用于车辆的组件和方法与流程

本发明涉及一种组件以及一种用于操作一个车辆或多个车辆的方法。

背景技术：

在道路交通和各种其他应用中、比如在机场，具有与道路、跑道、人行道等有关的各种环境方面的知识对于安全性和操作效率两者而言均是有用的。例如，能耗、噪音、空气污染、实际滚动阻力和其他性能可能是相关的。这些因素和其他因素可以适用于车辆的在路面上移动的所有类型的车轮。

对于理解背景技术可能有用的文献包括us4,958,512、us4,098,111和us6,923,038。

例如，在行驶和制动期间产生的滚动阻力是非常复杂的机制作用的结果，该机制受许多因素的影响，例如地面的表面、车辆的速度、气温、轮胎的设计、轮胎的质量以及尤其是地面上是否有水、泥、雪或冰。即使在明显类似的情况下，滚动阻力也可能显著变化，例如，可以提及的是，与没有与空气混合的水相比，搅入有空气的水具有非常不同的特性。最后的这种情况是传统上尚未意识到并且尚未将其考虑在内的情况。

因此，期望提供一种新的系统和技术，以用于以更高的精度对滚动阻力或与车辆和/或行驶表面相关联的其他参数进行测量。

技术实现要素：

在一个实施方式中，提供了一种组件，该组件包括：车辆，该车辆具有多个轮，轮中的每个轮布置成抵靠于下表面支承车辆的重量；传感器，该传感器能够操作成对车辆的轮中的一个轮与车身之间的力进行测量；以及处理器，该处理器配置成接收来自传感器的测量数据。

在一个实施方式中，提供了一种用于测量行驶表面的情况的方法，该方法包括：使具有根据任一前述权利要求所述的组件的车辆在表面上行驶；记录来自传感器的一系列力测量值。

在一个实施方式中，提供了一种在道路上操作车辆的方法，该方法包括：从第一车辆处的传感器获得道路情况参数；并且将道路情况参数和地理位置参数传输至中央计算系统，该地理位置参数表示获得道路情况参数的位置。

所附从属权利要求和下面的详细描述概述了其他实施方式。

附图说明

上述和其他特征将通过参照附图对以下作为非限制性示例给出的说明性实施方式的描述而变得清楚，在附图中：

图1示出了从侧面观察的根据本发明的布置在承载有轮的设备上的装置，

图2示出了从前面观察的图1的装置，

图3示出了从上方观察的图1的装置，

图4示出了安装在车辆的前部的图1的装置，

图5图示了滚动阻力，

图6图示了实施方式的部件，

图7图示了实施方式的部件，以及

图8图示了根据实施方式的方法。

具体实施方式

与车辆或行驶表面、比如道路有关的各种参数可以与通过如本文中所描述的系统和方法以用于捕获、分析和使用是相关的。

关于滚动阻力的测量，水影响测量装置的方式可能会具有大的偏差。在采样期间，落下的水、例如雨水与静止地停留在道路上的水有很大不同。同样地，水的量(深度)对于滚动阻力也很重要。本发明的使用使得可以消除许多通常发生的不确定性因素，因为可以在监测器上直接读取数值，而无需转换与道路情况、轮胎、水密度等有关的外部数据。

图1示出了从侧面观察的根据实施方式的安装在设备中的装置，该设备承载有轮。该设备可以附接至车辆的前部。图2示出了同一装置的正视图，并且图3示出了示出了同一装置的俯视图。图4示出了布置在车辆13上的装置。该装置包括托架或紧固板1，该装置固定在托架或紧固板1的一侧上，并且板1的另一侧固定至车辆13。如图4中示出的，该装置位于车辆13的前部。

该装置包括至少一个轮2，所述至少一个轮2优选地借助于其自身的重量与地面5紧密接触。在轮2中的是轮毂4。轮2可以绕轮毂4自由旋转而没有制动器。

轮2的悬架包括竖向保持件3，该竖向保持件3在上边缘中被支承并且可以以钟摆的方式绕该支点7枢转。臂8也能够绕其支承位置9移动，该支承位置9附接在固定至车辆13的板1中。

为了避免竖向保持件在行驶期间脱离其精确位置，竖向保持件配备有调节螺钉6，该调节螺钉6位于悬垂臂11上，该悬垂臂11保证调节螺钉6不会松动。竖向保持件可以在一定程度上向上和向下移动，使得轮2始终通过向下的压力与路面接触。向下的压力可以由轮2和保持件3的重量提供。轮2还可以设置有弹簧，该弹簧以恒定的压力保持轮朝向路面。

当车辆13向前移动时，将从轮2产生朝向车辆13的力，该力用箭头14示出。测量单元10接收并测量该力，该测量单元10安装在起始于托架1的永久性悬垂梁12上。

图5图示了在表面5上移动的轮2的滚动阻力。轮2如箭头2’所指示的那样旋转。滚动阻力的一部分是表面和轮的变形。另外，当轮2在表面5上移动时，轮2将使一定量的液体21、比如水或泥移位，从而产生在轮毂4的方向上的液压力23。向前运动的阻力在轮毂4上产生力，该力具有水平力分量fx20、竖向力分量fy22和垂直力分量fz，该垂直力分量fz未示出。水平力分量fx如向后指向的箭头20所示。作用在轮毂4上的力可以通过测压元件10(参见图1)来测量。

存在从传感器10至驾驶室内部的处理器15连接线或无线连接，该处理器15将力显示在监测显示器上。

在一个实施方式中，所测得的力可以被存储在计算机系统上并且/或者被传输至远程位置。所测得的力可以实时传输。该力可以相对于车辆13的测量速度来校准。车辆13的速度可以通过与轮2相关联的转速表和/或车辆13内的转速表来测量。

测量可以通过设定车辆13的固定的、大致恒定的速度或通过获得在车辆13的不同速度下的测量值来执行。在不同速度下进行测量可以提供更完善的道路情况的知识，因为与测量参数相关联的某些方面实际上可能是高度非线性的。因此，获得不同测量点处的读数可以提供更高的精度。

为了获得数据，车辆13在路面上行驶，并且可以在显示器上读取滚动阻力，或者可以本地或远程地记录关于滚动阻力的测量值。可选地，可以测量其他参数、比如加速度。然后，可以显示和/或存储与滚动阻力、噪音排放、滑动阻力、表面纹理、其他安全问题、能耗或其他方面有关的数据。

该装置可以位于车辆13的前部。这允许该装置对尚未被车辆13扰乱的表面的情况进行测量，并且避免了车辆13对测量值的其他影响。

所获得的数据可以被协调并转换成可以进行不时地或连续地比较的单元。然后，可以比较来自不同时间的测量值以识别例如表面5的劣化。

轮2和相关联的部件可以通过快速释放联接件固定至托架1，以使该装置的使用变得容易。替代性地，托架1能够以相同的方式被从车辆13释放。

如上所述，轮2悬挂在连结件中，该连结件可以在竖向平面内枢转一定程度，以吸收路面上的轻微不平整性。

在一个实施方式中，传感器10可以布置在车辆13的常规轮中的至少一个常规轮上，轮2中的每个轮2布置成抵靠于下表面5支承车辆13的重量。使传感器10位于车辆13的前轮中的任一前轮上允许该装置对尚未被车辆13扰乱的表面的情况进行测量。然后，传感器10可以测量以下各者：作用在车辆13的轮2与车身之间的水平力分量fx，例如表示在车辆13行驶时道路或下表面5的滚动阻力的力；作用在车辆13的轮2与车身之间的竖向力分量fy；作用在车辆13的轮2与车身之间的垂直力分量fz；这些力的组合；和/或沿不同方向作用的力。

处理器15可以接收测量值并且存储该测量值、对测量值进行处理、进一步传输测量值等。

传感器10可以是测压元件，该测压元件配置成对从轮2沿车辆的行进方向即水平地、沿竖向方向或沿其他方向作用在车辆13上的力进行测量。图6示出了适合与本文中描述的实施方式一起使用的传感器10的示例。在该实施方式中，传感器10绕支承件40布置，该支承件40对车辆13的轮2中的一个轮进行支承。传感器10对作用在车辆13的轮2与车身之间的水平方向上的力fx和竖向方向上的力fy进行测量。替代性地或另外，传感器10可以测量其他力、即沿与水平或竖向方向相比不同的方向作用的这些力。

传感器10可以是对作用在轮毂4上的多个力、方向和大小进行测量的单个传感器。传感器10可以由多个独立的传感器单元组成，每个传感器单元测量一个特定方向上的力。

来自传感器10的读数可以被发送至处理器15上的显示器，以显示给车辆13中的驾驶员或另一操作者，并且/或者来自传感器10的读数可以经由数据传输器41被传输至车辆13外部的位置。数据传输器41可以例如是无线通信装置，比如gsm装置、wlan装置或专用短程通信(dsrc)装置。无线通信装置可以例如是智能交通系统(its)装置。

在一个实施方式中，处理器15能够操作成确定车辆即将经历失去牵引力的情况并向车辆的驾驶员或另一操作者显示警告。在一个示例中，处理器可以确定竖向力分量fy由于表面5上的液体而即将超过轮2的重量、被称为湿路打滑或湿路滑胎的情况。

在一个实施方式中，处理器15能够操作成将来自传感器10测量数据传输至车辆13外部的接收器30。接收器可以是例如位于远程位置处的中央计算系统30、比如数据中心，处理器15经由无线数据传输与中央计算系统30连接。以这种方式，测量数据可以例如被传送至“云”，以用于进一步处理或由其他人使用。测量数据的传送可以实时进行。这在图7和图8中示意性地示出，其中，箭头指示数据向在道路5上行驶的多个车辆13a至13d的传送和/或从在道路5上行驶的多个车辆13a至13d的传送。

可选地，一系列地理坐标、比如gps读数可以与测量数据一起被传输，使得每个地理坐标对应于相应的力测量值。以这种方式，可以获得道路或表面5的长度上的道路情况(例如，滚动阻力或摩擦力)的地图。其他人可以使用该地图来分析道路情况，以用于操作性计划(例如道路维护)，或者该地图可以用于向车辆13和/或其他车辆13a至13d提供安全相关的数据。

在实施方式中，来自若干车辆13a至13d的测量数据可以被传输至中央计算系统30。这可以以更高的清晰度提供关于道路情况的更完整的信息和更精确的信息，因为能够获得独立的测量值并且独立的测量值能够用于直接使用或例如用于趋势/预测。

在实施方式中，可以使用根据本发明的方法来将从中央处理系统30传回的数据传输到车辆13a至13d中的一者或更多者。例如，可以计算表面情况参数，表面情况参数基于若干力测量值来确定并且表示不同位置处的道路或表面5的滚动阻力。这可以包括对应的地理位置数据或由对应的地理位置数据来补充。以这种方式，车辆13a至13d可以接收关于前方道路情况的信息，该信息可能与安全性或能耗相关。例如，在这种情况下，电动车辆可以通过考虑实际道路情况而提供关于可用的行驶里程的更精确的预测。或者，可以识别安全风险增加的具体道路位置，并且可以将与这些安全风险增加的道路位置相关的信息提供至接近这些道路位置的车辆13a至13d。这种安全风险增加的道路位置的一个示例可以是打滑风险增加的湿滑道路的位置。通过将与这种安全风险增加的道路位置相关的信息提供至车辆13a至13d和/或驾驶员，可以减少事故的风险。

本发明的实施方式可以在寒冷的气候中、比如在有雪、有冰的区域和被泥覆盖的道路中特别有用。在这些情况下，车辆能源使用可能会根据道路情况而显著变化，并且对道路维护(例如除雪)的需求也会增加。然而，本文中所描述的实施方式可以在任何位置中都是有用的。

道路摩擦力可以例如以与在us6,923,038b2中所描述的方式相同的方式通过测量在行驶期间获得的最大水平力fx来测量。

在一个实施方式中，提供了在道路5上操作车辆13a至13d的方法，该方法包括：从一个车辆13a至13d处的传感器10获得道路情况参数；并且将道路情况参数和地理位置参数传输至中央计算系统30。地理位置参数表示获得道路情况参数的位置。因此，向中央计算系统30提供有关于该位置处的道路情况的实际和当前信息。

道路情况可以是在轮2与道路5之间测得的摩擦力、测得的轮2在道路5上滚动阻力、识别出的对道路5的损坏、比如对沥青的损坏、或者用于道路维护需求的指标。后者可以是例如需要将雪从道路5清除或需要在道路5上铺沙砾的积雪或结冰的水平。该信息可以被提供至下述中央位置：在该中央位置处，道路管理人员监测道路5的状态并且可以在必要时采取行动。借助于该方法，通过使人员在必要时采用行动的响应时间较短并且/或者避免例如不必要的铺砂而实现了道路5的更精确的维护。

有利地，人们可以使用该方法从布置在不同车辆13a至13d处的多个传感器10获得道路情况参数。这样提高了精度和清晰度。在理想场景下，人们可以设想在特定道路5上行进的大量车辆、或者甚至基本上所有车辆获得道路情况参数并将这些道路情况参数传输至中央计算系统30。

具有关于给定位置处的道路情况的信息，该方法还可以包括在该位置处执行道路维护动作。

在一个实施方式中，该方法包括将道路情况数据从中央计算系统30传输至第二车辆13a至13d，其中，道路情况数据包括关于道路5的至少一个位置处的道路情况的信息。这可以是例如具有造成安全风险的结冰道路表面的地点。然后，来自中央计算系统30的关于该地点的信息可以传输至接近该位置的车辆13a至13d，作为对驾驶员或车辆驾驶系统的警告。

车辆13a至13d(或每个车辆13a至13d)上的传感器布置方式可以是以上描述的且在图1至图6中示出的任何布置方式。例如，传感器10可以布置在车辆13a至13d的轮2与轮悬架3、12之间，类似于图1中所示，或者布置在支承件40与车辆13a至13d的车身之间，如图6中所示。在另一示例中，传感器10被结合在车辆13a至13d的常规部件中的一个常规部件中。替代性地，可以使用不同类型的传感器，比如视觉传感器、相机、记录车辆动态的加速度传感器、记录车辆13a至13d的不同轮之间的牵引力损失或差异的轮旋转传感器或其他类型的传感器。

根据本文中所描述的实施方式，可以以可靠、容易且安全的方式记录滚动阻力数据或其他数据。根据给定的需求，其他相关数据可以例如是噪音排放、滑动阻力、表面纹理、其他安全问题、能耗等。数据可以被转换并显示在例如车辆的驾驶室中的监测器上或者被传输至远程位置。以这种方式，可以读取正确的数值并且正确的数值将给出车道的实际参数。然后，这可以例如用于道路维护的计划。在一些实施方式中，该装置和方法可以用于提高安全性。

本发明不受上述实施方式限制；应当参照所附权利要求。