TWI507307B - 路面粗糙度輪廓之即時建立裝置及其用於主動式車輛懸吊系統控制之方法 - Google Patents

Description

路面粗糙度輪廓之即時建立裝置及其用於主動式車輛懸吊系統控制之方法

本發明係有關於一種用於車輛懸吊系統控制之路面粗糙度輪廓之即時建立裝置，尤指涉及一種可以精確掌握路況，進而能預先準備，以更快速之避震器擴展與壓縮動作，消減客艙振動，特別係指利用主動式懸吊系統之即時控制功能，以即時建立路面粗糙度輪廓及後方雲端之監控，即時更新懸吊動態特產生優化之處理訊號，進而可對車輛達到更良好、更精確之懸吊控制。

車輛懸吊系統大致可分為三類，包括被動式懸吊系統(Passive Suspension System)、半主動式懸吊系統(Semi-active Suspension System)以及主動式懸吊系統(Active Suspension System)。其中被動式懸吊系統係為機械操作；一般來說，所有之汽車都配備這種類型之懸吊系統，此系統使用螺旋彈簧、板片彈簧、扭轉樑彈簧、空氣彈簧或橡膠彈簧進行操作。而半主動式懸吊系統與被動式懸吊系統一樣沒有額外力量來抑制路面產生之振動量，但相較被動式懸吊系統之好處在於，其可藉電子裝置感測到車體振動行為之狀況而改變懸吊系統之阻尼係數，使懸吊系統變硬(Stiff)或變軟(Soft)，來有效地抑制車體之振動量 ，進而改善乘座之舒適性。主動式懸吊系統係一種最新技術，用於控制車輪之垂直移動，從而吸收由於路面之凹凸而來之衝擊與振動。此系統之感測器偵測到車體移動並將數據發送到電子控制單元(ECU)。ECU分析該數據並在主動式懸吊之幫助下控制車輛移動。該系統可通過液壓、氣動與電磁致動。該主動式懸吊提供良好之舒適性與性能，惟其昂貴。因此，其僅配備在高擋、豪華與優質之轎車上。

本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種用於車輛懸吊系統控制之路面粗糙度輪廓之即時建立裝置，可以精確掌握路況(如坑洞、裂縫、突起物)，進而能預先準備，以更快速之避震器擴展與壓縮動作，消減客艙振動。

本發明之次要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種用於車輛懸吊系統控制之路面粗糙度輪廓之即時建立裝置，利用即時建立路面粗糙度輪廓控制主動式懸吊系統，，同時透過後方雲端之監控，即時更新懸吊動態特性輸出優化之處理訊號，進而可對車輛達到更良好、更精確之懸吊控制。

為達以上之目的，本發明係一種用於車輛懸吊系統控制之路面粗糙度輪廓之即時建立裝置，包括：一3D感測器，係設於一車輛前端，包含至少一影像擷取單元，用以產生前方路面狀態之一3D視覺感知影像；一輪廓建立器，係與該3D感測器連接，用以接收自該3D感測器所傳送出之3D視覺感知影像，並依據一車況感知模組所擷取到之即時車況動態資訊執行輪廓描繪動作，以建立出前方路面狀態之一輪廓；一路面粗糙度輪廓單元，係與該輪廓建立器 連接，包含一輪廓資料庫及一控制資料庫，用以接收自該輪廓建立器所傳送出之輪廓，依據該輪廓進行運算，以產生前方路面狀態之一路況特徵資訊，並將其儲存於該輪廓資料庫；一懸吊控制器，係與該路面粗糙度輪廓單元連接，用以接收自該路面粗糙度輪廓單元所傳送出之路況特徵資訊，並依據該車況感知模組所擷取到之即時之車況動態資訊，以及一驅動程式命令進行即時控制運算，以針對前方路面狀態產生一處理訊號，再將此處理訊號回傳至該路面粗糙度輪廓單元而儲存於該控制資料庫；一車輛懸吊系統，係與該懸吊控制器連接，用以接收該懸吊控制器自該路面粗糙度輪廓單元之控制資料庫讀取並傳送出之處理訊號，依據該處理訊號令車輛可即時針對前方路況進行控制個別車輪垂直運動，俾預先準備以供車輛跨跳過不平整之路面，並據以產生車輛即時之車況動態資訊；該車況感知模組，係與該車輛懸吊系統連接，用以接收自該車輛懸吊系統所傳送出之車輛即時之車況動態資訊，供執行反應該車況動態資訊予該懸吊控制器與該輪廓建立器；以及一雲端管理系統，係透過網際網路與該路面粗糙度輪廓單元連接且相互傳輸訊號，包含一管理模組及一雲端資料庫，當該懸吊控制器讀取該控制資料庫前，係以該管理模組接收自該路面粗糙度輪廓單元之控制資料庫所傳送出之處理訊號，將其與該雲端資料庫中最接近之處理訊號進行比對，並且將比對後懸吊動態特性較佳之處理訊號者，傳送回該路面粗糙度輪廓單元之控制資料庫。

於本發明上述實施例中，該車況動態資訊係為車輛之座椅、加速度、煞車力道及轉向角度。

於本發明上述實施例中，該雲端管理系統係可自該路面粗糙度輪廓單元之輪廓資料庫中擷取該路況特徵資訊，供道路養護使用。

於本發明上述實施例中，該3D感測器之3D視覺感知影像係用以偵測前方路面是否存有凸起或凹洞之狀態，使該懸吊控制器針對此前方路面狀態產生對該車輛懸吊系統進行主動式懸吊即時控制之處理訊號。

於本發明上述實施例中，當該3D感測器之3D視覺感知影像偵測到前方路面存有凸起或凹洞之狀態時，該懸吊控制器將以處理訊號對該車輛懸吊系統進行主動式懸吊即時控制，其控制步驟包含：(a)從時間T₁-△₁開始，主動式控制該車輛懸吊系統之車輪，令其提高或降低車輪；以及(b)從時間T₁+△₂開始，控制該車輛懸吊系統解除(a)，令其降低或提高車輪。

其中，該T₁為衝擊時間，係為車輛之車輪與該3D感測裝置之焦點之間之距離(DIST)除以車輛之行駛速度(SPEED)，其公式表示為： T₁=DIST/SPEED。

1‧‧‧3D感測器

11‧‧‧影像擷取單元

2‧‧‧輪廓建立器

3‧‧‧路面粗糙度輪廓單元

31‧‧‧輪廓資料庫

32‧‧‧控制資料庫

4‧‧‧懸吊控制器

5‧‧‧車輛懸吊系統

6‧‧‧車況感知模組

7‧‧‧雲端管理系統

71‧‧‧管理模組

72‧‧‧雲端資料庫

8‧‧‧車輛

81‧‧‧車輪

第1圖，係本發明之整體架構示意圖。

第2圖，係本發明之使用態樣示意圖。

第3圖，係本發明之主動式懸吊即時控制示意圖。

請參閱『第1圖~第3圖』所示，係分別為本發明之整體架構示意圖、本發明之使用態樣示意圖、及本發明之主動式懸吊即時控制示意圖。如圖所示：本發明係一種用於車輛懸吊系統控制之路面粗糙度輪廓之即時建立裝置，至少包括一3D感測器1、一輪廓建立器2、一路面粗糙度輪廓單元3、一懸吊控制器4、一車輛懸吊系統5、一車況感知模組6及一雲端管理系統7所構成。

上述所提之3D感測器1係設於一車輛8前端，包含至少一影像擷取單元11，用以產生前方路面狀態之一3D視覺感知影像。

該輪廓建立器2係與該3D感測器1連接，用以接收自該3D感測器1所傳送出之3D視覺感知影像，並依據該車況感知模組6所擷取到之即時之車況動態資訊執行輪廓描繪動作，以建立出前方路面狀態之一輪廓。

該路面粗糙度輪廓單元3係與該輪廓建立器2連接，包含一輪廓資料庫31及一控制資料庫32，用以接收自該輪廓建立器2所傳送出之輪廓，依據該輪廓進行運算，以產生前方路面狀態之一路況特徵資訊，並將其儲存於該輪廓資料庫31。

該懸吊控制器4係與該路面粗糙度輪廓單元3連接，用以接收自該路面粗糙度輪廓單元3所傳送出之路況特徵資訊，並依據該車況感知模組6所擷取到之即時之車況動態資訊，以及一驅動程式命令進行即時控制運算，以針對前方路面狀態產生一處理訊號，再將此處理訊號回傳至該路面粗糙度輪廓單元3而儲存於該控制資料庫32。此外，該懸吊控制器4亦包含對車輛之座椅、加速度、煞車及轉向作計算，以提供該車輛懸吊系統5控制座椅、加 速度、煞車及轉向之操作。

該車輛懸吊系統5係與該懸吊控制器4連接，用以接收該懸吊控制器4自該路面粗糙度輪廓單元3之控制資料庫32讀取並傳送出之處理訊號，依據該處理訊號令車輛8可即時針對前方路況進行控制個別車輪81垂直運動，俾預先準備以供車輛8跨跳過不平整之路面，並據以產生車輛8即時之車況動態資訊，包含車輛之座椅、加速度、煞車力道及轉向角度等。

該車況感知模組6係與該車輛懸吊系統5連接，用以接收自該車輛懸吊系統5所傳送出之車輛8即時之車況動態資訊，供執行反應該車況動態資訊予該懸吊控制器4與該輪廓建立器2。

該雲端管理系統7係透過網際網路與該路面粗糙度輪廓單元3連接且相互傳輸訊號，包含一管理模組71及一雲端資料庫72，當該懸吊控制器4讀取該控制資料庫32前，係以該管理模組71接收自該路面粗糙度輪廓單元3之控制資料庫32所傳送出之處理訊號，將其與該雲端資料庫72中最接近之處理訊號進行比對，並且將比對後懸吊動態特性較佳之處理訊號者，傳送回該路面粗糙度輪廓單元3之控制資料庫32。此外，該雲端管理系統7亦可自該路面粗糙度輪廓單元3之輪廓資料庫31中擷取該路況特徵資訊，俾供道路養護使用。

如是，藉由上述揭露之架構構成一全新之用於車輛懸吊系統控制之路面粗糙度輪廓之即時建立裝置。

欲達成在移動車輛之前即時建立路面粗糙輪廓之方法，亦即以該3D感測器1之3D視覺感知影像偵測前方路面是否存有凸起或凹洞 之狀態，使該懸吊控制器4能針對此前方路面狀態產生對該車輛懸吊系統5進行主動式懸吊即時控制之處理訊號；當運用時，如第3圖所示，若該3D感測器1之3D視覺感知影像偵測到前方路面存有凸起或凹洞之狀態時，該懸吊控制器4以該處理訊號進行主動式懸吊即時控制，其控制步驟係包含：(a)從時間T₁-△₁開始，主動式控制該車輛懸吊系統之車輪，令其提高或降低車輪；以及(b)從時間T₁+△₂開始，控制該車輛懸吊系統解除(a)，令其降低或提高車輪。

其中，上述T₁為衝擊時間，係由車輛之車輪與該3D感測裝置之焦點之間之距離(DIST)除以車輛之行駛速度(SPEED)所取得，其公式表示為：T₁=DIST/SPEED。

藉此，使本發明所提之用於車輛懸吊系統控制之路面粗糙度輪廓之即時建立裝置，可以精確掌握路況(如坑洞、裂縫、麵包)，進而能預先準備跨/跳過去，以在一個更快速之擴展與壓縮中，消除所有客艙振動。因此，本發明利用主動式懸吊系統之即時控制，可以即時建立路面粗糙度輪廓，同時透過後方雲端之監控，可即時更新懸吊動態特性較佳之處理訊號，進而可對車輛達到更良好、更精確之懸吊控制。

綜上所述，本發明係一種用於車輛懸吊系統控制之路面粗糙度輪廓之即時建立裝置，可有效改善習用之種種缺點，能精確掌握路況，進而可預先準備跨/跳過去，以在一個更快速之擴展與壓縮 中，消除所有客艙振動，透過利用主動式懸吊系統之即時控制，可以即時建立路面粗糙度輪廓，同時透過後方雲端之監控，可即時更新懸吊動態特性較佳之處理訊號，以達到對車輛有更良好、更精確之懸吊控制，進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧3D感測器

11‧‧‧影像擷取單元

2‧‧‧輪廓建立器

3‧‧‧路面粗糙度輪廓單元

31‧‧‧輪廓資料庫

32‧‧‧控制資料庫

4‧‧‧懸吊控制器

5‧‧‧車輛懸吊系統

6‧‧‧車況感知模組

7‧‧‧雲端管理系統

71‧‧‧管理模組

72‧‧‧雲端資料庫

Claims (5)

1. 一種用於車輛懸吊系統控制之路面粗糙度輪廓之即時建立裝置，係包括：一3D感測器，係設於一車輛前端，包含至少一影像擷取單元，用以產生前方路面狀態之一3D視覺感知影像；一輪廓建立器，係與該3D感測器連接，用以接收自該3D感測器所傳送出之3D視覺感知影像，並依據一車況感知模組所擷取到之即時車況動態資訊執行輪廓描繪動作，以建立出前方路面狀態之一輪廓；一路面粗糙度輪廓單元，係與該輪廓建立器連接，包含一輪廓資料庫及一控制資料庫，用以接收自該輪廓建立器所傳送出之輪廓，依據該輪廓進行運算，以產生前方路面狀態之一路況特徵資訊，並將其儲存於該輪廓資料庫；一懸吊控制器，係與該路面粗糙度輪廓單元連接，用以接收自該路面粗糙度輪廓單元所傳送出之路況特徵資訊，並依據該車況感知模組所擷取到之即時車況動態資訊，以及一驅動程式命令進行即時控制運算，以針對前方路面狀態產生一處理訊號，再將此處理訊號回傳至該路面粗糙度輪廓單元而儲存於該控制資料庫；一車輛懸吊系統，係與該懸吊控制器連接，用以接收該懸吊控制器自該路面粗糙度輪廓單元之控制資料庫讀取並傳送出之處理訊號，依據該處理訊號令車輛可即時針對前方路況進行控制個別車輪垂直運動，俾預先準備以供車輛跨跳過不平整之路面，並據以 產生車輛即時之車況動態資訊；該車況感知模組，係與該車輛懸吊系統連接，用以接收自該車輛懸吊系統所傳送出之車輛即時之車況動態資訊，供執行反應該車況動態資訊予該懸吊控制器與該輪廓建立器；以及一雲端管理系統，係透過網際網路與該路面粗糙度輪廓單元連接且相互傳輸訊號，包含一管理模組及一雲端資料庫，當該懸吊控制器讀取該控制資料庫前，係以該管理模組接收自該路面粗糙度輪廓單元之控制資料庫所傳送出之處理訊號，將其與該雲端資料庫中最接近之處理訊號進行比對，並且將比對後懸吊動態特性較佳之處理訊號者，傳送回該路面粗糙度輪廓單元之控制資料庫。
2. 依申請專利範圍第1項所述之用於車輛懸吊系統控制之路面粗糙度輪廓之即時建立裝置，其中，該車況動態資訊係為車輛之座椅、加速度、煞車力道及轉向角度。
3. 依申請專利範圍第1項所述之用於車輛懸吊系統控制之路面粗糙度輪廓之即時建立裝置，其中，該雲端管理系統係可自該路面粗糙度輪廓單元之輪廓資料庫中擷取該路況特徵資訊，供道路養護使用。
4. 依申請專利範圍第1項所述之用於車輛懸吊系統控制之路面粗糙度輪廓之即時建立裝置，其中，該3D感測器之3D視覺感知影像係用以偵測前方路面是否存有凸起或凹洞之狀態，使該懸吊控制器針對此前方路面狀態產生對該車輛懸吊系統進行主動式懸吊即時控制之處理訊號。
5. 依申請專利範圍第4項所述之用於車輛懸吊系統控制之路面粗糙度輪廓之即時建立裝置，其中，當該3D感測器之3D視覺感知影像偵測到前方路面存有凸起或凹洞之狀態時，該懸吊控制器將以處 理訊號對該車輛懸吊系統進行主動式懸吊即時控制，其控制步驟包含：(a)從時間T₁-△₁開始，主動式控制該車輛懸吊系統之車輪，令其提高或降低車輪；以及(b)從時間T₁+△₂開始，控制該車輛懸吊系統解除(a)，令其降低或提高車輪；其中，該T₁為衝擊時間，係為車輛之車輪與該3D感測裝置之焦點之間之距離(DIST)除以車輛之行駛速度(SPEED)，其公式表示為：T₁=DIST/SPEED。