CN104602991A - 用于对挂车进行移库的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对由牵引车和挂车构成的机动车组进行移库的方法和设备，其中，挂车借助不可转向的牵引杆与牵引车相连，并且牵引车借助倒车摄像头观察包括挂车在内的后方环境，所述方法包含以下步骤：a)确定挂车相对于牵引车的实际转角，b)确定牵引杆长度和挂车的最大转角，c)输入挂车的额定转角，d)通过至少主动的转向助力器使牵引车倒车，直至达到挂车的额定转角，e)锁定通过额定转角预设的行驶方向，f)通过至少主动的转向助力器在保持预设的行驶方向的情况下对牵引车进行移库，直至到达最终停车位置。

Description

用于对挂车进行移库的方法和设备

本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的用于对汽车的挂车进行移库的方法以及一种按照权利要求7前序部分所述的用于对汽车的挂车进行移库的设备，即挂车移库辅助设备。

由汽车和挂车构成的机动车组的移库一般被认为较为困难，其中在倒车行驶时难度增加，因为挂车可能偏移。尤其是对于不熟练的人来说，在倒车中牵引车的转向角改变时并不能毫无问题地领会对机动车组的挂车的转弯，因此在停放机动车组时经常由于驾驶员选择不当的转向角导致与相邻障碍物的碰撞或者导致机动车组折断。

由专利文献DE 198 06 655 A1已知一种用于具有可操纵式挂车的载重车辆的倒车行驶的电子移库辅助设备，其中，挂车通过牵引杆与载重车辆的后方挂车连接器耦连。通过角度传感器在倒车行驶开始时确定挂车和载重车辆的位置。控制设备由所测量的角度出发结合载重车辆与挂车的尺寸控制载重车辆的操纵，因此载重车辆和挂车均在计算出的圆形轨道上运动。

由专利文献DE 101 54 612 A1已知一种用于在倒车行驶中操纵具有挂车的牵引车的方法，其中，电子控制单元根据牵引车纵轴线与挂车纵轴线之间的角度(即牵引杆的位置)预设至少用于牵引车的可操纵轮的转向角的校正值。在此，由至少两个距离传感器的信号确定角度，所述距离传感器设置在牵引车或者挂车上，以便确定牵引车与挂车之间的相应距离。

由专利文献DE 10 2006 048 947 A1已知一种用于待耦连在机动车上的挂车的控制单元，通过所述控制单元能够相对于机动车将挂车从第一位置置入第二位置，由此尤其降低了具有耦连的挂车的机动车的倒车停车的难度。在此，机动车的驾驶员可以选择机动车的中心纵轴线与挂车的中心纵轴线之间的角度，因此在倒车行驶时控制单元将挂车从当前的角度位置置入所选择的额定角度位置。作为用于选择角度位置的操作元件，结合倒车挡使用转向指示灯拨杆，其中，所选择的角度在倒车行驶期间可以改变。此外，通过安装在牵引杆的球节中的转角传感器识别挂车的当前角度。不利的是，额定角度的设置是在行驶期间进行的。此外，对当前牵引杆角度的识别需要布置在牵引杆球节中的单独传感器，这带来了附加的成本。

本发明所要解决的技术问题在于，简化用于对机动车组进行移库的方法和相应的挂车移库辅助设备。

该技术问题按本发明通过一种具有权利要求1所述特征的用于对挂车进行移库的方法以及通过一种具有权利要求7所述特征的挂车移库辅助设备解决。本发明的优选实施形式是从属权利要求的主题。

按照本发明的方法用于对由牵引车和挂车构成的机动车组进行移库，其中，挂车借助不可转向的牵引杆与牵引车相连，并且牵引车借助倒车摄像头观察包括挂车在内的后方环境，所述方法包含以下步骤：

a)确定挂车相对于牵引车的实际转角，

b)确定牵引杆长度和挂车的最大转角，

c)输入挂车的额定转角，

d)借助至少主动的转向助力器使牵引车倒车，直至达到挂车的额定转角，

e)锁定通过额定转角预设的行驶方向，

f)借助至少主动的转向助力器在保持预设的行驶方向的情况下对牵引车进行移库，直至到达最终停车位置。

优选通过以下方式实施所述步骤f)，即，在第一步骤f1)中通过对牵引车的移库在保持预设的行驶方向的情况下使所述牵引车的纵轴线与所述挂车的纵轴线相一致，并且在接下来的第二步骤f2)中通过至少主动的转向助力器使直线定向的机动车组倒车，直至到达最终停车位置。换而言之，牵引车必须在步骤f1)中与挂车的纵轴线对齐地定向，而不改变挂车的方向，以使机动车组在之后的过程中在步骤f2)中沿向后的方向朝最终停车位置移库或者说调整。

还优选的是，为了实施步骤f1)具有两个模式，其中，第一模式涉及在较宽的通道中进行移库，而第二模式涉及在较窄的通道中进行移库。在此，较宽的通道表示有足够的移动空间，也就是例如在较大的广场或者较大的草地上移动，在这些地方不需要准确地确定最终停车位置并且机动车组尤其可以利用侧面的空间进行移库。较窄的通道表示有限的移库空间(如已经暗示名字)，尤其是侧面的间隙较小。这种情况例如发生在入口较窄或者驶入大门时。

优选地，在所述第一模式中实施步骤f1)的过程在一步移库过程中实现，因此用于到达最终停车位置的步骤f2)的目标轨迹在所述第一模式中平行于所述预设的行驶方向。

还优选的是，在所述第二模式中实施步骤f1)的过程在多步移库过程中实现，因此用于到达最终停车位置的步骤f2)的目标轨迹在所述第二模式中处于所述预设的行驶方向上。

此外，在步骤c)中输入额定转角的过程能够在停车或者在倒车期间进行。在此，驾驶员可以在单独的显示屏中观察通过倒车摄像头拍摄的环境。

按照本发明的用于实施前述方法的汽车的挂车移库辅助设备具有控制装置、用于与汽车驾驶员通信的HMI装置(人机交互系统装置)、用于检测耦连的挂车的装置和用于操纵方向盘的促动器，

其中，

-所述挂车移库辅助设备具有用于拍摄后方环境图像的倒车摄像头，

-所述控制装置具有用于由倒车摄像头的图像确定实际转角和确定耦连的挂车的最大允许转角的装置，并且

-所述HMI装置具有用于输入挂车的额定转角的装置，其中，

-所述HMI装置动态地显示挂车在实际转角中的实际位置和挂车在额定转角中的额定位置。

由此为驾驶员直接显示了挂车或机动车组的实际位置和期望的额定位置并且随时向驾驶员通知挂车辅助流程。此外，倒车摄像头的环境图像例如还可以传输至适当的中央显示屏上，因此驾驶员也可以在真实环境下观察并且控制辅助流程。实际转角和额定转角也可以逐渐显示在真实图像中。在HMI视图中，实际位置和虚拟的额定位置通常以俯视图的方式呈现。

优选地，为了激活所述辅助设备，所述HMI装置向汽车驾驶员发送预设数量的信息提示。这种信息提示是用于激活挂车移库辅助设备的请求、关于主动转向干涉的提示和用于操作辅助设备的提示。

还优选的是，所述HMI装置具有用于锁定达到的额定转角的装置，其中，所述控制装置将锁定的额定转角作为预设的方向来确定用于到达最终停车位置的目标轨迹。通过锁定达到的额定转角来确定机动车组之后运动的方向。

还优选的是，所述HMI装置具有选择装置，借助所述选择装置选择所述目标轨迹是否平行于预设方向或者沿预设方向延伸。因此，在第一模式中可以实施一步移库过程，而在第二模式中移库过程一般是多步的。这种措施确保了在较窄或较宽的驾驶环境中的性能。

以下根据附图阐述本发明的优选实施形式。在附图中：

图1示出具有中央显示屏的组合仪表；

图2示出挂车移库辅助设备的启动问询；

图3示出对辅助设备的主动转向干涉的提示；

图4示出用于操作挂车移库辅助设备的操作提示；

图5示出激活的挂车移库辅助设备的开始图像；

图6示出具有识别出的牵引杆的挂车移库辅助设备的显示内容；

图7示出具有设置的角度的挂车移库辅助设备的显示内容；

图8示出在达到角度时的挂车移库辅助设备的显示内容；

图9示出在锁定目标方向时的挂车移库辅助设备的显示内容；并且

图10示出在到达目标点时的挂车移库辅助设备的显示内容。

图1示出常见的组合仪表1，其使用在当今汽车内并且在没有其它单独显示屏时也用于显示各种驾驶员辅助系统的信息。组合仪表1包括中央显示屏2，其布置在左侧的转速表3与右侧的速度表4之间。在中央显示屏2上可以显示各种对于驾驶员较为重要的信息，例如在此显示了时间、平均油耗、外界温度和驶过的路程以及里程状态。此外，中央显示屏2也作为驾驶员辅助系统(如停车转向辅助设备)的人机界面用于显示信息。如果中央显示屏2用于挂车移库辅助设备，则挂车移库辅助设备利用现有的PLA控制设备(PLA＝停车转向辅助设备)，其中，检测到将挂车钩挂在汽车上的过程并且使普通的停车转向辅助设备去激活。换而言之，在耦连上挂车时，在PLA控制设备上实施挂车移库辅助设备，其中，可以在移库之前和期间操作挂车移库辅助设备。最后，汽车还需要配备倒车摄像头。

图2示出用于启动挂车移库辅助设备的启动问询。在中央显示屏2中，在耦连上挂车并且挂入倒车挡时显示启动问询，所述启动问询看上去可以如图2所示的那样。除了由象征性的方向盘和大写字母“P”构成的标志5，在中央显示屏2中还显示文字6“操作停车按钮以启动挂车移库辅助设备”。汽车的驾驶员由此得到提示，即为了启动挂车移库辅助设备，应当使用与停车转向辅助设备相同的按钮。因为不是全部的中央显示屏2均用于显示挂车移库辅助设备的启动问询，所以仍有空间7用于显示其它信息，在此显示的是包括当日里程在内的里程状态。

因此，通过操作相应的执行元件启动挂车移库辅助设备，所述执行元件在本实施形式中由PLA按钮构成。如果在预设的时间内没有操作PLA按钮，则启动问询从中央显示屏上消失。此外也认为，如果驾驶员开动汽车，则驾驶员不需要挂车移库辅助设备的支持。因此，驾驶员可以在没有操作PLA按钮的情况下或者通过开动机动车在无支持的情况下对挂车进行移库。

图3示出挂车移库辅助设备的操作流程中的下一步骤。在通过操作PLA按钮使挂车移库辅助设备运行之后，在中央显示屏2上向驾驶员提示挂车移库辅助设备处于激活状态并且因此进行主动的方向盘干涉。换而言之，驾驶员不应抓握方向盘，因为由挂车移库辅助设备进行方向盘的操纵。这可以通过文字6“转向干涉激活。注意周围环境！”实现，其中，挂车移库辅助设备的标志5同样显示在中央显示屏2中。

对于激活的挂车移库辅助设备的提示应符合相应的法律规定，其中，对主动转向干涉的提示也在预设的时长之后消失。

图4示出中央显示屏2中对汽车驾驶员的挂车移库辅助设备操作提示。为了不用在汽车中设置其它操作元件，在本实施形式中通过反光镜调节开关进行操作。所示的是具有文字“通过反光镜调节开关进行操作”的标题8以及具有操作提示(即“拨动开关”以及“锁定方向”)的反光镜调节开关标志9，反光镜调节开关的应用自由度由相应的方向箭头表示。通过操作反光镜调节开关或者在开动机动车时，中央显示屏2中的操作提示消失。

图5示出激活的挂车移库辅助设备开始运行时的情形。在中央显示屏2中显示由机动车10和挂车11构成的机动车组的当前状态，所述挂车11通过牵引杆12与机动车相连。挂车移库辅助设备能够进行移库的机动车组总是涉及不可转向操纵的挂车，也就是具有刚性牵引杆的挂车。这种不可转向的挂车例如是单轴挂车(如房车)、较小的挂车或者运动引导拖车。双轴挂车在两个轴紧密地布置在一起且没有轴可转动的情况下也部分地属于不可转向式挂车的范畴。对于常见的载重汽车挂车，前轴通常可以借助拉杆操纵并且这种情况不能由本发明的挂车移库辅助设备进行移库。

挂车11的纵轴线13与汽车10的纵轴线14形成的转角15借助机动车10的倒车摄像头(未示出)确定，并且在图5中，以俯视图在中央显示屏2中显示当前情况，因此驾驶员能够得到关于实际状态和初始状态的信息。为了更好地感知机动车组的状态，还在中央显示屏2中显示圆弧段形式的角度条16，因此驾驶员可以根据挂车11的纵轴线13穿过角度条16的位置在视觉上感知当前的转角15。此外，测量到的当前转角15作为实际角度在角度条16的下方以文字的形式逐渐显示在文字条17中。

图6示出挂车移库辅助设备的流程的下一步骤，其中，借助汽车的倒车摄像头根据牵引杆12的长度确定挂车11相对于牵引车10的最大可能转角。牵引杆的长度和挂车的几何尺寸可以由环境图像推导得出。根据所确定的最大可能转角限定角度条16。在本实施例中限定为±30°。

在图7中阐述激活的挂车移库辅助设备接下来的步骤，即借助反光镜调节开关设置额定角度。中央显示屏2显示具有挂车11的牵引车10在实际位置中的图像，其在以下称为实际挂车，以及显示实际状态下的牵引杆12和所画出的实际挂车11的纵轴线13，由此在角度条16中显示实际转角15。

机动车10的驾驶员在反光镜调节开关上设置挂车为了移库所需的额定转角21，以便将由牵引车10和挂车11构成的机动车组调整到期望的目标位置。这在中央显示屏2中通过逐渐显示具有额定牵引杆19的额定挂车18以图形方式显示，额定牵引杆的额定纵轴线20在角度条16中显示所选择的额定转角21。两个转角，即实际转角15和额定转角21再次作为文字17显示在角度条16下方，以便通知驾驶员。因此，驾驶员可以通过反光镜调节开关改变额定挂车18在中央显示屏2中的位置。这在图形视图中例如可以这样解决，即通过反光镜调节开关将额定挂车18从实际挂车11中移出，直至其到达由反光镜调节开关设置的位置。

如果设置了额定转角21并且因此设置了额定挂车18在中央显示屏2中的位置，则通过挂车移库辅助设备沿向后的方向移动机动车，其中，挂车移库辅助设备操纵机动车10，而驾驶员操作加速和制动踏板。需要注意的是，原则上在倒车行驶期间也可以改变额定转角21，例如当驾驶员注意到所选择的额定转角21并不是最佳的时候。

通过挂车移库辅助设备的移库动作改变挂车11的实际位置。换而言之，在中央显示屏2的图像中，实际挂车11在由牵引车10和实际挂车11组成的机动车组倒车行驶时移动，并且实际挂车11朝向额定挂车18的位置移动。在移库动作结束时到达额定挂车18的位置并且实际挂车11在图形视图中已经移动到额定挂车18之下。因此当机动车组达到额定转角21时，额定挂车18和实际挂车11是相同的。

图8示出机动车组达到所述额定转角21时的状态。在这种情况下，实际挂车11和额定挂车18是相同的，这在图8中通过同时使用两个附图标记象征性地表示。换而言之，挂车11、18沿期望的方向定向并且机动车组应保持这个方向，直至其到达最终的目标位置。达到额定转角21在文字条17中通过文字“实际：10°额定：10°”表示。

为了使得机动车组保持由所达到的额定转角21预设的期望方向，必须通过适当的移库动作将牵引车10的纵轴线与挂车11的纵轴线之间的角度置于零，其中，挂车11的方向不允许改变。这通过以下方式实现，即通过将挂车移库辅助设备所谓地“归零”而锁定所达到的设定。

图9示出“归零”，也就是将所达到的额定转角21的方向锁定为新的零点标记。这通过在图2中示出的拉动反光镜调节开关实现，由此将额定转角21的方向确定为当前定向。通过这种归零，之前的额定挂车18又成为实际挂车11并且在中央显示屏中显示具有虚拟纵轴线20的新的虚拟额定挂车18，其中，虚拟纵轴线20显示零度的额定转角。通过拉动反光镜调节开关锁定额定转角21(10°)的方向使得显示出例如锁形的锁定标志。此外在文字条17中逐渐显示出文字“方向确定”。

为了能够在进一步的移库过程中保持实际挂车11的由达到额定转角21所预设的方向，必须使牵引车10的纵轴线与实际挂车11的纵轴线13重合，所述纵轴线13现在沿所达到的额定转角21的方向指向。这原则上可以通过两个途径实现。

一种可能性在于，沿向后的方向这样移库机动车组，从而保持预设的方向，但是允许平行错移。在通道较宽时可以选择这种第一模式，在这种通道中机动车组不是必须在很窄的范围内移动。对此的例子是在较宽的草地或者较大的停车场地上对用于运动用途的挂车进行移库。在这种第一模式中，检测挂车的当前定向并且用作额定定向。第一模式的目标轨迹平行于挂车11的当前行驶方向并且由辅助设备支持的移库可以一步完成。机动车组的最终目标位置与通过挂车当前行驶方向确定的目标位置有较小距离的错移。然而这种较小的平行错移在空间足够大时不会造成干扰。

第二种可能性由在较窄的环境中移库产生。如果存在较窄的环境，例如机动车组应移动到停车位或者驶入入口或大门中时，则不允许平行错移，而是必须保持挂车的当前方向，以便到达最终的目标位置。在这种模式中，也检测挂车的当前定向并且用作额定定向。然而在这种模式中，目标轨迹必须没有平行错移地准确处于当前定向的方向上，因为在较窄的环境中不可能平行错移。这使得一般需要进行多步移库并且挂车移库辅助设备请求驾驶员换挡。

在两种模式中，当前的实际挂车11在移库时移动到在中央显示屏2中显示为零度角度的虚拟额定挂车18之下。

图10示出达到目标点时在中央显示屏2中的视图，其中，目标点是机动车10的纵轴线与挂车11的纵轴线13相一致的机动车组位置。实际挂车11的位置的纵轴线13与角度条16相交于零点处，其中，额定转角21的定向的零度方向相当于图7和图8，这通过锁定标志22表示。在文字条17中通过文字“实际：0°额定：0°”向驾驶员显示到达目标点。在到达目标点之后，挂车移库辅助设备可以将由牵引车10和挂车11组成的机动车组沿向后的方向直线地移动至最终停车位置。

附图标记清单

1  组合仪表

2  中央显示屏

3  转速表

4  速度表

5  挂车移库辅助设备的标志

6  文字

7  信息条

8  标题

9  反光镜调节开关的标志

10 机动车

11 实际状态的实际挂车

12 实际状态的牵引杆

13 实际状态的挂车纵轴线

14 机动车的纵轴线

15 实际状态的转角

16 角度条

17 文字条

18 额定状态的虚拟挂车

19 额定状态的牵引杆

20 额定状态的纵轴线

21 额定状态的转角

22 锁定标志

Claims (10)

1.一种用于对由牵引车(10)和挂车(11)构成的机动车组进行移库的方法，其中，挂车(11)借助不可转向的牵引杆(12)与牵引车(10)相连，并且牵引车(10)借助倒车摄像头观察包括挂车(11)在内的后方环境，所述方法包含以下步骤：

a)确定挂车(11)相对于牵引车的实际转角(15)，

b)确定牵引杆长度和挂车的最大转角，

c)输入挂车的额定转角(21)，

d)借助至少主动的转向助力器使牵引车(10)倒车，直至达到挂车的额定转角(21)，

e)锁定通过额定转角(21)预设的行驶方向，

f)借助至少主动的转向助力器在保持预设的行驶方向的情况下对牵引车(10)进行移库，直至到达最终停车位置。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式实施步骤f)，即，在第一步骤f1)中通过对牵引车(10)的移库在保持预设的行驶方向的情况下使所述牵引车(10)的纵轴线与所述挂车(11)的纵轴线(13)相一致，并且在接下来的第二步骤f2)中借助至少主动的转向助力器使直线定向的机动车组倒车，直至到达最终停车位置。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，为了实施步骤f1)具有两个模式，其中，第一模式涉及在较宽的通道中进行移库，而第二模式涉及在较窄的通道中进行移库。

4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第一模式中实施步骤f1)的过程在一步移库过程中实现，因此用于到达最终停车位置的步骤f2)的目标轨迹在所述第一模式中平行于所述预设的行驶方向。

5.按权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第二模式中实施步骤f1)的过程在多步移库过程中实现，因此用于到达最终停车位置的步骤f2)的目标轨迹在所述第二模式中处于所述预设的行驶方向上。

6.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在步骤c)中输入额定转角(21)的过程能够在停车或者在倒车期间进行。

7.一种汽车(10)的用于实施按前述权利要求之一所述的方法的挂车移库辅助设备，具有控制装置、用于与汽车驾驶员通信的HMI装置、用于检测耦连的挂车(11)的装置和用于操纵方向盘的促动器，

其特征在于，

所述挂车移库辅助设备具有用于拍摄后方环境图像的倒车摄像头，

所述控制装置具有用于由倒车摄像头的图像确定实际转角(15)和确定耦连的挂车(11)的最大允许转角的装置，并且

所述HMI装置具有用于输入挂车(11)的额定转角(21)的装置，其中，

所述HMI装置动态地显示挂车在实际转角(15)中的实际位置(11)和挂车在额定转角(21)中的额定位置(18)。

8.按权利要求7所述的挂车移库辅助设备，其特征在于，为了激活所述辅助设备，所述HMI装置向驾驶员发送预设数量的信息提示。

9.按权利要求7或8所述的挂车移库辅助设备，其特征在于，所述HMI装置具有用于锁定达到的额定转角(21)的装置，其中，所述控制装置将锁定的额定转角(21)作为预设的方向来确定用于到达最终停车位置的目标轨迹。

10.按权利要求9所述的挂车移库辅助设备，其特征在于，所述HMI装置具有选择装置，借助所述选择装置选择所述目标轨迹是否平行于预设方向或者沿预设方向延伸。