CN115195682A - 车辆挂车摇摆控制方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于抑制挂车摇摆的方法，包括：由联接到挂车的车辆系统的控制器接收所述车辆系统的车辆速度信号，其中所述车辆速度信号指示所述车辆系统的车辆速度；使用所述车辆系统的所述车辆速度和曲线图来确定待由致动器施加到所述挂车的摩擦力，所述曲线图建立待施加到所述挂车的所述摩擦力与所述车辆速度之间的关系；以及由控制器使用多个振荡幅度的衰减速率来调节建立摩擦力和车辆速度之间的关系的曲线图以创建更新的曲线图。

Description

车辆挂车摇摆控制方法和系统
技术领域
本公开总体上涉及车辆挂车，更具体地涉及车辆挂车摇摆控制方法和系统。
背景技术
挂车顾客被告知在摇摆控制杆单元上施加最大摩擦。这个过程不仅易于导致用户错误，而且它阻碍了低速行驶下的挂车机动性。用户要离开车辆以便在每次驾驶场景改变时调节摩擦设置。由于这些原因，期望开发一种以不需要车辆操作者离开他们的车辆的方式抑制挂车摇摆的系统。
发明内容
本发明公开的车辆挂车摇摆控制方法和系统允许对挂车进行自动可变摩擦调节，以使车辆操作者能够在高速行驶期间保持刚性钩挂连接并且在低速行驶期间保持最大的车辆机动性。这通过使车辆速度和摇摆控制装置上的正常力致动相关联的控制系统来实现。
如果发生挂车摇摆，则系统试图尽可能快地抑制摇摆，并且重新校准摩擦控制算法以防止未来的摇摆。实现这一点的方式是通过在检测到摇摆时施加高水平的摩擦。监测并表征所产生的振荡，以便确定当车辆重新接近临界速度时需要多少摩擦。由于控制系统的性质，其对于挂车配置、重量重新分布、天气/湿度、温度、道路条件等的变化是鲁棒的。本发明公开的车辆挂车摇摆控制方法和系统不阻碍卡车底板空间，其不需要挂车制动器并且成本有效。
在本公开的一个方面，用于抑制挂车摇摆的方法包括：由联接到挂车的车辆系统的控制器接收所述车辆系统的车辆速度信号，其中所述车辆速度信号指示所述车辆系统的车辆速度；使用所述车辆系统的所述车辆速度和曲线图来确定待由致动器施加到所述挂车的摩擦力，所述曲线图建立待施加到所述挂车的所述摩擦力与所述车辆速度之间的关系；由所述控制器命令所述致动器向所述挂车施加使用所述车辆速度和所述曲线图确定的所述摩擦力；由控制器从与控制器通信的钩挂角度传感器接收钩挂角度信号，其中钩挂角度传感器配置成测量和监测连接到车辆系统的挂车的钩挂角度。钩挂角度传感器可以直接或间接地测量钩挂角度。例如，钩挂角度传感器可以是能够间接测量钩挂角度的位移传感器。位移传感器提供与钩挂角度相关的测量。该方法还包括：由控制器使用钩挂角度数据检测挂车摇摆，其中发生的挂车摇摆带有具有多个摇摆幅度的摇摆；响应于检测到挂车摇摆；由所述控制器命令所述致动器向所述挂车施加经调节的预定的可变量的摩擦力以抑制所述挂车摇摆；在命令所述致动器将所述预定的可变量的摩擦力施加到所述挂车之后，监测所述多个振荡幅度的衰减速率；以及由控制器使用多个振荡幅度的衰减速率来调节建立摩擦力和车辆速度之间的关系的曲线图以创建更新的曲线图。
在本公开的一个方面，该方法还可以包括：使用车辆系统的车辆速度和更新的曲线图来确定要由致动器施加到挂车的摩擦力，并且由控制器命令致动器施加使用车辆速度和更新的曲线图确定的摩擦力。
摩擦力和车辆速度之间的关系可以是线性函数。在本发明公开的方法的一个方面，由控制器调节曲线图包括改变线性函数的斜率。
摩擦力和车辆速度之间的关系可以是阶跃函数，并且由控制器调节曲线图包括改变阶跃函数的尺度。
在本公开的一个方面，该方法还可以包括：在向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后，确定所述多个振荡幅度的衰减速率是线性的；响应于确定所述多个振荡幅度的衰减速率是线性的，确定所述挂车在控制之下；以及经由车辆系统的人机界面向车辆系统的操作者传达挂车在控制之下。
在本公开的一个方面，该方法还可以包括：在向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后确定所述多个振荡幅度正在增加；响应于确定所述多个振荡幅度增加，使用从所述钩挂角度传感器接收的所述钩挂角度数据来确定在向所述挂车施加所述预定的变化量的摩擦力之后所述挂车是不可控的；以及经由车辆系统的人机界面向车辆系统的操作者传达挂车是不可控的。
在本公开的一个方面，该方法还可以包括：在向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后确定所述多个振荡幅度的衰减速率没有减小；响应于确定所述多个振荡幅度的衰减速率不小于可校准阈值，确定所述挂车处于最小控制下；以及经由车辆系统的人机界面向车辆系统的操作者传达挂车处于最小控制下。
致动器可以包括被配置为向挂车施加阻碍/阻力的摩擦板。致动器可以包括与控制器通信的力传感器。力传感器联接到摩擦板以监测和测量施加到挂车的摩擦力。力传感器被配置成产生反馈信号并将其发送到控制器。反馈信号指示由致动器施加到挂车的摩擦力的大小。
在本公开的一个方面，该方法还可以包括从力传感器接收反馈信号，以确保致动器施加使用车辆速度确定的摩擦力，而与操作条件无关，操作条件包括环境条件、板上的磨损和发热。
在本公开的一个方面，该方法还可以包括由控制器在考虑反馈信号的情况下命令致动器向挂车施加摩擦力。
在本公开的一个方面，车辆系统包括挂车、联接到挂车的车辆，其中车辆包括致动器、钩挂角度传感器和与钩挂角度传感器通信的控制器。钩挂角度传感器被配置成测量挂车和车辆之间的钩挂角度。致动器被配置成向钢板施加摩擦力，该摩擦力将围绕车辆钩挂点将外部阻力矩提供给挂车。控制器被编程为：接收所述车辆系统的车辆速度信号，其中所述车辆速度信号指示所述车辆系统的车辆速度；使用所述车辆系统的所述车辆速度和曲线图来确定待由所述致动器施加到所述挂车的所述摩擦力，所述曲线图建立待施加到所述挂车的所述摩擦力与所述车辆速度之间的关系；命令所述致动器向所述挂车施加使用所述车辆速度和所述曲线图确定的所述摩擦力；从所述钩挂角度传感器接收钩挂角度数据；使用所述钩挂角度数据检测挂车摇摆，其中所述挂车摇摆具有振荡，所述振荡具有多个振荡幅度；响应于检测到挂车摇摆，命令致动器向挂车施加预定的可变量的摩擦力以抑制挂车摇摆；在命令所述致动器向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后监测所述多个振荡幅度的衰减速率；以及使用多个振荡幅度的衰减速率来调节建立摩擦力和车辆速度之间的关系的曲线图以创建更新的曲线图。
在本公开的一个方面，控制器还被编程为：使用车辆系统的车辆速度和更新的曲线图来确定要由致动器施加到挂车的摩擦力；并且命令致动器施加使用车辆速度和更新的曲线图确定的摩擦力。
摩擦力和车辆速度之间的关系可以是线性函数，并且控制器还被编程为通过改变线性函数的斜率来调节曲线图。
摩擦力和车辆速度之间的关系可以是阶跃函数，并且控制器还被编程为通过改变阶跃函数的尺度来调节曲线图。
在本公开的一方面，控制器还被编程为：在向所述挂车施加预定的可变量的摩擦力之后，确定所述多个振荡幅度的所述衰减速率小于可校准阈值；响应于确定所述多个振荡幅度的衰减速率小于可校准阈值，确定所述挂车处于控制之下；以及经由车辆系统的人机界面向车辆的操作者传达挂车在控制之下。
控制器可以进一步被编程为：在向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后确定所述多个振荡幅度正在增加；响应于确定所述多个振荡幅度增加，使用从所述钩挂角度传感器接收的钩挂角度数据来确定在将所述预定的可变量的摩擦力施加到所述挂车之后所述挂车是不可控的；以及经由车辆的人机界面向车辆的操作者传达挂车是不可控的。
控制器可以进一步被编程为：在向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后，确定所述多个振荡幅度的所述衰减速率不小于校准阈值；响应于确定所述多个振荡幅度的衰减速率不小于校准阈值，确定所述挂车处于最小控制下；以及经由车辆系统的人机界面向车辆系统的操作者传达挂车处于最小控制下。
致动器可以包括配置成向挂车施加摩擦力的摩擦板。致动器可以包括与控制器通信的力传感器，力传感器联接到摩擦板以监测和测量施加到挂车的摩擦力。力传感器被配置成产生反馈信号并将其发送到控制器。反馈信号指示由致动器施加到挂车的摩擦力的大小。
控制器可以进一步被编程为从力传感器接收反馈信号，以确保致动器施加使用车辆速度确定的摩擦力，而与环境条件无关。控制器可以进一步被编程为在考虑反馈信号的情况下命令致动器向挂车施加摩擦力。
本申请可包括下列方案。
1. 一种用于抑制挂车摇摆的方法，包括：
由联接到挂车的车辆系统的控制器接收所述车辆系统的车辆速度信号，其中所述车辆速度信号指示所述车辆系统的车辆速度；
使用所述车辆系统的所述车辆速度和曲线图来确定待由致动器施加到所述挂车的摩擦力，所述曲线图建立待施加到所述挂车的所述摩擦力与所述车辆速度之间的关系；
由所述控制器命令所述致动器向所述挂车施加使用所述车辆速度和所述曲线图确定的所述摩擦力；
由控制器从与控制器通信的钩挂角度传感器接收钩挂角度数据，其中钩挂角度传感器配置成测量和监测连接到车辆系统的挂车的钩挂角度；
由控制器使用钩挂角度数据检测挂车摇摆，其中挂车摇摆具有多个摇摆幅度的摇摆；
响应于检测到挂车摇摆，由所述控制器命令致动器向挂车施加预定的可变量的摩擦力以抑制挂车摇摆；
在命令所述致动器将所述预定的可变量的摩擦力施加到所述挂车之后，监测所述多个振荡幅度的衰减速率；以及
由所述控制器使用所述多个振荡幅度的衰减速率来调节建立所述摩擦力与所述车辆速度之间的关系的所述曲线图以创建更新的曲线图。
2. 根据方案1所述的方法，还包括：
使用所述车辆系统的车辆速度和所述更新的曲线图来确定要由所述致动器施加到所述挂车的摩擦力；以及
由所述控制器命令所述致动器施加使用所述车辆速度和所述更新的曲线图确定的所述摩擦力。
3. 根据方案1所述的方法，其中，所述摩擦力与所述车辆速度之间的关系是线性函数，并且由所述控制器调节所述曲线图包括改变所述线性函数的斜率。
4. 根据方案1所述的方法，其中，所述摩擦力与所述车辆速度之间的关系是阶跃函数，并且由所述控制器调节所述曲线图包括改变所述阶跃函数的尺度。
5. 根据方案1所述的方法，还包括：
在向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后，确定所述多个振荡幅度的衰减速率是线性的；
响应于确定所述多个振荡幅度的衰减速率是线性的，确定所述挂车在控制之下；以及
经由所述车辆系统的人机界面向所述车辆系统的操作者传达所述挂车在控制之下。
6. 根据方案1所述的方法，还包括：
在向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后，确定所述多个振荡幅度正在增加；
响应于确定所述多个振荡幅度增加，使用从所述钩挂角度传感器接收的钩挂角度数据确定在向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后所述挂车是不可控的；以及
经由所述车辆系统的人机界面向所述车辆系统的操作者传达所述挂车是不可控的。
7. 根据方案1所述的方法，还包括：
在向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后，确定所述多个振荡幅度的所述衰减速率不是线性的；
响应于确定所述多个振荡幅度的衰减速率不小于可校准阈值，确定所述挂车处于最小控制下；以及
经由所述车辆系统的人机界面向所述车辆系统的操作者传达所述挂车处于最小控制下。
8. 根据方案1所述的方法，其中，所述致动器包括被配置成向所述挂车施加外部阻力矩的摩擦板，所述致动器包括与所述控制器通信的力传感器，所述力传感器联接到所述摩擦板以监测和测量施加到板的摩擦力，并且所述力传感器被配置成生成反馈信号并将所述反馈信号发送到所述控制器，并且所述反馈信号指示由所述致动器施加到所述挂车的摩擦力的大小。
9. 根据方案8所述的方法，还包括：从所述力传感器接收所述反馈信号，以确保所述致动器施加使用所述车辆速度确定的所述摩擦力，而不管环境条件如何。
10. 根据方案9所述的方法，还包括：由所述控制器在考虑所述反馈信号的情况下命令所述致动器向所述挂车施加所述摩擦力。
11. 一种车辆系统，包括：
挂车；
联接到所述挂车的车辆，其中所述车辆包括致动器、钩挂角度传感器以及与所述钩挂角度传感器通信的控制器，所述钩挂角度传感器被配置成测量所述挂车与所述车辆之间的钩挂角度，所述致动器被配置成向所述挂车施加摩擦力，并且所述控制器被编程为：
接收所述车辆系统的车辆速度信号，其中所述车辆速度信号指示所述车辆系统的车辆速度；
使用所述车辆系统的所述车辆速度和曲线图来确定待由所述致动器施加到所述挂车的所述摩擦力，所述曲线图建立待施加到所述挂车的所述摩擦力与所述车辆速度之间的关系；
命令所述致动器向所述挂车施加使用所述车辆速度和所述曲线图确定的所述摩擦力；
从所述钩挂角度传感器接收钩挂角度数据；
使用所述钩挂角度数据检测挂车摇摆，其中所述挂车摇摆具有振荡，所述振荡具有多个振荡幅度；
响应于检测到挂车摇摆，命令致动器向挂车施加预定的可变量的摩擦力以抑制挂车摇摆；
在命令所述致动器向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后监测所述多个振荡幅度的衰减速率；以及
使用所述多个振荡幅度的所述衰减速率来调节建立所述摩擦力与所述车辆速度之间的所述关系的所述曲线图以创建更新的曲线图。
12. 根据方案11所述的车辆系统，其中所述控制器还被编程为：
使用所述车辆系统的所述车辆速度和所述更新的曲线图来确定要由所述致动器施加到所述挂车的所述摩擦力；
命令所述致动器施加使用所述车辆速度和所述更新的曲线图确定的所述摩擦力。
13. 根据方案11所述的车辆系统，其中，所述摩擦力与所述车辆速度之间的关系是线性函数，并且所述控制器还被编程为通过改变所述线性函数的斜率来调节所述曲线图。
14. 根据方案11所述的车辆系统，其中，所述摩擦力与所述车辆速度之间的关系是阶跃函数，并且所述控制器还被编程为通过改变所述阶跃函数的尺度来调节所述曲线图。
15. 根据方案11所述的车辆系统，其中，所述控制器还被编程为：
在向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后，确定所述多个振荡幅度的所述衰减速率是线性的；
响应于确定所述多个振荡幅度的衰减速率是线性的，确定所述挂车在控制之下；以及
经由所述车辆系统的人机界面向所述车辆的操作者传达所述挂车在控制之下。
16. 根据方案11所述的车辆系统，其中，所述控制器还被编程为：
确定在向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后所述多个振荡幅度正在增加；
响应于确定所述多个振荡幅度正在增加，使用从所述钩挂角度传感器接收的钩挂角度数据来确定在将所述预定的可变量的摩擦力施加到所述挂车之后所述挂车是不可控的；以及
经由所述车辆的人机界面向所述车辆的操作者传达所述挂车是不可控的。
17. 根据方案11所述的车辆系统，其中，所述控制器还被编程为：
在向所述挂车施加所述预定量的摩擦力之后，确定所述多个振荡幅度的衰减速率不小于可校准阈值；
响应于确定所述多个振荡幅度的衰减速率不小于所述可校准阈值，确定所述挂车处于最小控制下；以及
经由所述车辆系统的人机界面向所述车辆系统的操作者传达所述挂车处于最小控制下。
18. 根据方案11所述的车辆系统，其中，所述致动器包括被配置成将所述外部阻力矩施加到所述挂车的摩擦板，所述致动器包括与所述控制器通信的力传感器，所述力传感器联接到所述摩擦板以监测和测量施加到所述挂车的摩擦力，并且所述力传感器被配置成产生反馈信号并将所述反馈信号发送到所述控制器，并且所述反馈信号指示由所述致动器施加到所述挂车的摩擦力的大小。
19. 根据方案18所述的车辆系统，其中，所述控制器还被编程为从所述力传感器接收所述反馈信号，以确保所述致动器施加使用所述车辆速度确定的所述摩擦力，而与环境条件无关。
20. 根据方案19所述的车辆系统，其中，所述控制器还被编程为考虑到所述反馈信号而命令所述致动器向所述挂车施加所述摩擦力。
本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点从对用于执行本教导的最佳模式的以下详细描述结合附图将是显而易见的。
附图说明
图1是附接到挂车的车辆的示意性俯视图。
图2是图1的车辆、车辆摇摆摩擦系统和挂车的系统架构的示意图。
图3是用于重新校准施加到挂车的摩擦以抑制图1所示的挂车摇摆的方法的流程图。
图4是摩擦力与车辆速度的关系的曲线图，其中摩擦力与车辆速度之间的关系是阶跃函数。
图5是用于控制施加的摩擦力以抑制挂车摇摆的方法的流程图。
图6是用于监测衰减速率的方法的流程图。
具体实施方式
以下详细描述本质上仅是示例性的，而不是要限制应用和使用。此外，并不意图受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下详细描述中所呈现的明示或暗示理论的约束。如本文所使用的，术语“模块”单独地或组合地指代硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器装置，包括但不限于：专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其它合适部件。
本公开的实施例可以在此按照功能和/或逻辑块部件和各种处理步骤来描述。应当理解，这样的块组件可以通过被配置为执行指定功能的多个硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，本公开的实施例可以采用各种集成电路部件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其他控制装置的控制下执行各种功能。另外，本领域技术人员将理解，本公开的实施例可以结合多个系统来实践，并且本文描述的系统仅仅是本公开的示例性实施例。
参照图1，车辆10包括车身12和联接到车身12的钩挂14。车辆10被配置成牵引挂车16。车辆10限定了中心车辆轴线VX和中心挂车轴线TX。在操作过程中，钩挂14起到枢轴点的作用，因此，挂车16能够绕钩挂14枢转。车辆10和挂车16之间的空间关系可以利用钩挂角度HA来测量，该角度HA是从中心车辆轴线VX到中心挂车轴线TX所限定的角度。在所示实施例中，车辆10被描述为轻型卡车，但是应当理解，也可以使用其它车辆，包括轿车、运动型多功能车(SUV)、休闲车(RV)等。此外，车辆10可以是电动车辆、混合动力车辆或发动机车辆。车辆10和挂车16统称为车辆系统18。车辆10包括人机界面(HMI) 107，其配置成向车辆操作者警告不同的操作条件。
参考图2，车辆10包括车辆摇摆摩擦系统100，其能够向挂车16施加外部阻力矩以抑制挂车摇摆。当发生挂车摇摆时，挂车16在车辆10后面从一侧移动到另一侧。挂车摇摆也被称为“摆尾”。车辆摇摆摩擦系统100包括控制器102。
控制器102包括至少一个处理器104和至少一个计算机可读存储装置或介质106。处理器104可以是定制的、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、与控制器102相关联的若干处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(以微芯片或芯片组的形式)、其组合，或通常是用于执行指令的装置。计算机可读存储装置或介质106可以包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)形式的易失性和非易失性存储器。KAM是持久性或非易失性存储器，其可用于在处理器104断电时存储各种操作变量。计算机可读存储装置或介质106可以使用许多已知的存储器装置来实施，例如PROM (可编程只读存储器)、EPROM (电PROM)、EEPROM (电可擦除PROM)、闪存或能够存储数据的其它电、磁、光或组合存储器装置，其中的一些数据表示由控制器102在控制车辆摇摆摩擦系统100中使用的可执行指令。
指令可以包括一个或多个单独的程序，每个程序包括用于实现逻辑功能的可执行指令的有序列表。当由处理器104执行时，指令接收和处理来自车辆传感器108、车载装置传感器的信号，执行用于自动控制车辆10的部件的逻辑、计算、方法和/或算法，并且基于逻辑、计算、方法和/或算法产生传输到致动器110以自动控制车辆摇摆摩擦系统100的部件的控制信号。尽管在图2中仅示出了一个控制器102，但是车辆摇摆摩擦系统100的实施例可以包括多个控制器102，控制器通过合适的通信介质或通信介质的组合通信，并且协作以处理传感器信号，执行逻辑、计算、方法和/或算法，并且产生控制信号以自动控制车辆摇摆摩擦系统100的特征。
继续参考图2，车辆摇摆摩擦系统100还包括致动器110，其可以被称为摇摆控制装置。致动器110可以是摇摆控制杆或适于施加力FF到挂车16以抑制挂车摇摆的装置。致动器110可以直接连接到挂车16以便于将摩擦力FF施加到挂车16 (也参见图1)。此外，致动器110与控制器102通信，并且因此被配置为从控制器102接收命令。致动器110还被配置为向控制器102发送摩擦力信号FFS。摩擦力信号FFS表示由致动器110施加到挂车16的摩擦力FF。控制器102还向致动器110提供电压V以致动致动器110。
致动器110可以包括例如被配置为从控制器102接收电压V的电动马达114、联接到电动马达114的扭矩传输系统116、以及联接到扭矩传输系统116的摩擦板118。扭矩传输系统116可以是齿轮系，并且被配置成将扭矩从电动马达114传输到摩擦板118。在从扭矩传输系统116接收扭矩时，摩擦板118配置成将摩擦力FF施加到挂车16上以抑制挂车摇摆。致动器110可以包括一个或多个致动器传感器121。例如，致动器传感器121可以包括电流传感器、力传感器和/或线性编码器，以确定施加到摩擦板118的正确摩擦力。致动器传感器121可以包括压力传感器，以将压力测量结果与由致动器110施加的力相关联。致动器110可以是电子驻车制动器(EPB)。
车辆摇摆摩擦系统100还包括被配置为测量和监测钩挂角度HA (图1)的钩挂角度传感器112。控制器102与钩挂角度传感器112通信，并且因此被编程为接收钩挂角度信号HAS。钩挂角度传感器112配置成产生钩挂角度信号HAS并将其发送到控制器102。钩挂角度信号HAS指示钩挂角度HA。控制器102配置成发送钩挂角度信号HAS。钩挂角度传感器112可以是各种类型的传感器。例如，钩挂角度传感器112可以是摄像机、超声波传感器、飞行时间传感器或能够测量致动器110的可动板119相对于致动器110的摩擦板118的平移的其它类型的位移传感器。利用A框架角度测量，控制器102能够使钩挂角度的平移量和/或钩挂角度速率测量相关联。可以设想，致动器110可以是电子驻车制动器或适于向挂车16施加力的另一装置。例如，板119可以向挂车16施加摩擦力，从而在挂车16上产生阻力/力矩。
控制器102被配置为向车辆10发送可控性状态信号CSS。该可控性状态信号CSS指示挂车16是否处于控制之下。车辆10还被配置为向控制器102供应电力PW并向控制器102供应操作模式信号OMS。操作模式信号OMS指示车辆10的操作模式。车辆10包括多个车辆传感器108，每个车辆传感器能够通过控制器局域网(CAN)总线120向控制器102发送传感器信号。CAN总线120可以在车辆10和控制器102之间传送信号，例如指示车辆速度、车辆方向、阵风检测、经过车辆检测、方向盘角度、车道改变检测、上坡/下坡检测/角度、轮胎-道路摩擦系数、即将发生的前向力检测、侧倾角、PRNDL状态、车轮速度、毛重综合评级(GCWR)估计等的信号。替代地，车辆摇摆摩擦系统100可以是不与车辆10通信的独立装置。车辆传感器108的输出可以被融合以确定车辆水平上的非预期挂车摇摆。如果车辆10和挂车16的总重量配置高于预定量，则GCWR估计可以用于自动重新校准。当识别出挂车不稳定时，可以记录车辆10的当前速度，并在重新校准期间将其保存为感兴趣的速度。
车辆传感器108包括但不限于能够测量车辆10和/或车辆系统18的速度的车辆速度传感器。车辆10和/或车辆系统18的车辆速度也可以从全球定位系统(GPS)和/或惯性测量单元(IMU)获得。车辆速度可用于与由致动器110输出的摩擦力FF相关。致动器传感器121还可以包括方向传感器，例如IMU。方向传感器确定车辆10的方向(即，车辆方向)。车辆方向可以用于确定车辆10是向前移动还是向后移动。致动器传感器121还可以被配置为测量和检测阵风、经过车辆、方向盘角度、车道变化、上坡或下坡运动、轮胎-道路摩擦系数、制动踏板位置或压力、即将发生的前向力、侧倾角、以及车辆变速器的状态(即，PRNDL状态)。车辆传感器108可以包括后摄像机，以测量挂车16的A框架的角度和挂车长度。致动器传感器121还可以包括车载超声波传感器、车轮传感器和/或IMU以检测挂车摇摆。车辆10还可包括人机界面107，例如显示器和/或扬声器，其被配置成将消息视觉地和/或听觉地传达给车辆操作者。
图3是用于重新校准施加到挂车16上的摩擦力FF以抑制挂车摇摆的方法200的流程图。控制器102被编程为执行方法200的指令。方法200开始于框202。在框202，控制器102使用曲线图GR控制施加到挂车16的摩擦力FF，该曲线图GR建立待施加到挂车16的摩擦力FF与车辆10和/或车辆系统18的车辆速度之间的关系。曲线图GR具有表示车辆速度的水平轴和表示摩擦力FF的垂直轴。因此，由致动器110施加到挂车16的摩擦力FF是车辆速度的函数。因此，在框202，控制器102可以从车辆10接收车辆速度信号VS。如上所述，车辆速度信号VS代表车辆10和/或车辆系统18的车辆速度。曲线图GR还示出了致动器110能够施加至挂车16的可校准的最大摩擦力MFF。曲线图GR可以通过测试车辆系统10以确定必须施加至挂车16以根据车辆速度保持挂车稳定性的摩擦力FF而产生。
在框202，当没有检测到挂车摇晃时，控制器102使用曲线图GR确定作为车辆速度的函数的必须施加到挂车16的摩擦力FF。控制器102然后命令致动器110施加作为车辆速度的函数确定的摩擦力FF以保持挂车稳定性。然而，当检测到挂车摇摆时，控制器102命令致动器110向挂车16施加预定的可变量的摩擦力，以抑制挂车摇摆，如箭头MF所示。控制器102可以使用从钩挂角度传感器112接收的钩挂角度数据来检测是否正在发生挂车摇摆。因此，控制器102从钩挂角度传感器112接收包含钩挂角度数据的钩挂角度信号HAS，并且使用钩挂角度数据检测是否发生挂车摇摆。如上所述，当作用在挂车16上的侧向力使挂车16在车辆10后面从一侧移动到另一侧时发生挂车摇摆。因此，挂车摇摆的特征在于振荡，每个振荡具有振荡幅度。响应于检测到挂车摇摆，控制器102命令致动器110向挂车16施加预定的可变量的摩擦力以抑制挂车摇摆，如箭头MF所示。方法200然后进行到框204。
在框204，控制器102继续接收车辆速度信号VS和钩挂角度信号HAS。使用钩挂角度信号HAS，控制器102在命令致动器110向挂车16施加预定的可变量的摩擦力之后监测振荡幅度的衰减速率，然后方法200前进到框206和框208。
在框206，控制器102命令人机界面107将关于挂车摇摆的可控性状态传达给车辆操作者。在框208，控制器102使用多个振荡幅度的衰减速率来调节建立摩擦力FF与车辆速度之间的关系的曲线图GR，以产生更新的曲线图UGR。在曲线图GR中，摩擦力FF与车辆速度之间的关系可以至少部分地由如图3所示的线性函数LF限定，并且控制器102通过改变线性函数LF的斜率来调节曲线图GR以产生更新的线性函数ULF。替代地，如图4所示，摩擦力FF与车辆速度之间的关系可由阶跃函数SF限定，并且控制器102通过改变阶跃函数SF的尺度来调节曲线图GR，以产生更新的阶跃函数USF。在框208，控制器102然后使用车辆系统18的车辆速度和更新的曲线图UGR来确定要由致动器110施加到挂车16的摩擦力FF。接下来，控制器102命令致动器110施加使用车辆速度和更新的曲线图UGR确定的摩擦力FF，以最大化挂车16的稳定性并最小化挂车摇摆的风险。
图5是用于控制施加到挂车16的摩擦力FF以保持挂车稳定性的方法300的流程图。方法300开始于框302。在框302，使用例如车辆传感器108和钩挂角度传感器112收集输入。输入包括但不限于车辆速度、车辆方向、方向盘角度、阵风检测、经过车辆检测、车道改变检测、上坡/下坡检测和角度、轮胎-道路摩擦系数、制动踏板位置和/或压力、即将发生的前向力检测、侧倾角和/或变速器状态(即PRNDL状态)。这些输入用于多个目的，即：对挂车16施加更大的摩擦力FF以确保挂车稳定性；允许预期的驾驶操纵；允许稳定的车道转换、允许在变化的道路坡度上稳定的行驶、允许车辆10和挂车16以稳定的方式减速、以稳定的方式越过侧倾角、以及指示车辆10和挂车16正在沿哪个方向移动。在框302，将输入发送至控制器102。因此，控制器102接收输入。方法300然后继续到框304。
在框304，控制器102根据车辆速度和其它输入来确定待施加到挂车16的摩擦力FF。如上文关于图3所讨论的，控制器102可使用曲线图GR或更新的曲线图UGR来确定施加至板119的摩擦力FF。一旦确定了摩擦力FF，方法300进行到框306。
在框306，控制器102命令致动器110将如在框304中确定的摩擦力FF施加到挂车16。为此，方法300继续到框308。在框308，控制器102命令电动马达114以该功率操作，以便产生在框304确定的摩擦力FF。然后，方法300进行到框310。在框310，电动马达114的扭矩输出被传输到扭矩传输系统116。在框310，扭矩传输系统116可将扭矩转换成线性平移力以施加到摩擦板118。在框312中，摩擦板118向挂车16施加摩擦力FF以保持挂车稳定性。在框311，作为致动器传感器121之一的力传感器测量并监测施加在摩擦板118上的力。在框305，力传感器产生反馈信号并将其发送到控制器。该反馈信号指示由致动器110施加到挂车16的摩擦力FF的大小。在框305，控制器102接收来自力传感器的反馈信号，并且将该信号与在框304处确定的摩擦力融合，以确保致动器110施加使用车辆速度确定的摩擦力FF，而不管环境条件如何。在框312之后，方法300进行到框314。
在框314，钩挂角度传感器112测量和监测钩挂角度HA，并确定钩挂角度速率。然后在框304，钩挂角度速率可用于确定摩擦力FF。如上所述，钩挂角度传感器112可以是摄像机、超声波传感器、飞行时间传感器或能够测量致动器110的可动板119相对于致动器110的摩擦板118的平移的其它类型的位移传感器。利用A框架角度测量，控制器102能够使钩挂角度的平移量和/或钩挂角度速率测量相关联。不管所使用的钩挂角度传感器112的类型如何，钩挂角度传感器112产生钩挂角度数据，其包括钩挂角度、随时间的钩挂角度速率等。方法300然后进行到框316。
在框316，控制器102使用从钩挂角度传感器112获得的钩挂角度数据观察振荡。具体地，控制器102使用从钩挂角度传感器112获得的钩挂角度数据确定挂车摇摆期间的振荡幅度和振荡衰减速率。然后在框304，控制器102使用振荡幅度和振荡衰减速率来确定要施加到挂车16的摩擦力FF。
图6是衰减速率监测方法400的流程图。方法400开始于框402。在框402，控制器102从钩挂角度传感器112请求钩挂角度数据。当检测到挂车摇摆时，钩挂角度数据包括振荡幅度和振荡衰减速率。一旦控制器102请求钩挂角度数据，控制器102启动时钟并且最终确定自从控制器102请求钩挂角度数据以来是否已经经过了预定的时间量。如果自从控制器102请求钩挂角度数据以来还没有经过预定时间量，则方法400继续到框404。
在框404，控制器102确定钩挂角度数据的数据点的数量是否大于可校准阈值。如果控制器102确定钩挂角度数据的数据点的数量不大于可校准阈值，则方法400前进到框406。
在框406，控制器102继续监测钩挂角度信号并且存储挂车摇摆振荡中的峰值。当已经检测到挂车摇摆时，致动器110将预定的可变量的摩擦力施加到挂车16以抑制挂车摇摆。挂车的稳定性也被重新评估。
在框404，如果控制器102确定钩挂角度数据的数据点的数量大于可校准阈值，则方法400继续到框408。在框408，控制器102确定在施加预定的可变量的摩擦力到挂车16之后，钩挂角度数据的振荡幅度是否增加，如果钩挂角度数据的振荡幅度不增加，则方法400继续到框410。
在框410，控制器102确定自从控制器102请求钩挂角度数据以来经过的时间是否大于或等于可校准定时阈值。如果自从控制器102请求钩挂角度数据以来经过的时间小于可校准定时阈值，则方法400继续到框406。如果自从控制器102请求钩挂角度数据以来经过的时间大于或等于可校准定时阈值，则方法400继续到框412。在框412，控制器102命令人机界面107向车辆操作者传达车辆摇摆摩擦系统100花费太长时间来稳定。控制器102还可以命令人机界面107向车辆操作者传达挂车16处于最小控制下、衰减速率是线性的、以及挂车摇摆花费太长时间以至于不能抑制。
在框408，如果钩挂角度数据的振荡幅度增加，则方法400继续到框414。在框414，控制器102命令人机界面107向车辆操作者传达挂车16是不可控的。
在框402，如果自从控制器102请求钩挂角度数据以来已经经过了预定时间量，则方法400继续到框416。在框416，控制器102检查车辆摇摆摩擦系统100以确定钩挂角度状态是否正常。如果钩挂角度状态不正常，则方法400继续至框418。在框418，控制器102命令人机界面107将系统错误传达给车辆操作者。控制状态-2意味着存在系统错误。系统误差可以是在数据收集中已经发生超时、车辆摇摆摩擦系统100被损坏和/或钩挂角度数据不是直线。
在框416，如果钩挂角度状态正常，则方法400继续到框420。在框420，控制器102确定挂车摇摆期间的振荡的衰减速率是否小于可校准阈值。如果挂车摇摆期间的振荡的衰减速率不小于可校准阈值，则方法400继续到框422。在框422，控制器102命令人机界面107向车辆操作者传达挂车16处于最小控制之下。
在框420，如果挂车摇摆期间的振荡的衰减速率小于可校准阈值，则方法400继续到框424。在框424，控制器102命令人机界面107向车辆操作者传达挂车16处于控制之下。控制状态3意味着挂车16处于完全控制下，并且挂车摇摆的抑制已经成功。
虽然已经详细描述了用于实施本教导的最佳模式，但是本公开所涉及领域的技术人员将认识到在所附权利要求的范围内用于实施本教导的各种替代设计和实施例。在此说明性地公开的车辆系统18可以在缺少在此未具体公开的任何元件的情况下适当地实施。此外，附图中所示的实施例或本说明书中提及的各种实施例的特性不一定被理解为彼此独立的实施例。相反，在实施例的示例之一中描述的每个特征可以与来自其它实施例的一个或多个其它期望特征组合，从而得到没有以文字或通过参考附图描述的其它实施例。这里使用的短语“至少一个”应当被解释为包括非排他性的逻辑“或”，即A和/或B等，这取决于部件的数量。

Claims (10)

1.一种用于抑制挂车摇摆的方法，包括：
由联接到挂车的车辆系统的控制器接收所述车辆系统的车辆速度信号，其中所述车辆速度信号指示所述车辆系统的车辆速度；
使用所述车辆系统的所述车辆速度和曲线图来确定待由致动器施加到所述挂车的摩擦力，所述曲线图建立待施加到所述挂车的所述摩擦力与所述车辆速度之间的关系；
由所述控制器命令所述致动器向所述挂车施加使用所述车辆速度和所述曲线图确定的所述摩擦力；
由控制器从与控制器通信的钩挂角度传感器接收钩挂角度数据，其中钩挂角度传感器配置成测量和监测连接到车辆系统的挂车的钩挂角度；
由控制器使用钩挂角度数据检测挂车摇摆，其中挂车摇摆具有多个摇摆幅度的摇摆；
响应于检测到挂车摇摆，由所述控制器命令致动器向挂车施加预定的可变量的摩擦力以抑制挂车摇摆；
在命令所述致动器将所述预定的可变量的摩擦力施加到所述挂车之后，监测所述多个振荡幅度的衰减速率；以及
由所述控制器使用所述多个振荡幅度的衰减速率来调节建立所述摩擦力与所述车辆速度之间的关系的所述曲线图以创建更新的曲线图。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
使用所述车辆系统的车辆速度和所述更新的曲线图来确定要由所述致动器施加到所述挂车的摩擦力；以及
由所述控制器命令所述致动器施加使用所述车辆速度和所述更新的曲线图确定的所述摩擦力。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述摩擦力与所述车辆速度之间的关系是线性函数，并且由所述控制器调节所述曲线图包括改变所述线性函数的斜率。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述摩擦力与所述车辆速度之间的关系是阶跃函数，并且由所述控制器调节所述曲线图包括改变所述阶跃函数的尺度。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后，确定所述多个振荡幅度的衰减速率是线性的；
响应于确定所述多个振荡幅度的衰减速率是线性的，确定所述挂车在控制之下；以及
经由所述车辆系统的人机界面向所述车辆系统的操作者传达所述挂车在控制之下。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后，确定所述多个振荡幅度正在增加；
响应于确定所述多个振荡幅度增加，使用从所述钩挂角度传感器接收的钩挂角度数据确定在向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后所述挂车是不可控的；以及
经由所述车辆系统的人机界面向所述车辆系统的操作者传达所述挂车是不可控的。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在向所述挂车施加所述预定的可变量的摩擦力之后，确定所述多个振荡幅度的所述衰减速率不是线性的；
响应于确定所述多个振荡幅度的衰减速率不小于可校准阈值，确定所述挂车处于最小控制下；以及
经由所述车辆系统的人机界面向所述车辆系统的操作者传达所述挂车处于最小控制下。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述致动器包括被配置成向所述挂车施加外部阻力矩的摩擦板，所述致动器包括与所述控制器通信的力传感器，所述力传感器联接到所述摩擦板以监测和测量施加到板的摩擦力，并且所述力传感器被配置成生成反馈信号并将所述反馈信号发送到所述控制器，并且所述反馈信号指示由所述致动器施加到所述挂车的摩擦力的大小。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：从所述力传感器接收所述反馈信号，以确保所述致动器施加使用所述车辆速度确定的所述摩擦力，而不管环境条件如何。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：由所述控制器在考虑所述反馈信号的情况下命令所述致动器向所述挂车施加所述摩擦力。
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