DE102018212367A1

DE102018212367A1 - Steuervorrichtung für ein steuersystem eines bremssystems

Info

Publication number: DE102018212367A1
Application number: DE102018212367.5A
Authority: DE
Inventors: Louis Tam
Original assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 2017-08-11
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2019-04-04
Also published as: GB2565431A; GB2565431B; GB201712899D0; GB201812096D0

Abstract

Steuervorrichtung (300) für ein Steuersystem (350) eines Bremssystems (200), wobei die Steuervorrichtung (300) konfiguriert ist, eine Temperatur (151) eines Bremssystems (200) eines Fahrzeugs (400) zu berechnen (S180), wobei die Steuervorrichtung (300) konfiguriert ist, zu bestimmen (S120), ob der Luftstrom über ein Bremssystem (200) eines Fahrzeugs (400) sich in einem höheren Wärmeübertragungsmodus oder einem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus befindet; und eine Temperatur (151) des Bremssystems (200) mittels des bestimmten Wärmeübertragungsmodus zu berechnen (S180); und ein Signal (380) auszugeben, das die berechnete Temperatur (151) des Bremssystems (200) anzeigt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Steuersystem eines Bremssystems; insbesondere, aber nicht ausschließlich, betrifft die Offenbarung eine Steuervorrichtung für ein Steuersystem eines Bremssystems für ein Fahrzeug. Aspekte der Erfindung betreffen eine Steuervorrichtung, ein computerlesbares Medium, ein Verfahren, ein Bremssystem und ein Fahrzeug.
STAND DER TECHNIK
Es ist erforderlich, eine Leistungsfähigkeit eines Bremssystems eines Fahrzeugs zu überwachen, um zu bestimmen, ob das Bremssystem in der Lage ist, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ausreichend zu vermindern, wenn ein Benutzer des Fahrzeugs das Bremssystem betätigt.
Bei konventionellen Fahrzeugen beinhaltet das Überwachen des Bremssystems die Nutzung eines Temperaturmodells, das eine Temperatur des Bremssystems berechnet. Allerdings überbewerten diese bekannten Temperaturmodelle erheblich das Maß der Kühlung des Bremssystems unter bestimmten Bedingungen.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Problem des Stands der Technik zu entschärfen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung stellen eine Steuervorrichtung, ein computerlesbares Medium, ein Bremssystem und ein Fahrzeug nach den beigefügten Ansprüchen bereit.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung für ein Steuersystem eines Bremssystems bereitgestellt, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, eine Temperatur eines Bremssystems eines Fahrzeugs zu berechnen, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, zu bestimmen, ob der Luftstrom über ein Bremssystem eines Fahrzeugs sich in einem höheren Wärmeübertragungsmodus oder einem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus befindet; und eine Temperatur des Bremssystems mittels des bestimmten Wärmeübertragungsmodus zu berechnen; und ein Signal auszugeben, das die berechnete Temperatur des Bremssystems anzeigt.
Vorteilhafterweise stellt es über die Steuervorrichtung, die den Wärmeübertragungsmodus des Luftstroms über das Bremssystem bestimmt, eine verbesserte Temperaturberechnung bereit, die nicht einen konstanten Wärmeübertragungsmodus voraussetzt und somit die Kühlung des Bremssystems bei besonderen Bremsvorgängen nicht überbewertet. Folglich wird ein genaueres Bremssystem-Temperaturmodell bereitgestellt, das eine bessere Vorhersage des Verhaltens des Bremssystems ermöglicht.
Optional ist die Steuervorrichtung konfiguriert, zu bestimmen, ob der Luftstrom über ein Bremssystem sich in einem höheren Wärmeübertragungsmodus oder einem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus - basierend auf einer Bestimmung der Turbulenz des Luftstroms - befindet. Optional ist die Steuervorrichtung konfiguriert, zu bestimmen, ob der Luftstrom im höheren Wärmeübertragungsmodus turbulenter ist und im niedrigeren Wärmeübertragungsmodus weniger turbulent ist. Optional ist die Steuervorrichtung konfiguriert, die Turbulenz des Luftstroms mittels der Geschwindigkeit des Fahrzeugs; und/oder einem auf des Fahrzeugs [sic!] wirkenden Luftdrucks zu bestimmen.
Vorteilhafterweise stellt das Bestimmen der Turbulenz des Luftstroms ein genaueres Bremstemperaturmodell bereit, welches das Überbewerten der Kühlung des Bremssystems vermeidet.
Optional vergleicht die Steuervorrichtung eine Reynoldsche Zahl für den Luftstrom über das Bremssystem mit einem Schwellenwert, der einen Übergangspunkt zwischen dem höheren Wärmeübertragungsmodus und dem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus darstellt. Optional ist der Schwellenwert eine spezifische Reynoldsche Zahl. Die spezifische Reynoldsche Zahl kann als Ergebnis von Experimentieren ausgewählt werden, und kann für einen bestimmten Fahrzeugtyp oder ein -Modell kalibriert werden.
Vorteilhafterweise stellt die Verwendung einer Reynoldschen Zahl für den Luftstrom eine genaue Möglichkeit zur Bestimmung bereit, ob der Luftstrom sich in einem höheren oder niedrigeren Wärmemodus befindet, indem die Geschwindigkeit und Größe der Bremseinrichtungen und die Dichte und Viskosität des Luftstroms berücksichtigt werden.
Optional bestimmt die Steuervorrichtung, dass der Luftstrom über ein Bremssystem eines Fahrzeugs sich im höheren Wärmeübertragungsmodus befindet, wenn die Reynoldsche Zahl über dem Schwellenwert liegt. Optional bestimmt die Steuervorrichtung, dass der Luftstrom über ein Bremssystem eines Fahrzeugs sich im niedrigeren Wärmeübertragungsmodus befindet, wenn die Reynoldsche Zahl unter dem Schwellenwert liegt.
Optional ruft die Steuervorrichtung die Reynoldsche Zahl vor dem Vergleich von einer Speichereinrichtung ab. Alternativ berechnet die Steuervorrichtung die Reynoldsche Zahl vor dem Vergleich.
Optional kann die Steuervorrichtung die Differenz zwischen einem Wert für den Wärmeenergieverlust von dem Bremssystem und einem Wert für die Wärmeenergie, die zum Bremssystem übertragen wird, bestimmen. Es versteht sich, dass ein Wert der Wärmeenergie in eine Temperatur umgewandelt werden kann.
Optional kann die Steuervorrichtung einen Wert für den Verlust von Wärmeenergie vom Bremssystem basierend auf dem bestimmten Wärmeübertragungsmodus und Berechnen der Temperatur des Bremssystems dadurch bestimmen, dass sie den Wert für den Verlust von Wärmeenergie von einem Wert für Wärmeenergie subtrahiert, der zum Bremssystem übertragen wird, um die Temperaturveränderung zu bestimmen und dann die Temperaturveränderung zu einer früheren Temperatur des Bremssystems addiert.
Optional kann die Steuervorrichtung die Wärmeübertragungszahl bestimmen, wenn die Wärmeübertragungszahl vom Wärmeübertragungsmodus abhängig sein kann.
Optional kann die Steuervorrichtung eine Bremssystemtemperatur berechnen. Die Bremssystemtemperatur kann die Temperatur von mindestens einem von einer Bremsscheibe, einem Bremsbelag, einem Bremssattel oder einer Bremsflüssigkeit sein.
Die Steuervorrichtung kann weiterhin das Steuern eines Fahrzeugsystems entsprechend dem Signal, das die Bremssystemtemperatur anzeigt, beinhalten.
Das Steuern eines Fahrzeugsystems kann das Managen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs umfassen.
Das Steuern eines Fahrzeugsystems kann das Betätigen eines Bremssystems des Fahrzeugs umfassen.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Berechnen einer Temperatur eines Bremssystems eines Fahrzeugs bereitgestellt, wobei das Verfahren umfassen kann: Bestimmen, ob der Luftstrom über ein Bremssystem eines Fahrzeugs sich in einem höheren Wärmeübertragungsmodus oder einem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus befindet; und Berechnen einer Temperatur des Bremssystems mittels des bestimmten Wärmeübertragungsmodus; und Ausgabe eines Signals, das die berechnete Temperatur des Bremssystems anzeigt.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein computerlesbares Medium bereitgestellt, das Anweisungen umfasst, die bei Ausführung bewirken, dass ein Computer
ein Verfahren zum Berechnen einer Temperatur eines Bremssystems eines Fahrzeugs ausführt, wobei das Verfahren umfassen kann: Bestimmen, ob der Luftstrom über ein Bremssystem eines Fahrzeugs sich in einem höheren Wärmeübertragungsmodus oder einem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus befindet; und Berechnen einer Temperatur des Bremssystems mittels des bestimmten Wärmeübertragungsmodus; und Ausgabe eines Signals, das die berechnete Temperatur des Bremssystems anzeigt.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein Bremssystem und die Steuervorrichtung umfasst.
Optional umfasst das Bremssystem mindestens eines von einer Bremsscheibe; einem Bremsbelag, einem Bremssattel und einer Bremsflüssigkeit.
Innerhalb des Umfangs dieser Anmeldung wird ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorhergehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargestellt werden, und insbesondere deren individuellen Merkmale, unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination berücksichtigt werden können. Dies bedeutet, dass alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer beliebigen Ausführungsform auf beliebige Weise und/oder in einer beliebigen Kombination kombiniert werden können, sofern diese Merkmale nicht inkompatibel sind. Der Antragsteller behält sich das Recht vor, jeden beliebigen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu ändern oder jeden neuen Patentanspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, jeden beliebigen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu verändern, um von einem beliebigen Merkmal eines beliebigen anderen Anspruchs abzuhängen und/oder dieses zu integrieren, obwohl es auf diese Art und Weise zuvor nicht beansprucht wurde.
Figurenliste
Eine oder mehrere erfindungsgemäße Ausführungsformen werden nun nur beispielhalber unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben Dabei gilt:

1 ist eine schematische Darstellung eines Steuersystems eines Bremssystems eines Fahrzeugs von 8 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung eines Steuersystems eines Bremssystems eines Fahrzeugs von 8 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens, das von der Steuervorrichtung genutzt wird, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 ist ein Ablaufdiagramm des Verfahrens, das von der Steuervorrichtung von 3 genutzt wird, und weitere Details anzeigt.
5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens, das von der Steuervorrichtung genutzt wird, gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung von 3.
6 ist ein Logik-Ablaufdiagramm, das von der Steuervorrichtung genutzt wird, gemäß der Ausführungsform der Erfindung von 5.
7 ist ein Logik-Ablaufdiagramm, das von der Steuervorrichtung genutzt wird, gemäß der Ausführungsform der Erfindung von 6.
8 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Steuersystem eines Fahrzeug-Bremssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
9 ist eine Kurve der Temperaturprofile einer Bremsscheibe für ein Fahrzeug, das mit 90km/h fährt, wobei es Daten aus Messdaten, einem früheren Modell und einem vorgeschlagenen Modell vergleicht, wie sie durch die Steuervorrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung berechnet werden.
10 ist eine Kurve des Temperaturprofils einer Bremsscheibe für ein Fahrzeug, das mit 30km/h fährt, wobei es Daten aus Messdaten, einem früheren Modell und einem vorgeschlagenen Modell vergleicht, wie sie durch die Steuervorrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung berechnet werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 ist eine schematische Darstellung eines Steuersystems 350 (von einem Bremssystem 200 eines Fahrzeugs 400, wie in 8 abgebildet). Das Steuersystem 350 umfasst eine Steuervorrichtung 300, eine Speichereinrichtung 340. Die Steuervorrichtung 300 umfasst einen Prozessor 320. Der Prozessor 320 ist mit der Speichereinrichtung 340 gekoppelt. Die Speichereinrichtung 340 weist ein computerlesbares Medium 250 auf, das Anweisungen speichert, die bei Ausführung bewirken [sic!], dass die Steuervorrichtung 300 bestimmt, ob der Luftstrom über ein Bremssystem 200 sich in einem höheren Wärmeübertragungsmodus oder einem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus befindet, wobei die Steuervorrichtung eine Temperatur des Bremssystems 200 mittels des bestimmten Wärmeübertragungsmodus berechnet. Die Steuervorrichtung 300 gibt ein Signal 380 aus, das eine bestimmte Bremssystemtemperatur T_B 151 anzeigt, die nach Bedarf für ein anderes Fahrzeugsystem oder eine andere Steuervorrichtung zur Verfügung gestellt wird, zum Beispiel für eine Antriebsstrang-Steuervorrichtung, um den Motor herunterzuregeln oder weitere Maßnahmen zu implementieren, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemäß der verfügbaren Bremsleistung zu managen.
Der Wärmeübertragungsmodus kann aus der dimensionslosen Geschwindigkeit basierend auf dem geometrischen Aufbau des Bremssystems bestimmt werden; dies kann die Luftgeschwindigkeit über der Bremsscheibe, die gemessene Lufttemperatur, den Luftdruck, den Bremsscheiben-Durchmesser und das Abrufen des zuvor gespeicherten Temperaturstatus beinhalten.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Luftdruck eine Schätzung basierend auf der Höhenlage des Fahrzeugs oder der Höhenlage des Fahrzeugs und der gemessenen Lufttemperatur sein.
2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Steuersystems 350 alternativ zu der in 1 dargestellten. Die Ausführungsform von 2 unterscheidet sich von 1 insofern, als die Steuervorrichtung 300 von 2 separat mit dem Prozessor 320 von 2 gekoppelt gezeigt wird. Es versteht sich, dass die Steuervorrichtung 300 von 2 als den Prozessor 320 umfassend betrachtet wird.
3 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100, das von der Steuervorrichtung 300 zur Berechnung einer Temperatur eines Bremssystems 200 eines Fahrzeugs 400 verwendet wird (wie in 8 dargestellt). Das Verfahren 100 bestimmt in Block S120, ob der Luftstrom über ein Bremssystem 200 eines Fahrzeugs 400 sich in einem höheren Wärmeübertragungsmodus oder einem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus befindet, und berechnet in Block S180 eine Temperatur des Bremssystems 200 mittels des bestimmten Wärmeübertragungsmodus. In Block S190 gibt die Steuervorrichtung ein generiertes Signal der bestimmten Bremssystemtemperatur aus.
Detaillierter bestimmt in Block S120 das Verfahren 100, ob der Luftstrom über ein Bremssystem 200 sich in einem höheren Wärmeübertragungsmodus oder einem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus, basierend auf einer Bestimmung der Turbulenz des Luftstroms, befindet. Wenn bestimmt wird, dass der Luftstrom turbulenter ist, wird bestimmt, dass sich der Luftstrom über das Bremssystem 200 im höheren Wärmeübertragungsmodus befindet, und wenn der Luftstrom weniger turbulent ist, dann im niedrigeren Wärmeübertragungsmodus.
Das Verfahren 100 bestimmt die Turbulenz des Luftstroms mittels einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 400 und eines Luftdrucks, der auf das Fahrzeug 400 wirkt, aber es darf nur die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 400 verwendet werden. Optional kann der Luftdruck über die Höhenlage des Fahrzeugs 400 oder die Höhenlage des Fahrzeugs 400 und die Lufttemperatur bestimmt werden.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das das Verfahren 100 von 3 veranschaulicht, das von der Steuervorrichtung 300 genutzt wird.
Die Bestimmung in Block S120 von 3 findet in den Blöcken S122 und S123 von 4 statt. In Block S122 wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 400 bestimmt.
Nach dem Bestimmen der Geschwindigkeit wird ein entsprechender Wärmeübertragungsmodus in Block S123 von einer Speichereinrichtung abgerufen (veranschaulicht in den 1 und 2, 340). Die Speichereinrichtung 340 ist eine Lookup-Tabelle, die verschiedene Geschwindigkeiten des Fahrzeugs 400 und den entsprechenden Wärmeübertragungsmodus speichert. Alternativ kann die Speichereinrichtung jeder andere Typ von Schreib-Lese-Speicher sein.
Der abgerufene Wärmeübertragungsmodus wird dann zur Bestimmung in Block S125 von einem Wert für den Verlust von Wärmeenergie vom Bremssystem 200 verwendet. Die Temperatur des Bremssystems 200 wird dann in Block S180 durch Subtrahieren des bestimmten Werts für den Verlust von Wärmeenergie vom Bremssystem 200 von einem Energiewert, der an das Bremssystem 200 übertragen wird, berechnet. Dann wird ein Signal der bestimmten Bremssystemtemperatur s190 ausgegeben.
Das Bremssystem 200 ist eine Bremsscheibe. Die Temperatur einer jeden Bremsscheibe des Fahrzeugs 400 wird berechnet. Alternativ kann das Bremssystem mindestens eines von einer Bremsscheibe; einem Bremsbelag, einem Bremssattel oder einer Bremsflüssigkeit des Fahrzeugs 400 sein.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ausführungsform des Verfahrens 100 von 3 veranschaulicht, das von der Steuervorrichtung der 1 oder 2 genutzt wird. 5 ist eine Alternative zu 4.
Das Bestimmen in Block S120 von 3 wird weiterhin durch die Blöcke S122 und S124 definiert. In Block S122, der eine Reynoldsche Zahl für den Luftstrom über das Bremssystem 200 mit einem Schwellenwert, der einen Übergangspunkt zwischen dem höheren Wärmeübertragungsmodus und dem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus darstellt. [sic!] Der Schwellenwert ist eine spezifische Reynoldsche Zahl, die den Übergangspunkt zwischen dem höheren Wärmeübertragungsmodus des turbulenten Luftstroms und dem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus des laminaren Luftstroms darstellt.
Nach dem Vergleichen in Block S122 bestimmt das Verfahren in Block S124, dass der Luftstrom über das Bremssystem 200 eines Fahrzeugs 400 turbulenter und im höheren Wärmeübertragungsmodus ist, wenn die Reynoldsche Zahl über dem Schwellenwert liegt, und bestimmt in Block S124, dass der Luftstrom über ein Bremssystem 200 eines Fahrzeugs 400 weniger turbulent und im niedrigeren Wärmeübertragungsmodus ist, wenn die Reynoldsche Zahl unter dem Schwellenwert liegt.
Die Reynoldsche Zahl wird vor dem Vergleichen S122 berechnet (Block S130 von 7).
Alternativ kann die Reynoldsche Zahl vor dem Vergleichen S122 von einer Speichereinrichtung 340 abgerufen werden. Die gespeicherten Reynoldschen Zahlen werden jeweils einem unterschiedlichen Luftdruck zugeordnet, der auf das Fahrzeug 400 wirkt. In einer geringfügigen Abweichung kann die gespeicherte Reynoldsche Zahl ebenfalls unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs 400 zugeordnet sein.
Der abgerufene Wärmeübertragungsmodus wird dann zur Bestimmung in Block S125 von einem Wert für den Verlust von Wärmeenergie vom Bremssystem 200 verwendet. Die Temperatur des Bremssystems 200 wird dann in Block S180 berechnet durch Subtrahieren des bestimmten Werts des Verlusts von Wärmeenergie von einem Wert für Wärmeenergie, die an das Bremssystem 200 übertragen wird, um die Temperaturveränderung zu bestimmen, und dann durch Addieren der Temperaturveränderung zu einem früheren Temperatursystem des Bremssystems 200 . Dann wird ein Signal der bestimmten Bremssystemtemperatur s190 ausgegeben.
6 ist ein Logik-Ablaufdiagramm, das die Daten und Prozesse veranschaulicht, die zum Berechnen einer Temperatur eines Bremssystems 200 verwendet werden, und Details über die Blöcke bereitstellt, die der Ausführungsform des Verfahrens 100 von 5, das von der Steuervorrichtung der 1 oder 2 genutzt wird, zugrunde liegen.
Eine Temperatur T_B eines Bremssystems 200 wird in Block S180 durch Bestimmen eines Temperaturanstiegs, ΔT₁, dem das Bremssystem 200 aufgrund eines Wärmeenergieeingangs 148 an das Bremssystem 200 und eines Temperaturrückgangs, ΔT₂, dem das Bremssystem 200 aufgrund des Gesamt-Wärmeverlusts 145 aus dem Bremssystem 200 ausgesetzt ist, berechnet.
Detaillierter werden Variablen des Bremssystems 147 in eine erste Wärmeenergiegleichung in Block S131 eingegeben, um den Wärmeenergieeingang 148, an das Bremssystem 200 zu bestimmen. Die erste Wärmeenergiegleichung von Block S131 lautet: $W ä r m e e i n g a n g = P r o d u k t d e r B r e m s s y s t e m - V a r i a b l e n 147$
Die Bremssystemvariablen 147 beinhalten Folgendes: Bremsdrehmoment des Bremssystems 200; Drehgeschwindigkeit des dem Bremssystem 200 zugeordneten Rades; und Wärmeverteilungszahl des Bremssystems 200.
Der Wärmeenergieeingang 148 wird in Block S132 in eine erste Temperaturgleichung mit einem Wärmekapazitätsenergiekoeffizienten eingegeben, der einen Wert für Wärmeenergie darstellt, der benötigt wird, um 1 kg des Bremssystems 200 um 1°C anzuheben, und die Masse des Bremssystems 200, um einen Temperaturanstieg des Bremssystems 200, ΔT₁, 149, zu bestimmen.
Die erste Temperaturgleichung von Block S132 lautet: $Δ T_{1} = \frac{W ä r m e e i n g a n g}{M a s s e n - W ä r m e k a p a z i t ä t s e n e r g i e k o e f f i z i e n t}$
Der Gesamtwärmeverlust 145 stellt die Wärmeenergie dar, die im Bremssystem 200 aufgrund von Kühlung verloren geht.
Beim Berechnen des Gesamt-Wärmeverlusts 145 werden der Konvektions-Wärmeverlust 143 und der sonstige Wärmeverlust 144 in Block S126 summiert: $G e s a m t - W ä r m e v e r l u s t = K o n v e k t i o n s - W ä r m e v e r l u s t + s o n s t i g e r W ä r m e v e r l u s t$
Es folgt eine Erläuterung des Prozesses, um den Konvektions-Wärmeverlust 143 zu erhalten. Eine Reynoldsche Zahl 140 wird in S124 in eine Wärmeübertragungsgleichung eingegeben. Dabei wird die Reynoldsche Zahl 140 in Bezug auf Wärmeübertragungskonstanten neu angeordnet, um eine Wärmeübertragungszahl 141 zu bestimmen, die den Wärmeübertragungsmodus des Luftstroms über ein Bremssystem 200 definiert.
Detaillierter wird die Reynoldsche Zahlengleichung in Block S124 mit der Nusselt-Zahl-Gleichung neu angeordnet, um eine Wärmeübertragungsgleichung zu ergeben, die eine Wärmeübertragungszahl 141 bildet.
Die Wärmeübertragungsgleichung in S124 lautet: $W ä r m e ü b e r t r a g u n g s z a h l 141 = \frac{K}{D} X {(R e)}^{Y};$
wobei K die Wärmeleitfähigkeit von Luft und D eine charakteristische Länge des Bremssystems 200, wie beispielsweise einen Durchmesser, darstellt. Re ist die Reynoldsche Zahl 140 und X und Y sind Konstanten, die durch die Größe der Reynoldschen Zahl 140 definiert sind. X und Y können experimentell bestimmt werden und können in der Speichereinrichtung 340 gespeichert werden (wie in den 1 und 2 dargestellt). Dies ist detaillierter in Bezug auf die 7 erläutert.
In Block S125 wird die bestimmte Wärmeübertragungszahl 141 mit anderen Variablen 142 in einer zweiten Wärmeenergiegleichung verwendet, um den Konvektions-Wärmeverlust 143 zu berechnen.
Die zweite Wärmeenergiegleichung von S125 lautet: $K o n v e k t i o n s - W ä r m e v e r l u s t = W ä r m e ü b e r t r a g u n g s z a h l \times A \times (T a k t u e l l - T U m g e b u n g);$
wobei die Wärmeübertragungszahl die Wärmeübertragungszahl 141 ist, und die anderen Variablen 142 sind: Oberfläche des Bremssystems, A; die vorherige Temperatur 150 des Bremssystems, Taktuell; und die Umgebungstemperatur der Luft, Tumgebung.
Zur Berechnung des Gesamt-Wärmeverlusts 145 wird der Konvektions-Wärmeverlust 143 mit anderen Wärmeverlustbeträgen 144 summiert, S126. Die anderen Wärmeverlustbeträge bei 144 können auf Wärmeverlust durch Strahlung, Leitung und natürliche Konvektion zurückzuführen sein. Allerdings wird die natürliche Konvektion durch Schwankungen der Dichte des Luftstroms verursacht, und ist nicht auf das Verhalten des Luftstroms zurückzuführen, während die Luft über das Bremssystem 200 strömt; somit kann sie bei einer signifikanten Geschwindigkeit des Bremssystems geringfügig sein, zum Beispiel bei Geschwindigkeiten, bei denen das Verhalten des Luftstroms nicht mehr vollkommen laminar ist.
Der Gesamt-Wärmeverlust 145 wird dann in Block S127 in eine zweite Temperaturgleichung eingegeben, um den Temperaturrückgang, ΔT₂, 146, des Bremssystems 200 aufgrund des Gesamt-Wärmeverlusts 145 zu berechnen. Die zweite Temperaturgleichung ist dieselbe Gleichung wie die erste Temperaturgleichung von Block S132, und lautet: $Δ T 2 = M a s s e \times W ä r m e e i n g a n g \times E n e r g i e k o e f f i z i e n t .$
Der Temperaturanstieg 149 in Block S180 wird mit der vorherigen Temperatur 150 des Bremssystems summiert. Der berechnete Temperaturrückgang 146 wird von der Summe aus Temperaturanstieg 149 und vorheriger Temperatur 150 subtrahiert, um die Temperatur, T_B 151, des Bremssystems 200 zu ergeben.
Die vorherige Temperatur 150 ist effektiv die Temperatur des vorherigen Zustands des Bremssystems und wird auf (1) die SUMME von S180, und (2) die anderen Variablen 142 der zweiten Energiegleichung in S125 zurückgeführt, so dass die berechnete Temperatur 151 des Bremssystems 200 die Echtzeittemperatur des Bremssystems 200 genau widerspiegelt. Die ausgegebene Temperatur 151 kann nach einer Verzögerung in der Summe S180 berechnet werden, so dass die berechnete Temperatur 151 auf der Temperatur des vorherigen Zustandes, der vorherigen Temperatur 150, basiert, um sofortige Rückführung zu vermeiden, die für den Logik-Ablauf schädlich wäre. Alternativ kann die Verzögerung in einem anderen Prozess des Logik-Ablaufs stattfinden, was dazu führen würde, dass sofortige Rückführung vermieden wird.
7 ist ebenfalls ein Logik-Ablaufdiagramm und veranschaulicht detaillierter die Berechnung der Reynoldschen Zahl 140.
Die Variablen 139 des Bremssystems 200 und der Luftstrom werden in Block S130 in eine Reynoldsche Zahlengleichung eingegeben. Die Variablen des Bremssystems und des Luftstroms 139 beinhalten Folgendes: Dichte der Luft, dynamische Viskosität der Luft; Geschwindigkeit des Bremssystems; und Größe des Bremssystems. In S130 wird die Reynoldsche Zahlengleichung ausgeführt.
Die Reynoldsche Zahlengleichung lautet: $R e = \frac{ρ v D}{μ};$
wobei ρ = Dichte der Luft, v = Geschwindigkeit des Bremssystems 200, D = Größe des Bremssystems 200 und µ = dynamische Viskosität der Luft. Die dynamische Viskosität und Dichte der Luft können aus einer Luftdruckschätzung des Fahrzeugs, die dem Bremssystem 200 zugeordnet ist, bestimmt werden.
Die berechnete Reynoldsche Zahl 140 wird dann in Block S122 mit einem Schwellenwert verglichen. Der Schwellenwert stellt einen Übergangspunkt zwischen dem höheren Wärmeübertragungsmodus und dem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus dar. Der Schwellenwert ist eine spezifische Reynoldsche Zahl.
Nach dem Vergleich in Block S122 wird eine Berechnung für die Wärmeübertragungszahl in Block S124 mittels der berechneten Reynoldschen Zahl 140 und den Wärmekonstanten durchgeführt, wobei die Wärmekonstanten in Abhängigkeit davon gewählt werden, ob die Reynoldsche Zahl 140 über oder unter dem Schwellenwert von Block S122 liegt. Dies ist dieselbe Wärmeübertragungsgleichung, wie sie bezogen auf S124 in 6 beschrieben wird.
Wenn die Reynoldsche Zahl 140 über dem Schwellenwert liegt, wird bestimmt, dass der Luftstrom sich in einem höheren Wärmeübertragungsmodus befindet und entsprechende Wärmekonstanten bei der Berechnung von Block S124 zur Anwendung kommen.
Wenn bestimmt wird, dass die Reynoldsche Zahl 140 im Vergleich von Block S122 unter dem Schwellenwert liegt, wird bestimmt, dass der Luftstrom sich in einem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus befindet, und es werden entsprechende Wärmekonstanten bei der Berechnung von Block S124 verwendet.
Als Beispiel kann der Schwellenwert die spezifische Reynoldsche Zahl 150 000 sein. Wenn die bestimmte Reynoldsche Zahl 140 unter 150 000 liegt, befindet sich der Luftstrom im niedrigeren Wärmeübertragungsmodus und in Gleichung 4 ist die Konstante X = 0,4 und die Konstante Y = 0,55. Wenn die bestimmte Reynoldsche Zahl 140 über 150 000 liegt, befindet sich der Luftstrom im niedrigeren Wärmeübertragungsmodus und in Gleichung 4 ist die Konstante X = 0,7 und die Konstante Y = 0,8. Beliebige oder alle Werte für Schwellenwert und Konstante können für einen spezifischen Fahrzeugtyp oder ein spezifisches -Modell kalibriert werden.
Wenn die Reynoldsche Zahl 140 auf der Basis einer linearen Beziehung mit der Bremsen-Luftstrom-Geschwindigkeit berechnet wird, kann alternativ vorgesehen werden, dass die Bremsen-Luftstrom-Geschwindigkeit mit einer Schwellenwertgeschwindigkeit verglichen wird, um den Wärmeübertragungsmodus zu bestimmen. In dieser Alternative kann die Schwellenwertgeschwindigkeit aus einer Lookup-Tabelle basierend auf der dynamischen Viskosität und Dichte der Luft, die aus einer Schätzung des Luftdrucks des Fahrzeugs bestimmt wird, wie vorstehend behandelt, berechnet oder abgerufen werden.
Nach der Berechnung in Block S124 wird eine Wärmeübertragungszahl berechnet: Wärmeübertragungszahl 141A, wenn die Reynoldsche Zahl 140 über dem Schwellenwert liegt, und Wärmeübertragungszahl 141B, wenn die Reynoldsche Zahl 140 unter dem Schwellenwert liegt. Die berechnete Wärmeübertragungszahl kann dann in einem Temperaturmodell verwendet werden, das die Temperatur des Bremssystems berechnet. Die Wärmeübertragungszahl ist abhängig vom Wärmeübertragungsmodus. Da die Wärmeübertragungszahl unterschiedlich ist, je nachdem, ob der Luftstrom sich in einem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus oder einem höheren Wärmeübertragungsmodus befindet, ist das Temperaturmodell genauer und es wird ein Überschätzen der Kühlung des Bremssystems vermieden.
8 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs 400. Das Fahrzeug 400 weist ein Bremssystem 200 auf, das mit dem Steuersystem 350 von 1 oder 2 gekoppelt ist. Das Steuersystem 350 kann die bestimmte Bremstemperatur T_B bei der Steuerung des Bremssystems 200 verwenden.
9 vergleicht das Temperaturprofil einer Scheibenbremse während zweier Bremsereignisse, auf die Phasen von Fahren des Fahrzeugs bei 90 km/h folgen. Die Temperatur der Bremsscheibe nimmt während der Bremsereignisse zu und nimmt dann ab, wenn das Fahrzeug seine Geschwindigkeit ohne Bremsbetätigung beibehält. 90 km/h können als im höheren Wärmeübertragungsmodus liegend betrachtet werden, und die Ausführungsform der Erfindung kann so betrachtet werden, dass sie im Vergleich zu bestehenden Modellen eine etwas verbesserte Genauigkeit in Bezug auf die Messdaten bereitstellt.
Die von der Erfindung bereitgestellte Verbesserung gegenüber bestehenden Modellen ist weiterhin aus 10 erkennbar. Diese zeigt das Fahrzeug beim Fahren bei 30 km/h, nachdem ein einziges Bremsereignis die Temperatur der Bremsscheibe erhöht hat. Die Temperatur der Bremsscheibe nimmt ab, wenn das Fahrzeug seine Geschwindigkeit ohne Bremsbetätigung beibehält. Bei dieser Geschwindigkeit befindet sich das Fahrzeug im niedrigeren Wärmeübertragungsmodus, und wie aus der Kurve ersichtlich ist, stellt die Erfindung eine erheblich verbesserte Genauigkeit in Bezug auf die Messdaten im Vergleich zum bestehenden Modell bereit, das nicht zwischen niedrigeren und höheren Wärmeübertragungsmodi unterscheidet. Somit stellt das vorstehend beschriebene Verfahren eine verbesserte Schätzung der Bremstemperatur auf eine Weise bereit, die nicht rechenintensiv und geeignet zur Einbeziehung in ein eingebettetes Physikmodell in einer Steuervorrichtung des Fahrzeugs ist, und auf einem einfachen Fahrzeugparameter basiert.
Während das Bremssystem entweder als Bremsbelag oder Bremsscheibe beschrieben wurde, kann das Bremssystem eine Kombination aus einem Bremsbelag, einer Bremsscheibe, einem Bremssattel und einer Bremsflüssigkeit sein. Darüber hinaus kann die Erfindung unter Verwendung von nur einer Komponente oder jeder denkbaren Kombination, wie beispielsweise Bremsscheibe und Bremsbelag, oder Bremsscheibe und Bremssattel, oder Bremsscheibe und Bremsflüssigkeit, praktiziert werden. Wenn mehr als eine Komponente Bestandteil des Bremssystems ist, wird die Temperatur von jeder Komponente einzeln berechnet, und Interaktionen zwischen jeder Komponente (zum Beispiel Wärmeübertragung durch Leitung) werden so modelliert, dass die Genauigkeit des Temperaturmodells verbessert wird. In einer Variante können die Interaktionen, die die Wärmeübertragung zwischen Komponenten verursachen, dazu verwendet werden, zu Wärmeeingangs- oder zu Wärmeverlustwerten beizutragen, die bezogen auf 6 behandelt wurden.
Der Schwellenwert wurde beschrieben als [sic!] ist eine spezifische Reynoldsche Zahl, die den Übergangspunkt zwischen dem höheren Wärmeübertragungsmodus des turbulenten Luftstroms und dem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus des laminaren Luftstroms darstellt. Allerdings kann als Alternative die spezifische Reynoldsche Zahl einen Übergangspunkt zwischen einem höheren Wärmeübertragungsmodus von turbulenterem Luftstrom und einem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus von weniger turbulentem Luftstrom darstellen.

Claims

Steuervorrichtung (300) für ein Steuersystem (350) eines Bremssystems (200), wobei die Steuervorrichtung (300) konfiguriert ist, eine Temperatur (151) eines Bremssystems (200) eines Fahrzeugs (400) zu berechnen, wobei die Steuervorrichtung (300) konfiguriert ist; zu bestimmen, ob der Luftstrom über ein Bremssystem (200) eines Fahrzeugs (400) sich in einem höheren Wärmeübertragungsmodus oder einem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus befindet; und eine Temperatur (151) des Bremssystems (200) mittels des bestimmten Wärmeübertragungsmodus zu berechnen; und ein Signal (380) auszugeben, das die berechnete Temperatur (151) des Bremssystems (200) anzeigt.
Steuervorrichtung (300) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (300) konfiguriert ist, zu bestimmen (S120), ob der Luftstrom über ein Bremssystem sich in einem höheren Wärmeübertragungsmodus oder einem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus - basierend auf einer Bestimmung (S122) der Turbulenz des Luftstroms - befindet.
Steuervorrichtung (300) nach Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung (300) konfiguriert ist, zu bestimmen (S122), ob der Luftstrom im höheren Wärmeübertragungsmodus turbulenter ist und im niedrigeren Wärmeübertragungsmodus weniger turbulent ist, unter Verwendung von einem oder beiden von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (400) und einem auf das Fahrzeug (400) wirkenden Luftdruck.
Steuervorrichtung (300) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (300) konfiguriert ist, eine Reynoldsche Zahl für den Luftstrom über das Bremssystem (200) mit einem Schwellenwert zu vergleichen (S122), der einen Übergangspunkt zwischen dem höheren Wärmeübertragungsmodus und dem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus darstellt, wobei die Steuerung (300) konfiguriert ist, zu bestimmen, dass der Luftstrom über ein Bremssystem (200) eines Fahrzeugs (400) sich im höheren Wärmeübertragungsmodus befindet, wenn die Reynoldsche Zahl über dem Schwellenwert liegt, [sic!] bestimmen, dass der Luftstrom über ein Bremssystem (200) eines Fahrzeugs (400) sich im niedrigeren Wärmeübertragungsmodus befindet, wenn die Reynoldsche Zahl unter dem Schwellenwert liegt.
Steuervorrichtung (300) nach Anspruch 4, wobei die Steuervorrichtung (300) konfiguriert ist, die Reynoldsche Zahl vor dem Vergleichen (S122) aus einer Speichereinrichtung (340) abzurufen, oder wobei die Steuervorrichtung (300) die Reynoldsche Zahl vor dem Vergleichen (S122) berechnet (S130).
Steuervorrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (300) konfiguriert ist, die Differenz zwischen einem Wert für den Verlust von Wärmeenergie (S125) vom Bremssystem (200) und einem Wert für an das Bremssystem (200) übertragene Wärmeenergie zu bestimmen.
Steuervorrichtung (300) nach Anspruch 2 bis 6, wobei die Steuervorrichtung (300) konfiguriert ist, eine Wärmeübertragungszahl in Abhängigkeit vom Wärmeübertragungsmodus zu bestimmen.
Steuervorrichtung (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (300) konfiguriert ist, eine Bremssystem-Temperatur (151) von mindestens einem von: einer Bremsscheibe; einem Bremsbelag, einem Bremssattel und Bremsflüssigkeit zu berechnen (S180).
Die Steuervorrichtung (300) nach Anspruch 8 ist weiterhin dazu konfiguriert, ein Fahrzeugsystem entsprechend dem Signal (380) zu steuern, das die Bremssystem-Temperatur (151) anzeigt, wobei das Steuern eines Fahrzeugsystems mindestens eines der Folgenden umfasst: Managen einer Fahrzeuggeschwindigkeit; Betätigen eines Bremssystems (200) des Fahrzeugs (400).
Verfahren (100) zum Berechnen einer Temperatur (180) eines Bremssystems (200) eines Fahrzeugs (400), wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen (S120), ob der Luftstrom über ein Bremssystem eines Fahrzeugs sich in einem höheren Wärmeübertragungsmodus oder einem niedrigeren Wärmeübertragungsmodus befindet; und Berechnen einer Temperatur (S180) des Bremssystems (200) mittels des bestimmten Wärmeübertragungsmodus; und Ausgabe eines Signals (S190), das die berechnete Temperatur (151) des Bremssystems (200) anzeigt.
Computerlesbares Medium (250), das Anweisungen umfasst, die bei Ausführung bewirken, dass ein Computer das Verfahren von Anspruch 10 ausführt.
Fahrzeug (400), umfassend ein Bremssystem (200) und die Steuervorrichtung (300) von einem der Ansprüche Anspruch [sic!] 1 bis 9, wobei das Bremssystem (200) mindestens eines von: einer Bremsscheibe; einem Bremsbelag; einem Bremssattel; und Bremsflüssigkeit umfasst.