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(guò)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(cè)器解決了上述需要，該車輛損壞檢測(cè)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(lái)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(cè)對(duì)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(lái)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(shuō)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(cè)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(qǐng)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(duì)“該”對(duì)象或“一個(gè)(a)”和“一個(gè)(an)”對(duì)象的引用也旨在表示可能的多個(gè)這樣的對(duì)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(shuō)，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(dòng)型多用途車(suv)、卡車或摩托車。車輛可以是汽油動(dòng)力、柴油動(dòng)力、天然氣動(dòng)力、混合動(dòng)力或電動(dòng)的。車輛可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)、馬達(dá)、電池、變速器、安全帶、車窗、座椅、制動(dòng)器和轉(zhuǎn)向裝置。

車輛的電子部件通過(guò)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(chǔ)器(ram)的易失性存儲(chǔ)器503，諸如硬盤驅(qū)動(dòng)器或固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(ssd)的非易失性存儲(chǔ)器504，包括用于無(wú)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(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)的懸架。懸架包括對(duì)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(dòng)或運(yùn)動(dòng)。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(cè)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(guò)引用整體并入本文)公開了合適的模型。

當(dāng)車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸架高度傳感器108通過(guò)將測(cè)量的長(zhǎng)度與已知的靜止長(zhǎng)度進(jìn)行比較來(lái)測(cè)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(cè)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(zhǎng)度相等。

同時(shí)，剛度控制器110主動(dòng)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(cè)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(guó)專利號(hào)9174508和美國(guó)公開號(hào)2016/0046166中公開，它們的全部?jī)?nèi)容通過(guò)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(cè)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(lái)應(yīng)對(duì)。該模型由107處的位移驅(qū)動(dòng)，該位移是由車輛在道路上移動(dòng)時(shí)該道路的高度變化引起的。模型預(yù)測(cè)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(dòng)力學(xué)(愛思唯爾公司(elsevier)，2014年9月18日)(其通過(guò)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(guò)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(duì)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(lái)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(duì)和右對(duì))，其中車身質(zhì)量106-101通過(guò)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。或者，也可以實(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(dòng)以外考慮俯仰，并且制動(dòng)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(duì)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(lái)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(duì)應(yīng)于道路的粗糙度。模型408可以對(duì)應(yīng)于道路的交通。模型409可以對(duì)應(yīng)于道路的傾斜度。模型410可以對(duì)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(cè)量結(jié)果的時(shí)間序列預(yù)測(cè)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(guò)環(huán)境模型來(lái)預(yù)計(jì)或估算對(duì)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(lái)預(yù)計(jì)或估算車輛的值。

如上所述，該方法在206中聚集對(duì)特定車輛唯一的數(shù)據(jù)。該方法在204中收集來(lái)自車輛的本地傳感器的測(cè)量結(jié)果。這些結(jié)果可以體現(xiàn)在來(lái)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(lái)源收集對(duì)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(wèn)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(shí)別具有唯一身份證明(id)——例如車輛識(shí)別號(hào)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(duì)應(yīng)的部件列表。每個(gè)部件可以與指示對(duì)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(shí)別損壞的大小、損壞的種類和信息的來(lái)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(duì)特定車輛的部件的先前預(yù)計(jì)的損壞，(b)對(duì)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(cè))相關(guān)。例如，參照?qǐng)D6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(dòng)機(jī)損壞602。方法600測(cè)試預(yù)計(jì)的懸架損壞601和觀察到的發(fā)動(dòng)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(dòng)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(lái)預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)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(lái)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(duì)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(guò)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(duì)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(guò)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(duì)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(lái)自經(jīng)過(guò)圖3中發(fā)現(xiàn)的特定路線的預(yù)計(jì)的未來(lái)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(lái)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(guò)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(duì)應(yīng)于實(shí)際車輛歷史(歷史值)的一個(gè)值211；對(duì)應(yīng)于在經(jīng)過(guò)預(yù)計(jì)的路線(未來(lái)值)之后的車輛的未來(lái)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(duì)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(shí)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(chǔ)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(dòng)機(jī)或馬達(dá)的加速系統(tǒng)、包括配置為減速車輛的制動(dòng)器的制動(dòng)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(dòng)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(chǔ)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(yǔ)“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(yǔ)“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(yǔ)“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(shuō)，術(shù)語(yǔ)“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(duì)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)。