进行比较。在步骤119中，当各个制动部件偏离平均值超过预定阈值时，输出警告信号。

根据一个实施例，阈值是基于参数的固定值。根据另一实施例，所述阈值可以是温度升高的速率。控制单元25可以被配置成：例如如果控制单元25确定在限定的时间段上的温度梯度高于预定阈值，则控制单元25输出警告信号。因此，由制动器处的机械问题引起的在车轮端处的突然温度增加可以由根据本公开的温度监测系统检测到。这种检测可以使操作者停止并避免对车辆的进一步损坏、防止事故等。

根据一个实施例，控制单元25通过相应的温度传感器17在一个车轮端处检测到超过预定阈值的逐渐温度增加会导致控制单元25输出警告信号。控制单元25可以考虑到环境因子、制动状态等，以确定在车轮端处的温度升高是否是无法解释的，即不是由例如主动制动、高环境温度等引起。

图4示出了具有温度建模单元27的控制单元25。程序代码可以被配置成当由处理器执行时执行根据本公开的方法。控制单元25接收由温度传感器17测量的车轮端温度。控制单元25还可以从环境传感器28或通过通信链路接收环境数据。控制单元25可以包括处理器和其上存储有程序代码的非暂时性计算机可读存储介质。当控制单元25是ABS控制单元时，也可以考虑制动器29的状态。如果控制单元25与ABS控制单元分开实施，则ABS控制单元可以向控制单元25提供制动状态。当控制单元25接收车轮端温度时，温度建模单元计算制动部件15的温度。如果制动部件15的所计算的温度超过阈值，则控制单元25输出警告信号26。阈值Th_critical可以是可参数化的值。根据一个实施例，测量的车轮端温度乘以预定因子，该因子被认为可以是距被监测的制动部件的距离。此外，可以使用乘数来说明外部温度等。对于分别的车辆、模型类型、车辆类型等，可以预先确定考虑到温度传感器17和制动部件15之间的距离、环境条件、制动状态等的因子。这些因子也可以在事后更新，例如通过对控制单元25的软件更新。

应当理解，前面的描述是对本发明的优选实施例的描述，并且在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种改变和修改。

参考数字列表

1车辆

2防抱死制动系统(ABS)/电子制动系统(EBS)

3前桥

4后桥

5第一前车轮

6第二前车轮

7第一车轮对

8第二车轮对

9制动室

10压缩机

12制动踏板

15制动部件

16制动阀

17温度传感器

18手制动阀

19挂车控制阀

20联接头

22车轮速度传感器单元

23配线

25控制单元

26警告信号

27温度建模单元

28环境传感器

29制动器

30挂车插头连接件

32电磁控制阀。

Claims (18)

1.一种用于监测车辆的制动器的制动部件温度的方法，所述方法包括：

通过在车辆的车轮端处的温度传感器来测量所述车轮端处的车轮端温度；

确定测量到的所述车轮端温度是否高于阈值，所述阈值代表所述制动部件的临界温度；以及

当确定出的所述车轮端温度高于所述阈值时，输出警告信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述车辆的具有关联制动部件的每个车轮端处进行对所述车轮端温度的所述测量；

其中对测量到的所述车轮端温度是否高于所述阈值的所述确定包括：

从多个测量到的所述车轮端温度中的每个温度来确定平均车轮端温度；以及

将各个测量到的车轮端温度与确定出的平均车轮端温度进行比较，以确定所述各个测量到的车轮端温度中的任一温度是否高于所述阈值，其中所述阈值与确定出的平均车轮端温度相关。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，对测量到的所述车轮端温度是否高于所述阈值的所述确定包括：将测量到的所述车轮端温度转换成与所述车轮端相关联的制动部件的制动部件温度，

其中基于所述车轮端处的所述温度传感器到所述制动部件之间的距离、环境条件和所述制动器的状态中的至少一个，测量到的所述车轮端温度被转换成所述制动部件温度。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，对测量到的车轮端温度是否高于所述阈值的所述确定包括：基于所述车轮端处的测量到的温度，和所述温度传感器到对应制动部件的距离和环境条件中的至少一个，通过控制单元确定制动部件的温度值。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在确定所述制动部件的温度值时考虑所述制动器的操作状态。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述温度传感器集成到有源车轮速度传感器中。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制动部件是制动鼓或制动盘。

8.一种用于监测车辆的制动器的盘温度和鼓温度中的至少一个温度的方法，所述方法包括：

通过车辆的车轮端处的温度传感器来测量所述车轮端处的车轮端温度；

基于测量到的所述车轮端温度、以及环境条件和所述温度传感器到制动部件的距离中的至少一个，来计算制动部件温度；

确定计算出的制动部件温度是否高于阈值；以及

当确定出的所述制动部件温度高于所述阈值时，输出警告信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述制动部件是制动盘。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述制动部件是制动鼓。

11.一种车轮端制动器温度监测系统，包括：

温度传感器，所述温度传感器布置在车辆的车轮端处，所述温度传感器被配置成测量车轮端温度；

电子控制单元，所述电子控制单元被配置成从所述温度传感器接收测量到的所述车轮端温度；

所述电子控制单元被配置成将测量到的所述车轮端温度与阈值进行比较，并且当测量到的所述车轮端温度高于所述阈值时输出警告信号。

12.根据权利要求11所述的车轮端制动器温度监测系统，其中，所述电子控制单元包括温度建模单元。

13.根据权利要求12所述的车轮端制动器温度监测系统，其中，所述温度建模单元被配置成考虑测量到的所述车轮端温度和车轮速度传感器到制动部件的距离来计算制动部件温度。

14.根据权利要求13所述的车轮端制动器温度监测系统，其中，所述温度建模单元被配置成在计算所述制动部件温度时进一步考虑环境条件。

15.根据权利要求11所述的车轮端制动器温度监测系统，其中，所述温度传感器集成在有源车轮速度传感器中。

16.根据权利要求11所述的车轮端制动器温度监测系统，其中，所述制动部件是制动鼓或制动盘。

17.根据权利要求11所述的车轮端制动器温度监测系统，其中，所述系统包括多个温度传感器；

其中所述车辆的每个车轮具有所述多个温度传感器中的至少一个温度传感器，所述温度传感器被配置成测量与所述温度传感器相关联的对应车轮的车轮端温度；

其中所述电子控制单元被配置成根据在每个车轮处测量到的车轮端温度来确定平均车轮端温度；并且

其中所述阈值与确定出的平均车轮端温度相关。

18.根据权利要求13所述的车轮端制动器温度监测系统，其中，所述系统包括多个温度传感器；

其中具有相关联的制动部件的所述车辆的每个车轮具有所述多个温度传感器中的至少一个温度传感器，所述温度传感器被配置成测量与所述温度传感器相关联的对应车轮的车轮端温度；

其中所述电子控制单元被配置成将每个测量到的车轮端温度转换成与所述车轮端相关联的所述制动部件的对应制动部件温度，其中基于所述车轮端处的所述温度传感器到所述制动部件之间的距离、环境条件和所述制动器的状态中的至少一个，测量到的所述车轮端温度被转换成所述制动部件温度；并且

其中所述电子控制单元被配置成根据每个车轮处的转换后的制动部件温度来确定平均制动部件温度；并且

其中所述阈值与确定出的平均制动部件温度相关。