CN112092562A - 车辆受控的俯仰倾斜 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制车辆俯仰倾斜的方法，其中车辆的控制装置根据车辆的行驶路径的路段的坡度控制车辆底盘的对车辆俯仰倾斜进行调节的执行器以及一种控制装置和一种车辆。

Description

车辆受控的俯仰倾斜
技术领域
本发明涉及一种用于控制车辆俯仰倾斜的方法，其中，车辆的控制装置根据车辆行驶路径的路段的坡度控制车辆底盘的对车辆俯仰倾斜进行调节的执行器。此外，本发明还涉及一种控制装置和一种车辆。
背景技术
车辆包括车架和保持在车架处的多个车轮，车轮在车辆的正常使用期间与车道处于摩擦连接接触。大多四个车轮和属于车轮的执行器形成车辆的所谓的主动式底盘，其中，执行器将车轮与车架连接并且调节车轮与车架的间距。
底盘被配置成用于调节车架相对于车道的倾斜并因而调节与车架刚性连接的车辆结构相对于车道的倾斜，其中，该车辆结构包括用于车辆乘客的客舱。属于车架的这些重要倾斜的有俯仰倾斜和侧倾，俯仰倾斜相当于车辆围绕与车辆的前后方向垂直延伸的水平轴线的倾斜，侧倾相当于车辆围绕沿车辆的前后方向延伸的水平轴线的倾斜。调整这些倾斜的目的和方式可以是不同的。
因此，专利文献EP 3261862B1披露了一种用于补偿在车道上行驶期间的车辆倾斜的方法。在该方法中，根据传感器采集的车辆车轮与车架的不同间距确定车辆车架的倾斜。由车辆的车架倾斜与底盘倾斜之差来确定车道的倾角。在考虑到执行器的传动比的情况下由预设的车道倾角极限值和所采集的间距来算出对车轮与车架的间距进行调节的执行器的调整长度。利用算出的调整长度来调整执行器，以便补偿车辆的倾斜。
上述方法针对的是在车辆行驶期间的动态关系，而在车辆静止或者车辆基本上匀速行驶期间处于静态关系的车辆倾斜也是被关注的。
专利文献DE 102014012841 A1披露了一种用于控制车辆倾斜的方法，其中采集车辆的倾角并且根据所采集的倾角控制车辆底盘的执行器，以便减小或者消除关于水平面的车辆倾斜。具有这种底盘控制系统的车辆为车辆乘客在上车或者下车期间以及在车辆行驶期间提供了更好的舒适度。
位于车辆中的车辆驾驶员的视野也取决于车辆的倾斜。尤其在竖直方向上，即在从车架起的与驾驶员平行的限定平面中，驾驶员的视野由构造决定地一方面通过车辆挡风玻璃的上边沿并且另一方面通过挡风玻璃的下边沿或者至少在车辆引擎盖前方的区域来限定。就此而言，车辆的俯仰倾斜可以直接影响驾驶员的在竖直方向上限定的视野。
一方面，逐渐上升的路段例如能够与驾驶员的足够的目视范围的垂直视野边界相矛盾。另一方面，车道顶点例如会与垂直的视野边界一同起到不利作用，使得车道位于驾驶员的视野之外，即视野下方。以这种方式，垂直的视野边界和车道能够增加驾驶员的事故风险。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于控制车辆俯仰倾斜的方法，其中，车辆的控制装置在车辆行驶于行驶路径上期间确定行驶路径的路段的坡度，并且根据所确定的坡度控制车辆底盘的对车辆俯仰倾斜进行调节的执行器。车辆如常见那样包括多个车轮、多个执行器以及控制装置，其中，车轮通常为四个车轮，车轮分别成对地形成前桥和与前桥间隔开的后桥，车轮保持在执行器处，控制装置控制执行器以调节车辆的倾斜，尤其是俯仰倾斜。车轮、执行器和控制装置是车辆的主动式底盘的部件。
在本发明的意义上，坡度可以如数学上常见的那样具有正号和负号。在路段有正坡度的情况下，车道上升，而在路段有负坡度的情况下(也称为下坡)，车道下倾。换而言之，车辆在具有正坡度的路段中高度上升，而在具有负坡度的路段中高度下降。
在根据本发明的方法中，控制装置确定前方路段的坡度分布并且根据所确定的坡度分布预见性地控制执行器。例如，控制装置可以根据由车辆的环境传感器提供的传感器数据或者根据由车辆的导航系统提供的导航数据确定路段的坡度分布。这使得控制装置能够预见性地控制执行器。换而言之，执行器的控制不取决于车辆所处于的路段的坡度，而是取决于车辆驶向的路段(即在下一行驶历程中第一个到达的路段)的坡度分布。
在本发明的意义上，“坡度分布”描述坡度与沿着车道的行驶路径的关联性，即“坡度分布”应理解为坡度与在车道上的位置沿着行驶路径的函数。
以这种方式能够预见性地将车辆的俯仰倾斜匹配于在车辆前方的车道廓形，以便为车辆的驾驶员实现以下视野，其由通过挡风玻璃或者车辆的引擎盖限定的、构造决定的竖直边界与车道廓形最佳地共同作用。
在一实施方式中，当前方路段的坡度增大时，执行器使车辆前桥与车辆车架的间距相比车辆后桥与车架的间距增大。简而言之，车辆借助前桥的动作向后仰起，以便允许驾驶员对车道有更远的预见。
“坡度增大”是指在坡度具有正号时车道变陡，而在坡度具有负号时车道变平。
在另一实施方式中，当前方的路段的坡度增大时，执行器使车辆后桥与车辆车架的间距相比车辆前桥与车架的间距减小。此时，车辆借助后桥的动作向后仰起，以便允许驾驶员对车道有更深远的预见。这和前一变体能够相互替代或者组合使用，根据在调整执行器之前的车辆当前俯仰倾斜而定。
在又一实施方式中，当前方的路段的坡度减小时，执行器使车辆前桥与车辆车架的间距相比车辆后桥与车架的间距减小。因此，车辆借助前桥的动作向前俯下，以便将车道推移到驾驶员的视野中。
“坡度减小”意味着在坡度具有正号时车道变平并且在坡度具有负号时车道变陡。
在另一实施方式中，当前方的路段的坡度减小时，执行器使车辆后桥与车辆车架的间距相比车辆前桥与车架的间距增大。此时，车辆借助后桥的动作向前仰起，以便将车道推移到驾驶员的视野中。这和前一变体能够相互替代或者组合使用，根据在调整执行器之前的车辆当前俯仰倾斜而定。
在又一实施方式中，当前方的路段的坡度恒定时，执行器使车辆前桥与车辆车架的间距和车辆后桥与车架的间距相等。根据执行器的当前姿态而定，使这两个间距的相等同样可以通过后桥的动作来实现，以及通过前桥的动作来实现。在执行器的这种姿态中，车辆车架基本上平行于前方的路段延伸。
当然，用于调节底盘的执行器以控制车辆俯仰倾斜的所有前述五个方式都可以根据状态并根据车道而相互组合。
优选地，执行器根据坡度改变来调节前桥与车架的间距和后桥与车架的间距的差值。这使得车辆俯仰倾斜能够特别精细地与相应位于车辆前方的路段相协调。
有利地，当坡度改变增大时增大差值，以及当坡度改变减小时减小差值。因此，差值实时地跟随于相应在车辆前方的路段的坡度分布。
本发明的主题还涉及一种用于车辆的控制装置，其用于控制车辆的俯仰倾斜，该控制装置被配置成，根据车辆行驶路径的前方路段的、所确定的坡度分布预见性地控制车辆底盘的、对车辆俯仰倾斜进行调节的执行器，或者该控制装置被配置成实施根据本发明的方法。控制装置可以是现有的主动式底盘的位于车辆中的控制装置，该控制装置借助相应的额外或者更改的程序代码被配置用于预测式控制车辆的俯仰倾斜。
本发明的另一主题涉及一种车辆，其包括具有对车辆俯仰倾斜进行调节的执行器的底盘和与执行器相连的控制装置，该控制装置被配置成，根据车辆行驶路径的前方路段的、所确定的坡度分布预见性地控制执行器，或者车辆包括根据本发明的控制装置。车辆为驾驶员提供在竖直方向上与车道的坡度分布相匹配的视野。
本发明的显著优点在于，由于车辆驾驶员的竖直方向上被限定的视野与车道有最优的协同作用，减小了车辆的事故风险。其它的优点在于，主动式底盘的控制装置借助程序代码能够简单且成本低廉地被配置用于根据本发明的控制方法。
附图说明
根据实施方式在附图中示意性地示出本发明，并且参考附图继续阐述本发明。附图中示出：
图1以示意图示出了行驶路径的侧视图和在行驶于行驶路径上期间的根据本发明的一实施方式的车辆。
具体实施方式
图1以示意图示出了行驶路径10的侧视图和在行驶于行驶路径10上期间的在不同位置的根据本发明的一实施方式的车辆20。沿着行驶路径10的车道11具有多个相邻的路段11a、11b、11c。
路段11a的坡度恒定，其中在附图中其作为平坦的路段示出。然而，附图标记11a也表示在此未示出的以下路段，这些路段在坡度没有改变的情况下上升或者下倾。
路段11b的坡度增大，其中，左侧示出的路段11b具有变陡的车道上升，而右侧示出的路段11b具有变平的车道下倾。
路段11c的坡度减小，其中左侧示出的路段11c具有变平的车道上升，而右侧示出的路段11c具有变陡的车道下倾。
车辆20包括底盘，其具有车架21、固定在车架21处的调节车辆20的俯仰倾斜的至少四个执行器22和四个车轮，车轮分别保持在一个执行器22处并且成对地形成车辆20的前桥23和后桥24。此外，车辆20包括控制装置25，该控制装置与执行器22和车辆20的未示出的传感器和/或未示出的导航系统相连，传感器和/或导航系统为控制装置25提供车辆20的前方环境的环境数据和/或导航数据。
在车辆20中有坐于驾驶员座椅上的驾驶员30，他具有视野31。视野31在竖直方向上通过挡风玻璃和/或车辆20的引擎盖由结构决定地被上下限定。
控制装置25被配置成，从所提供的环境数据和/或导航数据确定行驶路径10的前方路段11a、11b、11c的坡度分布，并且根据所确定的坡度分布预见性地控制对车辆20的俯仰倾斜进行调节的执行器22。
在车辆20行驶于行驶路径10上期间，控制装置25分别确定前方路段11a、11b、11c的坡度分布并且根据所确定的坡度分布预见性地控制对车辆20的俯仰倾斜进行调节的执行器22。
由于通过控制装置25的控制，当前方路段11b的坡度增大时，执行器22将前桥23与车架21的间距相比后桥24与车架21的间距增大。对于驾驶员30的视野31有类似作用地，当前方路段11b的坡度增大时，执行器22将后桥24与车架21的间距相比前桥23与车架21的间距减小。
同样，当前方路段11c的坡度减小时，执行器22将前桥23与车架21的间距相比后桥24与车架21的间距减小。对于驾驶员30的视野31有类似作用地，当前方路段11c的坡度减小时，执行器22将后桥24与车架21的间距相比前桥23与车架21的间距增大。
此外，当前方路段11a的坡度恒定时，执行器22使前桥23与车架21的间距和后桥24与车架21的间距相等。
执行器22始终根据坡度的改变来调节前桥23与车架21的间距和后桥24与车架21的间距的差值，其中，当坡度的改变增大时增大差值，以及当坡度的改变减小时减小差值。
在从左到右行驶期间，在行驶路径10的四个不同位置处分别示出了具有不同调节的执行器22的车辆20。
在第一位置处，车辆20在坡度恒定的路段11a上。前桥23与车架21的间距相比后桥24的间距增大，即车辆20向后仰起，因为在车辆20前方有坡度增大的路段11b，其沿着行驶路径10位于路段11a之后。
在第二位置处，车辆20在坡度减小的路段11c前方。后桥24与车架21间距相比前桥23与车架的间距增大，即车辆20向前俯下，因为在车辆20前方沿着行驶路径10有坡度减小的路段11c。
在第三位置处，车辆位于坡度恒定的路段11a上。后桥24与车架21的间距相比前桥23的间距增大，即车辆20向前俯下，因为在车辆20前方有坡度减小的路段11c，其沿着行驶路径10在路段11a之后。
在第四位置处，车辆位于坡道增加的路段11b前方。前桥23与车架21的间距相比后桥24的间距增大，即车辆20向后仰起，因为在车辆20前方沿着行驶路径10有坡度增大的路段11b。
换而言之，控制装置25控制执行器22，使得车辆20在凸起的路段11b前方俯下并且在下陷的路段11c之前仰起，其中，车辆20的俯仰倾斜程度取决于在车辆20前方的路段11a、11b、11c的凸起度或凹陷度来调节。
附图标记列表
10 行驶路径
11 车道
11a 坡度恒定的路段
11b 坡度增大的路段
11c 坡度减小的路段
20 车辆
21 车架
22 执行器
23 前桥
24 后桥
25 控制装置
30 驾驶员
31 视野。

Claims (10)

1.一种用于控制车辆(20)的俯仰倾斜的方法，其中，车辆(20)的控制装置(25)在该车辆(20)在行驶路径(10)上行驶期间确定所述行驶路径(10)的前方路段(11a、11b、11c)的坡度分布并且根据所确定的坡度分布预见性地控制所述车辆(20)的底盘的、对所述车辆(20)的俯仰倾斜进行调节的执行器(22)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当前方路段(11b)的坡度增大时，所述执行器(22)使车辆(20)的前桥(23)与车辆(20)的车架(21)的间距相比车辆(20)的后桥(24)与所述车架(21)的间距增大。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，当前方路段(11b)的坡度增大时，所述执行器(22)使车辆(20)的后桥(24)与车辆(20)的车架(21)的间距相比车辆(20)的前桥(23)与所述车架(21)的间距减小。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，当前方路段(11c)的坡度减小时，所述执行器(22)使车辆(20)的前桥(23)与车辆(20)的车架(21)的间距相比所述车辆(20)的后桥(24)与所述车架(21)的间距减小。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，当前方路段(11c)的坡度减小时，所述执行器(22)使车辆(20)的后桥(24)与车辆(20)的车架(21)的间距相比所述车辆(20)的前桥(23)与所述车架(21)的间距增大。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，当前方路段(11a)的坡度恒定时，所述执行器(22)使车辆(20)的前桥(23)与车辆(20)的车架(21)的间距和车辆(20)的后桥(24)与所述车架(21)的间距相等。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中，所述执行器(22)根据坡度的改变来调节前桥(23)与车架(21)的间距和后桥(24)与车架(21)的间距之间的差值。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，当坡度的改变增大时，增大所述差值，以及当坡度的改变减小时，减小所述差值。
9.一种用于车辆(20)的控制装置(25)，该控制装置用于控制车辆(20)的俯仰倾斜，所述控制装置被配置成，根据车辆(20)的行驶路径(10)的前方路段(11a、11b、11c)的、所确定的坡度分布预见性地控制所述车辆(20)的底盘的执行器(22)，或者实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述执行器对所述车辆(20)的俯仰倾斜进行调节。
10.一种车辆(20)，该车辆包括具有对所述车辆(20)的俯仰倾斜进行调节的执行器(22)的底盘和与所述执行器(22)相连的控制装置(25)，所述控制装置被配置成，根据所述车辆(20)的行驶路径(10)的前方路段(11a、11b、11c)的、所确定的坡度分布预见性地控制所述执行器(22)，或者所述车辆包括根据权利要求9所述的控制装置(25)。
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