CN106004882A - 车轮冲击传感及驾驶员警示系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车轮冲击传感及驾驶员警示系统。一种车辆的车轮冲击传感系统包括至少一个传感器，所述传感器测量由对车辆车轮的冲击所产生的车辆车轮的加速度。处理器根据加速度测量值来确定对车辆车轮的冲击的严重性。输出装置基于所确定的对车辆车轮的冲击严重性使驾驶员警惕车辆车轮的潜在损害。
Description
技术领域
本发明实施例涉及车轮冲击传感。
背景技术
由各种路况（例如，坑洼）引起的车轮冲击会对车辆车轮造成显著损害。基于冲击力和其它因素，轮胎实际上会偏转以便引起车轮接触路面（例如，坑洼边缘），从而导致对车轮的损害（例如，轮辋弯曲）。在许多实例中，对车轮的损害是在内轮辋上，这种损害不易察觉，除非观察者能够下车观察任何损害或拆下车轮。此外，在冲击发生之后，除非车辆的驾驶员察觉到车辆在冲击之后无法恰当地处理道路，否则驾驶员可能不知道对车辆车轮造成的任何损害。常常，如果在车辆操纵中驾驶员未察觉到立即的变化，则驾驶员将继续驾驶并将忘记该冲击。但是，对车轮造成的损害可导致胎压逐渐改变，或如果发生另外的冲击（且甚至严重性小于第一次的冲击），则已经弯曲的轮辋可容易受密封破损的影响，这会导致车辆直接失稳。因此，在发生了很可能已对车辆车轮造成损害的冲击的情况下，驾驶员意识将是有益的。
发明内容
实施例的优点是确定对车辆车轮的冲击的严重性并通知驾驶员。车轮冲击传感系统利用传感器来传感车辆车轮处的加速度。所述系统基于由传感器获得的加速度数据来确定冲击的严重性。使车辆的驾驶员警惕对车辆车轮的潜在损害。通过比较加速度数据与预定阈值，确定冲击的严重性。与加速度数据一起使用以用于评定对车辆车轮的冲击的严重性的其它因素可包括（但不限于）轮胎的径向长度和自冲击以来来自车辆轮胎的气压损失。所述系统比较加速度数据和/或胎压数据，并基于何阈值是处在所评定的冲击阈值水平，可由输出装置（例如，驾驶员通知装置）输出相关联的严重性警示，其可以是包括待检查的特定车轮的视觉警示、听觉警示或触觉警示。警示可以是一般警示，或可使用识别用于检查车轮的紧急程度的特定警示。
实施例预期车辆的车轮冲击传感系统。至少一个传感器测量由对车辆车轮的冲击所产生的车辆车轮的加速度。处理器根据加速度测量值来确定对车辆车轮的冲击的严重性。输出装置基于所确定的对车辆车轮的冲击严重性使驾驶员警惕车辆车轮的潜在损害。
实施例预期一种传感对车辆车轮的冲击的方法，其包括以下步骤：由至少一个传感器来测量由对车辆车轮的冲击所产生的车辆车轮的加速度。由处理器基于车辆车轮的加速度测量值来确定对车辆车轮的冲击的严重性。基于所确定的对车辆车轮的冲击的严重性，由输出装置使驾驶员警惕车辆车轮的潜在损害。
根据本发明，其还存在以下技术方案：
1. 一种车辆的车轮冲击传感系统，其包括：
至少一个传感器，其测量由对车辆车轮的冲击所产生的所述车辆车轮的加速度；
处理器，其根据所述加速度的测量值来确定对所述车辆车轮的所述冲击的严重性；
输出装置，其基于所确定的对所述车辆车轮的冲击严重性使驾驶员警惕所述车辆车轮的潜在损害。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个传感器包括分别位于车辆车轮处的多个纵向传感器，其测量所述车辆车轮的加速度。
3. 根据权利要求2所述的系统，其中，所述处理器识别哪个车辆车轮受到所述冲击。
4. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述输出装置基于加速度数据大于最大阈值来输出待立即检查所述车辆车轮的警示。
5. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述输出装置基于所述加速度数据是在最大阈值与最小阈值之间来输出待检查车辆轮胎的警示。
6. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个传感器包括用于测量所述车辆车轮的加速度的惯性传感器。
7. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个传感器包括中心传感单元，所述中心传感单元安置在所述车辆上用于测量由于对所述车辆车轮的冲击所引起的加速度。
8. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器利用查找表以根据所述加速度的测量值来确定对所述车辆车轮的冲击的严重性。
9. 根据权利要求1所述的系统，其中，与所述加速度的测量值合作利用轮胎的径向长度用于确定对所述车辆车轮的冲击的严重性。
10. 根据权利要求1所述的系统，其进一步包括胎压监控系统，其中，所述处理器与所述加速度数据合作利用由所述胎压监控系统所获得的胎压数据以确定冲击的严重性。
11. 根据权利要求10所述的系统，其中，基于所述加速度数据大于预定冲击阈值并且所述胎压数据指示胎压以恒定速率减小，所述输出装置开始发出待立即检查所述车辆车轮的损害的警示。
12. 根据权利要求10所述的系统，其中，基于所述加速度数据大于预定冲击阈值并且所述胎压数据指示在相应的时间实例期间的总胎压损失，所述输出装置开始发出待检查所述车辆车轮的损害的警示。
13. 一种传感对车辆车轮的冲击的方法，其包括以下步骤：
由至少一个传感器测量由对车辆车轮的冲击所产生的所述车辆车轮的加速度；
由处理器基于所述车辆车轮的所述加速度的测量值来确定对所述车辆车轮的所述冲击的严重性；
由输出装置基于所确定的对所述车辆车轮的冲击严重性使驾驶员警惕所述车辆车轮的潜在损害。
14. 根据权利要求13所述的系统，其中，所述至少一个传感器包括分别位于车辆车轮处的多个纵向传感器，所述纵向传感器测量所述车辆车轮的加速度，并且其中，识别受到所述冲击的所述车辆车轮。
15. 根据权利要求13所述的系统，其中，所述至少一个传感器进一步包括测量遍及所述车辆的车身的加速度的惯性传感器，其中，通过确定所述惯性传感器是否检测到对所述车辆的冲击来实施冗余检查，其中，如果确定由相应纵向传感器所感测到的所述加速度大于最大阈值并且所述惯性传感器检测到所述冲击，则应用胎压监控例程以合作地确定所述冲击的严重性。
16. 根据权利要求13所述的系统，其进一步包括确定所述加速度是否大于最大阈值的步骤，其中，响应于所述加速度大于最大阈值，向所述驾驶员输出待立即检查车辆轮胎的警示。
17. 根据权利要求13所述的系统，其进一步包括确定所述加速度是否在最大阈值和最小阈值之间的步骤，并且其中，基于所述加速度是在最大阈值和最小阈值之间，向所述驾驶员输出待检查车辆轮胎的警示。
18. 根据权利要求13所述的系统，其中，通过查找表来确定对所述车辆车轮的所述冲击的严重性，所述查找表根据所述加速度来识别冲击的严重性。
19. 根据权利要求18所述的系统，其中，进一步根据所述车辆的轮胎的径向长度来确定所述冲击的严重性。
20. 根据权利要求13所述的方法，其进一步包括以下步骤：
从胎压监控系统获得胎压数据；
根据所述加速度和所述胎压数据确定冲击的严重性。
21. 根据权利要求19所述的方法，其进一步包括确定所述胎压数据指示所述胎压按恒定速率减小的步骤，其中，基于所述加速度大于预定冲击阈值并且所述胎压数据指示胎压以恒定速率减小，所述输出装置向所述驾驶员开始发出待立即检查所述车辆车轮的损害的警示。
22. 根据权利要求13所述的系统，其进一步包括确定在相应的时间周期内发生总胎压损失的步骤，其中，根据所述加速度大于预定冲击阈值并且所述胎压数据指示在所述相应的时间周期内发生所述总胎压损失，所述输出装置开始发出待检查所述车辆车轮的损害的警示。
23. 根据权利要求13所述的系统，其中，所述至少一个传感器包括分别位于车辆车轮处的基于车轮的传感器，其测量所述车辆车轮的加速度，其中，识别受到所述冲击的所述车辆车轮，其中，所述至少一个传感器进一步包括测量遍及所述车辆的车身的加速度的惯性传感器，其中，通过确定所述惯性传感器是否检测到对所述车辆的冲击来实施冗余检查，其中，如果确定由相应的基于车轮的传感器感测到的所述加速度大于最大阈值，并且如果所述惯性传感器检测到所述冲击，则应用胎压监控例程以合作地确定所述冲击的严重性。
24. 根据权利要求13所述的系统，其中，所述至少一个传感器包括分别位于车辆车轮处的基于车轮的传感器，其测量所述车辆车轮的加速度，其中，识别受到所述冲击的所述车辆车轮，其中，所述至少一个传感器进一步包括测量遍及所述车辆的车架的加速度的惯性传感器，其中，通过确定所述惯性传感器是否检测到对所述车辆的冲击来实施冗余检查，其中，如果确定由相应的基于车轮的传感器感测到的所述加速度大于最大阈值，并且如果所述惯性传感器未感测到冲击，则确定存在传感器错误，并且重设所述传感器以继续监控冲击。
25. 根据权利要求13所述的系统，其中，所述至少一个传感器包括分别位于车辆车轮处的基于车轮的传感器，其测量所述车辆车轮的加速度，其中，识别受到所述冲击的所述车辆车轮，其中，所述至少一个传感器进一步包括测量遍及所述车辆的车架的加速度的惯性传感器，其中，通过确定所述惯性传感器是否检测到对所述车辆的冲击来实施冗余检查，其中，如果确定由相应的基于车轮的传感器感测到的所述加速度是在最大阈值和最小阈值之间，则应用胎压监控例程以合作地确定所述冲击的严重性，而不管所述惯性传感器是否感测到冲击。
附图说明
图1是车辆的图片图示，其装备有车轮冲击传感及驾驶员警示系统。
图2是利用基于车轮的加速度传感器构型的示例性图示。
图3是利用中心的基于车辆的加速度传感器构型的示例性图示。
图4是用于监控车轮冲击和驾驶员警示的第一种技术的流程图。
图5是用于监控车轮冲击和驾驶员警示的第二种技术的流程图。
图6是用于利用冗余传感器检验的流程图。
具体实施方式
图1说明装备有车轮冲击传感及驾驶员警示系统11的车辆10。车辆包括至少一个车轮加速度传感器12，该车轮加速度传感器联接到车辆用于传感对其中一个车辆车轮14的冲击。
由至少一个车轮传感器12传感的加速度被传输到处理器16，在此处，确定冲击力是否大于力阈值。处理器16可以是专用处理器或可以是由另外的子系统所使用的共用处理器。
车辆10进一步包括输出装置18，该输出装置与处理器16通信用于使驾驶员警惕车轮冲击状况。
车辆可进一步包括安置在每个轮胎内的胎压监控传感器20，该胎压监控传感器与车轮加速度传感器12合作使用以确定冲击。从每个胎压传感器获得的数据以无线方式传达到处理器16，在此处，利用该数据与车轮冲击传感数据一起用于确定对车辆车轮的冲击的严重性。
图2图示第一构型，其利用安置在每个相应车轮处的相应的车轮加速度传感器。多个车轮加速度传感器包括安置在第一车轮14a处的第一车轮传感器12a、安置在第二车轮14b处的第二车轮传感器12b、安置在第三车轮14c处的第三车轮传感器12c和安置在第四车轮14d处的第四车轮传感器12d。
多个车轮传感器优选地为纵向加速度计，其检测和测量对相应车辆车轮的垂直冲击以检测施加到每个车辆车轮的G力。多个传感器可安装到多个部件，包括但不限于轮轴的半轴、防抱死制动系统、轮轴自身。每个纵向传感器将监控相关联车轮处的G力状况，并将加速度数据提供到处理器16用于确定对一或更多个车辆车轮的冲击的严重性。纵向车轮传感器通常为非簧载质量传感器，并且因此提供对车轮的冲击的更真实表示，因为不需要滤波。
可替代地，多个传感器可包括垂直加速度传感器或惯性传感器以传感车轮的垂直位移。垂直加速度传感器可包括簧载质量，该簧载质量可引起产生有限的地震性共振，从而可曲解输出信号的完整性。然后可将一些滤波应用到来自簧载质量传感器的输出以移除此类共振。
如图2中所示，相应的车轮加速度传感器12a到12d中的每一者与处理器16通信。该通信可以是经由无线通信或经由有线通信。处理器与输出装置18通信用于使驾驶员警惕对车辆车轮的冲击。
图3图示一种构型，其中使用中心传感器单元22来传感对车辆车轮14a到14d的冲击。在这种构型中，中心传感器单元22可包括由稳定性控制单元所利用的一个或更多个传感器，该稳定性控制单元传感车辆的横摆、纵摇、侧倾、横向或纵向运动。中心传感器单元22通常安装成靠近车辆中心，并且可安装到车辆的驾驶室或车架。
中心传感器单元22与处理器16通信用于供应与车辆的各种运动有关的数据。虽然中心传感单元22具有利用由车辆的其它子系统（可从该子系统获得数据）所用的单个装置的优点，但与识别车辆的确切是哪个车轮接收到冲击力相反，中心传感单元22可仅提供关于对车辆的大体G力冲击的数据。此外，与直接车轮安装相反，由于车辆的悬挂系统可吸收一些冲击由此减小冲击的严重性，所以使单元安装在车辆的车架或车身上会使敏感性降低。但是，可通过从安置遍及车辆（例如，车轮、车架、车身）并传感同一冲击的各个传感器所获得的测试数据来导出涉及此冲击的相关数据。由每个传感器所记录的合成的G力彼此相关，使得由车身安装传感器所获得的G力结果可与由车轮安装传感器所获得的G力结果相关。
图4图示用于监控车轮冲击并确定是否向车辆驾驶员发布警示的流程图。
在步骤30中，初始化包括传感器的监控系统。这可包括使传感器归零。
在步骤31中，启用传感器用于传感施加在车辆车轮上的力。传感器将获得数据，并将数据传达到处理器以确定对车辆车轮的G力冲击。
在步骤32中，基于由传感器接收到的数据确定对车辆车轮的G力冲击。如果在每个车轮处使用传感器，则对每个车轮做出确定，或可替代地，如果使用中心传感器单元，则确定单个的G力。
在步骤33中，通过处理器接收由传感器获得的数据，并且执行例程以确定施加在任一车辆车轮上的G力是否超出冲击阈值。该阈值可设置在先前由测试数据所构建的查找表中。这可通过在不同冲击力下测试不同大小的车轮和轮胎来构建，或可利用机器学习技术来构建。由于轮胎具有不同大小的径向长度，所以具有不同径向长度的轮胎在呈现相同的G力冲击时可导致对车轮的不同损害（例如，低断面轮胎具有更短的径向长度）。相同的G力可影响对具有不同轮胎大小的车辆的冲击的严重性。因此，可利用查找表，该查找表基于轮胎的径向长度使相关联的输入G力与冲击阈值相关。查找表或类似物可存储在处理器存储器或一些其它存储器存储装置中。
如果确定G力超出了预定阈值，则例程行进至步骤34，否则，如果G力未超出阈值，则返回到步骤31。因此，系统将继续监控对车辆车轮的冲击。
在步骤34中，通过输出装置警告驾驶员，该输出装置警告驾驶员检查车轮损害。对驾驶员的通知可以是视觉警示、听觉警示或触觉警示。警示可以是一般警示，或可使用特定警示，该特定警示基于所评定的对车辆车轮的冲击的严重性来识别用于检查车轮的紧急程度。例如，如果处理器确定G力超出了最大阈值，则可输出建议驾驶员立即靠边停车并检查相应车辆车轮的警示。如果G力是在用于发布警报的最小阈值和最大阈值之间，则可输出建议在不久的将来或当驻停车辆时应检查车辆车轮的次紧急警示。返回到步骤31以继续监控车轮冲击。
图5图示用于基于监控车轮冲击力和胎压监控来确定是否向车辆的驾驶员发布警示的流程图。
在步骤40中，初始化包括传感器的监控系统。这可包括使传感器归零。
在步骤41中，启用传感器用于传感施加在车辆车轮上的力。传感器将获得数据，并将数据传达到处理器用于确定对车辆车轮的G力冲击。
在步骤42中，基于由传感器接收到的数据确定对车辆车轮的G力冲击。在每个车轮处利用单独的传感器的情况下，对于每个车轮评定相应的冲击力，或可替代地，如果采用中心传感器单元，则做出单个的G力评定。
在步骤43中，通过处理器接收由传感器获得的数据，并执行例程用于确定施加在任一车辆车轮上的G力是否超过冲击阈值。该阈值可设置在先前由测试数据所构建的查找表中。这可通过在不同冲击力下测试不同大小的车轮和轮胎来构建，或可利用机器学习技术来构建。由于轮胎具有不同大小的径向长度，所以具有不同径向长度的轮胎在呈现相同的G力冲击时可导致对车轮的不同损害（例如，低断面轮胎具有更短的径向长度并且因此轮胎不需要同样多的位移来使地面接触车轮）。施加到具有不同径向长度的轮胎的车辆的相同G力可导致对车轮的不同损害。因此，可利用查找表，该查找表基于轮胎的径向长度使相关联的输入G力与冲击阈值相关。查找表或类似物可存储在处理器存储器或一些其它存储器存储装置中。
如果确定G力超出了预定阈值，则例程行进至步骤44，否则，如果G力未超出阈值，则返回到步骤41。如果例程确定G力未超出预定阈值，则例程返回到步骤41并将继续监控对车辆车轮的冲击。
在步骤44处，响应于G力信号大于预定阈值，初始化胎压系统检查。将由每个车轮安装的胎压传感装置获得的胎压传感数据传达到处理器。可替代地，与每个车轮将原始胎压数据发送到处理器相反，可将已由胎压监控系统处理的数据（如果已经处于对于冲击传感系统可用的格式）提供到处理器。
在步骤45中，确定受到冲击的轮胎是否以恒定速率损失胎压。如果确定轮胎以恒定速率损失压力，则例程行进至步骤46，其中向车辆的驾驶员输出立即检查对车辆车轮的损害的警示。如果利用在每个车轮处包括相应的传感器的系统，则系统可识别出怀疑哪个车轮具有损害。然后，返回到步骤41以继续监控车轮冲击。如果确定轮胎未以恒定速率损失压力，则例程行进至步骤47。
在步骤47中，确定相应轮胎是否在预定时间内损失预定量的压力。如果确定轮胎在预定时间内损失至少预定量的压力，则例程行进至步骤48，在此处，向驾驶员输出在可能时检查车辆轮胎损害的通知，并且例程行进至步骤49。如果在步骤47中确定轮胎在预定时间内未损失预定量的压力，则例程行进至步骤49。
在步骤49中，监控预定的监控时间周期内的气压。
在步骤50中，确定预定监控周期是否已到期。如果预定时间周期已到期并且未检测到压力改变，则例程行进至步骤41，在此处，重设系统并且重新开始对车轮冲击的车辆传感。在步骤50中，如果确定预定监控周期未到期，则例程行进至步骤51。
在步骤51中，确定是否检测到额外的压降。如果确定检测到额外的压降，则例程行进至步骤46，在此处，向驾驶员输出警示。在步骤51中，如果确定未检测到额外的压降，则返回到步骤49以继续监控车轮的胎压历时预定监控周期的剩余时间。
图6图示用于利用针对车轮冲击传感的冗余检查基于监控车轮冲击力和胎压监控来确定是否向车辆的驾驶员发布警示的流程图。这个过程在添加下文所描述的元素下利用图5中所示的流程图。为减少流程图的重复，下文将仅描述代替步骤43的步骤43a到43c，这些步骤描述冗余检查。
在框43a中，确定从车轮传感器所确定的G力是否大于预定最大阈值。如果确定G力阈值超出了预定最大阈值，则例程行进至步骤43b；否则，例程行进至步骤43c。
在步骤43b中，响应于G力超出预定最大阈值，确定位于车辆中其它地方的惯性传感器是否感测到冲击。如先前所描述的，惯性传感器可以是来自另外的系统（例如但不限于，稳定性控制系统）的传感器。如果确定惯性传感器感测到冲击，则例程行进至步骤44以开始轮胎系统压力检查。如果惯性传感器未感测到冲击，则两者传感器之间存在冲突。基本原理在于，由于车轮冲击传感器的G力超出了最大阈值，所以于是假设惯性传感器应已感测到此冲击；但是，由于惯性传感器未感测到冲击，所以于是传感器之一存在问题并且因此没有开始警示，因为两者传感器均不能得到证实。因此，例程将接着返回到步骤41以使传感器归零并且重新开始车轮冲击传感。
在步骤43c中，响应于G力未超出预定最大阈值的确定，于是确定由车轮速度传感器传感到的G力阈值是否在预定最大阈值力和预定最小阈值力之间。如果G力小于预定最小阈值力，则例程行进至步骤41以重新开始车轮传感过程。如果确定G力是在预定最大阈值和预定最小阈值之间，则例程行进至步骤44。在预定最小阈值和预定最大阈值之间的G力测量值可能不足以被惯性传感器传感到以做出冗余检查确定；但是，这并不表示惯性传感器或车轮传感器发生了故障。相反，G力可能并不是足够使惯性传感器检测到对车轮的冲击的力，这可能是对车轮的冲击力较小的结果或悬挂系统可减弱冲击力使得惯性传感器不能检测到冲击。因此，例程将进行到步骤44并且执行胎压监控检查以确定是否发生胎压泄漏。
虽然已详细描述了本发明的一些实施例，但熟悉本发明所涉及的领域的技术人员将认识到用于实践如由所附权利要求书限定的本发明的各种可替代设计和实施例。
Claims (10)
1.一种车辆的车轮冲击传感系统，其包括：
至少一个传感器，其测量由对车辆车轮的冲击所产生的所述车辆车轮的加速度；
处理器，其根据所述加速度的测量值来确定对所述车辆车轮的所述冲击的严重性；
输出装置，其基于所确定的对所述车辆车轮的冲击严重性使驾驶员警惕所述车辆车轮的潜在损害。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个传感器包括分别位于车辆车轮处的多个纵向传感器，其测量所述车辆车轮的加速度。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述处理器识别哪个车辆车轮受到所述冲击。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器利用查找表以根据所述加速度的测量值来确定对所述车辆车轮的冲击的严重性。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，与所述加速度的测量值合作利用轮胎的径向长度用于确定对所述车辆车轮的冲击的严重性。
6.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括胎压监控系统，其中，所述处理器与所述加速度数据合作利用由所述胎压监控系统所获得的胎压数据以确定冲击的严重性。
7.一种传感对车辆车轮的冲击的方法，其包括以下步骤：
由至少一个传感器测量由对车辆车轮的冲击所产生的所述车辆车轮的加速度；
由处理器基于所述车辆车轮的所述加速度的测量值来确定对所述车辆车轮的所述冲击的严重性；
由输出装置基于所确定的对所述车辆车轮的冲击严重性使驾驶员警惕所述车辆车轮的潜在损害。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述至少一个传感器进一步包括测量遍及所述车辆的车身的加速度的惯性传感器，其中，通过确定所述惯性传感器是否检测到对所述车辆的冲击来实施冗余检查，其中，如果确定由相应纵向传感器所感测到的所述加速度大于最大阈值并且所述惯性传感器检测到所述冲击，则应用胎压监控例程以合作地确定所述冲击的严重性。
9.根据权利要求7所述的系统，其进一步包括确定所述加速度是否大于最大阈值的步骤，其中，响应于所述加速度大于最大阈值，向所述驾驶员输出待立即检查车辆轮胎的警示。
10.根据权利要求7所述的系统，其进一步包括确定所述加速度是否在最大阈值和最小阈值之间的步骤，并且其中，基于所述加速度是在最大阈值和最小阈值之间，向所述驾驶员输出待检查车辆轮胎的警示。
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