用于确定车辆的期望速度的方法与流程

本发明涉及一种用于确定车辆(优选为自主车辆)的期望速度的方法。该车辆包括具有弹性滞后(elastichysteresis)的减震器装置，优选为液压减震器装置。本发明还涉及一种用于确定车辆的期望速度的系统、一种包括这种系统的车辆、一种计算机程序和一种计算机可读介质。

本发明可应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车和建筑设备。虽然将针对卡车来描述本发明，但本发明不限于这种特定车辆，而是也可用在其它车辆中，例如公共汽车或工程机械。

背景技术：

在车辆(特别是自主车辆)中，需要考虑车辆正在其上行驶的道路表面的特性来确定车辆的期望速度。如此确定的期望速度可被传达给驾驶员，或可用于车辆的自动速度控制。

为了评估车辆正在其上行驶的道路表面的特性，已知利用从减震器装置获得的数据。在轻型、中型和重型车辆中，减震器装置通常安装在轮轴与车辆底盘之间，以便吸收或至少缓冲由例如车辆正在其上行驶的道路表面引起的振动。典型地，减震器可布置在弹簧悬架与例如车辆的轮轴或底盘之间。

us2008251307描述了一种速度调节方法，其中确定减震器的偏转幅度，并且其中，基于如此确定的幅度来控制车辆的速度。

wo15053681描述了一种速度调节方法，其中可基于多个参数中的一个或多个参数来控制车辆的速度。例如，可基于检测到的减震器的振动来控制速度。可使用测量车辆的各部分之间的距离的距离传感器或检测车辆移动的加速度计来测量所述振动。

因此，希望提供一种改进的用于确定车辆的期望速度的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种考虑到车辆在其上行驶的道路表面的特性来确定车辆的期望速度的方法。

此目的通过根据权利要求1所述的方法来实现。

因此，本发明涉及一种用于确定车辆(优选为自主车辆)的期望速度的方法。该车辆包括具有弹性滞后的减震器装置，优选为液压减震器装置。此外，该方法包括：获得指示了在车辆的参考行驶条件下由减震器装置耗散的能量的参考值；以及使用所述参考值来确定车辆的速度，对于该速度，指示了在类似行驶情形下由减震器装置耗散的能量的值预期落入预定的能量耗散范围内。

根据本发明，所述期望速度是基于对由减震器装置耗散的能量的考虑来确定的。由减震器装置耗散的能量是速度相关的，且因此可通过调节车辆的行驶速度来对其进行限制。此外，考虑由减震器装置耗散的能量可能与诸如以下各项的不同考虑因素有关：评估对车辆的一个或多个部件的可能损害的风险；或者限制不平坦路面对车辆的货物、驾驶员或乘客的冲击。

在所述预定的能量耗散范围内，指示了能量耗散的所述值可例如低于第一阈值和/或高于第二阈值。

该第一阈值和/或第二阈值可不同于所述参考值。

所述参考行驶条件可有利地是车辆在道路的参考部分上行驶。在这种情况下，所述类似行驶条件可例如是车辆在同一道路的连续部分上行驶，其中可假设该路面的特性类似于所述参考部分的路面的特性。可选地，所述类似行驶条件可以是车辆在道路的同一参考部分上行驶。

可选地，获得指示了由减震器装置耗散的能量的值的所述步骤包括：在负载循环下，针对减震器装置在减震器装置被压缩时的一个或多个位移，确定第一组加速度或负载；针对减震器装置在减震器装置被伸展时的所述一个或多个位移，确定第二组加速度或负载；以及使用所述第二组加速度或负载和/或位移与所述第一组加速度或负载和/或位移之间的差值来确定指示了由减震器装置耗散的能量的值。

可选地，获得指示了在车辆的参考行驶条件下由减震器装置耗散的能量的参考值的所述步骤是对第一车辆执行的，并且，确定车辆的速度以使得指示了在类似行驶条件下由减震器装置耗散的能量的值落入预定的能量耗散范围内的所述步骤是对预期沿着与第一车辆相同的路线行驶的第二车辆执行的。在此变型中，第一车辆可以是前导车辆，而第二车辆可以是车辆队列中的尾随车辆。

可选地，该方法的步骤是对同一车辆执行的。

可选地，该方法包括向车辆的驾驶员给出所述确定的速度的指示。

可选地，该方法包括将车辆控制到所述确定的速度。

可选地，所述减震器装置连接到车辆弹簧装置，并且，确定预定的能量耗散范围的所述步骤包括：获得车辆弹簧装置的特性；以及基于车辆弹簧装置的特性来确定所述预定的能量耗散范围。

可选地，该方法还包括确定所述预定的能量耗散范围的步骤，包括：获得减震器装置的频率水平；以及基于该频率水平来确定所述预定的能量耗散范围。

本发明的第二方面涉及一种用于确定车辆(优选为自主车辆)的期望速度的系统，所述车辆包括具有弹性滞后的减震器装置，优选为液压减震器装置，该系统被配置成：

-获得指示了在车辆的参考行驶条件下由减震器装置耗散的能量的参考值；并且

-使用所述参考值来确定车辆的速度，对于该速度，指示了在类似行驶条件下由减震器耗散的能量的值预期落入预定的能量耗散范围内。

可选地，该系统可被配置成获得指示了由减震器装置耗散的能量的值，以便：

-针对减震器在减震器被压缩时的一个或多个预定位移，确定第一组加速度或负载；

-针对减震器在减震器此后被伸展时的所述一个或多个预定位移，确定第二组加速度或负载；并且

-使用所述第二组加速度或负载与所述第一组加速度或负载之间的差值来确定指示了由减震器耗散的能量的值。

可选地，该系统可进一步被配置成向车辆的驾驶员指示所述确定的速度，或替代地进一步被配置成将该车辆控制到所述确定的速度。

可选地，该系统可包括控制单元，该控制单元被配置成执行该系统的步骤。

在第三方面，本发明涉及一种车辆，优选为诸如卡车等的重型车辆，优选为包括根据本发明的系统的自主车辆。

在第四方面，本发明涉及一种计算机程序，该计算机程序包括程序代码组件，该程序代码组件用于当所述程序在计算机上运行时执行根据本发明的方法的步骤。

在第五方面，本发明涉及一种计算机可读介质，该计算机可读介质携载计算机程序，该计算机程序包括程序组件，当所述程序组件在计算机上运行时，所述程序组件用于执行根据本发明的方法的步骤。

应当理解，本文中关于本发明的第一方面描述的特征和优点同样适用于本发明的第二方面、第三方面、第四方面和第五方面。

以下描述和从属权利要求中公开了本发明的其它优点和有利特征。

附图说明

参照附图，下面是作为示例引述的本发明的实施例的更详细描述。

在这些图中：

图1是车辆的示意图；

图2是减震器的实施例的立体图；

图3是针对所选择的空气弹簧压力的、连接到空气弹簧的减震器的负载特性的图的示例；

图4是针对两种不同空气弹簧压力的、连接到空气弹簧的减震器的负载特性的图的示例；

图4b是示出空气弹簧在不同空气弹簧压力下的不同滞后曲线的示例的图。

图5是用于确定车辆的期望速度的方法的实施例的示意性流程图；

图6是用于确定车辆的期望速度的方法的实施例的示意性流程图；并且

图7是用于执行用于确定车辆的期望速度的方法的系统的实施例的示意图。

具体实施方式

下面将针对卡车1(例如图1中所示的卡车)形式的车辆来描述本发明。卡车1应被视为可包括具有弹性滞后的减震器装置100的车辆的示例。车辆1可包括一个或多个减震器装置100。

然而，本发明可实施在多种不同类型的车辆中。仅举例来说，本发明可实施在卡车、牵引车、轿车、公共汽车、诸如轮式装载机或铰接式运输车的工程机械、或任何其它类型的建筑设备中。

特别参照图1，描述了可实施本发明的车辆的示例。

在图1中，车辆1包括将车架2连接到前轮轴3的前车辆悬架装置300以及将车架2连接到后轮轴4的后车辆悬架装置300'。因此，车辆悬架装置300、300'中的每一个均被布置成在车辆1的运动期间缓冲/吸收来自相应轮轴的负载。车辆1当然可包括不止两个轮轴。为了简单起见，仅参考前车辆悬架装置300，它被称为车辆悬架装置300。

如图1中可见，车辆悬架装置300包括车辆减震器装置100和弹簧装置，该弹簧装置在此被示出为包括柔性波纹管102，诸如空气等的气体可添加到该柔性波纹管102中或从该柔性波纹管102排出。当然可想到其它弹簧装置，例如板簧装置等。更详细地，车辆减震器装置100连接在轮轴3与柔性波纹管102之间，从而该柔性波纹管连接到车架2。因此，柔性波纹管102连接在车辆减震器装置100与车架2之间。

车辆1还包括控制单元400，该控制单元400被布置成接收控制信号并传递控制信号，以利用指示由减震器装置100耗散的能量的值来确定车辆的期望速度，如下文所述。虽然控制单元400被描绘为仅布置成与前轮轴3的车辆减震器装置100连接，但应容易理解，该控制单元被布置成或者可以布置成与车辆1的每一个减震器装置连接。

控制单元400可包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或其他可编程设备。该控制单元还可以包括或替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备或数字信号处理器。当该控制单元包含可编程设备(例如上文提到的微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器)时，该处理器还可包括控制所述可编程设备的操作的计算机可执行代码。

参考图2，更详细地描绘了图1中的车辆减震器装置100的说明性示例。如图可见，车辆减震器装置100包括被布置成连接到图1中所描绘的柔性波纹管102的上连接部分207、和被布置成连接到轮轴的下连接部分205。应容易理解，车辆减震器装置100必须不直接连接到轮轴，这是因为支架或其它部件可布置在减震器装置100与轮轴之间。

此外，减震器装置100包括减震器壳体103以及可相对于减震器壳体103移动的活塞101。如图可见，活塞101可在减震器壳体103内移动，因此，活塞101的布置在减震器壳体103内的部分用虚线示出。减震器装置100被示意性地示出，并且本领域技术人员明白可以想到设计上的变化。如图2中进一步描绘的，减震器壳体103包括活塞末端位置203、204。详细地，减震器壳体103包括活塞上末端位置204和活塞下末端位置203。因此，活塞101的端部部分110可在减震器壳体内在活塞上末端位置204与活塞下末端位置203之间移动。此外，活塞101在车辆静止时在减震器壳体内的位置在图2中被表示为200。因此，当车辆的发动机启动并且车辆静止而准备出发时，活塞101的端部部分110布置在减震器壳体内的被表示为第一位置200的位置处，该位置被用在下文关于图3到图4的描述所述的示例中。活塞101的端部部分的位置可例如由活塞位置传感器120确定。

首先参考图3，该图是示出了根据第一示例实施例的连接到弹簧装置的减震器装置100的负载特性的曲线图。如图3中可见，水平轴表示活塞101在减震器壳体103内的位移，而竖直轴表示暴露于减震器装置100的外力的力水平。因此，图3中的曲线图示出了减震器装置在减震器装置100的压缩和伸展期间的力/位移特性的示例实施例。详细地，图3示出了活塞上末端位置204、活塞下末端位置203以及活塞的第一位置200。因此，从活塞上末端位置204到活塞下末端位置203的线302表示活塞101从活塞上末端位置204到活塞下末端位置203的移动，即，减震器装置100的伸展302。另一方面，从活塞下末端位置203到活塞上末端位置204的线304表示活塞101从活塞下末端位置203到活塞上末端位置204的移动，即，减震器装置100的压缩304。如图可见，当连接到弹簧装置时，与减震器装置100的伸展相比，在压缩期间，对于给定的位移，力值更高。

在操作期间，即，当减震器装置100暴露于来自车辆1的负载时，当活塞101在压缩阶段中布置在第一位置200处时，减震器装置100的第一力值f1被确定。当活塞101在伸展阶段中布置在第一位置200处时，减震器装置100的第二力值f2也被确定。因此，在减震器装置100的压缩和伸展期间(即，在负载循环期间)，针对减震器壳体103内的基本相同的活塞位置，第一力值f1和第二力值f2被确定。此后，能够确定第一力值f1与第二力值f2之间的差值202。因此，能够确定该减震器装置的滞后效应，即，力在压缩期间与伸展期间相比有多大不同。

图3示出了针对减震器装置100的单个位置200的第一力值f1和第二力值f2。然而，应容易理解，可获取和评估从活塞下末端位置203到活塞上末端位置204的每个位置的力值。

第一f1力值与第二f2力值之间的差值202(即，滞后)然后可用作指示在行驶时由减震器耗散的能量的值。优选地，指示由减震器耗散的能量的该值可基于如下两项之间的差值：针对在减震器被压缩时的减震器的预定位移的第一组加速度或负载，针对减震器在之后被伸展时的减震器的所述预定位移的第二组加速度或负载。

指示由减震器耗散的能量的该值被与预定的能量耗散范围进行比较。预定的能量耗散可基于先前确定的车辆弹簧装置的特性，例如，它可基于如上所述的、力/加速度的测量值与位移之间关系的曲线来进行。所述预定的能量耗散范围可考虑到各种目标来设置，例如限制减震器装置和/或其它车辆零件的磨损，或者限制当在不平坦路面上行驶时对车辆的货物、驾驶员和/或乘客产生的冲击。

该车辆弹簧装置所呈现的力/加速度、以及在不平坦路面上行驶时由车辆弹簧装置耗散的能量将取决于车辆在路面上行驶的速度。

根据本发明，应确定车辆的期望速度，对于该速度，指示由减震器装置耗散的能量的所述值预计落入所述预定的能量耗散范围内。

因此，可调节车辆的速度，以便例如限制减震器装置和/或其它车辆零件的磨损，或者限制当在不平坦路面上行驶时对车辆的货物、驾驶员和/或乘客产生的冲击。

然而，上文所述的滞后效应也可取决于连接到减震器装置100的弹簧装置的特性。因此，该滞后效应可取决于连接到减震器装置100的柔性波纹管内的气体压力水平、或者连接到减震器装置100的板簧装置的竖直位移。下文将描述当减震器装置100连接到上文关于图1的描述所述的柔性波纹管时对滞后效应的影响。

图3中所示的曲线图在图4中被用虚线描绘，以便简化对图3中的实施例与图4中的实施例之间的差异的说明。图3中的实施例的力/位移特性代表柔性波纹管内的第一气体压力水平，而图4中的实施例的力/位移特性代表柔性波纹管内的第二气体压力水平。应容易理解，图4中的图示是示意性的，并且可采取其它形式和形状。

如图4中可见，减震器装置100的力特性不同于图3中描绘的力特性。详细地，与针对第一气体压力水平在压缩304和伸展302期间的对应力梯度相比，针对第二气体压力水平在压缩304'与伸展302'两者期间的力梯度更陡。

如图4中可见，与第一气体压力水平相比，针对柔性波纹管内的第二气体压力水平，第一值f1与第二值f2之间的差值202更高。由此，当确定所述预定的能量耗散范围时，可考虑车辆弹簧装置的特性。

(在此上下文中，图4b是示出空气弹簧(柔性波纹管)在不同空气弹簧压力(气体压力水平)下的不同滞后曲线的图的示例)。

其它方面也可以影响上文所述的滞后效应，例如暴露于减震器装置100的振荡力的频率。在这种情形下，所述预定的能量耗散范围可以是这种频率水平所特有的。

此外，减震器装置100连接到上文所述的控制单元400。根据图2中描绘的示例，控制单元400连接到活塞位置传感器120。活塞位置传感器120被布置成确定活塞101相对于减震器壳体103的位置。活塞位置传感器120被描绘为连接到活塞101。然而，当然可想到确定车辆减震器装置100的位置的其它替代方案。例如，车辆减震器装置100的位置可通过例如检测车架2相对于轮轴3的位置来确定，该位置可通过连接到例如车辆底盘的外部水平传感器来确定。

因此，控制单元400接收与车辆减震器装置100的位置相关的信号。该控制单元还可优选接收与在减震器装置100的操作期间暴露于该减震器装置的负载相关的信号。该负载可通过检测暴露于减震器装置100的加速度水平来获取。这可通过使用例如合适的传感器(未示出)来实现。

在与具体示例实施例相关的上述解释之后，现在参考图5，图5是用于确定车辆的期望速度的方法的流程图。

该方法包括：

-获得501、601指示了在车辆的参考行驶条件下由减震器装置100耗散的能量的参考值；以及

-使用所述参考值来确定502、602车辆的速度，对于该速度，指示了在类似行驶条件下由减震器装置100耗散的能量的值预期落入预定的能量耗散范围内。

因此，获得201、601指示了在车辆的参考行驶条件下由减震器装置100耗散的能量的参考值的所述步骤不受上文中描述的示例性实施例限制。然而，指示了由减震器装置耗散的能量的该参考值应与预定的能量耗散范围相当。总之，该方法建议基于对减震器装置中的能量耗散的考虑来确定车辆的速度，这可以以不同的方式实施。

参考图6，在该方法的变型中，获得601指示了由减震器装置耗散的能量的值包括：

-针对减震器装置在减震器装置被压缩时的一个或多个位移，确定603第一组加速度或负载；

-针对减震器装置在减震器装置被伸展时的所述一个或多个位移，确定604第二组加速度或负载；以及

-使用第二组加速度或负载和/或位移与第一组加速度或负载和/或位移之间的差值来确定605指示了由减震器装置耗散的能量的值。对于实施方案的示例，参见上文关于图2至图4的描述。

可选地，可对同一个车辆执行如下步骤：即，获得501、601指示了在车辆的参考行驶条件下由减震器装置耗散的能量的参考值的所述步骤，以及确定502、602车辆的速度以使得指示了在类似行驶条件下由减震器装置耗散的能量的值落入预定的能量耗散范围内的步骤。在这种情况下，对车辆速度的确定可基于指示了紧接在该确定之前获得的所耗散的能量的参考值，这意味着车辆速度是基于已发生的事件来调节的。或者，换句话说，该参考值反映了已行驶的道路的一部分的表面特性。然而，因为确实有可能路面在其长度的某些范围内呈现类似的表面特性，所以将车辆速度调节到所述期望速度可能会对减震器装置所感知的未来冲击产生影响。

可选地，获得501、601指示了在车辆的参考行驶条件下由减震器装置耗散的能量的参考值的所述步骤是对第一车辆执行的，而获得502、602车辆的速度以使得指示了在类似行驶条件下由减震器装置耗散的能量的值落入预定上文能量耗散范围内的所述步骤是对预期沿着与第一车辆相同的路线行驶的第二车辆执行的。在这种情况下，可基于第一车辆的经验来调节第二车辆的速度，以便限制由第二车辆的减震器装置耗散的能量。第一车辆可以是前导车辆，而第二车辆可以是车辆队列中的尾随车辆。这样，可调节尾随车辆的速度，以避免也由于路面的间歇性变化(例如，坑洼)导致的有害冲击。

该方法可包括向车辆的驾驶员给出606所述确定的速度的指示。该指示可例如是视觉或听觉指示，从而促使驾驶员降低当前行驶速度。替代地，该指示可向驾驶员提供速度值，驾驶员可以将行驶速度调节到该速度值。

在自主车辆或部分自主车辆中，该方法可包括将车辆控制606'到所述确定的速度。所确定的速度值然后可用作车辆的速度控制模块的输入。

如上所述，减震器装置2可连接到车辆弹簧装置。在这种构造中，并且参考图7，该方法可还包括确定所述预定的能量耗散范围的步骤610，其包括：

-获得611车辆弹簧装置的特性；以及

-基于车辆弹簧装置的特性来确定612所述预定的能量耗散范围。

此外，并且如上所述，该方法可还包括确定所述预定的能量耗散范围的步骤610，其包括：

获得621减震器装置2的频率水平；以及

基于该频率水平来确定622所述预定的能量耗散范围。

此外，如图7中示意性地示出的，提供了用于确定车辆1的期望速度的系统700。该系统被配置成：

-获得701指示了在车辆的参考行驶条件下由减震器装置耗散的能量的参考值；并且

-确定702车辆的速度，对于该速度，指示了在类似行驶条件下由减震器耗散的能量的值预期落入预定的能量耗散范围内。

该系统可进一步被配置成获得指示了由减震器装置耗散的能量的值，以便：

-针对减震器在减震器被压缩时的一个或多个预定位移，确定703第一组加速度或负载；

-针对减震器在减震器被伸展时的所述一个或多个预定位移，确定704第二组加速度或负载；并且

-使用第二组加速度或负载和/或位移与第一组加速度或负载和/或位移之间的差值来确定705指示了由减震器耗散的能量的值。

此外，该系统可被配置成向车辆的驾驶员指示706所述确定的速度，或替代地进一步被配置成将车辆控制706'到所述确定的速度。

如图7中所示例的，该系统可例如包括获得模块701、确定模块702和指示模块706或控制模块706'。获得模块701可从一个或多个确定模块703获得信息。通常，该系统可连接到用于接收对要执行的步骤有用的数据(例如，来自与减震器装置相关的传感器的数据)的构件。

该系统可有利地包括如上所述的控制单元400，该控制单元400被配置成执行所述步骤和/或包含该系统的模块。

应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将意识到，可在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。