CN101300146A - 安全有源悬挂系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的有源悬挂系统，包括第一部件以及使用网络与第一部件通信的第二部件。将第一部件配置用于加密使用网络由第一部件向第二部件传输的数据中的至少一些。

Description

安全有源悬挂系统
相关申请的交叉引用
根据35U.S.C.§119(e)(1)，本申请要求2005年11月4日提交的题为SECURE ACTIVE SUSPENSION SYSTEM的在先美国临时申请60/733,960的优先权。
技术领域
本公开涉及有源悬挂系统，例如那些在车辆中使用的有源悬挂系统。
背景技术
有源车辆悬挂系统使用在车轮和车身之间连接的致动器，以随着车轮遇到改变的道路和驾驶条件而连续控制车轮相对车体的运动。通过不断调整车轮位置、速度和或加速度以响应变化的道路和驾驶条件，有源悬挂系统可以相对于传统无源悬挂系统提供较好的操作、道路感受、响应性和安全性。
发明内容
在一个方面中，本发明特征在于一种有源悬挂系统，其中加密在系统的部件之间交换的数据(例如，从控制器发送到致动器的控制命令)的一些或全部。
在另一方面中，本发明特征在于一种用于车辆的有源悬挂系统，其包括第一部件(例如，控制器元件)，该第一部件使用任何已知拓扑(例如，总线、环形、点对点等)的网络与第二部件(例如，致动器组件)通信。第一部件配置用于加密其向第二部件传输的数据(例如，控制命令)中的至少一些。
实施方式可以包括一个或多个以下特征。第二部件可以配置用于解密数据，以及私有(或秘密)密钥或公共密钥加密方案可以用于加密。
第二部件可以是线性致动器以及可以包括运动传感器(例如，位置、速度、加速度)，该运动传感器向第一部件(例如，控制器)反馈运动信息。向第一部件反馈的传感器信息也可以被加密。
在另一方面中，本发明特征在于一种有源悬挂系统，其包括第一致动器以及控制器，第一致动器包括连接到车体的定子以及连接到车辆的第一车轮的电枢，控制器配置用于使用网络向第一致动器发出控制命令。控制器配置用于在将控制命令传输到第一致动器之前加密控制命令。
在另一方面中，本发明特征在于一种管理用于大量生产的有源悬挂系统的加密密钥的方法，其中每个大量生产的有源悬挂系统包括一个或多个需要加密密钥的部件。该方法包括使用第一加密密钥用于第一组悬挂系统部件，使用第二加密密钥用于第二组悬挂系统部件，以及维护数据库用于跟踪在第一和第二组部件中使用的加密密钥。
实施方式可以包括以下的一个或多个。第一加密密钥可以用于提供给第一汽车制造商、第一车辆品牌或第一车辆型号的悬挂系统部件，而第二加密密钥可以用于提供给第二汽车制造商、第二车辆品牌或第二车辆型号的悬挂系统部件。类似地，第一加密密钥可以用于在第一时间周期上提供的第一数量的悬挂系统部件，而第二组加密密钥可以用于在第二时间周期上提供的第二数量的悬挂系统部件。
附图说明
图1-图3各是具有有源悬挂系统的车辆的顶视图的框图。
具体实施方式
参照图1，车辆10包括有源悬挂系统12，例如题为“Electromechanical Transducing Along a Path”的美国专利No.4,981,309中公开的有源悬挂系统，其全部公开在此并入作为参考。有源悬挂系统12包括四个线性致动器14a-14d，每个机械连接到车轮16a-16d之一。在一些实现方式中，致动器是线性电动机，其包括安装到车体的定子和安装到车轮的活动电枢。传感器安装在接近每个车轮的各种位置(或在车轮中的其他位置)以测量车轮的绝对或相对(相对于车体的)位移、速度和/或加速度。通常，测量位移、速度和/或加速度的垂直分量，但更复杂的车辆控制系统可以要求另外在其他轴上感测运动。对应传感器可以位于车体上以测量车体的运动。
有源悬挂系统12还包括中央控制器18，其通过数据总线19与四个致动器的每个通信，数据总线例如是FlexRayTM光学或电气总线、MOST总线或其他已知总线技术。
随着车辆10在路面上行驶，中央控制器从每个传感器接收运动信息(例如加速度信号)以及发送控制命令到四个致动器14a-14c的每个。控制命令使得致动器输出受控力，其进而使得车体以期望方式响应道路扰动。例如，当车轮行进在不平坦表面(例如，坑洼、倾斜路面等)上时或当车辆执行转弯操作时，控制器可以发出命令到致动器以最小化车体的垂直加速度。
在典型车辆有源悬挂系统中，当车轮行进在不平坦表面上时或当车辆执行转弯操作时，致动器能够生成相当大的力以维持对车体运动的控制。因为致动器能够生成这种力，它们可以被控制以使得车辆执行危险操作。例如，在一些实现方式中，致动器是强有力的足以当车辆停止或行进在平坦路面上时使车轮的一些或全部失去与路面的接触。以此方式控制致动器可能造成对于位于车辆内部和外部的人们的安全担忧，并因此可能不是在商业上可用的车辆中期望的能力。尽管在商业上出售的有源悬挂系统中提供的控制器可能未被编程有控制序列以使得车辆“跳跃”或执行其他危险操作，但存在个人可以对控制器重新编程或安装其他控制器以实现该能力的风险。
为了防止对有源悬挂系统的不安全或不期望的控制，有源悬挂系统加密在系统部件间交换的控制命令和其他信息。例如，如图2中所示，用于车辆21的有源悬挂系统20包括控制器22，其使用网络26与四个车轮致动器24a-24d的每个通信。控制器22和每个致动器24a-24d各具有数据接口30a-30e，其使用网络26传送和接收数据，例如控制命令和传感器反馈信息。每个数据接口30a-30e包括加密模块32a-32e和解密模块34a-34e以确保控制器和致动器之间的安全通信。此外，每个致动器包括本地控制器36a-36d，其可操作地连接到电动机38a-38d，用于执行由中央控制器发送的控制命令，以使各自的车轮39a-39d运动。在一个实施方式中，运动传感器40a-40d测量垂直方向上的加速度并使用网络26将加速度数据反馈给控制器22。在一些实现方式中，数据接口、本地控制器和其他致动器电子设备位于电动机的定子的外壳中以保护致动器的电子设备不受道路环境影响。
解密模块32a-32e在数据(例如，控制命令和加速度数据)在网络上发送之前加密数据。当诸如致动器之一的系统部件接收已加密数据时，其使用其解密模块34a-34e解密数据。通过加密在系统的部件之间交换的数据，降低改变系统的控制方案的风险。
可以以硬件、软件或其组合来实现加密和解密模块，并且其可以使用任何已知加密方案，包括私有密钥加密或公共密钥加密。在其上系统部件间交换数据的网络26可以是任何已知拓扑(例如，点对点、总线、星形、环形等)，并且可以使用任何适当的同步或异步通信协议。
例如，图2中所示网络26可以包括FlexRay光纤总线，其使用FlexRay通信协议，该FlexRay通信协议当前由FlexRay联盟(www.flexray.com)定义如下：
  报头(5字节)   有效载荷(0-256字节)  报尾(3字节)
FlexRay分组的有效载荷包括将在系统部件间传送的数据，该有效载荷可以使用数据将要被发送至其的部件的共享秘密密钥或公共密钥来加密。
在使用私有密钥加密方案的有源悬挂系统中，每个部件(例如，控制器和致动器)使用相同秘密密钥来加密和解密数据。诸如数据加密标准(DES)的私有密钥加密方案要求用于管理在大量生产的有源悬挂系统中使用的一个或多个秘密密钥的系统。
可以以各种方式处理密钥管理。例如，有源悬挂系统的供应商可以使用单个秘密密钥用于由该供应商生产的所有部件。然而，如果该共享秘密密钥被泄露，则危及到由该供应商生产的所有悬挂系统的完整性。
为了减少秘密密钥被泄露的危害，供应商可以针对提供给不同汽车制造商的有源悬挂系统的部件使用不同秘密密钥(例如，一个密钥用于通用汽车车辆并且第二密钥用于福特车辆)，或者针对提供用于不同品牌的有源悬挂系统的部件使用不同密钥(例如，一个密钥用于通用汽车雪佛兰车辆并且第二密钥用于通用汽车凯迪拉克车辆)，针对提供用于不同型号的有源悬挂系统的部件使用不同密钥(例如，一个密钥用于凯迪拉克STS车辆并且第二密钥用于凯迪拉克攀登车辆)，或者针对特定个别车辆使用不同密钥。供应商也可以周期性地改变并入有源悬挂系统的秘密密钥。例如，供应商可以在第1年使用一个秘密密钥，然后在第2年转变为第二秘密密钥。或者供应商可以在制造一定量部件之后改变秘密密钥(例如，由供应商制造的第一1000个有源悬挂系统的部件包括一个秘密密钥，而下一1000个有源悬挂系统的部件具有第二秘密密钥，等等)
为了使供应商置换损坏的或有缺陷的部件，供应商优选地维持安全数据库，其跟踪已在由供应商出售的有源悬挂部件中使用的秘密密钥。例如，如果供应商每生产1000个有源悬挂系统就改变秘密密钥，则供应商将保持匹配私有密钥与部件序号的范围的数据库。如果部件损坏或失效，则供应商可以使用数据库来获得在特定有源悬挂系统中使用的密钥，并用提供具有适当秘密密钥的新部件(例如，新致动器)。
在一些实现方式中，有源悬挂系统的供应商可以使用公共密钥加密方案。在公共密钥方案中，由发送数据的部件使用与数据将要被发送至其的部件相关联的“公共密钥”来加密数据，同时需要与接收部件相关联的私有密钥来解密消息。因为使用公共密钥加密方案的系统仍需要使用私有(或秘密)密钥，需要密钥管理方案用于管理和跟踪在由供应商出售的部件中使用的私有密钥。
在一些实现方式中，有源悬挂系统可以使用分布式控制方案，而不是集中式控制方案。在这种系统中，系统的部件之间的通信可以被加密。例如，如图3中所示，车辆有源悬挂系统50包括四个致动器52a-52d，其各控制车轮54a-54d。不是中央控制器而是四个本地控制器56a-56b使用网络60从四个传感器58a-58b的每个接收运动信息并控制它们各自的电动机62a-62d以维持车体相对水平。每个致动器包括数据接口64a-64d，其包括加密和解密模块66a-66d、68a-68d用于系统50的部件之间的安全通信。
已经描述了本发明的多个实施方式。然而，应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以做出各种修改。例如，尽管在图2-图3中已示出双向安全通信，但一些实现方式可以具有安全单向通信(例如，确保从控制器到致动器的通信，但不确保从致动器到控制器的通信)。类似地，一些实现方式可以仅确保某些类型的通信(例如，仅加密控制命令，而不加密诸如传感器数据的其他数据)。因此，其他实施方式也在以下权利要求书的范围内。

Claims (28)

1.一种用于车辆的有源悬挂系统，包括：
第一部件；
使用网络与该第一部件通信的第二部件，其中该第一部件配置用于加密使用该网络由该第一部件向该第二部件传输的数据中的至少一些。
2.根据权利要求1所述的有源悬挂系统，其中该第一部件包括中央控制器。
3.根据权利要求2所述的有源悬挂系统，其中该第二部件包括机械连接到车轮的致动器。
4.根据权利要求1所述的有源悬挂系统，其中该第一部件包括致动器。
5.根据权利要求1所述的有源悬挂系统，其中该第二部件配置用于解密从该第一部件接收的已加密数据。
6.根据权利要求1所述的有源悬挂系统，其中该第二部件配置用于加密使用该网络由该第二部件向该第一部件传输的数据中的至少一些。
7.根据权利要求1所述的有源悬挂系统，其中该第一部件配置用于使用在该第一和第二部件之间共享的秘密密钥来加密该数据。
8.根据权利要求7所述的有源悬挂系统，其中该第二部件配置用于使用该秘密密钥来解密从该第一部件接收的已加密数据。
9.根据权利要求1所述的有源悬挂系统，其中从该第一部件传输到该第二部件的数据包括控制命令。
10.根据权利要求9所述的有源悬挂系统，其中该控制命令被加密。
11.根据权利要求1所述的有源悬挂系统，其中从该第一部件传输到该第二部件的数据包括传感器反馈信息。
12.根据权利要求11所述的有源悬挂系统，其中该传感器反馈信息被加密。
13.根据权利要求1所述的有源悬挂系统，其中该网络包括数据总线。
14.根据权利要求1所述的有源悬挂系统，其中该网络包括环形拓扑。
15.根据权利要求1所述的有源悬挂系统，其中该网络包括点对点拓扑。
16.根据权利要求1所述的有源悬挂系统，其中该第一和第二部件彼此双向通信。
17.一种有源悬挂系统，包括：
第一致动器，其包括连接到车体的定子以及连接到车辆的第一车轮的电枢；
控制器，配置用于使用网络向该第一致动器发出控制命令，其中该控制器配置用于在将控制命令传输到该第一致动器之前加密该控制命令。
18.根据权利要求17所述的有源悬挂系统，其中该网络包括总线、星形或环形拓扑。
19.根据权利要求17所述的有源悬挂系统，其中该第一致动器配置用于使用该网络将数据传输到该控制器。
20.根据权利要求19所述的有源悬挂系统，其中由该第一致动器传输的数据包括运动信息。
21.根据权利要求19所述的有源悬挂系统，其中由该第一致动器传输到该控制器的数据不加密。
22.根据权利要求19所述的有源悬挂系统，其中由该第一致动器传输到该控制器的数据中的至少一些被加密。
23.一种管理用于大量生产的有源悬挂系统的加密密钥的方法，其中每个大量生产的有源悬挂系统包括一个或多个需要加密密钥的部件，所述方法包括：
将第一加密密钥使用于第一组悬挂系统部件；
将第二加密密钥使用于第二组悬挂系统部件；以及
维护数据库用于跟踪在该第一和第二组部件中使用的加密密钥。
24.根据权利要求23所述的方法，其中该第一加密密钥用于提供给第一汽车制造商的悬挂系统部件，而该第二加密密钥用于提供给第二汽车制造商的悬挂系统部件。
25.根据权利要求23所述的方法，其中该第一加密密钥用于提供给第一汽车品牌的悬挂系统部件，而该第二加密密钥用于提供给第二汽车品牌的悬挂系统部件。
26.根据权利要求23所述的方法，其中该第一加密密钥用于提供给第一汽车型号的悬挂系统部件，而该第二加密密钥用于提供给第二汽车型号的悬挂系统部件。
27.根据权利要求23所述的方法，其中该第一加密密钥用于提供给第一车辆的悬挂系统部件，而该第二加密密钥用于提供给第二车辆的悬挂系统部件。
28.根据权利要求23所述的方法，其中该第一加密密钥用于在第一时间周期上提供的第一数量的悬挂系统部件，而该第二加密密钥用于在第二时间周期上提供的第二数量的悬挂系统部件。
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