專利名稱：用于估算車輛重量的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于估算車輛重量的方法和設備。本發明尤其涉及根據獨立的權利要求的前序部分的方法和設備。本發明還涉及計算機程序和計算機程序產品，涉及根據本發明的估算重量的用途，以及涉及包括至少一個這樣的設備的機動車輛。
背景技術：
在具有手動變速箱的車輛的自動化齒輪變速系統中，基于各個不同參數(例如，道路坡度和車輛行駛阻力)而進行齒輪的選擇。為了使齒輪變速系統做出正確的齒輪變速選擇，還需要與車輛的重量有關的信息。這在車輛從靜止開始啟動時尤其重要，這是因為正確的齒輪選擇對于車輛能否出發至關重要。通常，對車輛重量的各種估算是在車輛處于運動/運轉時進行的，選擇最終重量，然后將其用作用于計算相關齒輪的齒輪變速系統中的輸入參數。已知的用于估算車輛重量的方法基于車輛的加速度以及基于來自任何適配車輛的空氣懸掛系統的信息。在車輛具有載荷檢測系統(例如，空氣懸掛系統)的情況下，已知的用于估算車輛重量的方法基于空氣懸掛。在這樣的系統中，測量車軸壓力并借助于與車輛類型有關的信息將其直接轉換為車輛重量。這種方法也可以用來估算當車輛靜止時的車輛重量。其它已知的用于重量估算的方法基于車輛的加速度和/或減速度，但是受限于僅能在車輛運動時進行對車輛重量的估算。現場車輛是用于重型目的的車輛類型，例如翻斗卡車、采石場/礦場卡車和運木材的卡車。這些類型的卡車通常沒有空氣懸掛，但具有不是載荷檢測系統的葉片彈簧(leafspring)系統。這意味著不能在靜止時估算這些類型的車輛重量，這是因為對車輛重量的估算通常涉及使用力學方程F = m*a，這個方程當車輛為靜止(從而其加速度為零)時是不適用。在車輛的卸載/裝載已發生的情況下，基于在卸載/裝載操作之前對車輛重量的任何車輛結果重量的估算都將導致錯誤的齒輪選擇，這是因為所述卸載/裝載將極大地改
變車輛重量。在典型的這樣的場景中，空載的現場車輛可能行駛到露天礦中，并且在倒退行駛出礦場以便卸載之前進行裝載。當車輛在裝載之后開始啟動時，齒輪變速系統將基于在裝載操作之前最新估算的重量來進行齒輪選擇。這個在裝載之前最新估算的重量將與車輛的結果滿載重量有很大不同，并會導致錯誤的齒輪選擇。這當估算重量相對于實際重量過低時變得尤其危險，會主要導致兩個問題。一是如果車輛以這樣高的初始齒輪從靜止開始啟動，則發動機轉矩不足以克服行駛阻力，車輛將不能移動，導致不必要的離合器磨損。通常由齒輪變速系統通過增大發動機轉矩直到克服行駛阻力來處理這樣的情況，這需要齒輪變速系統必須選擇另一較低的初始齒輪。第二個問題是如果車輛提升到過高的齒輪，則在最壞的情況下車輛將傾向于熄火并且在山坡上停車。當車輛所行駛的地面并非硬和/或平坦的表面(例如浙青或混凝土)時，通過力學方程估算車輛重量時會發生其它的麻煩情況。例如，在松軟的行駛表面(諸如沙地和松散的碎石等)上進行估算會更加困難，這是因為在這些表面上的滾動阻力變化極大，使得難以計算用于估算車輛重量的正確行駛阻力。上述內容表明了與現有技術相比，需要有改進的用于估算車輛重量的方法。尤其是需要有用于估算現有技術不適用或較少適用的、靜止車輛的重量和/或在松軟和/或不平坦表面行駛的那些車輛的重量的方法。
發明內容
本發明的目的是提出一種用于估算車輛重量的方法，其完全或部分地克服了用于估算車輛重量的現有技術方法中的缺陷和缺點。本發明的另一目的是對于現有技術方法不適用或不可用的、靜止的和/或行駛在松軟和/或不平坦的表面上的車輛提出一種方法能夠估算它們的重量的方法。本發明的又一目的是提出一種與現有技術相比、用于估算車輛重量的替代和簡化的方法。根據本發明的一個方面，利用一種用于估算車輛的重量的方法來實現上述目的，所述方法包括以下步驟-計算至少所述車輛的第一重量Hi1;-檢測所述車輛的卸載/裝載是否已發生；以及-在與所述車輛的以前重量有關的信息的基礎上估算所述車輛的第二重量m2。上述方法的實施例定義在屬于該方法的從屬權利要求中。本發明還涉及與根據本發明的任意方法有關的計算機程序和計算機程序產品。本發明還涉及由根據本發明的任意方法估算的重量的用途，并且優選地涉及作為機動車輛中的一個和/或多個齒輪選擇策略的輸入參數的估算重量的用途。根據本發明的另一方面，還利用用于估算車輛的重量的設備來實現上述目的，所述設備包括至少一個計算單元和至少一個存儲器單元，并適于-計算至少所述車輛的第一重量Hi1；-檢測所述車輛的卸載/裝載是否已發生；以及-在與所述車輛的以前重量有關的信息的基礎上估算所述車輛的第二重量m2。還可以根據上述方法的各個實施例修改所述設備。本發明還涉及包括至少一個這樣設備的機動車輛，例如客車、卡車或公共汽車。本發明提出了一種能夠在車輛靜止時估算車輛的重量的方法和設備。本發明還可以提出在車輛行駛在松軟和/或不平坦的表面時對車輛重量的估算，這是因為根據本發明的解決方案能夠不考慮行駛表面的性質。此外，如果車輛配備有一個或多個加速度計，則不需要安裝另外的用于估算車輛重量的傳感器，這是因為根據本發明的實施例可以使用現有的加速度計來估算車輛的重量。以下闡述詳細描述指出了根據本發明的方法和設備的另外的優點和應用。
在以下闡述的本發明的詳細描述中，參照附圖描述了本發明的實施例，在附圖中圖I是根據本發明的實施例檢測卸載/裝載的流程圖；圖2示出了由劃分為離散范圍的車輛的以前重量的柱狀圖表示的操作歷史的示例；圖3是如何從車輛的操作歷史估算車輛重量的流程圖；圖4是關于估算數的操作歷史的存儲的流程圖；圖5是關于時間的操作歷史的存儲的流程圖；以及 圖6示意性地示出了包括計算單元和存儲器單元的控制單元。
具體實施例方式借助于力學方程來估算車輛重量的方法不能估算車輛靜止時的重量，并且這些方法在某些條件下還會產生很差的估算或根本無法估算，例如，當對松軟和/或不平坦的行駛表面(諸如沙地或松散的碎石等)進行估算時。因此，本發明旨在提出一種改進和/或替代的用于估算車輛重量的方法和設備。根據本發明的方法包括以下步驟計算至少車輛的第一重量Hl1，檢測車輛的卸載/裝載是否已發生，以及在與車輛的以前重量有關的信息的基礎上估算車輛的第二重量m2。本發明的基本概念是檢測車輛的卸載/裝載是否已發生，以便隨后估算車輛的重量，這是因為本發明人已發現這種檢測具有能用于估算車輛重量的信息內容。可以用各種不同的方法來進行檢測，根據本發明的實施例，該檢測基于來自設置在車輛上的一個或多個加速度計的一個或多個信號而進行。車輛(例如現場車輛和卡車)具有設置在車輛的縱向方向(例如在一個/多個離合器致動器)上的一個或多個的加速度計并非是不同尋常的。根據以下公式，測量車輛縱向方向上的加速度的加速度計還測量由重力引起的加速度分量，該加速度分量與道路的坡度平行，該公式如下as=av+g sin ( a )其中，as是加速度計的值，av是車輛的加速度，g是重力引起的加速度，a是影響車輛的相對/當前道路坡度。加速度計用于在車輛加速/減速期間估算車輛重量并且用于估算影響車輛的道路坡度。因而，加速度計還能用于發現影響車輛的坡度變化。由本發明人所做出的創造性步驟的一部分是他們洞悉到這個信息能用于檢測車輛的卸載/裝載是否已發生。如果卸載/裝載操作導致車輛足夠大的移動，則加速度計將會記錄該變化，使得能夠檢測/發現卸載
/裝載。為了排除可能影響加速度計檢測的其它因素，特定條件適用于有效檢測。首先且最重要的是檢查車輛在卸載/裝載期間是靜止的(即通過檢查傳動軸的轉速)，并檢查車輛的點火裝置是開啟的，以使加速度計能完全記錄任何事物。有時需要滿足來確保所檢測的確實是卸載/裝載操作的另外的條件的示例包括檢測加速度計的偏轉不是因為車輛開始啟動或車輛停止所導致的加速或減速造成的。
本發明的實施例檢查了當車輛靜止時來自一個或多個加速度計的一個或多個信號的振幅。如果信號的振幅|a|超過了高于信號的噪聲振幅|an|的閾值At，則進行檢查來確保振幅的改變不是由剛開始啟動或使車輛停止、或是由啟動或關閉發動機引起的。如果不是這些情況，根據本發明的這個實施例所檢測的是卸載/裝載操作。大部分來自加速度計的信號噪聲是由發動機的震動引起的。由加速度計檢測的優點是對卸載/裝載的檢測能在車輛靜止時完成。圖I中的流程圖示出了根據上述實施例對卸載/裝載的檢測。步驟FlO檢查車輛是靜止的。如果車輛不是靜止的，則不會發生檢測，但如果車輛是靜止的，則步驟Fll比較(來自加速度計的)信號的振幅|a|是否超過了閾值at。如果是，則步驟F12進一步檢查來看車輛在檢測之前和之后是否是靜止的，該檢查可以通過關于在將振幅|a|與閾值At相比·較時檢驗傳動軸的轉速(如果車輛是靜止的，則轉速將為零)來完成。如果在步驟F12發現車輛是靜止的，則下一步驟F13再通過檢驗發動機速度和點火信號(指示點火裝置是否開啟的信號)來檢查發動機是否運行，這是因為發動機的啟動或關閉可能影響/干擾來自加速度計的信號。如果發動機沒有運行，則這個實施例檢測了車輛的卸載/裝載。某些類型的車輛具有二元載荷模式，從而它們實質上是空載或滿載的。因此，這種類型的車輛具有低重量(空載)或高重量(滿載)，例如，用于運載露天開采材料的現場車輛。對于具有這種二元載荷模式的車輛而言，期望僅記錄完全卸載/裝載時的檢測，這是因為卸載/裝載可以分階段發生，例如，拉碎石的卡車在完全利用其載貨能力之前可以接收若干桶(bucket)載荷。這樣的裝載過程可能在其它方面導致每一階段的裝載過程被檢測為單獨的完全卸載/裝載操作。這種情況可以通過施加車輛在新的卸載/裝載操作視為已被加速度計檢測到之前必須行駛一定距離和/或超過一定速度的條件來避免，例如行駛至少100米或超過10公里/小時。有時還會發生在車輛靜止時未檢測到車輛的卸載/裝載發生的情況，例如，如果在卸載或裝載過程期間車輛的點火裝置是關閉的且加速度計被用于檢測。根據本發明的另一實施例，在這樣的情況下，檢測卸載/裝載需要使用(在卸載/裝載之前計算的)第一計算重量Hi1和第三計算重量m3。根據這個實施例，可以比較在第一重量Hl1與隨后計算的第三重量叫之間以絕對項確定的差值來檢測卸載/裝載是否已發生。如果所述差值呈現為大于閾值T的值(S卩如果Im1-Hi3IXT),則這個實施例檢測到了卸載或裝載操作。相反，如果所述差值呈現為低于閾值T的值，那么沒有檢測到卸載/裝載。閾值T尤其取決于車輛的第一重量Hl1，這是因為在這種情況下重量Hl1與叫之間的相對差/百分比差值是相關的。在第一重量Hi1之后計算第三重量Hi3，優選的是在開始啟動車輛之后的相對較短的時間，即當車輛已經出發時。因為在車輛出發后不久計算第三重量叫，該計算將會產生其重量的近似計算值，該近似計算值可能與車輛的實際重量差別很大。原因在于用于計算第三重量Hl3的參數(例如，力學方程(如果使用了這些力學方程)中的各個力)在車輛剛開始啟動之后并不總是完全已知的，所以第三重量Hl3的計算基于與相關力和可能的其它參數有關的不完全信息。本發明的另一觀點和基本概念是使用與車輛的以前重量有關的信息以便估算它的當前重量。優選從車輛的操作歷史中獲得所述信息，根據本發明的優選實施例，這需要在先前一段時間P期間的車輛的以前重量的操作歷史，存儲該操作歷史以隨后用于估算車輛的當前重量。車輛的操作歷史是與車輛已歷史上呈現的各個重量值有關的信息的累積，并且從而包含用于本發明以便估算車輛的當前重量的信息。時間段P是可以根據車輛的環境選擇的參數。這個參數影響了隨時間推移的操作歷史的統計基礎。對于每單位時間卸載/裝載操作數，不同類型的車輛具有不同的操作模式，所以可以根據這些載荷模式選擇或調整時間段P。根據本發明的另一實施例，與車輛的以前重量有關的信息是在給定時間段P期間車輛重量的分解(breakdown)。圖2示出了對于現場車輛的這樣的重量分解的示例。圖2將車輛的以前重量分解為以柱狀圖形式陳列在這個示例中的離散范圍，在該柱狀圖中y軸表示在給定范圍內的車輛的以前重量的次數，X軸表示以噸為單位的重量。圖2中的分解還具有第一峰值M1 (左峰值,其為第一局部最大值)和第二峰值M2(右峰值，其為第二局部最大值)。第一峰值對應于當車輛沒有滿載時最頻繁呈現的車輛的早期重量，類似地，第二峰值對應于當滿載時歷史上最頻繁呈現的車輛的早期重量。因此，圖2中各個峰值M1和M2分別可以被解釋為根據特定車輛的操作歷史當基本上空載(左峰值)或基本上滿載(右峰值)時最頻繁呈現的車輛的重量值。如圖2中所示，具有兩個峰值的這種分解對于通常或基本上具有二元載荷模式的車輛來說是尋常的。如果在車輛靜止時(例如，由加速度計)檢測到卸載或裝載操作，根據本發明的實施例可用的另外的信息包括根據車輛的操作歷史的以前重量分解和在卸載或裝載之前計算的車輛第一重量Hl1 (例如，通過力學方程計算)，所以根據該實施例第一重量Hl1的計算發生在檢測步驟之前。此外，假定車輛是現場車輛，并且因而通常滿載或空載(S卩，如上的二元載荷模式)行駛，根據操作歷史的重量分解將會具有兩個峰值M1和M2,以使得第一峰值M1對應于空車輛的重量Ml，第二峰值M2對應于滿載車輛的重量Mh。為了估算第二重量m2，關于第一重量Hl1與各個峰值重量(即Ml和Mh)之間的絕對差值，將第一重量Hl1與這兩個峰值(實際上是對應于這些峰值的重量值)進行比較。所述差值最小處的Ml或Mh重量最接近于卸載/裝載操作之前的第一重量Hi1,并且在檢測到車輛已變得空載/裝載的基礎上，其它的Ml和Mh重量從而可以表示估算的第二重量m2。在數學上這可以被描述為估算重量，即第二重量m2，第二重量m2被估算為如果卜廠!!!」〉!!]^-!]!」，則m2=mL,并且(I)如果IIh1-Iiil I ( IIh1Hh I ,貝丨J m2=mH (2)這意味著在這種情況下第二重量m2是基于卸載/裝載操作之前計算的第一重量Hl1和車輛的操作歷史而估算的。圖3中的流程圖中示出了本發明的上述實施例。步驟F20檢測是否已發生卸載/裝載，并且如果是這種情況，則步驟F21提供在卸載/裝載之前計算的第一重量mi。步驟F21還通過查找相應的第一和第二局部最大值M1和M2來從車輛的操作歷史中確定車輛的空載重量Ml和滿載重量Mh。然后，步驟F22檢查是否滿足根據F22方程的條件，如果是這種情況，則步驟F24將第二重量估算為m2 = mH。如果不是這種情況，則步驟F23將第二重量估算為嗎=1^。然后，步驟F25使用第二重量m2,例如作為用于車輛的齒輪變速系統中的齒輪選擇的輸入參數，直到得到進一步計算的重量值(例如，通過力學方程)。這個實施例使得即使在車輛靜止時也能估算車輛的重量。本發明的另外實施例在估算第二重量m2中使用第三重量m3。如果檢測在車輛已出發之后完成，根據條件Im1-Hi3IXT使用上述的第一重量Hi1和第三重量m3，第三重量m3還可以用于估算第二重量m2。因為這是近似計算(由于與相關參數有關的信息不完整)，所以不會采用第三重量Hl3作為第二重量Hl2的直接估算，但是對第二重量Hl2的估算基于替代使用第三重量Hl3中的信息內容。通過檢查與第三重量Hi3有關的范圍I，能夠在第三重量Hi3的值的基礎上估算第二重量m2。如果這樣的范圍I包括局部最大值(M1, M2),則可以將第二重量m2估算為與所述局部最大值(例如上述的A或Mh)相對應的值。換句話說，將第二重量m2估算為與范圍I內最靠近第三重量m3的局部最大值相對應的值。例如，如果第三重量m3計算為39噸且所檢查的范圍I包括在圖2的分解中的兩個鄰近的較低和較高的范圍，則在這個示例中將第二重量1112估算為m2 = mH = 48噸(取范 圍44-48噸中的較高值)。例如，可以將范圍I確定為I = m3+/-d，其中d為確定與第三重量％的值有關的范圍I的大小的可選參數，但是也可以在第三重量m3作為基數的情況下(即表示100%)將范圍I定義為第三重量m3的百分比。應當注意范圍I不需要關于第三重量m3對稱。本發明的另一實施例還使用第三重量叫及第一重量Hi1來估算第二重量叫，以便完善這個估算。這種方法通過使用上述實施例得到了當車輛靜止時的第二重量Hi2的第一估算值，在上述實施例中如果Im1IL|> ,則將第二重量估算為1 =! ,如果11 -! ! ( Hi1-Ina|,則將第二重量估算為m2=mH。當車輛出發時，通過計算(例如，通過力學方程)也可以得到第三重量m3的一個或多個值。第二重量m2的第二估算(以及可能的另外估算)可以在第三重量m3的基礎上通過使用操作歷史的范圍分類得到，使得第二重量叫被估算為第三重量m3的量化(quantisation)。如果得到了第三重量m3的另外的值，則可以重復進行通過量化估算的這個過程。優選地通過車輛的力學方程計算第一重量Hi1和/或第三重量Hi3，其在實施例中取值為以下形式
權利要求
1.一種用于估算車輛重量的方法，其特征在于包括以下步驟 -計算至少所述車輛的第一重量Hl1 ; -檢測所述車輛的卸載/裝載是否已發生；以及 -在與所述車輛的以前重量有關的信息的基礎上估算所述車輛的第二重量m2。
2.根據權利要求I所述的方法，其中，從在時間段P期間所述車輛的操作歷史獲得與所述以前重量有關的所述信息。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，與所述以前重量有關的所述信息采用在所述時間段P期間所述車輛的重量的分解的形式。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述分解被劃分為離散的范圍。
5.根據權利要求3-4中的任一項所述的方法，其中，所述分解采用所述車輛的以前重量的柱狀圖的形式。
6.根據權利要求3-5中的任一項所述的方法，其中，所述分解通過在操作期間連續存儲計算的重量而得到。
7.根據權利要求3-6中的任一項所述的方法，其中，所述分解包括第一峰值M1和第二峰值M2 -所述第一峰值M1表示所述車輛空載的重量并且 -所述第二峰值M2表示所述車輛滿載的重量mH。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，對所述第二重量m2的所述估算也基于所述第一重量In1O
9.根據權利要求8所述的方法，其中，如果Im1-HOI，則所述車輛的第二重量m2為n\，并且 如果Im1-IH1J (,則所述車輛的第二重量m2為mH。
10.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，對卸載或裝載是否已發生的檢測基于來自設置在所述車輛中的ー個或多個加速度計的ー個或多個信號。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，如果所述ー個或多個信號的振幅呈現為高于閾值的值，則檢測到卸載或裝載操作。
12.根據權利要求10或11所述的方法，還包括以下步驟 -計算至少所述車輛的第三重量Hl3，在此情況下 -還基于所述第三重量Hl3估算所述第二重量Hl2。
13.根據權利要求1-7中的任一項所述的方法，還包括以下步驟 -計算至少所述車輛的第三重量Hl3，在此情況下 -基于所述第一重量Hl1和所述第三重量Hl3檢測卸載或裝載是否已發生，使得如果所述第一重量Hl1與所述第三重量Hl3之間的差值大于閾值T: I Hl1-Hl3Ixr,則檢測到卸載或裝載。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，所述閾值T取決于所述車輛的所述第一重量ITl1O
15.根據權利要求13-14所述的方法，其中，所述第二重量HI2的所述估算也基于所述第二重量m3。
16.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，通過所述車輛的力學方程計算所述第一重量Hi1和/或所述第三重量m3，并且在所述第一重量Hi1之后計算所述第三重量m3。
17.根據權利要求16所述的方法，其中，用于計算所述第一重量Hi1和/或所述第三重量m3的力學方程采用如下形式
18.根據前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，計算所述第一重量Hi1的步驟發生在檢測所述車輛的卸載或裝載操作是否已發生的步驟之前。
19.一種計算機程序，其包括程序代碼，并且當在計算機中執行所述程序代碼時，使所述計算機應用根據權利要求1-18中的任一項所述的方法。
20.一種計算機程序產品，包括計算機可讀介質和根據權利要求19所述的計算機程序，所述程序包含在所述介質中。
21.根據權利要求1-18中的任ー項的估算重量在車輛中的用途。
22.根據權利要求21所述的用途，其中，所述估算重量用作所述車輛中的ー個和/或多個齒輪選擇策略的輸入參數。
23.一種用于估算車輛的重量的設備，所述設備包括至少ー個計算單元(111)和至少一個存儲器単元(112)，其特征在于其適于 -計算至少所述車輛的第一重量Hl1 ; -檢測所述車輛的卸載/裝載是否已發生；以及 -在與所述車輛的以前重量有關的信息的基礎上估算所述車輛的第二重量m2。
24.ー種例如客車、卡車或公共汽車的機動車輛，包括至少ー個根據權利要求23所述的用于估算重量的設備。
全文摘要
本發明涉及一種用于估算車輛重量的方法和設備。用于估算所述重量的方法包括以下步驟計算至少所述車輛的第一重量m1，檢測所述車輛的卸載/裝載是否已發生，以及在與所述車輛的以前重量有關的信息的基礎上估算所述車輛的第二重量m2。本發明還涉及計算機程序和計算機程序產品，涉及根據本發明的估算重量的用途，以及涉及包括至少一個這種設備的機動車輛。
文檔編號G01G19/08GK102985725SQ201180034014
公開日2013年3月20日 申請日期2011年7月1日 優先權日2010年7月9日
發明者M·古斯塔夫森, E·奧朗德, P·摩林 申請人:斯堪尼亞商用車有限公司