用于检测车辆悬架系统中的异常情况的系统和方法与流程

本发明大体上涉及车辆的领域，并且更具体地涉及用于检测车辆悬架系统的一个或多个部件中的异常情况的系统和方法。

阻尼器和其它悬架部件可能会突然地或者以不同时间间隔地恶化或者出现故障并且被看作是关于车辆操纵的安全问题。然而，悬架部件(包括车辆阻尼系统部件)的健康状态常常是直到该部件已经恶化至使得悬架部件或者其它车辆部件可能受到损坏的情况才会被车辆操作员识别到。

技术实现要素：

根据本公开的实施例提供多个优点。例如，根据本公开的实施例使得能够通过监测从与车辆车轮/轮胎相关联的轮胎压力传感器接收到的轮胎压力和/或加速度数据来检测车辆悬架部件(诸如，车辆阻尼器或者减震器)中的异常情况。

在一个方面中，一种用于检测车辆阻尼器的磨损状况的方法包括如下步骤：从车辆传感器接收轮胎状况数据；计算作为频率的函数的轮胎状况数据的幅值；监测预定频率范围内的轮胎状况数据的幅值；确定轮胎状况数据的幅值是否大于预定阈值，并且如果幅值大于预定阈值，则使振荡数增加一；以及将振荡数与预定数阈值作比较。

在一些方面中，从车辆传感器接收轮胎状况数据包括：从与车辆轮胎相关联的轮胎压力和加速度传感器接收轮胎压力数据和轮胎加速度数据中的一个或多个。

在一些方面中，预定频率范围为10-14hz。

在一些方面中，车辆传感器包括与车辆轮胎相关联的轮胎压力监测传感器。

在一些方面中，方法进一步包括如下步骤：在振荡数超过预定数阈值的情况下传输诊断通知。

在一些方面中，将振荡数与预定数阈值作比较包括：在预定时间间隔期间将振荡数与预定数阈值作比较。

在一些方面中，预定时间间隔是预定时间和预定行进距离中的一个。

在另一方面中，一种用于检测车辆阻尼器的磨损状况的系统包括：至少一个轮胎压力传感器和与至少一个轮胎压力传感器呈电子通信的电子控制器。电子控制器配置为：从轮胎压力传感器接收轮胎压力数据；计算作为频率的函数的轮胎压力数据的幅值；监测预定频率范围内的轮胎压力数据的幅值；确定轮胎压力数据的幅值是否大于预定阈值，并且如果幅值大于预定阈值，则使振荡数增加一；以及将振荡数与预定数阈值作比较。

在一些方面中，预定频率范围为10-14hz。

在一些方面中，电子控制器进一步配置为：在振荡数超过预定数阈值的情况下传输诊断通知。

在一些方面中，传输诊断通知包括：设定诊断代码和显示通知中的一个或多个。

在一些方面中，将振荡数与预定数阈值作比较包括：在预定时间间隔期间将振荡数与预定数阈值作比较。

在一些方面中，预定时间间隔是预定时间和车辆的预定行进距离中的一个。

在又另一方面中，一种机动车辆包括：包括轮胎的车轮、联接至车轮的轮胎压力传感器、以及联接至轮胎压力传感器的电子控制器。轮胎压力传感器配置为：从轮胎接收轮胎压力数据；计算作为频率的函数的轮胎压力数据的幅值；监测预定频率范围内的轮胎压力数据的幅值；以及确定轮胎压力数据的幅值是否大于预定阈值，并且如果幅值大于预定阈值，则向电子控制器传输信号以使振荡数增加。

在一些方面中，预定频率范围为10-14hz。

在一些方面中，电子控制器进一步配置为：在振荡数超过预定数阈值的情况下传输诊断通知。

在一些方面中，传输诊断通知包括：设定诊断代码和显示通知中的一个或多个。

在一些方面中，电子控制器进一步配置为：将振荡数与预定数阈值作比较。

在一些方面中，将振荡数与预定数阈值作比较包括：在预定时间间隔期间将振荡数与预定数阈值作比较。

附图说明

将结合附图对本公开进行描述，在附图中，相似的附图标记表示相似的元件。

图1是根据一个实施例的具有悬架监测系统的车辆的示意图。

图2a是根据一个实施例的、针对具有拥有多种磨损轮廓的阻尼器的轮胎的源于路面不平度的作为距离的函数的轮胎压力/轮胎反弹力的图形展示。

图2b是根据一个实施例的、针对拥有多种磨损轮廓的阻尼器的源于路面不平度的作为时间或者距离的函数的对路面不平度的阻尼器响应的图形展示。

图3是根据一个实施例的关于特定频带的两个轮胎压力信号的幅值的图形展示。

图4是根据一个实施例的方法的示意流程图，该方法用于确定一个或多个悬架系统部件(诸如一个或多个车辆阻尼器)是否在正常运行以提供可接受的车辆稳定性。

在结合附图来看如下描述和所附权利要求书时，本公开的前述和其它特征将变得更加完全显而易见。在理解了这些附图仅仅描绘了根据本公开的多个实施例并且不应被看作限制其范围的情况下，将通过使用附图用附加特征和细节对本公开进行描述。在附图中或者本文其它地方公开的任何尺寸都仅仅用于图示的目的。

具体实施方式

本文对本公开的实施例进行描述。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其它实施例可以呈各种形式和替代形式。附图并不一定按照比例绘制；一些特征可能被放大或者最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体的结构和功能细节不应被理解为具有限制性，而是仅仅作为代表性基础以用于教导本领域的技术人员按照各种方式采用本发明。如本领域的普通技术人员将理解的，参照附图中的任一个所图示和描述的各个特征可以与在一个或多个其它附图中图示的特征进行组合以便产生并未明确地图示或者描述的实施例。所图示的特征的组合提供典型应用的代表实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改可能对于特定应用或者实施方案是令人期望的。

某些术语可以仅仅出于参考的目的而用在如下描述中，并且因此并不意在具有限制性。例如，诸如“上方”和“下方”等术语指的是在附图中进行参照的方向。诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“后面”、以及“侧面”等术语描述的是部件或者元件的部分在一致的但任意的参照系内的方位和/或位置，其通过参照描述了处于讨论中的部件或者元件的文本和相关联附图而变得清楚。此外，诸如“第一”、“第二”、“第三”等术语可以用于描述单独的部件。这种术语可以包括上文明确地提到的词语、其派生词、以及相似含义的词语。

本文所公开的过程和系统使用轮胎压力和/或加速度监测传感器通过测量车轮和/或轮胎内的轮胎压力和/或加速度来检测悬架系统部件(诸如，例如，但不限于，车辆阻尼器或者减震器)的性能的异常情况。在一些实施例中，可以针对基于频率的极限的预定阈值来监测压力脉动。如果超过了预定极限，则在一些实施例中可以使用信号来通知车辆操作员潜在的问题。此外，在一些实施例中，可以监测压力脉动以检测潜在的车轮不平衡问题。

图1示意性地图示了根据本公开的机动车辆10。车辆10通常包括车身11和车轮或者轮胎15。车身11围封车辆10的其它部件。车轮15分别在车身11的相应角部附近可旋转地联接至车身11。车辆10在所图示的实施例中被描绘为乘用车，但应理解，也可以使用任何其它车辆，包括摩托车、卡车、运动学多用途车(suv)、或者休闲车(rv)等。在一些实施例中，车辆10是自主车辆或者半自主车辆。在一些实施例中，车辆10直接由车辆操作员操作。

车辆10包括推进系统13，在各个实施例中，推进系统13包括内燃机、诸如牵引马达等电机、以及/或燃料电池推进系统。车辆10还包括变速器14，变速器14配置为根据可选速度比将动力从推进系统13传输至多个车辆车轮15。根据各个实施例，变速器14可以包括有级自动变速器、无级变速器、或者其它恰当的变速器。车辆10此外包括车轮制动器(未示出)，该车轮制动器配置为给车辆车轮15提供制动转矩。在各个实施例中，车轮制动器可以包括摩擦制动器、诸如电机等再生制动系统、以及/或者其它恰当的制动系统。车辆10此外包括转向系统16。尽管出于图示的目的而被描绘为包括转向盘和转向柱，但在一些实施例中，转向系统16可以不包括转向盘。车辆10此外包括一个或多个悬架系统部件，诸如，车辆阻尼器或者减震器17。在一些实施例中，如在图1中示出的，车辆阻尼器17定位为邻近各个车轮15。

在多个实施例中，车辆10还包括导航系统28，导航系统28配置为给控制器22提供呈gps坐标的形式的位置信息(经度、纬度、以及高度/海拔)。在一些实施例中，导航系统28可以是全球导航卫星系统(gnss)，该全球导航卫星系统配置为与全球导航卫星进行通信以便提供车辆10的自主地理空间定位。在所图示的实施例中，导航系统28包括电气地连接至接收器的天线。在一些实施例中，导航系统28可以用于给控制器22提供数据以便将车辆10引导至服务设施处以便(例如但不限于)进行服务或者更换一个或多个悬架部件。

进一步参照图1，车辆10还包括多个传感器26，多个传感器26配置为测量和采集关于一个或多个车辆特性的数据，包括但不限于：车辆速度、轮胎压力和/或加速度、以及车辆加速度。在所图示的实施例中，传感器26包括但不限于：加速计、速度传感器、轮胎压力/加速度监测传感器、回转仪、转向角传感器、或者用于感测车辆或者车辆周围的环境的可观察状况的其它传感器，并且可以包括radar(雷达)、lidar(激光雷达)、光学摄像机、热摄像机、超声波传感器、红外传感器、光级检测传感器、以及/或者视情况而定的附加传感器。在一些实施例中，轮胎压力和/或加速度监测传感器(轮胎压力监测传感器或者tpms)26与每个车轮15的轮胎相关联。各个tpms26提供相关联车辆轮胎的轮胎压力数据和/或轮胎加速度数据。在一些实施例中，近场通信(nfc)装置18定位为邻近车辆10的一个或多个角部并且在一些实施例中定位在车辆10的轮舱中以便使得nfc18靠近各个tpms26。nfc装置18配置为与同最靠近nfc装置18的车轮15相关联的tpms26通信，并且将从相关联的tpms26接收到的信息传输至车辆控制器，诸如，本文所讨论的控制器22。在一些实施例中，车辆10还包括多个致动器30，多个致动器30配置为接收控制命令以便控制车辆10的转向、换挡、减速、制动、或者其它方面。

车辆10包括至少一个控制器22。尽管出于图示的目的被描绘为单个单元，但控制器22此外可以包括一个或多个其它控制器，统称为“控制器”。控制器22可以包括与各种类型的计算机可读储存装置或者介质通信的微处理器或者中央处理单元(cpu)或者图形处理单元(gpu)。计算机可读储存装置或者介质可以包括，例如，在只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、以及磨损修正系数存储器(kam)中的易失性和非易失性储存装置。kam是永久或者非易失性存储器，其可以用于在cpu断电时储存各种操作变量。计算机可读储存装置或者介质可以是通过使用多个已知存储装置中的任一个来进行实施，诸如，prom(可编程只读存储器)、eprom(电可编程只读存储器)、eeprom(电可擦可编程只读存储器)、闪存存储器、或者能够储存数据的任何其它电存储装置、磁存储装置、光学存储装置、或者组合存储装置，其中一些表示可执行指令，其由控制器22使用以控制车辆。

在图2a和图2b中用图表描绘了车辆阻尼器状况的指示。图2a图示了在车辆经过隆起或者其它路面不平度时测量的轮胎压力。对于具有功能性阻尼器的轮胎，当轮胎越过不平度时，被示出为线202的轮胎压力具有初始峰值，但在初始峰值之后，由于车辆阻尼器17的阻尼效果，所以反弹力快速地衰减。与此相反，中等程度磨损的阻尼器17在反弹力衰减以前会导致具有多个峰值和更长距离/时间的轮胎压力线204。相似地，并且更加显著地，对于完全磨损的车辆阻尼器17，轮胎压力线206具有初始峰值以及在更大距离/时间期间的多个峰值，其中，衰减出现在与初始路面不平度相隔更远的距离/时间处。

在图2b中示出的车辆阻尼器17的状况与在图2a中图示的轮胎压力相关联。对于新的车辆阻尼器17，线212图示了初始峰值，其中，衰减出现在初始峰值之后不久，其与压力线202相关联。相似地，对于泄漏的车辆阻尼器(线214)和表现出正常磨损的磨损车辆阻尼器(例如但不限于，具有大约25000使用英里的阻尼器，被示出为线216)，在与路面不平度相隔更远的距离或者时间处的衰减之前，初始峰值后面跟着较小的峰值，其与轮胎压力线204相关联。最后，对于完全磨损的或者具有显著磨损且可能需要维修或者更换的车辆阻尼器(线218)，初始峰值后面跟着几个峰值，其在车辆行进过不平度之后持续更长的时间和/或距离，其与压力线206相关联。

轮胎压力/加速度监测传感器(tpms)26在窄频带(通常为10-14hz)内监测和计算振荡。该频带与由于车辆10经过隆起或者其它路面不平度所引起的车轮跳动频率相对应。每个tpms26经由测量压力变化来检测该频带内的相关联车轮15的振荡。如所示出的，具有最大幅值的振荡出现在窄频带内。如果总振荡的均方根(rms)值在预定时间间隔期间超过阈值，则可以通知车辆操作员或者可以触发诊断代码。

图3图示了由控制器22从车辆10的一个或多个tpms26传感器接收到的两个压力信号的fft。从具有功能性车辆阻尼器17的轮胎上的tpms26接收到的信号被示出为线302。从无阻尼轮胎或者具有磨损阻尼的轮胎上的tpms26接收到的信号被示出为线304。如在图3中示出的，在大约10-14hz的监测频带306内，无阻尼信号304具有比从阻尼轮胎接收到的信号302大得多的幅值。将从一个或多个tpms26接收到的轮胎压力信号的fft的幅值与预定阈值308作比较。预定阈值308取决于车辆类型和/或配置等考虑因素。

如果所监测的频带内的预定数量的压力或者加速度振荡的幅值在预定时间间隔和/或车辆行进距离期间超过预定阈值308，则一个或多个车辆阻尼器可能存在潜在问题。在一些实施例中，一个或多个tpms26和/或一个或多个nfc18将轮胎压力信息传达至车辆控制器22，车辆控制器22又可以传输诊断通知，这包括将通知显示给车辆操作员或者设定诊断代码，如本文更加详细的讨论的。

图4图示了方法400，方法400用于确定一个或多个悬架系统部件(诸如，一个或多个车辆阻尼器17)是否在正常运行以提供可接受的车辆稳定性。方法400可以与具有一个或多个传感器26的车辆(诸如，车辆10)一起使用。在一些实施例中，方法400的一些或者全部步骤是由tpms26执行。在一些实施例中，方法400可以与如本文所讨论的控制器22或者车辆电子控制单元(ecu)一起使用，或者根据示例性实施例，通过与车辆10相关联的或者与其分离开的其它系统来使用。方法400的操作顺序不限于如在图4中图示的顺序执行，而是可以按照一个或多个不同顺序执行，或者若根据本公开适用的话，各个步骤可以同时地执行。

如在图4中示出的，方法400在402处开始并且继续进行至404。在404处，控制器或者tpms确定车辆10是否在移动。例如，在一些实施例中，车辆速度传感器——与控制器22相关联的传感器26中的一个确定车辆速度是否超过预定阈值(诸如，3kph)。如果车辆并未移动，则方法400返回至在402处的开始。如果车辆10在移动，则tpms26开始监测操作并且方法400继续进行至406。

在406处，tpms26监测相关联轮胎15的轮胎压力和/或三轴加速度。接着，在408处，tpms26使用例如快速傅里叶变换将基于时间或距离的轮胎压力和/或加速度振荡信号转变为频域信号。在410处，tpms26监测用于频域振荡的预定频带，诸如，例如但不限于，大约10-14hz。接着，在412处，tpms26确定所监测的频域振荡是否超过预定阈值308。如果振荡并未超过阈值，则方法400返回至406并且方法400如本文所讨论的那样继续进行。

然而，如果振荡超过预定阈值，则方法400继续进行至414。在414处，tpms26将信号传输至最近的近场通信(nfc)装置18。被传输至nfc装置18的信号指示故障或者所检测的振荡超过阈值。在一些实施例中，nfc装置18维持由tpms26传输的故障信号的数量。在一些实施例中，nfc装置18将从tpms26接收到的故障信号传输至控制器22，并且控制器22维持从相关联tpms26接收到的故障信号的数量。在一些实施例中，控制器22维持从与其中一个车轮15相关联的各个tpms26接收到的故障信号的数量。在一些实施例中，每个tpms26维持由相关联车轮15触发的故障信号的数量并且将该信息传输至相关联nfc18，相关联nfc18又将故障信号信息传输至控制器22以进行附加分析。

接着，在416处，使故障振荡计数器(即是说，在一些实施例中，由nfc装置18和/或控制器22和/或tpms26维持的故障振荡信号的数量)增加一。在一些实施例中，控制器22与(多个)nfc装置18通信并且接收指示故障振荡信号的数量的一个或多个信号。

在使故障振荡计数器增加之后，方法400继续进行至418。在418处，控制器22监测从(多个)nfc装置18接收到的(多个)故障振荡数以便确定在高于或者低于由计数器记录的预定振荡幅值阈值下检测到的振荡的数量是否超过预定振荡数。在一些实施例中，例如，预定振荡数为在预定时间间隔期间(诸如，例如但不限于，车辆操作的最后10英里或者在单个关键周期内)的10次振荡发生率。在其它实施例中，在预定阈值期间的预定振荡数可以大于或者小于10次，诸如，例如但不限于，在指定时间和/或距离间隔期间的5次、8次、12次、15次、或者更多次发生率。如本文参照图3讨论的，超过预定阈值308的一系列振荡指示一个或多个车辆阻尼器17的可能问题，诸如，例如但不限于，磨损的或者泄露的阻尼器。

如果故障振荡计数器超过预定振荡数，方法400继续进行至420，并且控制器22传输诊断通知，诸如，例如但不限于，可能车辆阻尼器问题的指示。在一些实施例中，传输诊断通知包括：设定诊断故障代码(dtc)，经由无线通信系统传输诊断代码，或者将通知显示给车辆操作员。在一些实施例中，可以将潜在问题通知给车辆操作员并且可以指导其将车辆引导至服务设施处以评估和维修或者更换一个或多个车辆阻尼器17。在一些实施例中，控制器22可以引导和/或控制自主车辆或者半自主车辆使其至服务设施处以评估和维修或者更换一个或多个车辆阻尼器17。在一些实施例中，方法400从420处返回至402处的开始处，并且方法400继续地进行。

如果故障振荡计数器并未超过预定振荡数，则方法400返回至406并且方法400如本文所讨论的那样继续进行。

尽管方法400的一些或者全部步骤在本文被讨论为由一个tpms26执行，但应理解，与车轮15相关联的任何和/或所有tpms26可以同时地执行方法400，并且与控制器22相关联，以便使得来自车辆10的所有轮胎或者轮胎的任何子集的数据受到连续地监测。

应该强调的是，可以对本文描述的实施例作出许多变更和修改，其元件应被理解为也处于其它可接受的示例中。所有这些修改和变更在此都意在被包括在本公开的范围内且受到如下权利要求书的保护。此外，本文所描述的任何步骤可以同时地或者按照与本文排序的步骤不同的顺序进行执行。此外，如应该明显的是，本文所公开的特定实施例的特征和属性可以按照不同方式进行组合以形成附加实施例，所有这些附加实施例都落在本公开的范围内。

除非另外特别声明，或者另外在上下文中如使用的那样理解，否则诸如“可以”、“可能”、“也许”、“例如”等条件性语言通常意在表达该特定实施例包括(而其它实施例不包括)特定特征、元件、以及/或者状态。因此，这种条件性语言通常不意在暗示特征、元件、以及/或者状态无论如何都是一个或多个实施例所需要的或者一个或多个实施例必然包括用于决定(在具有或者不具有作者输入或者提示的情况下)这些特征、元件、以及/或者状态是否被包括在任何特定实施例中或者是否待在任何特定实施例中被执行的逻辑。

此外，本文可能已经使用了如下术语。单数形式“一(a)”、“一个(an)”、以及“该”包括复数指示对象，除非上下文另外清楚地规定。因此，例如，对物品的参照包括对一个或多个物品的参照。术语“那些(ones)”指一个、两个、或者更多个，并且通常适用于选择一些或者所有数量。术语“多个”指两个或者更多个物品。术语“约”或者“大约”表示数量、尺寸、大小、配方、参数、形状、以及其它特性不需要是准确的，而是可以根据需要是估计的和/或更大或者更小，反映了可接受的公差、转换因子、四舍五入、测量误差等等、以及本领域的技术人员已知的其它因素。术语“大体上”表示所叙述的特性、参数、或者值不需要准确地实现，而是在量上可能出现偏差或者变更，例如，包括公差、测量误差、测量精度限制、以及本领域的技术人员已知的其它因素，这并不会妨碍该特性所意在提供的效果。

数值数据在本文可以按范围格式来进行表达或者呈现。应理解，这种范围格式仅仅是出于方便和简洁的目的而被使用，并且因此应该灵活地被理解为不仅包括明确地被叙述为范围的限制的数值，而且应被理解为包括该范围内涵盖的所有单个数值或者子范围，就如同明确地叙述了每个数值和子范围一样。举例来说，“约1至5”的数值范围应该被理解为不仅包括明确地叙述的值约1至约5，而且还应被理解为也包括在该指示范围内的单个值和子范围。因此，被包括在该数值范围中的有：诸如2、3、以及4等单个值，以及诸如“约1至约3”、“约2至约4”、以及“约3至约5”、“1至3”、“2至4”、“3至5”等子范围。该相同原则适用于仅仅叙述一个数值的范围(例如，“大于约1”)并且无论范围的宽度或者被描述的特性如何都应该适用。为了方便起见，多个物品可以被呈现在共同列表中。然而，这些列表应该被理解为仿佛该列表的每个成员都单独地被识别为单独的和独特的成员。因此，该列表中的任何单个成员都不应在没有相反的指示的情况下仅仅基于其存在于共同组中就被理解为实际上等效于同一列表的任何其它成员。此外，在术语“和”和“或”与物品列表一起进行使用的情况下，其应被宽泛地理解，因为所列物品中的任何一个或多个可以单独地或者与其它所列物品组合地进行使用。术语“可替代地”指的是两个或者更多个替代物中的一个的选择，并且不意在将选择限制于仅仅那些被列出的替代物或者一次仅仅一个所列出的替代物，除非上下文另外清楚地指出。

本文所公开的过程、方法、或者算法可以可交付于处理装置、控制器、或者计算机/或者由其实施，处理装置、控制器、或者计算机可以包括任何现有的可编程电子控制单元或者专用电子控制单元。相似地，过程、方法、或者算法可以按照许多形式被储存作为可由控制器或者计算机执行的数据和指令，包括但不限于，永久地被储存在不可写储存介质(诸如，rom装置)上的信息以及可变更地被储存在可写储存介质(诸如，软盘、磁带、cd、ram装置、以及其它磁性和光学介质)上的信息。过程、方法、或者算法也可以在软件可执行对象中进行实施。可替代地，过程、方法、或者算法可以全部地或者部分地使用合适的硬件部件来体现，诸如，专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、状态机、控制器或者其它硬件部件或装置、或者硬件、软件和固件部件的组合。这些示例性装置可以作为车辆计算系统的一部分是车载的或者位于场外并且与一个或多个车辆上的装置进行远程通信。

尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意在描述由权利要求书涵盖的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，并且应理解，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可以作出各种改变。如先前所描述的，各个实施例的特征可以进行组合以形成本公开的可能并未明确地描述或者图示的其它示例性方面。尽管各个实施例可能已经被描述为提供优点或者针对一个或多个期望特性而言优于其它实施例或者现有技术实施方案，但本领域的普通技术人员应意识到，一个或多个特征或者特性可以作出折中以实现期望的整体系统属性，这取决于特定应用和实施方案。这些属性可以包括，但不限于：成本、强度、耐久性、生命周期成本、适销性、外观、包装、大小、适用性、重量、可制造性、组装容易性等。这样，针对一个或多个特性而言被描述为不如其它实施例或者现有技术实施方案令人期望的实施例并未超出本公开的范围之外并且可以对于特定应用是令人期望的。