用于收集车辆部件数据的位置感测系统和方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请是2017年7月12日提交的并且标题为“positionsensingsystemforabrakingsystem(用于制动系统的位置感测系统)”的美国专利申请no.15/647,785的部分继续申请，其内容通过引用并入本文，如同在本文中完全阐述一样。

本公开涉及感测技术，并且更具体地涉及利用用于制动系统的位置传感器组件收集关于车辆的数据的系统和方法。

背景技术：

在没有用于确定制动衬块的磨损的传感器的情况下，驾驶员被迫将一个或更多个轮胎从他们的车辆上移除，以确定他们的制动衬块上的磨损水平。用于制动衬块磨损感测的当前典型市场应用由指示衬块何时具有足够的磨损以准许更换的装置构成。“传感器”通常由导线构成，当衬块磨损达到传感器的造成该导线在制动过程期间被消耗并引起开路的点时，所述导线破损。该开路然后被用来指示车辆仪表板上的指示制动衬块需要更换的灯。传感器在制动衬块的运行寿命期间被消耗并且必须在更换制动衬块时以额外的用户成本被更换。此外，用于上述制动衬块磨损传感器的导线线束必须被包括在车辆架构中。这包括导线在移动车轮悬架系统中的复杂布线以及消耗车辆系统模块上的用于数据获取的连接点。

另外，这些简单且不可重复使用的传感器仅适合于单一用途。除了制动衬块磨损数据之外，这些传感器不能收集关于车辆部件的任何其它有意义的数据。

技术实现要素：

市场期望具有一种定期提供关于目前制动衬块磨损的输出的系统。此外，需要一种被设计用于车辆的使用寿命而不是制动衬块的使用寿命的系统。又进一步期望的是一种可以连接至中央计算机系统的系统，在中央计算机系统中，为驾驶员和/或车辆制造商显示关于车辆健康的详细信息，使得例如该信息可以被用于发送至所有者以便进行经销商服务的时间激励。例如，在自动驾驶车辆和共享车辆中，这样的显示器可能是特别重要的，因为驾驶员可能不太倾向于关注车辆的健康。

鉴于上述需要，在至少一个方面，需要一种用于制动系统的感测系统，其允许用户在不移除车辆的车轮的情况下辨识制动衬块的磨损。此外，在至少一个方面，本主题技术提供了一种用于制动系统的感测系统，该感测系统能够定期测量制动衬块磨损并且无线地发射那些测量结果。此外，在至少一个方面，本主题技术提供了一种用于制动系统的感测系统，该感测系统可以容易地与现有制动系统整合，并且在用户更换他们的制动器时不需要被移除。

在一个实施例中，本主题公开涉及一种用于制动系统的位置感测系统，该制动系统具有转子和至少部分地围绕转子设置的卡钳组件，所述卡钳组件具有固定安装支架和浮动部分。至少两个制动衬块附接到浮动部分且可操作以响应于经过浮动部分的作用力而向转子施加作用力。第一部分联接到固定安装支架。第二部分联接到浮动部分，使得第二部分响应于浮动部分的移动而移动。传感器组件测量第一部分与第二部分之间的距离。无线发射器用于将来自传感器组件的信号发送到远程电子器件，所述信号代表所测量的距离。在一个实施例中，远程电子器件包括微处理器，该微处理器被配置为接收信号并且基于所测量的距离来计算制动衬块磨损的值。位置感测系统还可以包括用于示出制动衬块磨损的值的显示器。

在一些实施例中，传感器组件可以附接到第一部分，并且磁体可以附接到第二部分。然后，传感器组件可以通过感测磁体与传感器组件之间的距离来测量第一部分与第二部分之间的距离。在一些实施例中，磁体附接到第一部分，并且传感器组件附接到第二部分。

在一些实施例中，传感器组件是第一部分，传感器组件是固定安装支架。第二部分可以是联接至浮动部分的金属基准部分。传感器组件于是可以包括感应感测元件，其用于测量感应感测元件与金属基准部分之间的距离。

在一些实施例中，传感器组件可以包括电子器件模块组件，其具有感测元件、印刷电路板、天线、电池和无线信号发射器。所述传感器组件还可以包括壳体和盖，盖附接到壳体以形成容纳电子器件模块组件的腔室。在一些实施例中，壳体围绕一轴线形成通道，磁体被定位成响应于浮动部分的移动而沿着该轴线移动。磁体和通道可以具有对应的形状，比如柱形。

在至少一个实施例中，本主题技术涉及一种用于制动系统的无线线性位置感测系统。该制动系统包括转子和至少部分地围绕该转子设置的卡钳组件。卡钳具有固定安装支架和浮动部分。至少两个制动衬块附接到浮动部分，制动衬块可操作以响应于经过浮动部分的作用力而向转子施加作用力。无线线性位置系统包括附接到卡钳组件的第一部分的磁体和附接到卡钳组件的第二部分的传感器组件。传感器被配置为测量磁体与传感器之间的距离。无线线性位置传感器还包括用于将来自传感器组件的信号发送到远程电子器件的无线发射器，该信号代表所测量的距离。

在一些情况下，卡钳组件的第一部分可以位于浮动部分上，并且卡钳组件的第二部分可以位于固定安装支架上。在其它情况下，卡钳组件的第一部分位于固定安装支架上，并且卡钳组件的第二部分位于浮动部分上。传感器组件可以包括电子器件模块组件，其具有感测元件、印刷电路板、天线、电池和无线信号发射器。

在一些实施例中，本主题技术涉及一种用于制动系统的无线线性位置感测系统。所述制动系统包括转子和至少部分地围绕该转子设置的卡钳组件，卡钳组件具有固定安装支架和浮动部分。浮动部分具有围绕转子设置的至少两个端部和附接到每个端部的制动衬块，所述制动衬块可操作以响应于经过浮动部分的作用力而向转子施加作用力。无线线性位置系统还包括金属基准部分，其联接到端部之一，使得所述端部的移动造成金属基准部分中的相应移动。感应感测组件附接到固定安装支架并且被配置为测量金属基准部分与感应感测组件之间的距离。无线发射器将来自传感器组件的信号发送到远程电子器件，该信号代表所测量的距离。

感应感测组件可以包括电子器件模块组件，其具有感应感测元件、印刷电路板、天线、电池和无线发射器。在一些实施例中，感应感测组件还可以包括壳体和盖，盖附接到壳体以形成容纳电子器件模块组件的腔室。壳体可以包括具有螺纹轴向孔的凸缘，所述螺纹轴向孔用于接收螺钉，以将壳体可移除地附接至固定安装支架。此外，在一些实施例中，盖和电子器件模块组件平行于某一平面布置，并且浮动部分的移动造成金属基准部分平行于该平面移动。

此外，根据上述需要，本主题技术涉及一种检测制动衬块磨损的系统和方法，该系统和方法还可以利用在制动衬块磨损感测系统内使用的设备来产生关于车辆的其它部件的状况的数据。

另外，在至少一个方面，本主题技术涉及一种用于车辆的制动组件的位置感测系统。该制动组件包括转子、至少部分地围绕转子设置的卡钳组件、以及至少一个制动衬块，所述卡钳组件具有固定安装支架和相对于固定安装支架可移动的浮动部分，所述至少一个制动衬块附接至被构造成相对于固定安装支架移动的浮动部分并且当驾驶员施加车辆的制动时向转子施加作用力。位置感测系统包括具有感测元件和基准部分的传感器组件，感测元件附接到制动组件的某一位置，使得当浮动部分移动时基准部分相对于感测元件移动。传感器组件被配置为产生与感测元件和基准部分的相对位置相关的信号。处理器被配置为存储将信号波形与车辆部件的状况相关联的至少一个预定信号，并且基于该信号与预定信号之一之间的匹配来确定车辆部件的状况。

在一些实施例中，感测元件是联接到固定安装支架的感应传感器组件，并且基准部分是联接到浮动部分的金属基准部分。在一些情况下，基准部分是产生磁场的磁体，并且感测元件是被配置为感测磁体的磁场以产生信号的磁性感测元件。预定信号将信号强度随时间变化的模式与车辆部件的状况相关联。在一些实施例中，预定信号中的第一预定信号将信号强度的波动与非均匀转子接触表面相关联，处理器被配置为基于该信号与第一预定信号之间的匹配来确定转子的非均匀接触表面的特性。预定信号可以包括将第一传感器输出范围与直转向角度相关联的第一预定信号、将第二传感器输出范围与左转向角度相关联的第二预定信号、以及将第三传感器输出范围与右转向角度相关联的第三预定信号。然后，处理器可以被配置为基于该信号与第一、第二和第三预定信号中的至少一个之间的匹配来确定一定时间段内的转向角度。

在一些实施例中，处理器被进一步配置成确定一定时间段内的信号的频率。制动组件中的部件的故障可以由处理器基于频率是否落在预定频率范围之外来确定。处理器被进一步配置为基于频率是否落在预定频率范围之外来确定感测组件附近的车轮轴承是否需要更换。处理器可以被进一步配置为确定信号的频率并且基于信号的频率来辨识车辆的速度。

在一些实施例中，传感器组件包括被配置为检测温度的温度感测元件。处理器然后可以被进一步配置为存储对应于剧烈制动应用的至少一个阈值温度。处理器可以基于由温度感测元件检测到的温度来进一步确定是否已经发生了剧烈制动应用。在一些情况下，传感器组件包括被配置为检测温度的温度感测元件，并且处理器被配置为存储将检测到的温度与车辆部件的状况相关联的至少一个预定温度信号。然后，处理器可以基于检测到的温度与预定温度信号之一之间的匹配来确定车辆部件的状况。

在一些实施例中，预定信号中的至少一个包括幅值-频率波形。然后，处理器被进一步配置为将信号转换到幅值-频率域中，并且基于转换后的信号与预定信号之一的比较来辨识车辆部件的状况。包括幅值-频率波形的预定信号可以包括在特定频率(取决于车辆速度)处的异常幅值尖峰的波形，所述波形表示非均匀转子接触表面。在一些实施例中，至少一个预定信号涉及超过与磨损的制动衬块相关联的阈值的信号的移动平均值。

在至少一个方面，本主题技术涉及一种用于确定车辆部件的状况的方法，该车辆包括制动组件。该制动组件包括转子、至少部分地围绕转子设置的卡钳组件、以及至少一个制动衬块，所述卡钳组件具有固定安装支架和相对于固定安装支架可移动的浮动部分，所述至少一个制动衬块附接至被构造成相对于固定安装支架移动的浮动部分并且当驾驶员应用车辆的制动时向转子施加作用力。该方法包括提供具有感测元件和基准部分的传感器组件。将感测元件附接到制动组件的某一位置，使得当浮动部分移动时基准部分相对于感测元件移动。将传感器组件配置成产生与感测元件和基准部分的相对位置相关的信号。确定将信号波形与车辆部件的状况相关联的至少一个预定信号。将所述预定信号存储在处理器中。处理器基于该信号与预定信号之一之间的匹配来确定车辆部件的状况。

在一些实施例中，预定信号将信号强度随时间变化的模式与车辆的至少一个部件的状况相关联。预定信号可以包括将第一传感器输出范围与直转向角度相关联的第一预定信号。第二预定信号可以将第二传感器输出范围与左转向角度相关联。第三预定信号可以将第三传感器输出范围与右转向角度相关联。然后，处理器基于该信号与第一、第二和第三预定信号中的至少一个之间的匹配来确定一定时间段内的转向角度。

在一些实施例中，处理器确定一定时间段内的信号的频率。处理器然后基于频率是否落在预定频率范围之外来确定感测组件附近的车轮轴承是否需要更换。

在一些实施例中，传感器组件包括被配置为检测温度的温度感测元件。处理器然后存储对应于剧烈制动应用的至少一个阈值温度。最后，处理器基于由温度感测元件检测到的温度来确定是否已经发生了剧烈制动应用。在一些实施例中，预定信号中的至少一个包括幅值-频率波形，并且处理器然后将信号转换到幅值-频率域中，并且基于转换后的信号与预定信号的比较来辨识车辆部件的状况。在一些情况下，至少一个预定信号涉及超过与磨损的制动衬块相关联的阈值的信号的移动平均值。

附图说明

为了使所公开的系统所属领域的普通技术人员更容易地理解如何制造和使用所公开的系统，可以参考以下附图。

图1是典型制动系统的透视图。

图2是根据本主题技术的具有位置感测系统的制动系统的俯视图。

图3是根据本主题技术的包括位置感测系统的实施例的制动系统的透视图。

图4是图3的系统的放大透视图。

图5a是图3的位置感测系统的分解图。

图5b是图3的位置感测系统的分解图。

图6a是根据本主题技术的包括位置感测系统的实施例的替代制动系统的透视图。

图6b是图6a的系统的放大透视图。

图6c是图6a的传感器组件的透视图。

图6d是图6a的传感器组件的分解图。

图6e是图6a的传感器组件的分解图。

图7a是根据本主题技术的代表电子器件模块组件和电池的电气配置的简化框图。

图7b是根据本主题技术的代表电子器件模块组件的电气配置的另一简化框图。

图8是根据本主题技术的包括位置感测系统的实施例的制动系统的透视图。

图9是根据本主题技术的包括位置感测系统的实施例的制动系统的透视图。

图10a是图8和图9的传感器组件的分解图。

图10b是图8和图9的传感器组件的分解图。

图10c是图8和图9的传感器组件的前视图，其中以虚线示出了壳体和盖。

图10d是图8和图9的传感器组件的后视图，其中以虚线示出了壳体和盖。

图11是根据本主题技术的包括位置感测系统的用于车辆的示例性制动系统的示意性剖视图。

图12是示出了根据本主题技术的在各种制动应用期间传感器组件信号的强度随时间变化的曲线图。

图13是示出了车辆速度和由根据本主题技术的位置感测系统测量的信号强度随时间变化的曲线图。

图14a是示出了由根据本主题技术的位置感测系统测量的信号强度随时间变化的曲线图。

图14b是示出了将图14a的信号转换到幅值-频率域中的曲线图。

图14c是示出了由根据本主题技术的位置感测系统测量的信号强度随时间变化的曲线图。

图14d是示出了将图14c的信号转换到幅值-频率域中的曲线图。

图15a是示出了由根据本主题技术的位置感测系统测量的信号强度随时间变化的曲线图。

图15b是示出了图15a的信号的样本的曲线图。

图15c是示出了由根据本主题技术的位置感测系统测量的信号强度随时间变化的曲线图。

图15d是示出了图15c的信号的样本的曲线图。

图15e是示出了被转换到幅值-频率域中的图15a和图15c的信号的曲线图。

图16是示出了当轮胎或车轮以不同角度转向时根据本主题技术的传感器组件信号的强度随时间变化的曲线图。

图17是示出了制动衬块磨损和由根据本主题技术的位置感测系统测量的信号强度的移动平均值随时间变化的曲线图。

具体实施方式

本主题技术克服了许多与跟踪制动衬块磨损相关的现有技术问题。总的来说，本主题技术提供了一种位置感测系统，比如无线线性位置感测系统，其在系统的使用寿命期间定期地跟踪制动衬块的磨损。该位置感测系统还可以用于收集关于车辆的其它部件的状况的数据。通过以下结合附图阐述本发明的代表性实施例的一些优选实施例的详细描述，本文公开的系统与方法的优点及其它特征对于本领域普通技术人员来说将会变得更加显而易见。本文使用相同的附图标记来表示相同的部件。此外，表示取向的词语(比如“上部”、“下部”、“远侧”和“附近”)仅用于帮助描述部件相对于彼此的位置。例如，某一部件“上部”表面仅仅旨在描述与同一部件的“下部”表面分开的表面。不使用表示取向的词语来描述绝对取向(即，“上部”部件必须总是在顶部上)。

现在参照图1，用于车辆的典型制动系统总体上以100示出。系统100包括部分地围绕转子104设置的卡钳组件102。卡钳组件102包括固定安装支架106和浮动部分108。固定安装支架106被静态地附接至制动系统100的其它部件。另一方面，浮动部分108通过卡钳滑动销110联接到固定安装支架106，以允许朝向和远离转子104的运动。浮动部分108的内部通常包含环绕转子104的至少两个制动衬块(未明确示出)。将制动衬块保持在浮动部分108内可以通过将制动衬块固定到浮动部分108内的两个端部来实现，这两个端部具有用于将制动衬块保持在适当位置的紧固件。在任何情况下，当向浮动部分108施加作用力时，例如通过响应于车辆内的制动踏板的压缩而提供的液压流体，浮动部分108将制动衬块压靠在转子104上。进而，制动衬块向转子104施加作用力以减慢和/或停止车辆。值得注意的是，本文所示的制动系统仅是示例性的，并且应当理解，本主题技术同样适用于其它类型的制动系统，如本领域中已知的。例如，本主题技术还可以在具有固定卡钳和相对的运动活塞的制动系统(其中附接的制动衬块位于转子的任一侧上)中实现。通常，本主题技术可以用包括固定部分和在车辆制动期间致动的可移动部分的任何制动系统来实现。

现在参考图2-图4，制动系统100包括感测位置数据的传感器组件212。传感器组件212优选地使用磁体216，使得操作是非接触式的，如本文更全面地描述的。

位置数据涉及卡钳组件102的第一部分201和第二部分203之间的距离，以确定制动衬块磨损。第一部分201经由刚性外部壳体230安装到固定安装支架106。壳体230附接到围绕电子器件模块组件224的盖232。电子器件模块组件224包括至少一个感测元件226(图5b)。通常，感测元件226产生指示感测元件226与固定在第二部分203上的磁体216之间的距离的信号。信号强度随距离成比例地变化，使得信号强度的改变可以被校准以代表距离的改变。感测元件226可以是霍尔效应型传感器、基于半导体的磁场传感器以及现在已知或以后开发的其它类型。在其它实施例中，传感器组件212可以利用其它非接触式技术来确定距离，比如光学装置、电容传感器、感应传感器、声纳、雷达等。

感测元件226是固定的磁性位置感测元件，其感测移动的磁体216的位置。这里，磁体216是传感器组件212的第二部分203的一部分。磁体216经由承载件228联接到浮动部分108。磁体承载件228联接到卡钳滑动销110之一。当制动衬块未使用时，浮动部分108位于第一固定位置，在该第一固定位置，制动衬块的最内部分之间存在距离“l”，并且每个制动衬块的最内部分与转子104之间存在距离“d”(见图2)。值得注意的是，当制动衬块使用时，制动衬块被迫抵靠转子104，并且因此移位大约等于“d”的距离，从而使制动衬块接触转子104。在致动位置，当浮动部分108朝向转子104移动时，围绕卡钳销110的外侧螺母135迫使磁体承载件228以及由此磁体216根据浮动部分108的移动而移动。

应当注意，虽然示例实施例示出了将磁体216附接到浮动部分108的一种有效方式，但是本主题技术也可以在磁体216和浮动部分108以其它方式联接时实践，只要磁体216的位置在制动系统100致动(例如，浮动部分108移动)时改变即可。在所示的特定实施例中，磁体216沿着磁体轴线“a”移动，平行于浮动部分108的移动且平行于相应壳体230的长度。

随着制动衬块的磨损，应用制动器将使得浮动部分108移动更靠近转子104(因为转子104与浮动部分108之间的制动衬块的宽度将减小)，从而导致浮动部分108在应用制动器时的更大的移位距离“d”。随着制动器的磨损，这进而导致当应用制动器时磁体216相对于感测元件226的位置的变化。传感器组件212被配置成产生具有基于例如由感测元件226感测的磁场的强度和/或角度的强度的信号，该强度根据磁体216和感测元件226的相对位置而改变。因此，信号强度将与磁体216和感测元件226之间的相对位置相关。于是可以依赖该信号的强度来确定当应用制动器时制动衬块的相对位置与没有应用制动器时制动衬块的相对位置，其指示制动衬块磨损。

位置数据由电子器件模块组件224处理，该电子器件模块组件可以包括asic、微处理器等，以将从感测元件226接收的关于距相应磁体216的距离(或移位)的数据转换成代表制动衬块磨损的值。电子器件模块组件224还可以仅部分地处理位置数据，其中大部分处理被远程地执行。

给定的制动衬块磨损值可以代表卡钳组件102与转子104之间的制动衬块的宽度。然后，无线发射器可以将代表距离“d”(和/或制动衬块磨损的值)的信号发射到车辆内的远程电子器件。例如，该信号可以无线地发射到车辆内部的显示器，使得用户可以连续地跟踪制动衬块磨损，比如在每次应用制动器时，或者以限定的基于时间的间隔(例如，每五分钟)周期地跟踪制动衬块磨损。通过在制动衬块磨损时显示制动衬块磨损的值，用户可以容易地预测何时可能需要更换制动衬块。该信息还可以在制动衬块的使用寿命期间提供对制动衬块健康的准确评估和预测。此外，通过在使用车辆之前和之后观察制动衬块磨损值，可以找到由特定驾驶员、行程等造成的制动衬块磨损的量。维护技术人员也可以利用制动器磨损的位置数据/指示经由维护设备来评估推荐和需要的维护活动，如更换制动衬块。

在其它应用中，可以依赖由传感器组件212产生的制动衬块数据来采取安全措施，比如检测不适当的卡钳功能/操作、驾驶员行为的提前了解或可能的制动故障。例如，当制动器未使用时，每个卡钳组件102上的传感器组件212将产生第一传感器读数。当制动器使用时，每个卡钳组件102上的每个传感器组件212还将产生第二传感器读数，然后可以依赖第一和第二传感器读数之间的差值来计算当激活制动器时浮动部分108移动的量，并且最终计算制动衬块磨损。然而，如果与另一个车轮相比针对一个车轮确定的信号差异之间存在显著偏差，则这可能潜在地警告驾驶员卡钳组件102有问题或制动系统100故障。同样地，可以基于卡钳组件102的浮动部分108与转子104之间的已知距离、当前的制动衬块磨损和预期的制动衬块压缩来产生可能的第二传感器读数的范围，预期的制动衬块压缩考虑了给定制动衬块压力负载或应用制动器的程度(例如，如果用户轻击制动器与如果用户在制动器上猛击以便“紧急止动”，制动衬块将预期被压缩至不同程度)。值得注意的是，该示例还将需要关于在一个或更多个制动事件期间应用制动器的程度的一些输入。然后，可以将第二传感器读数与预期的第二传感器读数进行比较，并且如果存在显著偏差的话。可以根据具体情况或者基于来自特定车辆或来自多个车辆的过去已知偏差的编制数据来确定特定偏差是否显著。

还可以依赖由传感器组件212跟踪和报告的数据获取诊断信息，比如制动事件期间的制动衬块激活和卡钳运动。该数据可以用于例如检测制动系统100的潜在问题，报告特定制动系统100或其部件的性能，或者跟踪给定用户或车辆的制动使用。

应当注意，虽然上面的示例是为了说明性目的而给出的，但是在不同的实施例中，与第一部分201和第二部分203相关联的部件可以颠倒。例如，传感器组件212可以是第二部分203的一部分并且可以响应于浮动部分108的移动而移动。同时，磁体216可以是第一部分201的一部分并且可以不可移动地附接到固定安装支架106。因为感测元件226仍将辨识可以被用来确定制动衬块磨损的距相应磁体216的距离(即，由感测元件226感知的磁场)，所以整个组件仍将类似于图2-图4中给出的示例而起作用。

现在参考图5a和图5b，示出了传感器组件212的各个部件。传感器组件212包括壳体230和盖232，它们可彼此附接以形成腔室234，从而保护电子器件模块组件224。壳体230、盖232和电子器件模块组件224都包括轴向对准的孔眼236。螺纹紧固件238插入穿过孔眼236以将盖232、壳体230和电子器件模块组件224牢固地保持在一起。壳体230和盖232可以由比如塑料、铝等的材料制成，该材料是刚性的并且足够耐用以保护电子器件模块组件224，同时还不干扰电子器件模块组件224上的任何部件，比如感测元件226。环氧树脂灌封243可以被分配在盖232与电子器件模块组件224之间，以帮助保护电子器件模块组件224上的部件(然而，不是必须包括环氧树脂灌封243)。

电子器件模块组件224包括印刷电路板，该印刷电路板具有与感测和信号处理及发射相关的各种部件(并非所有这些部件都清楚地示出/描述)。电子器件模块组件224从内部电池240获得电力，并且还包括用于无线信号发射的天线。如图2-图4所示，通过将壳体230的凸缘242紧固至卡钳组件102，整个传感器组件212可以螺栓连接至典型制动系统100的卡钳组件102。

感测组件212的磁体216经由磁体承载件228附接到卡钳组件102的单独部分。在一个实施例中，磁体216可以是矩形的，并且沿着磁体轴线“a”的移动可以平行于壳体230的侧壁217。然而，磁体216不必是任何特定形状，并且可以相对于感测组件212在任何方向(例如，垂直于，或者垂直或平行的方向)上移动，只要感测组件212和磁体216的相对位置通过移动而改变即可。磁体216由理想地适合于影响感测元件226的材料(诸如铝镍钴合金)形成。磁体216被保持在磁体承载件228内，垂直于安装凸缘244。磁体承载件228通过穿过安装凸缘244的卡钳螺栓110而固接在适当位置。因此，磁体216以允许磁体216响应于浮动部分108的移动在基本平行的方向(即平行于轴线“a”)上移动的方式联接到卡钳组件102。

在一些实施例中，电子器件模块组件224还可以包括温度传感器(未明确示出)。该温度传感器可以结合在感测元件226内，或可以放置在电子模块组件上的某个其它位置。当应用制动器时，温度传感器可以帮助跟踪与制动衬块温度有关的信息。然后可以例如经由车辆中的显示器向用户提供与制动衬块温度有关的数据，因此可以警告驾驶员过热状况。类似地，制动衬块温度信息可以被跟踪和存储和/或发送至输出，以跟踪特定驾驶员对制动衬块的使用情况或制动性能。值得注意的是，由于温度传感器被板载在电子器件模块组件224上，所以温度测量将不是对制动衬块本身的直接温度测量。然而，利用制动组件的固定位置中的温度传感器的适当特性，可以推断出制动组件中的其它部件(例如，转子、衬块、卡钳壳体等)的温度。

现在参考图6a-图6e，示出了另一制动组件100和传感器组件312的各个视图。该制动组件和传感器组件312与上面讨论的实施例非常相似，因而只要有可能则相同的部件具有相同的附图标记或“300”系列(替代“200”系列)中的类似附图标记。以下描述涉及传感器组件212、312之间的差异。主要区别在于磁体316可以是柱形的，以允许在壳体330的柱形通道314内沿着磁体轴线“a”移动。柱形形状允许更容易的制造和组装。此外，沿着柱形形状的磁体316的磁体轴线“a”的穿过柱形形状的通道314的移动优化了在制动系统100的行程上的所感知的传感器组件312的磁场变化。另外，这导致改进的精度，并且还有助于屏蔽磁体316免受环绕制动系统100的恶劣环境的影响。

现在参考图7a，示出了电子器件模块组件424和相应的电力源410的电路的一个示例的框图400。在这种情况下，电力源410提供来自位于车辆内部和电子器件模块组件424外部的电池440的电力。然而，在其它实施例中，内部电池被包括作为电子器件模块组件424的一部分以向车辆提供电力。电力源410包括联接到3v调节器450a和5v调节器450b的电池440，以向电子器件模块组件424的各个部件供应电力。来自电池440的电力根据每个特定部件的要求而经过特定的电压调节器450a、450b。在所示的示例中，电力经过5v调节器450b以向感测元件426和信号调节运算放大器452提供电力。电力经过3v调节器以向微控制器454和rf发射器456提供电力。

传感器元件426检测相应磁体216、316的位置，以便产生代表该磁体216、316相对于其自身的位置的信号。如果系统被适当地配置，则该信号与车辆的制动衬块的总体磨损具有关系。信号然后被发送通过运算放大器452，该运算放大器然后将该信号提供给微控制器454。微控制器454进一步处理信号。信号然后可以被提供给rf发射器456，以便无线发射到车辆显示器或其它设备。lf接收器457还提供了返回至微控制器454以及电子模块组件424内的其它部件的单向通信通道。lf接收器457提供了一种用于初始化、测试和校准电子器件模块组件424以及任何相应的传感器组件的手段。优选地，lf接收器457可以被无线地设置为各种操作模式以允许这样的初始化、测试和校准。

现在参考图7b，示出了电子器件模块组件424的电路的另一示例的框图400b。在该示例中，电子器件模块组件包括内部电池440b，其向框图400b上所示的一些或全部其它部件提供电力。感测元件426b产生信号，如上所述，并将该信号提供给信号调节电子器件452b。信号调节电子器件452b可以包括用于处理、发射、修改或存储由感测元件426b产生的信号的各种电子器件。例如，信号调节电子器件452b可以包括操作放大器、微控制器或被编程为当接收到落入特定范围内的信号时采取特定动作的专用集成电路。信号调节电子器件452b然后将信号提供给rf发射器456，以便经由天线441无线发射到车辆显示器或其它装置。类似于上述lf接收器457b，该lf接收器457b也用于初始化、测试和校准电子器件模块组件424内的部件及任何相应的传感器组件。值得注意的是，虽然没有明确地示出，但是电子器件模块组件424还可以包括温度传感器。该温度传感器可以是感测元件426b的一部分，或者可以类似地与内部电池440b和信号调节电子器件452b对接。

现在参考图8-图10d，示出了制动系统上的位置感测系统的另一实施例。该位置感测系统具有许多与本文描述的其它系统类似的部件，并且除非另外示出或描述，否则所有部件可以被假定为相同的。通常，虽然本文所示的其它实施例利用了磁性位置传感器和磁体，但是所示的实施例使用了感应位置传感器组件512和金属基准部分560。具体来说，传感器组件512被配置成产生具有与金属基准部分560和传感器组件512(或传感器组件512的一部分，比如感测元件526)之间的移位距离相关的强度的信号。

类似于本文所述的其它实施例，传感器组件512包括盖532和壳体530，它们联接在一起以形成容纳电子器件模块组件524的腔室534。电子器件模块组件524具有感应感测元件526，其呈检测距相应的金属基准部分560的位置的距离的发射和接收感应线圈的布置形式。在示出的示例中，该金属基准部分560是卡钳组件102的浮动部分108的一体部分。替代地或另外地，金属基准部分560可以是附接到浮动部分108的单独的金属突起，其可以由感应感测元件526容易地检测。通常，盖532的正面562紧邻金属基准部分560(即，约2mm远)。

当未应用制动器时，金属基准部分560处于第一默认位置，如图9所示。一旦应用制动器，当浮动部分108使制动衬块压靠在转子104上时，浮动部分108从第一默认位置移动到第二活动位置，如图8所示。该距离由移位线“d”表示，其示出了在应用致动器和未应用制动器时浮动部分108(和相应的金属基准部分560)之间的行程。值得注意的是，在图9中，传感器组件512已经从卡钳组件102向后移动，以更好地示出移位距离“d”，然而，应当理解，传感器组件512仍然固定于卡钳组件102，如图8所示。在该示例中，感应感测元件526被特定配置在电子器件模块组件524上，使得电子器件模块组件524沿着与浮动卡钳组件102的移位“d”的方向平行平面定位。随着制动衬块的磨损，制动器的移位“d”将与制动衬块磨损的程度成比例地增加。因此，通过确保移位“d”对应于金属基准部分560的移动，传感器组件512可以被配置成确定制动衬块磨损的程度。值得注意的是，虽然已经发现具有平行于传感器组件512的正面562行进的金属基准部分560是有利的，但是在其它实施例中，金属基准部分560仅需要在使得金属基准部分560和传感器组件512的相对位置在制动器被激活时改变的方向上行进。

该实施例的电子器件模块524还包括用于处理、发射和分析来自感应感测元件526的信号的各种部件。例如，电子器件模块组件524可以包括印刷电路板、感应感测元件526(以及相应的发射和接收感应线圈)、rf天线、无线发射器和其它无源电子部件。电子器件模块组件524还包括内部电池540，该内部电池也容纳在形成于壳体530与盖532之间的腔室534内。电池540向电子器件模块组件524提供电力，从而消除了将电子器件模块组件524连接到车辆内的任何电力供应的需要。

壳体530包括凸缘542，其允许将传感器组件512容易地附接至固定安装支架106。例如，凸缘542可以包括具有螺纹内部的轴向孔572。螺钉574可以穿过轴向孔572直接螺纹连接到固定安装支架106中，以将传感器组件512牢固地保持在适当位置。类似地，例如，当更换卡钳102、维修传感器组件512时或者根据需要进行其它操作时，螺钉574可以被容易地移除以拆卸传感器组件512。所示的两个孔眼572定位在凸缘542的相对侧上，以在传感器组件512固定到卡钳组件102时改进感测组件512的稳定性。值得注意的是，在一些实施例中，壳体530和/或盖532不必是实心塑料构件，而是可以由软的环氧树脂层形成。软的环氧树脂层可以允许改进去往和/或来自传感器组件512的无线信号发射，同时仍然保护电子器件模块组件524免受环绕制动系统的恶劣环境的影响。

现在参考图11，示出了根据本主题技术的包括位置感测系统1101的用于车辆的示例性制动系统1100的示意图。制动系统1100可以是本文所示和所述的或者如本领域已知的许多类型的制动系统中的一种。卡钳组件1102至少部分地围绕转子1104设置。卡钳组件1102包括固定安装支架1106，该固定安装支架相对于制动系统1100处于固定位置并且在应用车辆制动器时不移动。卡钳组件1102还包括浮动部分1108，比如附接到制动衬块1110的活塞，该制动衬块与围绕转子1104的第二制动衬块1112相对。当应用车辆制动器时，浮动部分1108被致动并且制动衬块1110被驱动抵靠转子1104以使车辆减慢。

位置感测系统1101包括感测元件和基准部分。感测元件可以是本文所示和所述的各种类型的感测元件中的一种，基准部分是用于感测元件的相应目标。例如，感测元件可以是感应传感器，并且基准部分可以是金属参考(例如，可由感应传感器识别的金属构件和/或结构支撑件)。替代地，基准部分可以是产生磁场的磁体，并且感测元件可以被配置为感测由基准部分产生的磁场。也可以采用本领域已知的其它感测元件和基准部分。通常，感测元件和基准部分允许传感器组件产生具有与感测元件和基准部分的相对位置相关的强度的信号。在各个实施例中，位置感测系统1101还可以包括电子器件模块组件，该电子器件模块组件包括感测元件、印刷电路板、天线、电池以及被配置为将数据从处理器发送到外部电子器件的无线信号发射器。

感测元件可以定位在固定安装支架1106或浮动部分1108上。基准部分定位在卡钳组件1102的与感测元件相对的部分上，使得当浮动部分移动时，基准部分相对于感测元件移动，从而使传感器组件在应用制动器时产生信号。也就是说，如果感测元件附接到固定安装支架1106，则基准部分附接到浮动部分1108，并且如果感测元件附接到浮动部分1108，则基准部分附接到固定安装支架1106。

位置感测系统1101还包括处理器(未明确示出)，其被配置为执行与确定车辆部件的状况相关联的各种功能，如本文更详细地描述的。为了简单起见，本文描述了单个处理器，应当理解，所描述的任务可以替代地由多个处理器来执行。通常，处理器被配置为存储将信号波形与车辆部件的状况相关联的至少一个预定信号。然后，处理器获取由传感器组件测量的信号并将其与预定信号进行比较。当该信号与预定信号之一之间存在匹配时，可以基于该匹配来确定车辆部件的状况，如下面更详细地讨论的。在一些情况下，可以存储许多预定信号，每个预定信号与车辆的不同部件的不同状况相关联，使得由传感器产生的各个信号可以指示车辆的一个或更多个部件的一个或更多个状况。

例如，图11包括虚线框1114，其描绘了经历异常转子状况的转子的可能取向。更具体地，附图标记1104表示健康转子的取向，而虚线框1114描绘了经历距离“d”的跳动的转子。通过将来自传感器的信号与一个或更多个预定信号进行比较，位置感测系统1101可以辨识出转子正在经历跳动，如下面更详细地讨论的。在一些情况下，编录了足够具体的预定信号，使得位置感测系统1101甚至可以确定转子经历的跳动距离“d”。虽然本文描述了位置感测系统1101可以确定车辆部件的状况的方式，但是应当理解，所公开的位置感测系统1101还可以用于以本文未具体描述的方式来确定车辆部件的状况，如本领域技术人员将理解的。

现在参考图12，示出了在制动应用的各种状态期间由传感器组件产生的信号的强度随时间变化(曲线1202)的示例性曲线图1200。当未应用制动器时，如在时段1206看到的，信号强度相对恒定(即，不变的值)。在应用制动器期间，信号强度从相对恒定的值变为波动值，如在时段1204a、1204b(统称1204)看到的，偏离了不应用制动器的时间段1206期间的正常值。此外，更猛烈和/或更快速地应用制动器将趋于产生信号强度上的更大波动(例如1204a)，而较轻和/或更渐进地应用制动器将趋于产生信号强度上的小波动(例如1204b)。信号1202中的波动是车辆的健康转子的示例。

将由传感器产生的信号与预定信号进行比较，从而以不同的方式确定关于车辆部件的信息，如将在下面更详细地讨论的。例如，在一个应用中，处理器可以被配置为确定信号在给定时间段内的频率。然后，处理器可以基于频率是否落在预定范围之外来确定部件(比如在感测组件附近的转子或车轮轴承)是否需要更换。在另一示例中，处理器被配置为通过将信号的测量结果与指示车轮轴承问题的预定信号进行比较来检测车轮轴承何时受损。损坏的或以其它方式受损的转子产生/造成过度跳动，这进而在如车轮轴承的部件内引起不均匀的高应力。这种增加的和/或不均匀的负载是车轮轴承损坏的最常见原因之一。因此，与车轮轴承问题相关联的特定模式也可以是对制动系统的其它问题的说明或预测。对这些问题采取早期行动可以为车辆所有者提供显著的益处，比如避免涉及车轮轴承更换、轮胎、对准等的额外损坏和成本。在任何情况下，所有对车辆部件的状况的确定都可以被报告，使得用户和/或机械师可以采取行动。这可以通过在仪表板或中央控制台上的车辆显示器和/或警示灯上提供警告来实现。

在另一示例中，来自传感器的信号可以用于确定车辆速度。现在参考图13，曲线图1300示出了由位置感测组件跟踪的随时间变化的传感器信号强度(曲线1302)和随时间变化的实际车辆速度(曲线1304)。随着车辆速度1304随时间的增加，传感器信号1302的频率相应地增加。这通过传感器信号1302的峰随着时间流逝(以及车辆速度1304增加)更靠近在一起而以图形方式描绘出。因此，在信号1302的频率与车辆速度1304之间存在相关性。这样，位置感测系统1101的处理器可以被进一步配置为确定信号1302的频率，并且基于信号1302的频率来确定车辆速度1304。

在一些情况下，位置感测系统1101还可以检测非均匀转子接触表面。现在参考图14a-图14d，示出了随时间变化的传感器信号强度的曲线图，其被转换为幅值-频率域中的信号的曲线。曲线图1400a是在大约25公里每小时的车辆速度期间随时间变化的传感器输出的示例。值得注意的是，即使当未应用制动器时，信号强度也波动(大约7mv的峰-峰值)，但是当应用制动器时波动更明显(大约10mv的峰-峰值)。图14b示出了来自曲线图1400a中所描绘的时段的信号样本的曲线图1400b，所述样本利用快速傅里叶变换(fft)而转换到幅值-频率域中。类似地，图14c的曲线图1400c是在35公里每小时的车辆速度期间随时间变化的传感器输出的示例，其示出了未应用制动器时大约5mv的峰-峰值电压和应用制动器时7mv的峰-峰值电压。图14d是利用fft将来自曲线图1400c的样本转换到幅值-频率域中的曲线图1400d。

曲线图1400a-1400d示出了存在非均匀转子接触表面情况下的示例。非均匀接触表面可以指移位离开其正常旋转轴线的转子、不均匀磨损的转子、或造成非均匀接触的其它问题(比如轴承问题)。可以通过将来自传感器的信号与存储在处理器中的预定信号进行比较来辨识非均匀接触表面。这是通过将所感测的信号(例如，曲线图1400a、1400c)转换到幅值-频率域(1400b、1400d)中并且辨识异常峰(比如峰1402b、1402d)来完成的。无论制动应用和车辆速度如何，峰都存在，但是制动应用可能导致在不同频率处发现峰1402b、1402d。在任何情况下，当在大约2-10hz之间的频率(取决于车辆构造和速度)下发现时，通常发现峰1402b、1402d是非均匀转子接触表面的示例。

现在参考图15a-图15e，曲线图1500a-1500e示出了如何可以利用信号强度中的波动来确定潜在的非均匀转子接触表面(比如转子跳动)的另一示例。曲线图1500a是与未经历非均匀转子接触表面的显著问题的制动系统相关联的传感器的示例，而曲线图1500c是经历非均匀转子接触表面的显著问题的制动系统的示例。曲线图1500a、1500c示出了在超过100秒的时间段中以及变化的制动应用、速度和方向盘角度期间来自传感器的示例性信号。曲线图1500b是来自曲线图1500a的刚超过10秒的样本，而曲线图1500d是来自曲线图1500c的刚超过10秒的样本。在代表来自正常转子的信号的曲线图1500b中，信号由噪声而不是由作为转子状态的特性的脉动主导。相比之下，经历非均匀接触表面(曲线图1500d)的转子导致信号的峰-峰值频率超过其它信号噪声而主导。这是因为移位的转子造成制动衬块在转子的每个周期中脉动，从而在脉动周期的相对端引起高低峰。因此，曲线图1500d中所示的模式是经历异常状况(比如跳动)的转子的示例。位置感测系统1101内的处理器可以存储与允许辨识转子状况的波动的模式相关的一个或更多个预定信号。然后可以基于该信号的强度与用于异常转子状况(比如转子跳动)的预定信号之一之间的匹配来辨识异常状况。以这种方式，处理器可以分析信号以检测不健康的转子和/或潜在的寿命结束状况，并且警告驾驶员或车辆机械师该转子需要维修或更换。

曲线图1500e示出了由曲线1502代表的来自具有正常转子(即来自曲线图1500a、1500b)的制动系统的信号以及由曲线1504代表的来自具有经历非均匀接触表面的转子(来自曲线图1500c、1500d)的制动系统的信号。利用fft将信号转换到幅值-频率域中。用于正常系统的转换后的信号1502示出了在主导频率处的最小峰，而来自具有非均匀接触表面的转子的转换后的信号1504在2-5hz之间具有相当大的幅值。该示例中的车辆以小于40公里每小时行驶，这导致信号1504的峰小于5hz。没有明显的峰，但是峰的模式清楚地将信号1504与正常转子1502的峰区分开。因此，处理器可以被配置为检测信号峰的模式，特别是在幅值-频率域中，比如，由曲线1504形成的那些信号峰，以辨识非均匀转子接触表面。值得注意的是，虽然以示例的方式使用非均匀转子接触表面，但是幅值-频率域中的各种信号模式也可以指出其它状况，比如制动衬块或轴承的问题。

参考图16，曲线图1600示出了在不同转向角度(即，轮胎/车轮处于特定角度)期间由位置传感器组件产生的信号的强度随的时间变化。信号强度大致用曲线1602来表示。当车轮基本上是直的时，传感器组件在小范围内(如在时段1604期间所示出的)产生基本恒定的信号，。类似地，当车轮以左角度转动时(例如，当车辆左转弯时)，传感器组件在不同的小范围内(如在时段1606期间所示出的)产生基本恒定的信号，处于比车轮是直的时稍微更高的电压。并且当车轮以向右的角度转动时，传感器组件在不同的小范围内(如在时段1608期间所示出的)产生基本上恒定的信号，处于比车轮是直的时稍微更低的电压。因此，在一些实施例中，预定信号可以包括分别与直转向角度、左转向角度和右转向角度相关联的三个单独的输出范围。此外，可以包括预定信号以指定甚至更多的转向范围，比如区分猛烈的左转向角度与轻微的左转向角度的预定信号，和/或反之亦然。于是，处理器可以被进一步配置为基于该信号与预定信号之间的匹配来确定设定时间段内的转向角度。

现在参考图17，提供了可以如何依赖传感器信号来收集关于车辆部件的信息的另一示例。曲线图1700示出了来自传感器信号(由曲线1702给出的移动平均值)的示例性测试数据以及由曲线1704给出的制动衬块磨损的示例性手工获取测量结果。传感器信号1702在长于半天的时间内绘制，这是比以上给出的示例长得多的时间段。为了创建对信号的更准确表示，已经从传感器采集的数据中移除了异常值。如可以看到的，由传感器产生的平均信号1702在更长的时段内(在这种情况下，大约半天的基本制动使用)稳定地增加。因此，处理器可以被配置为包括与各种阈值相关的预定信号。当在更长的时间段(即，几小时、一天、多天等)内的信号强度的移动平均值超过至少一个阈值时，处理器可以确定制动衬块已经磨损到准许对用户警示的水平。在一些情况下，处理器可以包含具有不同阈值的许多预定信号，该处理器被配置为基本上确定制动衬块上的实际磨损量。

再次参考图11，位置感测系统1101还可以包括被配置为检测制动感测系统1100附近的温度的温度感测元件。因此，当包括温度感测元件时，处理器可以被配置为存储将温度与车辆的至少一个部件的特定状况相关联的预定温度信号。然后，处理器可以基于检测到的温度与预定温度信号之一之间的匹配来确定车辆部件的状况。例如，处理器可以存储对应于剧烈制动应用的至少一个阈值温度。然后，处理器可以基于检测到的温度来确定何时发生剧烈制动应用。剧烈制动应用通常涉及存在制动器过热的机会的情况。因此，某些温度信号可以对应于非典型驾驶概况，比如在后面拖曳拖挂车(例如，山地下降)或执行类似跑道驾驶状况(例如，轨道驾驶)的同时在长持续时间内下降陡峭梯度的车辆。如果检测到非典型驾驶概况，则可以利用该数据来改变传感器或车辆的状态。例如，传感器可以被修改以向车辆和/或车辆内的处理器提供更频繁的更新，并且可以对传入的传感器数据提供额外的诊断。

相关领域普通技术人员应该理解的是，在替代实施方式中，几个元件的功能可以由较少的元件或单个元件来执行。类似地，在一些实施例中，任何功能元件可以执行相比于所示实施例所描述的更少或者不同的操作。此外，在特定实施方案中，出于说明目的而显示为不同的功能元件(例如，电子器件、感测元件、发射器等)可以结合到其它功能元件内。

尽管已经针对优选实施方式描述了本主题技术，但本领域技术人员将容易理解的是，可以在不偏离本主题技术的情况下，对本主题技术进行各种改变和/或修改。例如，即使未被原始地请求，但各权利要求可以以多项从属方式从属于任一个或全部权利要求。