车辆主动悬架系统及其控制方法与流程

本公开涉及一种车辆主动悬架系统和一种控制该主动悬架系统的方法。

背景技术：

车辆可设置有先进的操作者警告系统。先进的操作者警告系统可以为车辆的操作者提供通知或者警告车辆的操作者先进的操作者警告系统检测到安全隐患。这些安全隐患可包括存在其它车辆接近本车辆、车道漂移和避免碰撞。在遇到所述安全隐患之前，先进的操作者警告系统可提供听觉的、视觉的或触觉反馈以为车辆的操作者提供警告，从而为操作者提供足够的时间来反应、避开或减轻与安全隐患的撞击。

技术实现要素：

提供一种车辆主动悬架系统。所述车辆主动悬架系统可包括悬架致动器和控制器。悬架致动器可以可操作地连接到车身和车轮总成。所述控制器可被配置为：响应于物体检测传感器检测到物体同时车速大于阈值速度，将所述物体分类到多个预定义的类别中的一个类别中。所述控制器可被进一步配置为：根据与所述预定义的类别中的一个类别相关联的预定义的致动形式(actuation profile)，致动悬架致动器。

一种车辆可包括悬架致动器和控制器。所述控制器可被配置为：响应于在车辆的前方检测到物体和识别所述物体的类型，所述控制器可致动悬架致动器，以在车辆中引起振动特征。可以根据所述物体的类型在车辆中引起振动特征，使得所述物体的不同的识别类型引起不同的振动特征。

根据本发明的一个实施例，还包括用户界面，所述用户界面被配置为：响应于车辆的前方检测到物体和所述物体的类型，提供听觉信号。

根据本发明的一个实施例，还包括转向系统，其中，所述控制器被进一步配置为：在车辆中引起振动特征的同时改变转向系统的转向比。

根据本发明的一个实施例，所述控制器被进一步配置为：响应于在车辆 的后方检测到物体并识别所述物体的类型，根据所述类型和车速，致动悬架致动器同时执行停车操作以在车辆中引起振动特征。

根据本发明的一个实施例，所述控制器被进一步配置为：在车辆执行自主操作的同时，在完成自主操作之前致动悬架致动器以在车辆中引起振动特征。

根据本发明的一个实施例，所述振动特征的频率在1Hz到100Hz的范围内。

提供一种控制车辆主动悬架系统的方法。所述方法可包括：检测在车辆的预定距离内的物体，并将所述物体分类到多个预定义的类别中的一个类别中。在碰到所述物体之前，可以根据针对所述预定义的类别中的一个类别的预定的致动形式以及车速，致动主动悬架系统以在车辆中引起振动特征。

根据本发明的一个实施例，所述指示是指示所检测的物体的类别的视觉指示。

附图说明

图1具有主动悬架系统的车辆的示意图。

图2是示例性的用户界面显示。

图3是描述控制车辆主动悬架系统的方法的流程图。

具体实施方式

根据需要，在此公开本发明的具体实施例；然而，应理解的是，公开的实施例仅为本发明的示例，并且本发明可以以各种和替代的形式来实现。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定组件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种形式使用本发明的代表性基础。

参照图1，根据本公开的实施例示出了车辆10的示意图。组件在车辆10中的物理布局和方位可以改变。车辆10可以是机动车辆(诸如，汽车、卡车、农用设备或军用运输车辆)。车辆10可包括车身20、转向系统22、传感器系统24和悬架系统26。

转向系统22可以可操作地连接到车辆车轮总成30。车辆车轮总成30可包括第一车轮总成32和与第一车轮总成32纵向间隔开的第二车轮总成34。通常， 第一车轮总成32可以称为前桥，第二车轮总成34可以称为后桥。

转向系统22可被构造为使第一车轮总成32绕主销轴线铰接或枢转，以改变第一车轮总成32的车轮的枢转位置。转向系统22可包括通过转向机构36与第一车轮总成32可旋转地连接的转向盘。转向机构36可被构造为：响应于转向盘的旋转，经由可操作地连接到第一车轮总成32的转向连杆或转向臂使第一车轮总成32绕主销轴线枢转或铰接。

转向系统22可设置有转向比，所述转向比可将转向盘的旋转量关联到第一车轮总成32的枢转量或旋转量。较高转向比可以等同于转向盘的较大旋转量以转动第一车轮总成32。较低转向比可以等同于转向盘的较小旋转量以转动第一车轮总成32。转向机构36可以是齿轮齿条式转向机构、循环球式转向机构、蜗杆与扇形蜗轮转向机构、可变转向比转向机构、电动助力转向或可以枢转或铰接车辆车轮的其它构造。

第一车轮总成32可包括第一轮胎40、第一车轮42、第一轮毂44和第一转向节46。第一轮胎40可安装在第一车轮42上。第一车轮42可以可旋转地安装在第一轮毂44上。第一轮毂44可安装到第一转向节46。最终，第一转向节46可将第一车轮总成32连接到车辆底盘，所述车辆底盘可以可操作地连接到车身20。分开的车轮总成可以与第一车轮总成32横向地间隔开。

第二车轮总成34可包括第二轮胎50、第二车轮52、第二轮毂54和后转向节56。第二轮胎50可安装在第二车轮52上。第二车轮52可以可旋转地安装在第二轮毂54上。第二轮毂54可安装到后转向节56。最终，后转向节56可将第二车轮总成34连接到车辆底盘，所述车辆底盘可以可操作地连接到车身20。分开的车轮总成可以与第二车轮总成34横向地间隔开。

传感器系统24可包括多个车辆传感器。所述多个车辆传感器可包括物体检测传感器60和车轮速度传感器62。物体检测传感器60可设置为靠近车辆10的挡风玻璃、前部、前保险杠、后窗、后部或后保险杠。物体检测传感器60可以是照相机或视觉系统、驻车传感器、接近传感器、侧视传感器、前视/后视传感器或其组合。照相机可以是被构造为提供关于车辆10的前方或后方的障碍物或物体的前视照相机或后视照相机。驻车传感器、接近传感器、侧视传感器或前视/后视传感器可以是超声波传感器、雷达、光探测和测距(LIDAR)装置、无线电探测和测距(RADAR)装置、激光扫描器或其组合中的至少一种。物体检测传感器60的数量、类型和/或位置可基于车辆应用而 改变。物体检测传感器60可以被配置为提供指示在物体检测传感器60或车辆10的预定范围内的物体的数据或信号。

车轮速度传感器62可设置为靠近第一车轮总成32的第一轮毂44和第二车轮总成34的第二轮毂54中的至少一个。车轮速度传感器62可被配置为提供指示轮胎、车轮和/或轮毂的转速或角速度的数据或信号。最终，车轮速度传感器62可提供指示车速的数据或信号。

悬架系统26可被构造为使车身20与车辆车轮总成30互相连接。悬架系统26还可被配置为使车辆车轮总成30与连接到车身20的车辆底盘互相连接。悬架系统26可以是主动悬架系统或半主动悬架系统。

悬架系统26可包括第一车轮悬架总成70和第二车轮悬架总成72。第一车轮悬架总成70可以经由控制臂或连杆而可操作地结合到第一车轮总成32，并且可经由第一支架78而可操作地结合到车身。第一车轮悬架总成70可包括第一悬架致动器74和第一功率供应/功率放大器76。第一悬架致动器74可以可操作地连接到车身20和第一车轮总成32。第一悬架致动器74可以是电动液压致动器或机电致动器。第一悬架致动器74可被构造为替代支柱、减震器或其它被动阻尼器。在至少一个实施例中，第一悬架致动器74可包括围绕或靠近第一悬架致动器74设置的弹簧元件(诸如，螺旋弹簧)。

第一悬架致动器74可被构造为主动地控制车辆运动。第一悬架致动器74可控制或改变第一车轮悬架总成的行驶高度、颠簸和回弹时的悬架位移或车轮总成行程、悬架负载、悬架刚度和阻尼系数以及第一车轮总成32和车身20之间的相对距离。第一悬架致动器74可被配置为在车辆10中引起振动特征。所述振动特征可以具有可变频率和振幅。所述振动特征可引起车身20和悬架系统26的第一车轮悬架总成70之间的相对运动。

可通过第一功率供应/功率放大器76将功率提供到第一悬架致动器74。所提供的功率可以对第一悬架致动器74的组件供给能量，这可引起期望的轮体力或偏转。在至少一个实施例中，第一功率供应/功率放大器76可以用可操作地连接到液压流体源的液压马达替代，这可对第一悬架致动器74供给能量。

第二车轮悬架总成72可以经由控制臂或连杆而可操作地结合到第二车轮总成34，或者可以经由第二支架84可操作地结合到车身20。第二车轮悬架总成72可包括第二悬架致动器80和第二功率供应/功率放大器82。第二悬架致动器80可以可操作地连接到车身20和第二车轮总成34。第二悬架致动器80可以 是电动液压致动器或机电致动器。第二悬架致动器80可被构造为替代支柱、减震器或其它被动阻尼器。在至少一个实施例中，第二悬架致动器80可包括围绕或靠近第二悬架致动器80设置的弹簧元件(诸如，螺旋弹簧)。

第二悬架致动器80可被构造为主动地控制车辆运动。第二悬架致动器80可控制或改变第二车轮悬架总成72的行驶高度、颠簸或回弹时的悬架位移或车轮总成行程、悬架负载、悬架刚度和阻尼系数以及第二车轮总成34和车身20之间的相对距离。第二悬架致动器80可被配置为在车辆10中引起振动特征。所述振动特征可具有可变频率和振幅。所述振动特征可引起车身20和悬架系统26的第二车轮悬架总成72之间的相对运动。

可通过第二功率供应/功率放大器82将功率提供到第二悬架致动器80。所提供的功率可以对第二悬架致动器80的组件供给能量，这可引起期望的轮体力或偏转。在至少一个实施例中，第二功率供应/功率放大器82可以用可操作地连接到液压流体源的液压马达替代，这可对第二悬架致动器80供给能量。

控制器90可以在各个车辆子系统、系统和组件之间通信。更具体地，控制器90可以与转向系统22、传感器系统24和悬架系统26通信。在至少一个实施例中，控制器90可以是可包括若干控制器的较大控制系统中的一部分。各个控制器或控制系统可以由整个车辆10中的各个其它控制器影响，其中，车辆系统控制器(VSC)相对于其它控制器以较高层次操作。

控制器90可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的至少一个微处理器或中央处理器(CPU)。计算机可读存储装置或介质可包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储器。KAM是可以用于在CPU掉电时存储各种操作变量的持久或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可以使用多个已知存储装置中的任何一个实施，诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、闪存或能存储数据的任何其它电、磁性、光学或组合的存储装置，这些数据中的一些代表由控制器使用以控制发动机或车辆的可执行指令。

VSC和其它控制器经由输入/输出(I/O)接口与多个传感器和致动器通信，所述输入/输出(I/O)接口可以实施为提供各种原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等的单个集成接口。可替代地，在将特定的信号提供至CPU之前，一个或更多个专用硬件或固件芯片可以用于调节和处理该特定的信号。

尽管未明确示出，但是本领域的普通技术人员将认识到可以通过VSC控制在上文指出的每个子系统内的各种功能或组件。可使用通过控制器执行的控制逻辑直接或间接致动的参数、系统和/或组件的代表性示例包括转向比、悬架偏转、悬架振动或振荡、自主车辆操作、前端附件驱动(FEAD)组件(诸如，交流发电机)、空调压缩机、电池充电、制动、变速器传动比以及加速/减速。

控制器90可以与传感器系统24通信。更具体地，控制器90可以与物体检测传感器60通信。控制器90可被配置为：响应于由物体检测传感器60在车辆的预定距离或范围内检测到物体100，识别物体100。例如，控制器90可被配置为将由物体检测传感器60检测的物体100分类到多个预定义的类别或类型中的至少一个中。所述预定义的类别或类型可包括在路面102中的路面障碍物或缺陷(诸如，坑洼或其它凹陷)。预定义的类别或类型可进一步包括设置在路面102上的杂物、障碍物或其它物体。预定义的类别或类型还可包括车辆10的前方、后方或附近的其它车辆。

控制器90可被配置为：响应于在车辆10的预定范围内检测到物体100，致动第一悬架致动器74和第二悬架致动器80中的至少一个。可根据与物体100的预定义的类别或类型相关联的多个预定义的致动形式来致动第一悬架致动器74和第二悬架致动器80中的至少一个。与物体100的预定义的类别或类型相关联的预定义的致动形式可提供通过第一悬架致动器74和/或第二悬架致动器80施加到车辆10的振动特征的变化的频率和/或振幅。可同时地、按顺序地或间歇性地致动第一悬架致动器74和第二悬架致动器80，使得车辆10的一侧被致动或车辆10相对的角被致动。

物体100的每个不同的识别的类别/类型可引起施加到车辆10的不同的振动特征。振动特征的频率和振幅可以基于由车轮速度传感器62提供的车速和/或物体100的类别/类型而改变。由悬架致动器引起的振动特征的频率可以在1Hz到100Hz的范围内改变。在至少一个实施例中，通过悬架致动器引起的振动特征可模拟成通过车辆车轮总成30遇到振动带或凸起路面标志而在车辆10中引起的振动。在车辆10碰到物体100之前，悬架致动器可引起振动特征。

用户界面110可以与控制器90通信。控制器90可被配置为经由用户界面110产生输出用于显示。用户界面110可被配置为显示指示由物体检测传感器60检测的物体100的类别/类型的指示。指示由物体检测传感器60检测的物体 100的类别/类型的指示可以是视觉指示、听觉信号/指示或触觉指示。

参照图2，示出了示例性用户界面110。用户界面110可包括被配置为提供听觉信号/指示的扬声器112。例如，听觉信号可以模拟由车辆车轮遇到振动带产生的噪音，并且所述听觉信号的振幅和频率可以基于车速而改变。可以显示由物体检测传感器60检测的物体100的类别/类型114。用户界面110可以显示与由物体检测传感器60检测的物体100的类别/类型114相关联的致动形式116。

第一致动形式120可以与第一类别/类型122(诸如，路面102内的坑洼或其它凹陷)相关联。第二致动形式124可以与第二类别/类型126(诸如，设置在路面102上或从路面102延伸的杂物、障碍物、减速带或其它物体)相关联。第三致动形式128可以与第三类别/类型130(诸如，车辆10后方的车辆)相关联。第四致动形式132可以与第四类别/类型134(诸如，车辆10前方的车辆)相关联。第五致动形式136可以与对车辆10的操作者的自主车辆接管138相关联。也可基于其它情景或在车辆10附近检测的物体来提供其它致动形式。例如，操作者疲劳检测系统可以与控制器90通信。如果检测到操作者疲劳，可以根据与操作者疲劳相关联的致动形式致动悬架致动器以警告车辆10的操作者。

控制器90可被配置为：响应于车辆10接近物体100同时车速大于阈值车速，致动第一悬架致动器74。通过致动第一悬架致动器74引起的振动特征可为车辆10的操作者提供使车速降低的通知。可以引起振动特征至少到车速变得小于阈值车速为止。例如，在车辆10朝向在车辆10的前方检测到的物体100行驶的同时，可以根据物体100的类型和/或类别来致动第一悬架致动器74以在车辆10中引起振动特征。在进一步的示例中，在车辆10朝向在车辆10的后方检测到的物体100行驶时，可以根据物体100的类型和/或类别来致动第二悬架致动器80以在车辆10中引起振动特征。

控制器90可被配置为：响应于车辆执行停车操作的同时车辆10接近物体100，致动第二悬架系统80。通过致动第二悬架致动器80引起的振动特征可以模拟与在车辆10的后方检测到的物体100的碰撞。例如，在车辆10朝向在车辆10的后面检测到的物体100行驶的同时，可根据物体100的类型和/或类别来致动第二悬架致动器80以在车辆10中引起振动特征。

控制器90可被配置为：响应于车辆10接近完成自主车辆操作，致动第一 悬架致动器74和第二悬架致动器80中的至少一个。自主车辆操作可以是车辆10的自主操作、停车操作或不需要操作者干预的其它车辆操作。在至少一个实施例中，控制器90可被配置为：响应于车辆10遇到可能需要操作者干预的道路危险，致动第一悬架致动器74和第二悬架致动器80中的至少一个。通过致动第一悬架致动器74和第二悬架致动器80中的至少一个而引起的振动特征可以告知车辆10的操作者来为车辆接管/交接做准备。

参照图3，示出了示出控制车辆主动悬架系统的示例性方法的流程图。如本领域普通技术人员将理解的，所述流程图代表可以在硬件、软件或硬件和软件的结合中实施或作用的控制逻辑。例如，各种功能可以由编程的微处理器作用。可以使用多个已知的编程和处理技术或策略中的任何一个来实施所述控制逻辑，并且所述控制逻辑不限于示出的顺序或次序。例如，可以以实时控制应用来使用中断驱动或事件驱动的处理，而非只是所示出的顺序策略。类似地，可以使用并行处理、多任务或多线程系统和方法。

控制逻辑可以独立于用于开发和/或实现示出的控制逻辑的特定的编程语言、操作系统、处理器或电路。类似地，根据所述特定的编程语言和处理策略，可以在完成控制方法的同时，基本上同时以示出的顺序或以不同的顺序执行各种功能。在不脱离预定的范围的情况下，可以对所示出的功能进行修改，或在某些情况下省略所示出的功能。

在至少一个实施例中，所述方法可以由控制器90执行并且可以实施为闭环控制系统。为简便起见，下面将在单个迭代的背景下中描述所述方法。

在框200处，所述方法可评估车辆的操作状态，这可包括评估悬架系统和/或控制系统是否起作用。例如，如果车辆点火开关关闭、发动机未运行或者悬架系统和/或控制系统未起作用或者未正常工作，则所述方法或当前方法迭代可以结束。如果车辆启动并且正在移动、悬架系统26和/或控制器90可以正常工作，则所述方法可继续到框202。在至少一个实施例中，所述方法可评估车辆10的车速和行驶方向。所述方法可评估车辆10是向前行驶、向后行驶、转弯还是执行自主操作。

在框202处，所述方法可以确定是否在距车辆10的预定距离或范围内检测到物体100。如果在距车辆的预定距离或范围内未检测到物体100，则所述方法可以结束。如果在距车辆10的预定距离或范围内检测到物体100，则在框204处，所述方法可将物体100分类或将物体100归类到多个预定义的类别中的至 少一个类别中。

在框206处，在车辆10碰到物体100之前，所述方法可以致动悬架系统26以在车辆10中引起振动特征。更具体地，可根据与所述多个预定义的类别中的至少一个类别相关联的预定的致动形式以及车速来致动第一悬架致动器74和第二悬架致动器80中的至少一个以在车身20中引起振动特征。与所述多个预定义的类别中的至少一个类别相关联的预定的致动形式以及车速可以改变振动特征的频率和振幅。

在至少一个实施例中，所述方法可以改变转向系统22的转向比。在车辆10中引起振动特征的同时，可以改变转向比。可以改变转向比使得可以抑制车辆10的操作者过多修正车辆10，以避开物体100。

在框208处，在车辆10中引起振动特征的同时，所述方法可经由用户界面110输出指示用于显示。指示可以是指示由物体检测传感器60检测的物体100的类别的通过扬声器112输出的听觉信号。所述指示可以是指示由物体检测传感器60检测的物体100的类别的通过用户界面110显示的视觉指示。

在框210处，所述方法可评估是否已经避开由物体检测传感器60检测的物体100或减轻与该物体的碰撞。如果车速降低到低于阈值、物体100不再在距车辆10的预定距离或范围内或车辆路径已经改变，则可以避开由物体检测传感器60检测的物体100。如果还未避开由物体检测传感器60检测的物体100或未减轻与该物体的碰撞，则可继续致动悬架系统26，并且可以继续通过用户界面110显示指示。如果已经避开由物体检测传感器检测物体100或减轻与该物体的碰撞，则所述方法可以结束。

虽然上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。更确切地，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制，并且应理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可作出各种改变。此外，可组合各个实施的实施例的特征以形成本发明的进一步的实施例。