CN113646229A - 拖车移动器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于拖车移动系统的可调节控制系统，其中，各个拖车移动器均包括有刷电机。可调节控制系统控制安装在单轴拖车上的两个拖车移动器(10)或安装在双轴拖车上的两个拖车移动器或安装在双轴拖车(四芯线组系统)上的四个拖车移动器。拖车移动系统包括控制单元、供用户操作的传动装置、动力装置和驱动单元。本发明利用控制系统控制该拖车移动器(10)或每个拖车移动器(10)进行可变运动，并且还提供每个有刷电机的速度和随后平稳逐渐改变拖车行进方向的能力。特别地，本发明使拖车能够沿着波浪形或曲线行进，其中涉及转弯半径变化(即从0度到原地旋转(相当于90度转弯))。因此，拖车可以沿着正弦线和/或椭圆线行驶而无需间歇性停止以提供连续的方向变化。此外，用户具有同时连续改变速度的能力。

Description

拖车移动器系统

技术领域

本发明涉及拖车移动器系统，包含合并控制系统的拖车移动器和控制拖车移动器系统的方法。

背景技术

拖车是无动力车辆，其被设计为通过与动力车辆相耦合连接从而进行移动，例如汽车、货车等。这样的拖车包括大篷车。通常，拖车由汽车拖到合适的地点。到达合适地点后，将拖车从汽车上分离开，然后将拖车移到场地上。驾驶员可以尝试操纵拖车直接运动到场地上，但由于空间有限等原因，这通常是不可能的。拖车没有动力，但一个人或一群人可以手动将拖车推到和/或拉到场地上。或者，可以使用诸如拖车移动器之类的驱动系统将拖车移动到场地上。

拖车移动器通常包括由用户控制的电机。该拖车移动器包括接合装置，由此滚轮被选择性地压靠在拖车车轮的外胎面或从外胎面移除。通常，拖车移动器包括驱动辊，所述的驱动辊被推压与拖车车轮的外胎面接触。电机被设置为使驱动辊旋转，所述的驱动辊通过与车轮的外胎面接触，从而使拖车的车轮旋转。拖车通常包括在轴上的一个或两个相对的轮子上的拖车移动器。因此，通过每个拖车移动器和相应的拖车车轮的选择性运动，拖车被设置为独立地向前或向后移动以及在任一方向上转动。

拖车移动器通常由单个控制系统控制，以使用户具有单个操作装置来控制设置在拖车上的每个拖车移动器的运动。例如，拖车具有一个带有两个车轮的单轴，每个拖车车轮具有与之相连的两个拖车移动器。这两个拖车移动器由控制系统控制，所述的控制系统使用户能够控制两个拖车移动器。在一种可选的系统中，拖车具有一个双轴或双轴，四个轮子由单独的拖车驱动器独立驱动。在这种设置中，需要一个控制系统，使用户能够控制四个拖车移动器的移动。

配备有具有四个轮子的双轴的拖车由两个拖车移动器控制。或者，四轮拖车具有四个拖车移动器。一旦安装了拖车移动器，就可以安装所需的控制系统以控制拖车的移动。

本发明的一个目的是克服与现有技术相关的至少一个问题，并且它们在本文中或以其他方式被提及。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于控制安装在拖车上的多个拖车移动器的控制系统，其中每个拖车移动器包括：

设置有有刷电机的驱动装置；以及

侧向滚轮，其中所述的侧向滚轮被设置为在第一位置和第二位置之间的接合方向上移动，在所述的第二位置，所述的侧向滚轮被设置为推压在车轮的地面接触面上，以便将驱动力从驱动装置传递到车轮，

控制单元被设置为独立地改变每个有刷电机的速度，以实现逐渐改变每个有刷电机速度。

优选地，控制单元被设置为独立地改变从电源分配到每个有刷电机的功率，以逐渐每个有刷电机的速度。优选地，控制系统包括单个控制单元以控制所有的拖车移动器。

控制单元包括速度补偿系统，通过所述的速度补偿系统提供给每个拖车移动器(有刷电机)的功率与在相连的拖车移动器(有刷电机)上检测到的负载成比例地改变。

控制单元提供自动调节特征以响应于相应的拖车移动器(有刷电机)经历的负载变化的检测，来改变提供给每个拖车移动器(有刷电机)的功率。

速度补偿系统与在相连的拖车移动器(有刷电机)上检测到的负载成比例(作为其函数)控制(改变)独立供应给每个拖车移动器(有刷电机)的功率。

速度补偿系统控制(变化/改变)分配给电机的功率与相连的电机上检测到的负载成比例，在不同负载条件下以特定设定速度实现较小的速度变化。

优选地，控制单元包括反馈装置以监测该有刷电机或每个有刷电机的负载。优选地，反馈装置持续地监测该有刷电机或每个有刷电机的负载。

优选地，控制单元被设置为在检测到有刷电机上的负载变化时(自动地)改变提供给有刷电机的功率。优选地，控制单元被设置为在检测到有刷电机上的负载变化时改变提供给有刷电机的功率，以保持均匀/恒定的电机速度(在手动控制没有任何变化的情况下)。

优选地，速度补偿系统包括映射函数，所述的映射函数响应给定的负载变化设置功率变化。

速度补偿系统包括开关装置。速度补偿系统包括高速(半导体)开关装置。速度补偿系统包括微处理器。

控制系统包括同时控制所有拖车移动器的单个遥控器。

远程遥控器包括单个操纵杆控制器，所述的操纵杆控制器控制每个拖车移动器的速度。

远程遥控器包括单个摇杆控制装置，所述的摇杆控制装置控制每个拖车移动器的速度。

远程遥控器通过逐渐改变有刷电机的功率分配来逐渐改变拖车的行进方向。

远程遥控器包括单个传动器，所述的传动器控制向每个拖车移动器的功率分配，以逐渐改变拖车的整体移动速度，功率的比例分配还设置/控制(逐渐改变)拖车的移动方向。

控制系统包括远程遥控器。优选地，所述的远程遥控器包括单个手动控制装置，所述的手动控制装置使用户能够逐渐改变每个有刷电机的速度和提供给拖车左侧和右侧的功率比。

远程遥控器与控制单元进行无线连接。所述的远程遥控器使用蓝牙与所述的控制单元进行无线连接。

远程遥控器包括用于独立控制每个有刷电机的速度的操纵杆。所述的远程遥控器包括用于独立控制每个有刷电机的速度的摇杆。

远程遥控器包括显示屏。所述的显示屏提供显示以标明每个有刷电机的速度。显示屏提供显示以标明拖车的行进方向。

优选地，远程遥控器提供人机交互界面。

远程遥控器包括移动电话，以及包括智能电话。

单个(唯一)传动器包括枢轴地安装到远程遥控器的输入设备。传动器包括偏置装置(或推动装置)以将传动器偏置(推动)到中心(中性)位置，在所述的中心(中性)位置停止向该有刷电机或每个有刷电机分配电力，优选地设置默认位置，以在用户释放传动器时停止拖车的任何运动。

传动器使拖车能够沿椭圆路线行进。所述的传动器使拖车能够沿曲率半径变化的曲线行进。

优选地，在第一位置，相对应的拖车移动器的滚轮被设置为与车轮的地面接触面相脱离(和/或间隔开)(以防止来自驱动装置(电机)的驱动传输到车轮)。

控制单元被设置为独立地制动每个有刷电机，以实现每个有刷电机的速度的逐渐变化。

控制单元包括制动系统，所述的制动系统被设置为在检测到有刷电机上的负载变化时，自动改变每个有刷电机的制动，以在手动控制没有任何变化的情况下保持恒定的电机速度。

优选地，制动系统包括再生制动系统。

制动系统提供第一制动模式，在所述的第一制动模式中回收的能量用于制动电机，以及第二制动模式，在所述的第二制动模式中回收的能量返回到电源。

制动系统同时在第一制动模式和第二制动模式下运作，并且制动系统被设置为能够改变在第一制动模式和第二制动模式中使用的回收能量的比例。

制动系统与速度补偿机制一起运作，以独立地改变每个有刷电机的速度。

分配给电机的功率与在相连电机上检测到的负载成比例地变化，以在不同负载条件的特定设定速度下实现较小的速度变化。

拖车移动器系统包括两个拖车移动器。拖车包括单轴拖车。

拖车移动器系统包括四个拖车移动器。拖车包括双轴拖车。

优选地，拖车的每个车轮包括与其相联的拖车移动器，以移动相应的车轮。

优选地，每个拖车移动器包括单个(唯一的)有刷电机。

根据本发明的第二方面，提供了一种拖车移动器，包括：

控制单元，

设置有有刷电机的驱动装置，以及

侧向滚轮，所述的侧向滚轮被设置为在第一位置和第二位置之间的接合方向上移动，在所述的第二位置，侧向滚轮被设置为推压在车轮的地面接触面上，以便将驱动装置的驱动力传递给车轮，

其中，所述的控制单元被设置为改变有刷电机的速度，并且能够逐渐改变有刷电机的速度。

优选地，拖车移动器包括电源供应装置。控制单元被设置为逐渐改变(增加和减少)提供给有刷电机的电源功率。

控制系统包括远程遥控器。优选地，远程遥控器包括单个手动控制装置，所述的手动控制装置使用户能够逐渐改变有刷电机的速度。

远程遥控器与所述的控制单元进行无线连接。

远程遥控器包括用于控制有刷电机的速度的操纵杆。远程遥控器包括用于控制有刷电机的速度的摇杆。

远程遥控器包括显示屏。显示屏提供显示以标明有刷电机的速度。

控制单元包括速度补偿系统，通过所述的速度补偿系统供应给有刷电机的功率与拖车移动器上的负载成比例地变化。

优选地，控制单元包括反馈装置以监测有刷电机的负载。

优选地，控制单元被设置为在检测到有刷电机上的负载变化时改变提供给有刷电机的功率。

优选地，速度补偿系统包括映射函数，所述映射函数根据给定的负载变化进行响应，并设置响应的功率变化。

根据本发明的第三方面，提供了一种控制拖车移动的方法，所述的方法包括提供控制单元和固定到拖车的多个拖车移动器，每个所述的拖车移动器包括：

设置有有刷电机的驱动装置；以及

侧向滚轮，所述的侧向滚轮被设置为在第一位置和第二位置之间的接合方向上移动，在所述的第二位置，侧向滚轮被设置为推压在车轮的地面接触面上，以便将驱动力从驱动装置传递到车轮，

所述的方法包括使用控制单元独立地改变每个有刷电机的速度，以实现逐渐改变每个有刷电机的速度。

附图说明

现在将参考以下附图仅通过示例来描述本发明，其中：

图1为相对于车轮处于脱离位置的驱动单元的优选实施例的侧视图。

图2为相对于车轮处于接合位置的驱动单元的优选实施例的侧视图。

图3为用于拖车移动器系统的远程遥控器的优选实施例的透视图。

图4为用于拖车移动器系统的现有技术的远程遥控器的示意图。

图5为用于拖车移动器系统的现有技术的远程遥控器的示意图。

图6为拖车移动器系统的控制系统的优选实施例的示意图。

图7为拖车移动器系统的控制系统的优选实施例的示意图。

图8为用于拖车移动器系统的控制系统的优选实施例的补偿系统的示意图。

图9A至图9F为拖车的行进方向和速度以及远程控制的优选实施例中的摇杆的相对位置的示意图。以及

图10A和图10B为用于拖车移动器系统的远程遥控器的另一个实施例的前视图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于拖车移动系统的可调控制系统。可调控制系统控制安装在单轴拖车上的两个拖车移动器10或安装在双轴拖车上的两个拖车移动器10或安装在双轴拖车(四芯线组系统)上的四个拖车移动器10。拖车移动系统包括控制单元、供用户操作的传动装置、动力装置和驱动单元。在下面描述的特定优选实施例中，驱动单元以拖车移动器的形式提供。

如图1和图2所示，拖车移动器10形式的拖车移动单元包括电机16(驱动装置/驱动设备)和放置有滚轮20的头部18。

拖车移动器10被设置为旋转拖车的车轮。特别地，在拖车移动器系统中设置有多个拖车移动器10以旋转拖车的车轮，使得拖车可以独立地移动和固定而无需手动移动(推/拉)拖车或将拖车固定至机动牵引车。在具有两个车轮的单轴拖车中，拖车移动器系统包括用于第一(左)轮的第一(左)拖车移动器10和用于第二(右)轮的第二(右)拖车移动器10。在复/双轴拖车中，每个左侧轮具有与之相连的拖车移动器10，每个右侧轮具有与之相连的拖车移动器10。因此，该系统包括四个独立的拖车移动器10。或者，在一些实施例中，在复/双轴拖车中，存在每侧仅设置有一个车轮的拖车移动器10，从而仅使用两个独立的拖车移动器10。

由此每个拖车移动器10都具有滚轮20，各个滚轮20被推压并压靠在拖车的其中一个车轮12的地面接触表面(胎面14)上。滚轮20被设置为与轮胎的胎面14摩擦接合，使得滚轮20的旋转带动拖车车轮12旋转。

滚轮20上设置有摩擦表面，并且这通过滚轮20具有的凸起图案而进一步增强，该凸起图案大致为正弦曲线或波浪形。滚轮20上凸起图案的波峰和波谷有助于将滚轮20的旋转有效地传递到车轮12并防止车轮12打滑。

在使用中，至少拖车移动器10的头部18被设置为从第一位置/脱离位置(如图1所示)移动到第二位置/接合位置(如图2所示)。第一位置提供了滚轮20的表面与车轮12的胎面14间隔开的脱离位置。第二位置提供了滚轮20的表面压靠车轮12的胎面14的接合位置。该运动由传动系统提供。所述的传动系统包括手动系统或电机驱动系统。传动系统被设置为移动并推动滚轮20与胎面14相接合。

拖车移动器10具有自动传动系统。在该实施例中，小型辅助电机安装在安装框架60中。当电机旋转时，螺旋机构沿着框架60向后和向前推动/拉动电机16(和头部18)/托架62。

头部18/拖车移动器10沿着从电机16朝向车轮12的胎面14延伸的平移轴移动。该传动系统的驱动由电机16或由诸如液压或气动系统/活塞或手动系统或辅助电机的另一驱动系统提供。

电机16由直接安装到电机壳体的电池(电源)供电。或者，电源可由(空闲)电池提供，该电池可安装在拖车内或拖车周围并通过合适的电缆/电线连接到电机16。因此，拖车移动器系统中的每个拖车移动器10包括其自己的专用电源，该电源包括直接安装在驱动单元上或与驱动单元相连接的电池。或者，使用一个或单个/唯一(或多个)电源(电池/空闲电池)来将拖车移动器系统的所有拖车移动器10(驱动单元)分配和/或供电。

电池包括12V电池或24V电池。特别地，可以使用更强大的电池(大于12V)。

与传统的拖车移动器一样，拖车移动器10的操作通过远程控制单元30来实现，该远程控制单元30与安装在拖车移动器10上的控制系统或与安装在拖车上或附近的共享控制单元进行通信。拖车移动器系统包括使用无线电波与控制单元通信的遥控器30(远程控制单元)，但是优选实施例使用蓝牙(优选蓝牙4.2)。遥控器30由移动电话提供，特别是智能电话。智能手机使用触摸屏来复制手指的功能。

控制单元包括电子控制单元(ECU)，其恰当地定位并与电池和电机16通信。ECU通过遥控器30从操作者处接收信号，然后ECU选择性地为所需的拖车移动器10提供所需的动力。通常，电线/电缆从电池延伸到与它们相对应的ECU的输入端中。ECU具有通过供电电缆/电线/连接器连接到电机16的输出端。ECU接收来自远程控制遥控器30的信号并且处理该信号以使得ECU能够向相关的电机16输送所需的功率。

拖车移动器10包括安装装置，以便将拖车移动器10牢牢地固定在拖车上，特别是固定至拖车底盘70的一部分。

安装装置(安装机构)包括固定到拖车的底盘70的稳定框架60。拖车移动器10包括可移动地安装在框架60内的托架62。特别地，托架62被安装并被固定在框架60中的狭槽64而限制移动。该狭槽64引导滚轮20(和电机16等)在朝向胎面表面14的线性方向上移动。该狭槽64被设置为在脱离位置和接合位置之间提供所需和优选的运动(和方向)。托架62包括在该狭槽64内滑动的凸起部66或固定元件。

在接合位置，滚轮20被持续地向外推动，这由弹簧机构提供。

在现有技术的设备中，远程控制单元(遥控器)40包括遥控器40上的一系列离散按键42、43，如图4所示。这些按键42、43可以选择性地启动设定的动作。这些设定的动作是前进、后退、左前转、右前转、左后转和右后转。因此，用户必须顺序地使用这些设定的动作来实现针对拖车的期望运动。特别地，用户将按下一个按键42、43，然后松开该按键42、43并按下第二个按键42、43等。这导致无法顺利地实现可变和逐渐改变的路径的颠簸运动。这种拖车移动器使用与无刷电机相比相对便宜和简单的有刷电机。然而，有刷电机的缺点是上述顺序设定的运动模式，这导致需要在功能减少和制造商成本降低方面进行权衡。

本发明利用控制系统，该系统提供该拖车移动器或每个拖车移动器10的可变运动，并且还提供每个有刷电机的速度和随后平滑改变拖车行进方向的能力。特别地，本发明使拖车能够沿着波浪形或曲线行进，其中转弯半径变化(即从0度到原地旋转(相当于90度转弯))。因此，拖车可以沿着正弦线和/或椭圆线行驶而无需间歇性停止以提供连续的方向变化。此外，用户具有同时连续改变速度的能力。

在优选实施例中，拖车移动器系统包括多个拖车移动器，每一个都与一个轮子相关联。例如，单轴拖车包括两个拖车移动器(一个在左侧用于左轮，一个在右侧用于右轮)。类似地，双轴拖车包括四个拖车移动器(左侧两个:一个用于左前轮，一个用于左后轮，以及右侧两个:一个用于右前轮，一个用于右后轮)。在优选实施例中，每个单独的拖车移动器10包括单个(或唯一的)电机。一些现有技术系统在每个单独的拖车移动器中使用双电机，这增加了成本和复杂性，并且还引入了潜在的可靠性问题。

如图3所示，本发明的优选实施例包括手持控制装置30(远程控制(装置))。远程控制30提供单个传动器以使用户能够控制拖车的整体方向以及拖车的速度。在这个优选的远程控制中，传动器是以操纵杆或摇杆的形式去使用。

摇杆控件由用户的单根手指(即拇指)操作，并围绕中心径向轴自由移动。因此，摇杆32用于通过摇杆32的角度位置来控制拖车的运动方向，即当摇杆32被向前推动时，拖车将向前移动；当摇杆32向后移动时，拖车将后退；当摇杆32被推向左侧时，拖车将向左转；当摇杆32被推向右侧时，拖车将向右转。然而，通过将摇杆32移动到任何中间位置，摇杆32能够实现定向运动的平稳和逐渐过渡。这使得拖车能够随着摇杆32从向前位置移动到右侧位置而从向前运动过渡到逐渐右转、到急速右转等。因此，应当理解，摇杆32能够控制和实现平稳的流动运动。

此外，摇杆32从原点或中心位置移动将允许用户控制移动速度。当摇杆32被推到最外侧位置时，这提供了速度从零到最大值的平稳和逐渐过渡。

摇杆32被用作单个(唯一)传动器，并为系统提供输入设备，该系统控制每个单独的有刷电机的速度，并且这种速度分布还提供了不受约束的运动方向(即未预定义或预设角度的转向)。摇杆32安装在远程遥控器30中心。摇杆32包括偏置装置(或推动装置)以将摇杆32偏置(推动)到中心(中性)位置，该位置停止向该或每个有刷电机16的电力分配。这设置了当传动器/摇杆32被用户释放时用于停止拖车的任何运动的默认位置。因此，如果用户放下遥控器30或没有控制摇杆32，则系统提供该安全默认位置。

如上所述，本发明为拖车提供不受限制的行进方向。这使得拖车能够在任何方向自由行进，而不是被约束或限制在预设或预定义的方向上移动。不受限制的行驶方向使拖车能够被准确操纵。现有技术系统包括多个预设方向，例如前、后、左、右、前-右、前-左、后-右和后-左，以提供8个预设方向。本发明中的传动器的运动使得行进方向能够连续变化(因为它不是预设的或受约束的/受限制的/有限的)并且行进方向因此是无限的/不受约束的/不受限制/不受制约的。这种无限的行进方向与可变速度相结合，为用户提供了对拖车运动的重要控制。

此外，本发明为拖车提供了不受约束的行进速度。这使得拖车能够以任何速度自由行驶，而不是被约束或限制为以预设或预定速度移动。行驶速度的无限可变性使拖车能够被准确操纵。现有技术系统包括多个预设速度，例如正常、慢、快。本发明中传动器的运动使得行进速度能够连续变化(因为它不是预设的或受约束的/受限制的/有限的)，行进速度的(变化/可变性)因此是无限的/不受约束的/不受限制/不受制约的。行进速度的这种无限的可变性与可变行进方向相结合，为用户提供了对拖车运动的重要控制。

如图10A和图10B所示，传动器包括低剖面摇杆或拇指控制器，其具有呈突出尖端36形式的显著减小的操纵杆部分。突出尖端36从部分球形或圆顶形底座突出。突出尖端36被设置为与单个手指(例如拇指)接合。突出尖端36被设置为使手指的表面变形，从而在突出尖端36周围形成皮肤(或手套)。这样，突出尖端36为用户提供牵引力以移动传动器。因此，突出尖端36便于用户进行精细控制，从而能够准确操纵拖车。此外，突出尖端36的小尺寸和紧凑布置降低了损坏突出尖端36和/或控制装置的风险，例如，如果控制器掉落的情况。

如上所述，现有技术的控制单元40具有离散按键42，其提供设定的运动并且用户必须顺序地使用这些按键来实现期望的运动。这是简单现有技术下的有刷电机拖车移动器系统的局限性。

如图4所示，左前转向按键43为右轮的驱动单元提供100％的动力，为左轮的驱动单元提供50％的动力(如图5的按键43'所示)，使拖车向左侧移动。应当理解，由此设置了该运动弧并且还设置了速度。

每个离散按键42、43的功率分布在图5中以图形和示意性方式显示。对于每个设定的运动，左侧箭头显示左轮(或左侧车轮，如果有多个左轮/动子)的功率，右侧箭头显示右轮(或右侧车轮，如果有多个右轮/动子)的功率。因此，在向前的方向上，两侧(左拖车移动器和右拖车移动器)被提供相等但设定的功率，不能逐渐调整(增加/减少)。

本发明将在特定位置提供类似的布置，即向前运动对左侧和右侧将具有相等的功率。然而，这些描绘功率的箭头的代表高度可以变化和改变。特别地，高度和功率可以逐渐(或急剧)增加，并且这将在向前运动的两侧以相等的比例进行。

随着摇杆32向右旋转，一个箭头的代表高度将逐渐增加，而另一个箭头的代表高度将逐渐减小，如图6和图7所示。每侧车轮功率比例的这种逐渐变化为拖车提供平稳变化的运动弧线。总的来说，这种通过允许不断变化的运动模式(方向和速度)显著提高了拖车的机动性。

因此，在本发明中，通过控制提供给每个(有刷)电机16的电压来实现变速。例如，当全速前进时，所有的电机16都被提供正向全电压。转弯时，内侧轮(或相关/关联的有刷电机16)被提供较低的电压，该电压与摇杆的位置成正比上升或下降，因而影响(改变/设置/更改)转弯半径。

图6和图7进一步示出了该控制系统所创造的灵活性和运动选项。这两个图示表明，拖车的运动可以平稳过渡，以提供从静止位置到任何方向上的最大速度的360度控制，其中方向是不断可调的。特别地，图6和图7示出了图5中所示的等效设置箭头的更多图示，包括当拖车有效地在一个地点或围绕自身转动时的自旋功能。特别地，摇杆32可以移动到这些图示(图6和图7)中所示的任何位置，以提供拖车的任何期望的移动。此外，可以移动摇杆32以逐渐调整和改变拖车的方向和/或速度，而无需松开设置按键并按下第二个设置移动按键。

图9A至图9F中示出了摇杆32的位置与拖车随后的运动模式和速度的一系列对比图。

摇杆32的径向运动按比例调整功率分配(每个电机独立控制)。摇杆32与中心点的距离影响系统的整体/主速度。

本质上，摇杆32径向移动得越远，功率分配调节得越多(每一侧的独立速度控制)，摇杆32离中心越近或越远，会影响整个系统速度。图形的上半部分用于前向相关命令，下半部分用于反向相关命令。

通过将摇杆32保持在相同的径向位置，使得操纵杆更靠近中心，可以实现相同的转弯路径，但总速度较低。本质上，本发明在一个系统中操作两种不同类型的变速控制。

总之，摇杆32与中心的距离设置了整个系统速度(电压)，径向位置调整了拖车每一侧之间的功率分配。

因此，本发明提供了一种具有独立电机(每个电机)变速控制的有刷电机移动器系统。如上所述，典型的有刷电机控制系统包括通常使用方向按键42、43进行方向控制。这样的现有技术系统具有二元“开-关”控制。每个按键42、43仅具有固定速度。此外，即使系统速度可以改变，但该固定速度仍然是预先设定的，并且不是恒定可调的，即所有功能只有在操作前选择时才能在25％、50％、100％下运行，不能单独调整。

本发明提供变速控制。根据摇杆相对于中心点的位置，用户可以在0-100％的范围内线性调整速度，同时根据同一摇杆的径向位置在0-360度范围内改变行进方向。现有技术产品提供多达8个预定义的行进方向，并且依赖于移动到预定义区域之一的控制杆。在区域内设置或预定义移动器操作的速度，特别地，方向(转动速率)是固定的。因此，现有技术系统包括二元方向按键系统。例如，现有技术系统包括具有8组方向按键的遥控器。因此，在按下不同的方向按键之前不能改变方向(并且松开原始方向按键)。现有技术系统包括速度控制系统，该速度控制系统包括预设速度(例如1x、2x、0.5x等)，以将速度更改为预定义值。(例如正常或快速或慢速)。因此，这些现有技术系统仅具有使用预定义速度选择按键的基本可变速度系统，例如它们具有一个1x速度按键和一个0.5x速度按键。一旦选择速度按键，将影响整个系统的速度，但方向操作是分开的。因此，本发明提供了一个具有完整速度/方向自由度的系统，该系统性能非常优越。

本发明提供一种电机独立变速的有刷电机移动器控制系统。此外，本发明提供了使用实现精确操纵的摇杆32控制的方向控制。在本发明中，每个电机16的速度完全独立。系统可以在从0％到100％的每个速度增量下运行。此外，每个电机16能够以不同的速度移动，速度通过摇杆32的移动随时改变。

本发明的手持遥控器在图3中示出，遥控器30的优选实施例包括具有LCD的显示器34。示意了每个拖车移动器10提供功率分配的图示。显示器34提供类似于图7中示意性的显示。然而，应当理解，图7中的所有箭头不会同时显示。通过使用从零轴向上或向下延伸的条形图，显示器仅仅以图形方式显示功率分配的方向和相应功率分布(右侧：左侧)。显示器中拖车的每一侧都有一个条形图，以显示左侧和右侧的移动方向和程度。显示器也提供方向箭头或线，其包括围绕中心原点旋转的径向延伸线，类似于钟面。这样的图示使用户能够确定在何处提供功率的大小和幅度，并提供(或用作)反馈系统以使得用户能够在可用范围内增加/减少功率，并调整转弯弧度使其变得更平缓或更尖锐。用户将始终知晓以上信息，并且显示器34将图示出当前运动与最大速度/最急转弯弧度的接近程度，由此使用户能够预测所需的拖车路径/运动是否可实现或需要调整。

本发明还提供一种具有补偿速度控制的有刷电机移动器系统。

通常，对于拖车移动器应用中使用的有刷直流电机，工作区域通常设置为电池电压，这是由于控制简单(可以通过继电器轻松实现)。例如，对于电机16的给定特性，速度/扭矩曲线标记为V1，其中V1＝电池电压，如图8所示。因此，电机16将沿着曲线V1运行。

在特定负载τ1下，电机速度将在s1处运行，该工作点在曲线V1中标记为1。在需要电机以更高的扭矩τ2运行的情况下，速度将遵循曲线并降至s2。因此，对于此更改，操作点沿V1线从1移动到2。速度随着扭矩(负载)的增加而下降，这对于拖车移动器10来说是不希望出现的。例如，当拖车沿斜坡向上时，现有技术的拖车移动器将自动减速。此外，如果其中一个拖车移动器遇到增加的负载，则该拖车移动器将自动减速，从而不必要地改变拖车的方向以对抗用户的控制。本发明使用反馈和补偿系统来检测负载/扭矩的这种变化，从而调节所需拖车移动器10的功率以补偿这种变化并调节拖车运动。

特别地，本发明的控制系统的优选实施例使用高速半导体开关器件(代替继电器)和微处理器。这使得控制系统能够控制电机电压并高效地“移动”电机16的特性曲线。例如，本发明可以将电机电压从V1改变到V2并提供从1到3的平稳过渡，其中电机16以相同的速度运行，但扭矩(负载)增加。本发明的控制系统基于所需速度(命令)和工作条件，使用微处理器在连续计算中提供这种转变。

速度补偿机制被设置成根据每个电机上检测到的负载，改变分配给每个电机的功率，从而在可变负载下保持期望的电机速度。然而，在某些情况下，电机可能会被限制为零负载，或反向/负向负载，例如，如果拖车正在下坡或拖车已经在运动并且需要降低速度。在这种情况下，电机功率的降低已无法提供足够的速度控制，需要反作用力或制动力来维持所需速度。因此，在本发明中，控制单元被设置为独立地改变每个电机的制动力，以使得每个电机的速度能够逐渐改变。

以这种方式，如果拖车在不同的地形上移动并且每个电机承受不同的负载，则可以保持用户使用遥控器设置期望速度和方向。例如，如果拖车驱动器一侧的一个或多个车轮受到使电机速度增加而超过所需速度的力，例如在下坡时，则控制单元被设置为制动电机以控制电机的速度。类似地，如果在拖车运动时所需速度降低到低于拖车的当前速度，控制单元被设置为制动每个电机以使拖车减速。

控制单元被设置为使用再生制动系统独立地制动每个电机。在本发明中，当电机由外力驱动时，例如由移动的拖车的惯性驱动，控制单元被设置为使用产生的感应电压来控制电机的速度并且选择性地将能量返回到电池。以这种方式，控制单元被设置为使用回收的能量，该能量可以立即用于制动，或存储以备后用。因此，制动系统提供第一，直接制动模式，其中感应电压用于制动电机，以及第二，再生制动模式，其中感应电压用于对电池再充电。

制动系统被设置为在直接制动模式和再生制动模式之间切换。制动系统也可以同时在两种模式下运行，这样回收的能量一部分用于制动电机，一部分能量返回到电池。十分有利的是，控制单元被设置为改变在直接制动模式和再生制动模式中使用的感应电压的比例。这样，例如，当电池电量低时，制动系统大部分或完全以再生制动模式运行。如果电池电量高，制动系统切换到主要在直接制动模式下运行，从而减少返回到电池的能量。

控制单元被设置为与速度补偿机制一起操作制动系统，以保持期望的电机速度。例如，控制单元响应于增加的负载而增加对某一电机的供电，同时制动另一电机以保持期望的电机速度。

制动系统还被设置为通过逆向旋转方向驱动电机来制动每个电机(反向电流制动)。这种制动方式可保留以用于需要较大制动力的情况，例如在紧急情况下。

因此，本发明的实施例提供再生制动能力。这允许在沿着斜坡、路缘石或障碍物向下移动时进行全方位控制。这样的系统是有益的，因为一旦电机开始转动并且拖车开始在其自重下滚动，此前每个马达的速度无法调整并且以不受控制的方式运动，直到摇杆居中，电机被迫停止。从安全性和可用性的角度来看，此功能非常有价值。由于电机产生的电力被反馈到电池中，电池会受益于少量的再充电。

拖车控制器具有能量反馈模式和反电动势(电动势)制动模式。当直流电机受到外力转动时，它会产生能量并成为发电机，这称为再生模式。这种再生能量可以反馈给电池(能量反馈模式)，也可以用于停止电机运动(反电动势制动模式)。

该拖车控制器将能量反馈模式和反电动势制动模式融合至正常驾驶模式，并且通过控制控制器中开关设备的顺序，随时在这些模式之间切换。这些模式可以共存，例如在30％能量反馈模式和70％反电动势制动模式下。

在能量反馈模式或反电动势制动模式下，电机将外力转化为能量，从而自然地对外力产生反作用力，从而使电机处于“制动”状态。通过调整不同模式所占百分比可以控制反作用力的大小。

需要说明的是，也可以利用电池能量逆着外力转动电机进行“制动”，但在实际操作中，这种操作会给电机和驱动系统带来巨大的机械压力，因此这种方法仅在紧急情况下使用。

能量反馈模式和反电动势制动模式的使用提供了一种随时调节电机速度的简单方法，并在电机受到外力转动时为该控制器提供极好的可控性，例如驱动拖车下山或从颠簸处爬下时。车轮的再生能量通常反馈至电池，或者仅在电池电量接近满电时用于制动电机。

本发明的实施例使用软件算法，该算法即使在拖车沿斜坡行驶时的高负载下也允许全方位控制。这可以通过软件算法实现，该算法允许移动器独立制动，将能量反馈给电池。

如上所述，在一些实施例中，制动力是可变的并且基于摇杆的径向位置成比例地改变。这确保了无论拖车运动的坡度或速度如何，都能实现相同程度的控制。

当电子设备检测到反电动势时，制动方法便得以实现，反电动势是与感应它的电流变化相反的电动势或电压。基本上通过这种反馈，系统可以判断拖车正在运动并调整制动水平以与之适应。分配给电机的功率与相关电机上检测到的负载成比例变化，以在特定设定速度和不同负载条件下实现较小的速度变化。

Claims (25)

1.一种用于控制安装在拖车上的多个拖车移动器的控制系统，其特征在于，每个拖车移动器包括：

设置有有刷电机的驱动装置；

侧向滚轮，所述的侧向滚轮被设置为在第一位置和第二位置之间的接合方向上移动，在所述的第二位置，所述的侧向滚轮被设置为推压在车轮的地面接触面上，以便将驱动力从所述的驱动装置传递到车轮，以及

控制单元被设置为独立地改变每个有刷电机的速度，以实现逐渐改变每个有刷电机的速度。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述的控制单元被设置为独立地改变从电源分配到每个有刷电机的功率，以实现逐渐改变每个有刷电机的速度。

3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，所述的控制单元包括速度补偿系统，所述的速度补偿系统提供给每个有刷电机的功率和在与其相关联的有刷电机上检测到的负载成比例地变化。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述的控制单元提供自动调节特征来改变提供给每个有刷电机的功率，以响应检测到各个有刷电机所经历的负载变化，所述的速度补偿系统独立控制提供给每个有刷电机的功率，作为在与其相关联的有刷电机上检测到的负载的函数。

5.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述的控制单元包括反馈装置以监测每个有刷电机的负载，所述的反馈装置持续监控每个有刷电机的负载。

6.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述的控制单元被设置为在检测到所述的有刷电机上的负载变化时，自动改变提供给所述的有刷电机的功率，以在未改变手动控制的情况下保持恒定的电机速度。

7.根据权利要求3或从属于权利要求3的权利要求4至6中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述的速度补偿系统包括映射函数，所述的映射函数响应于给定的负载变化来设置功率变化。

8.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述的控制系统包括同时控制所有拖车移动器的远程遥控器。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述的远程遥控器包括控制每个拖车移动器的速度的单个摇杆控制器。

10.根据权利要求8或9所述的控制系统，其特征在于，所述的遥控器通过逐渐改变有刷电机的功率分配，来逐渐改变拖车的行进方向。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述的遥控器包括单个传动器，所述的传动器控制每个拖车移动器的功率分配，以逐渐改变所述的拖车的整体移动速度，并且按照比例分配控制所述的拖车的移动方向。

12.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述的控制系统包括远程遥控器，所述的远程遥控器包括单个手动控制装置，所述的手动控制装置使用户能够逐渐改变每个有刷电机的速度并改变提供给拖车左侧和右侧的功率比。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述的远程遥控器包括显示屏，所述的显示屏提供显示以标明每个有刷电机的速度和所述的拖车的行进方向。

14.根据权利要求11或从属于权利要求11的权利要求12或13中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述的单个传动器包括枢轴地安装到所述的远程遥控器的输入装置，所述的传动器包括偏置装置以将所述的传动器偏置到中间中立位置，在所述的中间中立位置，停止向每个有刷电机分配电力，并设置一个默认位置，用于在用户释放所述的传动器时停止进行拖车的任何运动。

15.根据权利要求11或从属于权利要求11的权利要求12至14中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述的传动器使所述的拖车能够沿椭圆路线行进，所述的传动器使所述拖车能够沿曲率半径变化的曲线路线行进。

16.一种拖车移动器，包括：

控制单元，

设置有有刷电机的驱动装置，

侧向滚轮，所述的侧向滚轮被设置为在第一位置和第二位置之间的接合方向上移动，在所述的第二位置，所述的侧向滚轮被设置为推压在车轮的地面接触面上，以便将所述的驱动装置的驱动力传递给车轮，以及

所述的控制单元被设置为改变所述的有刷电机的速度，并且能够逐渐改变所述的有刷电机的速度。

17.根据权利要求16所述的拖车移动器，其特征在于，所述的拖车移动器包括电源供应装置，所述的控制单元被设置为逐渐改变提供给所述的有刷电机的电源功率。

18.根据权利要求16或17所述的拖车移动器，其特征在于，所述的控制系统包括远程遥控器，所述的远程遥控器包括使用户能够逐渐改变有刷电机的速度的单个手动控制装置。

19.根据权利要求18所述的拖车移动器，其特征在于，所述的远程遥控器与所述的控制单元进行无线连接。

20.根据权利要求18或19所述的拖车移动器，其特征在于，所述的远程遥控器包括用于控制所述的有刷电机速度的摇杆。

21.根据权利要求18至20中任一项所述的拖车移动器，其特征在于，所述的远程遥控器包括显示屏，所述的显示屏提供显示以标明所述的有刷电机的速度。

22.根据权利要求16至21中任一项所述的拖车移动器，其特征在于，所述的控制单元包括速度补偿系统，通过所述的速度补偿系统提供给所述的有刷电机的功率与所述的拖车移动器上的负载成比例地变化。

23.根据权利要求16至22中任一项所述的拖车移动器，其特征在于，所述的控制单元包括反馈装置以监测所述的有刷电机的负载，所述的控制单元被设置为在检测到有刷电机的负载变化时，改变提供给所述的有刷电机的功率。

24.根据权利要求22或从属于权利要求22的权利要求23所述的拖车移动器，其特征在于，所述的速度补偿系统包括映射函数，所述的映射函数响应于给定的负载变化来设置功率变化。

25.一种控制拖车移动的方法，所述的方法包括提供控制单元和固定到拖车的多个拖车移动器，其特征在于，每个所述的拖车移动器包括：

设置有有刷电机的驱动装置；

侧向滚轮，所述的侧向滚轮被设置为在第一位置和第二位置之间的接合方向上移动，在所述的第二位置，所述的侧向滚轮被设置为推压在车轮的地面接触面上，以便将驱动力从所述的驱动装置传递到车轮，

所述的方法包括使用控制单元独立地改变每个有刷电机的速度，以实现逐渐改变每个有刷电机的速度。

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