本公開涉及利用數(shù)學(xué)模型估算和預(yù)計(jì)車輛損壞。

背景技術(shù)：

車輛在通過道路時(shí)受到損壞。受到的損壞根據(jù)道路、車輛的類型、駕駛條件以及車輛的當(dāng)前機(jī)械狀態(tài)而變化。需要一種預(yù)計(jì)受到的損壞的系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開利用一種車輛損壞檢測器解決了上述需要，該車輛損壞檢測器包括：具有馬達(dá)、懸架、車輪、配置為報(bào)告懸架位移的傳感器的車輛；處理器，其配置為：基于所述報(bào)告估算現(xiàn)有懸架損壞、基于路線和現(xiàn)有懸架損壞預(yù)計(jì)最低限度的未來懸架損壞(marginalfuturesuspensiondamage)、計(jì)算根據(jù)采用預(yù)計(jì)的路線的車輛值的最低限度的減小。

本公開利用一種檢測對具有馬達(dá)、懸架、車輪和配置為報(bào)告懸架位移的傳感器的車輛的損壞的方法解決了上述需要，該方法包括：利用處理器：基于報(bào)告估算現(xiàn)有懸架損壞、基于路線和現(xiàn)有懸架損壞預(yù)計(jì)最低限度的未來懸架損壞、計(jì)算根據(jù)采用預(yù)計(jì)的路線的車輛值的最低限度的減少。

附圖說明

為了更好地理解本發(fā)明，可以參照以下附圖中所示的實(shí)施例。附圖中的部件不一定按比例繪制，并且相關(guān)的元件可以省略，或者在一些情況下，可以夸大比例，以便強(qiáng)調(diào)和清楚地示出本文所描述的新穎特征。此外，如本領(lǐng)域中已知的，系統(tǒng)部件可以不同地布置。進(jìn)一步地，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示多個(gè)視圖中的相應(yīng)部分。

圖1是用于發(fā)現(xiàn)懸架損壞的方法的框圖；

圖2是用于發(fā)現(xiàn)車輛值的方法的框圖；

圖3是用于根據(jù)預(yù)計(jì)的駕駛路線預(yù)測車輛損壞的方法的框圖；

圖4是分割成各種模型的示例地圖；

圖5是車輛硬件的框圖；

圖6是用于生成環(huán)境模型的方法的框圖。

具體實(shí)施方式

雖然本發(fā)明可以以各種形式實(shí)施，但是在附圖中示出并且將在下文中描述了一些示例性和非限制性實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開被認(rèn)為是本發(fā)明的示例并且不旨在將本發(fā)明限制于所示的具體實(shí)施例。

在本申請中，轉(zhuǎn)折連詞的使用旨在包括連詞。定冠詞或不定冠詞的使用并不表示基數(shù)。特別地，對“該”對象或“一個(gè)(a)”和“一個(gè)(an)”對象的引用也旨在表示可能的多個(gè)這樣的對象之一。此外，連詞“或”可以用于傳達(dá)同時(shí)存在的特征，而不是相互排斥的替代。換句話說，連詞“或”應(yīng)當(dāng)被理解為包括“和/或”。

圖5示出了車輛500的電子部件501至508。車輛500可以是轎車、運(yùn)動型多用途車(suv)、卡車或摩托車。車輛可以是汽油動力、柴油動力、天然氣動力、混合動力或電動的。車輛可以包括發(fā)動機(jī)、馬達(dá)、電池、變速器、安全帶、車窗、座椅、制動器和轉(zhuǎn)向裝置。

車輛的電子部件通過數(shù)據(jù)總線501通信。數(shù)據(jù)總線與中央處理器(cpu)502，諸如隨機(jī)存取存儲器(ram)的易失性存儲器503，諸如硬盤驅(qū)動器或固態(tài)驅(qū)動器(ssd)的非易失性存儲器504，包括用于無線通信的一個(gè)或多個(gè)天線的遠(yuǎn)程信息處理控制單元(tcu)505，包括觸摸屏顯示器、旋鈕、按鈕和燈的用戶界面506，諸如溫度傳感器、距離傳感器、濕度傳感器、轉(zhuǎn)速(rpm)傳感器的本地車輛傳感器507以及控制諸如變速器的各種機(jī)械部件的致動器508可操作地通信。

車輛500還包括實(shí)現(xiàn)車輪和車架之間的相對運(yùn)動的懸架。懸架包括對應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)車輪的車輪懸架。每個(gè)車輪懸架包括橡膠襯套、具有主彈簧和減震器的支柱、以及輪胎。

車輪懸架模型100模擬每個(gè)車輪懸架的移動或運(yùn)動。懸架模型100包括代表橡膠襯套的非線性彈簧101，該橡膠襯套附接到代表主彈簧的線性彈簧102和代表減震器的非線性阻尼器103。彈簧102和阻尼器103附接到表示輪胎的非線性彈簧105。主彈簧、減震器和輪胎的組合質(zhì)量表示為一方面連接在彈簧105之間的塊，另一方面連接在彈簧102和阻尼器103之間的塊。

力106和107作用在懸架模型100上。如果車輛具有四個(gè)車輪，則向下的力106表示作用在1/4的車輛車身質(zhì)量上的力。向下的力106包括重力和等于1/4車身質(zhì)量乘以直接在線性彈簧101上方的區(qū)域中的車身的垂直加速度的可變反作用力。向上的力107表示道路的力。存在合適的數(shù)學(xué)模型，其預(yù)測或估算響應(yīng)于力和位移的彈簧和阻尼器的性能。例如，奧盧本卡·莫西·阿魯巴(olugbengamosesanubi)的可變剛度懸架系統(tǒng)(其通過引用整體并入本文)公開了合適的模型。

當(dāng)車輛運(yùn)動時(shí)，懸架高度傳感器108通過將測量的長度與已知的靜止長度進(jìn)行比較來測量一個(gè)或多個(gè)彈簧和阻尼器的位移。在一些實(shí)施例中，懸架高度傳感器108僅測量彈簧102和阻尼器103的位移。在各種實(shí)施例中，假定主彈簧和減震器的長度相等。

同時(shí)，剛度控制器110主動地調(diào)節(jié)阻尼器103的阻尼常數(shù)和彈簧102的彈簧常數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)。在一些實(shí)施例中，懸架高度傳感器108還測量輪胎的位移。合適的剛度控制器在本領(lǐng)域中是已知的，并且例如在美國專利號9174508和美國公開號2016/0046166中公開，它們的全部內(nèi)容通過引用并入本文。

懸架高度傳感器108將位移饋送到道路模型109。同時(shí)，剛度控制器110將受控阻尼和彈簧常數(shù)饋送到道路模型109。道路模型109從其他車輪的懸架模型收集類似的數(shù)據(jù)。使用該數(shù)據(jù)，道路模型估算力106和107的大小。更具體地，模型開始于確定車輛的質(zhì)量，通常使用彈簧系數(shù)和在點(diǎn)火開關(guān)接通時(shí)的行駛高度傳感器測量結(jié)果。如果車輛重負(fù)荷，則磨損將更大，并且這種影響利用調(diào)節(jié)被懸架的車輛的質(zhì)量(在106-101之間)來應(yīng)對。該模型由107處的位移驅(qū)動，該位移是由車輛在道路上移動時(shí)該道路的高度變化引起的。模型預(yù)測響應(yīng)于位移的反作用力107。邁克爾·布倫德爾(michaelblundell)和戴米安·哈蒂(damianharty)的多車身系統(tǒng)方法的車輛動力學(xué)(愛思唯爾公司(elsevier)，2014年9月18日)(其通過引用整體并入本文)的懸架系統(tǒng)的建模和分析的第4章，更詳細(xì)地描述了該模型。

當(dāng)輪胎穿過道路的表面時(shí)，輪胎基于道路的粗糙度膨脹和收縮。粗糙道路將隨著時(shí)間產(chǎn)生可變力107，而平滑道路將導(dǎo)致隨時(shí)間的相對恒定的力107。道路模型109隨時(shí)間跟蹤道路力107的大小，并基于道路力107的大小改變的頻率來估算道路粗糙度。在各種實(shí)施例中，道路模型109將道路分割成段并且向每個(gè)段分配粗糙度常數(shù)。道路模型將粗糙度常數(shù)上傳到粗糙度地圖111，粗糙度地圖111將粗糙度常數(shù)與一段繪制的道路相關(guān)聯(lián)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，上面討論的模型是1/4懸架模型。其他實(shí)施例應(yīng)用1/2懸架模型，其包括由兩個(gè)1/4模型建模的單個(gè)軸(左對和右對)，其中車身質(zhì)量106-101通過剛性連桿和用于模擬側(cè)傾的連桿、彈簧和緩沖器連接。方向盤變化率可以作為1/2懸架模型的有用輸入?；蛘撸部梢詫?shí)施全懸架模型以提供更精確，但也更難解決的更全面的模型。完整的模型除了側(cè)傾和獨(dú)立的車輪運(yùn)動以外考慮俯仰，并且制動扭矩可以是有用的輸入。

轉(zhuǎn)到圖4，總體示出和闡述了示例地圖400。起點(diǎn)是401。終點(diǎn)是405。一個(gè)可能的路線是402和403。另一個(gè)可能的路線是402和404?？?06至412表示對應(yīng)于道路段的道路模型。道路段可以是一致的(參見框406至411)或可變的(比較框406與框412)。在一些實(shí)施例中，根據(jù)相應(yīng)道路模型的精確度來分割道路。例如，一個(gè)道路模型可以充分地描述403的全部。

參照框407至410，道路的一段可以包括多個(gè)道路模型。例如，模型407可以對應(yīng)于道路的粗糙度。模型408可以對應(yīng)于道路的交通。模型409可以對應(yīng)于道路的傾斜度。模型410可以對應(yīng)于下面更詳細(xì)描述的環(huán)境模型。

返回圖1，在道路模型估算道路的力107之后，車身模型112根據(jù)力107、輪胎和支柱的已知質(zhì)量104、以及彈簧和阻尼器的已知位移估算車身承載在懸架上的力106。更具體地，模型根據(jù)懸架高度測量結(jié)果的時(shí)間序列預(yù)測道路表面位移(從而可以表征道路粗糙度)、緩沖器和彈簧以及輪胎的力和位移。

損壞模型113估算輪胎、主彈簧和減震器中的至少一個(gè)的剩余使用壽命或損壞。彈簧損壞模型將具有可以根據(jù)模型從位移的時(shí)域?yàn)V波器估算的彈簧周期的數(shù)量和深度。緩沖器上的力和其隨時(shí)間積分的位移的乘積將給出緩沖器所吸收的累積能量，以及損壞模型的主要輸入。

轉(zhuǎn)到圖2，總體示出和闡述了預(yù)計(jì)全部車輛損壞的方法200。該模型取決于直接唯一數(shù)據(jù)206，或特定于特定車輛的直接數(shù)據(jù)和聚合數(shù)據(jù)207，或從一組車輛收集的數(shù)據(jù)。直接唯一數(shù)據(jù)206包括一個(gè)特定車輛的直接觀察到的當(dāng)前機(jī)械狀態(tài)。例如，唯一數(shù)據(jù)可以反映特定車輛的左前保險(xiǎn)杠的損壞，燃料噴射器以一半容量操作，以及特定車輛的右前車輪懸架(由模型113確定)的適度損壞。方法200將聚合數(shù)據(jù)應(yīng)用于(a)通過環(huán)境模型來預(yù)計(jì)或估算對車輛的其他損壞、以及(b)根據(jù)所有損壞(觀察到的和環(huán)境的)來預(yù)計(jì)或估算車輛的值。

如上所述，該方法在206中聚集對特定車輛唯一的數(shù)據(jù)。該方法在204中收集來自車輛的本地傳感器的測量結(jié)果。這些結(jié)果可以體現(xiàn)在來自一個(gè)或多個(gè)損壞模型204(諸如懸架損壞模型113)的結(jié)果中。在205中，該方法從諸如本地維修店201的其他來源收集對車輛唯一的數(shù)據(jù)。維修店201的技術(shù)人員可能準(zhǔn)備損壞報(bào)告，該報(bào)告列出當(dāng)前的缺陷或機(jī)械問題。如下所述，該數(shù)據(jù)將最終被合并，產(chǎn)生每個(gè)車輛的配置文件或得分。

該方法在206中生成包含觀察到的或預(yù)計(jì)的唯一車輛損壞的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集。作為一個(gè)示例，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集可以識別具有唯一身份證明(id)——例如車輛識別號碼(vin)——的車輛。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集可以預(yù)先填充有與車輛的特定模型相對應(yīng)的部件列表。每個(gè)部件可以與指示對車輛的損壞的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)集相關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)集可以識別損壞的大小、損壞的種類和信息的來源。

如上所述，該方法在207中聚集聚合數(shù)據(jù)。聚合數(shù)據(jù)包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集列出：(a)對特定車輛的部件的先前預(yù)計(jì)的損壞，(b)對特定車輛的觀察到的損壞，以及c)修復(fù)觀察到的損壞的成本。

該方法可以比較聚合數(shù)據(jù)207的(a)和(b)以確定特定部件(例如車輛懸架)的損壞預(yù)計(jì)如何與在其它部件中觀察到的損壞(即，環(huán)境預(yù)測)相關(guān)。例如，參照圖6的示例方法600，具有預(yù)計(jì)的懸架損壞601的一定百分比的汽車也將顯示發(fā)動機(jī)損壞602。方法600測試預(yù)計(jì)的懸架損壞601和觀察到的發(fā)動機(jī)損壞602之間的相關(guān)性的強(qiáng)度，其中環(huán)境建模器603基于懸架損壞產(chǎn)生發(fā)動機(jī)損壞的環(huán)境模型604。

回到圖2，各種環(huán)境模型208(例如環(huán)境模型600和410)將環(huán)境損壞預(yù)計(jì)與車輛部件的直接損壞觀察相關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施例中，環(huán)境模型208依賴于特定車輛模型或其它已知數(shù)據(jù)(例如總體車輛位置、當(dāng)前車輛健康、車輛年齡和車輛周圍的環(huán)境條件)中的一個(gè)或多個(gè)。例如，一個(gè)環(huán)境模型208可以基于位于南俄亥俄州(southernohio)(體現(xiàn)為相應(yīng)的郵政編碼的集合)的2008轎車的懸架損壞來預(yù)測發(fā)動機(jī)損壞。該模型還可以包括預(yù)計(jì)的強(qiáng)度或置信水平。如圖4所示，在一些情況下，可以沿著道路分割環(huán)境模型。

在將環(huán)境模型208應(yīng)用于特定車輛的唯一數(shù)據(jù)206之后，該方法用209中的環(huán)境預(yù)計(jì)來補(bǔ)充唯一數(shù)據(jù)。步驟209中的新的唯一數(shù)據(jù)集具有一結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括對特定部件的估算的或觀察到的損壞以及估算或觀察的置信水平(觀察的置信水平可以是100％)。在一些實(shí)施例中，在步驟206中收集的直接唯一數(shù)據(jù)的估算的損壞的置信水平高于在208中通過環(huán)境損壞模型產(chǎn)生的環(huán)境唯一數(shù)據(jù)。

方法200將價(jià)格模型210應(yīng)用于唯一數(shù)據(jù)209。在一些實(shí)施例中，價(jià)格模型估算修復(fù)缺陷的成本。在其他實(shí)施例中，價(jià)格模型估算與特定缺陷相關(guān)聯(lián)的車輛值的減少。方法200可以從聚合數(shù)據(jù)207構(gòu)建價(jià)格模型210。更具體地，方法200可以構(gòu)建與(a)聚合數(shù)據(jù)207、(b)對特定車輛的觀察到的損害、(c)修復(fù)觀察到的損壞的成本匹配或相關(guān)的模型。通過將價(jià)格模型210應(yīng)用于每個(gè)損壞的部件，方法200估算特定車輛的總值211。

轉(zhuǎn)到圖3，總體示出和闡述了模擬在預(yù)計(jì)路線上的車輛損壞的方法300。導(dǎo)航程序?qū)W習(xí)駕駛路線301。駕駛路線可以是用戶選擇的或根據(jù)當(dāng)前車輛位置和輸入或預(yù)計(jì)的車輛端點(diǎn)的機(jī)器生成的。導(dǎo)航程序從道路模型圖302中調(diào)用對應(yīng)于預(yù)計(jì)路線的一個(gè)或多個(gè)道路模型303。導(dǎo)航程序(或單獨(dú)的程序)從例如在圖1的109和111中報(bào)告的車輛數(shù)據(jù)構(gòu)建或收集這些模型303。導(dǎo)航程序還收集與道路模型相關(guān)的條件305。例如，道路模型的結(jié)果可以取決于天氣(包括溫度和降水)、預(yù)計(jì)的車輛速度(基于駕駛員行為、交通、速度限制)和預(yù)計(jì)的車輛路線。一個(gè)或多個(gè)損壞模型304(例如懸架損壞模型113)基于條件305和道路模型303預(yù)計(jì)車輛損壞。

在各種實(shí)施例中，來自經(jīng)過圖3中發(fā)現(xiàn)的特定路線的預(yù)計(jì)的未來車輛損壞經(jīng)由損壞模型204返回到方法200。車輛現(xiàn)在執(zhí)行方法200，好像來自損壞模型304的預(yù)計(jì)的損壞是實(shí)際的直接損壞數(shù)據(jù)。方法200基于車輛經(jīng)過預(yù)計(jì)的路線301返回預(yù)計(jì)的車輛值211。結(jié)果，方法200返回兩個(gè)不同的值211：對應(yīng)于實(shí)際車輛歷史(歷史值)的一個(gè)值211；對應(yīng)于在經(jīng)過預(yù)計(jì)的路線(未來值)之后的車輛的未來值的另一個(gè)值211。

方法200可以比較(例如，減去)這兩個(gè)值以發(fā)現(xiàn)由于預(yù)計(jì)的路線導(dǎo)致的值的最低限度的減小。在各種實(shí)施例中，方法200將值發(fā)送到外部服務(wù)器。外部服務(wù)器基于值的最低限度的減少對保險(xiǎn)單或延伸服務(wù)計(jì)劃(esp)202進(jìn)行定價(jià)。外部服務(wù)器將保險(xiǎn)單或延伸服務(wù)計(jì)劃發(fā)送到車輛。在各種實(shí)施例中，該方法還生成并顯示風(fēng)險(xiǎn)圖。風(fēng)險(xiǎn)圖可以識別從當(dāng)前位置到目的地的各種路線。風(fēng)險(xiǎn)圖可以示出具有圖形提示(例如顏色變化)的路線的預(yù)計(jì)成本。

本公開包括各種方法。應(yīng)當(dāng)理解的是，這些方法可以體現(xiàn)為車輛存儲器中的并且在車輛處理器上執(zhí)行的非瞬態(tài)指令。替代地或另外地，這些方法可以全部或部分地在可操作地連接到車輛的外部服務(wù)器上執(zhí)行。

應(yīng)當(dāng)理解的是，為了權(quán)利要求的目的，“負(fù)載車輛”在此被定義為包含轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、具有發(fā)動機(jī)或馬達(dá)的加速系統(tǒng)、包括配置為減速車輛的制動器的制動系統(tǒng)、車輪的車輛，其中車輪中的至少一個(gè)配置為接收由發(fā)動機(jī)或馬達(dá)、一個(gè)或多個(gè)座椅、至少一個(gè)處理器和可操作地連接到處理器的存儲器產(chǎn)生的扭矩。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)權(quán)利要求具體包括術(shù)語“負(fù)載車輛”時(shí)，上述定義適用并且僅適用。

應(yīng)當(dāng)理解的是，為了權(quán)利要求的目的，當(dāng)涉及計(jì)算機(jī)程序時(shí)，術(shù)語“同時(shí)”表達(dá)程序排隊(duì)等待同時(shí)立即處理(或被處理)。術(shù)語“同時(shí)”不要求處理器實(shí)際上同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)程序。換句話說，術(shù)語“同時(shí)”涵蓋其中處理器的單個(gè)內(nèi)核被賦予執(zhí)行軟件的兩個(gè)線程的任務(wù)的情況。

上述實(shí)施例，特別是任何“優(yōu)選”實(shí)施例是實(shí)現(xiàn)的可能示例，并且僅僅是為了清楚理解本發(fā)明的原理而提出的。在本質(zhì)上不背離本文所描述的技術(shù)的精神和原理的情況下，可以對上述實(shí)施例進(jìn)行許多變化和修改。所有修改旨在包括在本公開的范圍內(nèi)并由所附權(quán)利要求保護(hù)。