用于评价车辆组合的制动设备协调性的方法和用于评价该协调性的装置

摘要

本发明涉及一种方法和一种装置，用于评价车辆组合的制动设备协调性，其中，该车辆组合具有牵引车和挂车，其中，挂车的制动过程施加的制动能(W

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于评价具有牵引车和挂车的车辆组合的制动设 备协调性的方法，以及一种用于评价该协调性的装置。

背景技术

对于这样的车辆组合，希望在由牵引车内的驾驶员触发的制动过 程中，挂车获得与牵引车相同的减速度。换言之，当挂车不与牵引车 相连时，挂车仍然应当具有与牵引车相同的减速度。对此应该避免在 牵引车和挂车之间的联接器中产生不希望的较高的联接力。此外，应 该避免两车的制动衬片的不均匀磨损。为了评价牵引车和挂车的制动 设备协调性，迄今人们已经在制动试验台上的汽车上进行了测试，并 在必要时通过制动设备上的合适的匹配措施改善了制动设备的协调。

在制动试验台上对牵引车和挂车的制动设备的测定相对费时和昂 贵。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提供一种简单且低成本的方法以及一 种装置，用于评价牵引车和挂车的制动设备协调性。

该任务通过一种用于评价车辆组合的制动设备协调性的方法得以 实现，其中，该车辆组合具有牵引车和挂车，其中，挂车的制动过程 施加的制动能被获知，以及挂车的制动过程需要的制动能被获知。挂 车的施加的制动能可以被理解为挂车的制动设备和车轮内的实际耗费 于制动过程的制动能。挂车的需要的制动能可以被理解为用于挂车制 动的制动过程在理论上所需要的制动能。施加的制动能和需要的制动 能可以例如借助于车辆组合内的控制器通过评估测量值来获知并储存 在控制器中。该控制器可以根据需求设置在牵引车或挂车内。也可以 在每辆车中都设置控制器。

本发明的优点在于，仅通过使用已设置在挂车内的控制器，例如 电控制动系统(EBS)控制器实现对牵引车和挂车的制动设备协调性的 评价，而不需要制动试验台。所需的仅是对控制器的功能进行扩展， 例如通过扩展软件进行。于是对协调性的评价可以在正常行驶时进行。

本发明的另一个优点在于，在车辆组合较短行驶后就可以得到关 于牵引车和挂车的制动设备的相互协调性的结论。必要时这也可以在 汽车连续行驶中通过远程诊断，例如通过通信接口进行。借此可以及 早地识别制动设备的不足协调度，特别是在由制动设备的过热或不均 匀磨损引起的显著损害出现之前，并因此及早地进行车辆组合的维修 以及对制动设备的协调的改善。

在一种有利的实施方式中，用于评价协调性的值依赖于施加的制 动能和需要的制动能被获知。对该值的获知可以在控制器中进行。

在本发明的另一种有利的构造方案中，该值依赖于施加的制动能 和需要的制动能的比值被获知。这种构造方案提供了用于评价协调性 的特别有说服力的值。如果该值小于1，则挂车为制动不足，这是因为 实际施加的制动能小于理论上需要的制动能。如果该值大于1，则挂车 为制动过度，这是因为实际施加的制动能大于理论上需要的制动能。 在理想情况下，该值取值为1。

在另一种有利的实施方式中，施加的制动能依赖于挂车的车轮的 至少一个轮周速度以及依赖于挂车的制动缸的至少一个制动缸压力被 获知。轮周速度指的是挂车借助于制动缸来制动的车轮的轮周速度。 该轮周速度可以例如借助于防抱死系统(ABS)传感器来确定。制动缸 内的压力可以例如借助配属于控制制动缸的调节器的压力传感器来确 定。

依据另一种实施方式，施加的制动能借助于公式

$W_{\mathrm{aj}}=k·T·\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(p_{\mathrm{Bji}}-p_{\mathrm{AN}})·v_{\mathrm{Rji}}$

被确定，其中，W_aj表示由挂车的制动缸以及借助于制动缸被制动的车 轮所施加的制动能，k表示常数，T表示车辆组合内的控制器的采样时 间，p_Bji表示制动缸内的压力，p_AN表示放置压力，以及v_Rji表示被制动 缸制动的车轮的轮周速度。v_Rji是指挂车借助于制动缸被制动的车轮的 轮周速度。放置压力是制动缸内用于将制动衬片放置到制动盘或制动 鼓旁，而不形成制动衬片和制动盘或制动鼓之间的接触所必需的压力。 该压力通常为大约0.5巴。

在以上的公式中，j和i表示下标。下标j表示对应各个制动缸和被 该制动缸制动的车轮的下标。下标i指明：为获知p_Bji和v_Rji，控制器的 采样时间T的配属的采样时间段。对于在制动过程中出现的每一个采样 时间段，来获知制动压力p_Bji和轮周速度v_Rji。采样时间段的持续时间相 应于采样时间T的持续时间。它可以例如为1ms。对于该例，在持续2s 的制动过程中，因此在制动过程期间出现2000个采样时间段，并且在 以上的公式中n取值2000。

通常挂车具有多个制动缸。为了获知施加的制动能，所有制动缸 以及配属的车轮的施加的制动能W_aj被相加。

常数k依赖于挂车的制动设备的设计。对于在现实中经常遇到的设 计，k可以借助于以下公式被确定

$k=\frac{m_{\mathrm{AbB}}·0.55·g}{p_{\max }-p_{\mathrm{AN}}}$

其中，m_AbB表示挂车完全卸载时所要被挂车的制动缸制动的质量，g表 示万有引力常数，p_AN表示放置压力，以及p_max表示控制压力为6.5巴时 制动缸内的压力。

在另一种构造方案中，需要的制动能借助于公式

$W_b=\frac{m_A·{(v_{A1}-v_{\mathrm{An}})}^2}{2}$

被确定，其中，W_b表示需要的制动能，m_A表示挂车的质量，v_A1表示 制动过程开始时挂车的速度，以及v_An表示制动过程结束后挂车的速 度。

依据本发明的一种有利的改进方案，所述值借助于关于多个制动 过程所获知的施加的制动能和关于多个制动过程所获知的需要的制动 能被获知。为此，制动能的在各个制动过程中获知的值可以例如被储 存在控制器的存储器中。借此对所获得并储存的值的统计学分析是可 行的，这样的优点在于，可以获知该值的有说服力且精确的结果。通 过这种改进方案避免了个别制动过程对该值的影响。

在本发明的一种有利的构造方案中，值被输出。该输出可以例如 视觉地或者听觉地进行。对该值的视觉的显示可以例如在设置在车辆 组合的仪表板内的屏幕上进行。同样可行的是，当已获知的值位于期 望的值范围之外时，自动接通报警信号灯。另一种视觉地显示该值的 方案是，将诊断仪器连接至控制器并读出和显示该值。

关于施加的制动能和需要的制动能和/或所述值的获知，各种不同 的方法都是可行的。在第一种有利的构造方案中，施加的制动能和需 要的制动能和/或值的获知和储存独立地在车辆组合内的控制器中进 行。在第二种构造方案中，在车辆组合内的控制器中仅进行制动过程 中出现的制动缸压力、轮周速度和挂车速度的获知。于是在需要时， 例如在工作间歇或在运输时，这些数据将借助于诊断仪器或笔记本电 脑被读出并随后在该诊断仪器或笔记本电脑中如此地被处理，以便计 算出并视觉地显示施加的制动能和需要的制动能和/或所述值。

依据另一种有利的改进方案，施加的制动能和需要的制动能和/或 所述值借助于通信接口传输到接收单元上。该传输可以例如在车辆组 合正常行驶时通过无线数据连接进行。接收单元可以例如为与因特网 相连的服务器。于是，对所传输的数据的评估可以例如由与因特网相 连的个人电脑来执行，该电脑取用储存在服务器上的数据。

如从中可以看出的那样，对该值的获知可以在不同的地点有利地 执行。

在另一种实施方式中，对施加的制动能和需要的制动能的获知和/ 或对所述值的获知在车辆组合正常行驶时进行。正常行驶可以被理解 为该车辆组合在道路上的运行。对于该获知过程也不需要制动试验台。

在另一种构造方案中，对施加的制动能和需要的制动能的获知和/ 或对所述值的获知自动地进行。该自动的获知可以例如在车辆组合内 的控制器中执行。

依据一种改进方案，在纵向坡度超过确定的极限值的行车道上发 生的制动过程不被考虑用于获知该值。借此避免了行车道上坡或行车 道下坡对该值的获知的影响。这样的行车道纵向坡度的出现可以例如 由设置于车辆组合中的卫星导航系统来检测，关于行车道纵向坡度的 信息储存在该卫星导航系统中。

有利的是，在纵向坡度超过确定的极限值的行车道上发生的制动 过程通过在制动过程之前获得的速度梯度来识别。该速度梯度可以例 如借助于车辆组合中的ABS传感器来确定。

依据一种改进方案，车辆组合的制动设备的协调可以依赖于所述 值来进行。于是，例如在车辆组合中出现的制动压力和/或压力超前 (Druckvoreilung)可以在车辆组合的阀处依赖于该值而被改变。

依据一种改进方案，对施加的制动能和需要的制动能的储存在车 辆组合内的控制器中进行，并且施加的制动能和需要的制动能可以通 过接口被读出。

此外，本发明包括一种用于评价车辆组合的制动设备协调性的装 置，其中，该车辆组合具有牵引车和挂车，其特征在于用来获知挂车 的制动过程施加的制动能和用来挂车的制动过程需要的制动能的机 构。

附图说明

下面借助于示意图对本发明的实施例进行说明。其中：

图1示出具有牵引车和挂车的车辆组合的制动设备，以及

图2示出用于获知用于评价制动设备协调性的所述值的依据本发 明的方法的流程图。

具体实施方式

依据图1，示意地示出牵引车100和挂车50的制动设备。

挂车50的制动设备的图示以一种配备有EBS系统的挂车的基础方 案的结构为基础，该结构由被构成为半挂车的带有两个轴的牵引车100 组成，在这里为2S/2M系统[两个用于两个车轮的ABS传感器以及两条 用于左侧或右侧车轮制动器的调节器管路]；因此ABS制动压力调节分 侧进行。

挂车50气动地通过两根压力软管，也就是通过用于传输供给压力 的储备压力软管30[通过挂车50的“红色联接头48”联接并固定在牵引 车100上的红色压力软管]以及用于传输制动压力的制动压力软管31[通 过挂车50的黄色联接头49联接并固定在牵引车100上的黄色压力软管] 与牵引车100相连。在牵引车100一侧，红色的压力软管和黄色的压力 软管都气动地连接到挂车控制阀113上。

在挂车50一侧，储备压力软管30气动地通过下面说明的、选择性 的松脱阀33与安全阀8的供给连接部1相连。制动压力软管31通过气动 管路与安全阀8的制动要求连接部4相连。此外，安全阀8具有容器连接 部3，挂车50用的储备压力容器9连接至容器连接部3上，并且具有制动 压力连接部2，气动的制动压力调节器29的气动输入端28上的气动制动 压力在该气动压力连接部2上被输出；对于具有其电子制动压力调节的 挂车50，制动压力指的是气动的控制压力。

松脱阀33用于使从牵引车100上脱离开的挂车50运动，方法是：通 过安全阀8不需要力地产生自动的制动。这通过如下的方式实现，即， 容器9的压力在可以通过操作按钮25手动调整的松脱位置换向并在供 给连接部1上输送到安全阀8内[在图1中从松脱连接部5经过压力通道24 到供给连接部1]；通过这一压力换向在安全阀8中模拟了如下情况：在 储备压力软管的联接头上存在压力。

对于具有电子制动压力调节的挂车50，在所有可以想象的应该发 生制动的情况下，相应的气动的控制压力在制动压力连接部2上得到调 控。因为挂车50自然必须与各种类型的相应的被许可的牵引车100连 接，对于正常的制动过程这不仅适合于牵引车100具有电子制动调节的 情况，而且适合于牵引车100配备有传统的气动制动设备的情况。对于 具有电子制动调节的牵引车100，制动过程通过对属于调节系统的制动 参数传感器的操作开始，而对于传统的牵引车100，制动过程通过对相 应的汽车制动阀的操作而进行。

对于具有电子制动调节的牵引车100，在该牵引车上在正常情况下 由电子挂车制动调节所调整的制动压力自然通过从牵引车100经过电 接口32[ISO 7638/CAN]传输到挂车50上的电子制动要求信号来确定，挂 车50内的气动控制压力在故障情况下，也就是当牵引车电子装置停止 运行的时候引起制动。在使用通过传统方式制动的牵引车100的情况 下，挂车50内的气动控制压力完全用于挂车50的制动，这是因为这种 牵引车100不能对挂车50内的电子制动压力调节做出响应。从气压制动 信号到电子信号的转换通过挂车50内的压力传感器47进行。

除正常的制动过程以外，全制动压力也由安全阀8接通到制动压力 调节器29，该制动压力调节器29允许不带电子装置辅助动作的单纯的 气动制动。当牵引车100与挂车50之间的两条气动管路中的一条断开 时，或者当红色联接头没有联上时，将以公知的方式通过牵引车100内 的挂车控制阀113与安全阀8之间的共同作用如此地触发借助于容器压 力的强制制动，方法是：如下面说明的那样，在这种情况下在安全阀8 内，容器连接部3气动地与制动压力连接部2相连。

可以概括地说，在所有需要挂车50制动的情况下，不论是正常制 动还是强制制动，由安全阀8在制动压力连接部2上输出一个压力，要 么是气动控制压力，要么是容器压力，该压力被输送到气动的制动压 力调节器29。

此外制动压力调节器29还具有压力供给连接部35，该压力供给连 接部35通过气动管路与储备压力容器9相连。制动压力调节器29通过电 连接而受控制器42控制。

气动的制动压力调节器29以公知的方式形成双通道的压力调节模 块。在这里为两条通道设置有共同的两位三通电磁阀，作为其他的特 定通道的进气电磁阀和排气电磁阀的换向阀，对于EBS制动压力调节的 情况，这些进气电磁阀和排气电磁阀以时序性(taktend)的工作方式 调控每条通道的先导制动压力(Pilot-Bremsdrücke)，这些先导制动压 力又加载到为每条通道设置的继电器阀的控制输入端上。继电器阀工 作连接部与在行驶方向上布置在汽车左侧的制动缸38和39的缸制动管 路36相连，或者与在行驶方向上布置在汽车右侧的制动缸40和41的缸 制动管路37相连。

以这种方式，在EBS制动压力调节的范围内还执行了一种依赖于 载荷的制动力分配。此外，以具有位于汽车左侧的囊式空气弹簧45和 位于汽车右侧的囊式空气弹簧46的空气弹簧半挂车为出发点，位于右 侧的囊式空气弹簧46设有压力传感器，该压力传感器的压力测量值供 控制器42使用。控制器42依赖于载荷在使用代表汽车载荷的压力测量 值的情况下修改已调控的制动压力。

控制器42还将压力传感器47的压力测量值用于EBS制动压力调 节，该压力测量值表示安全阀8的在制动压力连接部2上输出的制动压 力。该压力测量值被设置用于传统的牵引车100的情况，对于传统的牵 引车，控制器42将电子压力测量值作为EBS制动压力调节的电子制动要 求信号来利用。

为了完善可以做出补充的是，ABS制动调节也可以通过EBS制动 压力调节的装置执行；此外，相应于图1地，在左制动缸39的车轮上设 置有ABS传感器43，以及在右制动缸40的车轮上设置有ABS传感器44。

牵引车100的制动设备分别具有用于操作后轴制动的制动缸101、 104，以及分别具有用于操作前轴制动的制动缸102、103。

此外，为了获得汽车车轮的转速，设置有ABS传感器105、106、 107、108。ABS传感器105、106、107、108通过电导线连接至电子制动 控制系统109上。电子制动控制系统109具有用于评估传感器信号以及 用于控制同样是控制系统109组成部件的气动阀的电子装置。制动控制 系统109的阀通过气动管路与制动缸101、102、103、104相连。制动控 制系统109的电子控制依据驾驶员的由制动参数传感器110所获知的制 动操作意图并通过评估ABS传感器105、106、107、108的信号来执行对 制动缸101、102、103、104内的制动压力的自动调整和调节。此外， 制动控制系统109控制挂车制动阀113和压缩空气产生设备112。另外该 压缩空气产生设备112具有压缩机和自身的电子控制装置，该电子控制 装置根据压缩空气需求以如下方式来执行对压缩机的控制，即，在连 接至压缩空气产生设备112上的压缩空气储备容器111内随时保持足够 的压缩空气储备。压缩空气储备容器111通过制动压力软管30与红色的 联接头48相连。

下面将以如下所述为出发点，即，在挂车50的控制器42中实施下 面说明的用于获知评价制动设备协调性的值的方法。在图2中以流程图 的方式示出用于获知评价在图1中示出的车辆组合的制动设备协调性 的值的根据本发明的方法的实施方案。该方法开始时，在步骤S1中检 查，是否存在制动过程。例如制动踏板110的操作可以被用作判断制动 过程存在的标准。如果不存在制动过程，通过分支V1进行检查，依据 步骤S1是否存在制动过程。如果检测到制动过程，在步骤S2中获知制 动过程开始时挂车50的速度v_A1，并将该速度v_A1储存在控制器42的存储 器中。速度v_a1是指挂车50在其纵轴方向上的速度。该速度v_A1可以例如 借助于牵引车100内的车速表或借助于ABS传感器44、46的信号来获知。

在随后的步骤S3中，制动缸38-41内出现的制动压力p_Bji以及被制动 缸38-41制动的车轮51-54的轮周速度v_Rji被获知并被储存在控制器42的 存储器中。在这里j和i表示下标。下标j表示对应各个制动缸38-41和被 制动缸38-41制动的车轮51-54的下标。下标i指明：为获知p_Bji和v_Rji，控 制器42的采样时间T的配属的采样时间段。也就是说，在步骤S3中，挂 车50的所有的制动缸38-41内的制动压力p_Bji和配属的车轮51-54的轮周 速度v_Rji被获知。

制动压力p_Bji可以例如借助于由牵引车100预先给定的气动控制压 力或者借助于调节器29中的没有在图1中画出的压力传感器的信号被 确定。轮周速度v_Rji例如可以例如借助于ABS传感器43、44的信号被确 定。

在随后的步骤S4中检查，制动过程是否持续。该检查可以例如借 助于对制动踏板110的操作来进行。如果制动过程持续，将在分支V2 中转移到步骤S3，并重新在步骤S3中获知制动缸38-41内出现的制动压 力p_Bji以及被制动缸38-41制动的车轮51-54的轮周速度v_Rji，并将它们储 存在控制器42的存储器中。通过分支V2可以确保，对于每个在制动过 程中出现的采样时间段，制动压力p_Bji和轮周速度v_Rji被获知并储存。

如果制动过程不再持续，在步骤S5中获知制动过程结束后挂车50 的速度v_AN，并将该速度v_AN储存在控制器42的存储器中。速度v_an是指 挂车50在其纵轴方向上的速度。该速度v_AN可以例如借助存在于牵引车 100内的车速表或借助于ABS传感器43、44的信号来获知。

接下来在步骤S6中根据在S6中给定的公式获知施加的制动能W_a， 其中，k表示常数，T表示控制器42的采样时间，p_AN表示放置压力。放 置压力p_AN是制动缸48-41内用于将制动衬片放置到制动盘或制动鼓旁， 而不形成制动衬片和制动盘或制动鼓之间的接触所必需的压力。该放 置压力通常为大约0.5巴。施加的制动能W_a借助于两个总和确定。其中 一个是从i＝1到i＝n不同的采样时间段的总和，其中，n表示在制动过程 中出现的采样时间段的数目。另一个是挂车50中的所有制动缸38-41的 总和。

常数k依赖于挂车50的制动设备的设计。常数k可以借助于以下公 式被确定

$k=\frac{m_{\mathrm{AbB}}·0.55·g}{p_{\max }-p_{\mathrm{AN}}}$

其中，m_AbB表示挂车50完全卸载时所要被挂车50的制动缸38-41制动的 质量，g表示万有引力常数，p_AN表示放置压力，以及p_max表示控制压力 为6.5巴时制动缸38-41内的压力。

在随后的步骤S7中，根据在S7中给定的公式确定需要的制动能 W_b，其中，m_A表示挂车50的质量。最后，在步骤S8中借助于W_a和W_b的比值确定用于评价车辆组合的制动设备协调性的值G。如果该值G小 于1，则挂车50为制动不足，因为实际施加的制动能W_a小于理论上需要 的制动能W_b。如果该值G大于1，则挂车50为制动过度，因为实际施加 的制动能W_a大于理论上需要的制动能W_b。在理想情况下，该值G取值 为1。

施加的制动能W_a的获知和需要的制动能W_b的获知和值G的获知 借助于储存在控制器42中的算法自动地进行。

在已说明的实施例中，施加的制动能W_a和需要的制动能W_b和/ 或值G的获知在车辆组合正常行驶期间进行。正常行驶可以被理解为 该车辆组合在公路上的运行。这一获知也不需要制动试验台。

依据本发明的一种有利的改进方案，值G借助于关于多个制动过 程所获知的施加的制动能W_a和关于多个制动过程所获知的需要的制动 能W_b，例如通过取平均值被获知。为此，在各个制动过程中获知的制 动能的值可以储存在控制器42的存储器中。借此对所获得并储存的值 的统计学分析是可行的，这样的优点在于，可以获知该值G的有说服 力且精确的结果。通过这种改进方案避免了个别制动过程对该值G的 影响。

在本发明的另一种有利的构造方案中，值G被输出。该输出可以 例如视觉地或者听觉地进行。对该值的视觉的显示可以例如在设置在 车辆组合的仪表板内的显示屏上进行。同样可行的是，当已获知的值G 位于期望的值范围之外时，自动接通报警信号灯。另一种视觉地显示 该值G的方案是，将诊断仪器连接至控制器42并读出和显示该值G。

依据另一种有利的改进方案，施加的制动能W_a和需要的制动能 W_b和值G借助于通信接口传输到接收单元上。该传输可以例如在车辆 组合正常行驶时通过无线数据连接进行。接收单元可以例如为与因特 网相连的服务器。于是，对所传输的数据的评估可以例如由与因特网 相连的个人电脑来执行，该电脑取用储存在服务器上的数据。

依据一种改进方案，在具有纵向坡度的行车道上发生的制动过程 不被考虑用于获知该值G。借此避免了行车道上坡或行车道下坡对该 值G的获知的影响。行车道纵向坡度的出现可以例如由设置于车辆组 合中的卫星导航系统来检测，关于行车道纵向坡度的信息储存在该卫 星导航系统中。

有利的是，在具有纵向坡度的行车道上发生的制动过程通过在制 动过程之前获得的速度梯度来识别。该速度梯度可以例如借助于车辆 组合中的ABS传感器43、44、105-108来确定。

依据一种改进方案，车辆组合的制动设备的协调可以依赖于值G 来进行。于是例如在车辆组合中出现的制动压力和/或压力超前可以在 车辆组合的阀门处依赖于值G而被改变。