本發(fā)明涉及剎車制動領(lǐng)域，特別是一種汽車制動蹄內(nèi)循環(huán)熱管理裝置及其管理方法。

背景技術(shù)：

汽車制動時都會產(chǎn)生大量的熱，使摩擦片與制動蹄溫度迅速上升，一方面降低制動力，延長車輛的制動距離，降低車輛的安全性，易造成交通安全事故；另一方面由于溫度升高，摩擦片與制動蹄的磨損加快，更換摩擦片與制動蹄的周期變短，增加使用成本。在高原、高溫地區(qū)以及山區(qū)等地，由于空氣稀薄、氣溫高、坡度大、坡度長、散熱條件差，因摩擦片發(fā)熱、制動蹄與摩擦片磨損、制動性能下降造成的交通安全事故時有發(fā)生。為避免因摩擦片發(fā)熱而降低制動性能，保證汽車的安全性，運輸公司與駕駛員通常采用向制動器或摩擦片上淋水或噴水冷卻方式，以降低摩擦片溫度，為此需要在車上加裝一個較大容量的水箱，并經(jīng)常加水。這種冷卻方式雖然基本可以解決制動器摩擦力的問題，但也增加了整車的重量，使油耗增加；還得定期加水，不僅嚴重浪費水資源，也增加使用成本；此外不僅因水淋到公路上造成公路濕滑而易引發(fā)交通事故，也會加快路面損壞，降低車輛行駛安全性，同時增加路面維護成本；特別是在冬天寒冷季節(jié)或高原高寒地區(qū)，淋水冷卻的方式還極易造成路面結(jié)冰，引發(fā)交通事故。

為解決這些問題，有多種針對制動器內(nèi)部液冷的裝置或方法的研究，也取得一定的效果。如利用發(fā)動機冷卻液通過制動蹄，從而降低摩擦片溫度的方法，也有在制動蹄內(nèi)充入液壓油等冷卻液，實現(xiàn)冷卻的方法等。這些方法相對能解決部分問題，但是前者液體循環(huán)距離長，且發(fā)動機冷卻液的溫度較高，對制動蹄的冷卻效果并不是太理想；后一種方案，由于沒有建立冷卻液體循環(huán)，冷卻液體受熱后，所吸收的熱量難以散發(fā)到空氣中，從而冷卻液本身自身的溫度也難以降低，不適合長時間降溫需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種通過改變散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，以調(diào)節(jié)熱管理系統(tǒng)換熱能力大小，最終有效控制制動蹄溫度、摩擦片溫度，保證汽車制動系統(tǒng)可靠運行的一種汽車制動蹄內(nèi)循環(huán)熱管理裝置及其控制方法。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種汽車制動蹄內(nèi)循環(huán)熱管理裝置，包括控制單元、設(shè)置在汽車制動蹄冷卻循環(huán)系統(tǒng)回路上的冷卻器、與冷卻器相連的冷卻循環(huán)系統(tǒng)，還包括溫度傳感器、車速檢測單元、油門信號檢測單元、制動踏板檢測單元，所述的冷卻循環(huán)系統(tǒng)包括水泵、熱交換器、儲液罐、與熱交換器配套的散熱風(fēng)扇以及與散熱風(fēng)扇驅(qū)動連接的電機，所述的冷卻器、水泵、熱交換器、儲液罐通過管道首尾連接形成一個循環(huán)回路，所述的溫度傳感器分別設(shè)置在制動蹄冷卻液出口、熱交換器出口、水泵進水口，所述的控制單元分別與溫度傳感器、車速檢測單元、油門信號檢測單元、制動踏板檢測單元、水泵、電機相連。

在上述的汽車制動蹄內(nèi)循環(huán)熱管理裝置中，還包括膨脹箱，所述的膨脹箱與儲液罐連通。

在上述的汽車制動蹄內(nèi)循環(huán)熱管理裝置中，還包括人機界面，所述的人機界面與控制單元相連。

同時，本發(fā)明還公開了一種應(yīng)用于如上所述的汽車制動蹄內(nèi)循環(huán)熱管理裝置的管理方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取制動踏板檢測單元、油門信號檢測單元、溫度傳感器、車速檢測單元的信號；

步驟2：根據(jù)制動踏板、油門踏板、溫度傳感器的溫度控制水泵和風(fēng)扇電機的功率。

在上述的汽車制動蹄內(nèi)循環(huán)熱管理方法中，所述的步驟2中，若制動踏板工作、油門踏板松開，且車速處于上升狀態(tài)，則將水泵和電機的功率開至最大。

在上述的汽車制動蹄內(nèi)循環(huán)熱管理方法中，當制動踏板工作、油門踏板松開且車速處于下降狀態(tài)或者制動踏板松開、油門踏板工作時，根據(jù)溫度傳感器所檢測到的溫度調(diào)節(jié)水泵和電機的功率。

在上述的汽車制動蹄內(nèi)循環(huán)熱管理方法中，當溫度傳感器檢測的溫度曲線的上升斜率≥45°，則按照當前的溫度曲線的斜率預(yù)估5s后的溫度，并根據(jù)預(yù)估的溫度確定水泵和電機的功率。

在上述的汽車制動蹄內(nèi)循環(huán)熱管理方法中，當溫度傳感器檢測的溫度曲線的上升斜率>15°且<45°，則按照當前的溫度曲線的斜率預(yù)估3s后的溫度，并根據(jù)預(yù)估的溫度確定水泵和電機的功率。

在上述的汽車制動蹄內(nèi)循環(huán)熱管理方法中，當溫度傳感器檢測的溫度曲線的上升斜率≤15°，則按照當前的溫度曲線的斜率預(yù)估1s后的溫度，并根據(jù)預(yù)估的溫度確定水泵和電機的功率。

在上述的汽車制動蹄內(nèi)循環(huán)熱管理方法中，當溫度傳感器檢測的溫度曲線為下降趨勢，則按照當前的溫度確定水泵和電機的功率。

在上述的汽車制動蹄內(nèi)循環(huán)熱管理方法中，在步驟1之前還包括檢測步驟，所述的檢測步驟具體為：檢測溫度傳感器、車速檢測單元、油門信號檢測單元、制動踏板檢測單元、水泵、電機的信號傳輸是否正常。

在上述的汽車制動蹄內(nèi)循環(huán)熱管理方法中，在步驟1之前還包括判斷當前模式是處于強制散熱程序，即水泵和風(fēng)扇電機的功率最大。其目的在于若一開始制動系統(tǒng)溫度很高，就必須要快速散熱，保證制動蹄正常的工作溫度，那么系統(tǒng)風(fēng)扇電機和水泵在強制散熱條件下都會以最大功率工作，以最快的速度散熱，從而以最快的速度恢復(fù)到正常工作溫度。

本發(fā)明在采用上述技術(shù)方案后，其具有的有益效果為：

本發(fā)明的裝置通過溫度傳感器、車速檢測單元、油門信號檢測單元、制動踏板檢測單元、水泵、電機可以實現(xiàn)熱管理裝置中的水溫控制，提高控制的靈敏度和智能化程度。

本發(fā)明的方法通過對制動踏板、油門踏板、溫度傳感器之間工作狀態(tài)的檢測，判斷不同工作狀態(tài)下水溫的變化來靈活控制水溫的變化趨勢，實現(xiàn)水溫的即時可調(diào)控制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例1的控制示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例1的控制方法圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的詳細說明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。

實施例1：

如圖1和2所示，一種汽車制動蹄內(nèi)循環(huán)熱管理裝置，包括控制單元、設(shè)置在汽車制動蹄冷卻循環(huán)系統(tǒng)回路上的冷卻器1、與冷卻器1相連的冷卻循環(huán)系統(tǒng)，還包括溫度傳感器2、車速檢測單元3、油門信號檢測單元4、制動踏板檢測單元5，所述的冷卻循環(huán)系統(tǒng)包括水泵6、熱交換器7、儲液罐8、與熱交換器7配套的散熱風(fēng)扇9以及與散熱風(fēng)扇9驅(qū)動連接的電機10，所述的冷卻器1、水泵6、熱交換器7、儲液罐8通過管道首尾連接形成一個循環(huán)回路，所述的溫度傳感器2分別設(shè)置在冷卻器1出口、熱交換器7出口、水泵6進水口，所述的控制單元分別與溫度傳感器2、車速檢測單元3、油門信號檢測單元4、制動踏板檢測單元5、水泵6、電機10相連。

在本實施例中，還包括膨脹箱11，所述的膨脹箱11與儲液罐8連通。

此外，還包括人機界面12，所述的人機界面12與控制單元相連。

具體來說，控制單元為一控制器13。

人機界面12上設(shè)有顯示器，人機界面的控制畫面還可以通過APP軟件傳輸?shù)绞謾C上，通過手機即可實現(xiàn)觀測和控制。

如圖3所示，上述的汽車制動蹄內(nèi)循環(huán)熱管理裝置具體的控制方法如下：

Step1：檢測步驟：檢測溫度傳感器2、車速檢測單元3、油門信號檢測單元4、制動踏板檢測單元5、水泵6、風(fēng)扇電機10的信號傳輸是否正常；

這一步驟的具體目的在于當?shù)玫礁鞑考ぷ髡５幕貜?fù)后，可以保證本裝置處于準確的傳感和控制狀態(tài)。

Step2：判斷步驟：判斷當前模式是否處于強制散熱程序，即水泵6和風(fēng)扇電機10的功率最大。

其目的在于若一開始制動系統(tǒng)溫度很高，就必須要快速散熱，保證制動蹄正常的工作溫度，那么系統(tǒng)風(fēng)扇電機和水泵6在強制散熱條件下都會以最大功率工作，以最快的速度散熱，從而以最快的速度恢復(fù)到正常工作溫度。

Step3：當系統(tǒng)處于正常工作溫度如（＜170℃），此時進入step4；

Step4：獲取制動踏板檢測單元5、油門信號檢測單元4、溫度傳感器2、車速檢測單元3的信號；

Step5：根據(jù)制動踏板、油門踏板、溫度傳感器2的溫度控制水泵6和風(fēng)扇電機10的功率；

具體來說，step5如下：

工況一：若制動踏板工作、油門踏板松開，且車速處于上升狀態(tài)，則將水泵6和風(fēng)扇電機10的功率開至最大。

這種工況情況下，說明汽車在制動且在大下坡情況下制動，此時進入強制散熱狀態(tài)，無需考慮傳感器的溫度。

工況二：當制動踏板工作、油門踏板松開且車速處于下降狀態(tài)或者制動踏板松開、油門踏板工作時，根據(jù)溫度傳感器2所檢測到的溫度調(diào)節(jié)水泵6和風(fēng)扇電機10的功率；

具體來說，工況二可以分為制動踏板工作且車速下降和制動踏板不工作兩種狀態(tài)，在這兩種狀態(tài)下，需要更為細致的進行熱管理。

當制動踏板不工作狀態(tài)是車輛尚無需制動工況，由于制動系統(tǒng)沒有工作，不存在熱衰退問題，因此熱管理系統(tǒng)監(jiān)控介質(zhì)溫度，可根據(jù)介質(zhì)的溫度變化，控制器決定是否開啟熱管理系統(tǒng)工作；

當制動踏板工作，且冷卻介質(zhì)的溫度變化較大時，熱管理系統(tǒng)將提前捕捉工況與溫度點進行熱管理控制；

比如：當溫度傳感器2檢測的溫度曲線的上升斜率≥45°，則按照當前的溫度曲線的斜率預(yù)估5s后的溫度，并根據(jù)預(yù)估的溫度確定水泵6和風(fēng)扇電機10的功率。

此時，設(shè)置預(yù)估時長為5s的目的在于：由于這種條件下溫度上升快，是需要制動力大或制動時間長的工作狀態(tài)，或是坡度較大的條件，如果不以更加嚴格的控制策略控制冷卻液溫度，冷卻液的溫度就很可能超過規(guī)定要求，因此預(yù)估5S后冷卻液溫度值作為所采取控制策略的輸入條件，采用更嚴格的控制策略，保證溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

當溫度傳感器2檢測的溫度曲線的上升斜率>15°且<45°，則按照當前的溫度曲線的斜率預(yù)估3s后的溫度，并根據(jù)預(yù)估的溫度確定水泵6和風(fēng)扇電機10的功率。

此時，設(shè)置預(yù)估時長為3s的目的在于：相對前一種條件溫度上升速度一般，只是需要一般制動力或制動時間不長的工作狀態(tài)，只要提前適當提高控制策略，冷卻液的溫度就不太可能超過規(guī)定要求，因此預(yù)估3S后冷卻液溫度值作為所采取控制策略的輸入條件，采用更一般的控制策略，保證溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

當溫度傳感器2檢測的溫度曲線的上升斜率≤15°，則按照當前的溫度曲線的斜率預(yù)估1s后的溫度，并根據(jù)預(yù)估的溫度確定水泵6和風(fēng)扇電機10的功率。

此時，設(shè)置預(yù)估時長為1s的目的在于：由于這種條件下溫度上升較慢，是只需要較小制動力或較短制動時間就能維持車輛正常行駛的工作狀態(tài)，采取寬松的控制策略控制，冷卻液的溫度就不會超過規(guī)定要求，因此預(yù)估1S后冷卻液溫度值作為所采取控制策略的輸入條件，采用更寬松的控制策略，保證溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，并不至于冷卻液溫度過低，同時也避免造成油耗浪費。

需要說明的是，在上述三個不同情況下，根據(jù)預(yù)估的溫度確定水泵6和電機10的功率的具體方法為：如果預(yù)估5s后溫度將從150℃上升到250℃，然后水泵6和風(fēng)扇電機10將可能以250℃對應(yīng)的控制策略工作，以快速降低冷卻液溫度到正常范圍；而當溫度降低到一定值后，上升的趨勢變得緩慢了，如從160℃上升到190℃，如果再采用嚴格的控制策略，溫度降低就會很快，將可能降低到最佳的溫度范圍以下，摩擦片的磨損就會增加，也增加不必要的系統(tǒng)功率消耗；基于以上的原因，當溫度上升較慢，如從160℃上升到170℃時，就以較平緩或較寬松的控制策略，維持溫度在一定范圍，同時降低系統(tǒng)的功率消耗。

在上述情況下，溫度曲線上升的趨勢一般是以較短的時間間隔如0.2s取溫度點，根據(jù)溫度點的變化可以預(yù)估溫度曲線變化。在本實施例中，斜率為縱坐標為溫度℃和橫坐標為時間s的斜率。

也就是說，在本發(fā)明中，關(guān)于斜率的判斷是動態(tài)的，其必然會導(dǎo)致在不同工況下的判斷也是動態(tài)的，如在0.2s判斷溫度上升斜率大于45°，則根據(jù)5s后預(yù)估溫度進行控制，0.4s時，判斷溫度上升斜率大于45°，則重新以0.4s為起點預(yù)估5s后預(yù)估溫度進行控制，依次類推，當2.2s時，判斷溫度上升斜率小于45°且大于15°時，則重新以2.2s為起點預(yù)估3s后預(yù)估溫度進行控制，當2.4s時，判斷溫度上升斜率小于45°且大于15°時，則重新以2.4s為起點預(yù)估3s后預(yù)估溫度進行控制，依次類推。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于，溫度的控制是動態(tài)的、準確的，能夠準確的適應(yīng)不同的工況達到精確調(diào)節(jié)制動效果的目的。

本發(fā)明設(shè)置上述的操作基于兩條原則：一是只有維持冷卻液最佳溫度，才能獲得最高的制動力（摩擦材料最佳溫度，不同廠家的材料有所不同，需要針對具體材料確定，如摩擦材料工作溫度150℃-180℃，假設(shè)所對應(yīng)的冷夜卻溫度180℃-230℃為例），此時我們通過系統(tǒng)的控制策略，盡可能將冷卻液的溫度控制在180℃-230℃范圍，超過最高溫度和低于最低溫度，制動力都會下降；第二個原則是最少能耗原則，如果溫度控制在180℃-230℃，平穩(wěn)控制溫度，將可能達到最小能耗，如果在需要平穩(wěn)控制時，控制策略是以較大的能耗消耗，雖然溫度控制住了，但是能耗增加，同時還有可能溫度下降過多，造成不必要的能量浪費。

當溫度傳感器2檢測的溫度曲線為下降趨勢，則按照當前的溫度確定水泵6和電機10的功率。

需要說明的是，在本發(fā)明中按照當前的溫度確定水泵6和電機10的功率的原則為：比如當前水溫為40℃，且溫度曲線為下降趨勢，則此時可以適當?shù)慕档退?和電機10的功率使水溫達到正常工作溫度如35℃。當然也可以以較高的功率使水溫快速到達正常工作溫度后，將水泵6和電機10溫度降至最低。

在本實施例中，同一位置（同一組）傳感器獨立判斷，分別計算溫度速率；本系統(tǒng)有三組傳感器，其中水泵出口的溫度傳感器不參與計算，制動蹄出口與散熱器出口傳感器兩組計算數(shù)據(jù)中，采用優(yōu)先法則，即優(yōu)先采用制動蹄出口溫度傳感器的數(shù)據(jù)，只有散熱器出口的溫度上升速率大于制動蹄出口傳感器的溫度上升速率時，才采用散熱器出口的溫度傳感器數(shù)據(jù)。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。