确定可实现的减速变量的制作方法

1.本发明涉及一种用于确定可实现的减速变量的方法以及一种用于执行该方法的装置、车辆、计算机程序产品和存储介质。


背景技术：

2.由于电动驱动车辆的发展以及与此相关的通过电动驱动机器的发电机式运行实现车辆制动作用的可行性，有一些方法可节省传统的持续制动装置、例如减速器。由于相应电能蓄能器的有限的存储容量以及与此相关的有限的回收能力和因此有限的制动能力，已经制定或正在制定法律法规，由此必须通知驾驶员、尤其是商用车领域的驾驶员他的车辆的制动功率能力，这里特别是涉及机械制动器。这最迟在没有持续制动功能可用时使用，例如通过电动驱动机器的发电机式运行。特别是因此试图通知驾驶员该车辆的最大可实现的减速度。然而，与此无关，即，即使对于其他类型的道路车辆、例如传统驱动或混合动力驱动的车辆，也需要能够尽可能精确地确定制动功率能力，以便一方面能够在行驶情况期间做出反应并且另一方面也更好地、特别是更经济地制定维护措施。
3.当今的车辆提供了粗略求取制动衬片磨损的可行性。因此，盘式制动器的总磨损、即衬片和盘两者的磨损总和得到监控。为此，要么使用电位计，一旦衬片磨损相应地发展，其就做出反应，要么使用连续电位计，其信号也允许在完全磨损之前得出关于磨损发展的结论。替代地，也可以使用滑动触点，当该滑动触点因磨损而暴露时该滑动触点会触发。
4.不能实现确定可实现的减速变量、例如制动力矩或可实现的车辆减速度。


技术实现要素：

5.因此，本发明的目的是解决所述问题。
6.该目的通过独立权利要求的主题来解决。有利的扩展方案是从属权利要求的主题。
7.在本技术的范围内，可实现的变量、例如可实现的调节变量、可实现的减速变量或可实现的车辆减速度是指通过所考虑的系统、所考虑的致动器等可以刚好达到其数值的变量。即，其指的是当前可用的值范围或者说具体而言是由其确定的、相应变量可以假定的值。
8.在本技术的范围内，挂车应是指任何可能形式的挂车。特别是，挂车可以包括半挂车或全挂车。牵引车可以是能够以自身的力牵引挂车的车辆。但是，其也可以是自身被牵引的车辆，同时其可以牵引另外的挂车。特别是，在此其可以是构造成与另外的挂车联接的台车或挂车。
9.根据本发明，提供了一种用于确定车辆的制动系统的可实现的减速变量的方法，其中，所述制动系统包括至少一个制动器，该方法具有以下步骤：
[0010]-提供与能够由所述制动系统提供的实际调节变量数值相对应的可实现的调节变量数值，所述至少一个制动器构造为响应于该实际调节变量数值的调节变量而产生减速变
量；
[0011]-提供制动系统模型，所述制动系统模型构造为由输入的调节变量数值确定所述至少一个制动器的减速变量；
[0012]-将所述可实现的调节变量数值输入到所述制动系统模型中；以及
[0013]-通过所述制动系统模型确定所述至少一个制动器的与所述可实现的调节变量数值相对应的可实现的减速变量。
[0014]
因此，执行对通过所确定的调节变量能够实现的减速变量的确定。为此，使用制动系统模型，该制动系统模型将车辆的至少一个制动器的特性映射到具有相应调节变量数值的实际调节变量上。
[0015]
优选地，减速变量是由至少一个制动器响应于调节变量而产生的制动力矩或制动力。
[0016]
优选地，可实现的调节变量数值包括最大可实现的调节变量数值。这具有如下优点：可以因此确定最大可实现的减速变量。即，可以在每个时刻关于相应的制动器还有的或目前的强度或功率能力做出说明。
[0017]
因此，可实现的减速变量是通过考虑可在运行期间调节的调节变量来确定的。即，如果制动系统在运行期间在技术上受到限制，例如因为用于操纵制动器的致动器有故障，则可以考虑由于受限制的调节变量而可实现较低的减速变量。此外，通过制动系统模型可以考虑哪些减速变量可以通过可实现的调节变量来设定，即可实现哪个减速变量。如果借助制动系统模型考虑制动器状态的恶化或一般变化，则可以因此利用本方法确定可实现的、即可达到的减速变量。
[0018]
该制动系统模型优选地构造为用于通过考虑来自车辆的输入变量来考虑制动器的状态。因此，可以将调节变量或调节变量数值映射到相应的减速变量上，该映射根据至少一个制动器的状态进行。例如，如果由车辆确定所述至少一个制动器的温度，其方式为通过测量或使用模型来求取，则制动系统模型可以考虑物理特性的变化，特别是调节变量到减速变量上的映射的变化。以这种方式，通过制动系统模型可以考虑确定可实现的减速变量，特别是确定最大的减速变量。
[0019]
通过输入所述至少一个制动器的磨损变量可以给出另外的输入变量。如将在下文进一步描述的，这可以是调节路径和/或操纵角度，特别是可以考虑这些变量何时取最大值，这说明磨损增加。
[0020]
优选地，可实现的调节变量数值包括压紧力、制动施加力、致动器力、致动器压力、致动器电流和/或致动器电压的数值。压紧力通常可以描述摩擦元件压紧到相应对应件的强度。制动施加力可以描述制动钳的制动元件对制动盘的制动施加强度。致动器力可以描述致动器的力，该致动器构造为将该致动器力引入制动系统。这种致动器优选地被流体地操纵，即特别是气动地或液压地或机电地操纵。因此，致动器压力、即流体压力或致动器电流或致动器电压也可以被视为调节变量。制动系统或至少一个制动器优选地包括流体地、特别是气动地或液压地和/或机电地操纵的制动器。
[0021]
优选地，制动系统的至少一个制动器包括摩擦制动器。摩擦制动器特别可以是鼓式或盘式制动器。通过确定该制动器的可实现的减速变量，关于由该制动器产生的可实现的制动力矩做出说明。
[0022]
优选地，制动系统模型包括温度(尤其是制动器的温度)、调节路径和/或操纵角度作为另外的输入变量。因此，可实现的减速变量可以通过制动系统模型根据温度、特别是制动器的摩擦元件例如制动衬片和/或制动盘的温度来确定。也可以通过考虑调节路径和/或操纵角度由制动系统模型改进可实现的减速变量的确定和/或做出关于制动器的磨损说明。受到磨损的制动器由平移和/或旋转作用的机构、特别是传动机构和/或致动器操纵。如果磨损增加，则会由此导致更大的调节路径和/或操纵角度。这些可以被检测到，从而可以做出磨损说明。如果机构或致动器具有构造用于至少部分地平衡磨损对调节路径和/或操纵角度的影响的再调节装置，则还可以设想通过检测这种再调节、即特别是通过调节路径和/或操纵角度被再调节的数值来确定磨损。考虑调节路径和/或操纵角度还可以包括：考虑当磨损已经进展到使得接触止挡部和/或使得调节路径和/或操纵角度呈现最大允许值。
[0023]
优选地，该方法具有如下步骤：将所确定的可实现的减速变量与极限值进行比较。例如，极限值可以构造成恒定的或可变的。如果确定可实现的减速变量没有达到极限值，则必然得出结论：所述至少一个制动器的状态、特别是磨损状态不再是最优的。然后，例如可以提供对制动器的维护。如果通过最大可实现的调节变量确定最大的减速变量，而该最大的减速变量未达到相应的极限值，则这表示安全关键问题，这也可能需要在驾驶期间采取应对措施。例如可以强制车辆停止。
[0024]
替代地或附加地，该方法具有如下步骤：从所确定的可实现的减速变量中确定可实现的车辆减速度。此外，可以将该可实现的车辆减速度与相应的极限值进行比较。这例如可以构造成恒定的或可变的。上述考虑也类似地适用于此。如果特别是确定：最大可实现的车辆减速度低于极限值，则存在安全关键问题，这也可能需要在驾驶期间采取应对措施。例如可以强制车辆停止。
[0025]
根据可实现的减速变量和/或可实现的车辆减速度的分析处理结果，也可以向驾驶员发出警告。
[0026]
优选地，极限值和/或可实现的车辆减速度根据车辆重量、在轮胎和道路之间的力传递能力、路线斜度、车辆的动力传动系的运行状态和/或其他制动系统的可用性来确定。
[0027]
通常，车辆重量、在轮胎与道路之间的力传递能力、路线斜度、车辆的动力传动系的运行状态和/或其他制动系统的可用性也可以用于通过该方法确定其他变量。
[0028]
车辆重量可以例如包括车辆的净重、实际有效载荷、实际重量和/或最大允许重量。例如，重量、如实际重量可以由车辆本身确定，例如通过确定处于压缩状态下的弹簧行程或通过相应的力传感器确定。然而，附加地或替代地，也可以通过对相应重量的估计或假设来考虑重量。例如，当挂车联接在牵引车上并且只能估计或假设其重量而不能通过测量来确定其重量时，可能会出现这种情况。此外，可以规定，通过输入考虑重量。例如，人可以输入车辆的有效载荷的已知重量作为该方法的输入变量。车辆重量也可以根据加速车辆或在斜坡上运动所需的附加驱动功率来确定，特别是与运行具有参考重量(例如净重)的车辆相比。制动功率，特别是发电机式制动功率，也可以用于推断车辆重量。在此，优选在下降路线行驶时检测制动功率。替代地或附加地，车辆重量也可以获取自其他车辆系统、例如悬架、稳定或制动系统(例如ebs、abs、esp)。
[0029]
在轮胎与道路之间的力传递能力主要由在轮胎与道路之间的摩擦系数来表征。例如，这可以使用已知方法估计或假定为常数值。
[0030]
路线斜度可以例如从数字地图材料中获取或者可以通过测量来确定。例如，其可以利用斜坡值或斜坡角度来考虑。例如，车辆的倾斜检测和/或车辆的加速度传感器可以用于测量。在此要考虑的是，在斜坡的情况下，即上坡行驶时，也可以允许较低的极限值，因为在此下坡力支持制动或停止过程，尽管可实现的减速变量已被确定为相对较低。相比之下，在下降时在所确定的可实现的减速变量相同的情况下可使用较高的极限值。在这种情况下，下坡力会抵消制动或停止过程，因此车辆的制动系统也必须均衡下坡力。
[0031]
动力传动系的运行状态例如可以是指该动力传动系运行的传动比。在传统驱动或混合动力驱动的车辆的情况下，这可以是内燃机在惯性行驶(schubbetrieb)中对车辆产生制动作用的传动比。在电动驱动车辆中，代替内燃机，发电机式作用的电动驱动机器可以通过该传动比对车辆产生制动作用。在混合动力驱动的车辆中，内燃机和电动驱动的驱动机器二者可以通过相同的传动比或不同的传动比来产生制动作用。此外，运行状态可以包括电能蓄能器的当前存储容量。如果例如通过电动驱动机器发电机式产生制动作用，则只有当相应蓄能器的当前存储容量足够可用时，在此产生的能量才能存储在其中。如果无法做到这一点，当产生的能量不能以其他方式使用时，则发电机式制动就不能再使用。在这种情况下，必须相应降低极限值。
[0032]
最后，其他制动系统的可用性可以是指损坏、磨损，但也可以是指发电机式制动器或持续制动器的上述可用性。
[0033]
优选地，该方法被设计为使得将可实现的减速变量分配给所述至少一个制动器中的一个制动器。即，可以针对所考虑的制动器单独确定制动器响应于相应的调节变量而产生的相应的可实现的减速变量。
[0034]
然而，可实现的减速变量也可以分配给所述至少一个制动器中的多个制动器或所有制动器。这在不能由制动系统模型单独检测单个制动器或对于这些制动器不能将输入变量输入到制动系统模型中时特别有意义。可实现的减速变量然后特别是可以包括相应制动器的平均值或者最大值或最小值。因此可以规定，从可实现的调节变量的预定值中确定这种可实现的减速变量。
[0035]
如果车辆包括具有至少一个另外的制动器的至少一个另外的制动系统，该至少一个另外的制动器的可实现的减速变量不是由制动系统模型确定，则该至少一个另外的制动器的可实现的减速变量优选地可以由在实际执行制动时所实现的制动作用、例如车辆减速度确定。如果车辆被制动，则基于制动器的所确定的可实现的减速变量由制动系统模型确定制动器的可实现的减速变量，和/或基于该制动器的实际减速变量也确定该制动器对制动作用的比例。车辆的实际实现的减速度在此可以用作制动作用，该制动作用例如可以通过加速度传感器和/或通过考虑制动前后的速度、特别是由此产生的速度差来检测。根据由此确定的制动作用和其可实现的减速变量已知或已确定的制动器的比例也可以因此确定其可实现的减速变量未由制动系统模型确定的制动器的比例。以这种方式，如果调节变量是已知的，那么可以为至少一个另外的制动器分配一个实际的减速变量，该减速变量然后可以例如被换算、尤其是外推成与另一个可实现的调节变量相对应的减速变量。
[0036]
优选地，所述至少一个另外的制动器设置在以铰接方式与第一车辆部分连接的另外的车辆部分中。该另外的车辆部分在此可以包括与第一车辆部分联接的挂车。第一车辆部分可以包括牵引车和/或另外的挂车。然而，也可以规定，两个车辆部分形成铰接式车辆，
该铰接式车辆根据构造方案不与挂车和牵引车联接。这包括例如其前部区段(第一车辆部分)和后部区段(另一车辆部分)以铰接方式彼此连接的公共汽车。
[0037]
优选地，在第一车辆部分和另外的车辆部分之间进行力测量，尤其是联接力测量。这例如可以通过检测装置、特别是通过力传感器在联接点中进行，其检测两个车辆部分之间的推力和拉力。然后，可以使用来自力测量的信息来推断另外的制动器的实际减速变量。如果另外的车辆部分在行驶方向上布置在第一车辆部分之后并且例如如果在制动时在联接点处测量到推力，则另外的车辆部分推动第一车辆部分。例如，如果该推力高于预定的极限值，或者如果该推力不对应于预期行为，则可以推断另外的制动器没有达到实际对应于实际设置的调节变量的减速变量。如果在制动期间在联接点处测量到拉力，则另外的车辆部分比第一车辆部分减速更多。如果从之前的考虑推断确定了可实现的减速变量的制动器是完好的，那么这表明至少一个另外的制动器正在产生过高的减速变量。然而，该信息也可用于推断确定了可实现的减速度量的制动器处于不良状态，因此该制动器不能达到该减速变量。
[0038]
至少一个另外的制动器优选地设置在挂车和/或车辆的升降轴上。
[0039]
通常，在执行该方法时也可以考虑制动力分配。例如，如果已知特定制动器(例如车辆前部的制动器)经受具有更高调节变量数值的调节变量的影响，则由制动系统模型可以考虑该调节变量的负载，和/或如果这是不可实现的，可以通过了解车辆减速度或制动作用以及已知的减速变量来确定间接负载。
[0040]
优选地，基于制动干预的历史来更新制动系统模型。为了提高制动系统模型的准确性可以规定：将已经执行的制动干预、即实际设置的调节变量的值和由其产生的制动作用用于更新制动系统模型。特别是，在此其是相对较新的制动干预，以便尽可能使更新基于至少一个制动器的当前状态。然而，可以附加地或替代地规定，特别是如果制动系统模型用于确定最大可实现的减速变量，则仅考虑具有确定的最小调节变量数值的制动过程。优选地规定，制动系统模型周期性地或永久地更新。替代地或附加地规定，执行不定期的更新。例如，这可以由驾驶员强制或由车辆的改变触发，如在例如通过更换、联接或分离车辆部分而使负载或车辆配置改变时。
[0041]
优选地，制动系统模型具有所述至少一个制动器的特性曲线和/或物理模型。特别是可以规定，制动系统模型与比例因子或制动特性值一起工作，该比例因子或制动特性值允许将调节变量按比例换算为减速变量。比例因子可以设置为常数值，存储在特性曲线中或使用物理模型计算。比例因子可以特别是根据以下输入变量(如上所述的那样)设计：
[0042]-温度、特别是制动器的温度，
[0043]-调节路径和/或
[0044]-操纵角度。
[0045]
因此，优选地导致根据以下关系计算可实现的调节变量：
[0046]
可实现的减速变量＝比例因子*可实现的调节变量
[0047]
比例因子可以包含另外的参数，例如在调节变量和减速变量之间的转换比或效率。在制动器构造为盘式制动器的具体情况下，平均摩擦半径也可以被考虑或已经包含在转换比中。
[0048]
根据本发明的另一方面，提供了一种用于执行上述方法的装置，包括：
[0049]-用于接收输入变量的接口；
[0050]-用于输出所述至少一个制动器的可实现的减速变量的接口；和
[0051]-构造为用于执行上述方法的数据处理单元。
[0052]
这种装置例如可以构造为制动控制装置，或者提供制动控制装置的一部分功能。然而，也可以规定，该装置构成更高级别的、独立的或集成到另一个设备中的功能单元以用于监控制动。
[0053]
数据处理单元优选地包括用于数据处理的电子装置。
[0054]
根据本发明的另一方面，提供了一种用于执行上述方法的车辆，其中
[0055]
该车辆构造为执行上述方法和/或具有上述装置，
[0056]
该车辆优选构造为商用车、货车、挂车、公共汽车和/或牵引车和挂车的组合，和/或
[0057]
该车辆优选地构造为纯电动驱动、混合动力驱动或传统驱动的车辆。
[0058]
根据本发明的另一方面，提供了一种具有程序代码的计算机程序产品，该程序代码被配置为使得当在数据处理单元、特别是上述数据处理单元上执行该程序代码时，促使数据处理单元执行上述方法。因此可以有利的是，相应地启用具有数据处理单元的现有装置和/或车辆，从而其然后可以执行上述方法。
[0059]
根据本发明的另一方面，提供了一种具有上述计算机程序产品的存储介质。以这种方式，可简单地传递计算机程序产品，以便例如相应地启用具有数据处理单元的装置或车辆。相应的存储介质包括例如cd-rom、记忆棒、存储卡或者可以从其下载计算机程序产品的云存储器。
[0060]
上面在方法描述中使用的所有特征也可以类似地转移到其他主题：装置、车辆、计算机程序产品和存储介质。如果在方法描述中直接提到了这些主题的特征，则应理解为相应主题的可选特征。
附图说明
[0061]
下面借助附图根据确定的实施例更详细地阐释本发明。
[0062]
在附图中：
[0063]
图1示出制动器的基本结构及其致动，
[0064]
图2示出对制动过程的影响参数，以及
[0065]
图3示出车辆的示意性俯视图。
具体实施方式
[0066]
图1示出制动器的基本结构及其致动。
[0067]
此处省略了所有部件的确切表示。图1中的图仅示出功能原理。
[0068]
制动器1在此构造为摩擦制动器，其具有制动衬片2和能围绕轴线a旋转的制动盘3。制动衬片设置在制动钳4中，所述制动钳在两侧包围制动盘3。制动衬片2和制动盘3作为摩擦元件起作用，它们能够相互摩擦接触以产生减速变量。
[0069]
致动器5被提供用于致动制动器1。其具有操纵元件6，该操纵元件可以在图中向左侧平移移动。
[0070]
传动机构7设置在致动器5和制动器1之间，该传动机构具有操纵杆8，该操纵杆构造为可在附图平面中枢转。一方面，传动机构7与致动器5连接，从而将操纵元件6的移动引入到传动机构7中，由此操纵杆8逆时针枢转。另一方面，传动机构7与制动器1接触，以将移动或由操纵元件6的移动产生的力引入到制动器1中，从而使制动衬片2与制动盘3接触，从而产生制动器1的减速变量。
[0071]
在盘式制动器的情况下，减速变量可以是由制动施加力(即制动衬片2压紧到制动盘3上的力)和平均摩擦半径产生的制动力矩。
[0072]
由传动机构7给出传动比，该传动比描述致动器力或由其产生的致动元件6移动到制动施加力的传动比。
[0073]
为了确定响应于调节变量能由制动器1产生的减速变量，因此可以提供考虑了这些情况的制动系统模型。在此，在确定的实施形式中，提供比例因子，其将调节变量的转换映射到减速变量。如果已知效率、例如所示的整个布置结构或其一部分的效率，则可以通过将可实现的调节变量输入制动系统模型来计算可实现的制动力：
[0074]
mb＝c
*
×i×fz
×
η
×rm
[0075]
mb：减速变量
[0076]
c*：比例因子
[0077]
i：传动比
[0078]fz
：致动器力
[0079]
η：效率
[0080]rm
：平均摩擦半径
[0081]
致动器5在这里保持通用。在一些实施形式中，致动器5构造为流体操纵的、特别是气动或液压操纵的致动器。根据其他实施形式，致动器5是电动操纵的，即这样操纵的制动器1可以归于机电制动系统。在流体操纵的情况下，致动器5可以具有带有活塞的气缸，以便通过压力移动操纵元件6。在电动操纵的情况下，致动器5可以具有线性马达或旋转电动马达，其中则优选其旋转运动通过相应的机构转换成平移运动，以便移动操纵元件6。
[0082]
根据其他实施形式，传动机构7可以省略。因此，致动器5或者说其操纵元件6也可直接地、即没有传动地作用到制动器1上并且使摩擦元件2、3在那里相互压紧。
[0083]
最后，制动器1也可以基于其他技术或物理原理。例如，可以想到与相对于车辆静止的摩擦元件接触的鼓式制动器或摩擦制动器，例如在磁轨制动器的情况下。
[0084]
图2以原理图示出对车辆制动过程的影响参数。
[0085]
示出了车辆10，该车辆在具有斜坡角度12的下降路线上运动。这可以例如通过倾斜测量或数字地图材料来确定。除了倾斜角度12之外，也可以使用其他合适的变量，例如倾斜指示。
[0086]
车辆10具有动力传动系11和制动器1。制动器1可以根据图1中的制动器构造。此处仅示意性示出的动力传动系11可以是传统的、混合动力或电动动力传动系。例如，动力传动系11通过不能再吸收的电能蓄能器影响制动，从而不能再进行发电机式制动。
[0087]
还示出了下坡力13。其取决于可以如上所述限定或确定的斜坡角度12和车辆的重力。
[0088]
车辆减速度14与下坡行驶方向相反地定向。如果知晓一个制动器1或多个制动器1
的可实现的减速变量(即例如可实现的制动力矩)和车辆参数(例如车辆重量)，则可以确定这一点。如果这与例如由法律规定的极限值相比过低，则必须采取适当的应对措施，例如警告、维护或结束行驶运行。
[0089]
图3示出车辆的示意性俯视图。
[0090]
车辆10包括牵引车20和挂车21，它们在联接点22处彼此连接，使得挂车21可以被牵引车20沿行驶方向19牵引。牵引车20和挂车21各自具有至少一个制动器(未示出)。牵引车20形成第一车辆部分，其铰接地与另外的车辆部分、挂车21连接。此处所示的车辆部分可拆卸地相互连接。然而，也可以想到，这种连接不是构造成可拆卸的，即，两个车辆部分不用作牵引车20和挂车21，而是例如形成铰接式构造的车辆、例如铰接式公共汽车。
[0091]
联接点22构造用于例如通过联接力检测装置、特别是通过联接力传感器求取车辆部分之间的联接力23。在此，特别是可以关于车辆部分的制动作用做出说明。
[0092]
如果确定在制动过程期间的联接力23能推断后部的车辆部分(在这种情况下是挂车21)正在被推动，则在两个车辆部分的比较中可表明前部的车辆部分的制动更强或制动作用更强。而如果确定在联接点22处正在被拉动，则这可表明后部的车辆部分的制动更强或制动作用更强。
[0093]
例如，如果只能在一个车辆部分中、即仅在牵引车20或挂车21中确定至少一个制动器的减速变量，则可以基于联接力23推断该车辆部分的至少一个制动器的不能由制动系统模型来检测的减速变量，其方式是在制动时的实际制动作用如上所述来确定并在已知调节变量或已知调节变量数值时由联接力23推断该车辆部分的至少一个制动器的减速变量。
[0094]
附图标记列表
[0095]1ꢀꢀ
制动器
[0096]2ꢀꢀ
制动衬片
[0097]3ꢀꢀ
制动盘
[0098]4ꢀꢀ
制动钳
[0099]5ꢀꢀ
致动器
[0100]6ꢀꢀ
操纵元件
[0101]7ꢀꢀ
传动机构
[0102]8ꢀꢀ
操纵杆
[0103]9ꢀꢀ
操纵角度
[0104]
10 车辆
[0105]
11 动力传动系
[0106]
12 斜坡角度
[0107]
13 下坡力
[0108]
14 车辆减速度
[0109]
19 行驶方向
[0110]
20 牵引车
[0111]
21 挂车
[0112]
22 联接点
[0113]
23 联接力
[0114]aꢀꢀ
轴线