用于车辆电子稳定系统的负载传感器的制作方法

专利名称：用于车辆电子稳定系统的负载传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有至少部分基于车辆、乘客和货物的质量的电子稳定控制系统 的车辆。
背景技术：
小型城市运输车辆对于它们所需的有限的停车空间量而言是方便的。它们还需要 较少的能量以使它们特定的减少的质量移动。小型越野车辆用在崎岖的地形上并具有类似 的优点。与全地形车(也称为“ATVs”)一样，这种车辆通常具有斜靠座椅或单个跨骑式座 椅。这些轻质车辆具有三个或四个车轮。在三轮车辆的情况下，两种不同的构造是基 本已知的。第一构造在前面具有两个车轮，并在后面具有一个车轮。第二构造在前面具有 一个车轮，并在后面具有两个车轮。车辆重心(CG)的高度对车辆的动态稳定性具有显著的影响。该CG的垂直位置测 量为在车辆静止时的距地面的距离。对于具有跨骑式座椅的车辆而言，座椅的抬高位置通 常导致高CG。这是使用跨骑座椅特别影响轻质车辆的稳定性的因素。重心的位置也根据驾 驶员在跨骑式座椅上的存在和驾驶位置而改变。假定乘客的附加质量占负载车辆质量的大 部分，则乘客的存在也具有显著的影响。由于在负载时斜靠座椅的车辆具有较低的CG，所以斜靠座椅的车辆通常更加稳 定，但是它们需要额外的空间。斜靠座椅包括通常在四轮车辆中发现的这类凹背摺椅。四 轮车辆中的斜靠座椅构造通常并排定位两个骑乘者。尽管跨骑式座椅可能不利地改变车辆的重心，但是它们具有利用斜靠座椅所不具 有的某些优点。特别地，跨骑式座椅使驾驶员能够采用更加紧凑的骑乘位置，由于驾驶员定 位得较高因此具有更好的视野，并使骑乘者在转弯中能够倾斜以进行更好地操控。能够容置驾驶员并在驾驶员后容置乘客的具有串座跨骑式座椅的车辆的优点在 于，无论是否存在乘客，车辆的重心在车辆竖直时保持横向对称定位。相反，在具有并排座椅的轻质斜靠车辆上，当只存在驾驶员时，重心并不与车辆中存在两个骑乘者时一样横向 定位在同一位置中。当只有驾驶员存在于带有并排斜靠座椅的车上时，重心将在朝向驾驶 员的方向上偏离车辆的纵向中心线。如本领域技术人员将认识到的那样，该偏离可对该并 排斜靠座椅的车辆的操控性能产生影响。影响稳定性的其它因素包括轮胎之间的距离和轮距。在车辆上，轴距指的是前轮 胎与后轮胎之间的距离。另一方面，轮距指的是同一轴上两个轮胎之间的距离。轮胎之间 的较大的距离(无论它是轴距还是轮距)增强了车辆的稳定性，但是产生了在全长和总宽 度方面较大的车辆，由于车辆增大的尺寸，这可能导致较差的操控灵活性。当操作任一车辆、尤其是三轮车辆时，在转向期间都要考虑稳定性。当越过弯道 时，车辆受到离心力的作用，如车辆设计领域的技术人员很容易理解的那样。通常，由于存 在离心力，因此，较高的重心导致车辆比带有较低重心的车辆具有更低的侧翻阈值。由于三轮车辆比类似大小的四轮车辆具有更小的与地面接触的总占地面积，所 以，三轮车辆对于稳定性给予了特别的关注度。除此以外，三轮车辆往往具有较小的质量。 因此，它们也更容易受到诸如驾驶员、乘客和货物质量之类的负载变化的影响。如本领域技术人员将认识到的那样，现代公路型轮胎能够在公路表面上提供相当 大的抓地力。事实上，现代公路型轮胎的抓地力可以是非常强的，以致于高重心车辆可以承 受可能导致车辆超过其侧翻阈值的离心力。如果超过该侧翻阈值，则车辆在弯道内侧上的 一个或多个车轮就可能抬起离开公路表面，这在某些情况下会导致翻车。当轮胎突然重新 获得与地面的附着摩擦力或者撞击路旁的障碍时，在猛烈转向的情况下，也可能发生侧翻。出于这些原因，已经研发电子稳定系统(ESS)以提高这些车辆的稳定性。也称之为车辆稳定系统(VSS)的ESS设计成用电子学方法管理车辆上的不同系 统，以影响和控制车辆的性能。ESS能够同时管理大量的参数。由于驾驶员只能够同时管 理有限数量的参数并具有较慢的反应时间，所以这提供了优于不具有这种系统的车辆的优 点。典型的ESS采用来自车辆的若干输入，并向车辆施加不同的校正措施以影响车辆的性 能。除其它以外，输入的示例包括转向柱转动、车辆的纵向和横向加速度、发动机输出功率、 制动和加速度踏板位移、车轮的转速和制动系统中的制动压力。通过独立管理每个车轮、悬架和发动机的动力输出上的制动器，以提高车辆在特 定环境下的操控，来自ESS的输出影响车辆的性能。然而，由于施加至轻质车辆的负载(骑乘者、乘客、货物质量)对其操控特征具有 显著的影响，如前所述，因此，当车辆重载时该ESS可能采取不适当的校正措施，或者根据 ESS校准，当车辆轻载时可能不必要地限制车辆性能。因此，对于一种考虑到车辆的总重量(车辆、驾驶员、乘客)的轻质车辆的稳定性 的系统存在一种需要。

发明内容
本发明的目的是改进现有技术中存在的至少某些不便之处。本发明的目的还在于，提供一种电子稳定系统(ESS)，它能够感测并确认附加负载 (货物和/或乘客)在骑跨型车辆上是否存在。本发明的再一目的是，提供一种ESS，它利用车辆上的多种传感器，判断可能的附加质量，或者是货物或者是乘客，以选择更加精确的质量估算，从而确定施加至车辆的制动 系统、发动机动力输出和/或转向的校正所需的程度，以防止车辆翻滚，同时不会超出需要 地过度限制车辆的性能。本发明的又一目的是，提供一种用于感测乘客在车辆上是否存在的传感器，并提 供一种ESS，以选择确定防止车辆翻滚并由此使车辆的操控最大化所需的正确措施的校准。本发明的另一目的是，提供一种车辆座椅中的传感器，用于将关于乘客在车辆中 是否存在的信号发送至ESS，以提高对于ESS所需输出的选择。本发明的另一目的是，提供一种使用ESS的车辆，该ESS基于感测车辆上的附加货 物或乘客质量的传感器所提供的质量估算来选择起动校准。本发明的再一目的是，提供一种通过感测乘客在车辆上的是否存在来估算车辆上 的质量的方法。本发明的又一目的是，提供一种ESS，它通过初始只考虑车辆上有驾驶员而对车辆 上的质量进行估算。本发明的另一目的是，提供一种使用车辆的加速度和/或减速度，结合发动机或 制动系统产生的力，对车辆上的质量进行估算的方法。使用车辆沿着公路移动的迭代过程， 对所估算的质量进行重新估算，以提高其精确度并不断改进车辆的性能。本发明的另一目的是，提供一种车辆，它包括车架；由该车架支承的发动机，该发 动机产生扭矩以产生动力并推动车辆；电子控制单元，它电连接至发动机，以控制发动机的 输出；连接至车架上的三个车轮，三个车轮中的至少一个以可操作的方式连接至发动机； 适于产生制动压力的制动系统，该制动系统与三个车轮中的至少一个以可操作的方式相关 联，用于制动车辆；由车架支承的跨骑式座椅，该座椅限定驾驶员座椅部分和乘客座椅部 分；车辆上设置的电子稳定系统；以及以可操作的方式连接至该电子稳定系统的车轮转动 传感器和电连接至该电子稳定系统的横向加速度传感器中的至少一个；该电子稳定传感器 接收来自车轮转动传感器和横向加速度传感器中的至少一个以及负载传感器的输入；该电 子稳定系统将输出提供至用于制动车辆的制动系统和用以改变由发动机传递至车轮的动 力输出的发动机控制单元中的至少一个；该电子稳定系统在负载传感器处于未加载状态时 使用第一校准以确定校正措施，并在负载传感器处于加载状态时使用第二校准以确定校正 措施。本发明的又一目的是，提供一种基于车辆的起始质量的校准，通过基于公式m = F/a计算车辆的计算质量而在车辆处于运动中的同时修改车辆的起始质量，其中“m”是车 辆的计算质量，“F”是从包括施加至车辆的制动力和加速度力的组中选择的力；并且“a”是 从包括车辆的加速度和减速度的组中选择的加速度，并且其中，起始质量与计算质量之间 的质量差的至少一部分与起始质量相加，以限定有效质量。本发明的目的是，提供一种计算机可读介质，它含有计算机可读指令，用于从包含 第一校准和第二校准的组中选择至少一个校准，用于确定安装在三轮车辆上的车辆稳定系 统的输出，该三轮车辆包括车架；附连至车架以支承车架的三个车轮；由车架支承并限定 驾驶员部分和乘客部分的跨骑式座椅，该方法包括对从包括有乘坐在车辆的跨骑式座椅的 乘客部分上的乘客和车辆的跨骑式座椅的乘客部分上无乘客的组中选择的至少一个进行 感测；并从包括第一校准和第二校准的组中选择一个校准，该第一校准确定感测到无乘客时的至少一部分电子稳定系统校正措施，该第二校准确定感测到有乘客时的至少一部分电 子稳定系统校正措施。本发明的另一目的是，提供一种控制三轮车辆的方法，该三轮车辆包括车架；附连 至该车架的三个车轮；和跨骑式座椅，它由车架支承，限定驾驶员部分和与该驾驶员部分相 邻的乘客部分，该方法包括确定与车辆的一部分相关联的负载传感器的状态，当感测到车 辆的一部分上无负载时，该负载传感器处于未加载状态，并且当感测到车辆上有负载时，该 负载传感器处于加载状态；当负载传感器处于未加载状态时选择第一校准；当负载传感器 处于加载状态时选择第二校准；以及至少部分基于所选校准来限定电子稳定系统的输出。本发明的再一目的是，提供一种控制车辆的方法，包括感测车辆上的负载；选择与 所感测到的车辆上的负载相关联的校准；和至少部分基于与所感测到的车辆上的负载相关 联的所选择的校准，确定电子稳定系统校正措施，其中，该电子稳定系统输出产生从包括上 升制动输出和制动压力输出的组中选择的至少一个校正措施。本发明的又一目的是，提供一种设置在车辆上的传感器，ESS从该传感器能够获得 或确定带有驾驶员以及可选择地带有乘客和附加货物的车辆的定量质量。该传感器可以提 供由座椅、储物仓或支架支承的质量，该ESS通过该质量能够进一步确定车辆的总质量。通 过测量悬架偏转，悬架上的传感器用于监控施加到悬架上的负载。在这两种所述情况下，该 ESS具有施加到车辆上的负载的至少一部分的定量措施，ESS从该定量措施能够确定适当 的校正措施。出于应用的目的，如“左”、“右”、“前”、“后”、“上”和“下”之类的与空间定向相关
的术语根据车辆的正常向前行进方向进行限定。结果，车辆的“左”侧对应于坐在车辆上面 向前的位置中的骑乘者的左侧。本发明的实施方式都具有上述目的和/或方面中的至少一个，但是无需具有它们 的全部。应当理解的是，已经通过试图实现上述目的而获得的本发明的某些方面可能不满 足这些目的，和/或可能满足于此未特别说明的其它目的。从下面的描述、附图和所附权利要求中，本发明的实施方式的其它和/或作为替 代的特征、方面和优点将变得显而易见。


为了更好地理解本发明及其其它方面和特征，参照下面与附图结合使用的描述， 其中图1是根据本发明的一个实施方式的三轮车辆的左侧视图；图2是图1的三轮车辆的俯视平面图；图3是描绘了与根据本发明的一个实施方式的电子稳定系统相关的多个传感器 和多个输出的示意图；图4是跨骑式座椅的纵向剖视图，该跨骑式座椅具有根据本发明的一个实施方式 的乘客座椅传感器；图5是图4的跨骑式座椅的仰视平面图；图6是图4的纵向剖视图的近视图；图7是示出了根据本发明的另一实施方式的质量估算策略的简图8是示出了根据本发明的一个实施方式的质量估算策略的简图；图9是示出了根据本发明的再一实施方式的质量估算策略的简图；图10是示出了根据本发明的另一实施方式的质量估算策略的简图；图11是与来自根据本发明的一个实施方式的节气门位置传感器的多个值和多种 发动机每分钟转数(RPM)相关的发动机扭矩的校准；图12是示出了与根据本发明的另一实施方式的液压制动压力相关的施加在车辆 车轮上的制动扭矩的简图；图13是示出了图10的策略的逻辑简图；图14是示出了以根据本发明的车辆的质量为函数的液压制动压力上升速度的简 图；及图15是示出了以根据本发明的车辆质量为函数的液压制动压力。
具体实施例方式现在将详细参照本发明的实施方式进行说明，该实施方式的一个或多个示例示于 附图中。每个示例都为了解释本发明而提供，并非限制本发明。本领域技术人员将明白的 是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对所述实施方式作出修改和改变。例如， 可将所说明或所述作为一个实施方式的一部分的特征用在另一实施方式上，以产生另一实 施方式。根据本发明的三轮骑跨型车辆10在图1-3中进行主要说明。车辆10具有纵轴， 并包括左前轮14、右前轮16和后轮18。前轮14、16相对于纵轴以同样的方式偏置，并且 后轮18与纵轴对准。左前轮14和右前轮16以及后轮18均具有轮胎。该后轮18可以包 括多个轮辋，并且每个轮辋均容置轮胎。在多轮辋结构的情况下，该轮辋刚性连接至单个车 轮。出于简明的目的，当在本申请中涉及后轮胎时，将理解为后轮胎可以包括安装在相应轮 辋上但起到单个车轮作用的多个轮胎部件。轮胎具有符合轮胎制造商的技术规格的摩擦系数。每个车轮14、16和18都将尺 寸确定成容置例如15英寸的汽车轮胎。然而，本发明并不局限于相同尺寸的车轮；相反，设 想前轮14、16的尺寸可以较小，以容置例如13英寸的汽车轮胎。而且，将其它车轮尺寸同 样视为处于本发明的范围内。前轮14、16由前悬架组件26支承。后轮18由后悬架组件28支承。前悬架组件 26和后悬架组件28紧固至图1中所示的车辆车架组件12。作为说明，前悬架组件26包括 一对悬架支承臂(A臂)和减震器，该减震器从车架组件12的每侧延伸以支承每个前轮14、 16。作为说明，后悬架组件28包括后摆臂组件，该后摆臂组件通过延伸穿过车架组件12的 轴附连至车架组件12。如图1中所示，该后摆臂组件包括由轴可回转地支承的后摆臂28，该轴在回转孔 中保持于车架12。该摆臂28形成为大致呈U形，带有一对平行臂部，这对臂部从摆臂28的 前回转轴向后延伸至后轮胎。该后摆臂28从车架组件12悬置，并受到减震器和弹簧组件 偏压。通过该结构，后轮18围绕横轴相对于车架组件12进行受控范围的回转运动。如图1中所示，从车辆10的左侧可观察到车架梁的外侧。优选地，该车架组件12 是管形车架，并且至少某些车架元件由管形构件制成。该管形构件能够具有包括但不限于方形、矩形、圆形、椭圆形和通道形的任一横截面。同样，有本发明所设想的管形构件包括封 闭的和敞开的横截面，其可以通过铸造、锻造、冲压或挤压制成。管形构件的优点在于，这种 元件是非常坚固的而轻质的。发动机30紧固至与发动机支架组件13相邻的车辆车架组件 12。该发动机30可以在若干个附连点处直接紧固至车架组件12。作为替代，发动机30可 以使用未示出的合适的安装组件紧固至车架组件12。该发动机30可以是加强刚性的车架 组件12的结构元件。作为替代，该发动机30可以仅由车架组件12支承。发动机30正好支承在前悬架组件26的后方，位于车架组件12的最下部的紧上 方。这种定位提供了较低的重心，这对确保车辆10的良好的操控性和稳定性来说是非常有 用的。由于车架组件12的刚性和结构强度，在不损失车辆的稳定性和/或操控性的情况下， 发动机30能够产生50-150马力或更多。车架组件12提供足够的结构刚性，以承受在车辆 10的高性能工作期间所产生的力。作为说明，发动机30是内燃机，并优选地是四冲程发动 机。特别地，发动机30可以是由ROTAX 生产的1000立方厘米(CC)的V-2(V2)形四冲 程发动机。然而，根据本发明的车辆10并不局限于lOOOcc的发动机。还设想可使用600cc 的发动机。而且，将其它发动机排量大小也视为处于本发明的范围内。而且，尽管设想将四 冲程发动机用在车辆10上，但是也可采用两冲程发动机。作为替代，在不脱离本发明的范 围的情况下，混合动力包或电机也可以驱动车辆。发动机30优选地以类似于常规摩托车上可用的方式用离合器连接至手动变速 箱。作为替代，该三轮车辆10可以使用无级变速箱(CVT)。也可设想使用其它类型的变速 箱并其它处于本发明的范围内。挡泥板组件40与前轮14、16中的每个相关联。该挡泥板组件40防止污垢、水和 公路石渣在骑乘者操作车辆10时抛到骑乘者身上。每个挡泥板组件40都联接至前悬架组 件26和转向组件34，以使挡泥板组件40在车辆的转向期间与车轮14和16 —起移动。该 结构确保了轮胎将不会在车辆10转向时将污垢、水和公路石渣抛到驾驶员身上。每个挡泥 板组件40优选地包括位于挡泥板组件40的顶面上的转向信号装置42，如图1和2中所示。通过使用转向组件34，完成前轮14和16的转向。该转向组件34包括车把32和 转向联动装置(未示出)，该转向联动装置连接至车轮14和16，其目的是响应于车把32的 移动而使车轮14和16转向。车辆10的转向组件34优选地设置有渐进转向系统(未示 出)。车辆10的前部包括减阻装置组件36，该减阻装置组件包围住发动机30，以对其进 行保护并提供可装饰的外部壳体，从而使车辆10更加美观。尽管包括塑料在内的其它材料 也被视为落在本发明的范围内，但是该减阻装置组件36优选地由具有凝胶涂层的玻璃纤 维制成。该减阻装置组件36包括上部、可拆卸地紧固至该上部的引擎罩以及底盘。该减阻 装置组件36通过多个减阻装置固定器紧固至车辆车架组件12。图1的车辆10表示为跨骑式座椅组件20，其优选地容置两个成年骑乘者，一个驾 驶员和一个乘客。于是，座椅组件20限定驾驶员部22和位于驾驶员部分22后面并靠近其 的乘客部分24。尽管车辆10并不设计用于容置两个以上的成年骑乘者，但是本发明设想 车辆10的设计可以很容易改变成容置两个以上的成年骑乘者。车辆10包括缓震型骑乘者 座椅组件20，其安装至车架组件12，位于前轮14和16与后轮18之间，如图1和2中所示。 座椅组件20用座椅支承组件172连接至车辆车架组件12。该座椅组件20定位成，使得其上的骑乘者的质量将主要设置在车架组件40的悬架28的上方。因此，骑乘者的质量将通 过座椅组件20和车架组件12传递至后悬架组件和后摆臂28以及前悬架组件26。仍然参照图1，可以看出坐在驾驶员座椅部分22上处于正常乘坐位置中向前看并 使腿位于车辆的各侧上的驾驶员的重心52低于乘坐在乘客座椅部分24上处于正常乘坐位 置中向前看并使腿位于车辆的各侧上的乘客的重心54。车辆在只有驾驶员的情况下的组合 重心56低于车辆在有驾驶员和乘客的情况下的组合重心58。由车辆上的乘客提供的附加 质量对车辆的总质量具有显著的影响。带有较高重心58的该增大的质量对车辆的稳定性 和动态状态具有显著的影响，因此当计算校正措施时必须对其进行监控和使用。车辆10装配有电子稳定系统(ESS) 140 (图3)，只要车辆参数指示车辆处于不稳定 状态时，它就连续监控不同的车辆参数并施加校正措施，即车轮制动和/或发动机扭矩管 理。安装在车辆10上的该ESS使用通常设置在曲线图(或映射)上的预定的校准数据，基 于其中一个是组合车辆和乘客的质量的车辆参数，在已知特定的输入的情况下，确定应当 提供哪个输出(即校正措施)。输出的大小和正时也由ESS 140管理，以将适当的校正措 施施加至车辆10。在本发明中，术语校准用于描述用于基于输入确定ESS的输出的数学公 式、映射、运算法则或值。该ESS 140根据感测车辆的性能的传感器所提供的输入，确定什么是待产生的正 确的输出。一系列传感器可以用于感测不同物理特性，如图3中所示。该传感器列表是出 于说明性目的的，并不意欲将本申请的范围局限于所列的传感器，而是汽车领域中现有技 术传感器的所有情况。2004年8月18日提交的转让至同一受让人的所公开的美国专利申 请No. US 2006/0180372A1提供了关于ESS 140和相关传感器的更多的信息，并将其以参引 的方式结合于此。在本实施方式中，具有四个传感器100、102、104和106以供应四轮车辆(未示 出)。当设计用于四轮车辆的ESS 140与三轮车辆10共同使用时，两个传感器可用于同一 车轮上。转角传感器108提供关于转向组件34的角位置的信息，通过该信息也可以确定转 角速度(例如，转向机构转动的速度)。横向加速度传感器110和纵向加速度传感器112与 ESS 140通信，并提供关于车辆10的横向加速度和纵向加速度的信息。除了纵向加速度和 横向加速度之外，这些加速度计110、112也可以与感测车辆10围绕垂直轴的横摆率的横摆 率传感器114组合。在乘客座椅部分24中安装有座椅传感器118 (或乘客负载传感器)，以将关于乘坐 在车辆10上的乘客是否存在的信号发送至ESS 140。将在下面更加详细地讨论该传感器 118。在车辆10上安装有与座椅传感器118基本起到相同作用的货物传感器120。例如，货 物可以放置在储物仓(未示出)中，该储物仓设置在车辆10的后部上。通过使用应变仪或 类似技术，该货物传感器120能够确定有货物和/或定量地确定在挂包中有多少负载。悬 架传感器122基于悬架沿着整个悬架行程的实时位置，向ESS 140提供关于悬架挠度(或 者车辆的高度)的信息，以确定由悬架支承的质量。已知的是，弹簧根据施加至它的力而线 性压缩，因此施加在悬架上的质量可以从悬架的挠度中推导出来。共用线性位置传感器可 以用于监控悬架位置。制动压力传感器116将制动系统中压力的实时量通知ESS 140。可能需要多个制 动压力传感器116以监控液压制动系统的不同部分，即前、后制动系统。当实施制动、甚至是轻微制动时，无论制动系统中产生的压力的大小如何，制动灯开关124都在实施制动时 将信号传递至ESS140。在车辆10上的每个制动液容器中安装有制动液位传感器126，该制 动液位传感器126将有关制动液位的信息提供至ESS 140。适于感测制动致动器位置的制 动行程传感器128为ESS 140指示来自驾驶员的紧急制动。在制动灯开关124确定例如有 力的故意制动致动或由于制动系统中制动液压的损失而导致制动杆剧烈移动之后，致动该 制动行程传感器128。发动机RPM传感器130将发动机30的转速通知ESS。节气门位置传感器132 (TPS) 确定将节气门打开多大，以允许空气进入到发动机30的燃烧室内；该节气门开度计算为处 于0°至90°之间。空气流量传感器134表示多少空气移动通过节气门。所有这些传感器 都是现有技术中已知的，并且在本申请中将不再详细讨论。这些传感器可单独或共同使用， 从而产生ESS 140可用的输入，以分析车辆的性能，从而可将适当的输出施加至车辆10。ESS 140可提供多种输出，以影响车辆10的性能。该ESS 140能够发送输出，以 增大制动系统中的制动压力150(图15)，从而通过取代来自驾驶员的制动致动器的手动致 动而强制制动车辆10。该ESS 140还能够增大或减小制动压力上升率152 (图14)。该制 动压力上升率152是制动液压升高以制动车辆10，从而将更强和更快的制动提供至车辆10 的速度。来自ESS 140的另一输出可以用于增大或减小转向组件34的刚度154。发动机 30的动力输出156的变化通常由ESS 140通过控制发动机30的电子控制单元158 (EOT)进 行。该ECU 158单独或共同地用电子学方法改变点火正时、燃料喷射正时和喷射到燃烧室 中的燃料量。参照图4，示出了带有驾驶员座椅部分22和乘客座椅部分24的座椅组件20的左 侧剖视图。驾驶员座椅靠背174将驾驶员座椅部分22与并置的乘客座椅部分24分离开。 乘客座椅部分24终止于乘客座椅靠背176，以在车辆10加速时为乘客提供支承。该座椅组 件20由座椅支承组件172构成，在该座椅支承组件172上，叠置有由座椅套178保护的大 量泡沫170。用于感测乘坐在乘客座椅部分24上的乘客是否存在的座椅传感器118位于该 座椅组件20中。它附连至座椅支承组件172位于支承乘坐在乘客座椅部分24上的乘客的 质量171的区域中。作为替代，在不脱离本发明的范围的情况下，该座椅传感器118能够固 定在车辆10的车架12上并适合于安装在车辆10上的座椅组件20的底部中的开口。该结 构将在将座椅组件20从车辆10上卸下时防止损伤座椅传感器118。图5描绘了座椅的仰视图，以示出座椅传感器118在座椅支承组件172上相对于 乘客在乘客座椅部分24上的乘坐位置的位置。该座椅传感器118优选地设置在位置171 处，使得右侧坐骨(乘客的坐骨之一)压缩座椅传感器118正上方的泡沫170。与坐骨的对 准确保了从乘客到座椅传感器118的良好的质量传递(其它座椅传感器118相对于乘坐在 座椅上的乘客定位，可是依赖于乘客的人体致动座椅传感器118可能精度较低)。该座椅传 感器118在本实施方式中定位成获取右侧坐骨的质量，然而，在不脱离本发明的范围的情 况下，该传感器可以位于座椅20的左侧171. 1上。在所述实施方式中，座椅传感器118是由Delta Systems Inc.提供的霍尔效应座 椅开关(零件No. 6540-0037AL)。从图6中可以认识到，座椅传感器118的可移动盖202与 座椅组件20中的泡沫170的底部接触。施加在座椅组件20上的压力将压缩泡沫170，并 将渐进地致动座椅传感器118。泡沫170在可垂直移动的盖202上的压力使封入座椅传感器118中的可垂直移动杆204移动。该杆204的移动改变了座椅传感器118内的霍尔效应 部分208的磁场，因此改变了通过导线212到达ESS140的输出电压。在该说明性实施方式 中，输出电压可以在0伏特到5伏特之间波动。有乘客由座椅传感器118用小电压范围来 表示，作为说明，位于0. 9至1. 85伏特之间。相反，无乘客用截然不同的电压范围来表示， 作为说明，位于2. 5至4. 15伏特之间。终端电压用于确定座椅传感器118的不合格连接。 小于0. 5伏特的电压输出意味着电路是与地线断开的或者与地线短路的。相反，ESS 140将 超过4. 9伏特的电压理解为与电池短路。其余未指定的电压范围是安全的中间位置。尽管 传统的开/关型接触开关提供了比霍尔效应传感器较差的灵活性，但是也可设想使用。该ESS 140使用某些策略来避免曲解来自座椅传感器118的信号。在考虑改变传 感器状态(例如，从没有乘客位置到有乘客位置，反之亦然)之前，采用时间延迟。这有助 于防止无意识地改变座椅传感器118的状态，就像乘客片刻将更多的质量放置在脚踏板上 并使座椅卸载。座椅的泡沫密度和厚度也设计成，使得在致动座椅传感器118之前需要最 小的质量。在这种情况下，座椅传感器118上方的泡沫厚度小于座椅上的其它地方的泡沫 厚度，以确保在将预定压力施加在座椅上时将致动传感器118。在座椅传感器118进入有乘 客状态之前，需要大约10千克的最小质量。该ESS 140使用存储在ESS 140内的计算机可读介质上的预定校准。通过将ESS 140经过计算机连接在互联网上可更新数据，以下载到ESS 140中。作为替代，该ESS 140 能够使用其输入/输出端口下载更新的校准。该校准用于基于从多个传感器中的至少某些 接收的输入确定输出。一个基本的输入是车辆10的实际总质量。以车辆10的质量为函数 来选择该校准，从而确保输出的强度和正时与车辆10的总质量相对应。每个校准适于车辆 10的不同质量。由于启动时未将实际质量提供至ESS140，所以在车辆开始移动之后不久， 起始质量232将用于限定任何ESS140输出量。在第一实施方式中，起始质量232是带有驾 驶员的车辆10的总质量的估算。由于将使用车辆的不同的人和每人都希望携带的货物，所 以该起始质量232不可能精确表示带有驾驶员的车辆10的实际精确质量。因此，可能导致 ESS 140提供或者超过或者低于车辆10的实际精确质量所真正需要的输出，并可能负面影 响车辆的性能。第一实施方式通过图7进行说明，一个策略包括使用起始质量232，该起始质量 232是带有驾驶员、乘客以及甚至是一点附加货物的满载车辆10(油、气、冷却剂等)的估算 质量。ESS 140使用该起始质量232来计算所需的任何初始校正措施。本领域技术人员能 够很容易理解的是，如果车辆更大量地加载有更重的乘客和许多货物，则该ESS 140不可 能提供适当的输出。相反，在较轻的驾驶员、不带有乘客的情况下，该ESS 140将对车辆提 供太强大的校正，并因此不利地影响车辆的性能。ESS 140所提供的校正措施必须优选地考 虑该质量变化。为了使ESS 140采取既不降低车辆的性能也不太过分的校正措施，所期望 的是更精确的总质量估算。仍然参照图7，人们将认识到，起始质量232对车辆的性能具有显著的影响。为了 在较重的驾驶员和较重的乘客与货物位于车上时确保车辆安全，起始质量234应当如图8 中所示的第二实施方式中所示地那样增大。在该方案中，ESS 140输出将安全地考虑车辆 10的可能的重型质量。该起始质量234应当足够高以确保足够的安全性，尽管ESS 140又 将显著降低车辆的性能，但即使只有单个较轻的驾驶员在车上，车辆在所有骑乘情况下也
13都是稳定的。为此，最好是具有两个起始质量234、236，如说明第三实施方式的图9中所示。这 在车辆10容置驾驶员和乘客时确保了足够的安全性，并且如果感测到只有驾驶员在车辆 10上，则显著降低了对车辆性能的不利影响。乘客座椅传感器118用于确定乘客在车辆10 的乘客座椅部分24上是否存在。换句话说，如果该乘客座椅传感器118处于无乘客的位置 中，则将使用具有起始质量236的第一校准。将该起始质量236估算成接近对于带有单个 驾驶员的车辆10而言所允许的最大质量。起始质量236也在较重和较轻侧上利用连续计 算的质量变化230进行更新。这样，车辆10将提供最大性能，同时防止超过安全操控阈值。另一方面，如果车辆10支承驾驶员和乘客，则乘客座椅传感器118就处于有乘客 位置中。考虑到车辆支承乘客，并因此受到更大量地加载，使用具有起始质量234的第二校 准。将起始质量234估算成接近对于带有驾驶员和乘客的车辆10而言所允许的最大质量。 起始质量234也将在较重和较轻侧上利用连续计算的质量变化230予以上载。这样，ESS140 将提供最大的安全性，并将防止超过安全操控阈值。利用由乘客座椅传感器118提供的信息和多种起始质量236、234的使用，提供足 够的车辆安全性，同时不对车辆10的性能产生负面影响是可能的。在车辆工作期间，可用策略来提高起始质量236和234的精确性。一个策略使用 已知的公式“F = m*a”来获得计算质量231，其中“F”是以牛顿为单位的力，“m”是以千克 为单位的质量，并且“a”是以m/(s2)为单位的加速度。该ESS 140或者使用车辆的加速度 或者减速度来限定变量“a”，并推导车辆10的计算质量231。我们将首先使用加速度进行 讨论。该ESS 140用节气门位置传感器132感测节气门开度，并用发动机RPM传感器130 感测发动机30的RPM。然后，该ESS 140参照如图10中所示的校准来确定在这种节气门 开度和发动机RPM的情况下由发动机30提供的扭矩。该扭矩已经根据多种TPS位置和发 动机RPM用实验进行校准，如图11中所示。该ESS 140使用从校准中获得的扭矩“ t ”，并 用它除以车辆车轮的以米为单位的半径“r” (并且，如果需要，则考虑任何相关的传动比)， 以获得以“牛顿”为单位的力“F”(T =F*r，因此F= x/r)0该ESS 140还具有有关由 纵向加速度计112提供的以“m/s2”为单位的车辆的加速度“a”的数据。然后应用等式“F =m -a"以查出质量“m” (m = F/a)，也就是计算的质量231。根据实际的生活数据，该计算 质量231的迭代周期性地对计算质量231进行重新计算，以确保其准确性。由于计算质量 231通过增大或减小起始质量236来影响起始质量236，所以计算质量231必须是可靠的。 计算质量231为ESS140提供车辆10的更加准确的总质量估算，用于确定来自ESS 140的最准确的输
出o尽管用于调节起始质量236的输入是不同的，但是在减速度情况下使用同一原 理。在减速度情况下，该ESS 140用制动压力传感器116感测制动压力。同样，该制动压力 先前已经用实验进行较准，如由图12所提供的那样。对于液压系统中给定的压力，该ESS 140确定以“N m”为单位的制动扭矩，并用它除以以米为单位的车轮的半径“m”来获得以 “牛顿”为单位的力。该ESS 140还具有有关通过纵向加速度计112所获得的车辆的减速度 “a”的数据。再次，应用等式“F = m*a”查出质量“m”(m = F/a)。根据实际的输入，该计算质量231的迭代通过增大或减小起始质量236影响起始质量236。计算质量231为ESS 提供车辆10的更加准确的总质量估算，用于确定来自ESS 140的最准确的输出。换句话说，该ESS 140使用作为固定缺省值的起始质量236。安全计算质量231由 ESS 140通过基于车辆的性能实时分析输入而获得。车辆的精确的总质量位于之间某处。另一计算质量231估算迭代将朝更加精确的质量调节所选的起始质量234、236。 该迭代仅在情况利于获得可靠的计算质量230时由ESS 140进行。例如，当车辆10越过弯 道时，该ESS 140并不基于来自转角传感器108的输入而获得用于分析车辆10的质量的输 入。由于误差增大的风险，所以也不考虑较强和较弱的加速度/减速度。参照图10，描绘了一校准，其中验证计算质量231的迭代次数是在该迭代质量调 节过程期间所考虑的另一因素。迭代次数越高，将认为计算质量231越精确。例如，在一次 迭代之后，将起始质量236与计算质量231之间的质量差的非常小的百分比应用于起始质 量236。将该计算质量231与起始质量236之间的差的部分与起始质量236相加或从起始 质量236中减去，以限定由ESS 140随后使用的有效质量233，从而确定正确的校正措施。 应用于由ESS 140所使用的质量的质量差的百分比(或者是第一迭代上的起始质量236，或 者是随后迭代上的有效质量233)随着迭代次数而增大。迭代次数越高，就将质量差的越大 的百分比应用至由ESS 140所使用的质量。无论计算质量231与起始质量236之间的不同 有多明显，都将只在第一计算质量迭代期间对起始质量236进行轻微改变。在多次迭代之 后，例如五百次(500)，有效质量233将大部分被计算质量231所代替。这是另一安全措施， 以防止将错误的质量应用于ESS 140的任何可能性。这还示出了，在有利的工作情况下，在 计算可靠质量之前需要一定量的时间。这说明了当车辆开始移动时，具有起始质量的优点。 它还说明了具有座椅传感器118的优点，这将说明提供至ESS 140，以使用更为接近带有乘 客的实际质量的第二起始质量236。还设想用于给定传感器118的输出，将值加至表示至车 辆10的附加质量的第一质量。根据传感器118输出，可将不同的值加至起始质量236，以表 示坐在车辆10上的不同质量的骑乘者。图13说明了参照图10的流程图，表示从将座椅传感器118状态发送到计算质量 231迭代的时刻的一个可能的逻辑。该ESS 140在座椅传感器118 (或质载传感器)的步骤 240处感测状态。如果在步骤242处感测到了有乘客，就在步骤244处施加延迟，以验证座 椅传感器118的状态，从而防止ESS 140按照错误的输入起作用。在步骤246处选择校准， 并且在步骤248处由ESS 140使用起始质量234，以计算待应用的正确校正措施。如果在步 骤250处满足条件，则该ESS 140将使用随后的迭代开始确定计算质量231。如果迭代条 件在步骤250处不满足，则ESS 140将继续重新使用起始质量234。如果迭代条件满足，则 ESS 140将在步骤254处确定新的计算质量231，并将在步骤256处增加迭代计数。计算质 量231与起始质量234之间的质量差的可应用百分比将在步骤258处由ESS 140所进行的 随后的迭代次数加以确定。该质量差的可应用百分比将与起始质量234相加或从起始质量 234处减去，以变为有效质量233。迭代次数越高，在步骤260处就将越大的质量差的部分 应用于起始质量234。如果在步骤250处仍然遵守迭代条件，则将发生新的迭代，并且继续 循环，直到步骤250处的迭代条件不满足为止，在此点处，将使用最后计算出的有效质量。相反，如果ESS 140在步骤240处感测到座椅传感器120的状态，并且在步骤270 处未感测到有乘客，则在步骤272处也施加延迟，以便在步骤274处验证座椅传感器118的
15状态，从而防止ESS 140按照错误的输入起作用。在步骤276处选择校准，并且在步骤278 处由ESS 140使用起始质量236，以确定待应用的正确的输出。如果在步骤282处满足条 件，则该ESS 140将使用随后的迭代开始确定计算质量231。如果在步骤282处不满足迭代 条件，则ESS 140将继续重新使用起始质量236。如果迭代条件满足，则ESS 140将在步骤 284处确定新的计算质量231，并将在步骤286处增加迭代计数。计算质量231与起始质量 236之间的质量差的可应用百分比将在步骤288处由ESS 140所执行的随后的迭代次数所 确定。该质量差的可应用百分比将与起始质量236相加或从起始质量236中减去，以变成有 效质量233。迭代次数越高，在步骤290处应用于起始质量236的质量差的百分比就越大。 如果在步骤282处仍旧遵循迭代条件，则将发生新的迭代，并且继续循环，直到步骤282处 不满足迭代条件为止。在不脱离本发明的范围的情况下，对ESS 140进行编程的本领域技 术人员也可以设计出多种其它的逻辑，以获得类似的结果。车辆10的质量影响车辆的性能，由此影响有效校正措施的大小和反应时间。让我 们以质量为X以速度S越过弯道的车辆和以同一速度S在同一弯道中但是带有更大质量 X+Y的同一车辆为例。由于车辆的质量显著增大，所以前者的校正措施在后一情况下是不能 接受的。基于质量为X的车辆的校正措施不可能足够快地或者以足够的大小而应用校正措 施以使质量为X+Y的车辆保持稳定，从而具有使得座椅传感器120通知ECU 140是使用起 始质量234还是236。还优选地避免相反的方案，其中当实际质量为X时，使用质量X+Y来 计算校正措施。这将导致大小和反应时间比所需的更大且更短，从而对车辆性能具有负面 影响。如图14和15中所示，来自ESS 140的输出依赖于车辆的总质量和施加于其上的质 量。车辆10越重，将车辆10保持在稳定状态下的ESS校正措施就必须越快和越大。图14 示出了制动压力上升速度在重型车辆10的情况下是较快的，以提供适时干涉。这就是制动 系统中的压力增大上升得更快的原因。减小制动系统中压力的相反作用在重载车辆10的 情况下也将是较快的。参照图15，工作的制动压力在重载车辆的情况下也较高，以提供足够 的制动力。即使足以制动轻载车辆，较低的工作制动压力也不足以为重载车辆提供所需的 制动力。车辆的发动机30的动力输出也是由ESS或者通过改变点火、燃料喷射、进气口开 度或者通过限制最大RPM所管理的另一参数。可以设想，车辆的定量质量可利用附加传感器而获得。利用定量质量，ESS 140能 够选择更加准确的校准，以确定最佳的校正措施。适当设置在车辆10的正确选择的结构零 件上的悬架偏转传感器122或强度计将在任何负载条件下提供关于车辆质量的定量数据。 定量质量估算向ESS提供精确的质量，以确定改善车辆10的操控和性能所需的校正措施的 类型和大小。在此情况下，尽管能够使用质量迭代来确保所感测的质量是准确的，但是将不 需要质量迭代。安装在车辆10上的滚动传感器136确定车辆10的滚动角。由滚动传感器136感 测到的滚动角由ESS 140将其与预定滚动角进行比较。如果实时滚动角大于预定滚动角， 则ESS 140考虑该滚动角。预定滚动角根据车辆10的质量进行设定。如果感测到的滚动 角大于预定滚动角，则意味着车辆和乘员的总质量的重心高于正常期望的位置，并且车辆 和成员的总质量明显高于ESS 140所使用的质量。在这两种情况下，ESS140将改变校正措 施，以减小车辆10的滚动角。滚动传感器136提供了简单方法，以提供车辆性能的“反应” 研究。因此，如果车辆10的实际物理滚动角大于可接受的预定滚动角，则该ESS 140因此能够调节校正措施。 本领域技术人员应当认识到的是，在不脱离如所附权利要求所述的本发明的范围 和精神及其等效范围和精神的情况下，可以对于此所述的本发明的实施方式进行修改和改变。
权利要求
一种车辆，包括车架；发动机，所述发动机由所述车架支承，所述发动机产生扭矩以产生动力并推动车辆；电子控制单元，所述电子控制单元电连接至所述发动机以控制所述发动机的输出；三个车轮，所述三个车轮连接至所述车架，所述三个车轮中的至少一个以可操作的方式连接至所述发动机；制动系统，所述制动系统适于产生制动压力，所述制动系统与所述三个车轮中的至少一个以可操作的方式相关联用于制动所述车辆；跨骑式座椅，所述跨骑式座椅由所述车架支承，所述座椅具有驾驶员座椅部分和乘客座椅部分；电子稳定系统，所述电子稳定系统设置在所述车辆上；和以可操作的方式连接至所述电子稳定系统的车轮转动传感器和电连接至所述电子稳定系统的横向加速度传感器中的至少一个；所述电子稳定传感器接收来自所述车轮转动传感器和所述横向加速度传感器中的至少一个以及负载传感器的输入；所述电子稳定系统将输出提供至用于制动所述车辆的所述制动系统和用以改变由所述发动机传递至所述车轮的动力输出的所述发动机控制单元中的至少一个；所述电子稳定系统在所述负载传感器处于未加载状态时使用第一校准以确定输出，并且在所述负载传感器处于加载状态时使用第二校准以确定输出。
2.如权利要求1的车辆，其中，所述负载传感器是乘客存在传感器，所述乘客存在传感 器至少具有与所述负载传感器的加载状态相对应的有乘客状态和与所述负载传感器的未 加载状态相对应的无乘客状态。
3.如权利要求2的车辆，其中，所述乘客存在传感器与所述乘客座椅部分相关联，用于 感测乘坐在所述乘客座椅部分上的乘客的有无。
4.如权利要求3的车辆，其中，与所述乘客座椅部分相关联的所述乘客存在传感器位 于所述乘客座椅部分中的一位置的下方，所述位置与乘坐在所述乘客座椅部分上、处于正 常乘坐位置中、面向前并且使腿在所述座椅的每侧上的乘客的坐骨位置相对应。
5.如权利要求2的车辆，其中，所述电子稳定系统将输出提供至所述制动系统；基于 所述第一校准的所述电子稳定系统到所述制动系统的输出导致第一上升制动压力，并且其 中，基于所述第二校准的所述电子稳定系统到所述制动系统的输出导致第二上升制动压 力，所述第二上升制动压力比所述第一上升制动压力快。
6.如权利要求2的车辆，其中，所述电子稳定系统将输出提供至所述电子控制单元；基 于所述第一校准的所述电子稳定系统的输出导致第一发动机输出响应，并且基于所述第二 校准的所述电子稳定系统的输出导致第二发动机输出响应，所述第二发动机输出响应比所 述第一发动机输出响应快。
7.如权利要求2的车辆，其中，在所述电子稳定系统感测到所述乘客存在传感器的状 态变化之后，在所述电子稳定系统在所述第一校准和所述第二校准中的一个与所述第一校 准和所述第二校准中的另一个之间变化之前，所述电子稳定系统进一步包括预定的时间延 迟。
8.如权利要求2的车辆，其中，所述乘客存在传感器到所述乘客存在状态的致动需要 至少五千克的质量。
9.如权利要求2的车辆，其中，一个较准从包括所述第一校准和所述第二校准的组中 选择，所述一个校准基于所述车辆的起始质量和所述车辆的有效质量，并且所述车辆的有 效质量通过基于公式m = F/a计算所述车辆的计算质量在所述车辆处于运动中的同时予以 确定，其中“m”是所述车辆的计算质量，“F”是从包括施加至所述车辆的制动力和发动机力 的组中选择的力；并且“a”是从包括所述车辆的加速度和减速度的组中选择的加速度，并 且其中，所述起始质量与所述计算质量之间的质量差的至少一部分与所述起始质量相加或 从所述起始质量中减去以确定所述有效质量。
10.如权利要求9的车辆，其中，所述车辆的有效质量用迭代过程进行重新计算，并且 其中，对于第二和随后的迭代，前一迭代的有效质量与所述计算质量之间的质量差的一部 分与所述前一迭代的有效质量相加或从所述前一迭代的有效质量中减去以确定所述有效 质量。
11.如权利要求10的车辆，其中，当所述车辆沿着直线路径移动时，迭代发生。
12.如权利要求10的车辆，其中，增加的所述质量差的部分随着迭代次数的连续递增 而增大。
13.如权利要求1的车辆，其中，所述负载传感器是霍尔效应传感器。
14.如权利要求1的车辆，进一步包括设置在所述车辆上的滚动传感器，所述滚动传感 器将滚动角信号提供至所述电子稳定系统，如果所述滚动角信号高于预定滚动角，则所述 滚动角信号影响所述校准。
15.如权利要求1的车辆，进一步包括悬架，其中，所述负载传感器确定所述车辆的悬 架的位置，所述悬架的位置用于确定所述车辆的起始质量，所述车辆的起始质量由所述电 子稳定系统用于确定所述电子稳定系统输出。
16.如权利要求1的车辆，进一步包括设置在所述车辆上用于感测所述车辆的横摆率 的横摆率传感器，其中，所述电子稳定系统适于接收来自所述横摆传感器的输入，所述电子 稳定系统至少部分基于从包括所述第一校准和所述第二校准的组中选择的一个校准以及 横摆率提供输出，以限制所述车辆的横摆率。
17.—种控制三轮车辆的方法，所述三轮车辆包括车架；三个车轮，所述三个车轮连接至所述车架；及跨骑式座椅，所述跨骑式座椅由所述车架支承，限定驾驶员部分和与所述驾驶员部分 相邻的乘客部分，所述方法包括确定与所述车辆的一部分相关联的负载传感器的状态；在所述负载传感器处于未加载状态中的情况下，选择第一校准；在所述负载传感器处于加载状态中的情况下，选择第二校准；及至少部分基于所选择的校准，限定所述电子稳定系统的输出。
18.如权利要求17的方法，其中，所述第一校准使用驾驶员和车辆组合质量，限定所述 电子稳定系统用于使所述车辆的稳定性和性能最大化的参数，并且其中，所述第二校准使用驾驶员和乘客和车辆组合质量，限定所述电子稳定系统用于使所述车辆的稳定性和性能 最大化的参数。
19.如权利要求18的方法，其中，将所述乘客的质量指定为第一值；并且进一步包括通 过感测加速度和至少一个力而使所述第一值最优化，所述至少一个力从包括制动所述车辆 的制动力和推动所述车辆的发动机力的组中选择。
20.一种控制车辆的方法，包括 感测所述车辆上的负载；选择与所感测到的所述车辆上的负载相关联的校准；及至少部分基于与所感测到的所述车辆上的负载相关联的所选校准，确定所述电子稳定 系统输出，其中，所述电子稳定系统输出产生从包括上升制动输出和制动压力输出的组中选择的 至少一个输出。
全文摘要
一种车辆(10)包括限定驾驶员座椅部分(22)和乘客座椅部分(24)的座椅、适于接收来自检测乘客的存在的负载传感器的输入的电子稳定系统(140)、车轮转动传感器(100、102、104、106)和横向加速度传感器(110)，该电子稳定系统(140)适于将输出提供至用以改变发动机传递至车轮的动力输出的发动机控制单元和用于制动车辆的制动系统中的至少一个，该电子稳定系统(140)在负载传感器处于非负载状态(56)中时使用第一校准以确定输出，并在负载传感器处于负载状态(58)中时使用第二校准以确定输出。
文档编号B60T8/24GK101918256SQ200880108886
公开日2010年12月15日 申请日期2008年7月16日 优先权日2007年9月28日
发明者马里奥·达格奈斯 申请人:庞巴迪动力产品公司