专利名称：具有信号冻结确定功能的车辆高度控制悬吊设备及其车辆高度控制方法
技术领域：
本发明涉及一种具有信号冻结确定功能的车辆高度控制悬吊设备及其车辆高度控制方法，且更明确地说，涉及一种具有信号冻结确定功能的车辆高度控制悬吊设备及其车辆高度控制方法，其中通过确定车辆高度传感器的信号是否被冻结来控制车辆高度，从而确保车辆的操纵稳定性，并防止悬吊系统的过度操作。
背景技术：
最初，车辆悬吊设备仅基于仅仅支撑车体的概念。然而，最近其正得以发展为用以通过相对于车体重量并相对于路面维持车辆高度和吸收从路面传输到车体的震动来改进乘坐舒适性(ride comfort)，并通过将车体维持在适于驱动的姿态中来改进车辆的操纵稳定性。
一般来说，阻尼力(damping force)在乘坐舒适性和操纵稳定性方面中展现对立特性，且因此在确定阻尼力中存在许多困难。因此，最近已在乘坐舒适性和操纵稳定性考虑中对悬吊设备的动态设计和驱动动力学分析进行了许多研究。
由于那些研究，已开发出一种悬吊设备，能够依据路面状况、驱动状况或车辆状况来主动校正车体姿势中的变化，改进车辆的驱动性能、操纵稳定性和乘坐舒适性。
已在此情况下开发出一种车辆高度控制悬吊设备。所述车辆高度控制悬吊设备可依据负载波动(fluctuation of load)和路面变化而将车体维持在某一高度，且进一步可具有由驾驶者的简单操作执行的车辆高度变化功能和/或依据车辆速度变化来改变车辆高度的速度感应式车辆高度改变功能。
正在开发、建构或研究多种类型的车辆高度控制悬吊设备。在这些设备中，已经普遍知道的是一种空气悬吊设备，其用于基于由车辆高度传感器测量到的车辆高度信息而使用空气弹簧的内压力中的变化来控制车辆高度。
此类空气悬吊设备被构造为使得车辆高度传感器安装在车辆的前轮侧和后轮侧的至少一者处，且基于从个别车辆高度传感器接收到的信号通过驱动安装在个别车轮处的空气弹簧来控制车辆高度。
在具备此类车辆高度传感器的车辆悬吊设备中，确定来自车辆高度传感器的信号(其受到由外部环境引起的结构或电缺陷的影响)是否在正常范围内，当所述信号在正常范围外时停止对车辆高度的控制。也就是说，止对车辆高度的控制的情况包含电力线短路、断路和接地(GND)短路。
然而，除了不输出正常信号的情况(例如，电力线短路、断路和GND短路)外，如果车辆高度传感器由于传感器的故障而处于信号冻结(固定输出)状态(在此状态中其无法输出正常信号)，那么难以确定信号冻结状态。因此，即使当传感器信号被冻结时也控制车辆高度，从而导致车辆稳定性的降级。
举例来说，如果车辆高度传感器的电压电平在0V到5V范围内，那么具有0V到0.5V的信号在短路或GND短路的情况下输出，具有0.5V到1.9V的信号在来自传感器的信号在正常范围外的情况下输出，具有1.9V到3.1V的信号在传感器正常操作的情况下输出，具有3.1V到4.5V的信号在来自传感器的信号在正常范围外的情况下输出，且具有4.5V到5V的信号在断路或电力线短路的情况下输出。
在安装于车体与车轴之间的传感器偏离可能由于车体和车轴的相对运动而物理上引起的位移时，在正常范围外的这些电压区段(0.5V到1.9V和3.1V到4.5V)可能会出现。
在传感器被损坏并卡住、传感器安装零件(固定螺丝)松动并由于重力而下坠或传感器的旋转部分不移动时，可能会发生在正常范围外的这些电压区段。
如果传感器值由于此类原因而偏离正常信号范围，那么可容易地检测到这一情况。然而，如果传感器信号在正常范围(1.9V到3.1V)内被冻结且不变化，那么难以确定信号是否正常。
也就是说，难以区分车辆高度传感器的输出值由于车辆高度传感器的故障而被冻结，还是车辆高度传感器的输出值由于车辆实际上被维持在某一车辆高度处而被冻结。
因此，即使当传感器信号在正常范围内被冻结且不变化时，车辆悬吊设备也控制车辆的高度，从而导致悬吊系统由于系统的过度使用而发生故障的风险。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种具有信号冻结确定功能的车辆高度控制悬吊设备及其车辆高度控制方法，其中通过确定来自车辆高度传感器的信号是否被冻结来控制车辆高度，从而改进车辆的稳定性并防止悬吊系统由于系统的过度使用而发生故障。
根据用于实现所述目的的本发明的一方面，提供一种具有信号冻结确定功能的车辆高度控制悬吊设备，其包括多个车辆高度传感器，其用于测量车辆的高度；车辆高度调节致动器，其经驱动用于调节车辆的高度；及电子控制单元(electronic control unit，ECU)，其用于通过从多个车辆高度传感器的车辆高度信号中计算车辆高度变化值并将计算得到的车辆高度变化值与预定参考值进行比较以确定信号是否被冻结来执行通过致动器对车辆高度的调节。
所述ECU可包括计算部分，其用于为预定时间周期从多个车辆高度传感器的车辆高度信号中计算最大车辆高度变化值；可疑标记设定部分，用于将由计算部分计算得到的最大车辆高度变化值与参考值进行比较并将满足预定参考条件的车辆高度传感器的状态标记设定为可疑标记；确定部分，用于当被设定为可疑标记的传感器的数目不大于车辆高度传感器的总数目的一半时确定满足预定参考条件的车辆高度传感器处于信号冻结状态；常标记设定部分，其用于根据确定部分的确定而将所述车辆高度传感器的状态标记设定为异常标记；以及车辆高度调节处理部分，其用于当状态标记由异常标记设定部分设定为异常标记时停止经定位以对应于所述车辆高度传感器的致动器的车辆高度控制。
所述ECU可进一步包括警报处理部分，其用于当状态标记由异常标记设定部分设定为异常标记时输出预定警报信号。
车辆高度调节处理部分可当异常标记被重复设定并初始化多达预定次数时输出预定警报信号并停止车辆高度控制。
根据本发明的另一方面，提供一种具有信号冻结确定功能的车辆高度控制悬吊设备的车辆高度控制方法，其包括以下步骤从多个用于测量车辆高度的车辆高度传感器处接收车辆高度信号；以及通过从接收到的车辆高度信号中计算车辆高度变化值并将计算得到的车辆高度变化值与预定参考值进行比较以确定信号是否被冻结来执行车辆高度控制。
所述执行车辆高度控制的步骤可包括以下步骤为预定时间周期从多个车辆高度传感器的车辆高度信号中计算最大车辆高度变化值；将计算得到的最大车辆高度变化值与参考值进行比较并将满足预定参考条件的车辆高度传感器的状态标记设定为可疑标记；当被设定为可疑标记的传感器的数目不大于车辆高度传感器的总数目的一半时确定满足预定参考条件的车辆高度传感器处于信号冻结状态；根据所述确定将所述车辆高度传感器的状态标记设定为异常标记；以及当状态标记被设定为异常标记时停止经定位以对应于车辆高度传感器的致动器的车辆高度控制。
所述执行车辆高度控制的步骤可进一步包括当状态标记被设定为异常标记时输出预定警报信号的步骤。
所述停止车辆高度控制的步骤可包括以下步骤当异常标记被重复设定并初始化多达预定次数时输出预定警报信号；以及停止车辆高度控制。
图1是根据本发明一实施例的具有信号冻结确定功能的车辆高度控制悬吊设备的示意图。
图2是详细说明图1所示的ECU的方框图。
图3是说明根据本发明一实施例的具有信号冻结确定功能的车辆高度控制悬吊设备的车辆高度控制方法的流程图。
具体实施例方式
下文中，将参看附图来详细描述根据本发明的具有信号冻结确定功能的车辆高度控制悬吊设备及其车辆高度控制方法。
图1是根据本发明一实施例的具有信号冻结确定功能的车辆高度控制悬吊设备的示意图。
如图1所示，根据本实施例的具有信号冻结确定功能的车辆高度控制悬吊设备包括个用于测量车辆高度的车辆高度传感器12L、12R、22L和22R；经驱动用于调节车辆高度的多个车辆高度调节致动器10L、10R、20L和20R；以及电子控制单元(ECU)30，用于根据从所述多个车辆高度传感器12L、12R、22L和22R接收到的信号来控制由致动器调节的车辆高度。
车辆高度传感器包含安装在左前轮FL和右前轮FR附近的前轮侧车辆高度传感器12L和12R，以及安装在左后轮RL和右后轮RR附近的后轮侧车辆高度传感器22L和22R。
在此实施例中，车辆高度传感器12L、12R、22L和22R检测车体与车轴之间的相对距离(即，车辆高度)，且最典型的一个被用作车辆高度传感器，其中两个旋转杠杆(rotating lever)分别安装在车体和车轴上以通过相对于线性位移检测两个杠杆的相对角度来感测其间的距离。
所述车辆高度调节致动器10L、10R、20L和20R(文中称为“空气弹簧”)经定位以分别对应于前述车辆高度传感器12L、12R、22L和22R。这些空气弹簧包含前轮侧左空气弹簧10L和右空气弹簧10R，以及后轮侧左空气弹簧20L和右空气弹簧20R。
所述ECU 30从个别轮子位置处的车辆高度传感器12L、12R、22L和22R处接收车辆高度信号，并实质上基于所述信号来控制车辆高度。
在本发明实施例中，ECU 30基于从个别车辆高度传感器接收到的车辆高度信号来控制前轮侧空气弹簧10L和10R以及后轮侧空气弹簧20L和20R。
ECU 30以某一控制值驱动压缩机(compressor)(未图示)和包含压缩机的气动回路(pneumatic circuit)(未图示)。
根据本发明，ECU 30经构造以通过将从自多个车辆高度传感器12L、12R、22L和22R接收到的车辆高度信号中计算得到的车辆高度变化值与预定参考值进行比较并确定传感器信号是否被冻结来控制车辆高度。下文将参看图2来描述ECU 30的配置。
参看图2，此实施例中的ECU 30从传感器信号的冻结中确定传感器无法再发挥作用并产生固定输出，且接着停止对于车辆高度的控制。ECU包括接收部分31，其用于接收车辆高度信号；计算部分32，其用于从接收到的车辆高度信号中计算车辆高度变化值；可疑标记设定部分33，其用于将车辆高度变化值与预定参考值进行比较，并根据是否满足预定条件来将传感器的状态标记设定为可疑标记；确定部分34，其用于确定信号冻结状态；常标记设定部分35，其用于根据所述确定将状态标记设定为异常标记；辆高度调节处理部分36，其用于停止空气弹簧的车辆高度控制，空气弹簧包含上面安装有状态标记被设定为异常标记的传感器的轮子；警报处理部分37，其用于通知车辆高度传感器的故障；和车辆速度处理部分38，其用于确定车辆是否处于驱动状态。
此时，除了悬吊设备的车辆高度的控制外，ECU还可执行对悬吊设备和减震器(shock absorber)的总体控制，并进一步参与控制车辆的其它系统(例如，向系统(steering system)和/或制动系统(braking system))。然而，于其它控制不与本发明的主题直接相关，所以将省略其详细描述。
接收部分31从前轮FL和FR侧上的两个车辆高度传感器12L和12R以及后轮RL和RR侧上的两个车辆高度传感器22L和22R接收车辆高度信号，信号传输到计算部分32。
计算部分32通过使用以下等式1为预定时间周期从由接收部分31接收到的个别车辆高度信号中计算最大车辆高度变化值ΔHi＝maxHi-minHi，i＝1，...，4 (1)如果由计算部分32计算得到的最大车辆高度变化值小于预定参考值，么可疑标记设定部分33将所述车辆高度传感器中的一满足预定参考条件的车辆高度传感器的状态标记设定为可疑标记。
如果被可疑标记设定部分33设定为可疑标记的传感器的数目小于车辆高度传感器的总数目的一半(即，四个车辆高度传感器中的两个或少于两个)，那么确定部分34确定所述满足预定参考条件的车辆高度传感器处于信号冻结状态。
举例来说，如果前轮FL和FR侧上的车辆高度传感器12L的状态标记被设定为可疑标记，或者前轮FL和FR侧上的车辆高度传感器12L的状态标记被设定为可疑标记且后轮RL和RR侧上的车辆高度传感器22L的状态标记被设定为可疑标记，那么确定车辆高度传感器处于信号冻结状态(即，常状态)。
如果车辆高度传感器如此被确定处于异常状态，那么异常标记设定部分35将车辆高度传感器的状态标记设定为异常标记。
如果状态标记被设定为异常标记，么车辆高度调节处理部分36停止包含上面安装有所述车辆高度传感器的轮子的空气弹簧的车辆高度控制。此处，尽管已结合其中停止经定位以对应于传感器的空气弹簧的车辆高度控制的情况来描述本实施例，但也有可能停止用于其中车辆高度传感器的状态标记被设定为异常标记的轮子的空气弹簧的车辆高度控制。
另外，果车辆高度传感器的状态标记被重复设定为异常标记并初始化多达预定次数，那么车辆高度调节处理部分36停止对车辆高度的控制。也就是说，车辆高度调节处理部分36确定传感器发生故障，且不再根据来自所述车辆高度传感器的车辆高度信号来执行车辆高度调节。
如果将车辆高度传感器的状态标记设定为异常标记，那么警报处理部分37输出预定警报信号。此时，优选地通过告警灯来通知用户传感器发生故障。
另外，甚至当车辆高度传感器的状态标记被重复设定为异常标记并初始化多达预定次数时，警报处理部分37也通过告警灯来输出警报信号。因此，户可容易地注意到车辆高度传感器发生故障。
车辆速度处理部分38根据由用于测量车辆速度的车辆速度传感器40测量到的车辆速度是否不小于预定速度(例如，30kph)来确定车辆是否处于驱动状态。
此时，如果由车辆速度传感器40测量到的车辆速度小于预定速度(如，0kph)，那么确定车辆不处于驱动状态。在三个或四个车辆高度传感器的状态标记由可疑标记设定部分33设定为可疑标记时发生此情况。
以此方式，确定来自车辆高度传感器的信号是否被冻结，以使得车辆高度得到控制，从而确保车辆的稳定性。
下文将描述如此构造的具有信号冻结确定功能的车辆高度控制悬吊设备的车辆高度控制方法。
图3是说明根据本发明一实施例的具有信号冻结确定功能的车辆高度控制悬吊设备的车辆高度控制方法的流程图。
ECU 30的车辆速度处理部分38确定车辆是否处于驱动状态(S101)。也就是说，其确定车辆速度是否不小于预定速度(例如，30kph)。
如果在步骤S101中确定车辆不处于驱动状态，那么ECU 30终止所述过程。
如果在步骤S101中确定车辆处于驱动状态，那么ECU 30的接收部分31从安装在车辆中的多个车辆高度传感器12L、12R、22L和22R处接收车辆高度信号(S102)。
接着，ECU 30的计算部分32为预定时间周期从接收到的车辆高度信号中计算传感器的每一者的最大车辆高度变化值(S103)。
接着，ECU 30的可疑标记设定部分33确定是否存在至少一个其中计算得到的最大车辆高度变化值小于预定参考值的传感器(S105)。
如果在步骤S105中确定不存在其中计算得到的最大车辆高度变化值小于预定参考值的传感器，那么ECU 30的车辆高度调节处理部分36执行经定位以对应于车辆高度传感器的致动器的车辆高度调节(S106)。
接着，车辆高度调节处理部分36初始化每一传感器的状态标记和计数数目(S108)，并继续进行步骤S101的过程以接收车辆高度信号。
如果在步骤S105中确定存在至少一个其中计算得到的最大车辆高度变化值小于预定参考值的传感器，那么可疑标记设定部分33将车辆高度传感器的状态标记设定为可疑标记(S107)。
接着，ECU 30的确定部分34确定具有由可疑标记设定部分33设定的可疑标记的传感器的数目是否不大于车辆高度传感器的总数目的一半(S109)。也就是说，如果存在四个车辆高度传感器，那么确定是否两个或少于两个车辆高度传感器的状态标记被设定为可疑标记。
此处，如果具有可疑标记的传感器的数目不大于车辆高度传感器的总数目的一半，那么确定部分34确定所述车辆高度传感器处于信号冻结状态。如果具有可疑标记的传感器的数目为三个或四个，那么确定部分确定车辆处于稳定状态。
如果在步骤S109中确定具有由可疑标记设定部分设定的可疑标记的传感器的数目大于车辆高度传感器的总数目的一半，即如果三个或四个车辆高度传感器的状态标记被设定为可疑标记，那么ECU 30终止所述过程。
其中三个或四个车辆高度传感器的状态标记被设定为可疑标记的情况在车辆处于稳定状态时发生。
如果在步骤S109中确定具有由可疑标记设定部分设定的可疑标记的传感器的数目不大于车辆高度传感器的总数目的一半，即如果一个或两个车辆高度传感器的状态标记被设定为可疑标记，那么ECU 30的异常标记设定部分35将车辆高度传感器的状态标记设定为异常标记(S111)。
接着，车辆高度调节处理部分36暂时停止经定位以对应于车辆高度传感器的致动器的车辆高度调节(S112)。此时，也可能暂时停止致动器的车辆高度控制。
接着，车辆高度调节处理部分36使计数数目增加一(S113)。
接着，车辆高度调节处理部分36确定计数数目是否超过预定计数数目(S115)。
如果在步骤S115中确定计数数目不超过预定计数数目，即如果将状态标记设定为异常标记和状态标记的初始化未被重复多达预定次数，那么车辆高度调节处理部分36初始化每一传感器的状态标记(S116)，并继续进行步骤S101的过程。
如果在步骤S115中确定计数数目超过预定计数数目，即如果将状态标记设定为异常标记和状态标记的初始化被重复多达预定次数，那么车辆高度调节处理部分36输出由警报处理部分37预定的警报信号，并完全停止车辆高度控制(S117)。
尽管已结合其中当车辆高度传感器的状态标记被重复设定为异常标记并初始化多达预定次数时完全停止车辆高度控制的情况来描述此实施例，本发明不限于此。即使当车辆高度控制被重复停止并重新开始多达预定次数时，也可完全停止车辆高度控制。
以此方式，控制车辆高度以改进车辆的稳定性，且识别传感器的故障以防止悬吊系统的过度操作，从而防止系统发生故障。
根据上述本发明，一优点在于通过确定车辆高度传感器的信号冻结状态来控制车辆高度，从而改进车辆的稳定性。
此外，根据上述本发明，优点在于识别相应车辆高度传感器的故障，使得可防止悬吊系统的过度操作，且因此可防止系统发生故障。
此外，根据上述本发明，优点在于通知驾驶员车辆高度传感器发生故障，以使得驾驶员可容易地注意到车辆高度传感器的故障，且可事先防止最危险的情况。
本发明不限于前述实施例，且所属领域的技术人员可对其作出各种变化和修改。所述各种变化和修改属于由所附权利要求书界定的本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种车辆高度控制悬吊设备，具有信号冻结确定功能，其特征在于所述车辆高度控制悬吊设备包括多个车辆高度传感器，用于测量车辆的高度；车辆高度调节致动器，经驱动用于调节所述车辆的所述高度；以及电子控制单元，用于通过从所述多个车辆高度传感器的车辆高度信号中计算车辆高度变化值并将计算得到的所述车辆高度变化值与预定参考值进行比较以确定所述信号是否被冻结来执行通过所述车辆高度调节致动器对所述车辆的所述高度的调节。
2.根据权利要求1所述的车辆高度控制悬吊设备，其特征在于其中所述电子控制单元包括计算部分，用于为预定时间周期从所述多个车辆高度传感器的所述车辆高度信号中计算最大车辆高度变化值；可疑标记设定部分，用于将由所述计算部分计算得到的所述最大车辆高度变化值与所述预定参考值进行比较，并将满足预定参考条件的车辆高度传感器的状态标记设定为可疑标记；确定部分，用于当被设定为所述可疑标记的传感器的数目不大于所述车辆高度传感器的总数目的一半时确定满足所述预定参考条件的车辆高度传感器处于信号冻结状态；异常标记设定部分，用于根据所述确定部分的所述确定来将所述车辆高度传感器的所述状态标记设定为异常标记；以及车辆高度调节处理部分，用于当所述状态标记由所述异常标记设定部分设定为所述异常标记时停止经定位以对应于所述车辆高度传感器的致动器的车辆高度控制。
3.根据权利要求2所述的车辆高度控制悬吊设备，其特征在于其中所述电子控制单元进一步包括警报处理部分，用于当所述状态标记由所述异常标记设定部分设定为所述异常标记时输出预定警报信号。
4.根据权利要求2所述的车辆高度控制悬吊设备，其特征在于其中所述车辆高度调节处理部分当所述异常标记被重复设定并初始化多达预定次数时输出预定警报信号并停止所述车辆高度控制。
5.一种车辆高度控制悬吊设备的车辆高度控制方法，其特征在于所述车辆高度控制悬吊设备具有信号冻结确定功能，所述车辆高度控制悬吊设备的车辆高度控制方法包括从多个用于测量车辆高度的车辆高度传感器接收车辆高度信号；以及通过从接收到的所述车辆高度信号中计算车辆高度变化值并将计算得到的所述车辆高度变化值与预定参考值进行比较以确定所述车辆高度信号是否被冻结来执行车辆高度控制。
6.根据权利要求5所述的车辆高度控制悬吊设备的车辆高度控制方法，其特征在于其中执行所述车辆高度控制的步骤包括为预定时间周期从多个所述车辆高度传感器的所述车辆高度信号中计算最大车辆高度变化值；将计算得到的所述最大车辆高度变化值与所述参考值进行比较，并将满足预定参考条件的车辆高度传感器的状态标记设定为可疑标记；当被设定为所述可疑标记的传感器的数目不大于所述车辆高度传感器的总数目的一半时，确定满足所述预定参考条件的车辆高度传感器处于信号冻结状态；根据所述确定而将所述车辆高度传感器的所述状态标记设定为异常标记；当所述状态标记被设定为所述异常标记时停止经定位以对应于所述车辆高度传感器的致动器的车辆高度控制。
7.根据权利要求6所述的车辆高度控制悬吊设备的车辆高度控制方法，其特征在于其中执行所述车辆高度控制的步骤进一步包括当所述状态标记被设定为所述异常标记时输出预定警报信号。
8.根据权利要求6所述的车辆高度控制悬吊设备的车辆高度控制方法，其特征在于其中停止所述车辆高度控制的步骤包括当所述异常标记被重复设定并初始化多达预定次数时输出预定警报信号；及停止所述车辆高度控制。
全文摘要
本发明涉及一种具有信号冻结确定功能的车辆高度控制悬吊设备及其车辆高度控制方法，其中通过确定来自车辆高度传感器的信号是否被冻结来控制车辆高度，从而确保车辆的操纵稳定性并防止悬吊系统的过度操作。本发明提供一种具有信号冻结确定功能的车辆高度控制悬吊设备，其包括多个车辆高度传感器，其用于测量车辆高度；车辆高度调节致动器，其经驱动用于调节车辆高度；以及电子控制单元，其用于通过从多个车辆高度传感器的车辆高度信号中计算车辆高度变化值并将计算得到的车辆高度变化值与预定参考值进行比较以确定信号是否被冻结来执行通过致动器对车辆高度的调节。
文档编号B60G17/018GK1974242SQ200610160939
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月1日 优先权日2005年12月2日
发明者金完镒 申请人:株式会社万都