CN107921936B - 对车辆组合的稳定化 - Google Patents

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Abstract

一种车辆组合，其包括牵引车和挂车，它们分别具有在不同的车辆侧上的车轮和配属于这些车轮的车轮制动器。一种用于控制该车辆组合的方法，该方法包括以下步骤：确定牵引车的偏航率与挂车的偏航率之间的偏航率差，基于该偏航率差确定其中一个车辆的取向与所设置的运动方向是否偏离，并且激活该车辆的仅一个车辆侧上的车辆制动器，以抑制该车辆相对所设置的运动方向的取向偏离。

Description

对车辆组合的稳定化
技术领域
本发明涉及对车辆组合的稳定化。
背景技术
车辆组合包括牵引车和挂车，它们借助铰链相互连接。出于不同的原因，例如在下坡路上行驶过快时，在侧向风很强或者车道不平整时，牵引车或者挂车可能歪出去并且离开所设置的运动方向。这两个车辆也有可能彼此相对摇摆，其中，围绕着铰链的摆钟运动越来越强烈，由此可能让车辆组合变得无法控制。
DE 10 2013 014 819 A1涉及一种用于避免车辆组合的车辆发生倾翻的技术方案。为此，在车辆组合的多个车辆上确定了自己的翻到倾向参量。
DE 10 2012 014 408 A1建议的是，在弯道行驶时，如果存在车辆部分发生倾翻的危险，就在车辆组合中制动位于弯道外侧的车轮。
发明内容
本发明的基本任务是，提供对车辆组合的更好的稳定化。本发明借助根据本发明的用于控制车辆组合的方法、根据本发明的计算机程序产品和根据本发明的针对车辆组合的控制设备来解决该任务。
车辆组合包括牵引车和挂车，它们分别具有在不同的车辆侧上的车轮和配属于这些车轮的车轮制动器。牵引车例如可以构造为商用车辆或者构造为轿车，挂车例如可以构造为刚性牵引杆式拖车、铰接牵引杆式拖车或者也被称为半挂车的鞍式拖车。用于控制车辆组合的方法包括以下步骤：确定牵引车的偏航率与挂车的偏航率之间的偏航率差；基于该偏航率差地确定其中一个车辆的取向与车辆组合的所设置的运动方向是否偏离；并且激活该车辆的在仅一个车辆侧上的车轮制动器，以便抑制该车辆相对所设置的运动方向的取向偏离。
如果车辆组合行驶过弯道，那么牵引车和挂车的偏航率尤其可能在弯道进入端上或者在弯道离开端上相互偏离。驶入和驶出可以基于牵引车的转向角度来确定，并且在此可以不发生对其中一个车轮的干涉。在所有的其他情况下，超过预定的阈值的偏航率差可能表明车辆性能不稳定。通过激活其中一个车辆的仅一个车辆侧上的车轮制动器可以施加转矩，该转矩减小了取向偏离。也可以在两个车辆上单侧地对车轮进行制动，以便改善车辆组合的稳定性。由此尤其可以抑制挂车超越牵引车的趋势。这些车辆又可以被带到相同的轨迹上，从而可以更好地控制车辆组合。尤其地，牵引车和挂车也可以相互独立地朝着所设置的运动方向被控制，由此同样也得到了对车辆组合的稳定化。
优选的是，基于其中一个车辆的可转向的车轮的转向角度来确定所设置的运动方向。
所设置的运动方向可以附加地基于其中一个车辆的速度来确定。该速度例如可以基于转速传感器来确定，这些转速传感器被安装在车辆组合的一个或者多个车轮上。
在特别优选的实施方式中，偏航率差基于牵引车和挂车夹成的弯折角度的时间导数来确定。由此可以省去牵引车和挂车的车载偏航率传感器，并且可以在牵引车与挂车之间的铰链的区域中使用明显成本更低的角度传感器。角度传感器尤其可以包括霍尔传感器，其可以是低成本且耐用的。除了弯折角度传感器之外也可以使用一个或者多个偏航率传感器，以便确定绝对的偏航率，然后可以更好地相对所设置的运动方向对其进行检查。
在所述方法的另外的实施方式中，对未被制动的车辆侧上的车轮进行加速。由此可以加强转矩，该转矩应该减小车辆相对所设置的运动方向的取向偏离。为此，车轮可以具备针对单独车轮的驱动器，例如电轮毂驱动器。
在另外的实施方式中，车轮制动器间歇性地对进行制动的车辆侧上的车轮进行制动，并且在制动间歇期间加大力度地对位于未被制动的车辆侧上的车轮进行加速。间歇性的制动例如可以通过防抱死系统引发。如果车轮被制动的强度达到了让它抱死的程度，那么就短时地松开车轮制动器，以使车轮能够又开动。对所对置的车轮的加速优选地在车轮制动器被松开的阶段内进行。为此可以降低在间歇性制动时的制动频率，从而留下充足的时间对另外的车轮进行加速。例如，可以将两次连续的制动介入之间的间歇设定在四分之一秒、三分之一秒、半秒或者一整秒。
如果所确定的车辆在两个车辆侧上分别拥有多个相继布置的车轮，那么优选的是，相同的车辆侧的车轮的车轮制动器相应于它们的相对车辆的行驶方向的定位地被依次从后向前激活。由此可以更好地牵引车辆的底盘，由此已经可以出现一定程度的稳定化效果。在第一次干涉所有的车轮制动器以后可以对这些车轮进行同等程度的制动。
在又一另外的实施方式中，车辆组合的长度基于行驶过已知的、尤其是可以为90°的弯道时的偏航率差的变化曲线来确定。行驶过弯道优选通过驾驶员来控制。车辆长度尤其可以基于车辆速度和偏航率差的数值来确定。所确定的车辆长度因此可以被用来更好地自主控制车辆组合。尤其是可以在考虑到所确定的车辆长度的情况下更容易执行行驶过另外的弯道。
计算机程序产品包含程序代码手段，其用于当计算机程序产品实施在处理装置上或者被存储在计算机可读的数据载体上时执行上述方法。
针对上述的车辆组合的控制设备包括用于确定牵引车的偏航率与挂车的偏航率之间的偏航率差的扫描装置和处理装置，处理装置被设立成用于基于偏航率差确定其中一个车辆与车辆组合的所设置的运动方向是否偏离。处理装置还进一步被设立成用于在这种情况下激活在仅一个车辆侧上的该车辆的车轮制动器，以抑制该车辆相对所设置的运动方向的取向偏离。
尤其优选的是，处理装置此外还被设立成用于自主地控制车辆组合。在此，车辆组合纯粹靠机器在没有人工干涉的情况下并且尤其是在没有人工监控的情况下执行。车辆组合的驾驶员可以在自主控制期间专注于对另外的任务的控制或者例如睡觉。
附图说明
现在参照附图更加详尽地描述本发明，其中：
图1示出车辆组合的示意图；并且
图2示出处于不同的行驶状态下的图1的车辆组合；
具体实施方式
图1示出了车辆组合100的示意图，它通常包括牵引车105和挂车110。在此，不同的组合是可能的，尤其是挂车110例如可以包括刚性牵引杆式拖车、铰接牵引杆式拖车或者也被称为半挂车的鞍式拖车。在另外的实施方式中也可以设置有多个挂车110，它们相继地挂接在牵引车105上。接下来描述的技术方案可以以相应的方式也用于两个挂车110的组合。
牵引车105通常包括多个安装在车辆右侧上的车轮120和多个安装在车辆左侧上的车轮125。其中一些车轮120、125，尤其是最前方的右车轮120和最前方的左车轮125是可以能转向的。以相应的方式，挂车110也包括一个或者多个右车轮120和一个或者多个左车轮125。优选地，为每个车轮120、125配属有车轮制动器130，车轮制动器尤其可以针对单独车轮地被激活。在另外的实施方式中，可以在一个或者多个车轮120、125上设置有能够针对单独车轮地控制的驱动装置135，它们尤其是可以被设置成挂车110的车轮120、125上的电轮毂马达。
在车辆组合100运行期间，牵引车105和挂车110相互连接，其中，在两者之间可以设置有铰链140。下面示范性地以此为出发点，即，车辆组合100形成鞍式机动车，其中，牵引车105包括鞍式牵引机，并且挂车110包括半挂车。铰链140在此可以尤其包括大王销，它可以能转动地与牵引车105的鞍式联接器连接。
针对车辆组合100的控制设备150包括处理装置155和用于确定牵引车辆105的偏航率与挂车100的偏航率之间的偏航率差的扫描装置160。扫描装置160尤其可以包括偏航率传感器165，其中一个安装在牵引车105上并且另外的安装在挂车110上。各车辆105、110围绕着高度轴线转动的速度可以借助偏航率传感器165来确定。两个偏航率之差可以通过其中一个偏航率传感器165形成或者通过处理装置155形成。在另外的实施方式中设置有角度传感器170，以确定牵引车105与挂车110之间的弯折角度。角度传感器170尤其可以安装在铰链140的区域内。如果设置有多个铰链140，例如当挂车110包括牵引杆式拖车，那么就可以在各个铰链140上使用多个角度传感器170，或者可以将角度传感器170设立成用于确定车辆105与110之间关于所有铰链140的整体角度。角度传感器170尤其是可以借助霍尔传感器构建。借助角度传感器170确定的牵引车105与挂车110之间的弯折角度优选根据时间求导，以获得车辆105、110之间的偏航率差。该求导可以替选地在角度传感器170内部或者通过处理装置155进行。
此外，控制设备150优选包括用于与其中一个车辆105、110的制动系统连接的端口175。经由该端口或者另外的端口175也可以让驱动系统与处理装置155相连，这尤其允许了通过控制设备150对驱动装置135进行控制。
此外优选的是，控制设备150或处理装置155借助另外的端口175与其中一个车辆105、110的转向部180相连，以扫描可转向的车轮120、125的转向角度。
建议的是，控制设备150被设立成用于基于牵引车105的偏航率与挂车110的偏航率之间的偏航率差确定其中一个车辆105、110的取向的不稳定性或者是否正面临或已存在与所设置的运动方向偏离，并且通过对相关的车辆105、110的仅一个车辆侧上的车轮120、125进行制动和/或加速实行稳定化的干涉。
图2示出了在不同的行驶状态下的图1的车辆组合100。在所有的图2A至2E中绘出了牵引车105的运动方向205、挂车110的运动方向210和车辆组合100的所设置的运动方向215。尤其是当车辆组合停驶时，运动方向205、210也可以被称为取向205、210。尽管当前技术方案例如也可以用于弯道行驶，但为了简单起见从直线性设置的运动方向215出发。
在图2A中，不仅牵引车105的运动方向205而且挂车110的运动方向210都相应于所设置的运动方向215。牵引车105与挂车110之间在铰链140上的弯折角度为0°。车辆105和110的偏航率彼此相应，从而偏航率差等于零。车辆组合100行驶稳定，并且可以不发生控制设备150的干涉。
在图2B中，牵引车105的运动方向205与所设置的运动方向215一致，然而在挂车110的运动方向210与所设置的运动方向215之间存在偏离。在所示示例中，挂车110的车尾示范性地向右歪。挂车110的偏航率与牵引车105的偏航率不同，从而偏航率差会超过预先确定的数值。牵引车105与挂车110之间的弯折角度随着速度增加而变大，该速度与偏航率差相应。为了使挂车110稳定化并且减少它的运动方向210与所设置的运动方向215的偏离，对挂车110的车轮120、125进行影响，以引起围绕着挂车110的高度轴线的转矩，该转矩减少了偏航率差并且让挂车110再次准确地与牵引车105取向。在图2B的示图中，挂车110逆时针扭转离开理想的位置，从而应沿顺时针方向引起转矩。为此，挂车110的一个或者多个右车轮120可以被制动。通过如下方式还可以让转矩提升，即，附加地加速其中一个或者多个左车轮125。
在图2C中，挂车110的运动方向210与车辆组合100的所设置的运动方向215一致，然而牵引车105的运动方向205与所设置的运动方向215有偏离。示范性地示出了牵引车105的前部向右歪。偏航率差因为牵引车105的和挂车110的不同偏航率而再次不同，并且弯折角度依赖于偏航率差而提升。为了稳定化牵引车105，正如上面参照图2B更详细说明的那样，引起了围绕着牵引车105的高度轴线的转矩。在本示例中需要逆时针方向上的转矩，以便使牵引车105的运动方向205与车辆组合100的所设置的运动方向215协调。与之相应地，牵引车105的一个或者多个左车轮125被制动，并且可选附加地加速一个或者多个右车轮120。
图2D示出了如下情形，在其中，牵引车105的运动方向205和挂车110的运动方向210沿不同的方向与所设置的运动方向215偏离。为了对这一情况进行纠正，其中每个车辆105、110都单独地通过单侧的制动干涉并且必要时进行辅助性的单侧加速来稳定化，并且被带回到运动方向215上(参见图2B和2C)。
在图2E中，两个运动方向205和210沿相同的方向与运动方向215偏离。为了稳定化或最小化运动方向205、210与所设置的运动方向215的偏离，控制设备150优选在两个车辆105、110的相同车辆侧的车轮120、125上施加制动效果。附加地还可以在另外的车辆侧上地在一个或者多个车轮120、125上引起加速。在所示的情况下，优选地对左车轮125进行制动，并且必要时附加地加速右车轮120。
偏航率差可以基于牵引车105与挂车110之间的弯折角度的时间导数来确定，而优选地以绝对的方式确定至少其中一个车辆105、110的偏航率或者运动方向205、210，从而可以判定车辆105、110中的哪个与所设置的运动方向215有偏离。
以上叙述的对车轮120、125的干涉可以依赖于不同的条件来进行。例如只有当车辆组合100的速度超过预先确定的阈值时，才能够进行干涉。由此可以例如在居民区进行调车动作或弯道行驶，而不会触发稳定化的干涉。
偏航率差在引起稳定化干涉之前必须超过的阈值可以动态地确定。该阈值尤其是可以基于车辆100的速度和/或基于其中一个车辆105、110的转向车轮120、125的转向角度或转入速度来确定。在实施方式中，可以以受事件控制的方式降低该阈值。如果例如在其中一个车辆105、110上进行了ABS干涉，那么该阈值就可以降低到很低的值或者降低到零，以便引起控制设备150的稳定化的干涉。
在特别优选的实施方式中，车辆组合100被设立成用于自主地受到控制。该自主控制尤其是可以借助控制设备150执行。与驾驶员辅助系统相比，自主控制可以完全自动化地执行车辆组合100的行驶性能，尤其是纵向和横向控制，而不需要人工的、尤其是牵引车105的驾驶员的监控。为此通常必须实时地盯紧例如车轮传感器的、导航传感器的大量的传感器值、摄像头录像和另外的值。这些数据也可以与描述车辆组合100的环境的地图数据进行比较。
自主控制可以附加地基于以上所述的车辆105、110的转向角度、转动运动或偏航率、车辆长度或者速度之间的关系地执行。以上所描述的技术方案可以是自主控制的一部分。
附图标记列表
100 车辆组合
105 牵引车
110 挂车
120 右车轮
125 左车轮
130 车轮制动器
135 驱动装置
140 铰链
150 控制设备
155 处理装置
160 扫描装置
165 偏航率传感器
170 角度传感器
175 端口
180 转向部
205 牵引车的运动方向
210 挂车的运动方向
215 所设置的运动方向

Claims (10)

1.用于控制车辆组合(100)的方法，所述车辆组合包括牵引车(105)和挂车(110)，其中，所述方法包括以下步骤：
-确定所述牵引车(105)的偏航率与所述挂车(110)的偏航率之间的偏航率差；
-基于所述偏航率差确定其中一个车辆(105、110)的取向(205、210)与所述车辆组合(100)的所设置的运动方向(215)偏离，
-其中，所述车辆(105、110)在不同的车辆侧上具有车轮(120、125)并且具有分别配属于所述车轮(120、125)的车轮制动器(130)；并且
-仅在一个车辆侧上激活所确定的车辆(105、110)的车轮制动器(130)，以抑制所述车辆(105、110)相对所设置的运动方向(215)的取向偏离，
其中，所确定的车辆(105、110)在两个车辆侧上分别包括多个相继布置的车轮(120、125)，并且相同的车辆侧的车轮(120、125)的车轮制动器(130)相应于它们的相对所述车辆(105、110)的行驶方向的定位地被依次从后向前激活。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所设置的运动方向(215)基于其中一个车辆(105、110)的可转向的车轮(120、125)的转向角度来确定。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所设置的运动方向(215)基于其中一个车辆(105、110)的速度来确定。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述偏航率差基于所述牵引车(105)与所述挂车(110)夹成的弯折角度的时间导数来确定。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，对未被制动的车辆侧上的车轮(120、125)进行加速。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，车轮制动器(130)间歇性地对进行制动的车辆侧上的车轮(120、125)进行制动，并且在制动间歇期间对位于未被制动的车辆侧上的车轮(120、125)加大力度地进行加速。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述车辆组合(100)的长度基于驶过已知的弯道时的偏航率差的变化曲线来确定。
8.计算机程序产品，其具有程序代码手段，所述程序代码手段用于当所述计算机程序产品实施在处理装置(155)上或者被存储在计算机可读的数据载体上时执行前述权利要求中任一项所述的方法。
9.针对车辆组合(100)的控制设备(150)，所述车辆组合包括牵引车(105)和挂车(110)，其中，所述控制设备(150)包括用于确定所述牵引车(105)的偏航率与所述挂车(110)的偏航率之间的偏航率差的扫描装置(160)；并且包括处理装置(155)，所述处理装置被设立成用于基于偏航率差确定其中一个车辆(105、110)与车辆组合(100)的所设置的运动方向偏离；其中，所确定的车辆(105、110)具有分别在两个车辆侧上的多个相继布置的车轮(120、125)并且具有分别配属于所述车轮(120、125)的车轮制动器(130)，并且其中，所述处理装置(155)还被设立成用于仅在一个车辆侧上激活所述车辆(105、110)的车轮制动器(130)并且相应于相同的车辆侧的车轮的车轮制动器的相对所述车辆(105、110)的行驶方向的定位地依次从后向前激活相同的车辆侧的车轮(120、125)的车轮制动器(130)，以抑制所述车辆(105、110)相对所设置的运动方向的取向偏离。
10.根据权利要求9所述的控制设备，其中，所述处理装置(155)被设立成用于自主地控制所述车辆组合(100)。
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