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车辆负载感测系统及禁止车辆运动的方法
申请号	CN202110323235.4	申请日	2021-03-26	公开(公告)号	CN113771620A	公开(公告)日	2021-12-10
申请人	通用汽车环球科技运作有限责任公司;			发明人	B.K.塞勒; C.J.梅特里克;
摘要	一种车辆包括：框架；由框架支撑的车身；安装至框架的原动机；连接至框架的至少一个车轴；将至少一个车轴连接至框架的悬架系统；以及负载感测和控制系统，包括连接到悬架系统的至少一个负载传感器和可操作地连接到至少一个负载传感器和原动机的控制器。控制器可操作成在车辆移动之前计算车辆加载系数，并且如果车辆加载系数超过选择的负载阈值则阻止原动机的操作。
权利要求	1.一种车辆，包括：框架；由框架支撑的车身；安装至框架的原动机；连接至框架的至少一个车轴；悬架系统，包括将至少一个车轴连接至框架的悬架部件；以及负载感测和控制系统，包括：至少一个负载传感器，其连接到悬架系统；以及控制器，其可操作地连接到至少一个负载传感器和原动机，该控制器可操作成在车辆移动之前计算车辆加载系数，并且如果车辆加载系数超过选择的负载阈值则阻止原动机的操作。 2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述悬架系统包括连接至所述至少一个车轴的至少两个弹簧，其中，所述至少一个负载传感器检测至少两个弹簧中的每个的压缩量。 3.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述负载感测和控制系统包括角度校正系统，其可操作成基于检测到的所述框架的角度来调节所述车辆加载系数。 4.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述负载感测和控制系统包括自校准系统，其可操作成基于所述悬架系统的变化来调节所述车辆加载系数。 5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述负载感测和控制单元包括通信系统，其可操作成将过载状况的消息发送给基站和车辆乘员之一。 6.一种用于机动车辆的悬架系统，该机动车辆具有框架、连接至框架的车轴和连接至车轴的原动机，所述悬架系统包括：悬架部件；负载感测和控制系统，包括：至少一个负载传感器，其连接到悬架部件；以及控制器，其可操作地连接到至少一个负载传感器和原动机，该控制器可操作成在车辆移动之前计算车辆加载系数，并且如果车辆加载系数超过选择的负载阈值则阻止原动机的操作。 7.根据权利要求6所述的悬架系统，其中，所述悬架系统包括连接至所述至少一个车轴的至少两个弹簧，其中，所述至少一个负载传感器检测至少两个弹簧中的每个的压缩量。 8.根据权利要求7所述的悬架系统，其中，所述负载感测和控制系统包括角度校正系统，其可操作成基于检测到的所述框架的角度来调节所述车辆加载系数。 9.根据权利要求7所述的悬架系统，其中，所述负载感测和控制系统包括自校准系统，其可操作成基于所述悬架系统的变化来调节所述车辆加载系数。 10.根据权利要求6所述的悬架系统，其中，所述负载感测和控制单元包括通信系统，其可操作成将过载状况的消息发送给基站和车辆乘员之一。
说明书全文	车辆负载感测系统及禁止车辆运动的方法技术领域 [0001] 本主题公开涉及机动车辆的技术，更具体地，涉及用于车辆的负载感测系统以及基于感测到的负载来禁止车辆运动的方法。背景技术 [0002] 机动车辆通常包括被设计成支撑限定重量的悬架。超过该限定重量加载车辆可能会导致悬架部件过度磨损。常规车辆的所有者和/或驾驶员通常理解可指示车辆被加载超过限定重量的视觉提示。视觉提示可能包括弹簧碰到弹簧挡块、减震器被压缩得比正常更大、轮胎鼓起等。如果一个或多个视觉提示明显，则所有者/驾驶员可以在驾驶前采取补救措施。 [0003] 相反，加载共享或自主车辆的乘客或人员可能不理解或关心指示过载状况的视觉提示。如果共享或自主车辆超载，它可能仍会运行，从而对悬架部件造成额外的磨损。对悬架部件的磨损的增加和/或加速导致车辆的维护成本增加。因此，期望提供一种用于感测车辆加载并基于感测到的负载来限制车辆运动的系统。发明内容 [0004] 在一示例性实施例中，一种车辆包括：框架；由框架支撑的车身；安装至框架的原动机；连接至框架的至少一个车轴；悬架系统，包括将至少一个车轴连接至框架的悬架部件；以及负载感测和控制系统，包括：至少一个负载传感器，其连接到悬架系统；以及控制器，其可操作地连接到至少一个负载传感器和原动机。该控制器可操作成在车辆移动之前计算车辆加载系数，并且如果车辆加载系数超过选择的负载阈值则阻止原动机的操作。 [0005] 除了本文所述的一个或多个特征之外，悬架系统包括连接到至少一个车轴的至少两个弹簧，其中至少一个负载传感器检测至少两个弹簧中的每个的压缩量。 [0006] 除了本文所述的一个或多个特征之外，负载感测和控制系统包括角度校正系统，其可操作成基于检测到的框架的角度来调节车辆加载系数。 [0007] 除了本文所述的一个或多个特征之外，负载感测和控制系统包括自校准系统，其可操作成基于悬架系统的变化来调节车辆加载系数。 [0008] 除了本文所述的一个或多个特征之外，负载感测和控制单元包括通信系统，其可操作成将过载状况的消息发送给基站和车辆乘员之一。 [0009] 在另一示例性实施例中，一种基于感测到的负载来禁止车辆运动的方法包括：监测车辆中的悬架部件因负载而引起的变化；在车辆运动之前，在负载感测模块中确定是否存在超过预定负载值的加载状况；以及如果加载状况超过预定负载值，则禁止车辆运动。 [0010] 除了本文所述的一个或多个特征之外，监测悬架部件包括确定因车辆加载而引起的位置变化。 [0011] 除了本文所述的一个或多个特征之外，该方法还包括确定车辆的角度。 [0012] 除了本文所述的一个或多个特征之外，确定位置变化包括提取位置变化的竖直分量。 [0013] 除了本文所述的一个或多个特征之外，确定车辆的角度包括监测坡道保持车轴、俯仰传感器和侧倾传感器中的一个或多个。 [0014] 除了本文所述的一个或多个特征之外，监测坡道保持车轴包括确定车轴弯曲量。 [0015] 除了本文所述的一个或多个特征之外，确定位置变化包括检测悬架部件的压缩变化。 [0016] 除了本文所述的一个或多个特征之外，检测压缩变化包括确定车辆车身在车辆的每个车轮处的竖直高度变化。 [0017] 除了本文所述的一个或多个特征之外，该方法还包括将加载状况通知给车辆的乘员和远程监测站之一。 [0018] 除了本文所述的一个或多个特征之外，该方法还包括校准负载感测模块以适应车辆悬架特性的变化。 [0019] 在又一示例性实施例中，一种用于具有框架、连接至框架的车轴和连接至车轴的原动机的机动车辆的悬架系统包括：悬架部件；负载感测和控制系统，包括：至少一个负载传感器，其连接到悬架部件；以及控制器，其可操作地连接到至少一个负载传感器和原动机。该控制器可操作成在车辆移动之前计算车辆加载系数，并且如果车辆加载系数超过选择的负载阈值则阻止原动机的操作。 [0020] 除了本文所述的一个或多个特征之外，所述方法还包括其中悬架系统包括连接到至少一个车轴的至少两个弹簧，其中至少一个负载传感器检测至少两个弹簧中的每个的压缩量。 [0021] 除了本文所述的一个或多个特征之外，该方法还包括其中负载感测和控制系统包括角度校正系统，其可操作成基于检测到的框架的角度来调节车辆加载系数。 [0022] 除了本文所述的一个或多个特征之外，该方法还包括其中负载感测和控制系统包括自校准系统，其可操作成基于悬架系统的变化来调节车辆加载系数。 [0023] 除了本文所述的一个或多个特征之外，该方法还包括其中负载感测和控制单元包括通信系统，其可操作成将过载状况的消息发送给基站和车辆乘员之一。 [0024] 当结合附图考虑时，根据以下详细描述，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。附图说明 [0025] 在下面的详细描述中，仅以示例的方式出现其他特征、优点和细节，该详细描述参考附图，其中： [0026] 图1描绘了根据示例性实施例的一方面的包括负载感测系统的车辆； [0027] 图2描绘了根据示例性实施例的一方面的与图1的车辆的车轮相关的悬架部件； [0028] 图3描绘了根据示例性实施例的一方面的示出负载感测系统的框图；以及[0029] 图4描绘了说明感测车辆加载和基于车辆加载来禁止车辆运动的方法的流程图。具体实施方式 [0030] 以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。如本文所用，术语模块是指处理电路，其可以包括：专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或组)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述功能的其他合适部件。 [0031] 根据示例性实施例的车辆在图1中以10表示。车辆10以四轮小型货车的形式示出。然而，应当理解，车辆10可以采用各种形式，包括三轮车辆以及具有六个或更多个车轮的车辆。车辆10包括由框架14和原动机15支撑的车身12。原动机15可以采取多种形式，包括内燃机、电动机和混合动力/内燃机。框架14支撑前车轴16和后车轴17。前车轴16支撑第一和第二前车轮，其中一个示为19，后车轴17支撑第一和第二后车轮，其中一个示为21。前后车轴 16、17分别通过前后悬架系统23、25连接到框架14。在一实施例中，车辆10采取自主车辆的形式，其由驱动系统而不是由人类驾驶员控制。 [0032] 参照图2，前悬架系统23包括多个悬架部件，比如以与第一和第二前车轮19中的每个相关的28示出。后悬架系统25包括与第一和第二后车轮21相关的多个悬架部件(未示出)。悬架部件28可以包括弹簧30、阻尼器32和/或控制臂、扭杆34。悬架部件28的数量、类型和安装可以变化。如本文将详细描述，当车辆10被加载时，与第一和第二前车轮19和/或第一和第二后车轮21中的每个相关的一个或多个悬架部件28可压缩。 [0033] 如还将在本文中详细描述，前悬架系统23包括确定压缩量的负载或悬架传感器40。后悬架系统25同样包括负载或悬架传感器，如将在本文中详细描述。即如图3所示，车辆 10可包括总共四个负载或悬架传感器，其包括与第一和第二前车轮19以及第一和第二后车轮21中的另一个相关的悬架传感器40以及悬架传感器41、42和43。除了悬架传感器40‑43之外，车辆10还可以包括测量车辆俯仰量的俯仰传感器45、测量车辆侧倾量的侧倾传感器46以及车轴传感器47。车轴传感器47与坡道保持车轴比如前车轴16相关。俯仰传感器45、侧倾传感器46和/或车轴传感器47用于确定车辆10的角度。更具体地，俯仰传感器45、侧倾传感器46和/或车轴传感器47用于确定车辆10因道路状况而离开水平面多少。 [0034] 根据示例性实施例，车辆10包括负载感测和控制系统50，其确定例如由车身12支撑的负载量。车辆10包括车辆总重额定值(GVWR)。负载感测和控制系统50确定车辆10的车辆总重(GVW)或整备重量，并确定GVW是否小于GVWR。如果车辆10超过GVWR，则原动机15被禁止操作。因此，负载感测和控制系统50防止可能由于车辆10过载而导致的对悬架系统23、25的过度磨损。 [0035] 负载感测和控制系统50包括可操作地连接至非易失性存储器54和负载感测模块56的中央处理单元52。非易失性存储器54可存储GVWR以及与通过输出58传达GVW违规相关的其他数据。GVW违规可以采取对车辆乘客的警报或与可以与车辆10的自主控制相关的中央控制基通信的形式。负载感测和控制系统50可操作地与压缩传感器40‑43、俯仰传感器 45、侧倾传感器46和车轴传感器47以及原动机15连接。负载感测和控制系统50还可以包括角度校正系统60，其可以基于感知到的车辆10的非水平角度来调整GVW计算。 [0036] 现在将参照图4来描述在GVW超过GVWR时感测车辆负载并禁止车辆运动的方法70。在框72，在车辆10移动之前，负载感测和控制系统50是活动的，并且在框74，监测每个悬架传感器40、41、42和43。在框76，负载感测模块56基于来自每个传感器40、41、42和43的竖直负载确定悬架压缩以计算GVW。在框78，负载感测模块56可以包括角度校正系统，其基于来自俯仰传感器45、侧倾传感器46和/或车轴传感器47的数据来校正来自传感器40‑43的竖直负载。即，负载感测模块56确定车辆10的角度，并且基于该角度，角度校正系统60提取压缩的竖直分量以确定实际GVW。 [0037] 在框90，负载感测模块56将感测到的GVW与存储在例如非易失性存储器54中的GVWR进行比较。如果GVW低于GVWR，则在框92，负载感测和控制系统50允许原动机15激励车辆10行驶。然而，如果GVW超过GVWR，则在框100，负载感测模块56禁止原动机15的操作，直到将GVW减小到可接受的极限为止。在框102，负载感测模块56还可以经由输出58向车辆10中的乘客发出过度加载状况的通知。过度加载状况也可以被传达给与车辆10相关的基站。当GVW超过GVWR时禁止车辆10的运动减少对悬架系统23的磨损，从而延长悬架部件28的使用寿命。 [0038] 进一步根据示例性方面，负载感测和控制系统50包括自校准模块130，其考虑车辆悬架特性随时间的变化。也就是说，随着时间的流逝，弹簧、阻尼器和其他悬架部件可能会发生变形、下垂或以其他方式改变对重量的响应的感知方式。因此，负载感测和控制系统50定期校准负载感测模块56。例如，当感知到车辆10处于空载配置且在水平地面上时，负载感测和控制系统50评估来自悬架传感器40‑43的输出变化。来自悬架传感器40‑43的信号变化被馈送到负载感测模块56，并用于调整GVW计算以适应悬架系统23的物理和特性变化。 [0039] 尽管已经参考示例性实施例描述了以上公开，但本领域技术人员将理解，在不脱离其范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物代替其要素。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。

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