DE102018209580A1

DE102018209580A1 - Method for determining the wear of a brake lining of a vehicle

Info

Publication number: DE102018209580A1
Application number: DE102018209580.9A
Authority: DE
Inventors: Oliver Wagner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-06-14
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2019-12-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des Verschleißes eines Bremsbelages eines Fahrzeugs unter Verwertung einer Vielzahl von Daten, wobei die erforderlichen Rechenoperationen und ein Abgleich von Daten außerhalb des Fahrzeugs in einer Back-End-Rechenstation spezifisch für das jeweilige Fahrzeug durchgeführt wird, und wofür die für die Rechenoperationen und den Datenabgleich benötigten Daten vom Fahrzeug im Fahrzeug-Betrieb an die Back-End-Rechenstation gesendet werden, welche dann einen Hinweis über den Verschleiß an das Fahrzeug und/oder einen Fahrzeug-Nutzer und/oder eine Servicestation für das Fahrzeug sendet.The invention relates to a method for determining the wear of a brake lining of a vehicle by utilizing a large amount of data, the necessary computing operations and a comparison of data outside the vehicle being carried out in a back-end computing station specifically for the respective vehicle, and for what purpose Data required for the computing operations and the data comparison are sent from the vehicle in vehicle operation to the back-end computing station, which then sends an indication of wear to the vehicle and / or a vehicle user and / or a service station for the vehicle ,

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des Verschleißes eines Bremsbelages eines Fahrzeugs unter Verwertung einer Vielzahl von Daten.The invention relates to a method for determining the wear of a brake lining of a vehicle using a large number of data.

Zum Stand der Technik wird insbesondere auf die DE 100 66 245 B4 verwiesen, die ein mathematisches Modell oder Rechenmodell zur Ermittlung des Verschleißes eines Fahrzeug-Bremsbelages beschreibt. Dieses Modell berücksichtigt verschiedene Bremsparameter wie den Betätigungsdruck und die Betätigungszeit, d.h. mit welchem Druck die Bremsbeläge für welche Zeitdauer gegen ihren Reibpartner, d.h. eine Bremsscheibe gepresst werden, und weiterhin die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Bremsbelag und dem Reibpartner und die Bremsentemperatur. Darüber hinaus wird auch ein konventioneller Verschleißsensor (sog. Verschleißpille) genutzt. Diese konventionellen Sensoren sind in der Lage, wenige diskrete Verschleißstufen zu sensieren. Für eine kontinuierliche Erfassung des Verschleißes wird das Verschleißmodell genutzt. Durch den Einsatz der Verschleißpille ist eine Validierung bzw. Korrektur des Verschleißmodells möglich. Bei Aktivierung der Verschleißpille wird der aktuell anliegende Verschleiß mit dem modellierten Verschleiß verglichen und das Verschleißmodell ggf. angepasst. Durch diesen Korrekturfaktor können bspw. besondere Situationen wie Extremfahrten im Gelände berücksichtigt werden. Außerdem soll das System so ausgeführt werden, dass eine radindividuelle Verschleiß rate errechnet wird. Der dafür benötigte Berechnungsalgorithmus ist in einer fahrzeuginternen Steuereinheit implementiert.The prior art focuses in particular on the DE 100 66 245 B4 referenced, which describes a mathematical model or calculation model for determining the wear of a vehicle brake pad. This model takes into account various brake parameters such as the actuation pressure and the actuation time, i.e. the pressure with which the brake pads are pressed against their friction partner, ie a brake disc, for what length of time, and also the relative speed between the brake pad and the friction partner and the brake temperature. A conventional wear sensor (so-called wear pill) is also used. These conventional sensors are able to sense a few discrete wear levels. The wear model is used to continuously record wear. By using the wear pill, a validation or correction of the wear model is possible. When the wear pill is activated, the current wear is compared with the modeled wear and the wear model is adjusted if necessary. This correction factor can be used to take special situations such as extreme off-road driving into account. The system should also be designed in such a way that a wheel-specific wear rate is calculated. The calculation algorithm required for this is implemented in an in-vehicle control unit.

Weiteren Stand der Technik bildet die EP 2 899 081 B1 durch die Beschreibung eines Verschleißmodells für Flugzeug-Bremsen. Darin werden verschiedene verschleißrelevante Parameter wie bspw. die Bremsentemperatur erfasst. Auf Basis dieser Parameter wird in einem Verschleißmodell der aktuell anliegende Bremsenverschleiß erfasst. Zusätzlich ist die Möglichkeit aufgezeigt das Verschleißmodell auf einem externen Rechner zu nutzen. Dafür werden die erfassten Verschleißparameter über eine Datenverbindung an einen flugzeugexternen Speicher übertragen und abgespeichert.Another state of the art is the EP 2 899 081 B1 by describing a wear model for aircraft brakes. Various wear-relevant parameters such as the brake temperature are recorded in it. Based on these parameters, the current brake wear is recorded in a wear model. In addition, the possibility is shown to use the wear model on an external computer. For this purpose, the recorded wear parameters are transferred to a memory external to the aircraft and stored via a data connection.

Vergleichbares findet sich in der WO 2017/051032 A1 , die ein System beschreibt, welches den Wartungsbedarf verschiedener Maschinenkomponenten abschätzen kann. Dafür werden physikalische Grenzen definiert, die die Grenze zwischen einem funktionierenden Bauteil und einem defekten Bauteil bestimmen. Die Belastung auf verschiedene Komponenten wird mithilfe von sensorischen Daten erfasst. Die dabei ausgewerteten Daten, beziehen sich bspw. auf die Komponentenbewegung und Beschleunigung und deren Ausrichtung. Auf Basis dieser Informationen werden die physikalischen Zustände verschiedener Komponenten bestimmt. Dieser physikalische Zustand wird mit der jeweiligen physikalischen Bauteilgrenze verglichen. Auf Basis dieses Vergleiches kann der aktuelle Wartungsbedarf der Komponente bestimmt werden. Außerdem wird eine Art der Auswertung beschrieben, welche über einen externen Server läuft. Dafür wird das Fahrzeug mit einem Bauteil ausgestattet, welches die erfassten Daten an einen externen, zentralen Server sendet. Dort werden die erfassten Daten abgespeichert und weiterverarbeitet.Comparable can be found in the WO 2017/051032 A1 , which describes a system that can estimate the maintenance requirements of various machine components. For this, physical boundaries are defined that determine the boundary between a functioning component and a defective component. The load on various components is recorded using sensory data. The data evaluated here relate, for example, to component movement and acceleration and their alignment. The physical states of various components are determined on the basis of this information. This physical state is compared with the respective physical component boundary. The current maintenance requirement of the component can be determined on the basis of this comparison. A type of evaluation is also described, which runs via an external server. For this purpose, the vehicle is equipped with a component that sends the recorded data to an external, central server. The recorded data are stored there and processed further.

Zurückkommend auf die Ermittlung des Verschleißes eines Bremsbelages eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens, unter Verwertung einer Vielzahl von Daten ist bei den bisherigen Verschleißmodellen nachteilig, dass sie auf fahrzeuginternen Steuergeräten verarbeitet werden. Beim Stand der Technik erfolgt die Berechnung meist in den Steuergeräten der fahrzeuginternen Stabilisierungsprogramme für das Fahrverhalten des Fahrzeugs, bzw. Kraftfahrzeugs. Um den Verschleiß des Bremsbelages zuverlässig bestimmen zu können, wird jedoch ein hochkomplexes Modell benötigt. Da die im Fahrzeug verbauten Steuergeräte eine begrenzte Rechenkapazität sowie Speicherkapazität haben, muss die Komplexität der Modellierung reduziert werden. Damit sinkt auch die Zuverlässigkeit der Funktion.Coming back to the determination of the wear of a brake lining of a vehicle, for example a passenger car, using a large amount of data, it is disadvantageous in the case of the previous wear models that they are processed on vehicle-internal control units. In the prior art, the calculation is usually carried out in the control units of the vehicle's internal stabilization programs for the driving behavior of the vehicle or motor vehicle. In order to be able to reliably determine the wear of the brake pad, a highly complex model is required. Since the control devices installed in the vehicle have a limited computing capacity and storage capacity, the complexity of the modeling must be reduced. This also reduces the reliability of the function.

Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.The object of the present invention is to provide a remedial measure for the problems described.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs; vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.This object is achieved with the features of the independent claim; advantageous training and further education are included in the subclaims.

Erfindungsgemäß erfolgt eine Ermittlung des Verschleißes eines Bremsbelages eines Fahrzeugs unter Verwertung einer Vielzahl von Daten, wobei die erforderlichen Rechenoperationen und ein Abgleich von Daten außerhalb des Fahrzeugs in einer Back-End-Rechenstation spezifisch für das jeweilige Fahrzeug durchgeführt wird, und wofür die für die Rechenoperationen und den Datenabgleich benötigten Daten vom Fahrzeug im Fahrzeug-Betrieb an die Back-End-Rechenstation gesendet werden, welche dann einen Hinweis über den Verschleiß an das Fahrzeug und/oder einen Fahrzeug-Nutzer und/oder eine Servicestation für das Fahrzeug sendet. Es werden also die verschleißrelevanten Parameter im Fahrzeug erfasst und an ein kurz sog. Backend (= Back-End-Rechenstation) übertragen, um dort eine Verschleißinformation bzw. eine Restlaufstrecke, welche das Fahrzeug mit den aktuell verbauten Bremsbelägen bei Hochrechnung des Verschleißes noch fahren kann, zu berechnen. Solche verschleißrelevante Parameter sind bspw. der Bremsdruck, mit welchem die Bremsbeläge gegen deren Reibpartner gepresst werden, sowie die Temperatur im Bereich der Bremsbeläge, so bspw. der Bremsscheibe, und weiterhin die Relativgeschwindigkeit zwischen der Bremsscheibe (als dem besagten Reibpartner) und dem (jeweiligen) Bremsbelag. Diese Informationen werden im Fahrzeugbetrieb über fahrzeuginterne Sensoren oder Rechenmodelle erfasst und an das Backend gesendet.According to the invention, the wear of a brake lining of a vehicle is determined by utilizing a large amount of data, the necessary computing operations and a comparison of data outside the vehicle being carried out in a back-end computing station specifically for the respective vehicle, and for what purposes for the computing operations and the data synchronization required data is sent from the vehicle in vehicle operation to the back-end computing station, which then sends an indication of the wear to the vehicle and / or a vehicle user and / or a service station for the vehicle. The wear-relevant parameters in the vehicle are therefore recorded and transmitted to a so-called backend (= back-end computing station) in order to receive wear information or a remaining distance that the vehicle is still driving with the brake pads currently installed when the wear is calculated can calculate. Such wear-relevant parameters are, for example, the brake pressure with which the brake pads are pressed against their friction partner, as well as the temperature in the area of the brake pads, e.g. the brake disc, and also the relative speed between the brake disc (as the said friction partner) and the (respective ) Brake pad. This information is recorded during vehicle operation using in-vehicle sensors or computer models and sent to the backend.

Eine erfindungsgemäß arbeitendes System (bzw. eine entsprechende Vorrichtung oder eine entsprechende elektronische Steuer- und Recheneinheit, welche vorliegend ebenfalls beansprucht wird) soll dabei in einer Flotte von verschiedenen Fahrzeugen und verschiedenen Fahrzeugnutzern integriert sein, welche mit einem gemeinsamen Backend arbeiten. Die verschleißrelevanten Fahrzeugdaten jedes einzelnen Fahrzeugs werden im Backend abgespeichert und verarbeitet. Um daraus im Backend genaue Verschleißinformationen zu erzeugen, können zwei verschiedene Systeme alternativ oder parallel genutzt werden. So kann zum einen ein hinterlegtes geeignetes Verschleißmodell eingesetzt werden, was grundsätzlich bekannt ist, und/oder es kann ein geeigneter Abgleich mit den in einer Datenbank hinterlegten Daten von einer Vielzahl von anderen Fahrzeugen durchgeführt werden.A system according to the invention (or a corresponding device or a corresponding electronic control and computing unit, which is also claimed here) is to be integrated in a fleet of different vehicles and different vehicle users who work with a common backend. The wear-relevant vehicle data of each individual vehicle are saved and processed in the backend. In order to generate precise wear information in the backend, two different systems can be used alternatively or in parallel. On the one hand, a suitable wear model can be used, which is known in principle, and / or a suitable comparison can be carried out with a large number of other vehicles with the data stored in a database.

Um eine hohe Modellierungskomplexität trotz geringer Speicher- und Berechnungsleistung im Fahrzeug zu ermöglichen, werden die Verschleißmodellierung und die Verschleißberechnung in das Backend ausgelagert. Da im Backend eine höhere Rechen- und Speicherleistung genutzt werden kann, kann die Komplexität der Verschleißmodellierung (gegenüber einer Berechnung im Fahrzeug) deutlich gesteigert werden. Die für die Berechnung notwendigen verschleißrelevanten Parameter werden von dem jeweiligen Fahrzeug erfasst und an das Backend gesendet. Wird simultan zu dem Verschleißmodell eine weiter oben bereits genannte Verschleißpille (= Verschleißsensor) verwendet, so sollte diese für einen Abgleich genutzt werden. Diese Verschleißpillen sind in den Bremsbelag integriert und generieren beim Anschliff (durch den Bremsbelag-Reibpartner) ein Signal. Abhängig von der Position der Verschleißpille im Bremsbelag wird durch den Anschliff ein bestimmter Verschleißzustand definiert. Das Anschliffsignal wird genutzt, um die modellierten Verschleißdaten zu validieren, d.h. zu verbessern. Gibt das Verschleißmodell bspw. einen Verschleißwert aus, welcher unter dem definierten Verschleißwert der Verschleißpille liegt, obwohl diese noch nicht angeschliffen wurde, ist eine Anpassung der modellierten Daten bzw. des Modells notwendig. Dasselbe gilt, wenn die Verschleißpille angeschliffen wurde und der modellierte Verschleiß über dieser definierten Verschleißgrenze liegt.In order to enable a high modeling complexity despite low storage and calculation performance in the vehicle, the wear modeling and the wear calculation are outsourced to the backend. Since a higher computing and storage capacity can be used in the backend, the complexity of wear modeling (compared to a calculation in the vehicle) can be increased significantly. The wear-relevant parameters required for the calculation are recorded by the respective vehicle and sent to the backend. If a wear pill (wear sensor) already mentioned above is used simultaneously with the wear model, this should be used for an adjustment. These wear pills are integrated in the brake pad and generate a signal when sanded (by the brake pad friction partner). Depending on the position of the wear pill in the brake pad, a certain state of wear is defined by the bevel. The grinding signal is used to validate the modeled wear data, i.e. to improve. If, for example, the wear model outputs a wear value that is below the defined wear value of the wear pill, although it has not yet been ground, it is necessary to adapt the modeled data or model. The same applies if the wear pill has been ground and the modeled wear is above this defined wear limit.

Alternativ oder parallel zu einem Verschleißmodell können Verschleißinformationen bzw. die noch möglichen Restlaufstrecken (mit dem jeweiligen Bremsbelag) über einen Abgleich mit einer Datenbank erzeugt werden. Wie bereits beschrieben wird ein erfindungsgemäßes Verfahren oder System in einer Vielzahl von verschiedenen Fahrzeugen eingesetzt bzw. durch diese genutzt. Dadurch wird eine große Menge an Verschleißinformationen generiert, die für die Validierung neuer Informationen genutzt werden kann. Der Abgleich der neuen Daten mit den bereits bestehenden Daten kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden. Zum einen ist ein Abgleich mit einem sog. Mittelverschleiß (über eine Vielzahl von Fahrzeugen, welche in irgendeiner Weise miteinander vergleichbar sind, betrachtet) möglich.As an alternative or in parallel to a wear model, wear information or the still possible remaining running distances (with the respective brake lining) can be generated via a comparison with a database. As already described, a method or system according to the invention is used in or used by a large number of different vehicles. This generates a large amount of wear information that can be used to validate new information. The new data can be compared with the existing data in various ways. On the one hand, a comparison with a so-called medium wear is possible (viewed across a large number of vehicles that are comparable in some way).

Dieser Mittelverschleiß von zumindest annährend miteinander (bspw. hinsichtlich Gewicht oder Motorleistung oder Einsatzgebiet) vergleichbaren Fahrzeugen definiert den durchschnittlichen Bremsbelagverschleiß aller Fahrzeuge, die in der Datenbank hinterlegt sind. Da der auftretende Bremsbelag-Verschleiß stark abhängig von dem jeweiligen Fahrzeugnutzungsverhalten ist, kann die Validierung ungenau sein. Um die Genauigkeit des Abgleichs zu verbessern, kann die Datenbank in verschiedene Gruppen unterteilt werden. Die sog. Clusterung der in der Datenbank hinterlegten Fahrzeugflotte erfolgt dann auf Basis von verschiedenen Parametern, so insbesondere hinsichtlich der Belastung der Fahrzeugbremsen bzw. Bremsbeläge. Konkretere Beispiele für solche Parameter sind die Motorisierung, die Ländervariante oder auch das Fahr- bzw. Bremsprofil des Fahrzeugnutzers. Damit erfolgt die Validierung nur zwischen Fahrzeugen, welche ähnliche Eigenschaften haben und ähnlich genutzt werden. Die Genauigkeit des Abgleichs wird mit solchen sog. Belastungsmustern erhöht.This medium wear of at least approximately comparable vehicles (for example with regard to weight or engine power or area of application) defines the average brake pad wear of all vehicles that are stored in the database. Since the brake pad wear that occurs is heavily dependent on the respective vehicle usage behavior, the validation can be inaccurate. To improve the accuracy of the comparison, the database can be divided into different groups. The so-called clustering of the vehicle fleet stored in the database then takes place on the basis of various parameters, in particular with regard to the load on the vehicle brakes or brake pads. More specific examples of such parameters are the motorization, the country variant or the driving or braking profile of the vehicle user. This means that the validation only takes place between vehicles that have similar properties and are used in a similar way. The accuracy of the adjustment is increased with such so-called load patterns.

Die aus dem vorstehend beschriebenen Daten-Abgleich und/oder aus einem Verschleißmodell generierten Verschleißinformationen können anschließend im Backend zu einer Restlaufstrecke (des jeweiligen Fahrzeugs mit den darin verbauten Bremsbelägen) umgerechnet werden. Letztere wird vorliegend bzw. im unabhängigen Patentanspruch auch als Hinweis über den Verschleiß bezeichnet. Andere Hinweise über den aktuellen Verschleiß des oder der Bremsbeläge eines spezifischen Fahrzeugs kann beispielsweise eine Prozentangabe darüber sein, wieviel Prozent des ursprünglichen Belagumfangs bereits verschlissen sind oder vieles mehr. Für den jeweiligen Fahrzeug-Nutzer oder Eigentümer des Fahrzeugs ist eine solche Verschleiß-Information günstig, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn diese (= Hinweis über den Verschleiß) vom Backend direkt an das jeweilige Fahrzeug zurückgesendet wird. Aber auch eine Servicewerkstatt des jeweiligen Fahrzeugs kann über die aus den Verschleißinformationen generierte Restlaufstrecke des jeweiligen Fahrzeugs informiert werden.The wear information generated from the data comparison described above and / or from a wear model can then be converted in the backend to a remaining running distance (of the respective vehicle with the brake pads installed therein). The latter is also referred to in the present case or in the independent claim as an indication of wear. Other information about the current wear of the brake lining (s) of a specific vehicle can be, for example, a percentage of what percentage of the original lining size has already been worn or much more. Such wear information is favorable for the respective vehicle user or owner of the vehicle, it being particularly advantageous if it (= information about the wear) is sent back from the backend directly to the respective vehicle. However, a service workshop for the respective vehicle can also be accessed from the Wear information generated remaining distance of the respective vehicle can be informed.

Ein hier vorgeschlagener Daten-Abgleich und ggf. eine auch daraus resultierende oder vorstehend als Alternative beschriebene Anpassung der modellierten Verschleißdaten hat verschiedene Vorteile. So können dadurch Fehlberechnungen durch seltene Extrem-Randbedingungen ausgeglichen werden. Ein Beispiel für eine solche Extrem-Randbedingung ist der Fahrzeugbetrieb auf der Rennstrecke. Außerdem wird damit sichergestellt, dass nur dann eine Verschleißwarnung ausgegeben wird, wenn sie tatsächlich notwendig ist. Überflüssige Warnungen oder Fehlerspeichereinträge durch fehlerhafte Berechnungen bzw. Modellierungen werden vermieden. Des Weiteren ermöglicht die Datenvalidierung im Backend eine passive Erprobung des Bremsbelagverschleißmodells mittels eines Vergleiches mit dem Anschliff der Belag-Verschleißpille. Durch den Abgleich mit bereits bestehenden Daten wird das Verschleißmodell kontinuierlich weiterentwickelt und optimiert. Erreicht das Modell eine ausreichend hohe Genauigkeit, kann der Einsatz einer Verschleißpille entfallen. Dies führt zu einer Reduktion der Kosten. Zusätzlich ergibt sich durch die Übermittlung und Speicherung der Verschleißdaten ein weiterer Vorteil. Diese große Datenmenge an verschiedenen Verschleiß- bzw. Nutzungsinformationen kann vom Fahrzeughersteller genutzt werden, um Kundenanforderungen an die Bremse bzw. das Bremsverhalten eines Fahrzeuges abzuleiten.A data comparison proposed here and possibly also an adaptation of the modeled wear data resulting therefrom or described above as an alternative has various advantages. In this way, incorrect calculations due to rare extreme boundary conditions can be compensated. An example of such an extreme boundary condition is vehicle operation on the racetrack. It also ensures that a wear warning is only issued when it is actually necessary. Unnecessary warnings or fault memory entries due to incorrect calculations or modeling are avoided. Furthermore, the data validation in the backend enables passive testing of the brake pad wear model by means of a comparison with the grinding of the pad wear pill. The wear model is continuously developed and optimized by comparing it with existing data. If the model achieves a sufficiently high level of accuracy, the use of a wear pill can be omitted. This leads to a reduction in costs. In addition, the transmission and storage of the wear data results in another advantage. This large amount of data on various wear and usage information can be used by the vehicle manufacturer to derive customer requirements for the brake or the braking behavior of a vehicle.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 10066245 B4 [0002]
EP 2899081 B1 [0003]
WO 2017/051032 A1 [0004]

Claims

Method for determining the wear of a brake lining of a vehicle by utilizing a large amount of data, the required computing operations and a comparison of data outside the vehicle being carried out in a back-end computing station specifically for the respective vehicle, and for what purposes the computing operations and The data required for the data synchronization is sent from the vehicle in vehicle operation to the back-end computing station, which then sends an indication of the wear to the vehicle and / or a vehicle user and / or a service station for the vehicle.

Procedure according to Claim 1 , wherein the wear determination is also compared with a wear sensor provided in the brake lining.

Procedure according to Claim 1 or 2 , whereby a computed wear model is used, which takes into account relevant usage data of the vehicle.

Method according to one of the preceding claims, wherein a data comparison is carried out with the brake pad wear data of a large number of comparable vehicles.

Procedure according to Claim 4 , the large number of comparable vehicles being divided into clusters with comparable load patterns.

Electronic control and computing unit or on such an installable computer program or computer program product which comprises executable program code and is designed to carry out a method according to one of the preceding claims.