制动器温度估计装置、系统和方法以及飞行器与流程

1.本发明涉及用于对交通工具制动器的温度进行估计的制动器温度估计装置、包括这种装置的制动器温度估计系统、与这种系统结合的飞行器、以及对交通工具制动器的温度进行估计的方法。


背景技术：

2.规定中要求飞行器制动器能够在飞机离开跑道之前的任何时刻使起飞中止。制动器不应该超过指定的温度，以避免性能退化，因此规定中禁止飞行器在其制动器太热(例如400℃以上)的情况下起飞。为了确保在滑行至跑道期间甚至使用之后仍然足够冷却制动器，建议的是，飞行器在其制动器高于预定温度(例如，如由制动器温度传感器测量的150℃)的情况下不被签派，预定温度显著低于最大允许的起飞温度并且允许在滑行制动期间的温度增加。
3.大多数商业客机在制动器套件上或附近具有温度传感器，这些温度传感器测量制动器套件的温度，并将这些测量值提供给包含在飞行器的航空电子系统中的制动器温度监测系统(btms)。在一些飞行器上，btms可以直接向机组人员提供制动器温度测量值，以使机组人员能够确定制动器是否足够冷却以允许飞行器起飞。在其他飞行器上，btms配置成简单地指示制动器温度是否高于预定阈值的输出，并且btms不给机组人员提供实际温度值。


技术实现要素：

4.本发明的第一方面提供了一种用于对交通工具制动器的温度进行估计的制动器温度估计装置。该装置包括存储器和控制器。存储器存储热特性信息，该热特性信息将交通工具的被制动轮的制动器的温度与被制动轮的轮胎中的轮胎气体的温度相关联。该控制器配置成：接收第一轮胎气体温度值，该第一轮胎气体温度值与被制动轮的轮胎中的轮胎气体在给定时间处的温度有关；接收第二轮胎气体温度值，该第二轮胎气体温度值与交通工具的未被制动轮的轮胎中的轮胎气体在给定时间处的温度有关；计算第一轮胎气体温度值与第二轮胎气体温度值之间的差；并且基于经计算的差和热特性信息来估计被制动轮的制动器的温度。
5.可选地，第一轮胎气体温度值是被制动轮的轮胎中的轮胎气体的温度的测量值，并且第二轮胎气体温度值是下述调节值：该调节值通过将调节因子应用至未被制动轮的轮胎中的轮胎气体在给定时间处的温度的测量值而产生。
6.可选地，控制器配置成接收未被制动轮的轮胎中轮胎气体在给定时间处的温度的测量值，并通过将调节因子应用至未被制动轮的轮胎中的轮胎气体的温度的所接收的测量值来产生第二轮胎气体温度值。
7.可选地，调节因子存储在存储器中。可选地，存储器存储下述轮特征信息：该轮特征信息与被制动轮的特征和未被制动轮的特征有关，并且控制器配置成基于轮特征信息来计算调节因子。
8.可选地，轮特征信息包括关于被制动轮的一个或更多个参数的一组值，以及关于未被制动轮的相同的一个或更多个参数的一组值，其中，所述一个或更多个参数包括下述各者中的任一者或全部：轮位置(相对于所述交通工具)；轮尺寸；轮质量；轮类型；轮热性能；轮材料；轮胎类型；轮胎尺寸；轮胎质量；轮胎材料；轮胎热性能；轮胎压力；所述轮上的负载。
9.可选地，调节因子配置成使得在未被制动轮的特征具有与被制动轮的特征相同的值的情况下，经调节的轮胎气体温度表示将被认为是针对未被制动轮在给定时间处测量的轮胎气体温度。
10.可选地，控制器配置成接收覆盖选定时间段的时间序列的第一轮胎气体温度值，并且接收覆盖该选定时间段的时间序列的第二轮胎气体温度值，其中，选定时间段包括制动器在制动事件之后处于峰值温度的时间。
11.可选地，控制器配置成对所接收序列的第一轮胎气体温度值中的峰值第一轮胎气体温度值进行识别，并使用所识别的峰值第一轮胎气体温度值和同一时间的第二轮胎气体温度值来估计峰值制动器温度值。
12.可选地，存储器存储下述冷却速率信息：该冷却速率信息将制动器的冷却速率与被制动轮的轮胎中的轮胎气体的冷却速率相关联，并且控制器配置成基于所接收时间序列的第一轮胎气体温度值对被制动轮的轮胎中的轮胎气体的冷却速率进行计算，并且配置成基于被制动轮的轮胎中的轮胎气体的冷却速率和储存的冷却速率信息来估计制动器的冷却速率。
13.可选地，控制器还配置成接收与被制动轮的周围环境有关的环境信息，并且附加地基于所接收的环境信息来计算轮胎气体的冷却速率。
14.可选地，控制器配置成基于估计的峰值制动器温度和制动器的估计的冷却速率来估计制动器的温度将等于预定阈值温度的时间。
15.可选地，估计装置包括在配置成在交通工具外操作的便携式设备中。
16.本发明的第二方面提供了一种制动器温度估计系统，该制动器温度估计系统包括：根据第一方面的制动器温度估计装置；第一传感器设备，其配置成获取第一轮胎气体温度信息并将该第一轮胎气体温度信息传送至估计装置；和第二传感器设备，该第二传感器设备配置成获取第二轮胎气体温度信息并将该第二轮胎气体温度信息传送至估计装置。
17.可选地，第一传感器设备能够通过第一无线通信链路连接至估计装置，并且第二传感器设备能够通过第二通信链路连接至估计装置。可选地，第一传感器设备能够通过第一无线通信链路连接至估计装置，并且第二传感器设备能够通过第二通信链路连接至第一传感器设备。可选地，第一传感器设备能够通过第一无线通信链路连接至第二传感器设备，并且第二传感器设备能够通过第二无线通信链路连接至估计装置。
18.本发明的第三方面提供了一种与第二方面的制动器温度估计系统结合的飞行器。该飞行器包括具有制动器的被制动轮和未被制动轮。第一传感器设备布置在被制动轮上，以对被制动轮中的轮胎气体的温度进行测量，并且第二传感器设备布置在未被制动的轮上，以对未被制动轮中的轮胎气体的温度进行测量。
19.可选地，被制动轮包括在主起落架中，并且未被制动轮包括在前起落架中。
20.可选地，未被制动轮定位在飞行器上使得：未被制动轮在飞行器的操作期间预期
经历的环境条件与飞行器的不同定位的未被制动轮所预期经历的环境条件相比更类似于被制动轮经历的环境条件。
21.可选地，估计装置能够通过通信链路连接至飞行器的机载系统。
22.本发明的第四方面提供了一种对交通工具的制动器的温度进行估计的方法。该方法包括：
23.接收第一轮胎气体温度值，该第一轮胎气体温度值与交通工具的被制动轮的轮胎中的气体在给定时间处的温度有关；
24.接收第二轮胎气体温度值，该第二轮胎气体温度值与交通工具的未被制动轮的轮胎中的气体在给定时间处的温度有关；
25.接收下述热特性信息：该热特性信息将制动器的温度与被制动轮的轮胎气体的温度相关联；
26.计算第一轮胎气体温度值与第二轮胎气体温度值之间的差；以及
27.基于所计算的差结合接收的热特性信息来对制动器在给定时间处的温度进行估计。
28.可选地，第二轮胎气体温度值是调节的轮胎气体温度值，并且该方法还包括通过将调节因子应用至未被制动轮中的轮胎气体在给定时间处的温度的测量值来产生第二轮胎气体的温度值。
29.可选地，第一轮胎气体温度值被接收作为覆盖选定时间段的时间序列的第一轮胎气体温度值的一部分，并且该方法还包括：
30.基于所接收的时间序列的第一轮胎气体温度值来计算被制动轮中的轮胎气体的冷却速率；以及
31.基于计算的轮胎气体冷却速率，结合将制动器的冷却速率与被制动轮中的轮胎气体的冷却速率相关联的信息，对制动器的冷却速率进行估计。
32.可选地，该方法还包括基于制动器在给定时间处的估计温度和制动器的估计冷却速率来估计制动器的温度将等于预定阈值温度的时间。
33.可选地，该方法配置成由根据第一方面的制动器温度估计装置执行。
附图说明
34.现在将参照附图仅通过示例的方式来描述本发明的实施方式，在附图中：
35.图1是包括根据本发明的制动器温度估计装置的示例制动器温度估计系统的示意图；
36.图2a是图1的示例制动器温度估计系统的第一传感器设备的示意图；
37.图2b是图1的示例制动器温度估计系统的估计装置的示意图；
38.图3是示出了被制动轮的轮胎气体、被制动轮的制动器以及未被制动轮中的轮胎气体的示例温度分布的图；
39.图4是说明对制动器的温度进行估计的示例方法的流程图；以及
40.图5是适合与根据本发明的制动器温度估计装置一起使用的示例飞行器的正视图。
具体实施方式
41.本发明的示例提供了用于对交通工具制动器的温度进行估计的制动器温度估计装置，该制动器温度估计装置可以与任何类型的现有btms一起实现，以提供增强的功能和/或冗余。
42.每个示例制动器温度估计装置包括存储器和控制器。存储器存储下述热特性信息：该热特性信息将交通工具的被制动轮的制动器的温度与被制动轮的轮胎中的轮胎气体的温度相关联。控制器配置成接收与被制动轮的轮胎中的轮胎气体在给定时间处的温度有关的第一轮胎气体温度值；接收与交通工具的未被制动轮的轮胎中的轮胎气体在所述给定时间处的温度有关的第二轮胎气体温度值；计算第一轮胎气体温度值与第二轮胎气体温度值之间的差；并估计被制动轮的制动器的温度。制动器的温度基于经计算的差和热特性信息来估计。在交通工具是飞行器的示例中，被制动轮可以包括在飞行器的主起落架中，并且未被制动轮可以包括在飞行器的前起落架中。
43.由此，根据本发明的制动器温度估计装置提供了对制动器的温度进行确定的间接方式，该间接方式不依赖于交通工具上存在的任何制动器温度传感系统。该制动器温度估计装置基于测量的轮胎气体温度或测量的轮温度来确定制动器温度，轮胎气体温度可以通过设置在由轮和安装在该轮上的轮胎限定的封闭空间中的温度传感器来测量，轮温度可以通过设置在轮上的温度传感器——例如作为轮胎压力指示器系统(tpis)的一部分——来测量。设置在由轮和安装在该轮上的轮胎限定的封闭空间中的温度传感器可以例如在更换轮胎的过程期间容易地改装至交通工具。制动器温度装置本身可以安装在交通工具上或交通工具外，并且不需要与任何交通工具系统相互作用。有利地，制动器温度装置可以提供交通工具的另一制动器温度传感系统、比如内置btms没有提供的附加功能，并且因此可以用于改善现有交通工具的操作。
44.图1示出了示例制动器温度估计系统100，该制动器温度估计系统100包括根据本发明的制动器温度估计装置120。制动器温度估计系统100可以用于估计交通工具制动器的温度、特别是飞行器制动器的温度。制动器温度估计系统100可以用于在飞行器的着陆和/或滑行期间发生的制动事件之后估计飞行器制动器的温度。在本公开内容的上下文中，术语“制动事件”用于指制动器在飞行器的着陆和滑行期间的操作。在本公开内容中，术语“制动事件”用于指主要着陆制动，在主要着陆制动期间，相对大量的能量被输入至制动器。术语“制动事件”还可以指制动器在滑行期间的后续操作，因为制动器在这些制动器操作之间的任何冷却将可以忽略。
45.制动器温度估计系统100包括第一传感器设备110a和第二传感器设备110b。在所图示的示例中，第一传感器设备110a能够通过第一通信链路130a连接至估计装置120，并且第二传感器设备110b能够通过第二通信链路130b连接至估计装置120。在其他示例中(未图示)，第一传感器设备110a和第二传感器设备110b中的仅一者能够通过通信链路连接至估计装置120。在这些示例中，第一传感器设备110a和第二传感器设备110b能够通过无线通信链路连接至彼此，并且不能连接至估计装置120的传感器设备110a、110b配置成将数据通信至另一传感器设备110a、110b，该另一传感器设备配置成将该数据传送至估计装置120。
46.第一通信链路130a和第二通信链路130b中的每一者可以是有线的、无线的或部分有线且部分无线的。制动器温度估计系统100配置成使得估计装置120能够在制动器温度估
计系统100的操作期间定位成远离于第一传感器设备110a和第二传感器设备110b。例如，每个传感器设备110a、110b可以定位在交通工具的轮组件上或交通工具的轮组件中，而估计装置120定位在交通工具的另一部分(例如在飞行器的航空电子舱中)上或交通工具的另一部分中，或者与交通工具分开(例如，在便携式维护设备中)。
47.在交通工具是飞行器的一些示例中，估计装置120可以包括在飞行器的航空电子系统中、或者能够以任何适合的方式连接至航空电子系统，使得估计装置120能够将经估计的制动器温度值通信至飞行器航空电子系统。例如，估计装置可以包括在飞行器的btms的控制器中或能够连接至飞行器的btms的控制器。在这些示例中，估计装置可以配置成经由与飞行器航空电子系统的连接而接收动力。
48.在其他示例中，估计装置可以完全独立于交通工具的任何车载系统。在这些示例中，估计装置可以包括在车外系统、例如便携式维护设备中，车外系统可以或可能不能与交通工具的车载系统通信，或者估计装置可以包括单独的车载系统。在这些示例中，估计装置设置有用于接收控制指令和/或用于将经估计的温度值输出的适合设备、比如显示器、比如用户接口。
49.图2a更详细地示出了第一传感器设备110a。第二传感器设备110b与第一传感器设备110a大致相同，使得以下讨论同等地适用于第二传感器设备110b。第一传感器设备110a配置成将包含测量的轮胎气体温度值的信号经由通信链路130a发送至估计装置120。由第一传感器设备传送至估计装置的测量的轮胎气体温度值可以由估计装置在估计制动器温度的过程中用作第一轮胎气体温度值。第一传感器设备110a适合于用在估计交通工具制动器的温度中，但是可以具有其他功能、比如监测轮胎气体温度。在一些示例中，第一传感器设备110a是与飞行器的轮胎压力指示器系统(tpis)相关联的传感器设备。
50.第一传感器设备110a以包括各个功能部件的传感器封装件110a的形式提供。在所图示的示例中，这些部件包括温度传感器111、无线通信接口112、动力源113和传感器控制器114。可选地，传感器封装件110a可以包括配置成对一个或更多个其他参数、比如轮胎气体压力进行测量的一个或更多个其他传感器(未示出)。传感器封装件110a的部件包含在壳体115内。有线连接部116存在于部件111至114中的各个部件之间。特别地，温度传感器111、通信接口112和传感器控制器114各自具有与动力源113的有线连接部116，这些部件经由有线连接部116接收电力。温度传感器111和通信接口112各自具有与传感器控制器114的有线连接部，这些部件经由该有线连接部可以接收和/或发送数据。这种数据可以包括例如控制信号、测量数据、操作状态数据等。
51.传感器封装件110a配置成至少部分地设置在由轮和安装在该轮上的轮胎限定的封闭空间内。传感器封装件110a可以配置成安装在轮上或轮胎上，或者可以配置成不紧固并且自由地在封闭的空间内移动。壳体115配置成保护部件111至114和连接部116免于外部环境的影响，包括免于在交通工具上的传感器封装件110a的操作期间可能经历的任何冲击和振动。壳体115的材料和构型选择成适合于传感器封装件110a的特定的期望应用。例如，如果传感器封装件110a旨在用在飞行器轮组件上，则壳体115必须能够承受可能在飞行器轮胎中经历的极端温度(可能在-55℃与275℃之间)。在一些示例中，壳体115可以包括厚的硅橡胶层。壳体115还可以包括下述特征：这些特征配置成有助于传感器封装件110a与轮或轮胎的附接。
52.温度传感器111配置成对由轮和安装在该轮上的轮胎限定的封闭空间中的气体的温度进行直接地测量。温度传感器111可以是用于对轮胎内的气体温度进行测量的任何适合的传感器、比如热电偶。温度传感器111可以配置成响应于接收来自传感器控制器114的控制信号而执行测量，或者可以配置成以周期性间隔自动地执行测量，或者可以配置成连续地执行测量。温度传感器111可以配置成将元数据应用于每个测量的温度值，这指示执行测量的时间，或者配置成以某种其他方式将每个测量值与时间相关联。温度传感器111配置成将包括一个或更多个测量温度值的测量数据传送至传感器控制器114。温度传感器111配置成接收来自动力源113的电力。
53.下述其他示例是可能的：在这些示例中，温度传感器配置成对安装有轮胎的轮的温度进行测量。轮在其与轮胎气体直接接触的内表面处的温度被预计为与轮胎气体的温度大致相同。配置成对轮的内表面的温度进行测量的温度传感器可以在适当的位置处直接地安装在轮上。在其他方面中，这种温度传感器可以与温度传感器111大致相同。
54.动力源113可以是适合于向传感器封装件110a的其他部件111、112、114供应电力的任何类型的动力源。动力源113可以包括电池。这种电池应该具有足够的容量，以在安装有传感器封装件110a的轮组件的至少最大维修间隔(即，可能在轮组件上执行的维护过程之间经过的最长时间段)内为传感器封装件110a的所有其他部件的正常操作供以动力。包括在动力源113中的电池可以具有足够的容量以在选定的时间段内为传感器封装件110a的所有部件供以动力，选定的时间段取决于传感器封装件110a的期望应用。在一些示例中，动力源113可以包括任何适合类型的能量收集设备。在一些示例中，动力源113可以包括电池和能量收集设备两者，在这种情况下，电池的容量(以及因此尺寸)可以小于不存在能量收集设备时的容量。
55.无线通信接口112配置成由传感器控制器114操作以将数据经由第一通信链路130a发送至估计装置120。在一些示例中，无线通信接口112还配置成接收来自估计装置120的数据。无线通信接口112可以附加地配置成将数据发送至远离于传感器封装件110a的一个或更多个其他设备或系统和/或接收来自上述一个或更多个其他设备或系统的数据。无线通信接口112包括至少一个收发器。可以设置多于一个的收发器，每个收发器使用不同的无线技术和/或布置成在不同的范围内发送和接收。无线通信接口112可以使用任何适合的形式或多个形式的无线通信技术。无线通信接口112配置成接收来自动力源113的电力。无线通信接口112配置成接收来自传感器控制器114的控制信号(包括由无线通信接口112发送的数据)。
56.传感器控制器114配置成操作传感器封装件110a的其他部件。在一些示例中，传感器控制器114可以被预编程有各种测量协议，并且可以在任何给定时间处根据预编程协议中的选定的一个预编程协议来操作传感器封装件110a的其他部件。传感器控制器114可以配置成选择根据当前操作条件使用的特定测量协议，和/或可以配置成接收来自远程系统的控制指令，这些控制指令指定特定测量协议的使用。编程到传感器控制器114上的预定的测量协议可以包括例如制动器温度估计测量协议，该制动器温度估计测量协议指定了温度传感器111应该如何操作以便获得适合于估计装置120在对制动器温度进行估计中使用的轮胎气体温度信息。例如，制动器温度估计测量协议可以指定轮胎气体温度应该在特定时间段期间、比如在交通工具是飞行器情况下的着陆与随后的滑行之间被连续地测量。
57.传感器控制器114可以包括处理器和存储器单元。存储器单元可以用于存储：由处理器执行的计算机程序指令；和数据，比如从温度传感器111接收的测量数据。上面讨论的测量协议以计算机程序指令的形式存储在存储器单元中。存储器单元可以包括非易失性可重写存储装置，例如可以在不要求施加电力的情况下保留数据的闪存。替代性地，可以采用由动力源113保持供以动力的易失性存储装置；或者只读存储装置和可重写存储装置的组合。传感器控制器114的存储器单元可以配置成对从温度传感器111接收的测量数据的历史进行存储。该历史可以被存储预定量的时间。如果交通工具是飞行器，则预定的存储时间可以至少与飞行器的最大飞行循环持续时间一样长。这可以确保的是保持一组轮胎气体温度测量值，所述一组轮胎气体温度测量值至少覆盖从飞行器的上次着陆至当前时间的时间段。也可以保留更长的历史时期。
58.传感器控制器114配置成操作无线通信接口112以将测量的轮胎气体温度值经由无线链路130a传送至估计装置120。传感器控制器114还配置成通过无线通信接口112接收来自一个或更多个远程设备包括估计装置120的控制信号。传感器控制器114可以配置成例如响应于正遇到的某些操作条件而将测量的轮胎气体温度值自动地传送至估计装置120，或者传感器控制器114可以配置成响应于接收从估计装置120接收的要求一个或更多个轮胎气体温度值的控制信号而将测量的轮胎气体温度值传送至估计装置120。
59.在一些示例中，传感器控制器114配置成将仅由温度传感器110测量的轮胎气体温度值传送至估计装置120(即，传感器控制器114不配置成对由任何其他传感器设备测量的轮胎气体温度值进行传送)。在这些示例中，第一传感器设备110a和第二传感器设备110b各自分别使用第一通信链路130a和第二通信链路130b将它们自己的测量温度值单独地传送至估计装置120。然而；下述其他示例是可能的：在这些示例中，第一传感器设备110a和第二传感器设备110b彼此通信，并且第一传感器设备110a和第二传感器设备110b中的一者配置成对由第一传感器设备110a和第二传感器设备110b两者测量的温度值进行传送。
60.在这些示例中，传感器控制器114配置成操作无线通信接口112，以将数据与和传感器设备110a相同类型的其他传感器设备进行通信，其他传感器设备安装在同一交通工具的其他轮组件上。另一传感器设备包括第二传感器设备110b，并且可以包括与传感器设备110a相同类型的又一传感器设备。通信链接的传感器设备组可以不包括与传感器设备110a相同类型的安装在交通工具上的所有传感器设备。例如，通信链接的传感器设备组可以包括交通工具的特定侧部(即，左舷或右舷)上的所有传感器设备。
61.在这些示例中，安装在交通工具上的通信链接的传感器设备组中的一个传感器设备配置成对来自通信链接组中的所有传感器设备的数据进行收集并将所收集的数据传送至估计装置120。这些所收集的数据(例如，通过使适当的元数据应用于包含在这些所收集数据中的测量温度值)整理成使得估计装置120能够确定特定温度值或一系列温度值涉及交通工具的哪个轮组件。
62.图2b更详细地示出了估计装置120。估计装置120配置成估计交通工具制动器的温度。估计装置120包括存储器122和控制器121。控制器121包括配置成执行计算机程序指令的处理器，这些计算机程序指令可以存储在存储器121中和/或可以经由控制信号被接收。控制器121配置成检索来自存储器122的数据，并且还可以配置成将数据写入存储器122。
63.存储器122存储下述热特性信息：该热特性信息将交通工具的被制动轮的制动器
的温度与被制动轮的轮胎中的轮胎气体的温度相关联。热特性信息配置成使控制器121能够基于被制动轮中的轮胎气体在给定时间处的测量温度来确定制动器在该给定时间处的温度。特别地，热特性信息配置成使控制器121能够基于被制动轮中的轮胎气体在给定时间处的测量温度与未被制动轮中的轮胎气体在该给定时间处的(测量或调节)温度之间的差来确定制动器在该给定时间处的温度。热特性信息可以以查找表、数学关系、机器学习算法、计算机模型等形式被存储。
64.存储器122可以包括任何适合实现形式的计算机可读存储介质，比如硬盘驱动器、闪存、非易失性存储器等。图2b示出了包括在单个单元中的存储器122和控制器121，该单个单元可以例如包括包含控制器121和存储器122的单个壳体。然而；存储器122也可以包括与控制器121分开的单独单元，在这种情况下，存储器122将通过通信链路(该通信链路可以是有线的或无线的)连接至控制器121。
65.估计装置120可以包括多功能设备、比如通用计算机或多功能维护设备的功能模块，在这种情况下，控制器121可以由多功能设备的处理器实施。估计装置120可以包括在便携式设备、比如平板电脑或专用的便携式维护设备中。
66.控制器121配置成接收第一轮胎气体温度值和第二轮胎气体温度值。第一轮胎气体温度值涉及被制动轮的轮胎中的轮胎气体在给定时间处的温度。第二轮胎气体温度值涉及未被制动轮的轮胎中的轮胎气体在该给定时间处的温度。第一轮胎气体温度值是由第一传感器设备在给定时间处测量的测量温度值，并且在所图示的示例中，控制器121配置成经由第一通信链路130a直接从第一传感器设备110a接收第一轮胎气体温度值。控制器121可以借助于包括在估计装置中的通信接口从第一(和第二)传感器设备接收测量值，通信接口可以使用任何适合的通信协议配置成有线通信、无线通信或有线通信和无线通信两者。估计装置的通信接口可以具有与上述第一传感器设备110a的通信接口112大致相同的特征。
67.在所图示的示例中，控制器还配置成经由第二通信链路130b从第二传感器设备110b接收测量的温度值。由控制器对制动器在给定时间处的温度进行估计的过程中使用的第二轮胎气体温度值可以是由第二传感器设备110b在给定时间处测量的温度值。替代性地，第二轮胎气体温度值可以是下述调节值：该调节值通过将调节因子应用至由第二传感器设备在给定时间处测量的测量温度值而产生。在该情况下，控制器配置成从产生调节值的功能部(包括在控制器121中)“接收”第二轮胎气体温度值。
68.第一轮胎气体温度值可以从第一传感器设备110a接收，作为对所选定的时间段进行覆盖的时间序列的测量温度值的一部分。所选定的时间段可以是已经发生了制动事件的时间段。在交通工具是飞行器的示例中，优选地，选定的时间段包括制动器在飞行器着陆后处于制动器最热的时间。在一些示例中，控制器还可以从第二传感器设备110b接收对相同的选定时间段进行覆盖的对应时间序列的测量温度值。
69.控制器配置成使用所接收的第一轮胎气体温度值、所接收的第二轮胎气体温度值、以及所存储的热特性信息来估计被制动轮的制动器在给定时间处的温度。现在将参照图3对由控制器121执行估计过程所基于的原理进行解释。
70.图3图示了示例被制动轮的轮胎中的轮胎气体的温度、示例未被制动轮的轮胎中的轮胎气体的温度、以及被制动轮的制动器的温度之间的关系。被制动轮的时间序列的轮胎气体温度测量值在图3上被绘制为虚线31。未被制动轮的对应时间序列的轮胎气体温度
测量值被绘制为虚线32。被制动轮的制动器的对应实际温度被绘制为实线33。绘制线31、32、33覆盖了发生制动事件以及后续制动器冷却期间的时间段。时间t1表示制动事件的结束，意味着在该时间之后没有更多的能量输入至制动器。t1与制动器达到其最大温度的稍后时间t2之间的延迟是由于制动器具有显著的热质量。
71.输入至制动器的热几乎完全由制动器在制动事件期间耗散的动能提供。相比之下，输入至未被制动轮中的轮胎气体的热通过环境条件(即空气温度、阳光、风等)且通过热轮胎材料(轮胎材料由于滚动时轮胎经历的偏转而被加热)提供。输入至被制动轮中的轮胎气体的热通过热的制动器以及通过环境条件和热轮胎材料提供。由被制动轮和未被制动轮经历的环境条件是相同的，如与滚动的量一样。在给定时间处被制动轮中的轮胎气体的温度与未被制动轮中的轮胎气体的温度之间的差(在对被制动轮的物理特征和未被制动轮的物理特征之间的任何相关差进行校正之后)完全由热的制动器对被制动轮中的轮胎气体的加热效果而引起。这种加热效果的幅度取决于制动器的温度，从而意味着制动器的实际温度可以基于温度差而被确定。
72.轮的影响该轮的轮胎中的轮胎气体的温度如何响应于滚动并且响应于环境条件而改变的物理特征包括：轮位置(相对于交通工具)；轮尺寸；轮质量；轮类型；轮热性能；轮材料；轮胎类型；轮胎尺寸；轮胎质量；轮胎材料；轮胎热性能；轮胎压力；轮上的负载。如果被制动轮的物理特征和未被制动轮的物理特征是相同的，则在给定时间处被制动轮中的轮胎气体的温度与未被制动轮中的轮胎气体的温度之间的所有差能够归因于制动器的加热效果。在这些示例中，能够基于在给定时间处被制动轮中的轮胎气体的温度与未被制动轮中的轮胎气体的温度之间的差δ
t
、结合由存储器122存储的热特性信息来推导出制动器温度。在实践中，永远不会是被制动轮的物理特征和未被制动轮的物理特征相同的情况，因为两个轮至少在其在交通工具上的位置将总是不同。然而；在一些示例中可能是下述情况：被制动轮的物理特征与未被制动轮的物理特征之间的差异足够小使得可以忽略这些差异。
73.在其他示例中，其中，被制动轮的物理特征和未被制动轮的物理特征显著不同，则必须考虑这些差异，以便基于被制动轮的轮胎气体的温度准确地估计制动器温度。被制动轮的物理特征与未被制动轮的物理特征之间的差异将影响每个轮中的轮胎气体的温度如何响应于环境条件而变化，以及影响该温度如何响应于轮的滚动而变化。例如，轮胎的材料针对给定距离和交通工具的行进速度而加热的量取决于轮胎的尺寸、构型和充气状态。轮胎中轮胎气体通过环境条件被加热(或冷却)的量将取决于比如轮尺寸(因为，例如较大的轮可以被阳光更多地加热，由于较大的轮具有阳光可以入射的更大表面积)和轮在交通工具上的位置的因素。
74.如上面参照图2b所讨论的，调节的轮胎气体温度值可以通过将调节因子或系数应用至测量的轮胎气体温度值而产生。调节因子配置成考虑被制动轮与未被制动轮之间的特征参数的值中的差对轮胎气体温度的影响。特别地，当调节因子应用至未被制动轮中的轮胎气体在给定时间处被测量的温度值时，所得到的调节值表示将被认为在未被制动轮具有与被制动轮相同的物理特征的情况下针对未被制动轮在给定时间处测量的轮胎气体温度。换句话说，调节因子是被制动轮中的轮胎气体温度如何响应于某些操作条件而变化与未被制动轮中的轮胎气体如何相应于同一操作条件而变化相比的差的数学表示。
75.调节因子根据交通工具的期望估计制动器温度所针对的被制动轮的物理特征和
选定的其轮胎气体温度用于进行估计的未被制动轮的物理特征来设定。特别地，调节因子可以基于表示这些物理特征的参数的值之间的差来设定。交通工具可以包括多个未被制动轮，在该情况下，所选定的未被制动轮可以因为该选定的未被制动轮具有与被制动轮的特定关系而被选择。这种关系可以是例如基于未被制动轮与被制动轮的邻近度、和/或被制动轮和未被制动轮在飞行器上的位置。例如，选定的未被制动轮可以是在交通工具的与被制动轮相同的侧部(即左舷或右舷)上。未被制动轮可以因为下述原因而被选择：预期未被制动轮在操作期间经历与被制动轮类似的环境条件，或者至少与交通工具的其他未被制动轮相比经历更类似的环境条件。
76.调节因子的值可以以任何适合的方式来确定。通常期望用于设定调节因子的参数在与这些参数相关的轮的操作寿命内保持大致恒定。这意味着调节因子可以在将轮安装于交通工具上时被设定，并且调节因子将保持有效直到例如轮中的一者或两者(或轮的部件)的设计改变为止。与轮有关的某些维护程序可能会改变物理特征，在该情况下，调节因子被更新作为这些维护程序的一部分。
77.未被制动轮中的轮胎气体的时间序列的调节温度值在图3中被绘制为线34。已经通过将调节因子应用至未被制动轮的轮胎中的轮胎气体的温度的时间序列的测量值32中的每个温度值而产生了时间序列的调节温度值34。在被制动轮的物理特征和未被制动轮的物理特征显著不同的示例中，能够基于被制动轮中的轮胎气体在给定时间处的温度与未被制动轮中的轮胎气体在该给定时间处的调节温度之间的差δ
t(a)
、结合由存储器122存储的热特性信息而推导出制动器温度。除了替代δ
t
使用δ
t(a)
以外，估计过程是相同的。
78.图4是图示了对交通工具制动器的温度进行估计的方法400的流程图。估计装置120的控制器121可以配置成执行方法400以便产生估计的制动器温度。方法400可以以计算机程序指令的形式存储在存储器122中。控制器121可以配置成一旦在制动事件之后已经经过预定时间量则开始启动方法400。例如，控制器121可以配置成在如图3上所示的时间t3处启动该方法。控制器121可以配置成在t3后的时间使用后面测量的轮胎气体温度值重复该方法，以产生制动器温度的更新估计。
79.在第一框401中，控制器121接收第一轮胎气体温度值。第一轮胎气体温度值以上述方式被接收并且具有上述特征。测量第一轮胎气体温度值的给定时间可以是时间t3，或者该给定时间可以是之后的时间。给定时间可以是控制器121可获得的最近的第一轮胎气体温度值的测量时间。
80.在可选框402中，控制器121产生第二轮胎气体温度值。控制器121配置成在下述示例中执行框402：在这些示例中，被制动轮的物理特征和未被制动轮的物理特征显著不同，使得在没有对未被制动轮中的轮胎气体的测量温度进行调节以考虑这些差的情况下不能产生准确的制动器温度的估计。产生第二轮胎气体温度值包括接收未被制动轮的轮胎中的轮胎气体在给定时间处的温度的测量值，并将具有上述特征的调节因子应用至所接收的测量温度值。调节因子被存储在存储器122中。
81.未被制动轮的轮胎中的轮胎气体的温度的测量值可以例如从第二传感器设备110b以上述方式接收。将调节因子应用至所接收的测量的轮胎气体温度值可以包括将接收的测量值乘以调节因子。控制器将调节因子应用至所接收的测量值的结果是未被制动轮的轮胎中的轮胎气体在给定时间处的温度的调节值。调节值然后由控制器121处理为第二轮
胎气体温度值以用于执行方法400的目的。第二轮胎气体温度值的产生可以通过控制器121的专用功能部来执行。控制器121的产生第二轮胎气体温度值的功能部可以配置成将第二轮胎气体温度值提供至控制器的另一功能部。
82.在框403中，控制器121接收第二轮胎气体温度值。在未执行可选框402的示例中，第二轮胎气体温度值是未被制动轮的轮胎中的轮胎气体在给定时间处的温度的测量值。这种测量值可以例如从第二传感器设备110b以上述方式接收。在已经执行了可选框403的示例中，第二轮胎气体温度值是由框403的执行而产生的调节值。在这些示例中，第二轮胎气体温度值从产生调节值的控制器的功能部接收。
83.在框404中，控制器121接收将制动器的温度与被制动轮中的轮胎气体的温度相关联的热特性信息，这种热特性信息具有上述特征。热特性信息存储在存储器122上，并且因此控制器121从存储器122接收热特性信息。
84.在框405中，控制器121对第一轮胎气体温度值与第二轮胎气体温度值之间的差进行计算。控制器121可以以任何适合的方式执行框405。无论是否执行可选框402，以相同的方式执行框405。
85.在框406中，控制器121基于经计算的差结合接收的热特性信息来估计制动器在给定时间处的温度。控制器122执行估计的方式将取决于热特性信息的形式。例如，如果热特性信息以查找表——该查找表将一系列温度差值与对应的制动器温度值相关联——的形式存储，则控制器121通过查找与在框405中计算的温度差对应的制动器温度来估计制动器温度。替代性地，如果热特性信息以数学关系的形式存储，则控制器121通过使用计算的温度差作为数学关系的输入来估计制动器温度。
86.在一些示例中，控制器121还配置成预测“冷却时间”tc。tc是制动器的温度将与预定阈值温度(由图3中的线35表示)相等的时间。在交通工具是飞行器的示例中，预定阈值温度35可以是足够冷以允许飞行器的后推的温度。
87.控制器121可以配置成估计制动器的温度曲线，并基于估计的温度曲线来预测tc。温度曲线表示制动器在制动事件后的热特性，并且具有加热阶段(在该加热阶段期间，由制动器在制动效果期间耗散的动能使制动器材料的温度增加)，随后是冷却阶段(在该冷却阶段期间，极少热或没有进一步的热被输入至制动器，使得制动器的温度向环境温度下降)。图3中的线33是制动器温度分布的示例。
88.当所有外部影响保持恒定时，制动器将根据特征冷却曲线从制动器的峰值温度开始冷却，这形成温度分布的冷却阶段。该特征冷却曲线的精确形状将取决于制动器的质量和比热容、起始温度和环境条件。可能的是，如果起始温度(该起始温度是由制动器在制动事件之后达到的最大温度)是已知的并且初始冷却速率是已知，则可以计算制动器的冷却曲线(假设该制动器的相关特征是已知的)。
89.制动器达到的峰值温度可以由控制器121基于被制动轮中的轮胎气体的峰值温度与未被制动轮中的轮胎气体的同一时间的(或调节)温度之间的差(例如通过执行方法400的框401至406)来估计。峰值轮胎气体温度是曲线34的拐点处的温度值，并且该峰值轮胎气体温度可能不一定是被制动轮轮胎气体温度组中的最高值。控制器121配置成使用任何适合的数据分析技术对被制动轮的轮胎气体温度的峰值进行识别。
90.制动器的初始冷却速率可以基于被制动轮中的轮胎气体的初始冷却速率来估计。
与制动器类似，被制动轮中的轮胎气体根据特征冷却曲线冷却，特征冷却曲线的形状取决于轮胎气体的起始温度、环境条件和轮特征(包括制动器的特征，因为制动器在冷却阶段期间向轮胎气体提供主热源输入)。存储器122存储与被制动轮中的轮胎气体的热特性有关的信息(被制动轮胎气体热特性信息)，该信息可以包括被制动轮的影响其冷却速率的特征的参数值，并且/或者可以包括被制动轮中的轮胎气体的一个或更多个特征冷却曲线。
91.被制动轮中的轮胎气体和制动器将在冷却阶段期间都经历相同的环境条件，因此被制动轮中的轮胎气体的相应冷却速率和制动器的相应冷却速率的差可以仅归因于不同的起始温度、不同的物理特征和由于轮在冷却阶段期间的滚动而输入至轮胎气体的热。在实践中，对于制动器具有大的热质量并且获得极端的热的诸如飞行器的交通工具，滚动热输入对被制动轮中的轮胎气体的冷却速率的影响与热制动器的加热效果相比非常小。这意味着在许多示例中，滚动对被制动轮的轮胎气体温度冷却速率的影响在对制动器的冷却速率进行估计时可以忽略。
92.在控制器121配置成对冷却时间tc进行预测的示例中，控制器121可以使用被制动轮的峰值轮胎气体温度作为第一轮胎气体温度值和同一时间的第二轮胎气体温度值来执行方法400的框401至406。然后，框405输出的估计温度是制动器的估计峰值温度。在这些示例中，控制器121接收第一轮胎气体温度值(框401)，作为覆盖选定时间段的一系列第一轮胎气体温度值的一部分，并且控制器121配置成识别如上所述的峰值轮胎气体温度值。
93.选定的时间段开始于t1，并在时间t3或之后时间处结束。t3表示选定的时间段的最小持续时间。t3足够晚于t2，以便轮胎气体的冷却速率能够以所需的精确水平从测量数据推导出。选定的时间段包括被制动轮中的轮胎气体温度处于其峰值的时间。在交通工具是飞行器并且在飞行器的着陆期间发生制动事件的情况下，t3可以晚于t1至少一个小时。t1不需要与制动事件的结束完全一致，但t1应该足够早，使得轮胎气体的峰值温度能够从测量数据识别。也就是说，t1必须比t2足够早以便曲线31的拐点能够清楚地在一系列测量的温度值中被辨别。
94.在控制器121配置成预测冷却时间tc的示例中，方法400包括三个其他的可选框407至409，这些框407至409的执行产生tc的预测值。
95.在框407中，控制器121基于所接收的时间序列的第一轮胎气体温度值来对被制动轮的轮胎中的轮胎气体的冷却速率进行计算。控制器121可以以任何适合的方式计算该轮胎气体冷却速率。例如，控制器121可以通过计算曲线31在下述时间段内的斜率来计算轮胎气体冷却速率：该时间段落在由第一轮胎气体温度信息覆盖的选定的时间段内。控制器121计算轮胎气体冷却速率的时间段的起始点和终止点可以根据特定应用的要求来设定。通常，期望使用较长时间段以产生更准确的判定，然而这可能不是用于所有示例的情况。经计算的轮胎气体冷却速率在该时间段内不需要是恒定的。如果经计算的轮胎气体冷却速率在该时间段不恒定，则在一些示例中，控制器121可以配置成对在该时间段内的平均轮胎气体冷却速率进行计算，并且配置成在执行框408时使用该平均轮胎气体冷却速率。
96.在一些示例中，控制器121配置成附加地接收与被制动轮的周围环境有关的环境信息。这种信息可以包括例如下述各者中的任一者或所有：当前的周围温度；当前的风速；当前的风向；预测的未来周围温度；预测的未来风速；预测的未来风向等。当前信息可以从本地环境传感器接收，本地环境传感器例如包括在飞行器所位于的机场处的气象站、或本
地气象局。预测的未来信息可以包括在由本地气象局产生的天气预报中或者基于由本地气象局产生的天气预报而导出。这种预测的未来信息优选地覆盖制动器达到可接受的后推温度所需的时间段。预测的未来信息可以涉及下述时间段：该时间段在当前时间与飞行器的下次计划的后推之间延伸。
97.在这些示例中，将周围环境条件与轮胎气体冷却速率相关联的信息以任何适合的形式(比如一个或更多个校正因子、数学关系和/或查找表)存储在存储器122中。在这些示例中，控制器121配置成附加地基于所接收的环境信息和将周围环境条件与轮胎气体冷却速率相关联的存储的信息以任何适于所存储信息的性质的方式计算被制动轮中的轮胎气体的冷却速率。例如，如果存储的信息呈校正因子的形式，则控制器可以配置成对如上所述的初始轮胎气体冷却速率进行计算，并且然后应用校正因子以产生调节的轮胎气体冷却速率。在这些示例中，控制器121在执行框408时使用调节的轮胎气体冷却速率。
98.在框408中，控制器121基于被制动轮中的轮胎气体的经计算的冷却速率来估计制动器的冷却速率。控制器121可以基于存储在存储器122中将被制动轮轮胎气体冷却速率与制动器冷却速率相关联的相对冷却速率信息来执行估计。这种相对的冷却速率信息可以呈查找表、数学关系、机器学习算法等的形式。控制器执行框408的方式将取决于所存储的相对冷却速率信息的性质。
99.在框409中，控制器121基于制动器的估计峰值温度(如框406期间所估计的)和制动器的估计冷却速率(如在框408期间所估计的)来对制动器的温度将与预定的阈值温度相等时的时间进行估计。执行框409可以包括：控制器121计算制动器的温度分布(或覆盖冷却阶段的温度分布的至少一部分)。计算的温度分布在时间上向前延伸，至少直到制动器温度等于阈值35为止，并且控制器121配置成识别发生这种情况的时间tc。控制器121还可以配置成以任何适合的方式将预测的冷却时间输出，使得预测的冷却时间能够由交通工具操作者和/或交通工具的另一系统获得。
100.一些交通工具、特别是某些飞行器具有配装至它们的被制动轮的冷却风扇。这些冷却风扇可以被启用以使制动器的冷却速率增加。这种风扇的冷却效果由制动器和被制动轮中的轮胎气体两者感受到，并且因此这种风扇的冷却效果可以被认为包括在环境条件的冷却效果中，以用于对该制动器的冷却速率进行估计的目的。如果期望估计冷却时间所针对的被制动轮上的冷却风扇已经在对轮胎气体的初始冷却速率进行计算的时间段内的开始处操作，并且保持操作直到制动器已经冷却至阈值35为止，然后可以以上述的相同方式估计tc。
101.可能的情况是，冷却风扇例如响应于由控制器121输出的所估计的冷却时间tc被认为太晚而在t3之后被启用。在这些情况下，控制器可以配置成基于覆盖冷却风扇已经被启用之后发生的第二选定时间段的第一轮胎气体温度信息来估计更新的tc。第二选定的时间段足够长，以便建立由冷却风扇影响的新冷却速率。由控制器121在估计更新的tc时使用的起始温度是第二选定时间段起始处的所估计的制动器温度。
102.还可能是这样的情况，冷却风扇在控制器121配置成对制动器的初始冷却速率进行估计的时间段期间的某些时间处被启用(和/或停用)。在这些情况下，轮胎气体的冷却速率在冷却风扇被启用的时间之后将加速(或在冷却风扇停用的情况下将减速)。控制器121将不可能在发生这种情况下基于初始时间段来准确地估计tc。这样，在估计装置配置成在
具有配装的冷却风扇的轮上使用的一些示例中，控制器121可以配置成在计算被制动轮轮胎气体的初始冷却速率时对冷却风扇启用标志特征和/或冷却风扇停用标志特征进行检测。响应于对这种冷却风扇启用或停用标志特征进行检测，控制器121可以配置成使其对制动器的初始冷却速率进行估计的时间段变化，使得其在冷却风扇被启用或停用之后开始。
103.图5示出了适于与根据示例的制动器温度估计装置(例如制动器温度估计装置120)一起使用的飞行器500。该飞行器包括机身501和一对翼502a、502b。飞行器500通过一对主起落架(mlg)505a、505b和前起落架(nlg)506被支承在地面上。每个起落架组件505a、505b、506包括一对轮。mlg轮各自包括制动器(不可见)，并且因此是被制动轮。nlg轮不包括制动器，并且因此是未被制动轮。
104.每个被制动轮包括具有示例性第一传感器设备110a的特征的第一传感器设备，并且至少一个未被制动轮包括具有示例性第二传感器设备110b的特征的第二传感器设备。在一些示例中，未被制动轮两者包括这种第二传感器设备110b。该飞行器总共有六个轮；四个轮作为mlg 505a、505b的部分，并且两个轮作为nlg 506的部分。因此，飞行器500总共可以包括多达六个传感器设备110a、110b。通常将有利的是，在飞行器或其他交通工具的每个轮组件上设置传感器设备。其他型号的飞行器可以具有不同数目的轮组件，并且因此具有不同数目的传感器设备。
105.轮被划分为两组，左舷组和右舷组。轮的右舷组由右舷mlg 505a的两个轮加上nlg 506的右舷侧的轮组成。轮的左舷组由左舷mlg 505b的两个轮加上nlg 506的左舷侧的轮组成。将轮划分成组是基于当飞行器500在地面上时预期轮所经历的环境条件，并且可以与上面对于该特定飞行器的描述不同。给定组中的轮可以全部预期经历大致相同的环境条件，该环境条件可能与在不同组中的轮所经历的环境条件不同。
106.传感器设备中的至少一者配置成与根据本发明的估计装置520通信。估计装置520具有与图2b的示例估计装置120相同的特征。在所图示的示例中，估计装置520包括在便携式维护设备中。在所图示的示例中，nlg506的轮上的两个第二传感器设备各自配置成经由无线通信链路530a、530b与估计装置520通信。每个第二传感器设备110b在其相应的组中从第一传感器设备110a接收数据，并将来自该组中的所有传感器设备的数据通信至估计装置520。其他示例是可能的，其中，该组的不同传感器设备配置成与估计装置520通信，或者其中，飞行器上的每个传感器设备与估计装置520单独地通信。
107.飞行器500还包括各种其他的系统，包括航空电子系统，该航空电子系统可以与传感器设备110a、110b中的至少一者通信。估计装置520可以配置成与这些其他飞行器系统中的一者或更多者通信。
108.在一些替代性示例中，估计装置可以包括在飞行器500的机载系统中，而不是机外设备。在飞行器500包括btms的这些示例中，估计装置可以包括在btms中或与btms通信。在这些示例中，估计装置可以配置成向btms提供估计的制动器温度值，以便由btms使用作为由btms接收的测量制动器温度值的独立验证，和/或作为在飞行器500的一个或更多个制动器温度传感器发生故障的情况下使用的备用数据组。
109.尽管上面已经参照一个或更多优选示例或实施方式描述了本发明，但是将理解的是，在不脱离如所附权利要求所限定的本发明范围的情况下，可以进行各种改变或修改。
110.尽管以上主要在固定翼飞行器应用的背景下描述了本发明，但是本发明也可以有
利地应用于各种其他应用，包括但不限于在诸如直升机、无人机、火车、汽车和航天器之类的交通工具上的应用。
111.在前面的描述中使用术语“或”的情况下，除非另有明确说明，否则该术语应当理解为意味着“和/或”。