用于去除刹车盘上的铁锈的装置与方法与流程

本公开涉及一种用于去除刹车盘上的铁锈的技术，并且更具体地，涉及一种能够在去除刹车盘上的铁锈时使得燃料效率的劣化最小化的用于去除刹车盘上的铁锈的装置及方法。

背景技术：

在由于使车辆长时间停放而使刹车盘生锈的情况下，当刹车装置被非常轻地踩踏而使得车辆爬行时，产生诸如“刺耳的声音”的非常讨厌的噪音。因为刹车盘和刹车片的接触表面是不均匀的，所以产生刺耳的噪音。可以将该噪音称为“爬行呻吟(creepgroan)噪音”。

爬行呻吟噪音是刹车装置的常见噪音并且通过使用刹车盘和刹车片的改良材料和/或通过表面处理技术的发展而被抑制。然而，由于具有安装在其中的驱动电机的环境友好型车辆的发展，爬行呻吟噪音问题发生的次数可能增加。

可能由于环境友好型车辆增加使用再生刹车而使得爬行呻吟噪音问题的发生频率增加。这种类型的刹车减少了液压刹车的使用频率。因此，刹车盘的除锈减少。

此外，为了去除铁锈，减少再生刹车量并且增加液压刹车量导致车辆的燃料效率劣化。当再生刹车被限制时，所有的运动学能量作为热能而丢失。因此，可能发生用于驱动车辆的燃料效率的劣化。具体地，在电动车辆的情况下，再生刹车的能量恢复率太高(约20％至50％)。由此，这导致驱动范围由于燃料效率丢失而劣化。

此外，当使用刹车盘(例如，氮化物盘)的材料防止生锈时，这将导致成本增加。

技术实现要素：

为了解决在相关领域描述中描述的问题，本公开的目的是提供一种用于去除刹车盘上的铁锈的装置及方法。所公开的装置与方法实现了确定是否进入除锈模式及是否能够在再生刹车被限制时使燃料效率的劣化最小化以便去除刹车盘上的铁锈的逻辑。

此外，本公开的另一目的是提供这样一种用于去除刹车盘上的铁锈的装置及方法，即，在进入除锈模式之后，实现有效确定终止除锈模式的逻辑。

此外，本公开的又一目的是提供这样一种用于去除刹车盘上的铁锈的装置及方法，即，针对各种生成铁锈的情况(降雨、使车辆长时间停放、以及蒸汽冷凝和含湿量)执行除锈并且能够有效地去除铁锈。

为了实现上述所述目的，本公开提供这样一种用于去除刹车盘上的铁锈的装置，即，实现确定是否进入除锈模式及是否能够在再生刹车被限制时使得燃料效率的劣化最小化以便去除刹车盘上的铁锈的逻辑。

用于去除刹车盘上的铁锈的装置包括被配置为获取环境信息的环境信息获取单元。装置还包括控制器，控制器被配置为执行下列功能：使用环境信息计算所生成的铁锈量，并且根据所生成的铁锈量是否超过预设的参考值控制除锈。装置还包括被配置为在除锈控制下驱动刹车系统的驱动器。

此外，通过使用安装在环境信息获取单元中的测量传感器可以生成环境信息。

此外，从气象中心可以获取环境信息。

此外，所生成的铁锈量可以在降雨、使车辆长时间停放、蒸汽冷凝、以及蒸汽接触时所生成的任意一种铁锈量。通过使用之前行进期间的刮水器操作并且通过使用测量传感器可以计算降雨时所生成的铁锈量。使用由实验提前设置的使车辆长时间停放的生锈率并且使用使车辆停放的持续时间可以计算使车辆长时间停放时所生成的铁锈量。通过从即将暴露之前的蒸汽量中减去暴露期间的最小饱和蒸汽量而获得的冷凝蒸汽量、及蒸汽暴露持续时间可以计算由于蒸汽冷凝而生成的铁锈量。通过即将暴露之前的蒸汽量及持续暴露时间可以计算蒸汽接触时所生成的铁锈量。

此外，可以计算车辆关闭和启动之前的时间段期间由于降雨而生成的铁锈量。可以计算车辆启动和关闭之后的时间段期间的蒸汽冷凝时所生成的铁锈量。

此外，在车辆启动之后的暴露期间，可以从气象中心获取环境信息。

此外，所生成的铁锈量可以是多个所生成的铁锈量中的最大值。

此外，通过将所生成的铁锈量的最大值和所施加的液压量的积分值(通过将比例常数和车速的乘积与所施加的液压量积分而获得)与提前设置的可允许除锈量的参考值进行比较可以保持或控制除锈控制。

此外，通过减少可允许的再生刹车量并且增加与所减少的可允许再生刹车量对应的液压刹车量可以执行除锈控制。

此外，可以执行与液压量成比例的除锈。

相反，根据本公开的另一实施方式，提供一种用于去除刹车盘上的铁锈的方法。方法包括由环境信息获取单元获取环境信息。方法还包括由控制器使用环境信息计算所生成的铁锈量。方法还包括确定所生成的铁锈量是否超过由控制器提前设置的参考值。方法还包括由驱动器通过运行控制器的除锈控制而驱动刹车系统。

根据本公开，当液压刹车量增加得与车辆刚刚启动之后的适当时间内所生成的铁锈量一样多，则铁锈被去除并且噪音消失。

此外，本公开的另一效果在于可以在不增加车辆成本的情况下通过所公开的逻辑有效地执行去除刹车盘上的铁锈而减少环境友好型车辆另外增加的爬行呻吟噪音。

此外，本公开的又一效果在于，当在适当地检测需要除锈的情况之后执行除锈时，有效地终止除锈模式。因此，防止燃料效率劣化。

附图说明

图1是示出一般刹车系统的配置的示图。

图2是示出根据本公开的一个实施方式的用于去除刹车盘上的铁锈的装置的配置的框图。

图3是示出图2中所示的控制器的细节配置的框图。

图4是示出根据本公开的一个实施方式的去除刹车盘上的铁锈的过程的流程图。

图5是示出图4中所示的计算所生成的铁锈量的详细步骤的流程图。

图6是示出根据本公开的一个实施方式的计算饱和蒸汽量和一般蒸汽量的示意图。

图7是示出根据本公开的一个实施方式的计算蒸汽冷凝时所生成的铁锈量的示意图。

图8是示出根据本公开的一个实施方式的计算蒸汽接触时所生成的铁锈量的示意图。

图9是示意性示出根据本公开的一个实施方式的运行除锈模式时的曲线图。

具体实施方式

尽管本公开易于受各种变形的影响并且能够实现各个实施方式，然而，附图中示出了具体实施方式并且在具体实施方式部分的描述中对具体实施方式进行了详细描述。然而，应当理解的是，本公开并不旨在局限于具体实施方式，而是包括落在本公开的实质和范围内的所有变形、等同物、以及替换。

贯穿本公开，使用相似的参考标号表示相似的部件。可以使用诸如“第一”和“第二”的术语描述各个组件，但是，组件不应受术语限制。术语仅用于区分一个组件与另一组件之目的。

例如，在不背离本公开的范围的情况下，可以将第一组件称为第二组件，并且相似地，还可以将第二组件称为第一组件。术语“和/或”包括多个关联列出项的任意组合或多个关联列出项中的任意项。

除非另有限定，否则，此处使用的所有术语，包括技术术语或科技术语，具有与本公开所属领域普通技术人员通常理解的相同含义。

诸如通常使用词典中限定的术语应被解释为具有与相关领域的上下文中的含义一致的含义并且不得以理想化或过度形式的含义进行解释，除非此处明确进行限定。

在下文中，参考所附附图对根据本公开的用于去除刹车盘上的铁锈的方法进行详细描述。

图1是示出一般或通用刹车系统的配置的示图。参考图1，刹车系统100可以被配置为包括刹车盘110、安装在刹车盘110上的刹车钳和刹车片120等。通常，由于使车辆长时间段地停放，在刹车盘110上生成铁锈130。在本实施方式中，车辆可以是电动车辆(ev)、混合电动车辆(hev)、插电式混合电动车辆(phev)、燃料电池电动车辆(fcev)等。

图2是示出根据本公开的一个实施方式的用于去除刹车盘上的铁锈的装置200的配置的框图。参考图2，用于去除刹车盘上的铁锈的装置200可以被配置为包括刹车系统100。装置200被进一步配置为包括获取环境信息的环境信息获取单元210。装置200还被配置为包括控制器230，控制器230使用环境信息计算所生成的铁锈量并且根据所生成的铁锈量是否超过预设的参考值而控制除锈。用于去除铁锈的装置200还包括在除锈控制下驱动刹车系统100的驱动器220。用于去除刹车盘上的铁锈的装置200还可以包括接收驱动器的命令的输入单元240和存储程序、数据等的存储单元250。

环境信息获取单元210执行获取车辆的内部和/或外部环境信息的功能。环境信息的实施例可以包括室外温度、大气、温度、湿度、降雨量等。为此，环境信息获取单元210可以是用于测量车辆的内部和/或外部环境信息的测量传感器。测量传感器的实施例可以包括温度传感器、湿度传感器、雨水传感器等。

可替代地，可以经由通信从气象中心(未示出)接收该环境信息。在这种情况下，环境信息获取单元210可以是远程信息处理终端。远程信息处理终端通常可以被配置为包括全球定位系统(gps)接收器、微处理器、以及通信电路。

环境信息获取单元210可以被配置为包括所有的测量传感器和远程信息处理终端。在这种情况下，可以从安装在车辆上的测量传感器获取一些环境信息并且可以使用远程信息处理从气象中心获取其余的环境信息。

驱动器220在控制器230的控制下操作刹车钳和刹车片120，以执行将刹车钳和刹车片120的刹车片紧贴刹车盘110并且通过摩擦去除所生成的铁锈的功能。驱动器220的实施例可以包括液压致动器、电动致动器、以及电动-液压致动器。

控制器230执行使用环境信息计算所生成的铁锈量并且根据所生成的铁锈量是否超过预设的参考值控制除锈的功能。

输入单元240执行接收驱动器的命令的功能。此时，命令可以是操作、语音、触摸等。因此，输入单元240可以是操作按键、触摸屏、麦克风等。

存储单元250执行使用环境信息计算所生成的铁锈量并且存储用于实现根据所生成的铁锈量是否超过预设参考值运行除锈控制的算法的程序、软件、数据、环境信息的功能。

相应地，存储单元250可以包括至少一种类型的存储介质，诸如闪存型存储器、硬盘型存储器、多媒体卡微型存储器、卡式存储器(例如，安全数字(sd)存储器、极限数字(xd)存储器等)、随机存取存储器(ram)、静态随机存取存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁存储器、磁盘、以及光盘。此外，存储单元250可以结合用于在互联网上执行存储功能的网页存储器和云服务器而操作。

除图2中所示的组件之外，用于去除刹车盘上的铁锈的装置200可以被配置为根据车辆的类型对引擎、电机等进行组合。

图3是示出图2中所示的控制器的细节配置的框图。参考图3，控制器230可以被配置为包括：计算模块310，用于使用环境信息计算所生成的铁锈量；确定模块320，用于确定所生成的铁锈量是否超过预设的参考值；以及运行模块330，用于根据确定结果运行去除刹车盘(在图1中，为110)上生成的铁锈130的除锈控制。

图3中所示的术语“模块”指用于处理至少一种功能或操作的单元。通过硬件或软件或者通过硬件与软件的组合可以实现模块。硬件实现方式可以实现为被设计成用于执行上述功能的专用集成电路(asic)、数字信号处理(dsp)、可编程逻辑设备(pld)、场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微处理器、其他电子单元、或其组合。软件实现方式可以实现为用于运行上述功能的模块。软件可以存储在存储器单元中并且由处理器运行。通过本领域普通技术人员熟知的各种方式可以采用存储器单元或处理器。

图4是示出根据本公开的一个实施方式的去除刹车盘上的铁锈的过程的流程图。参考图4，环境信息获取单元(在图2中，为210)根据车辆的启动获取环境信息(步骤s410)。通过使用安装在车辆上的传感器可以获取环境信息或通过气象中心可以获取环境信息。

之后，控制器230使用环境信息计算所生成的铁锈量(步骤s420)。所生成的铁锈量可以是在降雨情况下生成的铁锈量、在使车辆长时间停放的情况下生成的铁锈量、在蒸汽冷凝情况下生成的铁锈量、以及在接触蒸汽情况下生成的铁锈量。使用车辆之前行进时的刮水器操作和雨水传感器计算降雨时所生成的铁锈量。通过由实验提前设置的使车辆长时间地停放的情况下的生锈率(例如，60％)及停放时间(例如，1000个小时)计算使车辆长时间停放时所生成的铁锈量。使车辆长时间停放时的生锈率可以是从实验中获得的校正值。

通过冷凝蒸汽量(通过从即将暴露之前的蒸汽量中减去暴露期间的最小饱和蒸汽量而获得)及暴露时间(例如，12至36个小时)计算蒸汽冷凝时所生成的铁锈量。通过即将暴露之前的蒸汽量及暴露时间计算蒸汽接触时所生成的铁锈量。在本实施方式中，术语“暴露”指在车辆预热过程完成之后使车辆在一定的时间段内保持处于给定的境况。

之后，控制器230确定在任意一种情况下(即，降雨、使车辆长时间停放、蒸汽冷凝、以及蒸汽接触)所生成的铁锈量的最大值(步骤s430)。此外，所生成的铁锈量被实施为通过预测不利条件来防止出现质量问题，以使得确定在降雨、使车辆长时间停放、蒸汽冷凝和接触、以及含湿量的不利条件下计算的值作为最大值。当任意情况(降雨、使车辆长时间停放、蒸汽冷凝/接触、以及含湿量)超过执行除锈所需的量时，控制器230计算始终生成的铁锈量。控制器230可以执行除锈。在本公开的一个实施方式中，选择相应情况之中所生成的铁锈量的最大值，但即使在一种情况下，也要计算所生成的铁锈量若干次，并且其中，可以选择并且确定最大值。

之后，控制器230确定所确定的生成铁锈量的最大值是否大于除锈所需及提前设置的阈值(步骤s440)。

在步骤s440中，当所生成的铁锈量的最大值(例如，以10为基础，为7)小于执行除锈所需的阈值(例如，以10为基础，为8)时，重复步骤s410至s430。

相反，在步骤s440中，当所生成的铁锈量的最大值大于除锈所需的阈值时，执行除锈控制(步骤s450)。换言之，通过在控制器230的控制下操作驱动器(在图2中，为220)而使刹车钳和刹车片(在图1中，为120)的刹车片紧贴刹车盘(在图1中，为110)并且通过摩擦去除所生成的铁锈。

之后，如由下面表达式1表示的，控制器230确定通过从所生成的铁锈量的最大值中减去所施加的液压量的积分值而获得的值是否小于提前设置的可允许除锈量的参考值(步骤s460)。此外，除锈量与液压刹车量成比例，以使得比例常数(α)和车速的乘积与液压刹车时的液压量积分并且从初始生成的铁锈量中减去乘积。具体地，考虑了车速。因此，车辆越是以高速刹车，除锈越有效。

[表达式1]

r-∫α*ps*v*dt＜ra

其中：

r＝所生成的铁锈量

α＝比例常数

ps＝液压刹车时的液压量

v＝车速

dt＝瞬时时间量

ra＝可允许的除锈量的参考值

作为步骤s460的确定结果，当从所生成的铁锈量的最大值中减去所施加的液压量的积分值而获得的值大于提前设置的可允许除锈量的参考值时，重复步骤s450至s460。

相反，作为步骤s460的确定结果，当从所生成的铁锈量的最大值中减去所施加的液压量的积分值而获得的值小于可允许的除锈量的参考值时，终止除锈控制(步骤s470)。

此外，当在除锈控制下确定进入除锈模式时，可允许的再生刹车量减少并且液压刹车量增加，因此，在驱动中，可以在刹车时自然地去除铁锈。此外，无论何时执行液压刹车，都对所施加的液压量进行积分，以预测除锈量。当从所生成的铁锈量的最大值中减去所施加的液压量的积分值而获得的值小于可允许的除锈量的参考值时，去除铁锈并且终止除锈模式。在终止除锈模式之时，再生刹车量返回至正常范围。

图5是示出图4中所示的计算所生成的铁锈量的步骤的流程图。参考图5，检查车辆关闭和启动之前的时间段期间的刮水器操作时间、通过测量传感器测量的平均值、以及即将暴露之前的蒸汽量并且存储在存储单元250中(步骤s510)。此外，在计算刮水器操作时间的情况下，在车辆关闭时，对车辆启动之后的刮水器操作时间进行积分并且存储在存储单元250中。此外，在通过测量传感器测量量的平均值的情况下，在车辆关闭时，对车辆启动之后、通过测量传感器(具体地，雨水传感器)测量的量进行平均化并且存储在存储单元250中。在即将暴露之前的蒸汽量的情况下，计算车辆关闭时的蒸汽量并且存储在存储单元250中。在计算暴露期间的最小饱和蒸汽量的情况下，根据车辆启动和关闭之后的时间段期间的最低温度计算暴露期间的最小饱和蒸汽量并且此时将从相对湿度(rh)和大气获得的值存储在存储单元250中(步骤s520)。

此外，控制器230在暴露期间被周期性地唤醒、将存储值与之前存储值进行比较，以获得最低室外温度及此时从相对湿度/大气获得的值。或者，在车辆启动之后，控制器230在暴露期间可以从远程信息处理中心(未示出)接收最低室外温度及此时从相对湿度/大气获得的值。

之后，计算各种情况下(即，降雨、使车辆长时间停放、蒸汽冷凝、以及蒸汽接触)所生成的铁锈量(步骤s530)。

各种情况下所生成的铁锈量的计算如下。

图6是示出根据本公开的一个实施方式的计算饱和蒸汽量和一般蒸汽量的示意图。参考图6，提前设置输入室外温度601、输入大气602、以及饱和蒸汽量，以通过饱和蒸汽图610计算饱和蒸汽量620。使用乘法器640使饱和蒸汽量620与相对湿度630相乘，以计算蒸汽量650。

如由下面表达式2表示的，通过读取暴露期间与之前行进时的刮水器操作时间或通过从存储单元250读取雨水传感器的值而获得降雨情况下所生成的铁锈量，以计算除锈率。除锈率是之前行进期间的刮水器操作时间(或雨水传感器的平均值)的函数并且通过实验值进行校正。

[表达式2]

rr＝kr*t

其中：

rr＝降雨时所生成的铁锈量

kr＝降雨时的除锈率

t＝暴露时间

在本实施方式中，降雨时的除锈率是根据由实验提前设置的刮水器操作时间配置比率的图表、或根据雨水传感器值的平均值配置比率的图表。

与使车辆长时间停放时的降雨或温度和湿度的变化无关，因为生锈，所以通过使用所生成的铁锈量计算使车辆长时间停放时所生成的铁锈量。此外，通过实验确定使车辆长时间停放时的除锈率作为变量。因此，将使车辆长时间停放时的除锈率计算为除锈率和暴露时间的乘积。此时，除锈率的单位为[g/h]，换言之，通过使车辆长时间停放的实验可以确定每个暴露时间单位的除锈率。

图7是示出根据本公开的一个实施方式的计算蒸汽冷凝时的除锈量的示意图。参考图7，当使车辆整晚停放时，第二天早晨的温度降低，并且由于蒸汽冷凝而在刹车盘(在图1中，为110)上存在含湿量，由此生成铁锈。

首先，通过从初始暴露时的蒸汽量701中减去暴露期间的最小饱和蒸汽量702而计算由于蒸汽冷凝产生的含湿量710。当温度在暴露期间下降并且空气中的饱和蒸汽量变得小于初始暴露时的饱和蒸汽量时，通过减去值而使蒸汽发生冷凝。

从存储单元250接收并且计算初始暴露时的饱和蒸汽量及暴露期间的最小饱和蒸汽量。此时，因为温度不下降，蒸汽不能发生冷凝，所以将最小值703设置为0值。

从由于蒸汽冷凝而计算的含湿量710计算由于蒸汽冷凝而产生的最大含湿量720。根据图表(1d_图)计算由于蒸汽冷凝而产生的生锈率730，图表(1d_图)作为独立变量被建模成由于蒸汽冷凝而产生的最大含湿量720的函数。

因此，通过使蒸汽冷凝时的生锈率730与暴露时间705相乘而计算蒸汽冷凝时所生成的铁锈量740。

图8是示出根据本公开的一个实施方式的计算蒸汽接触时所生成的铁锈量的示意图。图8对刹车盘开始与蒸汽接触时、即使蒸汽不发生冷凝也生成的铁锈进行建模。根据图表计算蒸汽接触时的生锈率810，通过初始暴露时的蒸汽量801，将图表作为独立变量建模成初始暴露时的蒸汽量的函数。蒸汽的接触时间越长，生成量越大，因此，通过使蒸汽接触时的生锈率810与暴露时间802相乘而计算蒸汽接触时所生成的铁锈量820。

图9是示意性示出根据本公开的一个实施方式的除锈模式运行时的曲线图。参考图9，在刹车时，可允许的再生刹车量910减少并且液压刹车量920增加。在正常控制模式，通过减去由刹车深度确定的总刹车量及减去液压刹车量的余量确定可允许的再生量。

相反，在除锈控制模式中，通过所生成的铁锈量的最大值减去所施加的液压量的积分值而使其余液压刹车量的总刹车量增加。通过增加液压量而使可允许的再生量减少。如图9中所示，液压刹车的曲线901向下移并且再生刹车的曲线902向上移。通过所生成的铁锈量去除铁锈，以使得用于去除铁锈的方法可以根据生锈的原因而改变。

此外，通过诸如微处理器、处理器、中央处理单元(cpu)的各种计算机装置运行并且记录在计算机可读介质中的程序指令形式实现关于此处提出的本公开的实施方式描述的方法或算法的步骤。计算机可读记录介质可以单独或结合包括程序指令、数据文件、以及数据结构。

介质的程序指令可以被设计并且具体配置为用于本公开并且可以是已知并且易于为本领域普通技术人员可用的类型。计算机可读记录介质的实施例可以包括诸如硬盘、软盘、以及磁带的磁性介质、诸如cd-rom、dvd、以及蓝光的光学介质、以及被专门配置为存储并且运行诸如rom、ram、以及闪存存储器的程序(指令)代码的半导体存储元件。

除由编译器创建的机器码之外，程序指令的实施例可以包括由使用解释程序的计算机运行的高级语言代码。硬件设备可以被配置为操作成执行各个实施方式的操作的至少一个软件模块，并且反之亦然。