CN116141981A - 用于车辆的转角模块装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于车辆的转角模块装置。该转角模块装置包括处理器，该处理器被配置为接收驾驶员对车辆的制动启动操纵输入。该转角模块装置还包括控制器，该控制器被配置为当一个或多个处理器在车辆位于斜坡的状态下收到制动启动操纵输入时，通过基于方向角独立地控制车辆四个车轮的转向来执行车辆制动。该方向角是斜坡的倾斜方向与车辆的纵向方向之间的角度。

Description

用于车辆的转角模块装置
技术领域
本公开涉及一种用于车辆的转角模块装置，更具体地，涉及一种用于集成了驱动系统、制动系统、转向系统和悬架系统的车辆的转角模块(corner module)装置。
背景技术
通常，电动汽车是指没有废气排放的环保型汽车。电动汽车上安装有用于提供驱动能量的高压电池、用于从高压电池输出的功率产生旋转功率的驱动电机等。电动汽车由电机的旋转功率通过驱动轴传递给车轮而被驱动。
最近，考虑到可以减轻车辆重量和减少功率传递过程中的能量损失的优点，将电机直接安装在车轮内，从而将电机的功率直接传递给车轮的轮内电机(in-wheel motor)车辆受到了关注，因为中间阶段的功率传递单元，例如减速器或差速器齿轮，可以省略。此外，还正在积极开发一种除驱动系统外还集成有制动系统、转向系统和悬架系统的车轮。
本公开的背景技术在2019年4月23日公布的、公布号为10-2019-0041855、名称为“轮内电机车辆的转向系统”的韩国专利申请中公开。
发明内容
各实施方式旨在提供一种用于车辆的转角模块装置，该装置可以自由调整车轮的数量和对齐，以适应车辆的用途。
此外，各实施方式旨在提供一种用于车辆的转角模块装置，该装置可以独立控制每个车轮的操作。
在一个一般方面中，这里提供了一种用于车辆的转角模块装置。该转角模块装置包括处理器，被配置为接收车辆的制动启动操纵输入。该转角模块装置还包括控制器，该控制器被配置为当该一个或多个处理器在该车辆位于斜坡的状态下收到该制动启动操纵输入时，通过基于方向角独立地控制该车辆四个车轮的转向来执行车辆制动。该方向角是该斜坡的倾斜方向与该车辆的纵向方向之间的角度。
该控制器可被配置为：根据在该车辆的四个车轮中布置在该斜坡下侧的下车轮所对应的第一规则和布置在该斜坡上侧的上车轮所对应的第二规则，对该四个车轮进行对齐。该下车轮和该上车轮根据该方向角识别。
当该方向角存在于第一区域或第三区域中时，该下车轮可被识别为该车辆的四个车轮中布置在该斜坡下侧的两个车轮，且该上车轮被识别为布置在该斜坡上侧的其余两个车轮。当该方向角存在于第二区域时，该下车轮被识别为该车辆的四个车轮中布置在该斜坡下侧的三个车轮，且该上车轮可被识别为布置在该斜坡上侧的其余一个车轮。该第一区域是该方向角等于或大于0°且小于第一参考角的区域，该第二区域是该方向角等于或大于该第一参考角且小于第二参考角的区域，以及该第三区域是该方向角等于或大于该第二参考角且等于或小于90°的区域。
该第一规则在该控制器中可被预定义为限制该车辆在该倾斜方向上的运动的规则，而该第二规则在该控制器中可被预定义为限制该车辆在该斜坡的倾斜平面上垂直于该倾斜方向的方向上的运动的规则。
当在与该倾斜方向相反的方向上与该车辆的重心相隔设定距离的点被定义为参考点时，该第一规则可为用于对齐该下车轮的规则，以便将连接该参考点和该下车轮的中心点的直线与该下车轮的长轴垂直，而该第二规则可为用于对齐该上车轮的规则，以便将连接该参考点和该上车轮的中心点的直线与该上车轮的长轴放置在同一条线上。
在另一个一般方面中，这里提供了一种操作用于车辆的转角模块装置的方法。该方法包括由控制器确定是否收到驾驶员对车辆的制动启动操纵输入；以及当在该车辆位于斜坡的状态下收到该制动启动操纵输入时，由该控制器通过基于方向角独立地控制该车辆四个车轮的转向来执行车辆制动。该方向角是该斜坡的倾斜方向与该车辆的纵向方向之间的角度。
在执行车辆制动时，该控制器根据在该车辆的四个车轮中布置在该斜坡下侧的下车轮所对应的第一规则和布置在该斜坡上侧的上车轮所对应的第二规则，可对该四个车轮进行对齐。该下车轮和该上车轮可根据该方向角识别。
当该方向角存在于第一区域或第三区域中时，该下车轮可被识别为该车辆的四个车轮中布置在该斜坡下侧的两个车轮，且该上车轮可被识别为布置在该斜坡上侧的其余两个车轮。当该方向角存在于第二区域时，该下车轮可被识别为该车辆的四个车轮中布置在该斜坡下侧的三个车轮，且该上车轮可被识别为布置在该斜坡上侧的其余一个车轮。该第一区域是该方向角等于或大于0°且小于第一参考角的区域，该第二区域是该方向角等于或大于该第一参考角且小于第二参考角的区域，以及该第三区域是该方向角等于或大于该第二参考角且等于或小于90°的区域。
该第一规则在该控制器中可被预定义为限制该车辆在该倾斜方向上的运动的规则，而该第二规则在该控制器中可被预定义为限制该车辆在该斜坡的倾斜平面上垂直于该倾斜方向的方向上的运动的规则。
当在与该倾斜方向相反的方向上与该车辆的重心相隔设定距离的点被定义为参考点时，该第一规则可为用于对齐该下车轮的规则，以便将连接该参考点和该下车轮的中心点的直线与该下车轮的长轴垂直，而该第二规则可为用于对齐该上车轮的规则，以便将连接该参考点和该上车轮的中心点的直线与该上车轮的长轴放置在同一条线上。
在还一个一般方面中，这里提供了一种用于车辆的转角模块装置。该转角模块装置可包括处理器，被配置为接收驾驶员对车辆的制动启动操纵输入。该转角模块装置还可包括控制器，被配置为通过使用根据预设算法确定的参考点来定义的规则，独立地控制该车辆四个车轮的转向来执行车辆制动，以便当该一个或多个处理器在该车辆位于斜坡的状态下收到该制动启动操纵输入时，该车辆相对于该斜坡处于稳定状态。
该算法被预设在该控制器中，以将在与该斜坡的倾斜方向相反的方向上与该车辆的重心相隔设定距离的点确定作为参考点。该设定距离被确定为通过将该车辆的前轮轴和后轮轴之间的距离WB乘以根据该车辆的梯度设定的缩放系数N而得到的值。该梯度越大，该缩放系数被设置的值越高。
该规则可包括第一规则和第二规则。该第一规则在该控制器中可被预定义为限制该车辆在该倾斜方向上的运动的规则，而该第二规则在该控制器中可被预定义为限制该车辆在该斜坡的倾斜平面上垂直于该倾斜方向的方向上的运动的规则。
该控制器根据在该车辆的四个车轮中布置在该斜坡下侧的下车轮所对应的第一规则和布置在该斜坡上侧的上车轮所对应的第二规则，可对该四个车轮进行对齐，并且该下车轮和该上车轮根据方向角识别，该方向角被定义为该斜坡的倾斜方向与该车辆的纵向方向之间的角度。
该第一规则可为用于对齐该下车轮的规则，以便将连接该参考点和该下车轮的中心点的直线与该下车轮的长轴垂直，而该第二规则可为用于对齐该上车轮的规则，以便将连接该参考点和该上车轮的中心点的直线与该上车轮的长轴放置在同一条线上。
根据本公开的一个方面，可以提高设计自由度，并且可以批量生产各种类型的专用车辆(purpose built vehicles,PBV)，因为第一平台和第二平台的数量和布置可以根据车辆的类型或用途进行适当调整。
此外，根据本公开的一个方面，适合于驾驶状态的稳定驾驶是可能的，并且可以更广泛地确保转向角的范围(例如在其自身位置的转动和侧驾驶)，因为转角模块可以独立地调整每个车轮的操作。
附图说明
图1是示意性地示出根据本公开实施方式的包括用于车辆的转角模块装置的车辆的配置的前视图。
图2是示意性地示出根据本公开实施方式的包括用于车辆的转角模块装置的车辆的配置的透视图。
图3是示意性地示出根据本公开实施方式的主平台的配置的透视图。
图4和5是示意性地示出根据本公开实施方式的主紧固部的配置的放大图。
图6是示意性地示出根据本公开实施方式的第一转角模块平台和第二转角模块平台的配置的透视图。
图7和图8是示意性地示出根据本公开实施方式的第一转角模块紧固部和第二转角模块紧固部的配置的放大视图。
图9是示意性地示出根据本公开第一实施方式的转角模块的配置的透视图。
图10是示出根据本公开第一实施方式的转角模块在不同于图9的配置的视角下的配置的透视图。
图11是示意性地示出根据本公开第一实施方式的转角模块的配置的前视图。
图12是示意性地示出根据本公开第一实施方式的转角模块的配置的侧视图。
图13是示意性地示出根据本公开第一实施方式的转角模块的配置的分解透视图。
图14是示意性地示出根据本公开第一实施方式的转向驱动单元的配置的截面图。
图15、图16A和图16B是示意性地示出根据本公开第一实施方式的转角模块的操作过程的操作图。
图17是示意性地示出根据本公开另一实施方式的包括用于车辆的转角模块装置的车辆的配置的图。
图18是示意性地示出根据本公开另一实施方式的第一转角模块平台和第二转角模块平台的配置的图。
图19和图20是示意性地示出根据本公开实施方式的第一转角模块延伸紧固部和第二转角模块延伸紧固部的配置的放大视图。
图21是示意性地示出根据本公开又一实施方式的包括用于车辆的转角模块装置的车辆的配置的图。
图22是用于描述根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的功能的框图。
图23是示意性地示出根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第一应用(单独转向架构)中计算第一至第四目标角度的一系列过程的示例性图。
图24是示出根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第一应用(单独转向架构)中前轮转向模式中的第一至第四目标角度的示例性图。
图25和图26是示出根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第一应用(单独转向架构)中四轮同相位转向模式中的第一至第四目标角度的示例性图。
图27和图28是示出根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第一应用(单独的转向架构)中四轮反相转向模式中的第一至第四目标角度的示例性图。
图29是用于描述根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第一应用(单独的转向架构)中操作方法的流程图。
图30至图33是示出根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第二应用(通过单独转向的制动机构)中坡度和车辆位置之间的关系的示例性图。
图34至图36是示出根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第二应用(通过单独转向的制动机构)中车轮已根据方向角对齐的状态的示例性图。
图37是用于描述根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第二应用(通过单独的转向)中操作方法的流程图。
图38是示出根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第三应用(用于改善直线驾驶性能的姿势控制机制)中确定可变增益的方法的示例性图。
图39是用于描述根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第三应用(用于改善直线驾驶性能的姿势控制机制)中的操作方法的流程图。
图40是用于描述根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第四应用(用于解决打滑的姿势控制机制)中的操作方法的流程图。
图41是示出根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第五应用(目标轨迹生成和跟踪控制机构)中计算距离信息和中心目标曲率的过程的示例性图。
图42是示出根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第五应用(目标轨迹生成和跟踪控制机构)中计算左目标曲率和右目标曲率的过程的示例性图。
图43是示出根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第五应用(目标轨迹生成和跟踪控制机构)中计算目标转向角的过程的示例图。
图44是示出根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第五应用(目标轨迹生成和跟踪控制机构)中独立地控制每个车轮的转向的方法的框图。
图45是用于描述根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第五应用(目标轨迹生成和跟踪控制机构)中的操作方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述根据本公开的包括用于车辆的转角模块装置的车辆和用于车辆的转角模块装置的操作方法的实施方式。
在这样的过程中，为了描述清楚和方便起见，可能夸大了图纸中所示的线的宽度或元件的尺寸。以下描述的术语是通过考虑其在本公开中的功能来定义的，并且可以根据用户或操作者的意图或实践进行更改。因此，应根据本说明书的总体内容定义此类术语。
此外，在整个说明书中，当描述一个部件“连接(或联接)”到另一个部件时，一个部件可以“直接连接(或联接)”到另一个部件，或者可以“通过插入其中的另一个构件”连接到另一个部件。当一个元件“包括(或包含)”其他元件时，这意味着该一个元件可以进一步“包括(或包含)”另一个元件，而不是排除另一个元件，除非明确相反地描述。
此外，在本说明书中，相同的附图标记可以表示相同的元件。尽管在特定附图中未提及或描述，但相同的附图标记或类似的附图标记可以基于另一附图来描述。此外，尽管在特定附图的一部分中未指示附图标记，但该部分可以基于另一附图来描述。此外，为了便于理解，已经设置了本申请的附图中包括的具体元件的数量、形状和尺寸、尺寸之间的相对差异等，并且不限制实施方式，并且可以以各种形式实现。
Ⅰ.包括用于车辆的转角模块装置的车辆的结构
图1是示意性地示出根据本公开实施方式的包括用于车辆的转角模块装置的车辆的配置的前视图。图2是示意性地示出根据本公开实施方式的包括用于车辆的转角模块装置的车辆的配置的透视图。
参考图1和2，包括根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的车辆包括用于车辆的转角模块装置1、顶帽2和门部件3。
根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置1包括框架模块100和转角模块200。
框架模块100安装在车身的下侧，通常支持转角模块200、电池400和逆变器500。
参考图2，根据本实施方式的框架模块100包括主平台1100、第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B。
主平台1100安装在车体的下侧。用于向稍后描述的转角模块200提供电源的电池400安装在主平台1100内。主平台1100可以具有高度刚性的材料，例如金属，以便主平台可以充分承受从电池400施加的重量。电池400形成为具有比主平台1100低的高度。
图3是示意性地示出根据本公开实施方式的主平台1100的配置的透视图。
参考图3，根据本实施方式的主平台1100包括主板1110、主轮罩1120和主紧固部1130。
主板1110形成主平台1100中央部分的外观，通常支撑后面描述的主轮罩1120。根据本公开实施方式的主板1110可以形成为具有平行于地面布置的平板的形式。电池400位于主板1110的顶部，如有必要，逆变器500可位于其上。主板1110面积的设计可以根据车身尺寸、电池400的尺寸等进行不同的更改。
主轮罩1120从主板1110延伸，并提供容纳转角模块200的空间。根据本实施方式的主轮罩1120可以形成为具有从主板1110的顶部垂直向上延伸的柱的形式。更具体地，主轮罩1120布置在主板1110的拐角侧，并且形成为具有打开的外表面。例如，如图3所示，主轮罩1120可延伸至主板1110的拐角的顶部，横截面形状约为
Figure BDA0003959090320000051
形状。因此，主轮罩1120可以提供容纳转角模块200的空间。
主轮罩1120的顶部形成有平行于主板1110布置的平板形式。因此，主轮罩1120可以提供一个空间，其中可以在主轮罩1120的顶部上形成后面描述的主紧固部1130。
主轮罩1120可以设置为多个。多个主轮罩1120可以分别布置在主板1110的多个拐角侧上。
主紧固部1130设置于主板1110和主轮罩1120中，并固定至后面描述的第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B。
图4和5是示意性地示出根据本公开实施方式的主紧固部的配置的放大图。
参考图3至5，根据本实施方式的主紧固部1130包括上部主紧固部1131和下部主紧固部1132。
根据本实施方式的上部主紧固部1131可以形成为具有凹进的(concavelyrecessed)槽的形式，并且从主轮罩1120的外表面形成。上部主紧固部1131从主轮罩1120的顶部垂直向下延伸。上部主紧固部1131可以有具有阶梯形的横截面形式，使得上部主紧固部1131与稍后描述的第一转角模块上部紧固部1231A和第二转角模块上部紧固部1231B锁定并联接。上部主紧固部1131设置在主轮罩1120的端部处，该主轮罩1120的端部设置为面向后面描述的第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B。上部主紧固部1131可以设置为多个，并且可以分别单独设置于主轮罩1120中。
根据本实施方式的下部主紧固部1132可以形成为具有凹进的(concavelyrecessed)槽的形式，并且从主板1110的外表面形成。下部主紧固部1132可以有具有阶梯形的横截面形式，使得下部主紧固部1132与稍后描述的第一转角模块下紧固部1232A和第二转角模块下紧固部1232B锁定并联接。
下部主紧固部1132在与上部主紧固部1131的方向相反的方向延伸。更具体地，下部主紧固部1132从主板1110的下侧垂直向上延伸。因此，当上部主紧固部1131和下部主紧固部1132被紧固到稍后描述的第一转角模块紧固部1230A和第二转角模块紧固部1230B时，上部主紧固部1131和下部主紧固部1132可以防止第一转角模块紧固部1230A和第二转角模块紧固部1230B在任何一个方向偏离。
下部主紧固部1132成对设置，并设置在主板1110的端部处，该主板1110的端部设置为分别面向后面描述的第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B。
第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B分别可拆卸地联接到主平台1100的两侧。第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B具有稍后描述的分别联接到其下侧的转角模块200，并支撑转角模块200。转角模块200和逆变器500安装在第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B的每个的内部，逆变器500将从电池400提供的直流电源转换为交流电源并将交流电源传输到转角模块200。逆变器500形成为具有低于第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B的高度。第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B可以具有高度刚性的材料，例如金属，使得第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B能够充分承受从转角模块200和电池400施加的重量。
图6是示意性地示出根据本公开实施方式的第一转角模块平台和第二转角模块平台的配置的透视图。
参考图6，根据本实施方式的第一转角模块平台1200A包括第一转角模块板1210A、第一转角模块轮罩1220A和第一转角模块紧固部1230A。
第一转角模块板1210A形成第一转角模块平台1200A的中央部分的外观，并且通常支撑后面描述的第一转角模块轮罩1220A。根据本实施方式的第一转角模块板1210A可以形成为具有平行于地面布置的平板的形式。逆变器500位于第一转角模块板1210A的顶部上，如有必要，电池400可位于其上。第一转角模块板1210A的面积的设计可以根据主板1110的尺寸、逆变器500的尺寸等来不同地改变。
第一转角模块轮罩1220A从第一转角模块板1210A延伸，并提供容纳转角模块200的空间。根据本实施方式的第一转角模块轮罩1220A可以形成为具有从主板1110的顶部向上延伸的板的形式。第一转角模块轮罩1220A可以成对提供，并且可以分别沿第一转角模块板1210A的宽度方向布置在第一转角模块板1210A的端部。
第一转角模块轮罩1220A配备有支撑转角模块200的第一安装板1221A。第一安装板1221A可以形成为从第一转角模块轮罩1220A的顶部沿第一转角模块板1210A的宽度方向延伸的平板的形式。第一安装板1221A平行于第一转角模块板1210A布置。第一安装板1221A的下侧通过螺栓联接等可拆卸地联接到转角模块200。
在这种情况下，第一转角模块轮罩1220A可沿其宽度方向延伸至第一转角模块板1210A的外侧，如图6所示，横截面形状约为
Figure BDA0003959090320000071
形状。因此，第一转角模块轮罩1220A可以提供容纳转角模块200的空间。
第一转角模块紧固部1230A设置于第一转角模块板1210A和第一转角模块轮罩1220A中，并紧固至主平台1100一侧上设置的主紧固部1130。当主平台1100和第一转角模块平台1200A被组装时，第一转角模块紧固部1230A设置在面向主平台1100一侧上设置的主紧固部1130的位置。当第一转角模块平台1200A在平行于车辆长度方向的方向上与主平台1100相互接触时，第一转角模块紧固部1230A与主平台1100一侧上设置的主紧固部1130锁定并联接。因此，主紧固部1130和第一转角模块紧固部1230A可以提高主平台1100和第一转角模块平台1200A的组装性能。
图7和8是示意性地示出根据本公开实施方式的第一转角模块紧固部和第二转角模块紧固部的配置的放大图。
参考图6至8，根据本公开实施方式的第一转角模块紧固部1230A包括第一转角模块上部紧固部1231A和第一转角模块下部紧固部1232A。
根据本实施方式的第一转角模块上部紧固部1231A可以形成为具有从第一转角模块轮罩1220A的外表面突出的突起形式。更具体地，第一转角模块上部紧固部1231A从第一安装板1221A的前部或后部的端部(更具体地，这样的端部：设置为面向主平台1100在其一侧上的端部)横向延伸。当第一转角模块平台1200A在平行于车辆长度方向的方向上与主平台1100接触时，第一转角模块上部紧固部1231A插入在主平台1100一侧上设置的上部主紧固部1131中。在这种情况下，第一转角模块上部紧固部1231A可以具有末端弯曲成钩状的形状，使得第一转角模块上部紧固部1231A与在主平台1100一侧上设置的上部主紧固部1131锁定并联接。第一转角模块上部紧固部1231A可以设置为多个，并且可以分别设置于第一转角模块轮罩1220A中。
根据本实施方式的第一转角模块下部紧固部1232A可以形成为具有从第一转角模块板1210A的外表面突出的突起形式。更具体地，第一转角模块下部紧固部1232A从第一转角模块板1210A的前部或后部的任何一端(更具体地，设置为面向主平台1100在其一侧上的端部的一端)横向延伸。当第一转角模块平台1200A在平行于车辆长度方向的方向上与主平台1100接触时，第一转角模块下部紧固部1232A插入在主平台1100一侧上设置的下部主紧固部1132中。
第一转角模块下部紧固部1232A可以具有末端弯曲成钩状的形状，使得第一转角模块下部紧固部1232A与下部主紧固部1132锁定并联接。在这种情况下，第一转角模块下部紧固部1232A的端部在与第一转角模块上部紧固部1231A的端部的方向相反的方向上弯曲。例如，第一转角模块上部紧固部1231A的端部可以向下弯曲，第一转角模块下部紧固部1232A的端部可以向上弯曲。因此，当第一转角模块上部紧固部1231A和第一转角模块下部紧固部1232A被紧固到主紧固部1130时，第一转角模块上部紧固部1231A和第一转角模块下部紧固部1232A可以防止上部主紧固部1131和下部主紧固部1132在其任何方向上偏离。
第二转角模块平台1200B包括第二转角模块板1210B、第二转角模块轮罩1220B和第二转角模块紧固部1230B。
第二转角模块板1210B和第二转角模块轮罩1220B的详细形状可以形成为分别与上述第一转角模块板1210A和第一转角模块轮罩1220A具有相同的形式。
第二转角模块紧固部1230B设置于第二转角模块板1210B和第二转角模块轮罩1220B中，并紧固至在主平台1100另一侧上设置的主紧固部1130。当主平台1100和第二转角模块平台1200B组装时，第二转角模块紧固部1230B设置在这样的位置处：该位置面向在主平台1100另一侧上设置的主紧固部1130。当第二转角模块平台1200B在平行于车辆长度方向的方向与主平台1100接触时，第二转角模块紧固部1230B与在主平台1100另一侧上设置的主紧固部1130锁定并联接。
根据本实施方式的第二转角模块紧固部1230B包括第二转角模块上部紧固部1231B和第二转角模块下部紧固部1232B。
根据本实施方式的第二转角模块上部紧固部1231B可以形成为具有从第二转角模块轮罩1220B的外表面突出的突起的形式。更具体地，第二转角模块上部紧固部1231B从第二安装板1221B的前部或后部的端部(更具体地，这样的端部：设置为面向主平台1100在其另一侧上的端部)横向延伸。当第二转角模块平台1200B在平行于车辆长度方向的方向与主平台1100接触时，第二转角模块上部紧固部1231B插入在主平台1100一侧上设置的上部主紧固部1131中。在这种情况下，第二转角模块上部紧固部1231B可以具有末端弯曲成钩状的形状，使得第二转角模块上部紧固部1231B与在主平台1100一侧上设置的上部主紧固部1131锁定并联接。第二转角模块上部紧固部1231B可以设置为多个，并且可以分别设置于第二转角模块轮罩1220B中。
根据本实施方式的第二转角模块下部紧固部1232B可以形成为具有从第二转角模块板1210B的外表面突出的突起形式。更具体地，第二转角模块下部紧固部1232B从第二转角模块板1210B的前部和后部的任何一端(更具体地，设置为面向主平台1100在其另一侧上的端部的一端)横向延伸。当第二转角模块平台1200B在平行于车辆长度方向的方向与主平台1100接触时，第二转角模块下部紧固部1232B插入在主平台1100另一侧上设置的下部主紧固部1132中。
第二转角模块下部紧固部1232B可以具有末端弯曲成钩状的形状，使得第二转角模块下紧固部1232B与下部主紧固部1132锁定并联接。在这种情况下，第二转角模块下部紧固部1232B的端部在与第二转角模块上部紧固部1231B的端部方向相反的方向上弯曲。例如，第二转角模块上部紧固部1231B的端部可以向下弯曲，第二转角模块下部紧固部1232B的端部可以向上弯曲。因此，当第二转角模块上部紧固部1231B和第二转角模块下部紧固部1232B被紧固到主紧固部1130时，第二转角模块上部紧固部1231B和第二转角模块下部紧固部1232B可以防止上部主紧固部1131和下部主紧固部1132在任何一个方向上偏离。
转角模块200由框架模块100支撑，并连接至车辆300的车轮，通常执行驾驶、制动、转向或悬架(suspension)等操作。转角模块200可以设置为多个，并且可以单独连接到每个车轮300。多个转角模块200中的每一个可以在每个车轮300上独立地执行例如驱动、制动、转向或悬架的操作。稍后描述转角模块200的详细实施方式。
顶帽(top hat)2安装在车辆转角模块装置1的顶部上。顶帽2内提供乘客上车空间。
参考图1和2，根据本实施方式的顶帽2可以形成为盒子的形式，盒子的内部是空的，底部是打开的。可在顶帽2内安装适合乘客用途的各种物品和装置，例如座椅、操纵面板和桌子(table)。顶帽2的开口底部设置为面向框架模块100的顶部(即主平台1100的顶部)、第一转角模块平台1200A的顶部和第二转角模块平台1200B的顶部。顶帽2的底部可以通过螺栓连接(bolting)来联接到主轮罩1120的顶部、第一转角模块轮罩1220A和第二转角模块轮罩1220B，并且可以可拆卸地固定到框架模块100。根据框架模块100的面积、长度等，顶帽2的面积和长度的设计可以不同地改变。
门部件3以可打开和关闭的方式安装于顶帽2中，当打开时，乘客可以进入顶帽2中。
根据本实施方式的门部件3包括第一门3a和第二门3b。
第一门3a以可打开和关闭的方式安装在顶帽2的一侧上，并布置在主平台1100的顶部上。参考图1和2，根据本实施方式的第一门3a以打开和关闭的方式安装在顶帽2的宽度方向上的顶帽2的一侧上。第一门3a可以通过使用各种方法(例如打开和关闭方法和滑动方法)以打开和关闭的方式安装在顶帽2上。第一门3a可以成对提供，并且可以在顶帽2的宽度方向上以打开和关闭的方式分别安装在顶帽2的两侧上。第一门3a的两端布置在一对主轮罩1120之间，该一对主轮罩1120在主板1110的长度方向上彼此间隔开。第一门3a的底部被布置成面向在主板1110顶部上设置的电池400的顶部。由于电池400形成为具有低于主平台1100的高度，因此第一门3a的底部可以靠近地面布置，从而使乘客顺利上车。
第二门3b以可打开和关闭的方式安装在顶帽2的另一侧上，并布置在第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B中至少一个的顶部上。下文中，将描述第二门3b布置在第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B两者顶部上的示例，但第二门3b不限于该示例。第二门3b也可以布置在第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B任何一个的顶部上。
参考图1和2，根据本实施方式的第二门3b成对设置，并且以打开和关闭的方式在向前和向后方向安装在顶帽2的侧面上。因此，第二门3b可以在垂直于第一门3a的方向布置。第二门3b可以通过使用各种方法(例如打开和关闭方法和滑动方法)以打开和关闭的方式安装于顶帽2中。每对第二门3b中每一者的两端布置在一对第一转角模块轮罩1220A和第二转角模块轮罩1220B之间。每对第二门3b中每一者的底部被布置成面向在第一转角模块板1210A和第二转角模块板1210B中每一者的顶部上设置的逆变器500的顶部。由于逆变器500形成为具有低于第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B的高度，第二门3b的底部可以设置为靠近地面，从而使乘客顺利上车。
下文中，描述根据本公开第一实施方式的转角模块200的配置。
图9是示意性地示出根据本公开第一实施方式的转角模块的配置的透视图。图10是示出根据本公开第一实施方式的转角模块在不同于图9的配置的视角下的配置的透视图。图11是示意性地示出根据本公开第一实施方式的转角模块的配置的前视图。图12是示意性地示出根据本公开第一实施方式的转角模块的配置的侧视图。图13是示意性地示出根据本公开第一实施方式的转角模块的配置的分解透视图。
参考图9至13，根据本公开第一实施方式的转角模块200包括驱动单元2100、制动单元2200、悬架单元(suspension unit)2300和转向单元2400。
驱动单元2100通过向车轮300提供驱动力来旋转车轮300。
根据本实施方式的驱动单元2100包括轮内电机2110和转向节2120。
轮内电机2110安装在车轮300的内侧中，并产生驱动功率。根据本实施方式的轮内电机2110可以配置为包括：定子，其固定在车轮300内侧中并且通过接收来自电池400的电源来形成磁场；和转子，其可旋转地安装在车轮300内侧中并且通过与定子的电磁交互来旋转车轮300。定子和转子的中心轴线(central axis)可以与车轮300的中心轴线布置在同一条线上，并且可以以相互堆叠的方式从车轮300的内侧以同心形式布置。
转向节2120与轮内电机2110联接，并在稍后描述的制动单元2200和悬架单元2300之间提供与驱动单元2100的机械连接。根据本实施方式的转向节2120可以通过螺栓连接(bolting)等方式被轮内电机2110的定子联接和支撑。转向节2120可以通过车轮轴承等介质来旋转地支撑轮内电机2110的转子。转向节2120可以通过凭借铸造等方式而模制金属系材料来制造，以确保足够的刚度。转向节2120的详细形状不限于图13所示的形状。转向节2120的设计可以以能够支撑轮内电机2110的各种形状来改变。
制动单元2200通过被车轮300的旋转中断来施加或释放制动功率。
根据本实施方式的制动单元2200包括制动盘2210和制动卡钳2220。
制动盘2210连接到车轮300或轮内电机2110，并在与车轮300的旋转联锁的同时旋转。根据本实施方式的制动盘2210形成为具有盘形，并安装在车轮300的内侧中。制动盘2210设置为将其中心轴线与车轮300的中心轴线置于同一条线。制动盘2210可以通过螺栓连接等与车轮300或轮内电机2110的转子集成连接。因此，当车轮300旋转时，制动盘2210可以通过使用中心轴线(central axis)作为轴与车轮300一起旋转。制动盘2210直径的设计可以根据车轮300的直径、轮内电机2110的尺寸等进行不同的更改。
车辆制动时，制动卡钳2220通过对制动盘2210加压来施加制动力。根据本实施方式的制动卡钳2220可以配置为包括：制动片，其设置为面向制动盘2210；卡钳壳体，其与转向节2120联接并可移动地支撑制动片；以及活塞，其以前进和后退的方式可移动地安装于卡钳壳体中，并在其移动方向上朝向制动盘2210加压制动片或释放制动片的压力。
悬架单元2300连接到驱动单元2100，并吸收车辆行驶时从路面传递的冲击。
根据本实施方式的悬架单元2300包括悬架臂2310和减振器模块2320。
悬架臂2310设置在驱动单元2100和稍后描述的转向单元2400之间，并支撑车轮300。更具体地，当车辆靠自身刚度驱动时，悬架臂2310吸收从车轮300施加的重量，同时将车轮300与车身连接，并在调整车轮300的运动中发挥作用。
根据本实施方式的悬架臂2310可以包括第一臂2311和第二臂2312。
第一臂2311和第二臂2312的一端可旋转地连接到转向单元2400的转向体2410，另一端可旋转地连接到驱动单元2100的转向节2120。在这种情况下，第一臂2311和第二臂2312可以通过衬套(bush)、球节(ball joint)、销等介质旋转地联接到转向体2410和转向节2120。第一臂2311和第二臂2312在上下方向上彼此间隔，并且设置为彼此面对。第一臂2311和第二臂2312可以形成为具有双叉形。因此，第一臂2311和第二臂2312能够设置车轮300的负外倾角，以改善车辆的转弯性能，并能够设置降低车辆高度的低地板配置。第一臂2311和第二臂2312可以倾斜布置以形成预定角度。因此，第一臂2311和第二臂2312可以通过第一臂2311和第二臂2312形成的相对角度来设置与车辆类型、驾驶条件等相对应的侧视图摆臂(side view swing arm,SVSA)的长度和中心。
减震器模块2320设置为在其长度方向可伸缩，并吸收从路面通过车轮300传递到车身的冲击或振动。根据本实施方式的减震器模块2320包括圆柱体2321、杆2322和弹性体2323。
圆柱体2321在向上方向和向下方向延伸，并充满液体。圆柱体2321的底部可以穿透第一臂2311，并且圆柱体2321可以旋转地连接到第二臂2312的顶部。
杆2322沿圆柱体2321的长度方向延伸。杆2322的下侧插入圆柱体2321的上端，并且杆2322以在圆柱体2321的长度方向滑动地移动的方式安装。杆2322的上侧通过螺栓连接等联接至转向体2410。杆2322通过注入圆柱体2321的流体的压力而被联锁，来沿圆柱体2321的长度方向滑动地移动。
弹性体2323被布置成围绕圆柱体2321和杆2322的外表面。弹性体2323的长度通过与杆2322的滑动移动联锁而改变。根据本实施方式的弹性体2323可以形成为具有能够在其长度方向上伸缩的螺旋弹簧的形式。弹性体2323的两端可以通过固定至气缸2321的下片(lower sheet)和固定至杆2322的上片(upper sheet)而被联接和支撑。当杆2322滑动地移动时，弹性体2323可以被压缩或延伸，可以累积弹性恢复力，并且可以通过累积的弹性恢复力抵消从路面施加的冲击。
转向单元2400连接至悬架单元2300，并可旋转地安装在框架模块100的下侧上。转向单元2400通过使用框架模块100作为轴来顺时针或逆时针旋转，并调整车轮300的转向角度。转向单元2400安装在框架模块100的下侧上，并且可以防止转角模块200的部分结构从框架模块100向上突出。因此，可以解决车身安装设计、包装和车辆设计上的空间或形状问题。
根据本实施方式的转向单元2400包括转向体2410和转向驱动单元2420。
转向体2410设置为面向框架模块100的底部，并支撑悬架单元2300。根据本实施方式的转向体2410具有在平行于车辆高度方向的方向上延伸的长度方向，并且布置在框架模块100和悬架单元2300之间。转向体2410顶部的面积形成为大于其底部的面积。因此，转向体2410形成为具有近似
Figure BDA0003959090320000111
横截面形式。转向体2410的底部通过衬套、球节、销等介质与第一臂2311和第二臂2312的一端联接，并可旋转地支撑第一臂2311和第二臂2312。转向体2410顶部的下侧通过螺栓连接等与杆2322的顶部联接，并支撑减震器模块2320。
在转向体2410中设置容纳后面描述的转向驱动单元2420的容纳部2411。根据本实施方式的容纳部2411可以形成为具有凹槽的形式，该凹槽凹进(concavely recessed)并从转向体2410顶部的上侧向下形成。容纳部2411的详细横截面形状的设计可以根据转向驱动单元2420的形状而不同地改变。
转向驱动单元2420安装在转向体2410中，并相对于框架模块100可旋转地支撑转向体2410。转向驱动单元2420在车辆转向时使用框架模块100作为轴而旋转，并顺时针或逆时针旋转转向体2410。因此，可以调整通过悬架单元2300的介质连接到转向体2410的车轮300的转向角。
根据本实施方式的转向驱动单元2420包括功率生成模块2421、旋转模块2422和功率传输模块2423。
图14是示意性地示出根据本公开第一实施方式的转向驱动单元的配置的截面图。
参考图14，根据本实施方式的转向驱动单元2420包括功率生成模块2421、旋转模块2422和功率传输模块2423。
功率生成模块2421通过接收电源来产生旋转功率。根据本公开第一实施方式的功率生成模块2421可以示例为各种类型的电动机，这些电动机将从外部施加的电源转换为旋转功率，并通过驱动轴2421a输出旋转功率。功率生成模块2421可以连接到安装在框架模块100中的电池400，并且可以由电池400提供电源。
功率生成模块2421可位于容纳部2411的一侧上，并可通过螺栓连接等可拆卸地固定至转向体2410。功率生成模块2421的驱动轴2421a布置为与功率生成模块2421的中心轴线A位于同一轴线上。功率生成模块2421的中心轴线A可以平行于后面描述的旋转模块2422的中心轴线B布置。然而，功率生成模块2421不限于这样的示例。功率生成模块2421可以垂直于旋转模块2422的中心轴线B布置，这取决于后面描述的功率传输模块2423的详细结构。
旋转模块2422通过与功率生成模块2421产生的旋转功率联锁，以框架模块100作为轴而旋转。当旋转模块2422通过使用框架模块100作为轴而旋转时，旋转模块2422通过对围绕旋转模块2422的功率生成模块2421执行轨道运动来调整车轮300的转向角。稍后描述功率生成模块2421的这种详细操作过程。
旋转模块2422位于容纳部2411的另一侧上，并以与功率生成模块2421间隔开的方式布置。旋转模块2422可以通过螺栓连接等可拆卸地固定至转向体2410。旋转模块2422通过后面描述的功率传输模块2423的介质来连接到功率生成模块2421。旋转模块2422可以在旋转模块2422已与功率生成模块2421和功率传输模块2423一起集成容纳在同一壳体中的状态下而安装在转向体2410中，如图14所示，并且旋转模块2422可以与功率生成模块2421和功率传输模块2423分开安装在转向体2410中。
旋转模块2422的中心轴线B可以布置在与车轮300的中央表面相同的平面上。在这种情况下，车轮300的中央表面可以示例为一个平面，该平面属于车轮300的中心轴线垂直穿过的平面，并且在车辆的宽度方向上对称分割车轮300。因此，旋转模块2422的旋转中心轴线可以与车轮300的实际转向轴线重合，从而使车轮300稳定转向。
根据本实施方式的旋转模块2422包括安装部2422a、旋转模块主体2422b、输入轴2422c、输出轴2422d、减速模块2422e和转向导向器2422f。
安装部2422a形成旋转模块2422的上部外观，并固定在框架模块100的下侧。根据本实施方式的安装部2422a可以形成为具有平行于框架模块100(更具体地，第一安装板1221A或第二安装板1221B)的板的形式。安装部2422a的顶部通过螺栓连接等可拆卸地联接到第一安装板1221A或第二安装板1221B的底部。安装部2422a固定到框架模块100的底部，并且通常相对于框架模块100支撑转角模块200。
旋转模块主体2422b形成旋转模块2422的下部外观，并且与安装部2422a相对旋转地安装。根据本实施方式的旋转模块主体2422b形成为具有内部空的圆柱形，并且安装在安装部2422a的下侧上。旋转模块主体2422b的顶部通过轴承等介质可旋转地连接到安装部2422a的底部。旋转模块主体2422b的底部位于容纳部2411的另一侧上，并由容纳部2411支撑。旋转模块主体2422b可以，在旋转模块主体2422b与功率生成模块2421和功率传输模块2423集成地被容纳的情况下，被组装，并且旋转模块主体2422b可以固定到转向体2410。旋转模块主体2422b可以直接地被组装并固定至转向体2410。
输入轴2422c可旋转地安装在旋转模块主体2422b内，并通过从功率传输模块2423输送的旋转功率而旋转。根据本实施方式的输入轴2422c可以形成为具有轴的形式，其中心轴线布置在与旋转模块2422的中心轴线B相同的轴线上。输入轴2422c的底部从旋转模块主体2422b向下伸出，并连接到功率传输模块2423。
输出轴2422d由安装部2422a可旋转地支撑。输出轴2422d通过与输入轴2422c的旋转联锁而旋转，并且通过使用安装部2422a作为轴来旋转转向体2410。根据本实施方式的输出轴2422d可以形成为具有轴的形式，其中心轴线布置在与旋转模块2422的中心轴线B相同的轴线上。输出轴2422d的底部通过轴承的介质来相对旋转地连接到输入轴2422c的顶部。通过使用安装部2422a作为轴，输出轴2422d的顶部可旋转地插入安装部2422a的底部。输出轴2422d连接到稍后描述的减速模块2422e，当输入轴2422c旋转时，输出轴2422d通过减速模块2422e提供的旋转功率而旋转。
减速模块2422e设置在输入轴2422c和输出轴2422d之间，并将输入轴2422c的旋转功率传递给输出轴2422d。更具体地，减速模块2422e通过以设定的减速比使输入轴2422c的转速减速来放大输送到输出轴2422d的旋转功率的大小，并通过输出的旋转功率旋转输出轴2422d。根据本实施方式的减速模块2422e可以示例为应变波齿轮，包括波发生器、柔轮(flex spline)或刚轮(circular spline)。
转向导向器2422f从旋转模块主体2422b延伸，并连接到稍后描述的测量模块2424。根据本实施方式的转向导向器2422f可以形成为具有中空的盘形状，其中其内圆周的一端向上弯曲，并且转向导向器2422f可以设置在旋转模块主体2422b和输出轴2422d之间。转向导向器2422f具有固定到旋转模块主体2422b的内圆周表面的外圆周表面，并且当旋转模块主体2422b旋转时，转向导向器2422f通过使用其中心轴线作为轴与旋转模块主体2422b一起旋转。转向导向器2422f内圆周的一端连接到稍后描述的测量模块2424的内径部2424a。转向导向器2422f通过与旋转模块主体2422b的旋转联锁来旋转内径部2424a。
功率传输模块2423设置在功率生成模块2421和旋转模块2422之间，并将功率生成模块2421产生的旋转功率传递给旋转模块2422。根据本实施方式的功率传输模块2423可以形成为具有形成闭合曲线的皮带或链条的形式。功率传输模块2423的两端分别连接到功率生成模块2421的驱动轴2421a的端部和旋转模块2422的输入轴2422c的端部。在这种情况下，可以防止功率传输模块2423扭曲等，因为功率生成模块2421的中心轴线A与旋转模块2422的中心轴线B平行布置。当驱动轴2421a旋转时，功率传输模块2423以履带式方式移动，并向输入轴2422c输送旋转功率。然而，功率传输模块2423不限于这种结构。功率传输模块2423的设计可以在各种类型的功率传输装置中改变，这些功率传输装置可以向旋转模块2422传输由功率生成模块2421产生的旋转功率，例如蜗杆或蜗轮。
测量模块2424根据车轮300的转向来测量旋转模块2422的旋转角度。根据本实施方式的测量模块2424布置在旋转模块主体2422b内，并固定在安装部2422a的底部。能够通过使用测量模块2424的中心轴线作为轴来旋转的内径部2424a设置在测量模块2424的内圆周表面中。内径部2424a连接到转向导向器2422f，并在输出轴2422d旋转时随转向导向器2422f旋转。在车辆转向时，测量模块2424通过测量内径部2424a已基于输出轴2422d的初始位置旋转的角度来测量旋转模块2422的旋转角度。测量模块2424的详细形式不限于任何一种，并且可以示例为能够检测输出轴2422d的旋转角度的各种类型的转向角传感器。测量模块2424将关于测量的旋转模块2422的旋转角度的数据传输到控制单元，例如车辆的ECU，即稍后描述的控制单元20，以便控制单元执行车辆的滚动控制(rolling control)、旋转控制(rotation control)等。
以下，详细描述根据本公开第一实施方式的转角模块200的操作过程。
图15、图16A和图16B是示意性地示出根据本公开第一实施方式的转角模块的操作过程的操作图。
当车辆在行驶时需要旋转驱动时，驱动轴2421a通过功率生成模块2421旋转，并产生旋转功率。
功率传输模块2423通过驱动轴2421a的旋转以履带式方式移动，并将功率生成模块2421的旋转功率传递给旋转模块2422。
输送至旋转模块2422的旋转功率依次通过输入轴2422c和减速模块2422e输送至输出轴2422d。
更具体地，减速模块2422e的波发生器的椭圆凸轮通过输入轴2422c的旋转功率而旋转。
此后，柔轮在产生弹性变形的同时旋转。因此，与刚轮内圆周表面上的齿轮齿部分啮合的柔轮外圆周表面上的齿轮齿的位置依次移动。
当椭圆凸轮旋转一次时，通过柔轮外圆周表面上的齿轮的齿数与柔轮内圆周表面上的齿轮的齿数之差，柔轮在与椭圆凸轮旋转方向相反的方向上移动。
因此，与柔轮联接的输出轴2422d以比输入轴2422c转速更低的转速在与输入轴2422c的旋转方向相反的方向上旋转。
输出轴2422d通过使用固定于第一安装板1221A或第二安装板1221B的安装部2422a，更具体地，旋转模块2422的中心轴线B作为轴来旋转。
当通过使用旋转模块2422的中心轴线B作为轴旋转输出轴2422d时，与输出轴2422d和转向体2410集成的旋转模块主体2422b也通过使用旋转模块2422的中心轴线B作为轴旋转。
因此，以预定间隔与旋转模块2422的中心轴线B间隔开的功率生成模块2421围绕旋转模块2422的中心轴线B进行轨道运动。
当转向体2410旋转时产生的旋转功率依次通过悬架单元2300和驱动单元2100输送到车轮300。
由于旋转模块2422的中心轴线B与车轮300的中央表面布置在同一平面，因此通过使用旋转模块2422的中心轴线B作为轴，通过传递的旋转功率来旋转车轮300。车轮300使其转向角调整，并旋转和驱动车辆。
下文中，描述了根据本公开另一实施方式的包括转角模块装置的车辆的配置。
在此过程中，为了便于描述，省略了与包括根据本公开上述实施方式的转角模块装置的车辆的描述冗余的描述。
图17是示意性地示出根据本公开另一实施方式的包括用于车辆的转角模块装置的车辆的配置的图。
参考图17，根据本公开另一实施方式的框架模块100包括多个第一转角模块平台1200A和多个第二转角模块平台1200B。
多个第一转角模块平台1200A和多个第二转角模块平台1200B从主平台1100的一侧和另一侧沿车体的长度方向延伸。
更具体地，相邻的第一转角模块平台1200A从主平台1100的一侧沿车身的长度方向串联连接。相邻的第二转角模块平台1200B从主平台1100的另一侧沿车身的长度方向串联连接。在这种情况下，多个第一转角模块平台1200A和多个第二转角模块平台1200B的数量可以相同也可以不同。因此，根据本公开的另一个实施方式，安装在框架模块100中的转角模块200的数量可以基于车辆的目的自由扩展到主平台1100的两侧。
图18是示意性地示出根据本公开另一实施方式的第一转角模块平台和第二转角模块平台的配置的图。
参考图18，根据本实施方式的第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B还分别包括第一转角模块延伸紧固部1240A和第二转角模块延伸紧固部1240B。
第一转角模块延伸紧固部1240A包括第一转角模块板1210A和第一转角模块轮罩1220A。第一转角模块延伸紧固部1240A设置在第一转角模块平台1200A中的第一转角模块紧固部1230A的相对侧上。即，第一转角模块紧固部1230A和第一转角模块延伸紧固部1240A布置在第一转角模块平台1200A的两端处。
设置在任何一个第一转角模块平台1200A中的第一转角模块延伸紧固部1240A可拆卸地联接到设置在相邻第一转角模块平台1200A中的第一转角模块紧固部1230A。更具体地，当相邻的第一转角模块平台1200A在平行于车辆长度方向的方向相互接触时，第一转角模块延伸紧固部1240A与第一转角模块紧固部1230A锁定并联接。因此，串联扩展的多个第一转角模块平台1200A可以在车辆的长度方向顺序地连接。
图19和图20是示意性地示出根据本公开实施方式的第一转角模块延伸紧固部和第二转角模块延伸紧固部的配置的放大视图。
参考图19和20，根据本实施方式的第一转角模块延伸紧固部1240A包括第一转角模块上延伸紧固部1241A和第一转角模块下延伸紧固部1242A。
根据本实施方式的第一转角模块上延伸紧固部1241A可以形成为具有凹槽的形式，该凹槽凹进(concavely recessed)并由第一转角模块轮罩1220A，更具体地，第一安装板1221A的外表面形成。第一转角模块上延伸紧固部1241A从第一转角模块轮罩1220A的顶部垂直向下延伸。第一转角模块上延伸紧固部1241A布置在第一转角模块轮罩1220A的前部或后部中的另一个的端部处，即，与第一转角模块上紧固部1231A相对的一侧上。第一转角模块上延伸紧固部1241A可以有具有阶梯形的横截面形式，使得第一转角模块上延伸紧固部1241A与设置在相邻第一转角模块平台1200A中的第一转角模块上紧固部1231A锁定并联接。第一转角模块上延伸紧固部1241A可以设置为多个，并且可以单独设置于第一转角模块轮罩1220A中。
根据本实施方式的第一转角模块下延伸紧固部1242A可以形成为具有凹槽的形式，该凹槽凹进(concavely recessed)并从第一转角模块板1210A的外表面形成。
第一转角模块下延伸紧固部1242A在与第一转角模块上延伸紧固部1241A的方向相反的方向上延伸。更具体地说，第一转角模块下延伸紧固部1242A从第一转角模块板1210A的底部垂直向上延伸。因此，当第一转角模块上延伸紧固部1241A和第一转角模块下延伸紧固部1242A被紧固到第一转角模块紧固部1230A时，第一转角模块上延伸紧固部1241A和第一转角模块下延伸紧固部1242A可以防止第一转角模块紧固部1230A偏离任何一个方向。
第一转角模块下延伸紧固部1242A布置在第一转角模块板1210A的前部或后部中的另一个的端部处，即与第一转角模块下紧固部1232A相对的一侧上。第一转角模块下延伸紧固部1242A可以有具有阶梯形的横截面形式，使得第一转角模块下延伸紧固部1242A与设置在相邻第一转角模块平台1200A中的第一转角模块下紧固部1232A锁定并联接。
第二转角模块延伸紧固部1240B设置在第二转角模块板1210B和第二转角模块轮罩1220B中。第二转角模块延伸紧固部1240B设置在第二转角模块平台1200B中的第二转角模块紧固部1230B的相对侧上。即，第二转角模块紧固部1230B和第二转角模块延伸紧固部1240B分别设置在第二转角模块平台1200B的两端处。
设置在任何一个第二转角模块平台1200B中的第二转角模块延伸紧固部1240B可拆卸地与设置在相邻第二转角模块平台1200B中的第二转角模块紧固部1230B联接。更具体地，当相邻的第二转角模块平台1200B在平行于车辆长度方向的方向上相互接触时，第二转角模块延伸紧固部1240B与第二转角模块紧固部1230B锁定并联接。因此，串联扩展的多个第二转角模块平台1200B可以在车辆的长度方向上顺序连接。
根据本实施方式的第二转角模块延伸紧固部1240B包括第二转角模块上延伸紧固部1241B和第二转角模块下延伸紧固部1242B。
根据本实施方式的第二转角模块上延伸紧固部1241B可以形成为凹槽的形式，该凹槽凹进并由第二转角模块轮罩1220B，更具体地，第二安装板1221B的外表面形成。第二转角模块上延伸紧固部1241B从第二转角模块轮罩1220B的顶部垂直向下延伸。第二转角模块上延伸紧固部1241B布置在第二转角模块轮罩1220B的前部或后部中的另一个的端部处，即，第二转角模块上紧固部1231B的相对侧上。第二转角模块上延伸紧固部1241B可以有具有阶梯形的横截面形式，使得第二转角模块上延伸紧固部1241B可以与设置在相邻第二转角模块平台1200B的第二转角模块上紧固部1231B锁定并联接。第二转角模块上延伸紧固部1241B可以设置为多个，并单独设置于第二转角模块轮罩1220B中。
根据本实施方式的第二转角模块下延伸紧固部1242B可以形成为具有凹槽的形式，该凹槽凹进并从第二转角模块板1210B的外表面形成。
第二转角模块下延伸紧固部1242B在与第二转角模块上延伸紧固部1241B的方向相反的方向上延伸。更具体地，第二转角模块下延伸紧固部1242B从第二转角模块板1210B的底部垂直向上延伸。因此，当第二转角模块上延伸紧固部1241B和第二转角模块下延伸紧固部1242B被紧固到第二转角模块紧固部1230B时，第二转角模块上延伸紧固部1241B和第二转角模块下延伸紧固部1242B可以防止第二转角模块紧固部1230B在其任何方向上偏离。
第二转角模块下延伸紧固部1242B布置在第二转角模块板1210B的前部或后部中的另一个的端部处，即第二转角模块下紧固部1232B的相对侧上。第二转角模块下延伸紧固部1242B可以有具有阶梯形的横截面形式，使得第二转角模块下延伸紧固部1242B可以与设置在相邻第二转角模块平台1200B的第二转角模块下紧固部1232B锁定并联接。
根据本实施方式的第二门3b成对提供。一对第二门32b以打开和关闭的方式在向前和向后方向上安装在顶帽2的侧面上。在多个第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B中，一对第二门3b可分别布置在第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B上，第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B沿车体长度的方向布置在其最外侧。
在下文中，详细描述了根据本公开的另一个实施方式的包括用于车辆的转角模块装置的车辆的配置。
在此过程中，为了便于描述，省略了与包括用于根据本公开实施方式或另一实施方式的车辆的转角模块装置的车辆的描述冗余的描述。
图21是示意性地示出根据本公开又一实施方式的包括用于车辆的转角模块装置的车辆的配置的图。
参考图21，包括根据本公开另一个实施方式用于车辆的转角模块装置的车辆包括主平台组件1000、第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B。
主平台组件1000包括布置在至少两个主平台1100之间的中间模块平台1300和主平台。
相邻主平台1100布置为在车辆长度方向上以给定间隔彼此隔开。在这种情况下，第一转角模块平台1200A可拆卸地联接到在多个主平台1100中一侧(图21的左侧)的最外侧上布置的主平台1100的一侧(图21的左侧)。第二转角模块平台1200A可拆卸地联接到在多个主平台1100中的另一侧(图21的右侧)的最外侧上布置的主平台1100的另一侧(图21的右侧)。因此，根据本公开的另一个实施方式的框架模块100也可以应用于具有长度相对较长的车体的车辆，例如有轨电车、公共汽车或拖车，因为电池400的重量可以通过多个主平台1100分配。
中间模块平台1300包括布置在相邻主平台1100之间的第三转角模块平台1200C，并支撑转角模块200。
可以在相邻的主平台1100之间设置一个或多个第三转角模块平台1200C。如果第三转角模块平台1200C设置为多个，则多个第三转角模块平台1200C可以在车体的长度方向上串联连接。布置在多个第三转角模块平台1200C的最外侧上的第三转角模块平台1200C可拆卸地联接到这样的端部：其属于相邻主平台1100的端部，并且第一转角模块平台1200A和第二转角模块平台1200B未与该端部联接。
第三转角模块平台1200C具有与后面描述的转角模块200联接的底部，并支撑转角模块200。转角模块200和逆变器500安装在第三转角模块平台1200C内，逆变器500用于将从电池400提供的直流电转换为交流电，并将交流电输送到转角模块200。
根据本实施方式的第三转角模块平台1200C包括第三转角模块板、第三转角模块轮罩和第三转角模块紧固部。
第三转角模块板、第三转角模块轮罩、第三转角模块紧固部和第三转角模块延伸紧固部的详细形状可以与图10所示的第一转角模块板1210A、第一转角模块轮罩1220A、第一转角模块紧固部1230A和第一转角模块延伸紧固部1240A的形状相同。
对于主平台1100的平滑联接，在相邻主平台1100之间设置的多个第三转角模块平台1200C中，在任意一端设置的第三转角模块平台1200C中提供的第三转角模块延伸紧固部可以形成为具有从第三转角模块板和第三转角模块轮罩伸出的钩的形式。
根据本实施方式，在多个转角模块200中设置的安装部2422a的顶部可以根据位置通过螺栓连接等方式与第一安装板1221A、第二安装板1221B或第三安装板的底部可拆卸地联接。
根据本实施方式，顶帽2的开口的底部设置为面向框架模块100的顶部，即主平台组件1000的顶部、第一转角模块平台1200A的顶部和第二转角模块平台1200B的顶部。顶帽2的底部可以通过螺栓连接与主轮罩1120的顶部、第一转角模块轮罩1220A的顶部、第二转角模块轮罩1220B的顶部和第三转角模块轮罩的顶部联接，并且顶帽2可以可拆卸地固定到框架模块100。
根据本实施方式的第一门3a可以设置为多个。第一门3a可以在顶帽2的长度方向上以给定间隔彼此间隔开，并且可以分别布置在主平台组件1000中提供的主平台1100上。
Ⅱ.用于汽车的转角模块装置的应用
图22是用于描述根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的功能的框图。参考图22，根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置包括获取模块10、控制器20和输出部分30。
获取模块10用作获取控制器20实现后面描述的第一到第五应用所需的整体信息的模块，包括如图22所示的方向盘角度获取部分11、杠杆比获取部分12、制动启动操作获取部分13、车轮速度获取部分14和车辆信息获取部分15。方向盘角度获取部分11和杠杆比获取部分12与第一应用相关。制动启动操作获取部分13与第二应用相关。车轮速度获取部分14与第三和第四应用相关。车辆信息获取部分15与第五应用相关。
方向盘角度获取部分11可以获取方向盘角度。方向盘角度可以对应于通过驾驶员转向方向盘或来自ADAS系统的转向角度命令而形成的转向角度。因此，方向盘角度获取部分11可以实现为用于获取由转向角度传感器或安装在车辆上的ADAS系统输出的转向角度命令的单独的输入模块。
杠杆比获取部分12可以获得杠杆比(lever ratio)。在后面描述的第一应用中，杠杆比定义为这样的参数：该参数指示自行车模型的前轮和后轮是同相还是反相，以及前轮和后轮之间的转向角比(steering angle ratio)，该参数是针对车辆定义的，其值可以为-1至1。杠杆比的符号表示自行车模型的前轮和后轮是同相还是反相(例如，当符号为正值时为同相，当符号为负值时为反相)。杠杆比的大小表示自行车模型前轮和后轮之间的转向角比(例如，当杠杆比为0.5时，前轮转向角：后轮转向角＝2:1)。杠杆比可以配置为根据驾驶员的操作而改变。为此，杠杆比获取部分12可以实现为设置在车辆内部的杠杆结构(图23的示例)或设置在车辆仪表板中的触摸屏结构。因此，可以通过驾驶员的操纵杆操作或驾驶员在触摸屏上的触摸操作来改变杠杆比。
制动启动操作获取部分13可以从驾驶员处获取车辆的制动启动操作。在后面描述的第二应用中，制动可以对应于这样的概念：其包括当车辆在斜坡S上行驶的状态下的制动操作(例如，突然制动)和在斜坡S上保持停车(parked)或停止(stopped)的制动操作(例如，停车制动)。然而，如后文所述，在第二应用中，如果当车辆在斜坡S上行驶的状态下执行制动操作，则车辆在预设的低速区域内移动时，出于车辆的姿势稳定性，可以应用本实施方式的操作，因为制动是通过独立控制车辆四个车轮中每个车轮转向的方法执行的。制动启动操作获取部分13可以以单独设置在车辆内的开关的形式实现，并且可以获得驾驶员对开关的操作，作为制动启动操作。
车轮速度获取部分14可以获取车辆四个车轮的车轮速度。车轮速度获取部分14可以实现为电机传感器，用于感测安装在每个车轮上的轮内电机的转数。车轮速度获取部分14可以分别获取左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的车轮速度。
车辆信息获取部分15可以获取车辆的驾驶状态信息和驾驶环境信息。驾驶状态信息可以包括车速和车辆航向角。驾驶环境信息可以包括车辆的周围图像信息(例如，前方图像)。为了获得这样的驾驶状态信息和驾驶环境信息，车辆信息获取部分15可以使用安装在车辆上的各种传感器(例如，车辆传感器、陀螺仪传感器和相机传感器)。在稍后描述的第五应用中，可以在计算关于到目标点的距离、目标曲率和目标转向角的信息的过程中使用由车辆信息获取部分15获得的车辆的驾驶状态信息和驾驶环境信息。
控制器20是通过对于四个车轮中每个车轮的单独驱动扭矩来独立控制车辆四个车轮的驱动和转向的主代理(main agent)，可以实现为电子控制单元(electroniccontrol unit,ECU)、中央处理单元(central processing unit,CPU)、处理器或片上系统(system on chip,SoC)。控制器20可以通过驱动操作系统或应用程序来控制连接到控制器20的多个硬件或软件组件，并且可以执行各种数据处理和操作。控制器20可以被配置为执行存储在存储器中的至少一条指令，并将数据(即执行的结果)存储在存储器中。
输出部分30可对应于安装在车辆集群中或车辆内特定位置的显示器、扬声器等。
以下，主要基于控制器20的操作来描述用于车辆的转角模块装置的第一到第五应用及其详细操作方法。
1.第一应用：独立转向架构
在第一应用中，控制器20可以基于方向盘角度获取部分11获得的方向盘角度和杠杆比获取部分12获得的杠杆比，分别计算左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的第一到第四目标角度，并且可以基于计算的第一到第四目标角度来独立控制车辆四个车轮中每个车轮的转向。
作为一般示例，图23示出了控制器20计算第一到第四目标角度的一系列过程。参考图23，(过程①)，首先，控制器20可以接收由方向盘角度获取部分11获得的方向盘角度和由杠杆比获取部分12获得的杠杆比。(过程②)接下来，控制器20可以从方向盘角度计算自行车模型的前轮航向角。在这种情况下，控制器20可以通过将方向盘角度乘以预设转向灵敏度来计算前轮航向角。转向灵敏度可以对应于转向传动比可变装置(其应用于车辆)的总传动比(total gear ratio,TGR)。(过程③)当计算前轮航向角时，控制器20可以基于前轮航向角和由杠杆比获取部分12获得的杠杆比来计算自行车模型的后轮航向角。(过程④)，接下来，控制器20可以将自行车模型扩展为四轮车辆模型，并计算车辆左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的第一到第四目标角度。
在上述过程中，过程④对应于计算第一到第四目标角度的直接过程，可以基于由杠杆比获取部分12获得的杠杆比的值以不同的方式执行。具体地，在本实施方式中，基于杠杆比的值，用于四个车轮转向的控制器20的转向控制模式可以分为前轮转向模式、四轮同相转向模式和四轮反相转向模式。控制器20可以基于杠杆比的值和基于杠杆比的值确定的每个转向控制模式，以不同的方式计算第一到第四目标角度。以下，详细描述基于杠杆比的值和转向控制模式计算第一到第四目标角度的过程。
首先，当杠杆比为0时，前轮转向模式对应于转向控制模式。也就是说，由于杠杆比为0，因此不执行后轮转向控制，仅执行普通前轮转向控制。在这种情况下，控制器20可以通过将阿克曼几何模型(Ackerman geometry model)应用于前轮航向角来计算第一和第二目标角度，并且可以计算第三和第四目标角度为指示车辆的纵向方向的中性角(neutralangle)(即0°)，因为杠杆比为0。图24示出了当前轮航向角为45°时，根据阿克曼几何模型，基于旋转中心，计算第一和第二目标角度为给定值的示例。
接下来，当杠杆比大于0且等于或小于1时，四轮同相转向模式对应于转向控制模式。也就是说，由于杠杆比为正值，前轮和后轮在杠杆比同相的状态下被独立控制。在四轮同相转向模式中，“当杠杆比大于0且小于1”和“当杠杆比为1”时，以不同的方式计算第一到第四目标角度。
当杠杆比大于0且小于1时，控制器20可通过将阿克曼几何模型应用于前轮航向角来计算第一和第二目标角度。此外，控制器20可以通过将杠杆比应用于(或乘以)前轮航向角来计算自行车模型的后轮航向角，并且可以通过将阿克曼几何模型应用于计算的后轮航向角来计算第三和第四目标角度。图25示出了当杠杆比为0.5时，即当前轮航向角为45°时，根据阿克曼几何模型，基于旋转中心，计算第一到第四目标角度为给定值的一个示例。
当杠杆比为1时，控制器20可以计算第一到第四目标角度作为前轮航向角。也就是说，当杠杆比为1时，这意味着根据阿克曼几何模型的旋转中心不存在的状态，前轮和后轮处于同相状态，并且转向角相同地形成。控制器20可以计算第一到第四目标角度作为前轮航向角。图26示出了当杠杆比为1时，即当前轮航向角为45°时，计算第一到第四目标角度作为前轮航向角的示例。
当杠杆比等于大于-1且小于0时，四轮反相转向模式对应于转向控制模式。也就是说，由于杠杆比为负值，前轮和后轮在前轮和后轮具有反相的状态下被独立控制。在四轮反相转向模式中，根据阿克曼几何模型，旋转中心始终存在。因此，控制器20可以通过将阿克曼几何模型应用于前轮航向角来计算第一和第二目标角度，并且可以通过将阿克曼几何模型应用于自行车模型的后轮航向角来计算第三和第四目标角度，自行车模型的后轮航向角是通过将杠杆比应用于前轮航向角来计算的。图27示出了当杠杆比为-0.8时，即当前轮航向角为45°时，根据阿克曼几何模型，基于旋转中心，计算第一到第四目标角度为预定值的一个示例。图28示出了当杠杆比为-1时，即当前轮航向角为45°时，根据阿克曼几何模型，基于旋转中心，计算第一到第四目标角度为预定值的一个示例。
下表1说明了基于杠杆比的值和转向控制模式计算第一到第四目标角度的方法。
[表1]
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如上所述，杠杆比可以配置为根据驾驶员的操作进行更改和设置。因此，如果由于在车辆行驶过程中改变杠杆比而导致转向控制模式的突然转换，则会出现车辆行驶稳定性降低的问题，例如车辆轮胎打滑导致车辆翻车。为了防止此类问题，在本实施方式中，当由于杠杆比的变化导致转向控制模式的转换时，控制器20可以通过在预设控制速度下控制四个车轮的转向角的变化速度，在预设的额外时间(excess time)内执行转向控制模式的转换。可以基于设计者的实验结果在控制器20中预设控制速度，使得控制速度在确保车辆行驶稳定性的范围内具有足够低的值，而不会导致转向控制模式的突然转换。额外时间也可以在控制器20中预设为对应于控制速度的值。作为详细示例，如果由于驾驶员在四轮同相转向模式下车辆行驶的状态下将杠杆比更改为-0.5而导致向四轮反相转向模式的转换，则控制器20将后轮的当前转向角更改为目标角度(即四轮反相转向模式中的第三和第四目标角度)，但可以根据控制速度将后轮的转向角缓慢更改为第三和第四目标角度，以确保车辆的行驶稳定性。
图29是用于描述根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第一应用中操作方法的流程图。参考图29描述了根据本实施方式的车辆转角模块装置的操作方法。省略了对与上述内容冗余的部分的详细描述，并主要描述了其时序配置。
首先，方向盘角度获取部分11获得方向盘角度(S10a)。杠杆比获取部分12获得指示自行车模型的前轮和后轮是否同相和反相的杠杆比以及前轮和后轮之间的转向角比(steering angle ratio)，其已针对车辆定义(S20a)。杠杆比的值为-1至1。杠杆比的符号表示自行车模型的前轮和后轮是同相还是反相。杠杆比的大小表示自行车模型前轮和后轮之间的转向角比。
接下来，控制器20基于在步骤S10a中获得的方向盘角度来计算自行车模型的前轮航向角，并基于在步骤S20a中获得的计算的前轮航向角和杠杆比来计算自行车模型的后轮航向角(S30a)。在步骤S30a中，控制器20通过将方向盘角度乘以预设转向灵敏度来计算前轮航向角。
接下来，控制器20将自行车模型扩展为四轮车辆模型，并分别计算车辆左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的第一到第四目标角度(S40a)。基于在步骤S20a中获得的杠杆比而有差别地确定在步骤S40a中计算第一到第四目标角度的方法。具体地，第一到第四目标角度是基于杠杆比的值，并且对于基于杠杆比的值确定的每个转向控制模式，以不同的方式计算的。转向控制模式包括对应于杠杆比为0的情况的前轮转向模式，对应于杠杆比大于0且等于或小于1的情况的四轮同相转向模式，以及对应于杠杆比大于-1且小于0的情况的四轮反相转向模式。
当车辆的转向控制模式为前轮转向模式时，在步骤S40a中，控制器20通过将阿克曼几何模型应用于前轮航向角来计算第一和第二目标角度，并计算第三和第四目标角度，作为指示车辆纵向方向的中性角。
当车辆的转向控制模式是处于杠杆比大于0且小于1的状态的四轮同相转向模式或四轮反相转向模式时，在步骤S40a中，控制器20(i)通过将阿克曼几何模型应用于前轮航向角，计算第一和第二目标角度，并(ⅱ)通过将杠杆比应用于前轮转向角来计算自行车模型的后轮转向角，并通过将阿克曼几何模型应用于计算的后轮转向角来计算第三和第四目标角度。
当车辆的转向控制模式是在杠杆比为1的状态下的四轮同相转向模式时，在步骤S40a中，控制器20计算第一到第四目标角度作为前轮航向角。
当在步骤S40a中计算第一到第四目标角度时，控制器20基于第一到第四目标角度独立地控制车辆四个车轮中每个车轮的转向(S50a)。如果转向控制模式的转换是由于杠杆比的变化引起的，则在步骤S50a中，控制器20通过以预设控制速度控制四个车轮的转向角的变化速度，在预设的额外时间内执行转向控制模式的转换。
根据第一应用，与现有的前轮转向方法或后轮转向方法(rear wheel steering,RWS)相比，因为对四个车轮中的每个车轮的转向都应用了独立控制，因此在可扩展性和自由度方面具有优势。由于转向控制模式的转换实现为具有连续性，因此即使在除了车辆停车和停止的情况以外的行驶状态下，也可以安全地对四个车轮进行独立控制。
2.第二应用：通过单独转向的制动机构
在第二应用中，当通过制动启动操作获取部分13获得制动启动操作时，控制器20可以通过独立控制车辆四个车轮的转向来执行车辆制动。
在四个车轮被独立控制的结构的情况下，可以根据设计方法移除每个转角模块的制动器(brake)，并且可以应用通过轮内电机执行制动的方法。在这种情况下，由于在车辆电源断开的状态下无法控制轮内电机，因此需要新的制动逻辑，因为无法进行制动控制。本实施方式提出了一种，以通过独立控制四个车轮中每个车轮的转向来控制车辆四个车轮已对齐(aligned)的状态的方式，执行车辆制动的方法，同时考虑到独立驱动四个车轮的设备的设计可扩展性和对相应制动逻辑的需要。下面详细描述了该方法。为了帮助理解实施方式，描述了用于在斜坡S保持停车或停止状态的制动操作(即停车制动)的示例。
在本实施方式中，当制动启动操作获取部分13在车辆被放置在斜坡S的状态下获得制动启动操作时，控制器20可以，基于斜坡S的倾斜方向(inclined direction)和车辆的纵向方向之间的角度(锐角)(在本实施方式中定义为方向角)，通过独立控制车辆四个车轮的转向来执行车辆制动。图30示出了将车辆放置在斜坡S中的示例。图31至33说明了当从图30中的方向“A”观看车辆和斜坡S时车辆的姿势(图31：方向角为0°，图32：方向角为40°，图33：方向角为80°)。
在这种情况下，控制器20可以，根据相对于四个车轮中位于斜坡S下侧的下车轮DW(down wheels)和位于斜坡S上侧的上车轮UW(up wheels)的不同的规则，对齐车辆的四个车轮。将图31中的方向角为0°的状态描述为示例。根据斜坡S的倾斜方向，向布置在斜坡S下侧的下车轮DW施加相对较大的载荷，向布置在斜坡S上侧的上车轮UW施加相对较小的载荷。因此，以限制车辆向斜坡S的倾斜方向的移动的方式，对齐施加有相对较大载荷的下车轮DW，和以限制车辆向垂直于坡度方向(slope direction)的方向的移动的方式，对齐施加有相对较小载荷的上车轮UW，可以有效地阻止车辆从斜坡S向车辆的纵向方向和横向方向移动，并保持车辆的停车和停止状态。
因此，如果下车轮DW和上车轮UW的转向控制规则分别指示为第一规则和第二规则，则可以在控制器20中预定义第一规则，作为限制车辆向斜坡S的倾斜方向移动的规则。此外，可以在控制器20中预定义第二规则，作为限制车辆向与斜坡的倾斜平面上的斜坡S的坡度方向垂直的方向移动的规则。
参考示出方向角为0°的示例的图34，详细描述了根据第一规则和第二规则对齐下车轮DW和上车轮UW的过程。当方向角为0°时，下车轮DW定义为四个车轮中布置在斜坡S下侧的两个车轮。上车轮UW定义为四个车轮中布置在斜坡S上侧的其余两个车轮(下车轮DW和上车轮UW根据方向角被不同地定义，稍后详细描述)。
作为对齐下车轮DW和上车轮UW的标准，本实施方式采用了参考点，该参考点定义为在与坡度方向相反的方向上与车辆重心(center of gravity,GC)相隔设定距离的点。如果将以参考点为圆心并穿过车辆重心(GC)的圆定义为停车圆，则该参考点可命名为停车圆中心(center of parking circle,CPC)。车轮可以基于参考点CPC对齐，并且车辆可以收敛到相对于斜坡S的稳定状态。设定距离可以表示为N*WB。在这种情况下，WB是前轮轴和后轮轴之间的距离，并且N对应于基于车辆的梯度(gradient)而设置的值(例如，控制器20可以设置N的值，使得N在梯度变大时具有更高的值。在图34到36中，N＝1.5)。可以在控制器20中预设定义了参考点CPC的算法。
如果参考点CPC的定义如上所述，则第一规则可以定义为对齐下车轮DW的规则，以便连接参考点CPC和下车轮DW的中心点的直线与下车轮DW的长轴相互垂直。第二规则可以定义为对齐上车轮UW的规则，以便将连接参考点CPC和上车轮UW的中心点的直线和上车轮UW的长轴放置在同一条线上。
因此，如图34所示，控制器20可以对齐下车轮DW，以便根据第一规则连接参考点CPC和下车轮DW的中心点的直线和下车轮DW的长轴相互垂直，并且控制器20可以对齐上车轮UW，以便根据第二规则将连接参考点CPC和上车轮UW的中心点的直线和上车轮UW的长轴放置在同一条线上。
已经描述了这样的情况：其中下车轮DW对应于四个车轮中布置在斜坡S下侧的两个车轮，上车轮UW对应于四个车轮中布置在斜坡S上侧的其余两个车轮。然而，如上所述，在本实施方式中，根据方向角，可以不同地定义下车轮DW和上车轮UW。如上所述，定义了第一区域到第三区域。
-第一区域：方向角等于或大于0°且小于第一参考角的区域
-第二区域：方向角等于或大于第一参考角且小于第二参考角的区域
-第三区域：方向角等于或大于第二参考角或等于或小于90°的区域
第一参考角和第二参考角可根据车辆规格和设计师的实验结果在控制器20中预设。例如，第一参考角可以设置为20°，第二参考角可以设置为70°。
因此，如果方向角存在于第一区域或第三区域中，则下车轮DW可以定义为四个车轮中位于斜坡S下侧的两个车轮，上车轮UW可以定义为四个车轮中位于斜坡S上侧的其余两个车轮。此外，如果方向角存在于第二区域中，则下车轮DW可以定义为四个车轮中位于斜坡S下侧的三个车轮，上车轮UW可定义为位于斜坡S上侧的剩余一个车轮。参考图34描述了方向角存在于第一区域的情况。相应地，描述了方向角存在于第二区域和第三区域的情况。
图32和35示出了方向角为40°且存在于第二区域中的情况的示例。控制器20可以对齐下车轮DW，以便根据第一规则连接参考点CPC和下车轮DW(即，三个下车轮DW)的中心点的直线和下车轮DW的长轴相互垂直。此外，控制器20可以对齐上车轮UW，以便根据第二规则将连接参考点CPC和上车轮UW(即，剩余一个上车轮UW)的中心点的直线和上轮UW的长轴放置在同一条线上。
图33和36示出了方向角为80°且存在于第三区域的情况的示例。控制器20可以对齐下车轮DW，以便根据第一规则连接参考点CPC和下车轮DW(即，两个下车轮DW)的中心点的直线和下车轮DW的长轴相互垂直。此外，控制器20可以对齐上车轮UW，以便根据第二规则将连接参考点CPC和上车轮UW(即，剩余两个上车轮UW)的中心点的直线和上车轮UW的长轴放置在同一条线上。
通过凭借对齐来如此控制每个车轮的转向以及制动，可以阻止车辆在斜坡S向车辆的纵向方向和横向方向移动，并且可以有效地保持停车和停止状态。
图37是用于描述根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第二应用中的操作方法的流程图。参考图37描述了根据本实施方式的车辆转角模块装置的操作方法。省略了对与上述内容冗余的部分的详细描述，并主要描述了其时序配置。
首先，控制器20确定是否已通过制动启动操纵获取单元13获得了驾驶员对车辆的制动启动操纵(S10b)。
接下来，当在车辆被放置在斜坡S的状态下获得制动启动操纵时，控制器20基于方向角通过独立地控制车辆四个车轮的转向来执行车辆制动，该方向角定义为斜坡S的倾斜方向和车辆纵向方向之间的角度(S20b)。
在步骤S20b中，控制器20根据第一规则和第二规则，相对于车辆的四个车轮中布置在斜坡S下侧的下车轮DW和布置在斜坡S上侧的上车轮UW，对齐车辆的四个车轮。在这种情况下，可以基于方向角定义下车轮DW和上车轮UW。具体地，当方向角存在于第一区域或第三区域中时，下车轮DW可定义为在车辆四个车轮中布置在斜坡S下侧的两个车轮，上车轮UW可定义为在车辆四个车轮中布置在斜坡S上侧的其余两个车轮。此外，当方向角存在于第二区域中时，下车轮DW可定义为在车辆四个车轮中布置在斜坡S下侧的三个车轮，上车轮UW可定义为在车辆四个车轮中布置在斜坡S上侧的其余一个车轮。
上述第一规则是限制车辆向坡度方向移动的规则。此外，第二规则是限制车辆向与斜坡S的倾斜平面上的坡度方向垂直的方向移动的规则。第一规则和第二规则可以在控制器20中预定义。具体地，如果在与坡度方向相反的方向上与车辆重心(GC)相隔设定距离的点被定义为参考点CPC，则第一规则被定义为对齐下车轮DW的规则，以便连接参考点CPC和下车轮DW中心点的直线与下车轮DW的长轴相互垂直。第二规则定义为对齐上车轮UW的规则，以便将连接参考点CPC和上车轮UW的中心点的直线和上车轮UW的长轴放置在同一条线上。因此，在步骤S20中，控制器20对齐下车轮DW，以便根据第一规则连接参考点CPC和下车轮DW的中心点的直线和下车轮DW的长轴彼此垂直，和控制器20对齐上轮UW，以便根据第二规则将连接参考点CPC和上车轮UW的中心点的直线和上车轮UW的长轴放置在同一条线上。
根据第二应用，无论车辆电源的开启和断开状态如何，都可以安全地执行车辆制动，因为执行车辆制动的方式是通过独立控制四个车轮的转向来控制车辆四个车轮已对齐的状态。
3.第三应用：提高直线行驶性能的姿势控制机制
对于具有内燃机结构的现有车辆的情形，驱动功率通过发动机-驱动轴-差速器-轴向轴(axial shaft)来传递。相反，在本实施方式前提下的四轮独立驱动方法的情况下，四个车轮之间可能会出现速度差，因为四个车轮分别独立驱动，并且不存在轴向轴。四个车轮之间的这种速度差成为一个危险因素，当车辆笔直向前行驶时，会导致车辆旋转(spin)或翻车。因此，第三应用提出了一种通过驾驶控制方面而不是车辆的机械或附加转向控制方面的方法来提高车辆直线行驶性能的方法。
为此，控制器20可以，基于车轮速度获取部分14获得的四个车轮速度来检测导致车辆直线行驶性能恶化的异常车轮，可以基于检测到的异常车轮的车轮速度来计算补偿参数，用于补偿车轮速度之间的偏差，可以基于计算出的补偿参数来确定用于驱动异常车轮的目标驱动扭矩，并且可以基于确定的目标驱动扭矩来控制异常车轮的驱动。以下，针对控制器20的每个操作详细描述本实施方式的配置。
首先，关于检测异常车轮的方法，控制器20可以通过计算四个车轮速度的第一平均值并确定计算出的第一平均值和四个车轮速度中的每一个之间的误差是否等于或大于预设阈值的方式检测异常车轮。如果左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的车轮速度为Vfl、Vfr、Vrl和Vrr，则第一平均值Vavg可以表示为(Vfl+Vfr+Vrl+Vrr)/4。检测异常车轮的方法可以表示为条件表达式“Vavg-Vi≥阈值，i＝fl，fr，rl，rr”。例如，如果满足条件表达式的车轮对应于左前轮(fl)，异常车轮可能被指定为左前轮。如果满足条件表达式的车轮对应多个车轮，则可以将异常车轮指定为多个车轮中车轮速度较低的车轮。因此，异常车轮被指定为当车辆直线行驶时，由于异常车轮的车轮速度比其他车轮低预定值或更多，从而降低车辆直线行驶性能的车轮。在条件表达式中，阈值可以定义为基于第一平均值的另一个值。例如，当第一平均值具有更高的值时，通过定义阈值具有更高的值，可以基于车辆在高速区域行驶稳定性的更加强化的标准来确定异常车轮。
当控制器20检测到异常车轮时，控制器20可以基于检测到的异常车轮的车轮速度来计算补偿参数，用于补偿车轮速度之间的偏差。补偿车轮速度之间的偏差是指通过增加和补偿异常车轮的驱动扭矩(即，通过增加异常车轮的车轮速度)，减少异常车轮和另一个车轮的车轮速度之间的偏差。
在这种情况下，控制器20可以计算除异常车轮外的三个车轮的车轮速度的第二平均值，并且可以使用计算的第二平均值和异常车轮的车轮速度之间的差值以及根据第二平均值的可变增益作为因子来计算补偿参数。在检测到异常车轮作为左前轮的示例中，第二平均值Vtarget可以表示为(Vfr+Vrl+Vrr)/3，补偿参数可以表示为α*Vtarget*(Vtarget-Vfl)。在补偿参数的方程中，第二项Vtarget用作在计算补偿参数的过程中考虑作为跟踪对象的目标车轮速度的项，第三项Vtarget-Vfl用作在计算补偿参数的过程中考虑异常车轮的车轮速度和目标车轮速度之间的偏差的项。第一项α是可变增益，用作缩放补偿参数大小的缩放因子。
如图38所示，可变增益可确定为当第二平均值(Vtarget)置于预定义的中低速区域(例如，具有预定义阈值速度(Vth)或更小速度的区域)时，随着第二平均值的增加而减小的值，当第二平均值(Vtarget)置于预定义的高速区域(例如，具有大于预定义阈值速度(Vth)的区域)时，可以确定为预定义的固定值。也就是说，由于作为目标车轮速度的第二平均值Vtarget具有较高的值，因此作为异常车轮驱动扭矩的补偿的补偿参数被计算为较低的值。在这种情况下，适合在不突然改变车辆当前驾驶控制状态的情况下确保车辆的驾驶稳定性。如果第二平均值Vtarget大于阈值速度，则在将补偿参数计算为下限值(即固定值)时，适合保持车辆的行驶稳定性。因此，控制器20可以计算补偿参数，使得补偿参数具有如图38所示基于第二平均值的不同值。
当控制器20计算补偿参数时，控制器20可以基于计算的补偿参数确定用于驱动异常车轮的目标驱动扭矩。在这种情况下，控制器20可以通过将用于驱动异常车轮的当前驱动扭矩(即，现有驱动扭矩)应用于补偿参数来确定目标驱动扭矩(即，目标驱动扭矩＝当前驱动扭矩*补偿参数)。此后，控制器20可以基于如上所述确定的目标驱动扭矩来控制异常车轮的驱动。由于与传统技术相比，用于驱动异常车轮的驱动扭矩得到了补偿，因此可以提高车辆的直线行驶性能。
在基于目标驱动扭矩控制异常车轮驱动的状态下，控制器20可以重新计算四个车轮速度的第一平均值，当重新计算的第一平均值和异常车轮的车轮速度之间的误差等于或大于阈值时，控制器20可以通过输出部分13输出警报。也就是说，控制器20可以，以确定重新计算的第一平均值和异常车轮的车轮速度之间的误差是否小于阈值的方式，来确定车辆的直线行驶性能是否已经得到改善，并且控制器20可以通过上述过程计算目标驱动扭矩。即使已控制异常车轮的驱动，如果确定重新计算的第一平均值和异常车轮的车轮速度之间的误差等于或大于阈值，则这种情况是一种危险因素(例如车辆旋转或翻车)存在的情况，因为四个车轮的车轮速度之间的偏差等于或大于预定值。因此，控制器20可以通过输出部分13输出警报，以便驾驶员可以识别相应的情况。
图39是用于描述根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第三应用中的操作方法的流程图。参考图39描述根据本实施方式的用于车辆的转角模块装置的操作方法。省略对与上述内容冗余的部分的详细描述，并主要描述其时序配置。
首先，控制器20通过车轮速度获取部分14获取车辆的四个车轮速度(S10c)。
接下来，控制器20基于在步骤S10c中获得的四个车轮速度来检测导致车辆直线行驶性能恶化的异常车轮(S20c)。在步骤S20c中，控制器20计算四个车轮速度的第一平均值，并以确定计算的第一平均值和四个车轮速度中的每一个之间的误差是否等于或大于预设阈值的方式来检测异常车轮。
接下来，控制器20基于在步骤S20c中检测到的异常车轮的车轮速度，计算用于补偿四个车轮速度之间的偏差的补偿参数(S30c)。在步骤S30c中，控制器20计算除异常车轮外的三个车轮的车轮速度的第二平均值，并使用计算出的第二平均值和异常车轮的车轮速度之间的差值、根据第二平均值的可变增益和第二平均值作为因子来计算补偿参数。可变增益被确定为当第二平均值被置于预定义的中低速区域时随着第二平均值的增加而减小的值，并且当第二平均值被置于预定义的高速区域时被确定为预定义的固定值。
接下来，控制器20基于在步骤S30c中计算的补偿参数来确定用于驱动异常车轮的目标驱动扭矩(S40c)。具体而言，控制器20通过将补偿参数应用于用于驱动异常车轮的当前驱动扭矩来确定目标驱动扭矩。
接下来，控制器20基于在步骤S40c中确定的目标驱动扭矩来控制异常车轮的驱动(S50c)，并基于现有驱动扭矩来控制异常车轮以外的其他车轮。
接下来，控制器20重新计算四个车轮速度的第一平均值，并将重新计算的第一平均值和异常车轮的车轮速度之间的误差与阈值进行比较(S60c)。当控制器20确定重新计算的第一平均值和异常车轮的车轮速度之间的误差等于或大于步骤S60c中的阈值时，控制器20通过输出部分13输出警报(S70c)。
根据第三项应用，可以通过仅控制四个车轮的驱动扭矩来补偿车轮速度之间的偏差，从而提高车辆的直线行驶性能，而无需额外的仪器进行车辆的额外转向控制。
4.第四应用：解决打滑(slip)的姿势控制机制
在现有前轮驱动车辆的情况下，由于通过电子控制系统(如防抱死制动系统(anti-lock brake system,ABS)、电子稳定程序(electronic stability program,ESP)和电子控制悬架(electronic controlled suspension,ECS))对车辆进行姿势控制，因此车辆的电池消耗增加是有限制的。在本实施方式中，与车辆系统的常规姿势控制相比，可以控制每个车轮的驱动和转向的方式对车辆进行姿势控制，因为每个车轮的驱动通过应用四轮独立的驱动方法而被独立控制。下文中，基于控制器20的操作描述用于以控制每个车轮的驱动和转向的方式对车辆执行姿势控制的详细配置。
在第四应用中，控制器20可以基于由车轮速度获取部分14获得的每个车轮的车轮速度来确定预定义的打滑条件是否已被满足，并且控制器20可以当确定打滑条件已被满足时通过用于控制每个车轮的驱动扭矩的驱动扭矩控制来对车辆执行姿势控制。
打滑条件是指车轮发生打滑的情况，对应于用于确定是否需要对车辆的行驶稳定性进行姿势控制的条件。在这种情况下，控制器20可以基于每个车轮的车轮速度来计算每个车轮的打滑率(如前所述，每个车轮的打滑率可以计算为“车速和每个车轮速度之间的差”和“车速”的比率)，可以确定在计算的车轮打滑率中具有最大值的最大打滑率，并且当确定的最大打滑率等于或大于预设阈值时，可以确定打滑条件已经被满足。
如果确定打滑条件已经被满足，控制器20可以通过上述驱动扭矩控制对车辆执行姿势控制。在这种情况下，控制器20可以基于与每个车轮的当前驱动扭矩相比具有较低值的目标驱动扭矩来控制每个车轮的驱动(目标驱动扭矩可以被确定为这样的值，其低于现在应用于驱动车轮的四个车轮的当前驱动扭矩值之中的最小值)。也就是说，控制器20可以执行减小车轮驱动扭矩的控制，以解决当前车轮的打滑状态，并且控制器20可以基于相同的目标驱动扭矩来控制每个车轮的驱动。在这种情况下，为了解决相应的打滑状态，有必要将每个车轮的驱动扭矩降低到一个较低的值，因为最大打滑率较大。因此，可以确定目标驱动扭矩具有较低的值，因为最大打滑率具有较高的值。例如，目标驱动扭矩和最大打滑率可以定义为在控制器20中具有负线性关系。
在控制器20执行驱动扭矩控制后，控制器20可以通过重新确定是否打滑条件已被满足来确定是否通过驱动扭矩控制解决了打滑状态。如果确定保持了打滑条件已满足的状态(即，如果打滑状态尚未解决)，则控制器20可以通过随后执行用于控制每个车轮转向的转向控制来对车辆执行姿势控制。
当控制器20执行转向控制时，控制器20可以，以使在具有最大打滑率的车轮的横向方向的相对侧的两个车轮的转向位移(displace)了目标转向角的方式，来执行转向控制。例如，如果具有最大打滑率的车轮对应于右前轮，则控制器20可以，以使左前轮和左后轮的转向位移了目标转向角的方式，来执行转向控制。在上述示例中，对左前轮和左后轮的转向控制是为了通过推导车辆的制动效果来解决右前轮的打滑状态，相应的转向方向可以是左侧或右侧的任何一个方向。在这种情况下，为了解决相应的打滑状态，当最大打滑率变大时，有必要在车轮横向方向的相对侧的两个车轮形成更大转向角。因此，目标转向角可以被确定为具有更高的值，因为最大打滑率具有更高的值。例如，目标转向角和最大打滑率可以在控制器20中被定义为正线性关系。为了防止由于对车轮横向方向的相对侧的两个车轮进行突然转向控制而导致车辆行为变得不稳定的现象，基于设计者的实验结果，可以将直到横向方向相对侧的两个车轮的转向角达到目标转向角的控制时间设置为充分设置时间，并且控制时间可以在控制器20中设置。
图40是用于描述根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第四应用中的操作方法的流程图。参考图40描述根据本实施方式的用于车辆的转角模块装置的操作方法。省略对与上述内容冗余的部分的详细描述，并主要描述其时序配置。
首先，控制器20通过车轮速度获取部份14获取车辆四个车轮中每个车轮的车轮速度(S10d)。
接下来，控制器20基于在步骤S10d中获得的每个车轮的车轮速度来确定是否预定义的打滑条件已被满足(S20d)。在步骤S20d中，控制器20基于每个车轮的车轮速度来计算每个车轮的打滑率，确定计算的四个车轮滑动率中具有最大值的最大打滑率，并确定当确定的最大打滑率等于或大于预设阈值时滑动条件已被满足。
如果在步骤S20d中确定打滑条件已被满足，则控制器20通过用于控制每个车轮的驱动扭矩的驱动扭矩控制来对车辆执行姿势控制(S30d)。在步骤S30d中，控制器20基于与每个车轮的当前驱动扭矩相比具有较低值的目标驱动扭矩来控制每个车轮的驱动。在这种情况下，目标驱动扭矩可以被确定为具有较低的值，因为最大打滑率具有较高的值。
在步骤S30d之后，控制器20重新确定打滑条件是否已被满足(S40d)。
如果在步骤S40d中确定保持了打滑条件已被满足的状态，则控制器20通过用于控制每个车轮转向的转向控制来对车辆执行姿势控制(S50d)。在步骤S50d中，控制器20将具有最大打滑率的车轮横向方向的相对侧的两个车轮的转向位移了目标转向角。在这种情况下，目标转向角可以被确定为具有更高的值，因为最大打滑率具有更高的值。
可以在预定义的重复数量内重复执行步骤S40d和S50d，直到在步骤S40d中确定打滑条件未被满足(即，直到解决打滑状态)。
根据第四应用，可以免除对车辆常规姿势控制系统的依赖，并且可以通过仅使用控制每个车轮的驱动和转向的方法来对车辆进行姿势控制。因此，有可以通过减少对车辆姿势控制所需的电池消耗来增加可用电池容量的效果。
5.第五应用：目标轨迹生成和跟踪控制机制
在四轮独立驱动方法的情况下，每个车轮的转向需要被独立控制，因为四个车轮没有机械连接。特别地，为了确保车辆在转动行驶(rotation driving)时的行驶稳定性，需要提供一种定量控制机制，用于对每个车轮进行转向控制。因此，第五应用提出了一种通过差分计算每个车轮的目标转向角来独立控制车辆四个车轮中每个车轮转向的方法，如果已应用四轮独立驱动方法的车辆在具有预定曲率的十字路口上转动和行驶(具体地，当不发生每个车轮的打滑时，这对应于车辆以车速低于设定速度的低速下转动的情况)。
在第五应用中，控制器20可以基于车辆信息获取部分15获得的驾驶状态信息和驾驶环境信息，计算到目标点(即车辆移动的目标)的距离的信息，可以基于计算出的距离信息来计算目标曲率(该目标曲率被定义为目标轨迹到目标点的曲率)，可以基于计算的目标曲率来计算车辆四个车轮中每个车轮的目标转向角，并且可以基于目标转向角来独立控制四个车轮中每个车轮的转向。以下，针对控制器20的每个操作详细描述本实施方式的配置。
首先，关于计算到目标点的距离的信息的方法，控制器20可以通过使用车辆的车速、从周围图像信息计算出的车辆到车道(carriageway)的中间(图41中④)的偏移距离和基于车道的中间的车道曲率半径来计算到目标点的距离的信息(可以通过分析周围图像信息中包括的行车道(lane)和车道(carriageway)来计算偏移距离和车道的曲率半径)，关于距离的信息可以包括从车辆当前位置(图41中的C)到目标点(图41中的A)的直线距离、纵向距离和横向距离。
具体地，控制器20可以，以将车辆的车速应用于预定义的距离计算算法的方式，来计算到目标点的直线距离。在这种情况下，可以在控制器20中预定义距离计算算法，作为当车速变得更高时计算更大直线距离的算法。例如，距离计算算法可以定义为L＝A*Vx+B的线性表达式形式(L是直线距离，Vx是车速，A和B是根据设计师的实验结果设计的常数值)。
当控制器20计算到目标点的直线距离时，控制器20可以使用偏移距离、车辆的航向角、车道的曲率半径和到目标点的直线距离来计算到目标点的纵向距离和横向距离。参考图41，可以导出下面的等式1。
【等式1】
Figure BDA0003959090320000281
下面的等式2是通过相对于x和y排列等式1获得的。
【等式2】
Figure BDA0003959090320000282
Figure BDA0003959090320000283
在等式1和2中，L、x和y分别是到目标点的直线距离、纵向距离和横向距离。R是车道的曲率半径。ρk是车道的曲率(1/R)。ε是偏移距离。
当控制器20如上所述计算到目标点的距离的信息时，控制器20可以基于计算出的关于距离的信息来计算目标曲率，该目标曲率被定义为到目标点的目标轨迹曲率。在本实施方式中，目标曲率可分为：中心目标曲率，其被定义为基于车辆中心的目标轨迹的曲率(即，车辆中心的移动目标轨迹，图41和42中①)；左目标曲率，其被定义为基于车辆左轮的目标轨迹的曲率(即，车辆左车轮的移动目标轨迹，图42中②)；以及右目标曲率，其被定义为基于车辆右车轮的目标轨迹的曲率(即，车辆右车轮的移动目标轨迹，图42中③)。在控制器20优先计算中心目标曲率之后，控制器20可以通过使用车辆的车轮轨迹信息将中心目标曲率扩展到左目标曲率和右目标曲率。
参考图41和42，可根据下面的等式3计算中心目标曲率。
【等式3】
Figure BDA0003959090320000291
Figure BDA0003959090320000292
在等式3中，Rc是车辆中心的移动目标轨迹的曲率半径，φ是车辆的航向角，α是通过车辆与目标点形成的角度，L是到目标点的直线距离，ρc是中心目标曲率(1/Rc)。
控制器20在计算中心目标曲率后，控制器20可以使用车辆的车轮轨迹信息，基于中心目标曲率来计算左目标曲率和右目标曲率。参考示出车辆向左转弯和行驶的示例的图42，可以分别根据下面的等式4和5计算左目标曲率和右目标曲率。
【等式4】
RL＝RC-wL
Figure BDA0003959090320000293
【等式5】
RR＝RC+wR
Figure BDA0003959090320000294
在等式4中，RL是车辆左车轮的移动目标轨迹的曲率半径，RC是车辆中心的移动目标轨迹的曲率半径，wL是车辆车轮轨迹的半值(w/2，w是车轮轨迹)，ρL是左目标曲率。在等式5中，RR是车辆右车轮的移动目标轨迹的曲率半径，RC是车辆中心的移动目标轨迹的曲率半径，wR是车辆车轮轨迹的半值(w/2，w是车轮轨迹)，ρR是右目标曲率。
图42和等式4和5描述车辆的左转动行驶为例。在车辆右转动行驶的情况下，由于转动内轮(rotation-inner wheel)和转动外轮(rotation-outer wheel)是反相的，因此根据下面的等式6计算左目标曲率和右目标曲率。
【等式6】
Figure BDA0003959090320000301
Figure BDA0003959090320000302
当控制器20如上所述计算左目标曲率和右目标曲率时，控制器20可以基于每个计算的目标曲率来计算车辆四个车轮中每个车轮的目标转向角。
具体地，基于计算出的左目标曲率和右目标曲率，左车轮和右车轮的目标横摆率可以用等式7表示。
【等式7】
YRdes，L＝pLvx
YRdes，R＝ρRvx
在等式7中，YRdes,L是左车轮的目标横摆率，ρL是左目标曲率，YRdes,R是右车轮的目标横摆率，ρR是右目标曲率，vx是车速。
图43示出了具有2个自由度的车辆动力学模型的示例(为了方便起见，图43中仅示出了左前轮和左后轮)。根据图43的车辆动力学模型，每个车轮的滑动角(slip angle)可根据以下等式8表示。
【等式8】
Figure BDA0003959090320000303
Figure BDA0003959090320000304
Figure BDA0003959090320000305
Figure BDA0003959090320000306
在等式8中，αfl、αfr、αrl和αrr分别是左前轮的滑动角、右前轮的滑动角、左后轮的滑动角和右后轮的滑动角。βcg是车辆中心的滑动角。vx是车速。lf是车辆前轮的轴与车辆中心(cg)之间的距离。lr是车辆后轮的轴与车辆中心(cg)之间的距离。YRdes,L和YRdes,R是左车轮和右车轮的目标横摆率。δfl、δfr、δrl和δrr分别是左前轮的目标转向角、右前轮的目标转向角、左后轮的目标转向角和右后轮的目标转向角，它们是计算对象。
如上所述，本实施方式是车辆低速转动的情况，并且每个车轮都不会打滑。因此，在等式8中，αfl、αfr、αrl、αrr和βcg可近似为0值。此外，左前轮的目标转向角、右前轮的目标转向角、左后轮的目标转向角和右后轮的目标转向角可根据以下等式9计算。
【等式9】
Figure BDA0003959090320000311
Figure BDA0003959090320000312
Figure BDA0003959090320000313
Figure BDA0003959090320000314
/>
上述情况是计算反相状态下前轮和后轮的目标转向角的过程。同相状态下前轮和后轮的目标转向角可通过以下过程计算。
首先，同相状态下的车辆动力学模型可根据以下等式10表示。
【等式10】
Figure BDA0003959090320000315
其中
Figure BDA0003959090320000316
Figure BDA0003959090320000317
Figure BDA0003959090320000318
Figure BDA0003959090320000319
在等式10中，β和ψ是车辆中心的滑动角和方向角。对于定义矩阵参数的每个因素，请参阅下表2。
【表2】
vx 车速
m 车辆质量
I 横摆惯性矩
lf 车辆前轮的轴与车辆中心(C.G)之间的距离
lr 车辆后轮的轴与车辆中心(C.G)之间的距离
Cf 前转弯系数
Cr 后转弯系数
由于假设车辆的滑动角为0的情形，因此推导出等式11，因为等式10中的左侧和β变为0。
【等式11】
Figure BDA00039590903200003110
在β＝0的条件下，推导出δf和δr之间的关系，如下面的等式12所示。
【等式12】
Figure BDA0003959090320000321
左前轮的目标转向角和右前轮的目标转向角根据等式9计算。左后轮的目标转向角和右后轮的目标转向角根据等式12的关系计算。因此，在同相状态下，左前轮的目标转向角、右前轮的目标转向角、左后轮的目标转向角和右后轮的目标转向角可根据以下等式13计算。
【等式13】
Figure BDA0003959090320000322
Figure BDA0003959090320000323
Figure BDA0003959090320000324
Figure BDA0003959090320000325
因此，基于预定义的车辆动力学模型，控制器20可以使用前轮的轴和车辆中心之间的距离以及左目标曲率来计算左前轮的目标转向角，可以使用前轮的轴与车辆中心之间的距离以及右目标曲率来计算右前轮的目标转向角，可以使用后轮的轴与车辆中心之间的距离以及左目标曲率来计算左后轮的目标转向角，并且可以使用后轮的轴和车辆中心之间的距离以及右目标曲率来计算右后轮的目标转向角。
当控制器20计算每个车轮的目标转向角时，控制器20可以基于每个计算的目标转向角来独立控制四个车轮中每个车轮的转向。在这种情况下，如图44所示，控制器20可以通过对车辆的每个目标转向角和当前转向角的前馈控制(转向不足梯度)和反馈控制(PID控制)来计算驱动四个车轮的驱动扭矩，并且控制器20可以，以控制四个车轮驱动的方式，独立控制四个车轮中每个车轮的转向。
图45是用于描述根据本公开实施方式的用于车辆的转角模块装置的第五应用中的操作方法的流程图。参考图45描述根据本实施方式的用于车辆的转角模块装置的操作方法。省略对与上述内容冗余的部分的详细描述，并主要描述其时序配置。
首先，控制器20通过车辆信息获取部分15获取车辆的驾驶状态信息和驾驶环境信息(S10e)。驾驶状态信息可以包括车速和航向角。驾驶环境信息可以包括车辆的周围图像信息(例如，前方图像)。
接下来，控制器20基于车辆的驾驶状态信息和驾驶环境信息来计算到目标点(即车辆移动的目标)的距离的信息(S20e)。在步骤S20e中，控制器20通过使用车辆的车速、基于周围图像信息计算的车辆到车道中间的偏移距离，以及基于车道中间的车道曲率半径，来计算从车辆到目标点的直线距离、纵向距离和横向距离，作为到目标点的距离的信息。
接下来，控制器20基于在步骤S20e中计算的关于距离的信息，来计算目标曲率，其定义为目标轨迹到目标点的曲率(S30e)。目标曲率可分为：中心目标曲率，其定义为基于车辆中心的目标轨迹的曲率；左目标曲率，其定义为基于车辆左车轮的目标轨迹的曲率；以及右目标曲率，其定义为基于车辆右车轮的目标轨迹的曲率。因此，在步骤S30e中，在控制器20使用从车辆到目标点的直线距离、纵向距离和横向距离以及车辆的航向角来计算中心目标曲率之后，控制器20通过使用车辆的车轮轨迹信息，基于中心目标曲率来计算左目标曲率和右目标曲率。
接下来，控制器20基于在步骤S30e中计算的目标曲率来计算车辆四个车轮中每个车轮的目标转向角(S40e)。在步骤S40e中，基于预定义的车辆动力学模型，控制器20基于前轮的轴与车辆中心之间的距离和左目标曲率计算左前轮的目标转向角，基于前轮的轴与车辆中心之间的距离和右目标曲率计算右前轮的目标转向角，基于后轮的轴与车辆中心之间的距离和左目标曲率计算左后轮的目标转向角，并基于后轮的轴和车辆中心之间的距离和右目标曲率计算右后轮的目标转向角。在这种情况下，控制器20在车辆每个车轮的滑动角为0的情况下计算四个车轮中每个车轮的目标转向角。
接下来，控制器20基于在步骤S40e中计算的每个目标转向角来独立地控制四个车轮中每个车轮的转向(S50e)。在步骤S50e中，控制器20通过对车辆的每个目标转向角和当前转向角的前馈和反馈控制来计算用于驱动四个车轮中的每个车轮的驱动扭矩，并以控制四个车轮的驱动的方式独立控制四个车轮中的每个车轮的转向。
根据第五应用，提出了一种定量控制机制，用于在应用了四轮独立驱动方法的车辆旋转驱动时，通过差分计算每个车轮的目标转向角，来独立控制四个车轮中每个车轮的转向。因此，可以提高车辆的旋转驱动性能和旋转驱动稳定性。
本说明书中使用的术语“部分”可以包括实现为硬件、软件或固件的单元，并且可以与术语(例如逻辑、逻辑块、单元或电路)互换使用。“部分”可以是执行一个或多个功能的集成部分，或所述部分的最小单元或其一部分。例如，根据实施方式，“部分”可以以专用集成电路(application-specific integrated circuit,ASIC)的形式实现。此外，本说明书中描述的实施如可以实现为方法或过程、装置、软件程序、数据流或信号。尽管本公开仅在单一形式的实施(例如，仅作为方法讨论)的背景中讨论，但具有所讨论特征的实施也可以以另一形式(例如，装置或程序)实现。该装置可以实现为适当的硬件、软件或固件。该方法可以在设备中实现，例如通常指处理设备的处理器，例如包括计算机、微处理器、集成电路或可编程逻辑设备。该处理器包括通信设备，例如计算机、手机、移动电话/个人数字助理(“personal digital assistant,PDA”)和另一个促进最终用户之间信息通信的设备。
本公开已基于附图中所示的实施方式在上文中进行了描述，但实施方式仅为说明性的。对本公开所属领域具有普通知识的人将理解，可以从实施方式中进行各种修改和其他等同实施方式。因此，本公开的真正技术保护范围应由技术方案的技术精神决定。

Claims (15)

1.一种用于车辆的转角模块装置，所述转角模块装置包括：
一个或多个处理器，被配置为接收车辆的制动启动操纵输入；以及
控制器，被配置为：当所述一个或多个处理器在所述车辆位于斜坡的状态下收到所述制动启动操纵输入时，通过基于方向角独立地控制所述车辆四个车轮的转向来执行车辆制动，其中所述方向角是所述斜坡的倾斜方向与所述车辆的纵向方向之间的角度。
2.根据权利要求1所述的转角模块装置，其中所述控制器被配置为：根据在所述车辆的四个车轮中布置在所述斜坡下侧的下车轮所对应的第一规则和布置在所述斜坡上侧的上车轮所对应的第二规则，对所述四个车轮进行对齐，并且
其中所述下车轮和所述上车轮根据所述方向角识别。
3.根据权利要求2所述的转角模块装置，其中当所述方向角存在于第一区域或第三区域中时，所述下车轮被识别为所述车辆的四个车轮中布置在所述斜坡下侧的两个车轮，且所述上车轮被识别为布置在所述斜坡上侧的其余两个车轮，
其中，当所述方向角存在于第二区域时，所述下车轮被识别为所述车辆的四个车轮中布置在所述斜坡下侧的三个车轮，且所述上车轮被识别为布置在所述斜坡上侧的其余一个车轮，以及
其中，所述第一区域是所述方向角等于或大于0°且小于第一参考角的区域，所述第二区域是所述方向角等于或大于所述第一参考角且小于第二参考角的区域，以及所述第三区域是所述方向角等于或大于所述第二参考角且等于或小于90°的区域。
4.根据权利要求2所述的转角模块装置，其中所述第一规则在所述控制器中被预定义为限制所述车辆在所述倾斜方向上的运动的规则，而所述第二规则在所述控制器中被预定义为限制所述车辆在所述斜坡的倾斜平面上垂直于所述倾斜方向的方向上的运动的规则。
5.根据权利要求4所述的转角模块装置，其中，当在与所述倾斜方向相反的方向上与所述车辆的重心相隔设定距离的点被定义为参考点时，所述第一规则是用于对齐所述下车轮的规则，以便将连接所述参考点和所述下车轮的中心点的直线与所述下车轮的长轴垂直，而所述第二规则是用于对齐所述上车轮的规则，以便将连接所述参考点和所述上车轮的中心点的直线与所述上车轮的长轴放置在同一条线上。
6.一种操作用于车辆的转角模块装置的方法，所述方法包括：
由控制器确定是否收到驾驶员对车辆的制动启动操纵输入；以及
当在所述车辆位于斜坡的状态下收到所述制动启动操纵输入时，由所述控制器通过基于方向角独立地控制所述车辆四个车轮的转向来执行车辆制动，其中所述方向角是所述斜坡的倾斜方向与所述车辆的纵向方向之间的角度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在执行车辆制动时，所述控制器根据在所述车辆的四个车轮中布置在所述斜坡下侧的下车轮所对应的第一规则和布置在所述斜坡上侧的上车轮所对应的第二规则，对所述四个车轮进行对齐，并且
其中所述下车轮和所述上车轮根据所述方向角识别。
8.根据权利要求7所述的方法，其中当所述方向角存在于第一区域或第三区域中时，所述下车轮被识别为所述车辆的四个车轮中布置在所述斜坡下侧的两个车轮，且所述上车轮被识别为布置在所述斜坡上侧的其余两个车轮，
其中，当所述方向角存在于第二区域时，所述下车轮被识别为所述车辆的四个车轮中布置在所述斜坡下侧的三个车轮，且所述上车轮被识别为布置在所述斜坡上侧的其余一个车轮，以及
其中，所述第一区域是所述方向角等于或大于0°且小于第一参考角的区域，所述第二区域是所述方向角等于或大于所述第一参考角且小于第二参考角的区域，以及所述第三区域是所述方向角等于或大于所述第二参考角且等于或小于90°的区域。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一规则在所述控制器中被预定义为限制所述车辆在所述倾斜方向上的运动的规则，而所述第二规则在所述控制器中被预定义为限制所述车辆在所述斜坡的倾斜平面上垂直于所述倾斜方向的方向上运动的规则。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，当在与所述倾斜方向相反的方向上与所述车辆的重心相隔设定距离的点被定义为参考点时，所述第一规则是用于对齐所述下车轮的规则，以便将连接所述参考点和所述下车轮的中心点的直线与所述下车轮的长轴垂直，而所述第二规则是用于对齐所述上车轮的规则，以便将连接所述参考点和所述上车轮的中心点的直线与所述上车轮的长轴放置在同一条线上。
11.一种用于车辆的转角模块装置，所述转角模块装置包括：
一个或多个处理器，被配置为接收驾驶员对车辆的制动启动操纵输入；以及
控制器，被配置为通过使用根据预设算法确定的参考点来定义的规则，独立地控制所述车辆四个车轮的转向来执行车辆制动，以便当所述一个或多个处理器在所述车辆位于斜坡的状态下收到所述制动启动操纵输入时，所述车辆相对于所述斜坡处于稳定状态。
12.根据权利要求11所述的转角模块装置，其中所述算法被预设在所述控制器中，以将在与所述斜坡的倾斜方向相反的方向上与所述车辆的重心相隔设定距离的点确定作为参考点，
其中，所述设定距离被确定为通过将所述车辆的前轮轴和后轮轴之间的距离WB乘以根据所述车辆的梯度设定的缩放系数N而得到的值，并且
其中，所述梯度越大，所述缩放系数被设置的值越高。
13.根据权利要求12所述的转角模块装置，其中所述规则包括第一规则和第二规则，所述第一规则在所述控制器中被预定义为限制所述车辆在所述倾斜方向上的运动的规则，而所述第二规则在所述控制器中被预定义为限制所述车辆在所述斜坡的倾斜平面上垂直于所述倾斜方向的方向上运动的规则。
14.根据权利要求13所述的转角模块装置，其中所述控制器根据在所述车辆的四个车轮中布置在所述斜坡下侧的下车轮所对应的所述第一规则和布置在所述斜坡上侧的上车轮所对应的所述第二规则，对所述四个车轮进行对齐，并且
其中，所述下车轮和所述上车轮根据方向角识别，所述方向角被定义为所述斜坡的倾斜方向与所述车辆的纵向方向之间的角度。
15.根据权利要求14所述的转角模块装置，其中所述第一规则是用于对齐所述下车轮的规则，以便将连接所述参考点和所述下车轮的中心点的直线与所述下车轮的长轴垂直，而所述第二规则是用于对齐所述上车轮的规则，以便将连接所述参考点和所述上车轮的中心点的直线与所述上车轮的长轴放置在同一条线上。
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