CN112351931A - 用于车辆的转向组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆(10)的转向组件(12)。转向组件(12)包括第一转向致动器(14)和第二转向致动器(16)。第一转向致动器(14)适于根据从运动控制系统(18)发出的至少一个信号而被致动，以控制所述车辆(10)的至少一个可转向地面接合构件(20、22)的转向角，从而控制车辆(10)的转向。第一转向致动器(14)与第一标称转向能力相关联，该第一标称转向能力定义了对以下项中的至少一项的至少一个限制：用于所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)的转向角、转向角速率和转向扭矩。第二转向致动器(16)适于根据从运动控制系统(18)发出的至少一个信号而被致动，以控制车辆(10)的所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)的转向角，从而控制车辆(10)的转向。第二转向致动器(16)与第二标称转向能力相关联，该第二标称转向能力定义了对以下项中的至少一项的至少一个限制：用于所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)的转向角、转向角速率和转向扭矩。所述运动控制系统(18)适于在检测到与第一转向致动器(14)相关联的故障时将第二转向致动器(16)与第二增强转向能力而不是与第二标称转向能力相关联。所述第二增强转向能力不同于第二标称转向能力。

Description

用于车辆的转向组件
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的转向组件。而且，本发明涉及一种包括转向组件的车辆。此外，本发明涉及一种用于使车辆转向的方法。另外，本发明涉及计算机程序、计算机可读介质和控制单元中的每一个。
本发明可应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车和建筑设备。尽管将针对卡车来描述本发明，但本发明不限于这种特定车辆，而是也可用在其它车辆中，例如公共汽车、工程机械或轿车。
背景技术
当代车辆通常配备有用于使车辆转向的转向组件。此外，由于车辆的转向从例如安全的角度来看是重要的，因此已经进行了各种尝试来确保转向功能的高可靠性。
例如，WO 03/047949 A1示出了一种具有两个液压操作致动器的双回路线控转向的转向系统。然而，希望进一步提高转向组件的灵活性和可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于车辆的转向组件，通过该转向组件，可以以合理成本获得可靠的转向。
该目的通过根据权利要求1所述的转向组件来实现。
因此，本发明涉及一种用于车辆的转向组件，该转向组件包括第一转向致动器和第二转向致动器。
该第一转向致动器适于根据从运动控制系统发出的至少一个信号而被致动，以控制车辆的至少一个可转向地面接合构件的转向角，从而控制车辆的转向。该第一转向致动器与第一标称转向能力相关联，该第一标称转向能力定义了对以下项中的至少一项的至少一个限制：用于所述至少一个可转向地面接合构件的转向角、转向角速率和转向扭矩。
所述第二转向致动器适于根据从运动控制系统发出的至少一个信号而被致动，以控制车辆的所述至少一个可转向地面接合构件的转向角，从而控制所述车辆的转向。所述第二转向致动器与第二标称转向能力相关联，该第二标称转向能力定义了对以下项中的至少一项的至少一个限制：用于所述至少一个可转向地面接合构件的转向角、转向角速率和转向扭矩。
根据本发明，所述运动控制系统适于在检测到与第一转向致动器相关的故障时将第二转向致动器与第二增强转向能力而不是与第二标称转向能力相关联，所述第二增强转向能力不同于第二标称转向能力。
如所使用的，在本文中，表述“与第一转向致动器相关联的故障”不限于所述第一转向致动器的故障。相反，上述术语应当这样解释：已经发生了故障，该故障阻止第一转向致动器正确地操作，例如阻止第一转向致动器控制至少一个可转向地面接合构件的转向角。因此，术语“与第一转向致动器相关联的故障”还包括以可操作方式连接在第一转向致动器和所述至少一个可转向地面接合构件之间的一个或多个部件的故障。
借助于上述转向组件，第一转向致动器和第二转向致动器中的每一个例如可以使得它们能够在其对应的标称转向能力内执行长期操作。然而，如果需要，第二转向致动器可以替代地与第二增强转向能力相关联，并因此在第二增强转向能力的极限值内操作。例如，可基于第二转向致动器的最大短期能力来确定第二增强转向能力。
鉴于上述情况，转向组件的成本可以保持相对较低，因为第一和第二致动器仅需要使得它们能够在其标称转向能力内经受长期使用，但转向组件的转向功能的可靠性仍然可以适当地较高，这是因为切换到第二增强转向能力意味着：即使当第一转向致动器不如预期那样起作用时，也可以实现适当的转向，尽管可能仅持续有限的时长。
可选地，第二标称转向能力包括第二标称最大转向角，并且第二增强转向能力包括第二增强最大转向角。第二增强最大转向角大于第二标称最大转向角。优选地，第二增强最大转向角与第二标称最大转向角之间的比率至少为二，更优选至少为四。因此，当检测到与第一转向致动器相关联的故障时，第二转向致动器可适于至少在有限的时间跨度内控制车辆的所述至少一个可转向地面接合构件的转向角，使得可获得以下的转向角：所述转向角大于当第二转向致动器与第二标称转向能力相关联时可获得的角。
可选地，第一标称转向能力不同于第二标称转向能力。这样，第一转向致动器和第二转向致动器可适于执行不同的转向操纵。
可选地，第一标称转向能力包括第一标称最大转向角。第一标称最大转向角大于第二标称最大转向角。这样，名义上，第一转向致动器可适于实现比第二转向致动器更大的转向角。因此，尽管仅作为示例，但第一转向致动器可适于在需要相对大的转向角的转向操作期间使用，例如在调车场工作期间转向，而第二转向致动器可适于在需要较小转向角的转向操作期间使用，例如在高速公路上转向。
可选地，第二标称转向能力包括第二标称最大致动载荷，第二转向致动器在与第二标称转向能力相关联时允许产生该第二标称最大致动载荷，并且第二增强转向能力包括第二增强最大致动载荷，第二转向致动器在与第二增强转向能力相关联时允许产生该第二增强最大致动载荷。第二增强最大致动载荷与第二标称最大致动载荷之间的比率至少为1.5，更优选至少为2。改变最大允许致动载荷可以是改变以下项中的至少一项的极限值的直接方式：转向角、转向角速率和转向扭矩。例如，改变最大允许致动载荷可以是改变转向角的极限值的直接方式。
可选地，所述转向组件包括液压转向器(hydraulic steering gear)，该液压转向器适于连接到所述至少一个可转向地面接合构件，第一转向致动器和第二转向致动器中的每一个适于控制该液压转向器的操作状态。这意味着紧凑的转向组件，然而该转向组件仍与适当的冗余水平相关联。
可选地，所述转向组件包括第一液压转向器，其适于连接到所述至少一个可转向地面接合构件。第一转向致动器适于控制第一液压转向器的操作状态。所述转向组件还包括第二液压转向器，该第二液压转向器适于连接到所述至少一个可转向地面接合构件。第二转向致动器适于控制第二液压转向器的操作状态。由于所述转向组件包括两个液压转向器的事实，可以获得增加的冗余水平，因为在第一液压转向器无法如预期工作的情况下可以使用第二液压转向器。
可选地，第一转向致动器适于在与第一标称转向能力相关联时产生第一标称最大致动载荷，并且第二转向致动器适于在与第二标称转向能力相关联时产生第二标称最大致动载荷。第一标称最大致动载荷大于第二标称最大致动载荷，优选地，第一标称最大致动载荷与第二标称最大致动载荷之间的比率至少为二，更优选至少为四。
可选地，所述运动控制系统包括第一车辆运动管理控制器和第二车辆运动管理控制器，第一车辆运动管理控制器和第二车辆运动管理控制器中的每一个适于发出用于控制该车辆的转向的所述至少一个信号。第一车辆运动管理控制器和第二车辆运动管理控制器意味着对第一转向致动器和第二转向致动器的控制的冗余组件。
可选地，第一车辆运动管理控制器和第二车辆运动管理控制器中的每一个适于向第一转向致动器和第二转向致动器中的每一个发出所述至少一个控制信号。
可选地，第一车辆运动管理控制器适于向第一转向致动器而不是向第二转向致动器发出所述至少一个控制信号，并且第二车辆运动管理控制器适于向第二转向致动器而不是向第一转向致动器发出所述至少一个控制信号。
可选地，所述运动控制系统适于确定盲停路径，该盲停路径是车辆在该车辆的故障期间打算遵循的路径，所述运动控制系统还适于：如果该车辆在第二转向致动器与第二增强转向能力相关联时使用第二转向致动器来转向，确定该车辆是否能够遵循所述盲停路径。确定该车辆是否能够遵循所述盲停路径意味着增加了该车辆的安全性。例如，如果确定该车辆在上述条件下不能遵循所述盲停路径，则可以确定更新后的盲停路径，从而确保该车辆即使在与第一转向致动器相关联的故障的情况下也能够遵循所述盲停路径。这样，尽管仅作为示例，但可以考虑第二增强转向能力的限制来确定所述更新后的盲停，从而确保该车辆即使在与第一转向致动器相关联的故障的情况下也能够遵循更新后的盲停路径。
可选地，所述运动控制系统适于在检测到与第一转向致动器相关联的故障时，仅在预定的增强转向时间期间将第二转向致动器与第二增强转向能力而不是与第二标称转向能力相关联。该增强转向时间在2秒至600秒的范围内，优选在5秒至30秒的范围内。上述内容意味着第二转向致动器在有限量的时间内与第二增强转向能力相关联，从而确保第二转向致动器不会在长时间范围内承受大的载荷。
可选地，所述运动控制系统适于在未检测到与第一转向致动器相关联的故障时选择当前应该致动与第一标称转向能力相关联的第一转向致动器和与第二标称转向能力相关联的第二转向致动器中的哪一个，以便控制所述至少一个可转向地面接合构件的转向角并向如此选择的转向致动器发出至少一个信号。优选地，所述运动控制系统适于基于以下项中的至少一个来进行所述选择：期望的转向角、期望的转向角速率和期望的转向扭矩。
可选地，所述运动控制系统适于在检测到与第一转向致动器相关联的故障时向第二转向致动器发出至少一个信号以控制该车辆的所述至少一个可转向地面接合构件的转向角，从而控制该车辆的转向，并且优选适于在检测到与第一转向致动器相关联的故障时不向第一转向致动器发出用于控制该车辆的转向的至少一个信号。
本发明的第二方面涉及一种包括根据本发明的第一方面的转向组件的车辆。
本发明的第三方面涉及一种用于使包括转向组件的车辆转向的方法，该转向组件则包括第一转向致动器和第二转向致动器，其中，
所述第一转向致动器适于根据从运动控制系统发出的至少一个信号而被致动，以控制车辆的至少一个可转向地面接合构件的转向角，从而控制该车辆的转向，第一转向致动器与第一标称转向能力相关联，该第一标称转向能力定义了对以下项中的至少一项的至少一个限制：所述至少一个可转向地面接合构件的转向角、转向角速率和转向扭矩，
所述第二转向致动器适于根据从运动控制系统发出的至少一个信号而被致动，以控制该车辆的所述至少一个可转向地面接合构件的转向角，从而控制该车辆的转向，第二转向致动器与第二标称转向能力相关联，该第二标称转向能力定义了对以下项中的至少一项的至少一个限制：所述至少一个可转向地面接合构件的转向角、转向角速率和转向扭矩。
根据本发明的第三方面，所述方法还包括：在检测到与第一转向致动器相关联的故障时，
-将第二转向致动器与第二增强转向能力而不是与第二标称转向能力相关联，第二增强转向能力不同于第二标称转向能力，以及
-使用第二转向致动器使该车辆转向。
可选地，第二标称转向能力包括第二标称最大转向角，并且第二增强转向能力包括第二增强最大转向角。第二增强最大转向角大于第二标称最大转向角。优选地，第二增强最大转向角与第二标称最大转向角之间的比率至少为二，更优选至少为四。
可选地，第一标称转向能力不同于第二标称转向能力。
可选地，第一标称转向能力包括第一标称最大转向角，第一标称最大转向角大于第二标称最大转向角。
可选地，第二标称转向能力包括第二标称最大致动载荷，第二转向致动器在与第二标称转向能力相关联时允许产生该第二标称最大致动载荷，并且其中，第二增强转向能力包括第二增强最大致动载荷，第二转向致动器在与第二增强转向能力相关联时允许产生该第二增强最大致动载荷。第二增强最大致动载荷与第二标称最大致动载荷之间的比率至少为1.5，更优选至少为2。
可选地，第二增强转向能力包括第二增强最大转向角，第二增强最大转向角大于第二标称最大转向角。
可选地，所述转向组件包括液压转向器，该液压转向器适于连接到所述至少一个可转向地面接合构件，第一转向致动器和第二转向致动器中的每一个适于控制该液压转向器的操作状态。
可选地，所述转向组件包括第一液压转向器，该第一液压转向器适于连接到所述至少一个可转向地面接合构件。第一转向致动器适于控制第一液压转向器的操作状态。所述转向组件还包括第二液压转向器，该第二液压转向器适于连接到所述至少一个可转向地面接合构件。第二转向致动器适于控制第二液压转向器的操作状态。
可选地，第一转向致动器适于在与第一标称转向能力相关联时产生第一标称最大致动载荷，并且第二转向致动器适于在与第二标称转向能力相关联时产生第二标称最大致动载荷。第一标称最大致动载荷大于第二标称最大致动载荷。优选地，第一标称最大致动载荷与第二标称最大致动载荷之间的比率至少为二，更优选至少为四。
可选地，所述方法还包括确定盲停路径，该盲停路径是车辆在该车辆的故障期间打算遵循的路径。所述方法还包括：如果该车辆在第二转向致动器与第二增强转向能力相关联时使用第二转向致动器来转向，确定该车辆是否能够遵循所述盲停路径。
可选地，所述方法包括：在检测到与第一转向致动器相关联的故障时，仅在预定的增强转向时间期间将第二转向致动器与第二增强转向能力而不是与第二标称转向能力相关联。该增强转向时间在2秒至600秒的范围内，优选在5秒至30秒的范围内。
可选地，所述方法包括：当未检测到与第一转向致动器相关联的故障时，选择当前应该致动与第一标称转向能力相关联的第一转向致动器和与第二标称转向能力相关联的第二转向致动器中的哪一个，以便控制所述至少一个可转向地面接合构件的转向角，并向如此选择的转向致动器发出至少一个信号。优选地，基于以下项中的至少一个来进行所述选择：期望的转向角、期望的转向角速率和期望的转向扭矩。
本发明的第四方面涉及一种包括程序代码组件的计算机程序，所述程序代码组件用于当该程序在计算机上运行时执行本发明的第三方面的步骤。
本发明的第五方面涉及一种计算机可读介质，其携载有包括程序代码组件的计算机程序，所述程序代码组件用于当该程序产品在计算机上运行时执行本发明的第三方面的步骤。
本发明的第六方面涉及一种用于控制车辆转向的控制单元，该控制单元被配置成执行根据本发明的第三方面的方法的步骤。
在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的其它优点和有利特征。
附图说明
参照附图，以下是作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。
在这些图中：
图1是车辆的示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的转向组件的示意图；
图3是根据本发明的另一个实施例的转向组件的示意图；
图4是根据本发明的再一个实施例的转向组件的示意图；
图5是根据本发明的又一个实施例的转向组件的示意图；
图6是示出了盲停过程的示意图，并且
图7是示出了根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
下面将针对卡车10(例如图1中所示的卡车)形式的车辆来描述本发明。所述卡车10应被视为可包括根据本发明的转向组件的车辆的示例。
然而，本发明可以在多种不同类型的车辆中实施。仅作为示例，本发明可以在卡车、拖拉机、轿车、公共汽车、诸如轮式装载机的工程机械或任何其它类型的建筑设备中实施。
图1的车辆10包括如图2中所示的转向组件12。如图2中可见，该转向组件包括第一转向致动器14和第二转向致动器16。仅作为示例，第一转向致动器14和第二转向致动器16中的每一个都可以是电致动器，例如适于产生扭矩的电动机。
此外，图2示出了：第一转向致动器14适于根据从运动控制系统18发出的至少一个信号而被致动，以控制车辆的至少一个可转向地面接合构件20、22的转向角，从而控制该车辆的转向。在图2的实施例中，可转向地面接合构件20、22被示出为车轮，但也可以想到可转向地面接合构件的其它实施方式，例如履带(未示出)。
第一转向致动器14与第一标称转向能力相关联，该第一标称转向能力定义了对以下项中的至少一项的至少一个限制：用于所述至少一个可转向地面接合构件20、22的转向角、转向角速率和转向扭矩。
类似地，第二转向致动器16适于根据从运动控制系统18发出的至少一个信号而被致动，以控制车辆的所述至少一个可转向地面接合构件20、22的转向角，从而控制该车辆的转向。
第二转向致动器16与第二标称转向能力相关联，该第二标称转向能力定义了对以下项中的至少一项的至少一个限制：用于所述至少一个可转向地面接合构件的转向角、转向角速率和转向扭矩。
这样，该车辆可以使用第一转向致动器14和第二转向致动器16中的任一个(或者可能二者)来转向。优选地，第一转向致动器14和第二转向致动器16中的每一个使得其在不用于转向时仅产生小的阻力，例如在摩擦力方面。
包括第一转向致动器14和第二转向致动器16的转向组件12可以以多种不同的方式实现。例如，并且如图2中所例示的，转向组件12可包括适于连接到所述至少一个可转向地面接合构件20、22的液压转向器24。此外，在图2的实施例中，第一转向致动器14和第二转向致动器16中的每一个适于控制液压转向器24的操作状态。
为此，转向组件12包括用于将加压流体供应至液压转向器24的流体供应组件(未示出)。仅作为示例，该流体供应组件可包括伺服泵(未示出)和流体贮存器(未示出)。作为非限制性示例，该流体可以是液体，例如液压液体。
此外，液压转向器24可以经由传动装置而机械连接到地面接合构件20、22中的至少一个地面接合构件(在图2的实施例中，液压转向器24机械连接到当从后方观察车辆时位于该车辆的左手侧的地面接合构件20)，该传动装置例如可以包括摇臂(drop arm)26，该摇臂26又连接到拉杆28。拉杆28连接到转向臂30，该转向臂30连接到与左手侧的地面接合构件20相关联的转向节32。因此，液压转向器24经由以下部件(按顺序)机械连接到左手侧的地面接合构件20：摇臂26、拉杆28、转向臂30和转向节32。
此外，右手侧的地面接合元件22经由连接臂34连接到左手侧的地面接合元件20，使得左手侧的地面接合元件20的转向角的改变会引起右手侧的地面接合元件22的转向角的相应改变。
此外，转向组件12包括转向输入装置36。在图2中，转向输入装置36被例示为方向盘，但也可想到转向输入装置36的其它实施方式。仅作为示例，转向输入装置36可以被实现为操纵杆(未示出)或触摸屏(未示出)。不管输入装置36的实施方式如何，输入装置36都适于向运动控制系统18发出至少一个信号，该至少一个信号指示所述车辆的期望的转向。
应当注意，转向输入装置36不必是手动转向输入装置。例如，该车辆可以是自动驾驶车辆，使得转向输入装置36是自动确定所期望的转向的装置。例如，转向输入装置36可以形成运动控制系统18的一部分。此外，可以想到的是，转向输入装置36可构成自动确定所述车辆的期望的转向的系统，或者形成该系统的一部分。为此，作为非限制性示例，转向输入装置36可以形成如下文中参照图4和图5中的每一个所描述的“交通状况管理”的一部分。
作为另一选项，转向输入装置36可以例如经由转向柱(未示出)机械连接到第一转向致动器14和第二转向致动器16中的每一个。
图3示出了转向组件12的另一实施例。以与图2的实施例中类似的方式，图3中所示的转向组件12的实施例包括第一液压转向器24，该第一液压转向器24适于连接到至少一个可转向地面接合构件20。第一转向致动器14适于控制第一液压转向器24的操作状态。
然而，与图2的实施例不同，图3中所示的转向组件12的实施例还包括适于连接到所述至少一个可转向地面接合构件20、22的第二液压转向器38。第二转向致动器16适于控制第二液压转向器38的操作状态。
因此，并且如图3中可见，第一液压转向器24可以机械连接到地面接合构件20、22中的一个地面接合构件——在图2的实施例中，第一液压转向器24经由以下部件(按顺序)机械连接到当从后方观察车辆时位于该车辆的左手侧的地面接合构件20：第一摇臂26'、第一拉杆28'、第一转向臂30'和第一转向节32'。
此外，并且如图3中所示，第二液压转向器38可以机械连接到地面接合构件20、22中的一个地面接合构件——在图2的实施例中，第二液压转向器38经由以下部件(按顺序)机械连接到当从后方观察车辆时位于该车辆的右手侧的地面接合构件22：第二摇臂26”、第二拉杆28”、第二转向臂30”和第二转向节32”。
此外，尽管图3中未示出，但转向组件12可包括用于将加压流体供应至第一液压转向器24的第一流体供应组件(未示出)和用于将加压流体供应至第二液压转向器38的第二流体供应组件(未示出)。仅作为示例，第一和第二流体供应组件中的每一个可包括伺服泵(未示出)和流体贮存器(未示出)。作为非限制性示例，该流体可以是液体，例如，诸如液压油的液压液体。
此外，虽然仅作为示例，但第一流体供应组件和第二流体供应组件可以彼此分开，以便增加转向组件12的冗余。作为非限制性示例，第一流体供应组件的伺服泵可由车辆的内燃机(未示出)驱动，而第二流体供应组件的伺服泵可由电动机(未示出)驱动。
无论转向组件12的实施方式如何(例如，无论第一转向致动器14和第二转向致动器16是连接到同一个液压转向器还是连接到不同的液压转向器)，根据本发明，运动控制系统18都适于在检测到与第一转向致动器14相关联的故障时、将第二转向致动器16与第二增强转向能力而不是与第二标称转向能力相关联。第二增强转向能力不同于第二标称转向能力。
可以以多种方式获得上述关联。仅作为示例，运动控制系统18可以包括存储器，在该存储器中存储有分别表示第二标称转向能力和第二增强转向能力的信息(例如在极限值(limits)方面)。此外，运动控制系统18本身可以确保从其发出的所述至少一个信号不会导致第二转向致动器16以将导致违反当前与第二转向致动器16相关联的能力的方式被控制。仅作为示例，如果第二转向致动器16当前与第二标称转向能力相关联，并且假设第二标称转向能力包括对至少一个可转向地面接合构件20、22的转向角速率的限制(limitation)，则运动控制系统18可以包括例如在例程等方面的功能性，该功能性验证旨在被发送到第二转向致动器16的信号不会导致违反转向角速率限制。
作为另一选项，用于转向致动器的所述转向能力可以存储在转向致动器的存储器中。这样，尽管仅作为示例，但第二转向致动器16可以包括具有表示第二标称转向能力和第二增强转向能力的信息的存储器。然后，当第二转向致动器16从运动控制系统18接收到具有转向请求的信号时，第二转向致动器16本身可以例如使用与第二转向致动器16相适应的例程来确定所述转向请求就当前相关联的能力来说是否是可接受的，或者第二转向致动器16是否以任何方式需要在执行所述转向请求之前修改所述转向请求。
在所述转向能力被存储在转向致动器的存储器中的实施例中，运动控制系统18可适于向转向致动器发出信号，该信号表示当前应该与转向致动器相关联的能力。例如，假设转向致动器具有两个不同的能力，运动控制系统18可适于向转向致动器发出具有标记(例如on/off或0/1)的控制信号，使得转向致动器使用期望的能力。
第一标称转向能力可以不同于第二标称转向能力。仅作为示例，第一标称转向能力可以包括第一标称最大转向角α1,nom，且第二标称转向能力可包括第二标称最大转向角α2,nom。第一标称最大转向角α1,nom可以大于第二标称最大转向角α2,nom。仅作为示例，第一标称最大转向角α1,nom和第二标称最大转向角α2,nom之间的比率α1,nom/α2,nom可以至少为2，优选至少为3。比率α1,nom/α2,nom的上述示例可用于本发明的任何实施例。
如本文所使用的，第一标称最大转向角α1,nom涉及从车辆直线向前行驶的中性转向位置测量的最大转向角，其中当第一转向致动器14与该标称转向能力相关联时，允许第一转向致动器14使所述至少一个可转向地面接合构件20、22移动到该最大转向角。类似地，第二标称最大转向角/第二增强最大转向角α2,nom/α2,en涉及从车辆直线向前行驶的中性转向位置测量的最大转向角，其中当第二转向致动器16与第二标称最大转向角/第二增强最大转向角α2,nom/α2,en相关联时，允许第二转向致动器16使所述至少一个可转向地面接合构件20、22移动到该最大转向角。
作为非限制性示例，第一标称最大转向角α1,nom可以使得第一转向致动器14可用于需要相对较大转向角的操作，例如调车场操作(yard work)。仅作为示例，第一标称最大转向角α1,nom可以在40-60°的范围内。
这样，尽管仅作为示例，但运动控制系统18可适于在未检测到与第一转向致动器14相关联的故障时选择当前应该致动与第一标称转向能力相关联的第一转向致动器14和与第二标称转向能力相关联的第二转向致动器16中的哪一个，以便控制所述至少一个可转向地面接合构件20、22的转向角并向如此选择的转向致动器14、16发出至少一个信号。优选地，运动控制系统18适于基于以下项中的至少一个来进行所述选择：期望的转向角、期望的转向角速率和期望的转向扭矩。
此外，再次作为非限制性示例，第二标称最大转向角α2,nom可以使得第二转向致动器16可用于需要相对小的转向角的操作，例如高速公路转向。仅作为示例，第二标称最大转向角α2,nom可以在5-15°的范围内。
此外，虽然再次仅作为示例，但所述第二增强转向能力可以包括第二增强最大转向角α2,en，其中，第二增强最大转向角α2,en大于第二标称最大转向角α2,nom。作为非限制性示例，第二增强最大转向角α2,en和第二标称最大转向角α2,nom之间的比率α2,en/α2,nom可以至少为二，更优选至少为四。
这样，当第二转向致动器16与第二增强转向能力α2,en而不是与第二标称转向能力α2,nom相关联时，相比于第二转向致动器16与第二标称最大转向角α2,nom相关联的情形，允许第二转向致动器16向车辆的至少一个可转向地面接合构件20、22施加更大的转向角。
代替使用上述最大转向角，或者例如作为使用上述最大转向角的一部分，所述第二标称转向能力可以包括第二标称最大致动载荷，当第二转向致动器与所述第二标称转向能力相关联时，允许第二转向致动器产生该第二标称最大致动载荷，并且所述第二增强转向能力包括第二增强最大致动载荷M2,en,max，当第二转向致动器16与所述第二增强转向能力相关联时，允许第二转向致动器16产生该第二增强最大致动载荷。在实施例中，例如参见上文和下文讨论的示例，其中第二转向致动器16适于控制液压转向器24、38的操作状态，最大致动载荷(即，所述第二标称最大致动载荷和第二增强最大致动载荷之一)对应于第二转向致动器能够施加给所述液压转向器24、38的最大载荷。此外，所述第二增强最大致动载荷M2,en,max与所述第二标称最大致动载荷M2,nom,max之间的比率M2,en,max/M2,nom,max可以至少为1.5，更优选至少为2。
作为非限制性示例，当第二转向致动器16适于产生扭矩时，例如在液压转向器24、38上施加扭矩时，第二标称最大致动载荷M2,nom,max可以在3-8Nm的范围内，优选在4-6Nm的范围内，并且第二增强最大致动载荷M2,en,max可以在8-12Nm的范围内。
此外，第一转向致动器14可适于在与第一标称转向能力相关联时产生第一标称最大致动载荷M1,nom,max，并且第二转向致动器16可适于在与第二标称转向能力相关联时产生第二标称最大致动载荷M2,nom,max。第一标称最大致动载荷M1,nom,max可以大于第二标称最大致动载荷M2,nom,max。仅作为示例，第一标称最大致动载荷M1,nom,max和第二标称最大致动载荷M2,nom,max之间的比率M1,nom,max/M2,nom,max可以至少为二，更优选至少为四。
无论如何定义和/或使用所述第二标称转向能力和第二增强转向能力，运动控制系统18可适于在检测到与第一转向致动器14相关的故障时，仅在预定的增强转向时间(enhanced steering time)期间将第二转向致动器16与第二增强转向能力而不是与第二标称转向能力相关联。该增强转向时间可以在2秒至600秒的范围内，优选在5秒至30秒的范围内。
图4示出了转向组件12的实施例，其中，运动控制系统18包括第一车辆运动管理控制器40和第二车辆运动管理控制器42。第一车辆运动管理控制器40和第二车辆运动管理控制器42中的每一个适于发出用于控制车辆的转向的所述至少一个信号。
如图4中可见，转向组件12可以形成车辆的自动驾驶系统的一部分，该自动驾驶系统包括多个层L0至L3。基础层L0包括轨迹控制实体，例如转向致动器14、16和所述一个或多个液压转向器24、38。运动控制系统18形成车辆运动和动力管理层L1的一部分。因此，在图4的示例中，第一车辆运动管理控制器40和第二车辆运动管理控制器42中的每一个均形成车辆运动和动力管理层L1的一部分。
此外，如图4可见，车辆的自动驾驶系统包括两个额外的层L2和L3。
由图4中的方框44表示的层L2可以被称为“交通状况管理”，并且其包括一个或多个电子控制单元或等效的计算资源，以做出关于车辆短期轨迹的决定，例如提前最多5到10秒钟。在层L2处，可以提供精确的地理定位装置，例如GPS、GlonassTM、GalileoTM以及类似的解决方案，和/或关于车道(信标或类似物)的相对定位装置。在层L2处，可以提供用于传送关于车辆即时环境(immediate environment)的图像流的摄像机。关于车辆短期轨迹的决定被作为请求而发送到下层L1。下层L1将该车辆的实际行为以及车辆运动系统的高级状态返回到层L2。
由图4中的方框46表示的层L3可以被称为“路线管理”，并且其包括一个或多个电子控制单元或等效的计算资源，以做出关于车辆中期/长期轨迹的决定。层L3可以包括导航计算、避免交通拥堵以及有关运输任务的其它战略计划。
此外，在图4所示的实施例中，第一车辆运动管理控制器40和第二车辆运动管理控制器42中的每一个适于向第一转向致动器14和第二转向致动器16中的每一个发出所述至少一个控制信号。
相比之下，图5示出了转向组件12的另一实施例，其中，第一车辆运动管理控制器40适于将所述至少一个控制信号发送给第一转向致动器14，而不是给第二转向致动器16，并且，第二车辆运动管理控制器42适于将所述至少一个控制信号发送给第二转向致动器16，而不是给第一转向致动器24。
应当注意，尽管图4和图5中的每一个都示出了包括两个液压转向器24、36的转向组件12的实施例，但每一个实施例也可以仅包括一个转向器24，并且转向致动器14、16中的每一个可以适于控制该液压转向器24的操作状态。
图6示出了在道路48上行驶的车辆10。图6的车辆10包括根据本发明的转向组件12。例如，图6的车辆10可以包括根据转向组件的上述实施例中的任一个实施例的转向组件12。
在检测到车辆10的故障的情况下，运动控制系统(图6中未示出)适于确定盲停路径(blind stop path)50，该盲停路径50是车辆10打算遵循的路径。仅作为示例，并且如图6中所示，盲停路径50可以使得车辆10转到道路48的一侧(例如，如图6中所例示的，转到道路的右手侧)，然后停下来。该停车位置在图6中由虚线表示。盲停路径50例如被确定为车辆10的预定点打算遵循的路径。仅作为示例，盲停路径50可以定期地(例如，每秒或更短时间)被估计，并考虑以下参数中的一个或多个：在车辆前方的预测的道路延伸，当前道路与车轮的摩擦力，以及车辆的当前速度。仅作为示例，上述一个或多个参数可以通过使用“交通状况管理”(例如，图4和图5的任一个中的层L2)来确定。
此外，所述运动控制系统还可以适于确定：如果所述车辆在第二转向致动器与第二增强转向能力相关联时使用第二转向致动器(图6中未示出)来转向，车辆10是否能够遵循盲停路径50。这样，即使在与第一转向致动器相关联的故障的情况下，所述运动控制系统也可适于确定车辆10是否能够遵循盲停路径50。在所述运动控制系统确定当第二转向致动器与第二增强转向能力相关联时所述车辆10使用第二转向致动器无法遵循盲停路径50的情况下，所述运动控制系统可以发出警告，或者替代地，所述运动控制系统可以考虑到所述第二增强转向能力的限制来确定更新后的盲停路径50。
图7是示出了根据本发明的方法的流程图。对于根据本发明的转向组件，例如根据上述实施例中的任一个实施例的转向组件，执行该方法。如图7中可见，该方法包括：在检测到与第一转向致动器相关联的故障时：
S10将第二转向致动器与第二增强转向能力而不是与第二标称转向能力相关联，所述第二增强转向能力不同于第二标称转向能力，以及
S12使用第二转向致动器使车辆转向。
仅作为示例，上述方法可以由包括程序代码组件的计算机程序执行。举例来说，这种计算机程序可以由计算机可读介质存储或携载。可选地，上述方法可以由控制单元执行。
应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将意识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。

Claims (30)

1.一种用于车辆(10)的转向组件(12)，所述转向组件(12)包括第一转向致动器(14)和第二转向致动器(16)，
所述第一转向致动器(14)适于根据从运动控制系统(18)发出的至少一个信号而被致动，以控制所述车辆(10)的至少一个可转向地面接合构件(20、22)的转向角，从而控制所述车辆(10)的转向，所述第一转向致动器(14)与第一标称转向能力相关联，所述第一标称转向能力定义了对以下项中的至少一项的至少一个限制：用于所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)的转向角、转向角速率和转向扭矩，
所述第二转向致动器(16)适于根据从所述运动控制系统(18)发出的至少一个信号而被致动，以控制所述车辆(10)的所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)的所述转向角，从而控制所述车辆(10)的转向，所述第二转向致动器(16)与第二标称转向能力相关联，所述第二标称转向能力定义了对以下项中的至少一项的至少一个限制：用于所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)的转向角、转向角速率和转向扭矩，
其特征在于，
所述运动控制系统(18)适于在检测到与所述第一转向致动器(14)相关联的故障时将所述第二转向致动器(16)与第二增强转向能力而不是与所述第二标称转向能力相关联，所述第二增强转向能力不同于所述第二标称转向能力。
2.根据权利要求1所述的转向组件(12)，其中，所述第二标称转向能力包括第二标称最大转向角(α2,nom)，并且所述第二增强转向能力包括第二增强最大转向角(α2,en)，所述第二增强最大转向角大于所述第二标称最大转向角(α2,nom)，优选地，所述第二增强最大转向角(α2,en)与所述第二标称最大转向角(α2,nom)之间的比率(α2,en/α2,nom)至少为二，更优选至少为四。
3.根据权利要求1或2所述的转向组件(12)，其中，所述第一标称转向能力不同于所述第二标称转向能力。
4.根据从属于权利要求2时的权利要求3所述的转向组件(12)，其中，所述第一标称转向能力包括第一标称最大转向角(α1,nom)，所述第一标称最大转向角(α1,nom)大于所述第二标称最大转向角(α2,nom)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的转向组件(12)，其中，所述第二标称转向能力包括第二标称最大致动载荷(M2,nom,max)，所述第二转向致动器(16)在与所述第二标称转向能力相关联时允许产生所述第二标称最大致动载荷，并且其中，所述第二增强转向能力包括第二增强最大致动载荷(M2,en,max)，所述第二转向致动器(16)在与所述第二增强转向能力相关联时允许产生所述第二增强最大致动载荷，所述第二增强最大致动载荷(M2,en,max)与所述第二标称最大致动载荷(M2,nom,max)之间的比率(M2,en,max/M2,nom,max)至少为1.5，更优选至少为2。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的转向组件(12)，其中，所述转向组件(12)包括液压转向器(24)，所述液压转向器(24)适于连接到所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)，所述第一转向致动器(14)和所述第二转向致动器(16)中的每一个适于控制所述液压转向器(24)的操作状态。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的转向组件(12)，其中，所述转向组件(12)包括适于连接到所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)的第一液压转向器(24)，所述第一转向致动器(14)适于控制所述第一液压转向器(24)的操作状态，所述转向组件(12)还包括适于连接到所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)的第二液压转向器(38)，所述第二转向致动器(16)适于控制所述第二液压转向器(38)的操作状态。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的转向组件(12)，其中，所述第一转向致动器(14)适于在与所述第一标称转向能力相关联时产生第一标称最大致动载荷(M1,nom,max)，并且所述第二转向致动器(16)适于在与所述第二标称转向能力相关联时产生第二标称最大致动载荷(M2,nom,max)，所述第一标称最大致动载荷(M1,nom,max)大于所述第二标称最大致动载荷(M2,nom,max)，优选地，所述第一标称最大致动载荷(M1,nom,max)与所述第二标称最大致动载荷(M2,nom,max)之间的比率(M1,nom,max/M2,nom,max)至少为二，更优选至少为四。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的转向组件(12)，其中，所述运动控制系统(18)包括第一车辆运动管理控制器(40)和第二车辆运动管理控制器(42)，所述第一车辆运动管理控制器(40)和所述第二车辆运动管理控制器(42)中的每一个适于发出用于控制所述车辆(10)的转向的所述至少一个信号。
10.根据权利要求9所述的转向组件(12)，其中，所述第一车辆运动管理控制器(40)和所述第二车辆运动管理控制器(42)中的每一个适于向所述第一转向致动器(14)和所述第二转向致动器(16)中的每一个发出所述至少一个控制信号。
11.根据权利要求9所述的转向组件(12)，其中，所述第一车辆运动管理控制器(40)适于向所述第一转向致动器(14)而不是向所述第二转向致动器(16)发出所述至少一个控制信号，并且所述第二车辆运动管理控制器(42)适于向所述第二转向致动器(16)而不是向所述第一转向致动器(14)发出所述至少一个控制信号。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的转向组件(12)，其中，所述运动控制系统(18)适于确定盲停路径(50)，所述盲停路径(50)是所述车辆(10)在所述车辆(10)的故障期间打算遵循的路径，所述运动控制系统(18)还适于：如果所述车辆(10)在所述第二转向致动器与所述第二增强转向能力相关联时使用所述第二转向致动器(16)来转向，确定所述车辆(10)是否能够遵循所述盲停路径(50)。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的转向组件(12)，其中，所述运动控制系统(18)适于在检测到与所述第一转向致动器(14)相关联的故障时，仅在预定的增强转向时间期间将所述第二转向致动器(16)与所述第二增强转向能力而不是与所述第二标称转向能力相关联，所述增强转向时间在2秒至600秒的范围内，优选在5秒至30秒的范围内。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的转向组件(12)，其中，所述运动控制系统(18)适于在未检测到与所述第一转向致动器(14)相关联的故障时选择当前应该致动与所述第一标称转向能力相关联的所述第一转向致动器(14)和与所述第二标称转向能力相关联的所述第二转向致动器(16)中的哪一个，以便控制所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)的所述转向角并向如此选择的转向致动器(14、16)发出至少一个信号，优选地，所述运动控制系统(18)适于基于以下项中的至少一个来进行所述选择：期望的转向角、期望的转向角速率和期望的转向扭矩。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的转向组件(12)，其中，所述运动控制系统(18)适于在检测到与所述第一转向致动器(14)相关联的故障时向所述第二转向致动器(16)发出至少一个信号，以控制所述车辆(10)的所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)的所述转向角，从而控制所述车辆(10)的转向，并且优选适于在检测到与所述第一转向致动器(14)相关联的故障时不向所述第一转向致动器(14)发出用于控制所述车辆(10)的转向的至少一个信号。
16.一种车辆(10)，其包括根据前述权利要求中的任一项所述的转向组件(12)。
17.一种用于使包括转向组件(12)的车辆(10)转向的方法，所述转向组件(12)则包括第一转向致动器(14)和第二转向致动器(16)，其中
所述第一转向致动器(14)适于根据从运动控制系统(18)发出的至少一个信号而被致动，以控制所述车辆(10)的至少一个可转向地面接合构件(20、22)的转向角，从而控制所述车辆(10)的转向，所述第一转向致动器(14)与第一标称转向能力相关联，所述第一标称转向能力定义了对以下项中的至少一项的至少一个限制：所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)的转向角、转向角速率和转向扭矩，
所述第二转向致动器(16)适于根据从所述运动控制系统(18)发出的至少一个信号而被致动，以控制所述车辆(10)的所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)的所述转向角，从而控制所述车辆(10)的转向，所述第二转向致动器(16)与第二标称转向能力相关联，所述第二标称转向能力定义了对以下项中的至少一项的至少一个限制：所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)的转向角、转向角速率和转向扭矩，
其特征在于，
在检测到与所述第一转向致动器(14)相关联的故障时，
-将所述第二转向致动器(16)与第二增强转向能力而不是与所述第二标称转向能力相关联，所述第二增强转向能力不同于所述第二标称转向能力，以及
-使用所述第二转向致动器(16)使所述车辆(10)转向。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二标称转向能力包括第二标称最大转向角(α2,nom)，并且所述第二增强转向能力包括第二增强最大转向角(α2,en)，所述第二增强最大转向角大于所述第二标称最大转向角(α2,nom)，优选地，所述第二增强最大转向角(α2,en)与所述第二标称最大转向角(α2,nom)之间的比率(α2,en/α2,nom)至少为二，更优选至少为四。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，所述第一标称转向能力不同于所述第二标称转向能力。
20.根据从属于权利要求18时的权利要求19所述的方法，其中，所述第一标称转向能力包括第一标称最大转向角(α1,nom)，所述第一标称最大转向角(α1,nom)大于所述第二标称最大转向角(α2,nom)。
21.根据权利要求17-20中的任一项所述的方法，其中，所述第二标称转向能力包括第二标称最大致动载荷(M2,nom,max)，所述第二转向致动器(16)在与所述第二标称转向能力相关联时允许产生所述第二标称最大致动载荷，并且其中，所述第二增强转向能力包括第二增强最大致动载荷(M2,en,max)，所述第二转向致动器(16)在与所述第二增强转向能力相关联时允许产生所述第二增强最大致动载荷，所述第二增强最大致动载荷(M2,en,max)和所述第二标称最大致动载荷(M2,nom,max)之间的比率(M2,en,max/M2,nom,max)至少为1.5，更优选至少为2。
22.根据权利要求17至21中的任一项所述的方法，其中，所述转向组件(12)包括液压转向器，所述液压转向器适于连接到所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)，所述第一转向致动器(14)和所述第二转向致动器(16)中的每一个适于控制所述液压转向器的操作状态。
23.根据权利要求17至22中的任一项所述的方法，其中，所述转向组件(12)包括适于连接到所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)的第一液压转向器，所述第一转向致动器(14)适于控制所述第一液压转向器的操作状态，所述转向组件(12)还包括适于连接到所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)的第二液压转向器，所述第二转向致动器(16)适于控制所述第二液压转向器的操作状态。
24.根据权利要求17至23中的任一项所述的方法，其中，所述第一转向致动器(14)适于在与所述第一标称转向能力相关联时产生第一标称最大致动载荷(M1,nom,max)，并且所述第二转向致动器(16)适于在与所述第二标称转向能力相关联时产生第二标称最大致动载荷(M2,nom,max)，所述第一标称最大致动载荷(M1,nom,max)大于所述第二标称最大致动载荷(M2,nom,max)，优选地，所述第一标称最大致动载荷(M1,nom,max)与所述第二标称最大致动载荷(M2,nom,max)之间的比率(M1,nom,max/M2,nom,max)至少为二，更优选至少为四。
25.根据权利要求17至24中的任一项所述的方法，其中，所述方法还包括确定盲停路径(50)，所述盲停路径(50)是所述车辆(10)在所述车辆(10)的故障期间打算遵循的路径，所述方法还包括：如果所述车辆(10)在所述第二转向致动器与所述第二增强转向能力相关联时使用所述第二转向致动器(16)来转向，确定所述车辆(10)是否能够遵循所述盲停路径(50)。
26.根据权利要求17至25中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括：在检测到与所述第一转向致动器(14)相关联的故障时，仅在预定的增强转向时间期间将所述第二转向致动器(16)与所述第二增强转向能力而不是与所述第二标称转向能力相关联，所述增强转向时间在2秒至600秒的范围内，优选在5秒至30秒的范围内。
27.根据权利要求17至26中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括：当未检测到与所述第一转向致动器(14)相关联的故障时，选择当前应该致动与所述第一标称转向能力相关联的所述第一转向致动器(14)和与所述第二标称转向能力相关联的所述第二转向致动器(16)中的哪一个，以便控制所述至少一个可转向地面接合构件(20、22)的所述转向角并向如此选择的转向致动器(14、16)发出至少一个信号，优选地，基于以下项中的至少一个来进行所述选择：期望的转向角、期望的转向角速率和期望的转向扭矩。
28.一种计算机程序，包括程序代码组件，所述程序代码组件用于当所述程序在计算机上运行时执行权利要求17至27中的任一项所述的步骤。
29.一种计算机可读介质，携载有包括程序代码组件的计算机程序，所述程序代码组件用于当所述程序产品在计算机上运行时执行权利要求17至27中的任一项所述的步骤。
30.一种控制单元，所述控制单元用于控制车辆(10)的转向，所述控制单元被配置成执行根据权利要求17至27中的任一项所述的方法的步骤。
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