CN116568534A - 使用倾斜传感器的车辆负载感测系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种系统和方法使用多个倾斜角传感器来计算车辆的悬架系统上的车辆负载。角度传感器附接到悬架系统并且配置为测量相对于重力的角度。第一角度传感器配置为测量第一角度。第二传感器配置为测量第二角度。所测量的第一角度和第二角度组合以获得表示针对倾斜而调整的车辆负载的组合值。

Description

使用倾斜传感器的车辆负载感测系统和方法

相关申请的引证

本申请要求于2020年7月30日提交的美国临时申请第63/058,859号的优先权，该申请的全部内容通过引证结合于此。

技术领域

本公开涉及感测车辆负载，并且更具体地涉及使用倾斜角传感器在牵引式拖车悬架系统上进行负载感测。

背景技术

大型牵引式拖车车辆设计成支撑重负载。例如，在牵引式拖车车辆中，货物包含在货物装卸区中。货物的重量被分配到车辆的底盘。重量及其分布可能会影响车辆的操作，使得监测悬架系统和其他部件的状态可以提供有价值的信息、增加安全性并且改进整体性能和可靠性。

在一些情况下，可以包括传感器以测量车辆负载。然而，在现有车辆上安装传感器可能是困难的。一些常规应用已经考虑使用应变传感器来测量车辆负载。然而，从校准和机械联接的角度来看，整合的应变传感器可能是复杂的。此外，传感器的安装可能会影响车辆的机械结构并且因此可能是不期望的。因此，需要改进的系统和技术来测量车辆负载而无需安装传感器和/或不会不利地影响车辆。

发明内容

鉴于上述需要，在至少一个方面，本主题技术涉及一种车辆负载感测系统，该车辆负载感测系统通过组合来自角度传感器的测量数据来确定车辆负载。与传统的负载感测设备相比，角度传感器易于安装并且例如可以使用简单夹具来附接到现有悬架系统，或者可以经由不会侵入和/或限制车辆的现有结构的其他安装方法来安装。负载感测系统组合来自多个传感器的数据和/或信息以针对车辆倾斜进行调整和/或基于组合数据来获得车辆负载的准确测量值。这对于牵引式拖车而言可以是特别有利的，其中了解总的车辆负载是重要的，并且车辆负载可以根据在给定时间的车辆货物而显著地改变。

附图说明

为了使所公开的系统和技术所属领域的普通技术人员将更容易理解如何制作和使用它们，可以参考以下附图。

图1是根据本主题技术配置的示例性牵引车的侧视图。

图2是根据本主题技术的实例的具有角度传感器的示例性车辆悬架系统的局部立体图。

图3是图2中的车辆悬架系统的侧视图。

图4是图2中的车辆悬架系统的选定部件的立体图。

图5是绘制了各种传感器组合在测试条件下的各种负载下的误差的曲线图。

图6是绘制了传感器组合在测试条件下的各种负载下的误差的另一个曲线图。

图7是图2中的车辆悬架系统的可替代的实施方式的局部前视图。

图8是根据本主题技术配置的示例性角度传感器的前视图。

图9是示出了根据本公开的实施方式的用于确定针对倾斜而调整的测量车辆负载的示例性过程的流程图。

具体实施方式

本主题技术克服了与在包括牵引式拖车卡车的车辆上进行负载感测相关联的许多现有技术问题。简而言之，本主题技术提供了一种负载感测系统，该负载感测系统组合来自多个易于安装的角度传感器的数据和/或信息以确定车辆负载。根据结合阐述本公开的代表性实例的附图的以下对某些优选实施方式的详细描述，本文公开的系统和方法的优点和其他特征对于本领域普通技术人员来说将变得更加明显。相同的附图标号在本文中用于表示相同的部分。另外，诸如“上”、“下”、“远侧”和“近侧”的表示方向的词语用于帮助描述部件相对于彼此的位置。例如，部分的“上”表面仅用于描述与相同部分的“下”表面分开的表面。表示方向的词语不用于描述绝对方向(例如，其中“上”部分必须始终处于更高的高度)。

现在参考图1，示出了用于牵引式拖车的牵引车100的非限制性实例。牵引车100包括连接到车辆悬架系统104的驾驶室102。在示例性实施方式中，悬架系统104包括各自支撑多个轮胎的三个轴106a、106b、106c，该多个轮胎中的第一轮胎108a、第二轮胎108b和第三轮胎108c是可见的。前轴106c用作转向轴，引导车辆的方向，以及其他功能。

牵引车100还包括多个角度传感器110。如将在下面更详细地讨论的，角度传感器110设置在牵引车100上的多个位置处，具体地在牵引车100的轴上或附近和/或在牵引车100的悬架系统104的外表(aspect)上，诸如底盘。这些传感器可以记录、生成和/或以其他方式获得与牵引车100的部件的角位移和/或与那些角位移相关联的负载相关联的数据。例如但不限于，角度传感器110中的一个角度传感器的角位移可以(间接地或直接地)与角度传感器110中的一个角度传感器处的力相关。

牵引车100还包括负载测量系统112，该负载测量系统配置为确定牵引车100的经倾斜调整的负载114(例如，在一个或多个轴106处)。在本公开的实施方式中，负载测量系统112可以实现为计算系统，该计算系统包括一个或多个处理器和储存由一个或多个处理器实现的指令的存储器，例如，以根据由角度传感器110生成的传感器数据确定经倾斜调整的负载114。在一个示例性实施方式中，负载测量系统112可以从角度传感器110接收角度测量值(例如，角位移)并且生成与那些测量值相关的负载。在一个非限制性的实例中，负载测量系统112可以根据角度传感器110的第一子集确定例如与牵引车100的第一横向侧相关联的第一负载测量值，并且可以根据角度传感器110的第二子集确定例如与牵引车100的第二横向侧相关联的第二负载测量值。负载测量系统112然后可以根据第一负载测量值和第二负载测量值来确定经倾斜调整的负载114。与负载测量系统112相关联的此功能和其他功能的实例将在下面进一步详述，例如，以下结合图5和图6。尽管未在图1中示出，经倾斜调整的负载114(和/或与角度传感器110相关联的数据)可以例如经由驾驶室102内的显示器或警报指示器来呈现给驾驶室102中的驾驶员。

图2至图4示出了根据本主题技术的示例性车辆悬架系统200的一部分。具体地，图2是包括底盘202和前转向轴204的车辆悬架系统200的一部分的后方俯视立体图。车辆悬架系统200可以被包括作为牵引车(诸如牵引车100)的一部分。图3是图2中的悬架系统200的右侧视图，并且图4是图2中的车辆悬架系统200的一部分的后方俯视立体图，其中省略了一些部件以更清楚地示出其他部件。车辆悬架系统200可以被包括作为牵引车(诸如牵引车100)的一部分或者其他牵引式拖车悬架系统的一部分。非限制性地，车辆悬架系统可以是悬架系统104。

在图2至图4所示出的实例中，悬架系统200大体上关于纵向轴线对称，除非本文另外示出和描述。也就是说，悬架系统200的第一侧206a和第二侧206b具有大体上相同的部件，并且为了便于说明，这些相同的部分使用相同的附图标号来标记。

悬架系统200包括：底盘202，通常包括图2中的两个平行梁；以及转向轴204(其可对应于上面讨论的轴106c)，垂直于底盘202延伸。转向轴204在相对两端210处终止，并且两端210配置为用于联接到车轮(未显示)。两个板簧212横跨(例如，垂直于)车辆的转向轴204并平行于底盘202的框架延伸。每个板簧212的相对两端联接到底盘202。更具体地，每个板簧212的第一端216经由枢轴连接器214(或简称为“枢轴214”)可旋转地连接到底盘202。枢轴214允许将轴204从一侧转到另一侧以使车辆转向。每个板簧212的第二相对端218经由钩环220连接到底盘202。下螺栓222将钩环220的下端连接到板簧212，而上螺栓224将钩环220的上部分连接到底盘202。机械联接器230在第一端216和第二端218之间的位置处将每个板簧212连接到轴204。另外，连接构件226(在该实例中，活塞用作减震器)连接底盘202和转向轴204。车辆上的负载包括通常在转向轴204的两端中的一端处的第一力(由第一力箭头228a表示)，以及通常在转向轴204的两端中的另一端部处的第二力(由第二力箭头228b表示)。响应于由力箭头228a、228b表示的力，一个或多个连接构件226压缩，由此减小颠簸或其他扰动的影响，包括具有横向分量的那些扰动。还应当理解，当一个或多个连接构件226压缩和扩展时，一个或多个连接构件226的角度发生变化(例如，相对于底盘、相对于水平线和/或相对于某个其他参考)。

悬架系统200还包括防倾杆234。如图1中最佳所示，防倾杆234包括在相对于中心部236成角度的间隔开的端部238之间延伸的细长中心部236。中心部236大致平行于转向轴204设置并且端部238大致垂直于中心部236延伸。悬架系统200还包括第一旋转杆240a和第二旋转杆240b(统称为“旋转杆240”)。单个旋转杆240联接到防倾杆234的端部238和底盘202并且在防倾杆的端部和底盘之间延伸。在实例中，防倾杆234可以以允许防倾杆234(例如，端部238)围绕中心部236的纵向轴线旋转的方式沿着中心部236固定。如将理解的，防倾杆的这种旋转还将引起旋转杆240相对于底盘202和/或相对于防倾杆234枢转。

悬架系统200包括根据本主题技术配置的倾斜角传感器208(或角度传感器，其可以是角度传感器110)。角度传感器208例如示意性地以块的形式示出以便于示出悬架系统200的周围部分。每个角度传感器208通常配置为检测(和量化)悬架系统的一个或多个部件的角位移，例如，相对于参考，该参考可以是中性或空载位置、参考平面或轴、或一些实例中的其他部件。角度传感器208在整个本公开中以特定配置示出和描述，然而应当理解这仅作为实例。在不同实施方式中，可以包括不同数量的传感器和/或不同的传感器位置。在不同实施方式中，每个传感器208可以是如已知的根据本文的教导内容配置的标准角度传感器。可替代地，在一些实施方式中，传感器208机械地和/或电气地配置为包括特定特征，如下文更详细地讨论的(参见例如图8的传感器800)。传感器208可以使用简单的机械固定设备来容易地附接到车辆的现有悬架系统200，诸如经由夹具、胶水、螺栓或提供如本文预期的益处的任何其他实用固定设备。

虽然图2至图4主要示出了悬架系统200的机械部件，但应理解角度传感器208是根据本主题技术配置的车辆负载测量系统(例如，负载测量系统112)的一部分(和/或与其通信)。传感器208还可以包括或连接到用于生成、处理、储存和/或传输数据的必需电气部件。可替代地，车辆负载测量系统可以包括处理器、用于储存数据的存储器和用于在多个传感器208之间发送和接收数据的收发器。来自传感器208和/或车辆负载测量系统的输出然后可以根据需要提供给车厢内的驾驶员或者提供给外部设备。

如图2所示，在非限制性配置中，第一角度传感器208a靠近轴204的中间进行附接。第二角度传感器208b靠近悬架系统200的第一侧206a上的多个板簧212中的一个板簧的第一端216定位，并且第三角度传感器208c靠近该板簧的第二端218定位。类似地，第四角度传感器208d和第五角度传感器208e分别靠近第二侧206b上的多个板簧212中的一个板簧的第一端216和第二端218定位。第六角度传感器208f附接到底盘202。(虽然未示出，但另一个角度传感器与第六角度传感器类似地设置在第二侧206b的底盘202上)。第七角度传感器208g与第二侧206b上的钩环220相关联，并且第八角度传感器208h与第一侧206a上的钩环220相关联。第九传感器208i靠近悬架系统200的第一侧206a上的轴204的横向端设置。第十传感器208j(图3和图4所示)通常对应于第九传感器208i，但是在轴204的相对两端处。

图2还示出了设置在防倾杆234上的第十一传感器208k。在实例中，第十一传感器208k设置在防倾杆234的中心部236上。在一些情况下，第十一传感器208k靠近中心部236的中间设置。第十二传感器208l和第十三传感器208m与一个或多个连接构件226相关联。如上所述，当一个或多个连接构件226扩展和收缩时，其角度定向改变(例如，通过在与底盘202的连接处枢转)。第十二传感器208l和第十三传感器208m枢轴测量该角位移。

悬架系统200还包括第十四传感器208n、第十五传感器208o、第十六传感器208p和第十七传感器208q。第十四传感器208n(在图3中最佳显示)和第十五传感器208o(在图2中标记)设置成确定防倾杆234的端部238的角位移。第十六传感器208p(在图3中最佳显示)和第十七传感器208q(在图2中标记)设置成确定旋转杆240的角位移。如将理解的，当防倾杆234在负载下旋转时，防倾杆234的端部239围绕防倾杆234的中心部236的轴线旋转。第十四、第十五、第十六和第十七传感器208n-208q设置成感测这些角位移。

图3是悬架系统200的右侧视图，例如，更详细地显示悬架系统200的第二侧206b的多个方面。如图3所示，第二侧206b包括与板簧的第一端相关联的第四角度传感器208d、与板簧的第二端相关联的第五角度传感器208e、与钩环220相关联的第七角度传感器208g、以及位于轴204的轴臂232上的第三传感器208c、第八传感器208h和第十传感器208j。第十传感器208j可以通常对应于图2所示的第九传感器。更具体地，第四角度传感器208d位于枢轴214附近以感测靠近枢轴214的板簧212的角位移。类似地，第五角度传感器208e位于钩环220附近以感测靠近钩环220的板簧212的角位移。类似地，第七传感器208g可以位于钩环220上，例如以确定与钩环220相关联的角位移。第十传感器208j可以附接到轴204的轴臂232以测量与轴臂232相关联的角位移。如该视图的配置所示，角度传感器208放置在间隔开的位置处以确定悬架系统200上的多个位置处的角位移。在此实例中，悬架系统与牵引车(诸如牵引车100)相关联以计算牵引车100上的准确负载，然而本文描述的技术也可以用于其他车辆，包括配置为拖动和/或以其他方式拉动有效负载的其他车辆。如下文更多地描述的，可以在传感器获得测量值之后执行计算，其可减轻在确定负载时的误差。

图4是图2中的车辆悬架系统200的后部俯视立体图，为了清楚起见省略了若干部件。例如，图4更清楚地示出了转向轴204与板簧212的连接。图4还更好地示出了第九角度传感器208i和第十角度传感器208j的实例位置。

虽然本文的公开内容主要示出了悬架系统200的机械部件和角度传感器208的位置，但应当理解，角度传感器208是根据本主题技术配置的车辆负载测量系统的一部分。因此，传感器208还可以包括或连接到用于处理、储存和传输由传感器208处理的数据的必需电气部件。可替代地，车辆负载测量系统可以包括处理器、用于储存数据的存储器和/或用于在多个传感器208之间发送和接收数据的收发器。来自传感器208和/或车辆负载测量系统的输出然后可以根据需要提供给车厢内的驾驶员，或者提供给外部设备。

通常，当车辆悬架系统200上存在负载时，悬架系统200的部件将置于应变下，从而引起一些偏转(例如，相对于卸载位置)。角度传感器208配置为测量相对于地球重力的角度，并且因此可以在每个传感器208所附接到的部件偏转时测量发生的角度变化。本公开的多个方面使用这些值来确定车辆上存在的负载。基于来自角度传感器208的测量值来准确地确定车辆负载的一个困难是车辆倾斜可能会影响传感器的角度并产生误差源。因此，本文所示的系统以允许消除车辆倾斜的方式组合来自不同角度传感器208的测量值，从而给出车辆负载的更准确的测量值。

例如，并且如本文进一步详述的，负载测量系统112可以组合从一个或多个传感器取得的测量值以确定车辆的总体经倾斜调整的负载。如将理解的，因为车辆是刚性体，其中所有部分经由各种机械联接器相互连接，所以车辆上的显著负载(无论负载的位置如何)将会引起车辆上的大部分或所有部件的位移(如由倾斜传感器206测量的)。在一些实例中，负载测量系统112可以组合由负载产生的多个传感器测量值以确定针对倾斜而调整的整体负载。在至少一些实例中，负载测量系统112可以将来自车辆悬架系统200的第一横向侧(例如，第一侧206a)上的传感器的测量值与从车辆悬架系统200的第二横向侧(例如，第二侧206b)上的一个或多个传感器取得的测量值组合以确定经倾斜调整的车辆负载。例如，角度传感器208的第一子集可以对应于拖车100的第一侧206a上的负载(例如，在轴204的第一端处或在第一车轮处的负载)，并且角度传感器208的第二子集可以对应于车辆的第二侧206b上的负载(例如，在轴204的第二端处或在第二车轮处的负载)。第一负载可以至少部分地基于由角度传感器208的第一子集测量的角度来确定，并且第二负载可以至少部分地基于由角度传感器208的第二子集测量的角度来确定。在实例中，车辆负载测量系统组合横向负载(例如，第一负载和第二负载)以确定针对倾斜而调整的测量车辆负载。从概念上讲，当车辆(和负载)处于水平状态时，车辆横向侧上的负载(例如，由箭头228a、228b表示)将基本相等。然而，当车辆倾斜时，车辆的横向侧上的负载将不同，并且本公开的多个方面组合这些不同负载以得到在轴204处的实际(例如，经倾斜调整)负载。下面参考图5和图6提供了刚描述的概念的实例。

现在参考图5，示出了用于在测试条件下去除倾斜的同时确定卡车(诸如拖车100)上的负载的传感器测量值的各种组合的曲线图500。更具体地，曲线图500示出了第一曲线线条502a、第二曲线线条502b、第三曲线线条502c和第四曲线线条502d(统称为“曲线线条502”)。每条曲线线条502表示在测试期间并且基于用于去除倾斜的传感器测量值的不同组合来生成的测量值。在测试期间，卡车从56kN卸载到0kN，并且然后加载回到56kN以完成滞后曲线(例如，由每条曲线线条502表示)。曲线图的x轴显示在测试期间的以千牛(kN)为单位的负载。曲线图的y轴表示以kN为单位的误差。因此，曲线线条502上的点表示当使用传感器角度测量值的特定组合来去除倾斜时在给定车辆负载下的给定误差。

第一曲线线条502a示出了其中传感器208a、208b和208d的测量角度如下组合的实例：

W＝(208b-208a)+(208d-208a)等式1

在上述等式中，并且在随后的等式中，每个传感器的附图标号用于表示来自该传感器的测量角度或负载。例如，操作“208b-208a”等于来自第二传感器208b的测量值减去来自第一传感器208a的测量值，该测量值可以是角度或者基于角度或角度变化来确定的负载。变量“W”表示在该轴处的针对倾斜而调整的总车辆负载的估计值(即图2中的力箭头228a和228b所表示的力的组合的估计值)。应当注意，由于传感器208测量角度，因此需要附加的校准步骤以将测量角度转换为测量负载。将角度测量值与负载相关联的此步骤可以在操作的不同点处执行。例如，可以校准每个传感器208以实时将测量角度转换成负载测量值。可替代地，可以在对一个或多个传感器208的测量角度求和并且确定净角度差或角度和(例如，在负载测量系统112处)之后执行该步骤。由于来自每个传感器208的角度和测量负载之间的相关性取决于该传感器208的特定放置和对应车辆的整体配置，因此校准将在特定应用中变化，如本领域技术人员将理解的那样。因此，应当理解，可以将每个传感器208描述为测量和报告与测量角度和/或测量负载相关的数据。

等式1使用来自在轴204的侧206a、206b中的任一侧上的第二传感器208b和第四传感器208d的测量数据，这些传感器附接到相对的板簧212，如上面所讨论的。传感器208b、208d中的每者附接在最靠近枢轴连接器214的板簧端216处。第一传感器208a在中心附近附接到轴204，并且因此例如在横向维度上处于板簧212之间且在传感器208b、208d之间。为了针对倾斜进行调整，从传感器208b、208d的值中减去来自第一传感器208a的测量角度，然后将剩余值相加以给出跨悬架系统200的两侧206a、206b的经倾斜调整的负载(例如，考虑总挠曲)。从概念上讲，等式1的第一项(208b-208a)对应于悬架系统200的第一侧206a上的第一负载(例如，对应于箭头228a的负载)，并且等式1的第二项(208d-208a)对应于悬架系统200的第二侧206b上的第二负载(例如，对应于箭头228b的负载)。结合起来，第一负载和第二负载在轴204/悬架系统200上提供经倾斜调整的负载。

第二曲线线条502b示出了其中传感器208a、208c和208e的测量角度如下组合以确定经倾斜调整的负载的另一个实例：

W＝(208c-208a)+(208e-208a)等式2

等式2类似于等式1，不同之处在于等式2使用来自第三角度传感器208c和第五角度传感器208e的测量角度，该第三角度传感器和第五角度传感器分别位于与第二角度传感器208b和第四角度传感器208d相对的板簧端218处。传感器208c、208e测量靠近钩环220的相应板簧212的角度。与上面结合等式1讨论的实例一样，为了针对倾斜进行调整，从传感器208c、208e的测量角度值中减去来自传感器208a的测量角度，然后将剩余值相加以给出横跨轴的经倾斜调整的负载。如上面所讨论的，将角度测量值转换成对应的负载测量值，然后将其组合以确定经倾斜调整的负载W。与第一实例一样，等式2的第一项(208c-208a)对应于悬架系统200的第一侧206a上的第一负载(例如，对应于箭头228a的负载)，并且等式2的第二项(208e-208a)对应于悬架系统200的第二侧206b上的第二负载(例如，对应于箭头228b的负载)。结合起来，第一负载和第二负载在轴204/悬架系统200上提供经倾斜调整的负载。

第三曲线线条502c示出了其中传感器208b、208c、208d和208e的测量角度如下组合的实例：

W＝(208b-208c)+(208d-208e)等式3

等式3通过计算每个板簧212的相对两端处(例如，在第一侧206a和第二侧206b上)的测量角度值之间的差异来确定针对倾斜而调整的负载。具体地，等式3确定与第二角度传感器208b相关联的角度或负载和与第三角度传感器208c相关联的角度或负载之间的差异。如上面所讨论的，第二传感器208b和第三传感器208c在悬架系统200的第一侧206a上附接到板簧212的相对两端。因此，该差异将提供与悬架系统200的第一侧206a相关联的重量或负载，例如对应于箭头228a。

第四传感器208d和第五传感器208e附接到相对的板簧212的两端(例如，在悬架系统200的第二侧206b上)。因此，与第四角度传感器208d相关联的角度或负载和与第五角度传感器208e相关联的角度或负载之间的差异提供与悬架系统200的第二侧206b相关联的重量或负载(例如，对应于箭头228b)。因此，在等式3中，通过从对应板簧212的相对两端上的对应角度传感器208b、208d的测量角度减去靠近钩环220的角度传感器208c、208e的测量角度来消除倾斜。然后将剩余值相加以确定经倾斜调整的负载W。

第四曲线线条502d示出了其中传感器208f、208g和208h的测量角度如下组合的实例：

W＝(208h-208f)+(208g-208f)等式4

等式4使用来自传感器208h、208g的测量角度，传感器208h、208g附接到轴204的相对侧206a、206b上的钩环220。传感器208f附接到车辆底盘202。从传感器208h、208g的测量角度中减去来自传感器208f的底盘202处的测量角度来考虑倾斜，然后将剩余值相加。

此外，在一些情况下，等式4中的传感器208f可以由传感器208a代替。因此，传感器208g、208h和208a的测量角度可以如下组合：

W＝(208h-208a)+(208g-208a)等式5

等式5使用来自传感器208h、208g的测量角度，传感器208h、208g附接到轴204的相对侧206a、206b上的钩环220。传感器208a在钩环220之间且在和传感器208h、208g之间并且在中心附近附接到轴204。为了针对倾斜进行调整，从传感器208h、208g的值中减去来自传感器208a的测量角度，然后将剩余值相加以给出跨悬架系统200的两侧206a、206b的总挠曲。

如图5所示，通常，使用本文描述的技术(例如，如等式1-5所体现的)来观察到的误差落在正负1.5kN的范围内。通常，最大轴负载为约75kN。因此，在75kN的最大轴负载下，所观察到的误差对应于约2％的安全系数。值得注意的是，标准要求有时设定为5％或更高的安全系数。

再次参考图2至图4，并且特别是参考图4，车辆负载也可以使用由角度传感器208i、208j测量的角度来确定。轴204包括臂232，该臂在悬架系统202的每一侧206a、206b上从板簧212的外侧向上倾斜到轴端210。因此，在轴端210处施加的力228a、228b引起轴臂232挠曲。该偏转可以分别由悬架系统202的相对侧206a、206b上的传感器208i、208j测量。然后可以组合这些测量值来针对车辆倾斜进行调整。

现在参考图6，示出了用于在测试条件下去除倾斜的同时确定轴上的负载的传感器测量值的组合的曲线图600。曲线图600类似于曲线图500，不同之处在于曲线图600依赖于来自附接到轴臂232的传感器208i、208j的传感器测量值，如图4所示。曲线线条602a表示用于去除倾斜的传感器208i和208j的测量值的组合，而曲线线条602b表示经过平滑处理后的与曲线线条602a相同的数据。在测试期间，卡车从56kN卸载到0kN并且然后加载回到56kN。曲线图的x轴显示在测试期间的以千牛(kN)为单位的负载。曲线图的y轴表示以kN为单位的测量误差。

曲线线条602a示出了传感器208i、208j的测量角度如下组合的实例：

W＝208i-208j 等式6

与上述等式类似，在等式6中，每个传感器的附图标号用于表示来自该传感器的测量角度或与测量角度相关联的对应负载。因此“208i-208j”表示从由传感器208i测量的角度减去由传感器208j测量的角度。“W”表示在该轴处的总车辆负载的估计值(例如，图2中的力箭头228a和228b所表示的力的组合的估计值)。与本文的其他等式一样，执行附加的校准步骤以将测量角度转换成基于该角度的测量力以便最终得到负载“W”。

传感器208i和208j位于车辆相对侧206a和206b上的轴臂232上。此外，由于相对臂232将沿相反方向挠曲，在实例测试中，校准传感器208i、208j以在车辆负载增加时报告异号的角度增量。例如，传感器208j可以配置为报告相应轴臂232的偏转的负测量角度，而传感器208i可以配置为报告相应轴臂232的偏转的正测量角度。因此，减去由208j测量的负角度会得到等于由传感器208i和208j测量的角度的绝对值的总和的值(即，总角度测量值或净角度测量值)。通过组合来自在轴的相对两端210上(例如，在悬架系统200的相对横向侧处)的这些传感器208i和208j的角度，调整跨车辆的倾斜。提供平滑线条602b作为一种基于平均读数提供在每个负载值处的误差(而不是任何瞬时测量值的误差)的更准确估计的方法。可以看出当经由平滑线条602b考虑一定时间段内的“W”的平均值时，误差落在可以允许的5％安全系数内。

根据本文描述的本公开的多个方面，也可以设想用于确定经倾斜调整的负载的传感器测量值的其他组合。例如，在等式1和等式2的实例中，悬架系统200的相对侧上的对应构件上的传感器208连同居中定位和/或参考传感器一起使用。具体地，在等式1的实例中，传感器208b、208d类似地位于板簧212上并且传感器208a居中定位在轴204上，并且在等式2的实例中，传感器208c、208e类似地位于板簧上(在与传感器208b、208d相对的端处)并且传感器208a居中定位在轴204上。类似地，在等式4的实例中，传感器208g、208h位于悬架系统200的相对侧上的钩环220上并且传感器208f是底盘202上的参考传感器。如将理解的，悬架系统200的多个部件将相对于轴204的中心和/或底盘202偏转。因此，如在等式1、2和4中，本文描述的技术可以通过量化在悬架系统两侧处相对于底盘202和/或轴204经历的移动来确定总负载。如将理解的，因为悬架系统200包括多个机械联接的部件，所以足够的负载将导致在所有部件处的偏转(由角度传感器208测量)，而无论负载是集中的还是偏心的。

在一些实例中，可以以类似的方式使用其他传感器对(例如，除了来自等式1、2和4的传感器对)，例如与参考传感器测量值一起使用。非限制性地，与连接构件226相关联的传感器208l和208m、与防倾杆234的端部238相关联的传感器208n、208o、或与旋转杆240相关联的传感器208p、208q可以以与等式1中的传感器208b、208d、等式2中的传感器208c、208d和/或等式4中的传感器208g、208h类似的方式使用。

同样在实例中，可以使用少于三个的传感器来确定经倾斜调整的负载。例如，与防倾杆234的中心部236相关联的传感器208k可以与参考传感器(如传感器208a或传感器208f)一起使用以确定经倾斜调整的负载。例如，与传感器208k和传感器208a或传感器208f相关联的位移(或负载)之间的差异可以提供经倾斜调整的负载。在发明人进行的实验中，使用传感器208k和传感器208f之间的差异来进行负载周期测试，如上面讨论的和在图5和图6中建模的那些。在整个周期中，传感器的相对位移为约13度。假设测量角度与负载之间存在线性关系，则误差在1.13kN以内，这对于75kN轴而言是1.5％的安全系数。误差的最大部分似乎是由滞后引起的并且主要是负载跨度的线性函数，该线性函数在实践中建模为更加可能的线性函数。使用传感器208a而不是传感器208f的类似实验提供了基本上类似的结果。

本公开的多个方面还可以使用不同的部件和/或传感器来确定经倾斜调整的负载。在一些情况下，可以添加附加部件以为悬架系统200的部件提供更好的信号(例如，更大的运动范围)。图6是包括对一个或多个连接构件226的修改的非限制性实例。更具体地，图6示出了在第一端602处固定到底盘202和在第二端604处固定到轴204的多个连接构件中的一个连接构件。在实例中，双杆连杆606也固定到连接构件226的相对两端。更具体地，双杆连杆606的第一杆608从连接构件226的第一端602的联接器大体向下(在图6中)延伸到底盘202，并且双杆连杆606的第二杆610从连接构件226的第二端604的联接器大体水平地延伸到轴204。第一杆608和第二杆610在枢轴612处彼此附接。当连接构件226扩展或压缩时，第一杆608和第二杆610围绕枢轴612旋转。在图6的实例中，角度传感器614设置成感测第二杆610的角位移。在其他实例中，角度传感器还可以或可替代地配置为感测第二杆的位移。在一些情况下，连杆606的角位移可以引起大的角位移，例如，大于连接构件226的角位移。图6是可替代的布置的一个实例。在本公开的实例中，在加载和卸载期间产生相对大信号(例如，通过更多地偏转)的部件可以是根据本文描述的多个方面的用于确定经倾斜调整的负载的更好候选。同样在实例中，表现出相对较小非线性的部件可能是优选的。另外，根据单调函数移动的部件可以优于其他部件。

现在参考图8，示出了示例性角度传感器800。多个角度传感器208中的任一个角度传感器可以根据角度传感器800进行配置，除非另外示出和描述。此外，虽然本文已经描述了可以以特定方式组合来自传感器208的测量数据以针对倾斜进行调整，但来自传感器800的数据也可以用于针对传感器800的区域中的倾斜进行调整，如将在本文中更详细讨论的。具体地，当完全角度变化非常小(诸如小于2度)时，可以依靠传感器800来单独地或与本文所描述的其他传感器组合地针对倾斜进行调整。

传感器800包括附接到载体804的印刷电路板(PCB)802，该载体可以是钢。PCB 802包括靠近第一端808的第一电容器板806和靠近与第一端808相对的第二端812的第二电容器板810。角度传感器芯片814位于PCB 802的中心附近，在第一电容器板806和第二电容器板810之间。第一电容器板806用于测量第一电容器板810与载体804之间的距离C1，而第二电容器板810用于测量第二电容器板810与载体804之间的距离C2。距离C1和距离C2之间的差异指示在该传感器800处经历的倾斜。因此，来自第一电容器板(Cl)的测量值和来自第二电容器板(C2)的测量值之间的差异可以用于针对车辆倾斜进行校正。应当注意，在一些情况下，可以使用感应线圈代替电容器板806、810。在这种情况下，两个电感线圈可以定位在与电容器板806、810类似的位置处并且将依赖每个电感线圈处的测量值之间的差异来测量倾斜。

图9是用于确定针对倾斜而调整的测量车辆负载的实例过程900。非限制性地，过程900可以由角度传感器110、208、800、负载测量系统112和/或其他部件中的一者或多者执行。然而，过程900不限于由这些部件执行。

更详细地，过程900包括在操作902处从第一角度传感器接收第一传感器信息。在一些实例中，第一角度传感器可以与车辆的第一侧相关联。例如，第一角度传感器可以是图2至图4中的靠近悬架系统200的第一侧206a设置的任何角度传感器208。第一传感器信息可以是关于由第一角度传感器测量的第一角度的数据。可替代地，并且如本文进一步描述的，第一传感器信息可以是与由第一角度传感器测量的角度相关联的负载。同样在实例中，第一角度传感器可以与除车辆的第一侧以外的其他方面相关联。非限制性地，第一角度传感器可以与悬架系统200的任何部件(包括防倾杆)相关联。

在操作904处，过程900包括从第二角度传感器接收第二传感器信息。在一些实例中，第二角度传感器可以与车辆的第二侧相关联。例如，第二角度传感器可以是图2至图4中的靠近悬架系统200的第二侧206b设置的任何角度传感器208。第二传感器信息可以是关于由第二角度传感器测量的第二角度的数据。可替代地，并且如本文进一步描述的，第二传感器信息可以是与由第二角度传感器测量的角度相关联的负载。在其他实例中，第二角度传感器可以与除车辆的第二侧以外的其他方面相关联。非限制性地，第二角度传感器可以与悬架系统200的任何部件和/或与底盘202或轴204相关联。

在操作906处，过程900包括可选地从一个或多个附加角度传感器接收第三传感器信息。例如，附加角度传感器可以是图2至图4所示的任何角度传感器208。第三传感器信息可以是关于由一个或多个附加传感器测量的一个或多个角度或与那些测量一个或多个角度相关联的一个或多个负载的数据。

在操作908处，过程900包括至少部分地基于第一传感器信息来确定第一车辆负载。如本文详述的，在一些实例中，第一车辆负载可以大体对应于图2中的箭头228a所指示的负载。在一些实例中，第一车辆负载可以与第一传感器信息和参考传感器信息之间的差异相关联，该参考传感器信息可以是第二传感器信息或第三传感器信息。可以用于确定第一车辆负载的其他传感器组合(和与其相关联的等式)在伴随图5的讨论中详述。此外，在实例中，如结合图6详述的，第一角度传感器可以是第九角度传感器208i。在这个实例中，第一车辆负载可以是与由第九角度传感器208i测量的角度相关联的负载。

在操作910处，过程900包括至少部分地基于第二传感器信息来确定第二车辆负载。如本文详述的，在一些实例中，第二车辆负载可以大体对应于图2中的箭头228b。在一些实例中，第二车辆负载可以与第二传感器信息和参考传感器信息之间的差异相关联，该参考传感器信息可以是第三传感器信息。可以用于确定第二车辆负载的其他传感器组合(和与其相关联的等式)在伴随图5的讨论中详述。此外，在实例中，如结合图6详述的，第二角度传感器可以是第十角度传感器208j。在这个实例中，第二车辆负载可以是与由第十角度传感器208j测量的角度相关联的负载。在至少一个实例中，第二车辆负载可以是与参考传感器信息相关联的负载，诸如与和底盘202或轴204相关联的传感器相关联。

在操作912处，过程900包括基于第一车辆负载和第二车辆负载来确定针对倾斜而调整的测量车辆负载。例如，上面结合图5和图6讨论的等式可以用于确定测量车辆负载作为第一车辆负载和第二车辆负载的差异或总和，例如，基于所使用的角度传感器的方向和/或位置。在上面讨论的其他实例中，针对倾斜而调整的车辆负载可以基于与悬架系统相关联的传感器(例如，与防倾杆234的中心部236相关联的传感器208k)和参考传感器(例如，与轴204相关联的传感器208a或与底盘202相关联的传感器208f)之间的差异来确定。

本文所示部件的所有方向和布置仅作为实例使用。此外，相关领域的普通技术人员将理解，在可替代的实施方式中，若干元件的功能可以由更少元件或单个元件执行。类似地，在一些实施方式中，任何功能元件可以执行比相对于所示实施方式描述的操作更少或不同的操作。此外，为了说明的目的而显示为不同的功能元件可以并入特定实施方式中的其他功能元件中。

虽然已经相对于优选的实施方式描述了主题技术，但本领域的技术人员将容易理解，可以在不脱离主题技术的精神或范围的情况下对主题技术进行各种改变和/或修改。例如，每个权利要求可以以多重引用的方式引用任何或所有权利要求，即使最初没有要求保护这种权利要求。

Claims (20)

1.一种车辆，包括：

底盘，配置为支撑所述车辆的车身；

车轮轴，具有配置为将第一车轮支撑在所述底盘的第一侧上的第一端和配置为将第二车轮支撑在所述底盘的第二侧上的第二端；

第一板簧，靠近所述底盘的所述第一侧联接到所述车轮轴；

第二板簧，靠近所述底盘的所述第二侧联接到所述车轮轴；

第一角度传感器，联接到以下中的至少一者(i)靠近所述第一车轮联接到所述车轮轴和(ii)联接到所述第一板簧，所述第一角度传感器配置为测量第一角度；

第二传感器，联接到以下中的至少一者(i)靠近所述第二车轮联接到所述车轮轴和(ii)联接到所述第二板簧，所述第二角度传感器配置为测量第二角度；以及

负载测量系统，包括一个或多个处理器和储存指令的存储器，所述指令由所述一个或多个处理器实施以执行包括以下的操作：

至少部分地基于所述第一角度来确定与所述底盘相关联的第一负载；

至少部分地基于所述第二角度来确定与所述底盘相关联的第二负载；以及

基于所述第一负载和所述第二负载来确定针对倾斜而调整的测量车辆负载。

2.根据权利要求1所述的车辆，还包括：

第三角度传感器，设置在所述车轮轴和所述底盘中的至少一者上并且配置为测量第三角度，

其中，确定所述测量车辆负载至少部分地包括确定所述第一角度与所述第三角度之间的第一差异和所述第二角度与所述第三角度之间的第二差异。

3.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述第三角度传感器在横向方向上设置在所述第一角度传感器和所述第二角度传感器之间。

4.根据权利要求3所述的车辆，其中：

所述第一板簧在第一端和第二端之间延伸，

所述第二板簧在第三端和第四端之间延伸，

所述第一角度传感器靠近所述第一板簧的第一端附接到所述第一板簧；并且

所述第二角度传感器靠近所述第二板簧的第三端附接到所述第二板簧。

5.根据权利要求1所述的车辆，其中：

所述轴包括靠近所述第一车轮的第一轴臂和靠近所述第二车轮的第二轴臂；

所述第一角度传感器配置为确定靠近所述第一车轮的第一轴臂的角偏转；并且

所述第二角度传感器配置为确定靠近所述第二车轮的第二轴臂的角偏转。

6.根据权利要求5所述的车辆，其中，针对倾斜而调整的所述测量负载对应于所述第一负载与所述第二负载之间的差异。

7.根据权利要求1所述的车辆，其中：

所述第一角度传感器靠近所述第一板簧的第一端附接到所述第一板簧；

所述第二角度传感器靠近所述第二板簧的第一端附接到所述第二板簧，所述车辆还包括：

第三角度传感器，靠近与所述第一板簧的所述第一端相对的所述第一板簧的第二端附接到所述第一板簧，所述第三角度传感器配置为测量第三角度；以及

第四角度传感器，靠近与所述第二板簧的所述第一端相对的所述第二板簧的第二端附接到所述第二板簧，所述第四角度传感器配置为测量第四角度，

其中，所述第一负载至少部分地基于所述第三角度与所述第一角度之间的差异；并且

其中，所述第二负载至少部分地基于所述第四角度与所述第二角度之间的差异。

8.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述第一角度传感器附接到与所述第一板簧相关联的第一钩环，并且所述第二角度传感器附接到与所述第二板簧相关联的第二钩环，所述车辆还包括：

多个传感器中的第三传感器附接到所述底盘，所述第三传感器配置为测量第三角度；

所述第一负载至少部分地基于所述第三角度与所述第一角度之间的第一差异；以及

所述第二负载至少部分地基于所述第二角度和所述第三角度与所述第二角度之间的差异。

9.一种计算悬架系统上的车辆负载的方法，所述悬架系统包括在第一车轮和第二车轮之间延伸的车轮轴、靠近所述第一车轮的第一板簧、以及靠近所述第二车轮的第二板簧，所述方法包括：

从第一角度传感器接收与由所述第一角度传感器测量的第一测量角度相关联的第一信息，所述第一角度传感器联接到以下中的至少一者(i)靠近所述第一车轮联接到所述车轮轴和(ii)联接到所述第一板簧；

从第二角度传感器接收与由所述第二角度传感器测量的第二测量角度相关联的第二信息，所述第二角度传感器联接到以下中的至少一者(i)靠近所述第二车轮联接到所述车轮轴和(ii)联接到所述第二板簧；

至少部分地基于所述第一信息来确定第一车辆负载；

至少部分地基于所述第二信息来确定第二车辆负载；以及

基于所述第一车辆负载和所述第二车辆负载来确定针对倾斜而调整的测量车辆负载。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一信息是所述第一测量角度的第一值并且所述第二信息是所述第二测量角度的第二值。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一信息是与所述第一测量角度相关联的第一负载并且所述第二信息是与所述第二测量角度相关联的第二负载。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一车辆负载对应于所述第一车轮上的负载，并且所述第二车辆负载对应于所述第二车轮上的负载。

13.根据权利要求9所述的方法，还包括：

从设置在所述悬架系统上的第三角度传感器接收与由所述第三角度传感器测量的第三测量角度相关联的第三信息，

其中，确定针对倾斜而调整的所述测量车辆负载还至少部分地基于所述第三信息。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一车辆负载至少部分地基于所述第一信息与所述第三信息之间的差异，并且所述第二车辆负载至少部分地基于所述第二信息与所述第三信息之间的差异。

15.根据权利要求9所述的方法，其中，针对倾斜而调整的所述测量车辆负载是所述第一测量负载和所述第二测量负载的组合。

16.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一传感器设置在所述第一板簧的第一端处，并且所述第二传感器设置在所述第二板簧的第一端处，所述方法还包括：

从设置在所述第一板簧的第二端上的第三角度传感器接收与由所述第三角度传感器测量的第三测量角度相关联的第三信息，以及从设置在所述第二板簧的第二端上的第四角度传感器接收与由所述第四角度传感器测量的第四测量角度相关联的第四信息。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括，其中，所述第一车辆负载至少部分地基于所述第一信息与所述第三信息之间的差异，并且所述第二车辆负载至少部分地基于所述第二信息与所述第四信息之间的差异。

18.一种车辆，包括：

底盘，配置为支撑所述车辆的车身；

车轮轴，具有配置为将第一车轮支撑在所述底盘的第一侧上的第一端和配置为将第二车轮支撑在所述底盘的第二侧上的第二端；

悬架系统，配置为响应于所述车辆上的负载相对于所述底盘和所述车轮轴中的至少一者偏转；

第一角度传感器，设置在所述底盘和所述车轮轴中的一者上，所述第一角度传感器配置为测量与所述底盘和所述车轮轴中的这一者相关联的第一角度；

第二传感器，联接到所述悬架系统的部件，所述第二角度传感器配置为测量与所述悬架系统的所述部件相关联的第二角度；以及

负载测量系统，包括一个或多个处理器和储存指令的存储器，所述指令由所述一个或多个处理器实施以执行包括以下的操作：

至少部分地基于所述第一角度来确定与所述底盘或所述车轮轴相关联的第一负载；

至少部分地基于所述第二角度来确定与所述悬架系统相关联的第二负载；以及

基于所述第一负载和所述第二负载来确定针对倾斜而调整的测量车辆负载。

19.根据权利要求18所述的车辆，其中，与所述悬架系统相关的所述部件是防倾杆。

20.根据权利要求18所述的车辆，其中，与所述悬架系统相关联的所述部件是与连接构件相关联的连杆，所述连接构件响应于所述车辆上的所述负载而压缩。