核心定義：

1. 制動不足 (Brake Insufficiency)

   • 定義：制動系統產生的實際制動力低于預期制動力，但未完全喪失制動能力

   • 關鍵特征：

     • 制動距離增加20%以上

     • 減速度低于預期值30%-50%

     • 制動踏板行程異常增長

   • 等效物理描述：（k=0.5~0.7）

2. 制動失效 (Brake Failure)

   • 定義：制動系統完全喪失制動能力

   • 關鍵特征：

     • 減速度絕對值小于0.3m/s2

     • 制動壓力低于安全閾值（通常<5bar）

     • 制動踏板無阻力或行程到底

   • 等效物理描述：

3. 制動異常 (Brake Anomaly)

   • 定義：制動系統表現出不符合預期的非正常行為

   • 關鍵特征：

     • 制動力波動>15%

     • 制動距離異常變化

     • 車輛制動跑偏

   • 包含范疇：不足/失效的早期階段、間歇性故障、系統干擾

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診斷條件與工況分析:

制動不足判定條件:

條件類型	具體指標	閾值示例
動力學條件	實際減速度 vs 期望減速度
	制動距離增長率	?> 20%
系統參數	制動壓力達成率	?< 80%?
	踏板行程-壓力梯度	? >120%
時間條件	不足狀態持續時間
排除條件	路面附著系數>0.7，坡度<5%，無ABS激活	-

典型工況：

1. 連續制動后的熱衰退現象

2. 制動液含水量超標（>3%）

3. 制動盤/片磨損極限（厚度<3mm）

4. 助力器真空度不足（<40kPa

制動失效判定條件:

條件類型	具體指標	閾值示例
動力學條件	實際減速度絕對值	$
	車速下降率
系統參數	主缸壓力
	輪缸壓力差
時間條件	失效狀態持續時間
排除條件	空檔滑行工況，驅動扭矩>100Nm	-

典型工況：

1. 液壓系統完全泄漏（主缸/管路破裂）

2. 助力器膜片撕裂

3. 電子制動控制單元(ECU)斷電

4. 線控制動信號丟失

制動異常判定條件:

異常類型	診斷特征	檢測方法
制動力波動	減速度標準差
制動跑偏	左右輪速差
制動拖滯	自由滑行減速度
響應延遲	指令-響應時差
噪聲振動	特定頻段能量（1-2kHz）

典型工況：

1. 制動盤厚度不均（DTV>0.05mm）

2. 分泵卡滯

3. 輪速傳感器間歇故障

4. 路面不平激勵（比利時路面）

5. 線控系統EMC干擾

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診斷邏輯實現：

class BrakeFaultDiagnosis {
public:enum FaultType {NORMAL = 0,INSUFFICIENCY = 1,FAILURE = 2,ANOMALY = 3};struct DiagnosisParams {// 制動不足閾值float insuf_accel_ratio = 0.7f;   // 實際/期望減速度比float insuf_pressure_ratio = 0.8f;// 壓力達成率float insuf_duration = 2.0f;      // 持續時間(s)// 制動失效閾值float fail_accel_abs = 0.3f;      // 減速度絕對值(m/s2)float fail_pressure = 5.0f;       // 主缸壓力閾值(bar)float fail_duration = 0.5f;       // 持續時間(s)// 制動異常閾值float anomaly_accel_std = 0.2f;   // 減速度標準差(g)float anomaly_speed_diff = 5.0f;  // 左右輪速差(km/h)float anomaly_delay = 0.3f;       // 響應延遲(s)};FaultType Diagnose(const VehicleState& state) {// 1. 檢查制動失效（最高優先級）if (IsBrakeFailure(state)) {return FAILURE;}// 2. 檢查制動不足if (IsBrakeInsufficiency(state)) {return INSUFFICIENCY;}// 3. 檢查制動異常if (IsBrakeAnomaly(state)) {return ANOMALY;}return NORMAL;}private:DiagnosisParams params_;BrakeFailureDetector failure_detector_;BrakeInsufficiencyDetector insuf_detector_;BrakeAnomalyDetector anomaly_detector_;bool IsBrakeFailure(const VehicleState& s) {// 條件1：減速度不足bool accel_cond = std::abs(s.accel_actual) < params_.fail_accel_abs;// 條件2：壓力不足bool pressure_cond = s.brake_pressure < params_.fail_pressure;// 條件3：持續時間達標bool duration_cond = failure_detector_.Update(accel_cond && pressure_cond) > params_.fail_duration;// 排除非制動工況bool exclude_cond = !s.is_neutral && s.drive_torque < 100;return duration_cond && exclude_cond;}bool IsBrakeInsufficiency(const VehicleState& s) {// 計算減速度達成率float accel_ratio = s.accel_actual / s.accel_expected;// 計算壓力達成率float pressure_ratio = s.brake_pressure / s.brake_pressure_expected;// 檢測條件bool accel_cond = accel_ratio > params_.insuf_accel_ratio;bool pressure_cond = pressure_ratio < params_.insuf_pressure_ratio;// 持續時間檢測bool duration_cond = insuf_detector_.Update(accel_cond || pressure_cond)> params_.insuf_duration;// 排除低附著工況bool exclude_cond = s.mu_surface > 0.7 && std::abs(s.slope) < 0.087; // 5度return duration_cond && exclude_cond;}bool IsBrakeAnomaly(const VehicleState& s) {// 檢測項目1：制動力波動bool fluctuation = anomaly_detector_.CheckFluctuation(s.accel_history) > params_.anomaly_accel_std;// 檢測項目2：制動跑偏bool pull = std::abs(s.wheel_speed_left - s.wheel_speed_right) > params_.anomaly_speed_diff;// 檢測項目3：響應延遲bool delay = s.brake_response_time > params_.anomaly_delay;// 檢測項目4：拖滯阻力bool drag = s.coast_decel > 0.1 * 9.81; // >0.1greturn fluctuation || pull || delay || drag;}
};// 支持類示例
class BrakeFailureDetector {
public:float Update(bool fault_condition) {if (fault_condition) {timer_ += 0.01f; // 假設10ms調用周期} else {timer_ = 0;}return timer_;}
private:float timer_ = 0;
};

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工況-故障映射表：

故障類型	典型觸發工況	特征參數組合	處置策略
制動不足	長下坡連續制動	$a↓ + P↓ + t↑$	限速、強制休息
	高濕度環境停放后	$P↓ + \Delta s↑$	多次泵壓恢復
制動失效	液壓系統爆裂	$a≈0 + P≈0$	緊急機械制動、停車
	電子助力系統斷電	$P↓ + V_{pedal}≈0$	冗余系統激活
制動異常	制動盤偏擺	$\sigma_a↑ + \Delta v↑$	維修提醒、限速
	傳感器電磁干擾	$t_{delay}↑ + \sigma_P↑$	系統復位、濾波增強

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診斷系統設計原則：

1、分層診斷結構：

graph TD
A[原始信號] --> B(信號有效性檢測)
B --> C{故障類型判斷}
C --> D[制動失效]
C --> E[制動不足]
C --> F[制動異常]
D --> G[執行安全策略]
E --> H[性能降級]
F --> I[預警記錄]

2、多維度融合：

• 動力學維度：減速度、距離、時間

• 系統維度：壓力、行程、溫度

• 環境維度：坡度、附著系數、溫度

3、安全優先機制：

if (failure_detected) {ActivateEmergencyBrake();DisableCruiseControl();TriggerHazardLights();
} else if (insufficiency_detected) {LimitVehicleSpeed(50); // km/hAlertDriver("Brake Reduced");
} else if (anomaly_detected) {StoreFaultCode(DTC_C123);NotifyServiceCenter();
}

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行業標準參考：

1. ISO 26262：ASIL D級要求制動失效檢測響應時間<300ms

2. GB 21670：乘用車制動距離要求（100km/h→0）：

   • 正常：≤40m

   • 制動不足：>48m

   • 制動失效：>60m

3. SAE J2522：制動衰退測試標準（15次0.8g制動）

   • 衰退率>30%判定為制動不足