CN113799559A - 用于控制铰接式车辆的铰接的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于控制铰接式车辆的铰接的装置和方法。所述装置包括：横摆率计算器、第一力矩产生器、第二力矩产生器、加法器以及铰接控制器，所述横摆率计算器配置为基于铰接式车辆的转向角和车速来计算所需横摆率；所述第一力矩产生器配置为基于铰接式车辆的所需横摆率与实际横摆率来产生横摆率控制力矩；所述第二力矩产生器配置为基于铰接式车辆的牵引角速度产生牵引阻尼控制力矩；所述加法器配置为输出通过将横摆率控制力矩与牵引阻尼控制力矩相加而获得的用于控制铰接式车辆的铰接的最终力矩；所述铰接控制器配置为基于最终力矩来控制铰接式车辆的铰接。

Description

用于控制铰接式车辆的铰接的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制铰接式车辆的铰接的装置，更具体地，涉及一种用于控制铰接式车辆的铰接的装置和方法，其可以防止在湿滑道路上行驶的铰接式车辆的弯折。
背景技术
通常，铰接式车辆是一种运输装置，其制造为通过铰接式接头将两个或更多个车辆部分连接起来，从而即使在弯曲的道路上也容易弯曲，例如铰接式公共汽车、牵引车-挂车和火车。
近年来，开发了一种推式铰接式车辆，这种推式铰接式车辆采用了用于电动公共汽车的车轮电机轴，并且为后轴驱动。
这种推式铰接式车辆需要一种用于防止车辆的不稳定行为(例如弯折)的铰接系统。
弯折指的是当车辆在弯曲道路上突然制动时，连接到铰接式车辆前车身的后车身由于惯性力而朝向前车身折叠，类似于折叠小刀的锐角。
因此，铰接系统进行安全控制通过增大和减小液压装置的阻力以及根据前车身与后车身之间的牵引角来进行车辆动力的切断控制，从而防止铰接式车辆发生弯折。
然而，在铰接式车辆中，当在湿滑道路上行驶时，牵引角过度增加，因此容易发生弯折。
具体地，当在湿滑道路上行驶时，如果铰接式车辆由于过度的铰接而折叠，则发出警报声，然后必须进行切断铰接式车辆的动力的手动操作，从而给驾驶员造成不便。
因此，期望提供一种用于控制铰接式车辆的铰接的装置，其可以防止在湿滑道路上行驶的铰接式车辆的弯折，从而提高驾驶员的便利性和安全性。
发明内容
相应地，本发明致力于提供一种用于控制铰接式车辆的铰接的装置和方法，其基本上消除了由于现有技术的局限性和缺点而导致的一个或更多个问题。
本发明的目的是提供一种用于控制铰接式车辆的铰接的装置和方法，其可以通过基于与铰接式车辆的转向角和车速相对应的横摆率控制力矩以及与铰接式车辆的牵引角速度相对应的牵引阻尼控制力矩(hitch damping control moment)来控制铰接式车辆的铰接，从而防止在湿滑道路上行驶的铰接式车辆的弯折，进而提高驾驶员的便利性和安全性。
本发明的其他优点、目标和特征将部分地在随后的描述中呈现，部分地对于本领域普通技术人员来说，在阅读以下内容之后将会变得显然，或者可以从本发明的实践中进行学习。本发明的目标和其他优点可以通过撰写的本发明的说明书和权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和取得。
为了实现这些目的和其他优点，并且根据本发明的目的，如在本文实现和广泛描述的，一种用于控制铰接式车辆的铰接的装置包括：横摆率计算器、第一力矩产生器、第二力矩产生器、加法器以及铰接控制器，所述横摆率计算器配置为基于铰接式车辆的转向角和车速来计算所需横摆率；所述第一力矩产生器配置为基于铰接式车辆的所需横摆率与实际横摆率之间的误差来产生横摆率控制力矩；所述第二力矩产生器配置为基于铰接式车辆的牵引角速度产生牵引阻尼控制力矩；所述加法器配置为输出通过将横摆率控制力矩与牵引阻尼控制力矩相加而获得的用于控制铰接式车辆的铰接的最终力矩；所述铰接控制器配置为基于最终力矩来控制铰接式车辆的铰接。
在本发明的另一方面，一种用于在装置中控制铰接式车辆的铰接的方法，所述装置包括用于控制铰接的处理器，所述方法包括：由处理器确认是否输入了铰接式车辆的转向角和车速；当输入了铰接式车辆的转向角和车速时，基于铰接式车辆的转向角和车速，由处理器计算所需横摆率；基于铰接式车辆的所需横摆率与实际横摆率之间的误差，由处理器产生横摆率控制力矩；基于铰接式车辆的牵引角速度，由处理器产生牵引阻尼控制力矩；由处理器输出通过将横摆率控制力矩与牵引阻尼控制力矩相加而获得的用于控制铰接式车辆的铰接的最终力矩；基于最终力矩，由处理器控制铰接式车辆的铰接。
在本发明的又一方面中，一种计算机可读记录介质，其中记录有用于执行用于控制铰接式车辆的铰接的装置中的用于控制铰接式车辆的铰接的方法的程序，所述计算机可读记录介质执行由用于控制铰接式车辆的铰接的方法提供的过程。
在本发明的再一方面中，一种铰接式车辆包括：感测装置以及装置，所述感测装置配置为感测铰接式车辆的转向角和车速；所述装置用于基于感测到的铰接式车辆的转向角和车速来控制铰接式车辆的铰接；其中所述装置基于铰接式车辆的转向角和车速来计算所需横摆率，基于铰接式车辆的所需横摆率与实际横摆率之间的误差来产生横摆率控制力矩，基于铰接式车辆的牵引角速度产生牵引阻尼控制力矩，输出通过将横摆率控制力矩与牵引阻尼控制力矩相加而获得的用于控制铰接式车辆的铰接的最终力矩，并基于最终力矩来控制铰接式车辆的铰接。
应当了解，本发明的前面的一般性描述和如下详细的描述均为示例性和解释性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步的解释。
附图说明
所包括的附图用于提供对本发明的进一步的理解并且被纳入并构成本申请的一部分，这些附图示出了本发明的实施方案，并且与说明书共同解释本发明的原理。在附图中：
图1是示出安装了根据本发明一个实施方案的用于控制铰接式车辆的铰接的装置的铰接式车辆的示意图；
图2是示出根据本发明一个实施方案的装置的框图；
图3是示出在根据本发明一个实施方案的装置中产生铰接控制力矩的过程的电路图；
图4和图5是示出在装置中计算所需横摆率的过程的示意图；
图6是示出在装置中产生权重的过程的曲线图；
图7是示出装置的铰接控制器的电路图；
图8A至图8C是根据是否进行铰接控制来比较性地描述对湿滑道路上行驶的铰接式车辆的铰接控制的曲线图；
图9是根据是否进行铰接控制来比较性地描述在湿滑道路上行驶的铰接式车辆的轨迹的示意图；
图10是示出在根据本发明一个实施方案的装置中用于控制铰接式车辆的铰接的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的优选的实施方案，其示例在附图中进行说明。然而，本发明的公开不限于本文阐述的实施方案，并且可以进行各种修改。在附图中，为了清楚地描述本发明，将省略与本发明无关的元件的描述，并且即使在不同的附图中示出相同或相似的元件也用相同的附图标记表示。
在实施方案的以下描述中，将理解的是，当称部件“包括”元件时，除非另外说明，否则部件可以进一步包括其他元件，并且不排除这些其他元件的存在。此外，在实施方案的以下描述中，将理解的是，术语“部件”、“单元”和“模块”指示用于处理至少一个功能或操作的单元，并且可以使用硬件、软件或硬件与软件的组合来实现。
在下文中，将参考图1至图10详细描述适用于本发明实施方案的用于控制铰接式车辆的铰接的装置和方法。
图1是示出安装了根据本发明一个实施方案的用于控制铰接式车辆的铰接的装置的铰接式车辆的示意图。
如图1所示，根据本发明的铰接式车辆10可以包括：作为牵引车的前车身11、作为挂车的后车身13以及配置为将前车身11与后车身13连接成铰接式状态的铰接接头15。
即，根据本发明的铰接式车辆10可应用于连接了两个或更多个车辆部分的各种车辆，例如铰接式公共汽车、牵引车-挂车和火车。
根据本发明的铰接式车辆10可以包括：感测装置100和装置200，所述感测装置100配置为感测铰接式车辆10的转向角和车速；所述装置200用于基于感测到的转向角和车速来控制铰接式车辆10的铰接。
在这里，装置200可以基于铰接式车辆10的转向角和车速来计算所需横摆率，基于铰接式车辆10的所需横摆率与实际横摆率之间的误差来产生横摆率控制力矩，基于铰接式车辆10的牵引角速度产生牵引阻尼控制力矩(hitch damping control moment)，输出通过将横摆率控制力矩与牵引阻尼控制力矩相加而获得的用于控制铰接式车辆10的铰接的最终力矩，并基于最终力矩控制铰接式车辆10的铰接。
即，装置200可以是安全辅助控制装置，其可以独立地控制铰接式车辆10的左车轮电机和右车轮电机，从而稳定地控制在湿滑道路上行驶的铰接式车辆10的铰接。
在计算所需横摆率时，装置200可以考虑到铰接式车辆10的稳态来计算所需横摆率。
此外，如果铰接式车辆10包括前车身11和连接至前车身11的至少一个后车身13，则装置200可以接收前车身11的车轮转向角，然后计算所需横摆率。
此外，在产生横摆率控制力矩时，装置200可以计算铰接式车辆10的所需横摆率与实际横摆率之间的误差，基于该误差产生横摆力矩，产生用于力矩分配的第一权重、并输出通过将横摆力矩与第一权重相乘而得出的横摆率控制力矩。
在这里，在产生横摆力矩时，当输入了铰接式车辆10的所需横摆率与实际横摆率之间的误差时，装置200可以基于该误差通过进行比例积分控制来产生横摆力矩。
此外，在产生第一权重时，装置200可以基于铰接式车辆10的牵引角和牵引角速度而在0至1的范围内设定权重，并基于设定的权重产生用于力矩分配的第一权重。
在这里，可以将权重设定为铰接式车辆10的牵引角和牵引角速度的函数，并且可以使用表示为“第一权重＝1-权重(在这里，权重在0至1的范围内)”的方程式来计算用于力矩分配的第一权重。
此外，在产生牵引阻尼控制力矩时，当输入了铰接式车辆10的牵引角速度时，装置200可以放大与牵引角速度相对应的信号，产生用于力矩分配的第二权重，并输出通过将放大后的信号输出值乘以第二权重而获得的牵引阻尼控制力矩。
在这里，在产生第二权重时，装置200可以基于铰接式车辆10的牵引角和牵引角速度而将权重设定在0至1的范围内，并基于设定的权重产生用于力矩分配的第二权重。
在这里，可以将权重设定为铰接式车辆10的牵引角和牵引角速度的函数，并且用于力矩分配的第二权重可以等于设定的权重(在本实施方案中，权重在0至1的范围内)。
此外，在控制铰接式车辆10的铰接时，当输入了最终力矩时，装置200可以将输入的最终力矩分配给铰接式车辆10的后车身13的左车轮电机和右车轮电机的每一个，以控制铰接式车辆10的后车身13的车轮电机转矩，从而在倒车行驶时稳定地控制铰接式车辆10的铰接。
这样，在本发明中，铰接式车辆10的铰接可以基于与铰接式车辆10的转向角和车速相对应的横摆率控制力矩以及与铰接式车辆10的牵引角速度相对应的牵引阻尼控制力矩来进行控制，从而防止了在湿滑道路上行驶的铰接式车辆10的弯折，进而能够提高驾驶员的便利性和安全性。
此外，即使当铰接式车辆10处于不稳定状态时，也可以使用车轮电机来控制铰接式车辆10的姿态，从而可以防止铰接式车辆10的弯折，进而由于改进的驾驶稳定性和安全功能，可以提高铰接式车辆10的适销性。
图2是示出根据本发明一个实施方案的装置的框图。
如图2所示，根据本发明的装置200是一种使用车轮电机的转矩矢量来防止在湿滑道路上行驶的铰接式车辆的弯折的装置，并且可以包括横摆率计算器210、第一力矩产生器220、第二力矩产生器230、加法器240和铰接控制器250。
在这里，横摆率计算器210可以基于铰接式车辆的转向角和车速来计算所需横摆率。
如果铰接式车辆包括前车身和连接至前车身的至少一个后车身，则横摆率计算器210可以接收前车身的车轮转向角，然后计算所需横摆率。
此外，横摆率计算器210可以考虑到铰接式车辆的稳态，基于动态牵引车-挂车车辆模型来计算所需横摆率。
例如，横摆率计算器210可以使用以下方程式来计算所需横摆率。
Figure BDA0002810327130000071
在这里，ωref可以是所需横摆率，δcmd可以是基于驾驶员的转向命令的转向角，Vx可以是铰接式车辆的车速，M1可以是铰接式车辆的牵引车的重量，M2可以是铰接式车辆的挂车的重量，a1可以是从牵引车的重心到其前轴的距离，b1可以是从牵引车的重心到其后轴的距离，c1可以是从牵引车的重心到牵引点的距离，a2可以是从挂车的重心到牵引点的距离，b2可以是从挂车的重心到挂车车轴的距离，Caf可以是牵引车的前轮胎的侧偏刚度，Car可以是牵引车的后轮胎的侧偏刚度，Cat可以是挂车的轮胎的侧偏刚度，l1可以是a1+b1，l2可以是a2+b2。
第一力矩产生器220可以基于铰接式车辆10的所需横摆率与实际横摆率之间的误差来产生横摆率控制力矩。
在这里，第一力矩产生器220可以计算铰接式车辆10的所需横摆率与实际横摆率之间的误差，基于该误差产生横摆力矩，产生用于力矩分配的第一权重，并输出通过将横摆力矩乘以第一权重而获得的横摆率控制力矩。
在这里，在产生横摆力矩时，当输入了铰接式车辆10的所需横摆率与实际横摆率之间的误差时，第一力矩产生器220可以基于该误差通过执行比例积分控制来产生横摆力矩。
此外，在产生第一权重时，第一力矩产生器220可以将权重计算为铰接式车辆的牵引角和牵引角速度的函数，并通过将权重设定为大于0且小于1的值来产生用于力矩分配的第一权重。
在这里，在计算权重时，第一力矩产生器220可以将权重计算为铰接式车辆的牵引角和牵引角速度的函数。
此外，在计算第一权重时，第一力矩产生器220可以产生使用表示为“第一权重＝1-权重(在这里，权重是铰接式车辆的牵引角和牵引角速度的函数)”的方程式而计算的第一权重。
随后，第二力矩产生器230可以基于铰接式车辆的牵引角速度产生牵引阻尼控制力矩。
在这里，当输入了铰接式车辆的牵引角速度时，第二力矩产生器230可以放大与牵引角速度相对应的信号，产生用于力矩分配的第二权重，并输出通过将放大后的信号的输出值乘以第二权重而获得的牵引阻尼控制力矩。
在这里，在产生第二权重时，第二力矩产生器230可以使用铰接式车辆的牵引角和牵引角速度的函数来计算第二权重。
接下来，加法器240可以输出通过将横摆率控制力矩与牵引阻尼控制力矩相加而获得的用于控制铰接式车辆的铰接的最终力矩。
最后，铰接控制器250可以基于最终力矩来控制铰接式车辆的铰接。
当输入了最终力矩时，铰接控制器250可以将输入的最终力矩分配给铰接式车辆的后车身的左车轮电机和右车轮电机的每一个，从而控制铰接式车辆的后车身的车轮电机转矩。
图3是示出在根据本发明一个实施方案的装置中产生铰接控制力矩的过程的电路图。
如图3所示，当铰接式车辆10根据驾驶员1的命令在湿滑道路上行驶时，装置的横摆率计算器210可以从铰接式车辆10接收感测到的速度V，并且接收根据驾驶员1的转向命令的转向角δ。
此后，横摆率计算器210可以基于接收到的铰接式车辆10的转向角δ和车速V来计算所需横摆率ωf。
例如，横摆率计算器210可以基于动态牵引车-挂车车辆模型，考虑到铰接式车辆10的稳态来计算所需横摆率ωf。
接下来，第一力矩产生器220可以基于铰接式车辆的所需横摆率ωf与实际横摆率ω之间的误差ωe来产生横摆率控制力矩。
在这里，第一力矩产生器220可以包括：误差计算器222、横摆力矩产生器224、第一权重产生器226和第一控制力矩计算器228。
误差计算器222可以计算铰接式车辆的所需横摆率ωf与实际横摆率ω之间的误差ωe。
例如，误差计算器222可以包括减法器，所述减法器计算铰接式车辆的所需横摆率ωf与实际横摆率ω之间的误差ωe，并将计算出的误差ωe输出至横摆力矩产生器224，但不限于此。
此外，横摆力矩产生器224可以基于该误差产生横摆力矩。
例如，横摆力矩产生器224可以包括比例积分(proportional-integral，PI)控制器，当输入了铰接式车辆的所需横摆率ωf与实际横摆率ω之间的误差ωe时，所述比例积分(PI)控制器基于误差ωe通过进行比例积分控制来产生横摆力矩，但不限于此。
接下来，第一权重产生器226可以产生用于力矩分配的第一权重。
在产生第一权重时，第一权重产生器226可以基于铰接式车辆的牵引角和牵引角速度而在0至1的范围内设定权重，并基于设定的权重产生用于力矩分配的第一权重。
在这里，可以将权重设定为铰接式车辆的牵引角和牵引角速度的函数，并且可以使用表示为“第一权重＝1–权重(在这里，权重在0至1的范围内)”的方程式来计算用于力矩分配的第一权重。
此外，第一控制力矩计算器228可以输出通过将横摆力矩乘以第一权重而获得的横摆率控制力矩。
接下来，第二力矩产生器230可以包括：放大器232、第二权重产生器234和第二控制力矩计算器236，当输入了铰接式车辆的牵引角速度
Figure BDA0002810327130000092
时，所述放大器232放大与牵引角速度
Figure BDA0002810327130000093
相对应的信号；所述第二权重产生器234产生用于力矩分配的第二权重；所述第二控制力矩计算器236输出通过将放大器232的输出值乘以第二权重而计算出的牵引阻尼控制力矩。
在这里，在产生第二权重时，第二权重产生器234可以基于铰接式车辆的牵引角θ和牵引角速度
Figure BDA0002810327130000091
而在0至1的范围内设定权重，并基于设定的权重产生用于力矩分配的第二权重。
可以将权重设定为铰接式车辆的牵引角θ和牵引角速度
Figure BDA0002810327130000094
的函数，并且用于力矩分配的第二权重可以等于设定的权重(在这里，权重在0至1的范围内)。
此后，加法器240可以输出通过将横摆率控制力矩和牵引阻尼控制力矩相加而获得的用于控制铰接式车辆的铰接的最终力矩Mz。
图4和图5是示出在装置中计算所需横摆率的过程的示意图。
如图4和图5所示，根据本发明的装置可以考虑到铰接式车辆的稳态，基于动态牵引车-挂车车辆模型来计算所需横摆率。
所需横摆率可以使用以下方程式来计算。
Figure BDA0002810327130000101
在这里，ωref可以是所需横摆率，δcmd可以是基于驾驶员的转向命令的转向角，Vx可以是铰接式车辆的车速，M1可以是铰接式车辆的牵引车的重量，M2可以是铰接式车辆的挂车的重量，a1可以是从牵引车的重心到其前轴的距离，b1可以是从牵引车的重心到其后轴的距离，c1可以是从牵引车的重心到牵引点的距离，a2可以是从挂车的重心到牵引点的距离，b2可以是从挂车的重心到挂车车轴的距离，Caf可以是牵引车的前轮胎的侧偏刚度，Car可以是牵引车的后轮胎的侧偏刚度，Cat可以是挂车的轮胎的侧偏刚度，l1可以是a1+b1，l2可以是a2+b2。
图6是示出在装置中产生权重的过程的曲线图。
如图6所示，在本发明中，可以将权重分别分配给第一力矩产生器和第二力矩产生器，所述第一力矩产生器配置为产生横摆率控制力矩，所述第二力矩产生器配置为产生牵引阻尼控制力矩。
每个权重可以设定为铰接式车辆的牵引角和牵引角速度的函数。
即，权重可以设定为函数
Figure BDA0002810327130000102
并且具有在0至1的范围内的值。
在这里，W可以表示权重，θ可以表示牵引角，
Figure BDA0002810327130000103
可以表示牵引角速度。
因此，在本发明中，可以基于使用表示为“第一权重＝1-权重(在这里，权重在0至1的范围内)”的方程式而计算的第一权重来产生横摆率控制力矩，并且可以基于等于设定的权重的第二权重来产生牵引阻尼控制力矩。
即，在本发明中，当铰接式车辆的牵引角和牵引角速度增大时，用于牵引阻尼控制力矩的权重可以增加，当铰接式车辆的牵引角和牵引角速度减小时，用于横摆率控制力矩的权重可以增加。
图7是示出装置的铰接控制器的电路图。
如图7所示，当输入了最终力矩Mz时，铰接控制器可以将输入的最终力矩Mz分配给铰接式车辆的后车身的左车轮电机和右车轮电机的每一个，以控制铰接式车辆的后车身的车轮电机转矩。
例如，铰接控制器可以包括：第一放大器2410、第二放大器2420、加法器2430、减法器2440、第一车轮电机转矩控制器2450和第二车轮电机转矩控制器2460。
在这里，第一放大器2410可以放大与输入的所需转矩相对应的信号，第二放大器2420可以放大与最终力矩Mz相对应的信号。
此外，加法器2430可以将第一放大器2410和第二放大器2420的输出值相加，减法器2440可以将第一放大器2410和第二放大器2420的输出值相减。
此后，第一车轮电机转矩控制器2450可以基于加法器2430的输出值以及第一车轮电机的转矩限制值来计算第一转矩控制值，从而控制第一车轮电机的转矩，第二车轮电机转矩控制器2460可以基于减法器2440的输出值以及第二车轮电机的转矩限制值来计算第二转矩控制值，从而控制第二车轮电机的转矩。
例如，当输入了基于加速器踏板传感器和车速计算出的所需转矩时，第一放大器2410可以放大输入的所需转矩。
此外，第一车轮电机转矩控制器2450可以包括：第一计算器2452和第二计算器2454，当输入了加法器2430的输出值以及与第一车轮电机相对应的最大允许驱动转矩(+)时，所述第一计算器2452计算并输出小于最大允许驱动转矩(+)的转矩值；当输入了第一计算器2452的转矩值以及与第一车轮电机相对应的最大允许发电转矩(-)时，所述第二计算器2454计算并输出小于最大允许发电转矩(-)的转矩值。
另外，第二车轮电机转矩控制器2460可以包括：第三计算器2462和第四计算器2464，当输入了减法器2440的输出值以及与第二车轮电机相对应的最大允许驱动转矩(+)时，所述第三计算器2462计算并输出小于最大允许驱动转矩(+)的转矩值；当输入了第三计算器2462的转矩值以及与第二车轮电机相对应的最大允许发电转矩(-)时，所述第四计算器2464计算并输出小于最大允许发电转矩(-)的转矩值。
图8A至图8C是根据是否进行铰接控制来比较性地描述对湿滑道路上行驶的铰接式车辆的铰接控制的曲线图。
图8A是示出铰接式车辆的横摆率的曲线图，图8B是示出铰接式车辆的牵引角的曲线图，图8C是示出铰接式车辆的铰接接头的力矩的曲线图。
如图8A至图8C所示，当在湿滑道路上行驶的铰接式车辆的转向角大约为4.5度并且其车速大约为50kph时，在不进行铰接控制的铰接式车辆a和b中，不具有铰接系统的铰接式车辆a可能从转向开始就发生弯折，而具有铰接系统的铰接式车辆b可能在转向中间发生弯折。
此外，在进行了根据本发明的铰接控制的铰接式车辆c和d中，不具有铰接系统的铰接式车辆c稳定地保持了牵引角且不打滑，从而没有发生弯折，而具有铰接系统的铰接式车辆d最稳定地行驶，从而没有发生弯折。
图9是根据是否进行铰接控制来比较在湿滑道路上行驶的铰接式车辆的轨迹的示意图。
如图9所示，可以确认的是，当在湿滑道路上行驶的铰接式车辆的转向角大约为4.5度并且其车速大约为50kph时，在不进行铰接控制的铰接式车辆a和b中，不具有铰接系统的铰接式车辆a可能从转向开始就发生弯折，而具有铰接系统的铰接式车辆b可能在转向中间发生弯折。
此外，可以确认的是，具有铰接系统且进行了根据本发明的铰接控制的铰接式车辆d最稳定地行驶，从而没有发生弯折。
因此，在本发明中，即使当铰接式车辆处于不稳定状态时，也可以使用车轮电机来控制铰接式车辆的姿态，从而可以防止铰接式车辆的弯折，进而由于改进的驾驶稳定性和安全功能，可以提高铰接式车辆的适销性。
图10是示出在根据本发明一个实施方案的装置中用于控制铰接式车辆的铰接的方法的流程图。
如图10所示，根据本发明的装置可以包括配置为控制铰接式车辆的铰接的处理器。
在这里，处理器可以包括图2所示的元件，但不限于此。
首先，处理器可以确认是否输入了铰接式车辆的转向角和车速(步骤S10)。
此后，当输入了铰接式车辆的转向角和车速时，处理器可以基于铰接式车辆的转向角和车速来计算所需横摆率(步骤S20)。
在这里，处理器可以考虑到铰接式车辆的稳态，基于动态牵引车-挂车车辆模型来计算所需横摆率。
此后，处理器可以基于铰接式车辆的所需横摆率与实际横摆率之间的误差来产生横摆率控制力矩(步骤S30)。
在这里，处理器可以计算铰接式车辆的所需横摆率与实际横摆率之间的误差，基于误差产生横摆力矩，产生用于力矩分配的第一权重，并输出通过将横摆力矩乘以第一权重而获得的横摆率控制力矩。
在这里，处理器可以基于铰接式车辆的牵引角和牵引角速度而在0至1的范围内设定权重，并基于设定的权重产生用于力矩分配的第一权重。
例如，可以将权重设定为铰接式车辆的牵引角和牵引角速度的函数，并且可以使用表示为“第一权重＝1-权重(在这里，权重在0至1的范围内)”的方程式来计算用于力矩分配的第一权重。
此后，处理器可以基于铰接式车辆的牵引角速度产生牵引阻尼控制力矩(步骤S40)。
在这里，当输入了铰接式车辆的牵引角速度时，处理器可以放大与牵引角速度相对应的信号，产生用于力矩分配的第二权重，并输出通过将放大后的信号的输出值乘以第二权重而获得的牵引阻尼控制力矩。
在这里，处理器可以基于铰接式车辆的牵引角和牵引角速度而在0至1的范围内设定权重，并基于设定的权重产生用于力矩分配的第二权重。
例如，可以将权重设定为铰接式车辆的牵引角和牵引角速度的函数，并且用于力矩分配的第二权重可以等于设定的权重(在这里，权重在0至1的范围内)。
此后，处理器可以通过将横摆率控制力矩与牵引阻尼控制力矩相加来产生用于控制铰接式车辆的铰接的最终力矩(步骤S50)。
随后，处理器可以基于最终力矩来控制铰接式车辆的铰接(步骤S60)。
在这里，当输入了最终力矩时，处理器可以将输入的最终力矩分配给铰接式车辆的后车身的左车轮电机和右车轮电机的每一个，以控制铰接式车辆的后车身的车轮电机转矩。
例如，在控制铰接式车辆的铰接时，处理器可以分别放大并输出与力矩相对应的第一信号和与输入的所需转矩相对应的第二信号，将放大后的第一信号与第二信号的输出值相加和相减，基于通过将放大后的第一信号与第二信号相加而获得的输出值以及第一车轮电机的转矩限制值来计算第一转矩控制值，然后基于计算出的第一转矩控制值来控制第一车轮电机的转矩，基于通过将放大后的第一信号与第二信号相减而获得的输出值以及第二车轮电机的转矩限制值来计算第二转矩控制值，然后基于计算出的第二转矩控制值来控制第二车轮电机的转矩。
在这里，在控制第一车轮电机的转矩时，当输入了通过将放大后的第一信号与第二信号相加而获得的输出值以及与第一车轮电机相对应的最大允许驱动转矩(+)时，处理器计算并输出小于最大允许驱动转矩(+)的转矩值，当输入了小于最大允许驱动转矩(+)的转矩值以及与第一车轮电机相对应的最大允许发电转矩(-)时，处理器计算并输出小于最大允许发电转矩(-)的转矩值。
此外，在控制第二车轮电机的转矩时，当输入了通过将放大后的第一信号与第二信号相减而获得的输出值以及与第二车轮电机相对应的最大允许驱动转矩(+)时，处理器计算并输出小于最大允许驱动转矩(+)的转矩值，当输入了小于最大允许驱动转矩(+)的转矩值以及与第二车轮电机相对应的最大允许发电转矩(-)时，处理器计算并输出小于最大允许发电转矩(-)的转矩值。
此后，处理器可以确认是否终止铰接控制(步骤S70)，并且在确认终止铰接控制时，终止上述用于控制铰接式车辆的铰接的过程。
这样，在本发明中，基于与铰接式车辆的转向角和车速相对应的横摆率控制力矩以及与铰接式车辆的牵引角速度相对应的牵引阻尼控制力矩来控制铰接式车辆的铰接，从而防止在湿滑道路上行驶的铰接式车辆的弯折，进而提高驾驶员的便利性和安全性。
此外，在本发明中，即使当铰接式车辆处于不稳定状态时，也可以使用车轮电机来控制铰接式车辆的姿态，从而防止铰接式车辆的弯折，进而由于改进的驾驶稳定性和安全功能，可以提高铰接式车辆的适销性。
另外，在本发明中，一种计算机可读记录介质，其中记录了用于执行根据本发明一个实施方案的用于控制铰接式车辆的铰接的装置中的用于控制铰接式车辆的铰接的方法的程序，可以执行由用于控制铰接式车辆的铰接的方法提供的过程。
本发明可以实现为其中记录有程序的计算机可读记录介质中的计算机可读代码。这样的计算机可读记录介质可以包括其中存储了计算机系统可读数据的所有类型的记录介质。例如，计算机可读记录介质可以包括硬盘驱动器(HDD)、固态硬盘(SSD)、硅磁盘驱动器(SDD)、ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘和光学数据存储装置等。
从以上描述显而易见的是，在根据本发明至少一个实施方案的用于控制铰接式车辆的铰接的装置和方法中，基于与铰接式车辆的转向角和车速相对应的横摆率控制力矩以及与铰接式车辆的牵引角速度相对应的牵引阻尼控制力矩来控制铰接式车辆的铰接，从而防止在湿滑道路上行驶的铰接式车辆的弯折，进而提高驾驶员的便利性和安全性。
此外，即使当铰接式车辆处于不稳定状态时，也可以使用车轮电机来控制铰接式车辆的姿态，从而防止铰接式车辆的弯折，进而由于改进的驾驶稳定性和安全功能，可以提高铰接式车辆的适销性。
对于本领域技术人员显而易见的是，在不偏离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变。因此，本发明旨在覆盖提供的本发明的修改形式和变化形式，本发明的修改形式和变化形式在所附权利要求及其等同形式的范围之内。

Claims (20)

1.一种用于控制铰接式车辆的铰接的装置，其包括：
横摆率计算器，其配置为基于铰接式车辆的转向角和车速来计算所需横摆率；
第一力矩产生器，其配置为基于铰接式车辆的所需横摆率与实际横摆率之间的误差来产生横摆率控制力矩；
第二力矩产生器，其配置为基于铰接式车辆的牵引角速度产生牵引阻尼控制力矩；
加法器，其配置为输出通过将所述横摆率控制力矩与牵引阻尼控制力矩相加而获得的用于控制铰接式车辆的铰接的最终力矩；以及
铰接控制器，其配置为基于所述最终力矩来控制铰接式车辆的铰接。
2.根据权利要求1所述的用于控制铰接式车辆的铰接的装置，其中，所述第一力矩产生器包括：
误差计算器，其配置为计算铰接式车辆的所需横摆率与实际横摆率之间的误差；
横摆力矩产生器，其配置为基于所述误差产生横摆力矩；
第一权重产生器，其配置为产生用于力矩分配的第一权重；以及
第一控制力矩计算器，其配置为输出通过将所述横摆力矩乘以第一权重而计算出的横摆率控制力矩。
3.根据权利要求2所述的用于控制铰接式车辆的铰接的装置，其中，所述误差计算器包括：
减法器，其配置为计算铰接式车辆的所需横摆率与实际横摆率之间的误差，并将计算出的误差输出至横摆力矩产生器。
4.根据权利要求2所述的用于控制铰接式车辆的铰接的装置，其中，所述横摆力矩产生器包括：
比例积分控制器，其配置为当输入了铰接式车辆的所需横摆率与实际横摆率之间的误差时，基于所述误差通过进行比例积分控制来产生横摆力矩。
5.根据权利要求2所述的用于控制铰接式车辆的铰接的装置，其中，所述第一权重产生器基于铰接式车辆的牵引角和牵引角速度而在0至1的范围内设定权重，并基于设定的权重产生用于力矩分配的第一权重。
6.根据权利要求5所述的用于控制铰接式车辆的铰接的装置，其中，在产生第一权重时，所述第一权重产生器采用表示为第一权重＝1-权重的方程式。
7.根据权利要求1所述的用于控制铰接式车辆的铰接的装置，其中，所述第二力矩产生器包括：
放大器，其配置为当输入了铰接式车辆的牵引角速度时，放大与所述牵引角速度相对应的信号；
第二权重产生器，其配置为产生用于力矩分配的第二权重；以及
第二控制力矩计算器，其配置为输出通过将放大器的输出值乘以第二权重而计算出的牵引阻尼控制力矩。
8.根据权利要求7所述的用于控制铰接式车辆的铰接的装置，其中，所述第二权重产生器基于铰接式车辆的牵引角和牵引角速度而在0至1的范围内设定权重，并基于设定的权重产生用于力矩分配的第二权重。
9.根据权利要求8所述的用于控制铰接式车辆的铰接的装置，其中，在产生第二权重时，所述第二权重产生器产生等于设定的权重的第二权重。
10.根据权利要求1所述的用于控制铰接式车辆的铰接的装置，其中，所述铰接控制器包括：
第一放大器，其配置为放大与输入的所需转矩相对应的信号；
第二放大器，其配置为放大与最终力矩相对应的信号；
加法器，其配置为将第一放大器的输出值与第二放大器的输出值相加；
减法器，其配置为将第一放大器的输出值与第二放大器的输出值相减；
第一车轮电机转矩控制器，其配置为基于加法器的输出值以及第一车轮电机的转矩限制值来计算第一转矩控制值，并基于所述第一转矩控制值来控制第一车轮电机的转矩；以及
第二车轮电机转矩控制器，其配置为基于减法器的输出值以及第二车轮电机的转矩限制值来计算第二转矩控制值，并基于所述第二转矩控制值来控制第二车轮电机的转矩。
11.根据权利要求10所述的用于控制铰接式车辆的铰接的装置，其中，所述第一车轮电机转矩控制器包括：
第一计算器，其配置为当输入了加法器的输出值以及与第一车轮电机相对应的最大允许驱动转矩时，计算并输出小于最大允许驱动转矩的转矩值；以及
第二计算器，其配置为当输入了第一计算器的转矩值以及与第一车轮电机相对应的最大允许发电转矩时，计算并输出小于最大允许发电转矩的转矩值。
12.根据权利要求10所述的用于控制铰接式车辆的铰接的装置，其中，所述第二车轮电机转矩控制器包括：
第三计算器，其配置为当输入了减法器的输出值以及与第二车轮电机相对应的最大允许驱动转矩时，计算并输出小于最大允许驱动转矩的转矩值；以及
第四计算器，其配置为当输入了第三计算器的转矩值以及与第二车轮电机相对应的最大允许发电转矩时，计算并输出小于最大允许发电转矩的转矩值。
13.一种用于在用于控制铰接式车辆的铰接的装置中控制铰接式车辆的铰接的方法，所述装置包括用于控制铰接的处理器，所述方法包括：
由处理器确认是否输入了铰接式车辆的转向角和车速；
当输入了铰接式车辆的转向角和车速时，由处理器基于铰接式车辆的转向角和车速来计算所需横摆率；
基于铰接式车辆的所需横摆率与实际横摆率之间的误差，由处理器产生横摆率控制力矩；
基于铰接式车辆的牵引角速度，由处理器产生牵引阻尼控制力矩；
由处理器输出通过将横摆率控制力矩与牵引阻尼控制力矩相加而获得的用于控制铰接式车辆的铰接的最终力矩；
基于所述最终力矩，由处理器控制铰接式车辆的铰接。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，产生横摆率控制力矩包括：
计算铰接式车辆的所需横摆率与实际横摆率之间的误差；
基于所述误差产生横摆力矩；
产生用于力矩分配的第一权重；
输出通过将横摆力矩乘以第一权重而计算出的横摆率控制力矩。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，产生牵引阻尼控制力矩包括：
当输入了铰接式车辆的牵引角速度时，放大与牵引角速度相对应的信号；
产生用于力矩分配的第二权重；
输出通过将放大器的输出值乘以第二权重而计算出的牵引阻尼控制力矩。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，控制铰接式车辆的铰接包括：
放大并输出与最终力矩相对应的第一信号以及与输入的所需转矩相对应的第二信号；
将放大后的第一信号的输出值与放大后的第二信号的输出值相加和相减；
基于通过将放大后的第一信号与放大后的第二信号相加而获得的输出值以及第一车轮电机的转矩限制值来计算第一转矩控制值，然后控制第一车轮电机的转矩；
基于通过将放大后的第一信号与放大后的第二信号相减而获得的输出值以及第二车轮电机的转矩限制值来计算第二转矩控制值，然后控制第二车轮电机的转矩。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，控制第一车轮电机的转矩包括：
当输入了通过将放大后的第一信号与放大后的第二信号相加而获得的输出值以及与第一车轮电机相对应的最大允许驱动转矩时，计算并输出小于最大允许驱动转矩的转矩值；
当输入了小于最大允许驱动转矩的转矩值以及与第一车轮电机相对应的最大允许发电转矩时，计算并输出小于最大允许发电转矩的转矩值。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，控制第二车轮电机的转矩包括：
当输入了通过将放大后的第一信号与放大后的第二信号相减而获得的输出值以及与第二车轮电机相对应的最大允许驱动转矩时，计算并输出小于最大允许驱动转矩的转矩值；
当输入了小于最大允许驱动转矩的转矩值以及与第二车轮电机相对应的最大允许发电转矩时，计算并输出小于最大允许发电转矩的转矩值。
19.一种计算机可读记录介质，其记录有用于执行根据权利要求13所述的方法的程序。
20.一种铰接式车辆，包括：
感测装置，其配置为感测铰接式车辆的转向角和车速；以及
装置，其用于基于感测到的铰接式车辆的转向角和车速来控制铰接式车辆的铰接；
其中，所述装置基于铰接式车辆的转向角和车速来计算所需横摆率，基于铰接式车辆的所需横摆率与实际横摆率之间的误差来产生横摆率控制力矩，基于铰接式车辆的牵引角速度产生牵引阻尼控制力矩，输出通过将横摆率控制力矩与牵引阻尼控制力矩相加而获得的用于控制铰接式车辆的铰接的最终力矩，并基于所述最终力矩来控制铰接式车辆的铰接。
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