[发明专利]车辆制动装置及其中压电陶瓷传感器的电信号的调节方法

说明书

一种用于车辆的制动装置，该制动装置包括支撑元件、由所述支撑元件支撑的摩擦材料块、和具有至少一个压电陶瓷传感器且被插入在所述摩擦材料块和所述支撑元件之间的电隔离电路，它包括用于调节所述至少一个压电陶瓷传感器的电信号的调节器，所述调节器包括用于测量的无源模拟级和用于处理来自所述无源模拟级的输出信号的处理数字级，所述无源模拟级包括电荷微分电路，所述处理数字级是用于对来自所述无源模拟级的输出信号进行数字化和积分的级，所述用于测量的无源模拟级被集成到所述支撑元件中或用于传递所述电信号的所述电路的电缆连接器中或所述电缆中，所述处理数字级被远离所述无源模拟级放置。

技术领域

本发明涉及用于调节来自用于车辆的制动装置的至少一个压电陶瓷传感器的电信号的调节器和方法，和集成这种用于调节电信号的调节器的用于车辆的制动装置。

背景技术

从意大利专利申请号TO2013A307中已知用于车辆的制动衬块，其包括金属支撑元件、由金属支撑元件支撑的摩擦材料块，和由金属支撑元件支撑的且插入在摩擦材料块和金属支撑元件之间的一个或多个压电陶瓷传感器。

在使用压电陶瓷传感器期间，当由于摩擦材料块和绑定到车轮的阀瓣之间的相互作用而受到机械应力时，压电陶瓷传感器生成电学信号，该电学信号被调节用于检测和/或用于许多现象的预测，该预测可以从制动衬块的异常消耗开始进行，由于即使当刹车未被驱动时所述制动衬块“接触”阀瓣，例如由于制动钳的对位不良，更确切地说，制动期间的噪音、振动和有害的发动机啸声。

在现有技术的各领域中，压电传感器的电信号的调节通常利用位于接近压电传感器的电荷放大器来实现。

然而这些电荷放大器由于非常高的工作温度(大于350℃)故不能在这个发明的范围内幸免。

除此之外，存在由于压电传感器非常高的阻抗，故必须应用有效的屏蔽来防范外部干扰的不便。然而，适当的屏蔽的实现既复杂又昂贵。并且，电荷放大器所需的电子电路通常是复杂的且要求一定尺寸的电路和因此一定尺寸的电路板。这个事实意味着不容易得到的合适的安装空间靠近制动衬块。

图1中示出了用于调节压电传感器的电信号的常规电荷放大器的示例，其中传感器用A来指示。通常有源调节电路包括具有MOS或MOSFET输入的一个或多个高增益的电压放大器(反相配置)。在这种情况下，由于在电容器的电路内存在，电荷放大器通过平衡来自由于其受到的机械应力的压电传感器的电荷中的变化(通过引起在测量电容器上的电荷中的相等变化，但是符号相反)，并且在调节电路的输出处提供可以由采集卡测量的电压V_out，来充当电荷积分器。电荷放大器以带宽大为特征。在示出电路的情况下，可以通过增加低频带宽来增加所述带宽，由于在低频处的截止频率v_L将由以下关系式给出的事实：

利用对电阻器R1与R2的比值的修改，可以在不利用R_f的电阻值的情况下改变截止频率，R_f的电阻值太大并且由于电荷放大器本身内的过大的偏置电流而可能导致饱和问题，否则导致过大的偏移量。此外，电容C_f在压电传感器处的电荷变化期间可以保持足够低以维持电路的高敏感性。然而，通常很难解决的技术问题是所有必要的要求一致以便具有非常低的v_L值(接近1Hz)的电荷放大器，且同时在很长一段时间内维持高稳定性与高敏感性和低漂移的问题。

在用于车辆的制动装置的领域中，感兴趣的信号范围从非常低的频率(1-2Hz)直到高值(20-30kHz)，由于对精度和甚至在几分钟的时间内不存在漂移的要求高，因此很难解决技术问题。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种用于调节来自用于车辆的制动装置的至少一个压电陶瓷传感器的电信号的调节器和方法，以及一种集成这种用于调节电信号的调节器的用于车辆的制动装置，其一起消除了现有技术中已知的不便。