DE102019114543A1

DE102019114543A1 - Bremskomponentenprognose

Info

Publication number: DE102019114543A1
Application number: DE102019114543.0A
Authority: DE
Inventors: David B. Antanaitis; Mark T. Riefe
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2020-04-02
Also published as: CN110962860B; US11047441B2; US20200102993A1; CN110962860A

Abstract

Ein beispielhaftes Verfahren zur Bestimmung einer Restlebensdauer einer Bremskomponente, das die Schritte des Bereitstellens von Fahrzeugparametern einschließt, die die Betriebsbedingungen eines Kraftfahrzeugs identifizieren und die Verwendung der Parameter zur Bestimmung der durch eine Bremse des Kraftfahrzeugs als Bremsarbeit ausgeführten Arbeit, die Verwendung der Bremsarbeit zur Bestimmung der Bremsrotortemperatur, die Verwendung der Bremsrotortemperatur zum Bestimmen eines Ermüdungsschadens der Bremskomponente, das Akkumulieren des Ermüdungsschadens zum Bestimmen eines kumulativen Ermüdungsschadens der Bremskomponente, das Vergleichen des kumulativen Ermüdungsschadens mit einer Schadensgrenze, um eine Schätzung der Restlebensdauer der Bremskomponente bereitzustellen.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf den Bereich Kraftfahrzeuge und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zum Schätzen der Restlebensdauer einer Bremskomponente, die durch Gebrauch verschleißt.
Der Bremsrotor ist eine integrale Komponente von Bremssystemen von verschiedenen Arten von Kraftfahrzeugen. Die Scheibenbremse ist eine Energieumwandlungsvorrichtung, die mechanische Energie in Wärme umwandelt. Scheibenbremssysteme bestehen aus einem nicht rotierenden Reibmaterial und Anwendungssubsystemen sowie einem Bremsrotor, der sich mit dem Rad dreht. Um das Kraftfahrzeug anzuhalten oder zu verlangsamen, wird das Reibmaterialuntersystem mit den Bremsflächen (Rotorbacken) des Bremsrotors in Kontakt gebracht, um durch Reibung Wärme zu erzeugen, wodurch mechanische Energie in Wärme umgewandelt wird und wodurch das Drehen des Rades verlangsamt wird.
Die Leistung des Bremssystems im Allgemeinen und des Bremsrotors im Besonderen wird zu einem großen Teil durch den Zustand der Oberflächenbeschaffenheit der Rotorbacken bestimmt. Der normale Betrieb eines Bremssystems beinhaltet die Erzeugung von hohen Reibungsniveaus, was wiederum hohe Temperaturen an den Rotorbackenflächen erzeugt. Umweltauswirkungen durch den Kontakt mit korrosiven Stoffen wie Streusalz und Wasser verstärken die Korrosion des Rotors. Diese Effekte können entweder einzeln oder in Kombination zu einer Pedalpulsation oder einer korrodierten Bremsfläche führen.
Das Bremssystem ist eine aggressive Umgebung für Korrosion und Hochtemperaturoxidation der Bremsrotoren, die in der Regel aus Gusseisen hergestellt werden. Die erzeugten Oxide können vorzugsweise während normaler Bremsanwendungen abplatzen. Oxide, die abplatzen, erzeugen lokal erhöhte Stellen, wodurch sich tiefe Kerben oder Riefen auf den Rotorbackenflächen bilden. Diese Oberflächenmerkmale können während des Bremsens eine Pedalpulsation erzeugen.
Ferner werden in einigen Kraftfahrzeugen offene Raddesigns verwendet, die die Rotorbremsflächen für den Betrachter sichtbar lassen. Eine Oberflächenkorrosion, die normalerweise in Bezug auf den Betrieb des Bremssystems unbedeutend wäre, wird aufgrund dessen, dass diese Oxidation sichtbar ist, zum Problem.
Korrosion bewirkt, dass die Dicke des Rotors mit der Zeit abnimmt, und unter bestimmten Dickeniveaus kann der Rotorbetrieb suboptimal sein, z. B. hält das Kraftfahrzeug möglicherweise nicht so schnell an. Daher ist es wünschenswert, den Zustand des Bremsrotors zu bestimmen und anzugeben, damit das Bremssystem gewartet und die Rotoren rechtzeitig ausgetauscht werden können.
ZUSAMMENFASSUNG
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung stellen eine Reihe von Vorteilen bereit. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung ermöglichen beispielsweise eine Echtzeitermittlung der Ermüdung des Bremsrotors für jedes Bremsereignis und eine Akkumulation der Ermüdung des Bremsrotors, um die Lebensdauer des Bremsrotors zu bestimmen.
In einem Gesichtspunkt schließt das Verfahren zur Bestimmung einer Restlebensdauer einer Bremskomponente, die Schritte des Bereitstellens von Fahrzeugparametern ein, die die Betriebsbedingungen eines Kraftfahrzeugs identifizieren und die Verwendung der Parameter zur Bestimmung der durch eine Bremse des Kraftfahrzeugs als Bremsarbeit ausgeführten Arbeit, die Verwendung der Bremsarbeit zur Bestimmung der Bremsrotortemperatur, die Verwendung der Bremsrotortemperatur zum Bestimmen eines Ermüdungsschadens der Bremskomponente, das Akkumulieren des Ermüdungsschadens zum Bestimmen eines kumulativen Ermüdungsschadens der Bremskomponente, das Vergleichen des kumulativen Ermüdungsschadens mit einer Schadensgrenze, um eine Schätzung der Restlebensdauer der Bremskomponente bereitzustellen.
In einigen Gesichtspunkten ist die Bremskomponente ein Fahrzeugbremsrotor, und der Ermüdungsschaden ist eine thermische und mechanische energiebasierte Schadensberechnung. In einigen Gesichtspunkten schließt das Verfahren ferner das Verwenden der Bremsrotortemperatur ein, um einen energiebasierten Bremsrotorverschleiß zu bestimmen, das Akkumulieren des Bremsrotorverschleißes, um eine Schätzung der Dicke des Fahrzeugbremsrotors bereitzustellen, das Berechnen eines oxidativen Bremsrotorverschleißes basierend auf der Expositionszeit des Fahrzeugbremsrotors, das Berechnen des Bremsrotorverschleißes, indem der oxidative Bremsrotorverschleiß und der energiebasierte Bremsrotorverschleiß summiert wird und das Verwenden des Bremsrotorverschleißes, um den kumulativen Ermüdungsschaden des Fahrzeugbremsrotors zu bestimmen.
In einigen Gesichtspunkten wird der oxidative Bremsrotorverschleiß berechnet, indem die Expositionszeit des Fahrzeugbremsrotors mit einem vorgegebenen oxidativen Verschleißparameter skaliert wird.
In einigen Gesichtspunkten ist der vorgegebene oxidative Verschleißparameter spezifisch für ein Material des Fahrzeugbremsrotors.
In einigen Gesichtspunkten schließt das Bereitstellen von Fahrzeugparametern das Bereitstellen des Bremsrotorreibmaterials, der Bremsrotorkühlrate, der Fahrzeugmasse, der Fahrbahnneigung, der dynamischen Bremsverteilung, der Fahrzeuggewichtsverteilung, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Raddrehzahl und des Bremsdrucks ein.
In einigen Gesichtspunkten schließt das Bestimmen der Bremsarbeit das Subtrahieren der Widerstandswerte von der gesamten durch die Bremse des Kraftfahrzeugs ausgeführten Arbeit ein, wobei die Widerstandswerte Kräfte sind, die die gesamte Arbeit verringern.
In einigen Gesichtspunkten schließt die Bestimmung der Bremsarbeit das Bestimmen der Bremskraft als Bremsdruck mal Bremsrotorfläche mal Bremsrotorreibungskoeffizient ein.
In einigen Gesichtspunkten schließt das Bestimmen der Bremsarbeit das Bestimmen einer Bremskraft als Drehmoment erzeugt durch das Fahrzeug mal die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs geteilt durch den Rollradius eines Fahrzeugrads ein.
In einigen Gesichtspunkten schließt das Verfahren ferner die Benachrichtigung über die Schätzung der Restlebensdauer der Bremskomponente unter Verwendung von Telematik ein.
In einem anderen Gesichtspunkt schließt ein Fahrzeugbremssystem zum Bestimmen einer Restlebensdauer einer Bremskomponente die Bremskomponente und einen Prozessor ein. In einigen Gesichtspunkten ist der Prozessor konfiguriert, um Fahrzeugparameter zu empfangen, die die Betriebsbedingungen eines Fahrzeugs identifizieren, um die als Bremsarbeit durch ein Bremssystem des Fahrzeugs ausgeführte Arbeit unter Verwendung der Fahrzeugparameter zu bestimmen, um eine Bremsrotortemperatur unter Verwendung der Bremsarbeit zu bestimmen, um einen Ermüdungsschaden der Bremskomponente unter Verwendung der Bremsrotortemperatur zu bestimmen, um einen kumulativen Ermüdungsschaden der Bremskomponente durch Akkumulieren der Ermüdungsschäden zu bestimmen und um den kumulativen Ermüdungsschaden mit einer Schadensgrenze zu vergleichen, um eine Schätzung der Restlebensdauer der Bremskomponente bereitzustellen.
In einigen Gesichtspunkten ist die Bremskomponente ein Fahrzeugbremsrotor und der Ermüdungsschaden ist eine thermische und mechanische energiebasierte Schadensberechnung, und der Prozessor ist ferner konfiguriert, um einen energiebasierten Bremsrotorverschleißes unter Verwendung der Bremsrotortemperatur zu bestimmen, um den Bremsrotorverschleiß zu akkumulieren, um eine Schätzung der Dicke des Fahrzeugbremsrotors bereitzustellen, um den oxidativen Bremsrotorverschleiß basierend auf der Expositionszeit des Bremsrotors zu berechnen, um den Bremsrotorverschleiß durch Summieren des oxidativen Bremsrotorverschleißes und des energiebasierten Bremsrotorverschleißes zu berechnen und um den kumulativen Ermüdungsschaden des Fahrzeugbremsrotors unter Verwendung des Bremsrotorverschleißes zu bestimmen.
In einigen Gesichtspunkten wird der oxidative Bremsrotorverschleiß berechnet, indem die Expositionszeit des Bremsrotors durch einen vorgegebenen oxidativen Verschleißparameter skaliert wird.
In einigen Gesichtspunkten ist der vorgegebene oxidative Verschleißparameter spezifisch für ein Material des Bremsrotors.
In einigen Gesichtspunkten schließen die Fahrzeugparameter Bremsrotorreibmaterial, Bremsrotorkühlrate, Fahrzeugmasse, Fahrbahnneigung, dynamische Bremsverteilung, Fahrzeuggewichtsverteilung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Raddrehzahl und Bremsdruck ein.
In einigen Gesichtspunkten ist der Prozessor ferner konfiguriert, um über die Schätzung der Restlebensdauer der Bremskomponente unter Verwendung von Telematik zu benachrichtigen.
In noch einem anderen Gesichtspunkt schließt ein Computerprogrammprodukt ein nichttransitorisches, computerlesbares Medium mit durch einen Computer ausführbaren Anweisungen ein, und die von einem Computer ausführbaren Anweisungen veranlassen eine Verarbeitungseinheit eine Restlebensdauer einer Bremskomponente zu bestimmen. In einigen Gesichtspunkten schließen die Anweisungen die Schritte des Berechnens der durch ein Bremssystem des Kraftfahrzeugs ausgeführten Arbeit basierend auf Fahrzeugparametern ein, die die Betriebsbedingungen eines Kraftfahrzeugs identifizieren und das Bestimmen einer Bremsrotortemperatur basierend auf der durch das Bremssystem ausgeführten Arbeit, das Bestimmen eines Ermüdungsschadens der Bremskomponente basierend auf der Bremsrotortemperatur, das Bestimmen eines kumulativen Ermüdungsschadens der Bremskomponente durch Akkumulieren der Ermüdungsschäden und das Vergleichen des kumulativen Ermüdungsschadens mit einer Schadensgrenze, um eine Schätzung der Restlebensdauer der Bremskomponente bereitzustellen.
In einigen Gesichtspunkten ist die Bremskomponente ein Fahrzeugbremsrotor, und der Ermüdungsschaden ist eine thermische und mechanische energiebasierte Schadensberechnung. In einigen Gesichtspunkten schließt das Bestimmen der Restlebensdauer der Bremskomponente ferner das Bestimmen eines energiebasierten Bremsrotorverschleißes unter Verwendung der Bremsrotortemperatur ein und das Akkumulieren des Bremsrotorverschleißes, um eine Schätzung der Dicke des Fahrzeugbremsrotors bereitzustellen, das Bestimmen des oxidativen Bremsrotorverschleißes basierend auf der Expositionszeit der Fahrzeugbremsrotoren, das Berechnen des Bremsrotorverschleißes durch Summieren des oxidativen Bremsrotorverschleißes und des energiebasierten Bremsrotorverschleißes und die Verwendung des Bremsrotorverschleißes, um den kumulativen Ermüdungsschaden des Fahrzeugbremsrotors zu bestimmen.
In einigen Gesichtspunkten wird der oxidative Bremsrotorverschleiß berechnet, indem die Expositionszeit des Fahrzeugbremsrotors durch einen vorgegebenen oxidativen Verschleißparameter skaliert wird, wobei der vorgegebene oxidative Verschleißparameter spezifisch für ein Material des Fahrzeugbremsrotors ist.
In einigen Gesichtspunkten schließen die Fahrzeugparameter Bremsrotorreibmaterial, Bremsrotorkühlrate, Fahrzeugmasse, Fahrbahnneigung, dynamische Bremsverteilung, Fahrzeuggewichtsverteilung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Raddrehzahl und Bremsdruck ein.
In einigen Gesichtspunkten veranlassen die von einem Computer ausführbaren Anweisungen ferner die Verarbeitungseinheit über die Schätzung der Restlebensdauer der Bremskomponente mittels der Telematik des Kraftfahrzeugs zu benachrichtigen.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben, wobei gleiche Ziffern gleiche Elemente bezeichnen.

1 zeigt beispielhafte Komponenten eines Scheibenbremssystems eines Kraftfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform.
2 ist ein Blockdiagramm eines Systems zum Schätzen der Lebensdauer von Bremskomponenten gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
3 ist ein beispielhaftes Blockdiagramm eines Modell- und Datenfusionsprozessors gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
4 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Schätzen einer Lebensdauer einer Bremskomponente gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
5 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Benachrichtigen des Fahrzeugführers über die geschätzte Lebensdauer der Bremskomponenten gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.

Die vorstehenden und anderen Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden durch die folgende Beschreibung und beiliegenden Ansprüche in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen vollständig offensichtlich werden. Da diese Zeichnungen nur verschiedene Ausführungsformen gemäß der Offenbarung zeigen und nicht als Einschränkung ihres Umfangs anzusehen sind, wird die Offenbarung zusätzlich spezifischer und detaillierter durch die Verwendung der begleitenden Zeichnungen beschrieben. Jegliche in den Zeichnungen oder anderswo hierin offenbarte Abmessungen dienen lediglich dem Zweck der Veranschaulichung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hierin werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Jedoch versteht es sich, dass die offenbarten Ausführungen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen können verschiedene und alternative Formen aufweisen. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert sein, um die Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die hier offenbarten spezifisch strukturellen und funktionalen Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Basis, um den Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung verschiedenartig einzusetzen. Der gewöhnliche Fachmann wird verstehen, dass verschiedene unter Bezugnahme auf eine der Figuren hier veranschaulichte und beschriebene Merkmale mit in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulichten Merkmalen kombiniert werden können, um Ausführungsformen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind, zu erzeugen. Die Kombinationen von veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für übliche Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
Bestimmte Terminologie wird in der folgenden Beschreibung möglicherweise nur zum Zweck der Bezugnahme verwendet, und sie ist also nicht als Einschränkung beabsichtigt. Begriffe wie „oben“ und „unten“ beziehen sich beispielsweise auf Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Begriffe wie „vorne“, „hinten“, „links“, „rechts“, „rückseitig“ und „seitlich“ beschreiben die Ausrichtung und/oder den Ort von Abschnitten der Komponenten oder Elemente innerhalb eines konsistenten aber beliebigen Referenzrahmens, was durch Bezugnahme auf den Text und die zugehörigen Zeichnungen, die die entsprechenden Komponenten oder Elemente beschreiben, deutlich gemacht wird. Darüber hinaus können Begriffe wie „erstens“, „zweiten“, „drittens“ usw. verwendet werden, um einzelne Komponenten zu beschreiben. Eine solche Terminologie kann die oben spezifisch erwähnten Wörter, Derivate davon und Wörter von ähnlicher Bedeutung einschließen.
Fahrzeugbremskomponenten wie Bremsrotor und Bremssattel sind Komponenten, die intensiven Belastungen ausgesetzt sind, die je nach Anwendungsfall einem Ermüdungsschaden unterliegen. So können beispielsweise Rotoren, die in Rennwagen eingesetzt werden, nach strapaziösem Rennstreckeneinsatz Ermüdungsrisse aufweisen. Autonome Kraftfahrzeuge werden im zyklischen Betrieb stark genutzt und können regelmäßigen, obligatorischen Inspektionen unterzogen werden. Dazu können die Rotoren/Trommeln von Schwerlast- und Nutzfahrzeugen durch hohe Lasten und intensive Betriebszyklen brechen. Die oben beschriebenen Verfahren kombinieren thermische Modelle des Rotorverschleißes, Modelle für Ermüdungsschäden und Lastdaten von Kunden, um ein Prognosemodell zu erstellen, das in der Fahrzeugsteuereinheit ausgeführt und in einigen Ausführungsformen verwendet werden kann, um den Fahrzeugführer über die Restlebensdauer einer Bremskomponente des Kraftfahrzeugs zu benachrichtigen, wie beispielsweise über die Restlebensdauer eines Bremsrotors.
1 zeigt beispielhafte Komponenten eines Scheibenbremssystems 51 eines Kraftfahrzeugs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Es ist anzumerken, dass in anderen Beispielen das Scheibenbremssystem 51 zusätzliche, weniger und/oder andere Komponenten als die hier gezeigten einschließen kann. Das Scheibenbremssystem 51 schließt einen Rotor 53 und Bremsbeläge 55 ein. In einem oder mehreren Beispielen wird der Rotor 53 auch als Scheibe bezeichnet. Das Bremssystem 51 schließt ferner eine Bremssattelanordnung 57 ein. In einem oder mehreren Beispielen weist der Rotor 53 Bremsbelagkontaktflächen (Backen) 66, 67 auf. Der Bremssattel 57 ist üblicherweise an dem Kraftfahrzeug befestigt und passt um einen Bereich des Rotors 53. Wenn ein Kraftfahrzeugführer ein Bremspedal des Kraftfahrzeugs betätigt, wird Hydraulikflüssigkeit in einem Bremsschlauch, der mit dem Bremssattel 57 verbunden ist, unter Druck gesetzt und presst das Reibmaterial der Bremsbeläge 55 gegen beide Flächen 66, 67 des Rotors 53, der sich mit einem Rad des Fahrzeugs dreht. Die Reibung zwischen den Bremsbelägen 55 und dem sich drehenden Rotor 53 dient dazu, das Fahrzeugrad zu verlangsamen und möglicherweise anzuhalten.
Es ist anzumerken, dass massive Rotoren verwendet werden können, mittlere bis große Rotoren jedoch, die auf schwereren oder leistungsfähigeren Kraftfahrzeugen verwendet werden, können belüftete Rotoren sein. Belüftete Rotoren haben radiale Kühlkanäle zwischen den Bremsbelagkontaktflächen des Rotors 66, 67, die als Luftpumpen wirken, während der Rotor sich dreht und Luft aus dem Zentrum des Rotors zur Außenseite des Rotors zirkulieren lassen. Die Lage der Kühlöffnungen des Rotors können je nach Rotortyp variieren.
Die hierin beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen die Verwendung von Sensorinformationen, Fahrerbremsinformationen und Fahrerbremsmodellen, um die Dicke des Bremsrotors vorherzusagen oder zu schätzen, was eine der Angaben ist, die verwendet wird, um eine Berechnung des Ermüdungsschadens des Rotors und eine Berechnung des kumulativen Ermüdungsschadens in Echtzeit zu erstellen und eine Anzeige der Restlebensdauer des Bremsrotors bereitzustellen sowie die verbleibenden Kilometer oder die Dicke des Bremsrotors in Prozent. Wie nachstehend im Detail dargestellt, verwendet der Algorithmus des Rotorermüdungsschadens und der Algorithmus des kumulativen Ermüdungsschadens verschiedene Parameter und Sensorsignale zur Erstellung der Modelle, einschließlich Bremsrotormaterialeigenschaften, Bremsrotorabkühlrate, Bremsentemperatur, Fahrzeugmasse, Fahrbahnneigung, dynamische Bremsverteilung, Fahrzeuggewichtsverteilung, angewendeter Bremsdruck, Bremsenergie, Bremsmoment, Ermüdungsschaden, Kühlungskoeffizienten, kumulativer Rotorschadenschwellenwert usw.
Die hierin behandelten Ermüdungs- und kumulative Ermüdungsschadensberechnungen umfassen in einigen Ausführungsformen ein Rotorverschleißmodell, das in der am 17. Juli 2017 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 15/651.475 mit dem Titel „BRAKE ROTOR PROGNOSIS“ offenbart wurde, das hiermit durch den Verweis in seiner Gesamtheit aufgenommen wird. Zusätzlich umfassen die hierin behandelten Ermüdungs- und kumulativen Ermüdungsschadensberechnungen ein Rotortemperaturmodell, das in der US-Patentanmeldung Nr. 7.694.555 mit dem Titel „BRAKE PAD PROGNOSIS SYSTEM“ offenbart wurde, das hiermit durch den Verweis in seiner Gesamtheit aufgenommen wird.
2 ist ein Blockdiagramm eines Systems zur Schätzung der Lebensdauer einer Bremskomponente 10 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Das System 10 schließt eine Bremssteuereinheit 12 und eine Antriebsstrangsteuereinheit 14 ein. Ferner schließt das System 10 einen Modell- und Datenfusionsprozessor 16, einen Prozessor für die Schätzung des Bremsrotorverschleißes 18 und einen Prozessor für die Schätzung der Lebensdauer einer Bremskomponente 20.
Die Bremssteuereinheit 12 schließt einen Prozessor für die Schätzung der Bremsrotortemperatur 26, Raddrehzahlsensoren 28, einen Bremsdruckprozessor 30 und einen Prozessor für die Berechnung der Bremsleistung 32 ein. Zusätzlich schließt die Bremssteuereinheit 12 einen Prozessor 34, der eine Bremssystemdynamik bereitstellt, einen Prozessor 36, der eine Bremskühlungsrate bereitstellt und einen Prozessor 38, der Signale von einem Antiblockiersystem (ABS, anti-lock brake system), einem Traktionssteuersystem (TCS, traction control system), einem elektronischen Steuersystem (ECS, electronic control system) und einer aktiven Kurvensteuerung (ACC, active cornering control) bereitstellt, ein. Alle oder die meisten der in den Prozessoren 26-38 durchgeführten Berechnungen sind gegenwärtig auf Kraftahrzeugen verfügbar und/oder sind dem Fachmann gut bekannt.
Die Antriebsstrangsteuereinheit 14 schließt einen Prozessor für die Schätzung der Fahrzeugmasse 40, einen Prozessor für die Schätzung der Fahrbahnneigung 42 und einen Prozessor für die Schätzung der Rauheit der Straße 44 ein. Es können zusätzliche Signale zum Schätzen der Bremsrotordicke verfügbar sein wie beispielsweise ein Fahrzeugkilometerzähler 46, Signale eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS, global positioning system) 48, Karteninformationen 50, Fahrzeugtelematik 52 und ein Umgebungstemperatursensor 54. Alle Signale, die von diesen Prozessoren und Vorrichtungen bereitgestellt werden, sind auch typischerweise in einem Kraftfahrzeug verfügbar und würden dem Fachmann leicht zur Verfügung stehen.
Der Prozessor für die Schätzung der Bremsrotortemperatur 26 schätzt die Temperatur des Bremsrotors 53. In Abhängigkeit von dem Bremsrotormaterial hängt der Bremsrotorverschleiß von der Temperatur des Bremsrotors 53 ab. Die Abkühlrate der Bremsscheibe hilft bei der Bestimmung der Bremsrotortemperatur und hängt von der Konstruktion des Kraftfahrzeugs, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Raddrehzahl, Umgebungstemperatur, Höhe usw. ab. Während des Betriebs des Kraftfahrzeugs bestimmt die um den Bremsrotor 53 strömende Luft, wie schnell der Rotor 53 von dem vorherigen Bremsereignis abkühlt. In einem oder mehreren Beispielen wird die Temperatur des Bremsrotors mit Sensoren gemessen. Solche Sensoren sind jedoch teuer, und somit wird zum Schätzen der Bremsrotortemperatur in einem oder mehreren Beispielen ein Algorithmus verwendet.
Der Bremsleistungsprozessor 30 schätzt die Bremsenergiedissipation in dem Bremssystem 51. Diese Berechnung verwendet verschiedene Angaben wie Bremsweg, Bremszeit, Bremsrotortemperatur usw. Der Bremsdruckprozessor 30 kann den Hauptzylinderdruck des Bremssystems 51, die Gewichtsverteilung in dem Kraftfahrzeug und die dynamische Bremsverteilung für den proportionalen Bremsdruck an jedem Rad verwenden, um den Bremsdruck zu bestimmen. Die dynamische Bremsverteilung basiert darauf, wie das Gewicht in dem Kraftfahrzeug verteilt ist, und ist eine bekannte Berechnung.
Der Prozessor für die Schätzung der Fahrzeugmasse 40 schätzt die Fahrzeugmasse, üblicherweise basierend auf dem Motordrehmoment, und ist ein Prozess, der dem Fachmann gut bekannt ist. Die Masse des Kraftfahrzeugs kann sich aufgrund der Anzahl an Passagieren, der Ladung im Kofferraum, der Kraftstoffkapazität usw. ändern. Ferner gehört es zum Stand der Technik, die Fahrbahnneigung in dem Schätzprozessor 42 in Kombination mit der Schätzung der Fahrzeugmasse zu bestimmen.
Der Prozessor 16 kann die Bremsenergie unter Verwendung der Gleichung (1) unten berechnen. Die Bremsenergie ist die Arbeit, die durch die Bremsen ausgeführt wird, um das Kraftfahrzeug zu verlangsamen, und ist die gesamte Arbeit minus den Rollwiderstand, den Luftwiderstand, die Motorbremsung und die Fahrbahnneigung. Die Bremsarbeit kann zur Berechnung der durch die Bremsen verbrauchten Leistung verwendet werden, wobei Leistung gleich Arbeit/Zeit ist. Die Leistung kann während des Bremsereignisses in vorgegebenen Zeitintervallen, Beispielsweise alle 10 ms, berechnet werden. $B r e m s e n e r g i e = \frac{1}{2} M (V_{I}^{2} - V_{F}^{2}) - E_{R R} - E_{G} - E_{E}$
In Gleichung (1) ist M die Masse des Kraftfahrzeugs, E_RR (RR = Rolling Resistance (Rollwiderstand)) ist die erforderliche Energie zum Rollen des Kraftfahrzeugs auf einer flachen Fahrbahn, was ein bekannter Wert ist und in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit dargestellt werden kann, Beispielsweise E _RR= aV² + bV + C, wobei „V“ die Fahrzeuggeschwindigkeit und „a“, „b“, „c“ vorgegebene Koeffizienten sind. Ferner ist in Gleichung (1), E_G (G = Grade (Neigung)) die erforderliche Energie zum Rollen des Kraftfahrzeugs aufgrund der Neigung der Straße, was ebenfalls ein bekannter Wert ist, E_E (E = Engine (Motor)) ist das Bremsen durch den Motor selbst, und ist auch ein bekannter Wert, V_I ist die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu Beginn des Bremsvorgangs und V_F ist die Geschwindigkeit des Fahrzeugs am Ende des Bremsvorgangs. In einer alternativen Ausführungsform kann die Fahrzeugverlangsamung anstelle der Fahrzeuggeschwindigkeit V verwendet und durch einen Längsbeschleunigungssensor bereitgestellt werden.
Die durch das Bremsereignis verbrauchte Bremsleistung kann auch als Leistung = Kraft X Geschwindigkeit geschätzt werden. Die Bremskraft kann durch den Prozessor 16 wie folgt berechnet werden: $B r e m s k r a f t = D r u c k . F l ä c h e . μ$
In Gleichung (2) ist µ der Reibungskoeffizient des Bremsrotors 53, der abhängig von der Rotortemperatur ist, und Fläche die Oberfläche des Bremsrotors 53.
Alternativ kann die Bremsleistung durch den Prozessor 16 wie folgt berechnet werden: $B r e m s k r a f t = \frac{D r e h m o m e n t}{R o l l r a d i u s} . G e s c h w i n d i g k e i t$
In Gleichung (3) wird das Drehmoment sowohl für die Vorder- als auch für die hintere Seite des Kraftfahrzeugs berechnet und ist abhängig von dem Bremsdruck und der dynamischen Bremsverteilung. Der Rollradius ist der Rollradius des Rades und die Geschwindigkeit ist die Fahrzeuggeschwindigkeit.
Bei einem oder mehreren Beispielen wird die Integration der angewendeten Bremskraft in ein physikalisches thermisches Modell für eine Dynamik erster Ordnung eingegeben, um eine Schätzung der Bremstemperatur zu bestimmen. Bremsrotor-Fahrleistungsprüfstandtests können verwendet werden, um den Bremsbelagreibungskoeffizienten in Abhängigkeit von der Temperatur zu erhalten. Die Tests werden verwendet, um den zu erwartenden Verschleiß bei verschiedenen Rotortemperaturen zu bestimmen, und das thermische Modell wird entsprechend konfiguriert.
Ferner kann die Kraft, die erforderlich ist, um das Kraftfahrzeug anzuhalten, durch den Prozessor 16 wie folgt geschätzt werden: $Kraft = Masse .Beschleunigung$
Die vorne/hinten Bremsverteilungsinformationen und die Kurvenfahrinformationen, die durch die Bremssteuereinheit 12 zur Verfügung stehen, werden verwendet, um die Leistungsverteilung auf jeder Achse und Ecke zu bestimmen. Die Schätzung der Fahrzeugmasse steht durch die Antriebsstrangsteuereinheit 14 zu Verfügung und wird auch in diesen Gleichungen verwendet. Aus der Bremsenergie bzw. der Bremsleistung kann die Bremsrotortemperatur als Proportionalwert bestimmt werden und aus der Bremsrotortemperatur kann der Bremsrotorverschleiß als proportionaler Wert bestimmt werden. Beispielsweise ermöglichen eine oder mehrere Nachschlagetabellen in dem Schätzprozessor 18 die Bestimmung der proportionalen Werte. Die eine oder mehreren Nachschlagetabellen werden basierend auf der Beziehung zwischen der Bremsenergie und der Bremsrotortemperatur und der Bremsrotortemperatur und dem Bremsrotorverschleiß basierend auf den oben behandelten Berechnungen und den Eigenschaften des Bremsrotors eingepflegt. Jedes Mal, wenn das System 10 den Verschleiß des Bremsrotors berechnet, wird dies zu den vorherigen Berechnungen des Verschleißes addiert und kann dann aus der Fahrzeugfahrleistung extrapoliert werden, um die verbleibende Fahrleistung für jeden Bremsrotor zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich bestimmt der Schätzprozessor 18 in einem oder mehreren Beispielen den Rotorverschleiß dynamisch anstelle der Verwendung von Nachschlagetabellen unter Verwendung einer vorgegebenen Berechnungsformel, die auf der Beziehung zwischen der Bremsenergie und der Bremsrotortemperatur und der Bremsrotortemperatur und dem Bremsrotorverschleiß basiert.
Der Prozessor 16 verwendet eine Kombination der oben verfügbaren Informationen, um die Oxidation des Rotors 53 zu schätzen. Beispielsweise verwendet der Prozessor 16 ein oxidatives Verschleißmodell für das Material des Rotors 53, um basierend auf der Kombination der oben verfügbaren Informationen zu bestimmen, um wie viel der Rotor 53 verschlissen ist Beispielsweise verwendet das oxidative Verschleißmodell eine Expositionszeit des Rotors 53 und einen oxidativen Verschleißparameter, der ein vorgegebener konfigurierbarer Wert ist.
Bei einem oder mehreren Beispielen basiert der oxidative Verschleißparameter auf einem Typ des Rotors 53, beispielsweise hinsichtlich Material, Form, Abmessungen und anderer Parameter des Rotors 53. Der oxidative Verschleißparameter stellt eine Durchdringungsrate von Oxiden in das Rotormaterial dar. In einem oder mehreren Beispielen wird die Expositionszeit des Rotors 53 vom Moment der Herstellung des Kraftfahrzeugs an und/oder ab dem Moment, wenn der Rotor 53 bedient wird, überwacht. Beispielsweise misst der Prozessor eine Zeit, die jedem Bremsereignis zugeordnet ist, beispielsweise die Zeitspanne, die der Fahrzeugführer das Bremspedal niederdrückt, um zu bewirken, dass sich das Kraftfahrzeug verlangsamt. Die gemessene Zeit wird akkumuliert, um die Expositionszeit des Rotors 53 bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich dazu wird die Expositionszeit, seitdem der Rotor 53 an dem Kraftfahrzeug installiert ist, gemessen. Die Expositionszeit wird zurückgesetzt, wenn der Rotor 53 ersetzt wird. Bei einem oder mehreren Beispielen dokumentiert ein Fahrzeuguntersystem, wie etwa ein Fahrzeugcomputer, die Zeit, seitdem der Rotor an dem Fahrzeug installiert ist, und stell den Wert bereit, wenn er angefordert wird.
Die Skalierung der Expositionszeit mit dem oxidativen Verschleißparameter stellt eine Menge (beispielsweise in Millimetern oder Mikrometern) der Korrosion des Rotors 53 bereit. Alternativ verwendet der Prozessor 16 in einem oder mehreren Beispielen eine Nachschlagetabelle, um die Menge der Korrosion des Rotors basierend auf der Expositionszeit zu bestimmen, wobei die Nachschlagetabelle Korrosionswerte basierend auf dem oxidativen Verschleißparameter einschließt. Der oxidative Verschleißparameter ist die Korrosionsrate für den Rotor. In einem oder mehreren Beispielen wird der oxidative Verschleißparameter in Abhängigkeit von einer Position des Kraftfahrzeugs, die beispielsweise durch ein globales Positionierungssystem (GPS) des Kraftfahrzeugs 10 verfügbar ist, angepasst. Der Prozessor 16 verwendet beispielsweise eine Nachschlagetabelle zur Bestimmung des zu verwendenden oxidativen Verschleißparameters basierend auf den durch das GPS empfangenen Ortskoordinaten. Die Ortskoordinaten können verwendet werden, um einen geographischen Bereich wie eine Stadt, einen Bundesstaat oder dergleichen zu identifizieren, und dann wird ein der geographischen Region entsprechender oxidativer Verschleißparameter zur Bestimmung der Korrosion des Rotors 53 verwendet.
Die Verschleißschätzung, die durch den Prozessor für die Schätzung des Verschleißes 18 erzeugt wird, wird in einigen Ausführungsformen durch den Prozessor 16 verwendet, um einen Ermüdungsschaden der Bremskomponente zu bestimmen. In einigen Ausführungsformen ist die Bremskomponente ein Bremsrotor. Wie hierin ausführlicher behandelt, ist der Ermüdungsschaden der Bremskomponente eine Echtzeitberechnung des Ermüdungsschadens einer Bremskomponente basierend auf einer Kombination der oben erörterten Information. Der Prozessor 16 bestimmt ferner einen kumulativen Ermüdungsschaden der Bremskomponenten. Der Prozessor für die Schätzung der Lebensdauer der Bremskomponente 20 vergleicht den kumulativen Ermüdungsschaden der Bremskomponente mit einer Schadensgrenze, um eine Restlebensdauer der Bremskomponente zu schätzen, wie hierin ausführlicher behandelt wird.
3 stellt ein beispielhaftes Blockdiagramm des Modell- und Datenfusionsprozessors 16 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Der Prozessor für die Schätzung des Rotorverschleißes 18 verwendet eine Kombination der oben verfügbaren Informationen, um die Dicke des Bremsrotors 53 zu schätzen. Der Prozessor 16 verwendet ein Rotortemperaturmodell 310, um eine Temperatur des Rotors 53 zu bestimmen. Der Prozessor 16 verwendet ferner eine Rotorenergie, um Bremsenergie zu bestimmen, die durch den Rotor 53 absorbiert wird. Basierend auf der Rotortemperatur und der absorbierten Rotorbremsenergie bestimmt der Prozessor 16 eine Korrosion oder einen Verschleiß des Rotors 53 gemäß einem energiebasierten Verschleißmodell 320. Der Prozessor 16 verwendet ein Verschleißvolumen pro Einheit der absorbierten Energie durch den Rotor, um zu bestimmen, wie viel der Rotor 53 basierend auf dem Modell 320 verschleißt. Beispielsweise bestimmt der Prozessor 16 einen energiebasierten Verschleiß des Rotors 53 gemäß einem Verschleißvolumen pro Energieeinheit, die bei der ermittelten Temperatur absorbiert wird. Beispielsweise berechnet der Prozessor 16 unter Verwendung der hier beschriebenen Gleichungen die Energieeinheiten, die von dem Rotor 53 bei einem Bremsereignis bei der ermittelten Temperatur absorbiert werden. Ferner wird ein Verschleißvolumen des Rotors 53 berechnet, indem der berechnete energiebasierte Verschleiß mit einem Oberflächenbereich des Rotors 53 multipliziert wird.
Ferner verwendet der Prozessor 16 ein oxidatives Rotorverschleißmodell 330, um einen oxidativen Verschleiß des Rotors 53 zu berechnen. Beispielsweise berechnet der Prozessor 16 den oxidativen Verschleiß des Rotors 53 basierend auf dem oxidativen Verschleißparameter und der Expositionszeit des Rotors 53.
Der Prozessor 16 berechnet den energiebasierten Verschleiß und den oxidativen Verschleiß periodisch in einer vorgegebenen Frequenz, wie etwa bei 10 ms, 20 ms oder in einer anderen vorgegebenen Frequenz. Alternativ oder zusätzlich berechnet der Prozessor 16 den Verschleiß jedes Mal, wenn ein Bremsereignis auftritt.
Der Prozessor 16 leitet den berechneten Verschleiß an den Prozessor für die Schätzung der Rotordicke 18 weiter. Der Prozessor für die Schätzung der Rotordicke 18 sammelt den Verschleiß des Rotors 53 während des Betriebs des Kraftfahrzeugs über die Zeit hinweg. Der Prozessor für die Schätzung der Rotordicke 18 verwendet den gesammelten Verschleiß, um eine geschätzte Dicke des Rotors 53 zu bestimmen. Der Prozessor für die Schätzung der Rotordicke 18 verwendet ferner die Dicke des Rotors 53, um die Lebensdauer des Rotors 53 zu schätzen, beispielsweise hinsichtlich Zeit, Kilometer oder irgendeines anderen Parameters, beispielsweise unter Verwendung eines Korrosionsmodells, das für den Rotor 53 spezifisch ist.
Der Prozessor 16 verwendet auch ein Rotorermüdungsmodell 340, um Rotorschäden basierend auf dem Bremsmoment und der Geschwindigkeit/Leistung und der Rotortemperatur zu berechnen. Beispielsweise verwendet der Prozessor 16 die Rotortemperatur sowie das Bremsmoment und die Drehzahl in einem auf thermischer wie mechanischer Flächenbelastung basierenden Modell zur Bestimmung des Echtzeitermüdungsschadens des Rotors. Der Ermüdungsschaden des Rotors für ein einzelnes Bremsereignis wird in einigen Ausführungsformen als proportionales Verhältnis des Produkts aus Wärmefluss in die Bremsfläche und der Quadratwurzel der Bremszeit zur Stärke des Rotormaterials bei Höchsttemperatur, die während des Bremsereignisses erreicht wird, modelliert. Verhältnismäßigkeit ist abhängig von den relevanten thermomechanische Eigenschaften des Rotormaterials, wie beispielsweise von dem Elastizitätsmodul, der Dichte, thermischen Leitfähigkeit und Poissonzahl.
Der Echtzeitermüdungsschaden, der von dem Prozessor 16 unter Verwendung des Rotorermüdungsmodells 340 berechnet wird, wird von einem kumulativen Ermüdungsschadensmodell 350 verwendet, um den Ermüdungsschaden des Rotors, der durch jede individuelle Anwendung der Bremse verursacht wird, zu akkumulieren oder zu summieren. Der kumulative Schaden des Rotors über mehrere Bremsereignisse hinweg kann beispielsweise unter Verwendung der Miner-Regel, zuvor erzeugter Kenntnis von Belastungs- oder Beanspruchungsverhalten gegenüber Ermüdungslebensdauerverhalten des Rotors berechnet werden. Die Charakterisierung von Belastung gegenüber Lebensdauer wird in einigen Ausführungsformen über physikalische Prüfung erzeugt und charakterisiert sich durch die Steigung der angepassten Kurve auf einer logarithmischen Skala, die der Fachmann als „S-N“-Kurve kennt. Die Ermüdungslebensdauer wird in einigen Ausführungsformen durch den Vergleich der akkumulierten Schäden aus allen Bremsereignissen, an denen der Bestandteil seit der Installation des Rotors beteiligt war, zu einem validierten Rotorschadensgrad oder einer Schadensgrenze geschätzt. In einigen Ausführungsformen bezieht sich die Schadensgrenze oder der validierte Rotorschadensgrad allgemein auf die erwartete Lebensdauer eines Rotors, der in der Praxis einer starken Verwendung unterliegt. In einigen Ausführungsformen schließt das kumulative Ermüdungsschadensmodell den Rotorverschleiß ein, der durch den Prozessor für die Schätzung der Rotordicke 18 bestimmt wird, um die Berechnung des kumulativen Ermüdungsschadens an dem Bremsrotor zu verfeinern. In einer solchen Ausführungsform würde die Belastung und der entsprechende Schaden an der Rotorfläche und auch an diskreten Niveaus unterhalb der Rotorfläche berechnet werden. Das Risiko eines Bremsrotorfehlers wird vorhergesagt, wenn der kumulative Schaden einer Rotorschicht einen vorgegeben maximalen Schwellenwert überschreitet.
In einigen Ausführungsformen wird die Belastung unter Verwendung eines eindimensionalen thermisch-mechanischen Belastungsmodells berechnet.
Der Prozessor 16 berechnet den Echtzeitermüdungsschaden der Bremskomponente und den kumulative Ermüdungsschaden periodisch in einer vorgegebenen Frequenz, wie beispielsweise bei 10 ms, 20 ms, oder in einer anderen vorgegebenen Frequenz. Alternativ oder zusätzlich berechnet der Prozessor 16 den Echtzeitermüdungsschaden und kumulativen Ermüdungsschaden jedes Mal, wenn ein Bremsereignis auftritt.
Der Prozessor 16 leitet die Schätzung des kumulativen Ermüdungsschadens an einen Prozessor für die Schätzung der Lebensdauer einer Bremskomponente 20 weiter. Der Prozessor für die Schätzung der Lebensdauer einer Bremskomponente 20 sammelt den kumulativen Ermüdungsschaden der Bremskomponente während des Betriebs des Kraftfahrzeugs über die Zeit hinweg. Der gesammelte kumulative Ermüdungsschaden der Bremskomponente wird mit einer Schadensgrenze der Bremskomponente verglichen. Die Schadensgrenze der Bremskomponente ist in einigen Ausführungsformen eine durch Testen und Validieren der Bremskomponente bestimmte Grenze, die in einigen Ausführungsformen durch einen vorgegebenen Sicherheitsfaktor eingestellt wird.
Der Prozessor für die Schätzung der Lebensdauer einer Bremskomponente 20 erzeugt ein Schätzsignal der Lebensdauer der Bremskomponente. In einigen Ausführungsformen wird das Schätzsignal der Lebensdauer allein oder in Kombination mit einem Verschleißmodell verwendet, wie etwa den Rotorverschleißmodellen 320, 330, um eine verfeinerte Schätzung der Rotorlebensdauer zu erzeugen. Der Prozessor für die Schätzung der Lebensdauer einer Bremskomponente 20 schätzt in einer Ausführungsform die Lebensdauer eines Fahrzeugbremsrotors. In einigen Ausführungsformen wird die geschätzte Lebensdauer als Prozentsatz der Restlebensdauer der Bremskomponente ausgedrückt.
Die Verteilung der Informationen kann für verschiedene Anwendungen und unterschiedliche Kraftfahrzeuge kalibriert werden. Auf dem Kraftfahrzeug wird eine Schätzung der Materialmenge des Bremsverschleißes zusammen mit der Laufleistung aufgezeichnet, die das Kraftfahrzeug gefahren wurde, seit die Rotoren zuletzt gewechselt wurden. Die aktuelle Schätzung kann in separaten Modulen des Kraftfahrzeugs gespeichert werden. Diese Vorgehensweise wird verwendet, um die Informationen zu speichern, falls ein Fehler auf einem der Module auftritt und es ersetzt werden muss. Eine Schätzung der verbleibende Laufleistung des Kraftfahrzeugs kann auf verschiedene Weisen erlangt werden, wie etwa durch die Bremscharakteristika des Fahrers, lineare Interpolation oder Nachschlagetabellen der Laufleistung und Schätzung der Dicke der Bremsrotoren. Die Schätzung der Restlebensdauer oder Lebenserwartung der Bremskomponente wird auf dem Kraftfahrzeug aufgezeichnet und kann in separaten Modulen auf dem Kraftfahrzeug zur Verwendung bei zukünftigen Berechnungen der Schätzungen des Gesamtverschleißes der Bremskomponente gespeichert werden.
Falls das System 10 einen Bremsrotorsensor einschließt, der Signale liefert, die die tatsächliche Bremsrotordicke anzeigen, werden die Signale verwendet, um Differenzen zwischen der Schätzung der Bremsrotordicke und der tatsächlichen Dicke über die verbleibende Rotordicke und Lebensdauer des Rotors 53 graduell auszugleichen. Beispielsweise kann der Sensor so eingestellt sein, dass ein oder mehrere Drähte bei einer bestimmten Rotordicke brechen. Wenn ein signifikanter Unterschied zwischen der Schätzung und der tatsächlichen Dicke existiert, die ermittelt wird, wenn die Sensordrähte den Kontakt unterbrechen, dann wird dies verwendet, um die Schätzung graduell anzupassen, sodass, wenn der Rotor 53 nahe der Austauschperiode oder der nächsten Sensormessung ist, die Gesamtsystemgenauigkeit so hoch wie möglich ist. So wird beispielsweise die Schätzung der verbleibenden Rotorlebensdauer um eine Rate, die anders ist als die beobachtete, erhöht oder verringert, sodass das Ende der Lebensdauer des Rotors 53 genau bestimmt wird.
Es sollte beachtet werden, dass, obwohl der oben behandelte Bremssensor Drähte einsetzt, die brechen, um die Rotordicke anzuzeigen, andere Typen von Bremssensoren in anderen Beispielen des Systems 10 verwendet werden können. Es kann beispielsweise ein indirekter Sensor oder Sensormechanismus verwendet werden, um auf die Bremsrotordicke zu schließen. Geeignete Beispiele schließen Bremsflüssigkeitsniveausensoren ein oder das Messen der Verschiebung der Bremssattel, wie etwa in einem elektromechanischen oder Break-By-Wire-System.
4 zeigt ein Flussdiagramm von einem beispielhaften Verfahren zur Bestimmung einer Restlebensdauer einer Bremskomponente wie beispielsweise eine Bremsscheibe. Das in 4 gezeigte Verfahren kann mit dem hierin behandelten System zur Lebensdauer der Bremskomponente verwendet werden. Das Verfahren schließt das Empfangen und Sammeln von verschiedenen Signalen, wie etwa Bremsdruck, Raddrehzahlen, Fahrzeuggeschwindigkeit, Längsbeschleunigung, dynamische Bremsverteilung, angewandte Bremse usw., wie in 410 gezeigt, ein. Das Verfahren schließt ferner das Erhalten von Systemschätzungen von der Antriebsstangensteuerung 14 ein, wie etwa zur Fahrzeugmasse, Fahrbahnneigung, Stärke der Motorbremsung, zum Rollwiderstand, der Rotorfläche usw., wie in 415 gezeigt. Das Verfahren schließt ferner das Erhalten von Systemschätzungen, wie etwa Schätzungen der Bremstemperatur, von dem Bremssteuergerät 12 wie in 420 gezeigt, ein. Das Verfahren schließt ferner das Berechnen der Bremsarbeit aus Bremsenergie wie in 425 gezeigt ein. Die Bremsenergie wird beispielsweise gemäß der Gleichung (1) berechnet. Die Bremsenergie kann für einen beliebigen der mehreren Bremsrotoren am Kraftfahrzeug berechnet werden oder eine Berechnung pro Fahrzeugachse sein.
Zusätzlich oder alternativ schließt das Verfahren das Bestimmen der Bremsarbeit unter Verwendung von Bremsleistung beispielsweise aus Gleichungen (2) und (3) wie in 430 gezeigt ein. Bei dieser Berechnung wird die Bremsarbeit durch die Bremsleistung und den Bremsdruck bestimmt, wie etwa durch Gleichung (2) bereitgestellt. Bei der Bestimmung der Masse des Kraftfahrzeugs für die Berechnung der Bremsenergie können manchmal Fehler auftreten und der Reibungskoeffizientenwert µ kann Fehler in der Schätzung der Bremsleistung beinhalten. Daher kann eine genauere Bestimmung der Bremsarbeit durch die Kombination der beiden Arbeitsberechnungen bereitgestellt werden.
Das Verfahren schließt ferner das Bestimmen der Bremsrotortemperatur wie in 435 gezeigt und das Bestimmen des Bremsrotorverschleißes wie in 440 in der oben behandelten Weise gezeigt ein. Das Bestimmen des Bremsrotorverschleißes in 440 schließt das Berechnen des energiebasierten Verschleißes und des Oxidationsverschleißes ein, und der gesamten Rotorverschleiß ist eine Summe der beiden Verschleißberechnungen. Der Bremsrotorverschleiß wird für jedes Bremsereignis bestimmt und wird wie in 445 gezeigt zu dem akkumulierten Wert addiert, um die verbleibende Bremsrotordicke zu bestimmen.
Das Verfahren schließt ferner das Bestimmen eines Ermüdungsschadens des Bremsrotors unter Verwendung der Bremsrotortemperatur und der Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs wie in 450 gezeigt auf die oben behandelte Weise ein. Das Bestimmen des Ermüdungsschadens des Bremsrotors in 450 schließt das Berechnen des Ermüdungsschadens zumindest teilweise basierend auf dem Bremsdrehmoment, der Bremsgeschwindigkeit/-leistung und der Rotortemperatur ein. Der Ermüdungsschaden des Bremsrotors wird für jedes Bremsereignis bestimmt und wird wie in 445 gezeigt zu dem akkumulierten Wert addiert, um eine Schätzung des kumulative Ermüdungsschadens zu bestimmen. Wie hierin behandelt ist die Schätzung des kumulativen Ermüdungsschadens eine Summe der Ermüdungsschäden an der Bremskomponente, wie etwa dem Bremsrotor, und beinhaltet in einigen Ausführungsformen auch den geschätzten Bremsrotorverschleiß, der in 440 bestimmt wird.
Die Schätzung des kumulativen Ermüdungsschadens, der in 455 bestimmt wird, wird verwendet, um die Schätzung der Restlebensdauer des Bremsrotors in 460 zu berechnen. Die Schätzung der Restlebensdauer der Bremskomponente, wie etwa des Bremsrotors, wird wie oben behandelt durch Vergleichen der gesammelten kumulativen Schäden mit einer vorgegebenen Schadensgrenze der Komponente bestimmt.
Das Verfahren schließt das Senden der geschätzten Information über die Dicke an den Fahrzeugführer wie in 465 gezeigt unter Verwendung beispielsweise der Fahrzeugtelematik ein. Zusätzlich oder alternativ schließt das Verfahren in 465 das Senden der geschätzten Restlebensdauer an den Fahrzeugführer unter Verwendung beispielsweise der Fahrzeugtelematik ein.
5 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Benachrichtigen des Fahrzeugführers über die geschätzte Restlebensdauer der Fahrzeugbremskomponente gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. In manchen Ausführungsformen ist die Fahrzeugbremskomponente ein Bremsrotor 53. Das Verfahren schließt ein, dass wie in 505 gezeigt bestimmt wird, ob die Restlebensdauer der Fahrzeugbremskomponente größer als ein erster vorgegebener Schwellenwert ist. Die Restlebensdauer der Fahrzeugbremskomponente wird basierend auf dem hier behandelten Prozesses bestimmt. Der erste vorgegebene Schwellenwert ist ein vorgegebener Wert, bei dem der Austausch der Bremskomponente empfohlen wird. Beispielsweise kann der Schwellenwert für den Austausch ein proportionaler Wert sein, wie etwa 50 % der ursprünglich erwarteten Lebensdauer. Es sollte beachtet werden, dass die obigen Werte Beispiele sind und dass andere Ausführungsformen andere Schwellenwerte als die oben genannten verwenden können.
Wenn der Schwellenwert für den Austausch erreicht ist, wird der Fahrzeugführer wie in 515 gezeigt benachrichtigt, die Fahrzeugbremskomponente auszutauschen. Wenn beispielsweise die Restlebensdauer den Schwellenwert für den Austausch nicht erreicht hat, schließt das Verfahren ein, dass bestimmt wird, ob die Restlebensdauer wie in 510 gezeigt einen zweiten vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat. Der zweite vorgegebene Schwellenwert kann ein vorgegebener Wert sein, der für einen Inspektionsschwellenwert repräsentativ ist. Beispielsweise kann der Schwellenwert für den Austausch ein proportionaler Wert sein, wie etwa 75 % der ursprünglichen Lebensdauer. Es sollte beachtet werden, dass die obigen Werte Beispiele sind und dass andere Ausführungsformen andere Schwellenwerte als die oben genannten verwenden können. Wenn der Inspektionsschwellenwert erreicht ist, wird dem Fahrzeugführer wie in 525 gezeigt angezeigt, dass die Fahrzeugbremskomponente zur Inspektion muss.
In einem oder mehreren Beispielen, unabhängig von der Beziehung zwischen der Restlebensdauer und den Schwellenwerten, wird der Fahrzeugführer wie in 530 gezeigt über die aktuelle voraussichtliche Restlebensdauer informiert. Ferner schließt das Verfahren wie in 520 gezeigt das Bestimmen einer verbleibenden Lebensdauer der Bremskomponente basierend auf dem geschätzten Verschleiß der Bremskomponente ein. Beispielsweise kann die Lebensdauer der Bremskomponente in Form einer geschätzten Anzahl von Kilometern gemessen werden, die die Bremskomponente verwendet werden kann, bevor der Schwellenwert für den Austausch erreicht wird. Das Verfahren schließt beispielsweise wie in 530 gezeigt ein, den Fahrzeugführer unter Verwendung einer linearen Interpolation basierend auf dem Fahrzeugbetrieb bis dato hinsichtlich der Restlebensdauer der Bremskomponente in Kilometern zu informieren. Das Verfahren ermöglicht es somit, den Fahrzeugführer auf jede geeignete Art und Weise zu benachrichtigen, und er kann basierend auf dem momentanen Verschleiß der Bremskomponente über die verbleibenden Kilometer informiert werden, zu wann die Bremskomponente ausgetauscht werden sollte.
Bei einem oder mehreren Beispielen ist das Kraftfahrzeug ein autonomes Fahrzeug, wobei der Fahrzeugführer eine Prozessoreinheit ist. In solchen Fällen empfängt der Prozessor beispielsweise die geschätzte Rotordicke und/oder die Schätzung der Restlebensdauer und/oder die Schätzung der Restlebensdauer der Fahrzeugbremskomponente. Basierend auf einer solchen Angabe fährt die Fahrzeugführerprozessoreinheit das Kraftfahrzeug automatisch zu einer Werkstatt. Wenn beispielsweise die Rotordicke unter den Schwellenwert für die Inspektion fällt, veranlasst die Prozessoreinheit, dass das Kraftfahrzeug für die Rotorinspektion zur Werkstatt gefahren wird. Alternativ oder zusätzlich veranlasst die Prozessoreinheit, dass das Kraftfahrzeug für den Rotoraustausch zur Werkstatt gefahren wird, wenn die Rotordicke unter den Austauschschwellenwert fällt.
Als Reaktion auf den Vergleich der Rotordicke können auch andere automatische Handlungen durchgeführt werden, wie etwa die Planung der Wartung des Fahrzeugs.
Alternativ oder zusätzlich werden die Schätzung der Rotordicke und/oder die Schätzung der Restlebensdauer der Fahrzeugbremskomponente dazu verwendet, den Fahrzeugbetrieb zu begrenzen, wenn einer oder mehrere der Schätzungen unter einen vorgegebenen Wert fällt, wie etwa unter den Austauschschwellenwert. Beispielsweise kann das Begrenzen des Fahrzeugbetriebs das Begrenzen einer maximalen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, das Begrenzen des von einem Motor des Kraftfahrzeugs erzeugten Drehmoments oder das Auferlegen anderer solcher Begrenzungen einschließen, um die Sicherheit des Passagiers oder der Passagiere des Kraftfahrzeugs zu maximieren.
Es sollte beachtet werden, dass, obwohl die bisherigen Beispiele das Berechnen der Rotordicke und die Verwendung der berechneten Dicke zum Bestimmen der Lebensdauer eines Rotors beschreiben, wird in einem oder mehreren Beispielen die Rotordicke aller Rotoren, mit denen das Kraftfahrzeug ausgerüstet ist, analysiert. Dementsprechend wird der Fahrzeugführer über die Rotordicke und die Rotorlebensdauer, die für jeden Rotor geschätzt wird, der an dem Kraftfahrzeug installiert ist, informiert. Außerdem, obwohl viele der hier behandelten Beispiele die Analyse eines Bremsrotors beschreiben, werden in anderen Ausführungsformen die hierin behandelten Verfahren verwendet, um andere belastungsintensive Bremskomponenten zu analysieren.
Die hierin beschriebenen technischen Lösungen erleichtern die Vorhersage des Rotorverschleißes für ein Scheibenbremssystem durch Kombinieren von Modellen, die auf Energie- und Oxidativverschleiß basieren. Die technischen Lösungen sagen den Bremsscheibenverschleiß innerhalb einer große Spannbreite von Fahrzeugverwendung vorher und erzeugen ein elektronisches Signal über den Scheibenverschleiß/die Restlebensdauer. Zusätzlich ermöglichen die hierin beschriebenen technischen Lösungen die Vorhersage einer Lebenserwartung von einer oder mehreren Fahrzeugbremskomponenten durch das Analysieren des Echtzeitermüdungsschadens der Komponente, das Akkumulieren des Ermüdungsschadens, der durch jedes Bremsereignis verursacht wird, und das Vergleichen des akkumulierten Ermüdungsschadens mit einer vorgegebenen Schadensgrenze. Der Scheibenverschleiß und/oder die Restlebensdauer können dem Fahrzeugführer angezeigt werden und/oder in verschiedenen Steueralgorithmen verwendet werden, die durch eine oder mehrere elektronische Steuereinheiten (ECU, eletronic control unit) in dem Kraftfahrzeug implementiert werden.
Die technischen Lösungen können einem Fahrzeugbesitzer kostspielige Reparaturen ersparen, die aus einem übermäßigen Verschleiß einer Fahrzeugbremskomponente resultieren. Ferner können die technischen Lösungen die Besitzer von Flotten (wie etwa Flotten von autonomen Fahrzeugen) unterstützen, die Bremslebensdauer (in Kombination mit der Überwachung des Bremsbelagverschleißes) zu überwachen, um zu planen, wann Kraftfahrzeuge gewartet werden müssen.
Bei den vorliegenden technischen Lösungen können ein System, ein Verfahren und/oder ein Computerprogrammprodukt auf jedem möglichen technischen Detailniveau der Integration sein. Das Computerprogrammprodukt kann ein computerlesbares Speichermedium (oder Medium) mit computerlesbaren Programmanweisungen darauf einschließen, um einen Prozessor zu veranlassen Gesichtspunkte der vorliegenden technischen Lösungen auszuführen.
Das computerlesbare Speichermedium kann eine konkrete Vorrichtung sein, die Anweisungen für die Verwendung durch eine Anweisungsausführungsvorrichtung speichern kann. Beispielsweise kann das computerlesbare Speichermedium eine elektronische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung, eine optische Speichervorrichtung, eine elektromagnetische Speichervorrichtung, eine Halbleiterspeichervorrichtung oder irgendeine geeignete Kombination der Vorstehenden sein. Eine nicht erschöpfende Liste von mehreren spezifischen Beispielen von computerlesbaren Speichermedien schließt die folgenden ein: eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, einen Speicher mit direktem Zugriff (RAM, random access memory), einen Festwertspeicher (ROM, read-only memory), einen löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EPROM, erasable programmable read-only memory, oder Flash-Speicher), einen statischen Speicher mit direktem Zugriff (SRAM, static random access memory), einen tragbaren Compactdiskfestwertspeicher (CD-ROM, compact disc read-only memory), eine Digital Versatile Disk (DVD), ein Speicherstick und jedwede geeignete Kombination der Vorstehenden. Ein computerlesbares Speichermedium, wie es hierin verwendet wird, ist nicht als transitorisches Signal an sich wie etwa Funkwellen oder andere sich frei ausbreitende elektromagnetische Wellen zu verstehen oder elektromagnetische Wellen, die sich durch einen Hohlleiter oder andere Übertragungsmedien ausbreiten (z. B. Lichtimpulse, die durch ein Glasfaserkabel gehen) oder elektrische Signale, die durch einen Draht übertragen werden.
Computerlesbare Programmanweisungen, die hierin beschrieben werden, können von den jeweiligen Rechen-/Verarbeitungsvorrichtungen von einem computerlesbaren Speichermedium oder auf einen externen Computer oder eine externe Speichervorrichtung über ein Netzwerk, beispielsweise das Internet, ein lokales Netz, ein Weitbereichsnetz und/oder ein drahtloses Netzwerk heruntergeladen werden. Das Netzwerk kann Kupferübertragungskabel, optische Übertragungsfasern, drahtlose Übertragung, Router, Firewalls, Kopplungselemente, Gateway-Computer und/oder Edge-Server umfassen. Eine Netzwerkadapterkarte oder eine Netzwerkschnittstelle in jeder Rechen-/Verarbeitungsvorrichtung empfängt computerlesbare Programmanweisungen von dem Netzwerk und leitet die computerlesbaren Programmanweisungen zum Speichern in einem computerlesbaren Speichermedium innerhalb der jeweiligen Rechen-/Verarbeitungsvorrichtung weiter.
Computerlesbare Programmanweisungen zur Durchführung von Arbeitsvorgängen der vorliegenden technischen Lösungen können Assemblerbefehle, Befehlssatzarchitekturanweisungen (ISA instructions, instruction-set-architecture instructions), Maschinenanweisungen, von Maschinen abhängige Anweisungen, Mikrocode, Firmware-Anweisungen, Zustandseinstelldaten, Konfigurationsdaten für integrierte Schaltungen oder entweder Quellcode oder Objektcode in einer beliebigen Kombination einer oder mehrerer Programmiersprachen, einschließlich einer objektorientierten Programmiersprache wie etwa Smalltalk, C++ oder dergleichen und prozeduralen Programmiersprachen wie etwa die „C“-Programmiersprache oder ähnliche Programmiersprachen sein. Die computerlesbaren Programmanweisungen können vollständig auf dem Benutzercomputer, teilweise auf dem Benutzercomputer, als ein eigenständiges Softwarepaket, teilweise auf dem Benutzercomputer und teilweise auf einem Remotecomputer oder ganz auf dem Remotecomputer oder Server ausgeführt werden. In dem letzteren Szenario kann der Remotecomputer mit dem Benutzercomputer über jedwede Art von Netzwerk verbunden sein, einschließlich eines lokalen Netzes (LAN, local area network) oder eines Weitbereichsnetzes (WAN, wide area network), oder die Verbindung kann zu einem externen Computer (beispielsweise über das Internet unter Verwendung eines Internetdienstanbieters) hergestellt werden. In einigen Ausführungsformen kann eine elektronische Schaltung einschließlich beispielsweise einer programmierbaren Logikschaltung, feldprogrammierbarer Gate-Arrays (FPGA, field-programmable gate arrays) oder programmierbaren logischen Arrays (PLA, programmable logic arrays) die computerlesbaren Programmanweisungen durch Verwendung von Zustandsinformationen der computerlesbaren Programmanweisungen ausführen, um die elektronischen Schaltungen zu personalisieren, um Gesichtspunkte der vorliegenden technischen Lösungen durchzuführen.
Gesichtspunkte der vorliegenden technischen Lösungen sind hierin unter Bezugnahme auf Flussdiagrammdarstellungen und/oder Blockdiagramme von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der technischen Lösungen beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Flussdiagrammdarstellungen und/oder der Blockdiagramme sowie Kombinationen von Blöcken in den Flussdiagrammen und/oder Blockdiagrammen durch computerlesbare Programmanweisungen implementiert werden kann.
Diese computerlesbaren Programmanweisungen können einem Prozessor eines Universalcomputers, eines Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung zur Erzeugung einer Maschine zur Verfügung gestellt werden, sodass die Anweisungen, die durch den Prozessor des Computers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung, Mittel zum Implementieren der Funktionen/Handlungen in dem Flussdiagramm und/oder Blockdiagrammblock oder -blöcken erzeugen. Diese computerlesbaren Programmanweisungen können auch in einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert werden, das einen Computer, eine programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder andere Vorrichtungen so steuern kann, dass sie in einer bestimmten Weise funktionieren, sodass das computerlesbare Speichermedium mit darin gespeicherten Anweisungen einen Fertigungsgegenstand umfasst, einschließlich Anweisungen, die Gesichtspunkte der im Flussdiagramm und/oder Blockdiagrammblock oder -blöcken spezifizierten Funktion/Handlung implementieren.
Die computerlesbaren Programmanweisungen können auch auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine andere Vorrichtung zum Veranlassen einer Reihe von Betriebsschritten, die auf dem Computer durchgeführt werden, eine andere programmierbaren Vorrichtung oder eine andere Vorrichtung zum Erzeugen eines computerimplementierten Verfahrens geladen werden, sodass die Anweisungen auf dem Computer, der anderen programmierbaren Vorrichtung oder der anderen Vorrichtung die Funktionen/Handlungen in dem Flussdiagramm und/oder Blockdiagrammblock oder -blöcken implementiert.
Das Flussdiagramm und die Blockdiagramme in den Figuren veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und den Betrieb möglicher Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden technischen Lösungen. In dieser Hinsicht kann jeder Block in dem Flussdiagramm oder den Blockdiagrammen ein Modul, Segment oder Abschnitt von Anweisungen darstellen, das eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zum Implementieren der spezifizierten logischen Funktion(-en) umfasst. In einigen alternativen Implementierungen können die in den Blöcken angegebenen Funktionen außerhalb der in den Figuren angegebenen Reihenfolge auftreten. Abhängig von der involvierten Funktionalität können zwei nacheinander angezeigte Blöcke im Wesentlichen tatsächlich gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist auch anzumerken, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder der Flussdiagrammdarstellung und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder der Flussdiagrammdarstellung durch Spezialhardwaresysteme implementiert werden können, die die spezifizierten Funktionen oder Handlungen durchführen oder Kombinationen von Spezialhardware- und Computeranweisungen ausführen.
Eine zweite Aktion kann als „in Reaktion auf“ eine erste Aktion bezeichnet werden, unabhängig davon, ob die zweite Aktion direkt oder indirekt aus der ersten Aktion resultiert. Die zweite Aktion kann zu einer im Wesentlichen späteren Zeit als die erste Aktion auftreten und immer noch in Reaktion auf die erste Aktion erfolgen. In ähnlicher Weise kann gesagt werden, dass die zweite Aktion in Reaktion auf die erste Aktion stattfindet, selbst wenn zwischen der ersten Aktion und der zweiten Aktion Zwischenaktionen stattfinden, und selbst wenn eine oder mehrere der dazwischenliegenden Aktionen direkt bewirken, dass die zweite Aktion ausgeführt wird. Beispielsweise kann eine zweite Aktion in Reaktion auf eine erste Aktion erfolgen, wenn die erste Aktion eine Markierung setzt und eine dritte Aktion später die zweite Aktion einleitet, wann immer die Markierung gesetzt ist.
Um die Verwendung zu verdeutlichen und hiermit die Öffentlichkeit darüber zu informieren, sollen die Formulierungen „mindestens eins von <A>, <B>... und <N>“ oder „mindestens eins von <A>, <B>... <N> oder Kombinationen davon“ oder „<A>, <B>... und/oder <N>“ im weitesten Sinne interpretiert werden und ersetzen, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil behauptet wird, jedwede anderen zuvor oder im Folgenden implizierten Definitionen, dass ein oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe, die A, B, ... und N umfasst, gemeint sind. In anderen Worten bedeuten die Formulierungen eine beliebige Kombination von einem oder mehreren der Elemente A, B,... oder N einschließlich ein Element allein oder ein Element in Kombination mit einem oder mehreren anderen Elementen, was auch zusätzliche, nicht aufgeführte Elemente in Kombination einschließen kann.
Es versteht sich auch, dass jedes hierin veranschaulichte Modul, jede Einheit, Komponente, jeder Server, Computer, jedes Terminal oder jede Vorrichtung zum Ausführen von Anweisungen, computerlesbare Medien einschließen oder anderweitig Zugriff auf computerlesbare Medien haben kann wie Speichermedien, Computerspeichermedien oder Datenspeichervorrichtungen (entfernbar und/oder nicht entfernbar) wie beispielsweise Magnetplatten, optische Platten oder Bänder. Computerspeichermedien können flüchtige und nicht-flüchtige, entfernbare und nicht-entfernbare Medien einschließen, die in einem Verfahren oder einer Technologie zur Speicherung von Informationen implementiert sind, wie etwa computerlesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten. Derartige Computerspeichermedien können Teil der Vorrichtung oder zugänglich oder mit dieser verbindbar sein. Jede hier beschriebene Anwendung oder jedes hierin beschriebene Modul kann unter Verwendung von computerlesbaren/ausführbaren Anweisungen implementiert werden, die von solchen computerlesbaren Medien gespeichert oder auf andere Weise aufbewahrt werden können.
Während die obige Offenbarung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Elemente von Äquivalenten ersetzt werden können, ohne von ihrem Schutzumfang abzuweichen. Zusätzlich können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Schutzumfang abzuweichen. Daher ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die speziellen, offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein soll, sondern alle Ausführungsformen in dem Schutzumfang liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 15651475 [0036]
US 7694555 [0036]

Claims

Ein Verfahren zum Ermitteln einer Restlebensdauer einer Bremskomponente, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen von Fahrzeugparametern, die die Betriebsbedingungen eines Kraftfahrzeugs identifizieren; Verwenden der Fahrzeugparameter, um Arbeit zu bestimmen, die durch eine Bremse des Kraftfahrzeugs als Bremsarbeit ausgeführt wird; Verwenden der Bremsarbeit, um die Bremsrotortemperatur zu bestimmen; Verwenden der Bremsrotortemperatur, um einen Ermüdungsschaden der Bremskomponente zu bestimmen, Akkumulieren der Ermüdungsschäden, um einen kumulativen Ermüdungsschaden der Bremskomponente zu bestimmen und Vergleichen des kumulativen Ermüdungsschadens mit einer Schadensgrenze, um eine Schätzung der Restlebensdauer der Bremskomponente bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bremskomponente ein Fahrzeugbremsrotor und der Ermüdungsschaden eine thermische und mechanische energiebasierte Schadensberechnung ist, und wobei das Verfahren ferner umfasst: Verwenden der Bremsrotortemperatur, um einen energiebasierten Bremsrotorverschleiß zu bestimmen; Akkumulieren des Bremsrotorverschleißes, um eine Schätzung der Dicke des Fahrzeugbremsrotors bereitzustellen, Berechnen eines oxidativen Bremsrotorverschleißes basierend auf einer Expositionszeit des Fahrzeugbremsrotors; Berechnen des Bremsrotorverschleißes durch Summieren des oxidativen Bremsrotorverschleißes und des energiebasierten Bremsrotorverschleißes und Verwenden des Bremsrotorverschleißes, um den kumulativen Ermüdungsschaden des Fahrzeugbremsrotors zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der oxidative Bremsrotorverschleiß berechnet wird, indem die Expositionszeit des Fahrzeugbremsrotors mit einem vorgegebenen oxidativen Verschleißparameter skaliert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der vorgegebene oxidative Verschleißparameter spezifisch für ein Material des Fahrzeugbremsrotors ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bereitstellen von Fahrzeugparametern das Bereitstellen von Bremsrotorreibmaterial, Bremsrotorkühlrate, Fahrzeugmasse, Fahrbahnneigung, dynamischer Bremsverteilung, Fahrzeuggewichtsverteilung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Raddrehzahl und Bremsdruck einschließt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Bremsarbeit das Subtrahieren der Widerstandswerte von der gesamten durch die Bremse des Kraftfahrzeugs ausgeführten Arbeit einschließt, wobei die Widerstandswerte Kräfte sind, die die gesamte Arbeit verringern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Bremsarbeit das Bestimmen der Bremskraft als Bremsdruck mal Bremsrotorfläche mal Bremsrotorreibungskoeffizient einschließt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Bremsarbeit das Bestimmen der Bremsleistung als durch das Fahrzeug erzeugtes Drehmoment mal die Fahrzeuggeschwindigkeit geteilt durch den Rollradius eines Fahrzeugrades einschließt.
Verfahren von Anspruch 1, ferner umfassend die Benachrichtigung über die Schätzung der Restlebensdauer der Bremskomponente unter Verwendung von Telematik.