ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
BRAKE SYSTEM WITH FEEDBACK

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к тормозной системе с обратной связью в соответствии с ограничительной частью независимого пункта формулы изобретения.
Уровень техники
При управлении транспортными средствами большой грузоподъемности, например грузовиками, автобусами и т.п., экономика транспортного средства стала важным фактором при попытке сокращения издержек в предпринимательской деятельности, в которой используется это транспортное средство. После стоимости приобретения транспортного средства наибольшие расходные статьи для транспортного средства состоят из затрат на топливо и затрат на обслуживание. Эти затраты часто связаны, то есть транспортное средство, которое интенсивно используется, потребляет больше топлива и подвергается большему износу с увеличивающимися в результате затратами на обслуживание.
Существующая проблема для компаний, которые используют транспортные средства большой грузоподъемности в своей предпринимательской деятельности, все-таки состоит в том, что сложно установить, насколько велика доля потребления топлива и износа, которая получается, например, от неосторожного вождения, и насколько велика величина, которая получается от неблагоприятной среды дорожного движения, например слишком холмистой местности и/или городской среды.
Износ, которому подвергается транспортное средство во время неосторожного вождения, значительно обусловлен износом тормозных систем транспортного средства. Транспортное средство большой грузоподъемности часто содержит множество разных тормозных систем, например рабочий (ножной) тормоз, тормоз двигателя, моторный тормоз-замедлитель, замедлитель и другие типы вспомогательных тормозов. С точки зрения износа предпочтительны торможения с помощью вспомогательных тормозов, поскольку они обычно меньше нагружают транспортное средство. Используя вспомогательные тормоза на транспортных средствах большой грузоподъемности, водитель может снизить износ тормозной накладки, тормозных барабанов и т.д., которые связаны с использованием колесных тормозов. Если, например, используется только рабочий тормоз, когда транспортным средством с большой загрузкой управляют на очень затяжном спуске, это может привести к губительным последствиям из-за перегретых тормозных дисков и/или барабанов и/или тормозных накладок. Соответственно, использование вспомогательных тормозов нужно поощрять, чтобы сделать более частым их использование водителем.
В международной заявке WO 2007/139494 описано устройство для определения способности водителя транспортного средства к выбору тормозной системы. Использование водителем некоторой тормозной системы сравнивается с общим использованием водителем тормозных систем во время торможения для оценивания способности водителя к использованию тормозной системы. Использование системы измеряется в виде рассеянной энергии или времени использования системы.
В заявка на патент США 2006/0113833 описаны способ и устройство для распределения тормозного момента между по меньшей мере первым и вторым тормозными устройствами. Распределение тормозного момента учитывает необходимый тормозной момент, а также максимальный тормозной момент, который может сообщать первое тормозное устройство и второе тормозное устройство. Измеряется мгновенный крутящий момент замедлителя, и это измерение образует часть вычисления распределения тормозного момента.
Задача настоящего изобретения заключается в создании улучшенной системы оценки использования водителем вспомогательных тормозов, чтобы иметь возможность оценивать способ использования тормозов водителем как можно точнее. Дополнительной задачей изобретения является стимулирование водителя к экономичной езде.
Раскрытие изобретения
Вышеупомянутая задача достигается с помощью тормозной системы с обратной связью для транспортного средства, содержащей средство оценки выбора тормозов, выполненное с возможностью оценки выбора водителем тормозной системы, в частности замедлителя и других вспомогательных тормозов, рабочих тормозов или тормоза двигателя, путем сравнения использования водителем по меньшей мере одной тормозной системы с общим использованием тормозных систем в транспортном средстве во время торможения. Использование водителем вспомогательной тормозной системы определяется на основании вычисленного значения по меньшей мере из одной модели мощности торможения во вспомогательной тормозной системе, и система оценки выбора тормозов выполнена с возможностью оценки выбора водителем тормозной системы и сообщения водителю по обратной связи рекомендаций насчет предпочтительной тормозной системы и/или функции на средстве представления.
Вспомогательный тормоз является дополнением к обычным колесным тормозам транспортного средства и конфигурируется для создания тормозящего момента для уменьшения числа оборотов коленчатого вала двигателя. Вспомогательный тормоз может быть, в частности, тормозом двигателя, моторным тормозом-замедлителем, электромагнитным замедлителем или гидравлическим замедлителем. Вспомогательные тормоза успешно используются с целью поддержания постоянной скорости на спусках и для умеренных замедлений, тогда как обычные колесные тормоза транспортного средства преимущественно используются для мощных и внезапных торможений. При использовании вспомогательных тормозов обычные колесные тормоза, которые обычно представляют фрикционные тормоза с дисковым типом тормоза или барабанным типом тормоза, оберегаются от перегрева со связанным риском отказа тормозов, и их износ уменьшается.
На некоторых грузовиках, оборудованных замедлителем и EBS (тормозная система с электронным управлением), имеется функция, называемая взаимодействием тормозов. Взаимодействие тормозов означает, что колесные тормоза и замедлитель согласуются для оптимального тормозящего действия. Когда водитель запрашивает торможение путем нажатия на тормозную педаль, система сначала начинает тормозить с помощью колесных тормозов. Причина в том, что имеется некоторая задержка от момента, когда включается замедлитель, до того, как он выдаст действующий тормозной момент. Когда замедлитель впоследствии начинает выдачу тормозного момента, функция взаимодействия тормозов постепенно ослабляет колесные тормоза и позволяет замедлителю взять торможение на себя. Польза этой функции состоит в том, что водитель немедленно почувствует отдачу торможения.
Предпочтительные варианты осуществления изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 схематично иллюстрирует систему управления для транспортного средства, где используется настоящее изобретение.
Фиг. 2 иллюстрирует соотношение между энергиями во время торможения с теоретически вычисленным значением максимальной доступной мощности торможения от вспомогательных тормозов.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
На фиг. 1 схематично проиллюстрирована система управления для транспортного средства, с которым может использоваться настоящее изобретение. Транспортное средство содержит передний вал 1 с управляемыми колесами 2, 3, задний приводной вал 4 с ведущими колесами 5-8 и, при необходимости, задний вал 9 с колесами 10 и 11. Кроме того, транспортное средство содержит двигатель 13, соединенный с коробкой 12 передач, который приводит в движение приводной вал 4 посредством выходного вала 14 из коробки передач. Коробка 12 передач и двигатель 13 управляются блоками 15, 16 управления соответственно, которые управляются главным блоком 17 управления. Система 16 управления двигателем (EMS) управляет двигательными функциями транспортного средства, которые могут состоять, например, из впрыска топлива и торможения двигателем. Управление основывается на некотором количестве входных сигналов, которые могут состоять из сигналов от (не показанного) дроссельного регулирования (положение педали акселератора), датчика скорости и системы управления тормозами. Система 15 управления коробкой передач (GMS) управляет функциями передач, где при использовании автоматической коробки передач переключение передач может управляться на основании входного сигнала от датчиков скорости, при ручном переключении передач переключение может управляться по входному сигналу от избирателя механизма переключения передач (рычага переключения передач).
Кроме того, транспортное средство содержит систему управления тормозами (BMS) с блоком 17 управления тормозом, который управляет функциями торможения транспортного средства, например, автоматическим вычислением нагрузки, чтобы заданное положение педали всегда могло привести к одинаковому тормозящему действию независимо от нагрузки. Блок управления тормозом управляет различными тормозными системами транспортного средства, например замедлителем и другими дополнительными тормозными системами, моторным тормозом-замедлителем и ножным тормозом, на основании команд от водителя и отправляет управляющие сигналы системным модулям (не показаны), рассредоточенным по ходовой части, где электрические управляющие сигналы используются, например, для регулировки тормозного давления.
Вышеописанные блоки управления являются всего лишь примерами того, что может находиться в транспортном средстве. Как понятно специалисту в данной области техники, два или более из вышеописанных блоков управления, конечно, могут быть объединены в один единый блок управления.
Тормозная система 18 с обратной связью в соответствии с изобретением включает в себя средство оценки выбора тормозов, и путем сбора информации, например, о приложенном тормозном моменте (рассеянной энергии) для соответствующей тормозной системы выбор водителем тормозной системы можно оценить непосредственно в транспортном средстве. Система 18 включает в себя средство для приема связанных с тормозной системой сигналов и других связанных с транспортным средством сигналов. В раскрытом приведенном в качестве примера варианте осуществления транспортное средство содержит четыре разных вида тормозных систем: замедлитель, моторный тормоз-замедлитель, рабочий (ножной) тормоз и тормоз двигателя, а система 18 содержит средство для приема сигналов касательно этих тормозных систем. Например, положение управления тормозом, заданное водителем для некоторой тормозной системы, посредством конструкции транспортного средства может быть выполнено с возможностью перевода в электрический сигнал, который затем обрабатывается системой управления транспортного средства или отдельным блоком управления. Средство оценки выбора тормозов в соответствии с изобретением выполнено с возможностью оценки выбора водителем тормозной системы путем сравнения использования водителем по меньшей мере одной тормозной системы с общим использованием тормозных систем в транспортном средстве во время торможения. Использование тормозной системы в соответствии с одним вариантом осуществления может быть представлено в виде мощности, рассеянной во время использования тормозной системы.
Значение U оценки тормозов вычисляется на основании сравнения, и если U превышает некоторое значение, торможение оценивается как хорошее торможение, то есть выдается высокая оценка. Значение U может представлять процентное отношение «идеального» 100%-ного торможения, в теории. Постоянное значение K, используемое в вычислениях для получения значения оценки тормозов, можно сделать зависимым, например, от уклона дороги и/или веса транспортного средства, о котором идет речь.
Система 18 может принимать сигналы, представляющие приложенный тормозной момент для тормозных систем соответственно, то есть тормозной момент от рабочих тормозов (дисковый или барабанный тормоз), тормозной момент от замедлителя, тормозной момент от моторного тормоза-замедлителя и тормозной момент от одного или множества других вспомогательных тормозов, например момент тормоза двигателя. Путем объединения этих сил на расстоянии всего торможения можно определить полную энергию, которая поглощается каждой тормозной системой. Значение оценки тормозов тогда можно вычислить в виде
E
где  представляет величину энергии, которая используется во время торможения для каждой соответствующей тормозной системы и для всего торможения. U-значение может приводиться для каждой тормозной системы.
U
U
Более высокое значение  означает лучшее использование тормозных систем во время торможения. Путем суммирования значений  всех торможений во время поездки транспортного средства и деления на количество торможений можно получить измерение эффективности способа (манеры), которым водитель использует разные тормозные системы транспортного средства.
U
temp
lining
temp
1
lining
2
Температура тормозной накладки и износ тормозной накладки также могут влиять на значение  и могут учитываться в уравнении (1) выше путем умножения на S-фактор и S-фактор. Они могут определяться, например, в виде S=C·температура тормоза, и S=C·(1-оставшаяся накладка). Окружение транспортного средства также может учитываться для каждого торможения, соответственно можно добиться очень точной оценки каждого торможения.
Настоящее изобретение предоставляет систему для предоставления водителю обратной связи о его/ее характере торможения, и оценка использования водителем вспомогательных тормозных систем улучшается по сравнению с прежней известной системой, так как она определяется на основании вычисленного значения по меньшей мере из одной модели мощности торможения у вспомогательных тормозных систем. Система дополнительно предоставляет водителю обратную связь путем оценки выбора водителем тормозной системы и путем предоставления обратной связи в виде рекомендаций водителю о предпочтительной тормозной системе и/или функции на средстве представления.
Поскольку не всегда возможно тормозить только вспомогательными тормозами (в отсутствии доступного тормозного момента), использование водителем по меньшей мере одного вспомогательного тормоза в соответствии с изобретением, определенное путем сравнения используемой мощности вспомогательного тормоза с вычисленной максимально доступной мощностью вспомогательного тормоза из модели мощности торможения. Соответственно, нужно установить оценку в соотношении между используемой мощностью вспомогательного тормоза и фактической доступной мощностью вспомогательного тормоза от вспомогательных тормозов. Фактически доступная мощность торможения, которую могут давать вспомогательные тормоза, зависит от различных параметров, и не всегда возможно получить максимальное тормозящее действие от вспомогательных тормозов, поскольку, например, мощность вспомогательного тормоза зависит от числа оборотов ведущих колес, и вспомогательные тормоза требуют охлаждения, которое не всегда является достаточным. Так как отсутствует датчик, который сообщает, с каким максимальным крутящим моментом могут тормозить вспомогательные тормоза (он измеряет только фактическое тормозящее действие), этот момент приходится вычислять. Путем ввода некоторых значений, например, максимального крутящего момента, числа оборотов, разных температур и т.д. в модель вспомогательного тормоза (способ, которым строится модель, известен заранее и дополнительно не объясняется), можно получить теоретическое значение максимальной мощности вспомогательного тормоза в каждый момент. На фиг. 2 соотношение между полной мощностью торможения (А), фактической мощностью торможения от вспомогательных тормозов и тормоза двигателя (В) транспортного средства и теоретически вычисленным значением максимальной мощности торможения от вспомогательных тормозов (С) иллюстрируется в каждый момент. Фактическая мощность торможения (В) должна соответственно сравниваться с минимальным значением (D, показанным в виде пунктирной линии на фиг. 2) из полной мощности торможения (А) и теоретической максимальной мощности торможения от вспомогательных тормозов (С), чтобы получить правильную оценку использования водителем вспомогательных тормозов во время торможения. Значение U оценки для вспомогательных тормозов соответственно вычисляется в виде
где А(В) - область ниже фактической мощности торможения от вспомогательных тормозов и тормоза двигателя, то есть энергия, рассеянная от вспомогательных тормозов и тормоза двигателя, а А(D) - область ниже D-линии. Путем объединения значений мощности можно вычислить значения энергии для торможения.
Допускается некоторая степень ошибки в вычислениях для составления правильной оценки. В соответствии с одним вариантом осуществления, использование водителем вспомогательного тормоза соответственно определяется путем сравнения используемой мощности вспомогательного тормоза с минимальным значением из вычисленной максимальной доступной мощности вспомогательного тормоза, полученной из модели мощности торможения, и полной мощности торможения. Тогда получается улучшенная оценка способа использования водителем вспомогательных тормозов.
Разные модели могут использоваться для разных вспомогательных тормозных систем, например модель мощности вспомогательного тормоза может быть любой из модели мощности торможения замедлителя, модели мощности торможения моторного тормоза-замедлителя или модели мощности торможения тормоза двигателя.
Предпочтительно, чтобы средство оценки выбора тормозов включало в себя некоторые критерии и/или пороговые величины для оценки использования вспомогательных тормозов. Таким образом приобретается возможность различать определенные ситуации, чтобы иметь возможность выполнять лучшую оценку и последующее оценивание использования водителем вспомогательных тормозов. Примеры таких ситуаций объясняются ниже.
В одном варианте осуществления торможение, выполненное водителем транспортного средства, относится к активации функции взаимодействия тормозов, например комбинации из рабочих тормозов и вспомогательного тормоза. В таком случае средство оценки выбора тормозов оценивает использование водителем функции взаимодействия тормозов на основании критериев, что измеряется параметр тормозного момента, представляющий тормозной момент от замедлителя. Так как имеется некоторая задержка между тем, когда включается замедлитель, и тем, когда он выдает действующий тормозной момент, эти требования дают улучшенную оценку использования водителем функции по сравнению с прежними известными способами оценки.
В транспортном средстве типа, показанного на фиг. 1, как ранее упоминалось, очень важно, чтобы водитель во время торможения использовал правильную тормозную систему, чтобы избежать ненужного износа и/или ненужных рисков, возникающих от перегрузки определенной тормозной системы. Средство оценки выбора тормозов соответственно выполнено с возможностью сообщения водителю по обратной связи рекомендаций насчет предпочтительной тормозной системе или функции на средстве представления. Это дает водителю возможность поменять свой образ действий. Предпочтительно, чтобы на средстве представления показывалась рекомендация после торможения, чтобы активировать предпочтительную функцию торможения, если предпочтительная функция торможения не активируется при торможении. Одной такой функцией торможения может быть функция взаимодействия тормозов. Поскольку функция взаимодействия тормозов помогает в разгрузке колесных тормозов, использование этой функции следует поощрять. После выполненного торможения при отключенной функции нужно соответственно показать водителю рекомендацию, где его/ее поощряют за активацию этой функции.
Одной отличающейся ситуацией является та, когда температура снаружи транспортного средства ниже некоторой пороговой величины. Тогда средство оценки выбора тормозов не оценивает использование водителем вспомогательных тормозов и также не рекомендует водителю никакую предпочтительную тормозную систему. Эта ситуация распознается, так как вспомогательные тормоза являются только тормозами с влиянием на ведущий вал. В обстоятельствах, когда состояние дороги скользкое или может предполагаться скользким (близко к 0°C), или когда температура ниже 0°C, от водителя не нужно требовать использовать вспомогательные тормоза, потому что тогда может возникнуть опасная для движения ситуация. Следовательно, в этих обстоятельствах не нужно делать никакой оценки и не нужно показывать водителю никакую рекомендацию. Также, если водитель отключил функцию взаимодействия тормозов, потому что температура снаружи транспортного средства близка к 0°C или ниже, не нужно делать никакой оценки водителя и не нужно представлять водителю никакую рекомендацию.
В одном варианте осуществления система 18 выполнена с возможностью оценки выбора водителем тормозной системы в зависимости по меньшей мере от одного влияющего параметра, например параметра окружения транспортного средства. Этот параметр окружения транспортного средства может быть параметром, учитывающим тип участков дороги, например левый поворот, прямой участок и т.д. Соответственно, возможно оценить то, как водитель проходит некоторые участки дороги при взаимодействии с тормозами.
Система 18 включает в себя все необходимые компьютерные программы и аппаратные средства, чтобы выполнить необходимые этапы для предоставления обратной связи водителю в соответствии с настоящим изобретением.
Настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными предпочтительными вариантами осуществления. Могут использоваться различные альтернативы, модификации и эквиваленты.
Поэтому вышеприведенные варианты осуществления не следует воспринимать как ограничивающие объем изобретения, который определяется приложенной формулой изобретения.