CN104512421A - 确定机动车辆的行驶高度 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定机动车辆的车身的行驶高度的方法并且包括以下步骤：确定该机动车辆的至少四个不同车轮的车轮高度、形成多个在各自的情况下有所确定的这些车轮高度中的三个车轮高度的不同选择、针对每个选择来确定出一个车身的行驶高度、将所确定的行驶高度进行比较、并且如果所确定的行驶高度彼此相差超过了一个预定量则确定出至少一个针对一个车轮高度的测量值是非真实的。

Description

确定机动车辆的行驶高度
技术领域
本发明涉及确定机动车辆车身的行驶高度。具体而言，本发明涉及对这种确定过程的真实性检查和故障识别。
背景技术
机动车辆包括相对于车身借助于底盘被支撑的多个车轮。底盘允许每个车轮进行预先确定的竖直运动，以便保持这些车轮尽可能远地与下面的表面相接触并且以便防止车身的冲击和移动。车身通常包括一个车辆框架，机动车辆的其他元件被装配到该车辆框架上，具体为驱动马达和乘客舱室。底盘包括这些车轮的铰接连接件并且通常针对每个车轮包括一个专用弹簧和阻尼单元。
车身相对于车轮或下方表面的行驶高度可以由车轮高度决定，车轮高度在各自情况下指示的是彼此联动的车身与车轮之间的距离。车身的行驶高度可以静态地确定，从而确定了在车身的纵向或侧向方向上的高度或倾斜度，或者可以动态地通过车身向上或向下的运动以及所确定的在纵向或侧向方向上的摆动而确定。车身的行驶高度可以尤其被确定用于主动地影响底盘。例如，一个电子稳定程序可以借助于该静态或动态的行驶高度而获得关于机动车辆重心高度的信息。该重心高度可以例如通过向机动车辆施加一个车顶荷载而改变。影响底盘以防止在机动车辆绕弯道快速行驶时卷入事故，这可以考虑该重心高度并且因此实现改进的结果。该行驶高度一般可以被机动车辆的不同车载安全或舒适度系统所使用。
由于车身的行驶高度可以对机动车辆的安全相关系统产生影响，因此确定行驶高度的过程必须满足准确性或可靠性方面的严苛要求，这些要求可以是例如在ASIL标准中作为一个阶段所规定的。
WO 2011/098333 A1描述了一个车辆传感器节点，其中提供了用于检测不同初级测量变量并使用不同测量原理的多个传感器元件。以此方式可以检验测量值的真实性。
EP 1792759 B1描述了一种设备，其中提供了多个传感器以验明行驶高度。每个传感器可以诊断单独的故障并输出对应的信号。如果太多传感器指示了它们不再正确地发挥作用，则可以停止车辆高度调节。
US 5,627,751描述了一种方法，其中可以用一个计算出的信号来替代一个损坏的传感器的测量值。
发明内容
本发明所基于的目标是：以成本有效的方式可靠地确定机动车辆的车身的行驶高度信号。本发明借助于具有下述1、7和8的特征的一种方法、一种计算机程序产品以及一种设备解决了这个问题。下述2-6描述了优选的实施例。
1.一种用于确定机动车辆的车身的行驶高度的方法，该方法包括以下步骤：
-确定该机动车辆的至少四个不同车轮的车轮高度；
-形成多个在各自的情况下有所确定的这些车轮高度中的三个车轮高度的不同选择；
-针对每个选择来确定出车身的一个行驶高度；
-将所确定的这些行驶高度进行比较，并且
-如果所确定的这些行驶高度彼此相差超过了一个预定的量，则确定针对一个车轮高度的至少一个测量值是非真实的。
2.如前述1所述的方法，其中在确定该车身的这些行驶高度之前，在各自的情况下从这些车轮高度过滤出一个高频分量。
3.如前述1或2所述的方法，其中在各自情况下这些高度包括该车身的一个行程、一个横滚角和与一个俯仰角。
4.如以上1至3之一所述的方法，其中将所确定的这些行驶高度与一个分立地测量的行驶高度进行比较。
5.如前述4所述的方法，其中确定出针对一个车轮高度的非真实的测量值。
6.如以上1至5之一所述的方法，其中这些车轮高度和这些行驶高度相对于时间进行求导数，以便确定该车身的运动。
7.一种计算机程序产品，具有用于当该计算机程序产品在一个处理装置上运行或被储存在一个计算机可读数据储存介质中时实施如以上1至7之一所述的方法的程序编码元件。
8.一种用于确定机动车辆的车身的行驶高度的设备，该设备包括以下元件：
-在该机动车辆的至少四个车轮处的、在各自的情况下针对一个车轮高度的一个传感器；
-用于记录这些传感器的车轮高度测量值的一个处理装置；
-其中该处理装置被设计成
针对每个选择来确定出该车身的一个行驶高度；
将所确定的这些行驶高度彼此进行比较，并且
如果所确定的这些行驶高度彼此相差超过了一个预定的量，则确定出至少一个针对一个车轮高度的测量值是非真实的。
一种根据本发明的用于确定机动车辆的车身的行驶高度的方法包括以下步骤：确定该机动车辆的至少四个不同车轮的车轮高度、形成多个在各自情况下所确定的这些车轮高度中的三个车轮高度的不同选择、针对每个选择确定出车身的一个行驶高度、将所确定的这些行驶高度进行比较、并且如果所确定的行驶高度彼此相差超过了一个预定量则确定出针对一个车轮高度的至少一个测量值是非真实的。
在此假定该机动车辆车身是基本上刚性的并且没有发生连接或下垂。这些车轮被装配成使得它们可以相对于车身运动。车轮高度指示的是车轮或其相关联车轴距车身的距离。由于在空间上三个点已经可以明确地限定一个平面，因此三个车轮高度足以明确地确定车身的行驶高度。然而，常规的机动车辆通常具有至少四个车轮，并且因此执行了冗余确定。这种冗余确定可以用于验证这些单独的车轮高度相对于彼此的真实性。因此，可以实现所确定的行驶高度的更高的准确性或更高的可靠性。
在一个优选实施例中，在确定车身的这些行驶高度之前，在各自的情况下从这些车轮高度中过滤出一个高频分量。该高频分量通常涉及例如由机动车辆可能在不平坦的下方表面上行驶所造成的竖直车辆移动。车轮高度的剩余低频分量通常涉及车身相对于车轮的移动。车身的行驶高度可以通过过滤出高频分量按一种改进的方式来进行确定。
这些行驶高度优选地各自包括车身的一个行程、一个横滚角和一个俯仰角。行程涉及车身的竖直移动，横滚角涉及相对于行驶方向的横向倾斜度，俯仰角涉及在行驶方向上的倾斜度。因此，可以全面地描述车身的行驶高度并且可以通过该机动车辆的一个方便性或安全系统来对这些单独的分量直接地进一步处理。例如，行程可以整合到一个水平控制装置中，横滚角可以整合到一个弯道稳定性程序中，俯仰角可以整合到一个制动辅助器中。
在另外一个实施例中，将所确定的这些行驶高度与一个分立地测量的行驶高度进行比较。这个分立地测量的行驶高度可以是例如借助于一个加速度传感器、一个相机或以某种其他方式来测量的。由此可以产生可以与这些行驶高度进行单独比较的一个参考值。
在另外一个优选实施例中，如果已经确定了缺少真实性，就可以进一步确定出非真实的那个针对一个车轮高度的测量值。为此，可以将所确定的行驶高度与该分立地测量的行驶高度成对地进行比较。如果仅一个测量值是非真实的，则将考虑了这个测量值的每个所确定的行驶高度与该分立地测量的行驶高度区分开。以此方式，例如就可以识别出一个有缺陷的确定车轮高度的传感器。接着在针对该行驶高度的接下来的确定过程中可以忽略这个传感器的测量信号。
在又另一个实施例中，将这些车轮高度和行驶高度相对于时间求导数，以便确定车身的运动。因此，可以考虑车身的运动的一个动态分量。还有可能将这些车轮高度和行驶高度相对于时间两次求导数，以便考虑车身的加速度。
一种根据本发明的计算机程序产品，包括用于在该计算机程序产品在一个处理装置上运行或被储存在一个计算机刻度数据储存介质中时实施所描述方法的程序编码元件。
一种根据本发明的用于确定机动车辆车身的行驶高度的设备包括在该机动车辆的至少四个不同车轮处的在各自的情况下用于车轮高度的一个传感器、以及用于记录这些传感器的车轮高度的测量值的一个处理装置。在此过程中，该处理装置被设计成用于针对每个选择来确定车身的一个行驶高度、将所确定的这些行驶高度彼此进行比较、并且如果所确定的行驶高度彼此相差超过一个预定量则确定出针对一个车轮高度的至少一个测量值是非真实的。
附图说明
现在将参照附图更准确地描述本发明，在附图中：
图1示出了带有行驶高度确定作用的机动车辆，并且
图2示出了用于确定图1的机动车辆的行驶高度的一种方法的流程图。
具体实施方式
图1示意性地示出了带有行驶高度确定作用的机动车辆100。机动车辆100包括一个车身105，车身通常包括一个车辆框架和其他附加部件。在接下来的文本中，假定车身105被设计成是抗弯折和扭绞的。此外，机动车辆100包括至少四个车轮110，这些车轮可以装配在例如机动车辆100的左前方、右前方、左后方和右后方。在其他示例性实施例中，也可以在希望时使用多于四个车轮110。底盘115将这些车轮110连接到车身105上。底盘115通常包括具有阻尼器125的多个弹簧120。在一个实施例中，每个车轮110都是通过相关联的弹簧120与阻尼器125的组合来支撑在车身105上。车轮110相对于车身105的机械铰接连接的类型在此情况下不是重要的。例如，可以选择独立车轮悬架或一个弯折的或刚性的车桥。弹簧120优选地被设计成一个螺旋弹簧，但在其他实施例中也可以被设计成例如一个钢板弹簧、气动弹簧波纹管或扭杆弹簧。阻尼器125通常以液压气动方式工作，但也可以例如被不同地设计成一个磁流变摩擦阻尼器。弹簧120和阻尼器125可以被设计成使得它们一个被整合在另一个中。弹簧120和阻尼器125具有局部或完全的机电设计也是可行的。
每个车轮110具有一个相关联的车轮高度传感器130。车轮高度传感器130可以按照与阻尼器125和/或弹簧120整合的方式来实施。一个处理装置135连接到这些车轮高度传感器130上。处理装置135在由车轮高度传感器130供应的测量值的基础上确定车身105的已经通过真实性验证的行驶高度。车身105的行驶高度通常描述了车身105相对于车轮110位于其上的下方表面的取向。通常并不确定考虑了下方表面的倾斜度或梯度车身105的绝对取向。
可以任选地提供一个分立的行驶高度传感器140，所述行驶高度传感器在其他传感器值的基础上确定车身105的行驶高度。多个对应的传感器可以尤其包括一个加速度传感器、一个倾斜度传感器或一个距离传感器。行驶高度传感器140还可以例如在视觉上确定车身105的行驶高度。
优选地提供一个接口145，该处理装置135经由所述接口来输出所确定的车身105的行驶高度。此外，可以在已经确定所确定的悬挂是基于非真实的测量值时经由接口145或者经由一个单独的接口来输出一个信号。在一个实施例中，处理装置135还被设计成在存在非真实测量值时确定这些车轮高度传感器130中的哪一个已经供应了该非真实的测量值。接着可以经由接口145或另一个接口来输出指示了问题中的这个车轮高度传感器130故障的一个信号。
图2示意性地示出了用于确定图1的机动车辆100的车身105的行驶高度一种方法200的流程图。这个过程总体上从具有n个车轮110的一种机动车辆开始，其中n≥4。
在第一步骤205中，针对这n个车轮中的每一个具体借助于一个相关联的车轮高度传感器130来确定一个车轮高度。在任选步骤210中，例如借助于一个低通滤波器来使得与一个车轮110相关联的一个测量值时间序列没有高频分量。针对这n个车轮110中每个车轮的测量值都进行这一过程。
在步骤215中，确定了多个选择。每个选择都包括三个不同车轮110的车轮高度。在n个车轮的情况下，一般可以形成个有三个车轮高度的不同组合。因此，在四个车轮的情况下可以形成四个组合，在五个车轮的情况下可以形成十个组合，在六个车轮的情况下可以形成20个组合，等等。在步骤220中，针对来自步骤215的每个选择确定车身105的一个行驶高度。每个选择在各自的情况下的这些测量值都包括三个车轮高度，这三个车轮高度描述了车身105相对于这些车轮110的明确取向。假定每个车轮110都与下方表面相接触，则因此可以相对于该下方表面来确定车身105的行驶高度。
在步骤225中，还可以任选地例如借助于行驶高度传感器140来分立地测量行驶高度。在步骤230中将所确定的这些行驶高度彼此进行比较。在一个简单的实施例中，在此情况下仅确立了所确定的这些行驶高度是否都是大致相同的，也就是是否彼此相差不超过一个预定的量。该预定的量可以是绝对地或相对地表述的。绝对量形成一个测量区间，所述测量区间是由所确定的这些行驶高度的平均值来限定的。在步骤235中，接着确定所确定的车身105的行驶高度是否都位于所确定的测量区间内。如果情况如此，则在步骤240中可以输出这些所确定的行驶高度之一。作为替代方案，也可以输出这些所确定的行驶高度的一个平均值或另一个组合。还有可能输出仅仅一个指示了这些车轮高度测量值的真实性可以相对于彼此通过验证的信号。
如果在步骤235中确定并非所有行驶高度都位于该测量区间内，则在步骤245中可以输出一个如下的信号，该信号指示了车身105行驶高度的确定真实性不能通过验证或者一个车轮高度的至少一个测量值为非真实。
在此情况下，能够在步骤250中任选地进一步确定这些车轮高度测量值中的哪一个是非真实的。为此，可以将所确定的行驶高度与行驶高度传感器140的分立测量出的行驶高度成对地进行比较。与行驶高度传感器140的行驶高度显著不同的这些所确定的行驶高度于是就可以用于确定哪个车轮高度形成了所述这些行驶高度的基础。接着可以例如经由接口145输出一个如下的指示，它指示了被识别为非真实的车轮高度或者相关联的车轮高度传感器130。
在步骤240或245和250之后，方法200可以再一次从头运行。还有可能就其相对于时间的导数而言执行方法200，而非就车轮高度而言执行方法200。为此，可以例如在步骤205或210中确定每个所确定的车轮高度相对于时间的导数。结果就确定了车身105的动态行驶高度。在另一个实施例中，也可以进行两次相对于时间的求导数，以便确定车身105的行驶高度的加速度。
车身105的行驶高度优选地用三个分量表示出，其中一个分量涉及行程，一个涉及横滚角，并且一个涉及车身105的俯仰角。所确定的车轮高度可以变换成以下的行驶高度：
在上式中：
Z  表示车身105相对于车轮110的车轮高度或竖直距离测量值
vr  表示右前方
vl  表示左前方
hr  表示右后方
hl  表示左后方
 表示角度
俯仰  表示俯仰方向，即相对于行驶方向的前后方向
横滚  表示横滚方向，即相对于行驶方向的左右方向
T  表示变换矩阵
zA  表示包括行程、俯仰、横滚三个分量的行驶高度。

Claims (8)

1.一种用于确定机动车辆(100)的车身(105)的行驶高度的方法(200)，该方法包括以下步骤：
-确定(205)该机动车辆(100)的至少四个不同车轮(110)的车轮高度；
-形成(215)多个在各自的情况下有所确定的这些车轮高度中的三个车轮高度的不同选择；
-针对每个选择来确定(220)出车身(105)的一个行驶高度；
-将所确定的这些行驶高度进行比较(230)，并且
-如果所确定的这些行驶高度彼此相差超过了一个预定的量，则确定(245)针对一个车轮高度的至少一个测量值是非真实的。
2.如权利要求1所述的方法(200)，其中在确定(220)该车身的这些行驶高度之前，在各自的情况下从这些车轮高度过滤出(210)一个高频分量。
3.如权利要求1或2所述的方法(200)，其中在各自情况下这些高度包括该车身的一个行程、一个横滚角和与一个俯仰角。
4.如权利要求1或2所述的方法(200)，其中将所确定的这些行驶高度与一个分立地测量的行驶高度(225)进行比较。
5.如权利要求4所述的方法(200)，其中确定(250)出针对一个车轮高度的非真实的测量值。
6.如权利要求1或2所述的方法(200)，其中这些车轮高度和这些行驶高度相对于时间进行求导数(205，210)，以便确定该车身(105)的运动。
7.一种计算机程序产品，具有用于当该计算机程序产品在一个处理装置(135)上运行或被储存在一个计算机可读数据储存介质中时实施如以上权利要求之一所述的方法(200)的程序编码元件。
8.一种用于确定机动车辆(100)的车身(105)的行驶高度的设备(135)，该设备包括以下元件：
-在该机动车辆(100)的至少四个车轮(110)处的、在各自的情况下针对一个车轮高度(130)的一个传感器；
-用于记录这些传感器(130)的车轮高度测量值的一个处理装置(135)；
-其中该处理装置(135)被设计成
针对每个选择来确定(220)出该车身(105)的一个行驶高度；
将所确定的这些行驶高度彼此进行比较(230)，并且
如果所确定的这些行驶高度彼此相差超过了一个预定的量，则确定(245)出至少一个针对一个车轮高度的测量值是非真实的。
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