CN116442758A - 用于车辆的角模块装置 - Google Patents

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CN116442758A CN202210797676.2A CN202210797676A CN116442758A CN 116442758 A CN116442758 A CN 116442758A CN 202210797676 A CN202210797676 A CN 202210797676A CN 116442758 A CN116442758 A CN 116442758A
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Abstract

一种用于车辆的角模块装置，可以包括：驱动单元，其被配置为向车辆的车轮提供驱动力；制动单元，其与驱动单元联接，并被配置为施加制动力或通过车轮的旋转而被中断来释放制动力；上臂模块，其连接到驱动单元，并被配置为具有可调节的长度并改变车轮的外倾角；下臂模块，其连接到驱动单元，并被配置为吸收车辆行驶时从路面施加的冲击；以及转向单元，其被配置为支撑上臂模块和下臂模块，并被配置为调节车轮的转向角。根据用于车辆的角模块装置，可以提高设计的自由度，并且可以批量生产各种类型的专用车辆(PBV)，因为第一平台和第二平台的数量和布置可以针对车辆的类型或目的进行适当调整。

Description

用于车辆的角模块装置
技术领域
本公开涉及一种用于车辆的角模块(角模块)装置，更具体地，涉及一种其中集成了驱动、制动、转向和悬挂系统的用于车辆的角模块装置。
背景技术
一般来说，电动车辆是指没有废气排放的环保型车辆。电动车辆上安装有用于提供驱动能量的高压电池、用于根据高压电池输出的电力产生旋转动力的驱动电机等。电动车辆由通过驱动轴传递到车轮的电机旋转动力驱动。
最近，考虑到可以减轻车辆重量和可以减少动力传输过程中的能量损失的优点，电机直接安装在车轮内部使得电机的动力直接传递到车轮的轮内电机车辆已经成为焦点，因为可以省略中间阶段的动力传输单元，例如减速器或差速齿轮。此外，除了驱动系统之外还集成了制动、转向和悬挂系统的车轮也正在积极开发中。
本公开的背景技术在2019年4月23日公布的公开号为10-2019-0041855、标题为“用于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
各种实施例旨在提供一种用于车辆的角模块装置，其能够自由地调整车轮的数量和对准以适应车辆的目的。
此外，各种实施例旨在提供一种用于车辆的角模块装置，其可以独立地控制每个车轮的操作。
在一实施例中，一种用于车辆的角模块装置可以包括：驱动单元，其被配置为向车辆的车轮提供驱动力；制动单元，其与驱动单元联接，并被配置为施加制动力或通过车轮的旋转而被中断来释放制动力；上臂模块，其连接到驱动单元，并被配置为具有可调节的长度，从而改变车轮的外倾角；下臂模块，其连接到驱动单元，并被配置为吸收车辆行驶时从路面施加的冲击；以及转向单元，其被配置为支撑上臂模块和下臂模块，连接到与车身联接的框架模块，并被配置为调节车轮的转向角。
此外，上臂模块连接到驱动单元的上侧，并被配置为具有在车辆的宽度方向上变化的长度，并调节车轮针对地面的倾斜度。
此外，上臂模块包括：第一上支架，其可旋转地连接到驱动单元；第二上支架，其可旋转地连接到转向单元，并被设置成与第一上支架间隔开；上连杆单元，其安装在第一上支架和第二上支架之间并被配置为具有能调节大小的内角；以及第一驱动模块，其安装在第一上支架和第二上支架之间，并被配置为通过调节上连杆单元的内角的大小来改变第一上支架和第二上支架之间的相对距离。
此外，上连杆单元包括：一对第一上连杆，其被配置为一端可旋转地连接到第一上支架；以及一对第二上连杆，其被配置为一端可旋转地连接到第二上支架，另一端分别可旋转地连接到一对第一上连杆的另一端。
此外，该对第一上连杆和该对第二上连杆以缩放仪形式连接。
此外，第一驱动模块包括：第一致动器，其被配置为通过从外部接收电源来产生旋转动力；第一导螺杆，其以前进和后退的方式安装在第一致动器上，并且被配置为在其移动方向上扩大或缩小第一上支架和第二上支架之间的间隔；以及第一螺母，其被配置为将第一致动器的旋转运动转换为第一导螺杆的直线往复运动。
此外，第一致动器固定到第一上支架或第二上支架中的任一个上，并且第一导螺杆的一端固定到第一上支架或第二上支架中的另一个上。
此外，第一致动器是中空电机。
此外，第一导螺杆的外圆周表面被拧到第一螺母的内圆周表面。
此外，角模块装置还可以包括：臂控制单元，该臂控制单元被配置为控制上臂模块的操作。
此外，一种用于车辆的角模块装置可以包括：驱动单元，其被配置为向车辆的车轮提供驱动力；制动单元，其与驱动单元联接，并被配置为施加制动力或通过车轮的旋转而被中断来释放制动力；上臂模块，其连接到驱动单元并被配置为具有可调节的长度并改变车轮的外倾角；下臂模块，其连接到驱动单元，并被配置为具有可调节的长度并改变车轮的轮距；以及转向单元，其被配置为支撑上臂模块和下臂模块，并被配置为调节车轮的转向角。
此外，下臂模块可以连接到驱动单元的下侧，并被配置为具有在车辆的宽度方向上变化的长度，并调节车轮针对地面的接触位置。
此外，下臂模块可以包括：第一下支架，其可旋转地连接到驱动单元；第二下支架，其可旋转地连接到转向单元，并设置成与第一下支架间隔开；下连杆单元，其安装在第一下支架和第二下支架之间，并被配置为具有能调节大小的内角；以及第二驱动模块，其安装在第一下支架和第二下支架之间，并被配置为通过调节下连杆单元的内角的大小来改变第一下支架和第二下支架之间的相对距离。
此外，下连杆单元可以包括：一对第一下连杆，被配置为一端可旋转地连接到第一下支架；以及一对第二下连杆，其被配置为一端可旋转地连接到第二下支架，另一端分别可旋转地连接到该对第一下连杆的另一端。
此外，该对第一下连杆和该对第二下连杆可以以缩放仪形式连接。
此外，第二驱动模块可以包括：第二致动器，其被配置为通过从外部接收电源来产生旋转动力；第二导螺杆，其安装在第二致动器上以向前和向后移动，并被配置为在其移动方向上扩大或缩小第一下支架和第二下支架之间的间隔；以及第二螺母，其被配置为将第二致动器的旋转运动转换为第二导螺杆的直线往复运动。
此外，第二致动器可以固定到第一下支架或第二下支架中的任一个上，第二导螺杆的一端可以固定到第一下支架或第二下支架中的另一个上。
此外，第二导螺杆的外圆周表面可以被拧到第二螺母的内圆周表面。
此外，角模块装置还可以包括：臂控制单元，其被配置为控制上臂模块和下臂模块的操作。
此外，当车轮驱动时，臂控制单元可以改变下臂模块的长度。
根据本公开的一个方面，可以提高设计的自由度，并且可以批量生产各种类型的专用车辆(purpose built vehicle，PBV)，因为第一平台和第二平台的数量和布置可以针对车辆的类型或目的进行适当调整。
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，并且转向角的范围(例如其自身位置的旋转和侧向驾驶)可以被更广泛地确保，因为角模块可以独立地调节每个车轮的操作。
附图说明
图1是示意性示出包括根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的车辆配置的前视图。
图2是示意性示出包括根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的车辆配置的透视图。
图3是示意性示出根据本公开实施例的主平台的配置的透视图。
图4和图5是示意性示出根据本公开实施例的主紧固部的配置的放大图。
图6是示意性示出根据本公开实施例的第一角模块平台和第二角模块平台的配置的透视图。
图7和图8是示意性示出根据本公开实施例的第一角模块紧固部和第二角模块紧固部的配置的放大图。
图9是示意性示出根据本公开第一实施例的角模块的配置的透视图。
图10是以不同于图9的配置的视角示出根据本公开第一实施例的角模块的配置的透视图。
图11是示意性示出根据本公开第一实施例的角模块的配置的前视图。
图12是示意性示出根据本公开第一实施例的角模块的配置的侧视图。
图13是示意性示出根据本公开第一实施例的角模块的配置的爆炸透视图。
图14是示意性示出根据本公开第一实施例的转向驱动单元的配置的剖视图。
图15、图16A和图16B是示意性示出根据本公开第一实施例的角模块的操作过程的操作图。
图17是示意性示出根据本公开第二实施例的角模块的配置的透视图。
图18是示意性示出根据本公开第二实施例的角模块的配置的爆炸透视图。
图19是示意性示出根据本公开第二实施例的角模块的配置的前视图。
图20是示意性示出根据本公开第二实施例的上臂模块的配置的透视图。
图21是示意性示出根据本公开第二实施例的第一驱动模块的配置的剖视图。
图22是示意性示出根据本公开第二实施例的臂控制单元的配置的框图。
图23和图24是示意性示出根据本公开第二实施例的角模块的操作过程的操作图。
图25是示意性示出根据本公开第三实施例的角模块的配置的透视图。
图26是示意性示出根据本公开第三实施例的角模块的配置的爆炸透视图。
图27是示意性示出根据本公开第三实施例的角模块的配置的前视图。
图28是示意性示出根据本公开第三实施例的下臂模块的配置的透视图。
图29是示意性示出根据本公开第三实施例的第二驱动模块的配置的剖视图。
图30是示意性示出根据本公开第三实施例的臂控制单元的配置的框图。
图31和图32是示意性示出根据本公开第三实施例的角模块的操作过程的操作图。
图33是示意性示出包括根据本公开另一实施例的用于车辆的角模块装置的车辆配置的图。
图34是示意性示出根据本公开另一实施例的第一角模块平台和第二角模块平台的配置的图。
图35和图36是示意性示出根据本公开实施例的第一角模块延伸紧固部和第二角模块延伸紧固部的配置的放大图。
图37是示意性示出包括根据本公开又一实施例的用于车辆的角模块装置的车辆配置的图。
图38是用于描述根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的功能的框图。
图39是示意性示出根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第一应用(单独转向架构)中计算第一目标角至第四目标角的一系列过程的示例图。
图40是示出根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第一应用(单独转向架构)中前轮转向模式下的第一目标角度至第四目标角度的示例图。
图41和图42是示出根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第一应用(单独转向架构)中四轮同相转向模式下的第一目标角至第四目标角的示例图。
图43和图44是示出了根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第一应用(单独转向架构)中四轮反相转向模式下的第一目标角至第四目标角的示例图。
图45是用于描述根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第一应用(单独转向架构)中的操作方法的流程图。
图46至图49是示出根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第二应用(通过单独转向的制动机制)中的车辆的斜坡和位置之间的关系的示例图。
图50至图52是示出了在根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第二应用(通过单独转向的制动机制)中，车轮已经根据方向角对准的状态的示例图。
图53是用于描述根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第二应用(通过单独转向的制动机制)中的操作方法的流程图。
图54是示出在根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第三应用(用于改善直线行驶性能的姿态控制机制)中确定可变增益的方法的示例图。
图55是用于描述根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第三应用(用于改善直线行驶性能的姿态控制机制)中的操作方法的流程图。
图56是用于描述根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第四应用(用于解决滑移的姿态控制机制)中的操作方法的流程图。
图57是示出根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第五应用(目标轨迹生成和跟踪控制机制)中计算距离信息和中心目标曲率的过程的示例图。
图58是示出在根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第五应用(目标轨迹生成和跟踪控制机制)中计算左目标曲率和右目标曲率的过程的示例图。
图59是示出在根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第五应用(目标轨迹生成和跟踪控制机制)中计算目标转向角的过程的示例图。
图60是示出根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第五应用(目标轨迹生成和跟踪控制机制)中独立控制每个车轮的转向的方法的框图。
图61是用于描述根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第五应用(目标轨迹生成和跟踪控制机制)中的操作方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述包括根据本公开的用于车辆的角模块装置的车辆和用于车辆的角模块装置的操作方法的实施例。
在这样的过程中，为了描述清楚和方便起见，图中所示线条的粗细或元件的尺寸可能被夸大了。下面将要描述的术语已经通过考虑它们在本公开中的功能而被定义，并且可以根据用户或操作者的意图或实践而改变。因此，这些术语应该基于本说明书的全部内容来定义。
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，该一个部件可以“直接连接(或联接)”到另一个部件，或者可以“通过插设其间的另一个构件”连接到另一个部件。当说一个元件“包括(或包含)”另一个元件时，这意味着一个元件还可以“包括(或包含)”另一个元件，而不是排除另一个元件，除非有相反的明确描述。
此外，在整个说明书中，相同的附图标记可以表示相同的元件。尽管没有在具体的附图中提及或描述，但是相同的附图标记或相似的附图标记可以基于另一幅附图来描述。此外，尽管在特定附图的一部分中没有指示附图标记，但是可以基于另一附图来描述该部分。此外，本申请的附图中包括的详细元件的数量、形状和尺寸、尺寸之间的相对差异等是为了便于理解而设置的，并不限制实施例，而是可以以各种形式实现。
1.包括用于车辆的角模块装置的车辆结构
图1是示意性示出包括根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的车辆配置的前视图；图2是示意性示出包括根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的车辆配置的透视图。
参照图1和图2，包括根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的车辆包括用于车辆的角模块装置1、顶帽2和门部3。
根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置1包括框架模块100和角模块200。
框架模块100安装在车身的下侧，并且通常支撑角模块200、电池400和逆变器500。
参照图2，根据本实施例的框架模块100包括主平台1100、第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B。
主平台1100安装在车身的下侧。主平台1100内安装有用于向稍后描述的角模块200提供电源的电池400。主平台1100可以具有高刚性材料，例如金属，使得主平台可以充分承受从电池400施加的重量。电池400被形成为具有比主平台1100低的高度。
图3是示意性示出根据本公开实施例的主平台1100的配置的透视图。
参照图3，根据本实施例的主平台1100包括主板1110、主车轮壳体1120和主紧固部1130。
主板1110形成主平台1100的中心部分的外观，并且通常支撑稍后描述的主车轮壳体1120。根据本公开实施例的主板1110可以形成为具有平行于地面设置的平板形式。电池400位于主板1110的顶部，如果需要，逆变器500可以位于其上。主板1110的区域的设计可以根据车身的尺寸、电池400的尺寸等进行各种改变。
主车轮壳体1120从主板1110延伸，并提供容纳角模块200的空间。根据本实施例的主车轮壳体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，主车轮壳体1120设置在主板1110的角侧，并形成为具有开放的外表面。例如，如图3所示，主车轮壳体1120可以延伸到主板1110的角的顶部，具有近似形式的横截面形式。因此，主车轮壳体1120可以提供容纳角模块200的空间。
主车轮壳体1120的顶部形成为具有平行于主板1110设置的平板形式。因此，主车轮壳体1120可以提供其中稍后描述的主紧固部1130可以形成在主车轮壳体1120的顶部上的空间。
主车轮壳体1120可以设置多个。多个主车轮壳体1120可以分别设置在主板1110的多个角侧上。
主紧固部1130设置在主板1110和主车轮壳体1120中，并且紧固到稍后描述的第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B。
图4和图5是示意性示出根据本公开实施例的主紧固部的配置的放大图。
参照图3至图5，根据本实施例的主紧固部1130包括上主紧固部1131和下主紧固部1132。
根据本实施例的上主紧固部1131可以形成为具有凹槽的形式，该凹槽从主车轮壳体1120的外表面凹入并形成。上主紧固部1131从主车轮壳体1120的顶部垂直向下延伸。上主紧固部1131可以具有台阶形式的横截面形式，使得上主紧固部1131与稍后描述的第一角模块上紧固部1231A和第二角模块上紧固部1231B锁定并联接。上主紧固部1131设置在主车轮壳体1120的设置成面向稍后描述的第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B的端部上。上主紧固部1131可以设置多个，并且可以分别单独设置在主车轮壳体1120中。
根据本实施例的下主紧固部1132可以形成为具有凹槽的形式，该凹槽从主板1110的外表面凹入并形成。下主紧固部1132可以具有台阶形式的横截面形式，使得下主紧固部1132与稍后描述的第一角模块下紧固部1232A和第二角模块下紧固部1232B锁定并联接。
下主紧固部1132在与上主紧固部1131的方向相反的方向上延伸。更具体地，下主紧固部1132从主板1110的下侧垂直向上延伸。因此，当被紧固到稍后描述的第一角模块紧固部1230A和第二角模块紧固部1230B时，上主紧固部1131和下主紧固部1132可以防止第一角模块紧固部1230A和第二角模块紧固部1230B在任何一个方向上偏离。
下主紧固部1132成对设置，并且设置在主板1110的分别设置成面对稍后描述的第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B的端部。
第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B分别可拆卸地联接到主平台1100的两侧。第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B分别将稍后描述的角模块200联接到其下侧，并且支撑角模块200。角模块200和逆变器500安装在第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B中的每一个内，逆变器500将从电池400供应的DC电力转换成AC电力并将AC电力传输到角模块200。逆变器500形成为具有比第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B低的高度。第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B可以具有高刚性的材料，例如金属，使得第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B可以充分承受从角模块200和电池400施加的重量。
图6是示意性示出根据本公开实施例的第一角模块平台和第二角模块平台的配置的透视图。
参照图6，根据本实施例的第一角模块平台1200A包括第一角模块板1210A、第一角模块壳体1220A和第一角模块紧固部1230A。
第一角模块板1210A形成第一角模块平台1200A的中心部分的外观，并且通常支撑稍后描述的第一角模块壳体1220A。根据本实施例的第一角模块板1210A可以形成为具有平行于地面设置的平板形式。逆变器500位于第一角模块板1210A的顶部，并且如果需要，电池400可以位于其上。第一角模块板1210A的区域的设计可以根据主板1110的尺寸、逆变器500的尺寸等进行各种改变。
第一角模块壳体1220A从第一角模块板1210A延伸，并提供容纳角模块200的空间。根据本实施例的第一角模块壳体1220A可以形成为具有从主板1110的顶部向上延伸的板的形式。第一角模块壳体1220A可以成对设置，并且可以分别设置在第一角模块板1210A在其宽度方向上的端部。
第一角模块壳体1220A设置有支撑角模块200的第一安装板1221A。第一安装板1221A可以形成为具有平板的形式，其从第一角模块壳体1220A的顶部沿第一角模块板1210A的宽度方向延伸。第一安装板1221A平行于第一角模块板1210A设置。第一安装板1221A的下侧通过栓接联接等可拆卸地联接到角模块200。
在这种情况下，第一角模块壳体1220A可以在第一角模块板1210A的宽度方向上延伸到第一角模块板1210A的外部，其截面形式为如图6所示的近似的形式。因此，第一角模块壳体1220A可以提供容纳角模块200的空间。
第一角模块紧固部1230A设置在第一角模块板1210A和第一角模块壳体1220A中，并且紧固到设置在主平台1100的一侧上的主紧固部1130。当主平台1100和第一角模块平台1200A被组装时，第一角模块紧固部1230A设置在面向设置在主平台1100的一侧上的主紧固部1130的位置。当第一角模块平台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，第一角模块紧固部1230A与设置在主平台1100一侧的主紧固部1130锁定并联接。因此，主紧固部1130和第一角模块紧固部1230A可以提高主平台1100和第一角模块平台1200A的组装性能。
图7和图8是示意性示出根据本公开实施例的第一角模块紧固部和第二角模块紧固部的配置的放大图。
参照图6至图8，根据本公开实施例的第一角模块紧固部1230A包括第一角模块上紧固部1231A和第一角模块下紧固部1232A。
根据本实施例的第一角模块上紧固部1231A可以形成为具有从第一角模块壳体1220A的外表面突出的突起的形式。更具体地，第一角模块上紧固部1231A从第一安装板1221A的前部或后部的端部横向延伸，更具体地，从设置成面对主平台1100的一侧上的端部的一端横向延伸。当第一角模块平台1200A在平行于车辆长度方向的方向上与主平台1100接触时，第一角模块上紧固部1231A被插入到设置在主平台1100一侧的上主紧固部1131中。在这种情况下，第一角模块上紧固部1231A可以具有端部弯曲成钩形的形状，使得第一角模块上紧固部1231A与设置在主平台1100的一侧上的上主紧固部1131锁定并联接。第一角模块上紧固部1231A可以设置多个，并且可以分别单独设置在第一角模块壳体1220A中。
根据本实施例的第一角模块下紧固部1232A可以形成为具有从第一角模块板1210A的外表面突出的突起的形式。更具体地，第一角模块下紧固部1232A从第一角模块板1210A的前部或后部的任一端横向延伸，更具体地，从设置成面对主平台1100的一侧上的端部的一端横向延伸。当第一角模块平台1200A在平行于车辆长度方向的方向上与主平台1100接触时，第一角模块下紧固部1232A被插入到设置在主平台1100一侧的下主紧固部1132中。
第一角模块下紧固部1232A可以具有端部弯曲成钩形的形状，使得第一角模块下紧固部1232A与下主紧固部1132锁定并联接。在这种情况下，第一角模块下紧固部1232A的端部在与第一角模块上紧固部1231A的端部的方向相反的方向上弯曲。例如，第一角模块上紧固部1231A的端部可以向下弯曲，第一角模块下紧固部1232A的端部可以向上弯曲。因此，当被紧固到主紧固部1130时，第一角模块上紧固部1231A和第一角模块下紧固部1232A可以防止上主紧固部1131和下主紧固部1132在其任何方向上偏离。
第二角模块平台1200B包括第二角模块板1210B、第二角模块壳体1220B和第二角模块紧固部1230B。
第二角模块板1210B和第二角模块壳体1220B的详细形状可以形成为分别具有与上述第一角模块板1210A和第一角模块壳体1220A相同的形式。
第二角模块紧固部1230B设置在第二角模块板1210B和第二角模块壳体1220B中，并且紧固到设置在主平台1100的另一侧上的主紧固部1130。当主平台1100和第二角模块平台1200B被组装时，第二角模块紧固部1230B设置在面向设置在主平台1100的另一侧的主紧固部1130的位置。当第二角模块平台1200B在平行于车辆长度方向的方向上与主平台1100接触时，第二角模块紧固部1230B与设置在主平台1100的另一侧上的主紧固部1130锁定并联接。
根据本实施例的第二角模块紧固部1230B包括第二角模块上紧固部1231B和第二角模块下紧固部1232B。
根据本实施例的第二角模块上紧固部1231B可以形成为具有从第二角模块壳体1220B的外表面突出的突起的形式。更具体地，第二角模块上紧固部1231B从第二安装板1221B的前部或后部的端部横向延伸，更具体地，从设置成面对主平台1100的另一侧上的端部的一端横向延伸。当第二角模块平台1200B在平行于车辆长度方向的方向上与主平台1100接触时，第二角模块上紧固部1231B插入到设置在主平台1100一侧的上主紧固部1131中。在这种情况下，第二角模块上紧固部1231B可以具有端部弯曲成钩形的形状，使得第二角模块上紧固部1231B与设置在主平台1100的一侧上的上部主紧固部1131锁定并联接。第二角模块上紧固部1231B可以设置多个，并且可以分别单独设置在第二角模块壳体1220B中。
根据本实施例的第二角模块下紧固部1232B可以形成为具有从第二角模块板1210B的外表面突出的突起的形式。更具体地，第二角模块下紧固部1232B从第二角模块板1210B的前部和后部的任一端横向延伸，更具体地，从设置成面对主平台1100的另一侧上的端部的一端横向延伸。当第一角模块平台1200B在平行于车辆长度方向的方向上与主平台1100接触时，第二角模块下紧固部1232B被插入到设置在主平台1100的另一侧上的下主紧固部1132中。
第二角模块下紧固部1232B可以具有端部弯曲成钩形的形状，使得第二角模块下紧固部1232B与下主紧固部1132锁定并联接。在这种情况下，第二角模块下紧固部1232B的端部在与第二角模块上紧固部1231B的端部的方向相反的方向上弯曲。例如，第二角模块上紧固部1231B的端部可以向下弯曲，第二角模块下紧固部1232B的端部可以向上弯曲。因此，当被紧固到主紧固部1130时，第二角模块上紧固部1231B和第二角模块下紧固部1232B可以防止上主紧固部1131和下主紧固部1132在任何一个方向上偏离。
角模块200由框架模块100支撑，并连接到车辆的车轮300，并且通常执行例如驱动、制动、转向或悬挂的操作。角模块200可以设置多个，并且可以单独连接到每个车轮300。多个角模块200中的每一个可以独立地在每个车轮300上执行例如驱动、制动、转向或悬挂的操作。稍后将描述角模块200的详细实施例。
顶帽2安装在车辆的角模块装置1的顶部。在顶帽2内提供了乘客的上车空间。
参考图1和图2，根据本实施例的顶帽2可以形成为具有盒子的形式，其内部是空的并且底部开放。顶帽2内可以安装有适合于乘客目的的各种物品和装置，例如座椅、操作面板和桌子。顶帽2的开口底部设置成面向框架模块100的顶部，即，主平台1100、第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B的顶部。顶帽2的底部可以通过栓接联接到主车轮壳体1120、第一角模块壳体1220A和第二角模块壳体1220B的顶部，并且可以可拆卸地固定到框架模块100。顶帽2的面积和长度的设计可以根据框架模块100的面积、长度等进行各种改变。
门部3以可打开和关闭的方式安装在顶帽2中，并且当打开时，使乘客能够进入顶帽2。
根据本实施例的门部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，并设置在主平台1100的顶部。参照图1和图2，根据本实施例的第一门3a以可打开和关闭的方式安装在顶帽2的宽度方向上的一侧上。通过使用各种方法例如打开关闭方法和滑动方法，第一门3a可以以可打开和关闭的方式安装在顶帽2上。第一门3a可以成对设置，并且可以以可打开和关闭的方式沿其宽度方向分别安装在顶帽2的两侧。第一门3a的两端设置在沿主板1110的长度方向彼此间隔开的一对主车轮壳体1120之间。第一门3a的底部被设置成面向位于主板1110顶部的电池400的顶部。由于电池400形成为具有比主平台1100更低的高度，所以第一门3a的底部可以靠近地面设置，从而促使乘客平稳上车。
第二门3b以可打开和关闭的方式安装在顶帽2的另一侧，并且设置在第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B中的至少一个的顶部。在下文中，将描述第二门3b设置在第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B的顶部上的示例，但是第二门3b不限于该示例。第二门3b也可以设置在第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B中任一个的顶部。
参照图1和图2，根据本实施例的第二门3b成对设置，并且以可打开和关闭的方式沿前后方向安装在顶帽2的侧面上。因此，第二门3b可沿垂直于第一门3a的方向设置。通过使用各种方法，例如打开关闭方法和滑动方法，第二门3b可以以可打开和关闭的方式安装在顶帽2中。该对第二门3b中的每一个的两端设置在该对第一角模块壳体1220A和第二角模块壳体1220B之间。该对第二门3b中的每一个的底部被设置成面向位于第一角模块板1210A和第二角模块板1210B中的每一个的顶部上的逆变器500的顶部。由于逆变器500形成为具有比第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B更低的高度，所以第二门3b的底部可以靠近地面设置，从而促使乘客平稳上车。
在下文中，描述根据本公开第一实施例的角模块200的配置。
图9是示意性示出根据本公开第一实施例的角模块的配置的透视图。图10是以不同于图9的配置的视角示出根据本公开第一实施例的角模块的配置的透视图。图11是示意性示出根据本公开第一实施例的角模块的配置的前视图。图12是示意性示出根据本公开第一实施例的角模块的配置的侧视图。图13是示意性示出根据本公开第一实施例的角模块的配置的爆炸透视图。
参照图9至图13，根据本公开第一实施例的角模块200包括驱动单元2100、制动单元2200、悬挂单元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。
根据本实施例的驱动单元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，并产生驱动力。根据本实施例的轮内电机2110可以被配置为包括定子和转子，其中，定子固定在车轮300的内侧并通过从电池400接收电源来形成磁场，转子可旋转地安装在车轮300的内侧并通过与定子的电磁相互作用来旋转车轮300。定子和转子的中心轴可以设置在与车轮300的中心轴相同的直线上，并且可以以彼此堆叠的方式从车轮300的内侧以同轴形式设置。
转向节2120与轮内电机2110联接，并在稍后描述的制动单元2200和悬挂单元2300之间提供与驱动单元2100的机械连接。根据本实施例的转向节2120可以通过栓接等方式由轮内电机2110的定子联接和支撑。转向节2120可以通过车轮轴承等媒介可旋转地支撑轮内电机2110的转子。转向节2120可以通过铸造等方式模制金属系列材料来制造，以便确保足够的刚度。转向节2120的详细形状不限于图13所示的形状。转向节2120的设计可以改变成各种能够支撑轮内电机2110的形状。
制动单元2200施加制动力或通过车轮300的旋转而被中断来释放制动力。
根据本实施例的制动单元2200包括制动盘2210和制动钳2220。
制动盘2210连接到车轮300或轮内电机2110，并且在与车轮300的旋转互锁的同时旋转。根据本实施例的制动盘2210形成为具有圆盘形状，并安装在车轮300的内侧。制动盘2210设置成使其中心轴与车轮300的中心轴位于同一直线上。制动盘2210可以通过栓接等与车轮300或轮内电机2110的转子一体连接。因此，当车轮300旋转时，制动盘2210可以通过使用中心轴作为轴与车轮300一起旋转。制动盘2210的直径设计可以根据车轮300的直径、轮内电机2110的尺寸等进行各种改变。
在车辆制动时，制动钳2220通过加压制动盘2210来施加制动力。根据本实施例的制动钳2220可被配置为包括制动垫块、制动钳壳体和活塞，其中，制动垫块设置成面向制动盘2210，制动钳壳体与转向节2120联接并可移动地支撑制动垫块，活塞以前进和后退的方式可移动地安装在制动钳壳体中并朝制动盘2210加压制动垫块或释放制动垫块在其移动方向上的按压。
悬挂单元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。
根据本实施例的悬挂单元2300包括悬挂臂2310和减震器模块2320。
悬挂臂2310设置在驱动单元2100和稍后描述的转向单元2400之间，并且支撑车轮300。更具体地，悬挂臂2310在车辆行驶的同时通过其自身的刚度吸收从车轮300施加的重量，同时将车轮300与车身连接，并起到调节车轮300的运动的作用。
根据本实施例的悬挂臂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、球窝接头、销等可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开，并且被设置成彼此面对。第一臂2311和第二臂2312可以形成为具有双叉骨形式。因此，第一臂2311和第二臂2312能够设定车轮300的负外倾角以改善车辆的转弯性能，并且能够设定降低车辆高度的低底板配置。第一臂2311和第二臂2312可以倾斜设置以形成预定角度。因此，第一臂2311和第二臂2312可以对应于车辆类型、驾驶条件等通过由第一臂2311和第二臂2312形成的相对角度设置侧视图摆臂(sideview swing arm，SVSA)的长度和中心。
减震器模块2320以可沿其长度方向伸缩的方式设置，并吸收通过车轮300从路面传递到车身的冲击或振动。根据本实施例的减震器模块2320包括圆柱体2321、杆2322和弹性体2323。
圆柱体2321沿上下方向延伸，并且填充有流体。圆柱体2321的底部可以穿过第一臂2311，并且圆柱体2321可以可旋转地连接到第二臂2312的顶部。
杆2322在圆柱体2321的长度方向上延伸。杆2322的下侧插入圆柱体2321的上端，并且以在圆柱体2321的长度方向上滑动的方式安装。杆2322的上侧通过栓接等联接到转向体2410。杆2322通过被填充到圆柱体2321中的流体的压力互锁而在圆柱体2321的长度方向上滑动。
弹性体2323被设置成围绕圆柱体2321和杆2322的外表面。弹性体2323的长度通过与杆2322的滑动互锁而改变。根据本实施例的弹性体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的两端可以由固定到圆柱体2321的下薄板和固定到杆2322的上薄板联接和支撑。当杆2322滑动时，弹性体2323可被压缩或延伸，可积累弹性回复力，并可通过积累的弹性回复力抵消从路面施加的冲击。
转向单元2400连接到悬挂单元2300，并且可旋转地安装在框架模块100的下侧。转向单元2400通过使用框架模块100作为轴顺时针或逆时针旋转，并调节车轮300的转向角。转向单元2400安装在框架模块100的下侧，并且可以防止角模块200的结构的一部分从框架模块100向上突出。因此，可以解决车身安装设计、封装和车辆设计的空间或形状问题。
根据本实施例的转向单元2400包括转向体2410和转向驱动单元2420。
转向体2410设置成面向框架模块100的底部，并支撑悬挂单元2300。根据本实施例的转向体2410具有在平行于车辆高度方向的方向上延伸的长度方向，并且设置在框架模块100和悬挂单元2300之间。转向体2410的顶部面积形成为大于其底部面积。因此，转向体2410形成为具有近似的横截面形式。转向体2410的底部通过衬套、球窝接头、销等与第一臂2311和第二臂2312的一端联接，并且可旋转地支撑第一臂2311和第二臂2312。转向体2410的顶部的下侧通过栓接等与杆2322的顶部联接，并支撑减震器模块2320。
容纳部2411设置在转向体2410中，稍后描述的转向驱动单元2420容纳在该容纳部2411中。根据本实施例的容纳部2411可以形成为具有凹槽的形式，该凹槽凹入并从转向体2410的顶部的上侧向下形成。容纳部2411的详细横截面形式的设计可以根据转向驱动单元2420的形状进行各种改变。
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。在车辆转向时，转向驱动单元2420通过使用框架模块100作为轴而旋转，并且顺时针或逆时针旋转转向体2410。因此，可以调节通过悬挂单元2300的媒介连接到转向体2410的车轮300的转向角。
根据本实施例的转向驱动单元2420包括动力生成模块2421、旋转模块2422和动力传输模块2423。
图14是示意性示出根据本公开第一实施例的转向驱动单元的配置的剖视图。
参照图14，根据本实施例的转向驱动单元2420包括动力生成模块2421、旋转模块2422和动力传输模块2423。
动力生成模块2421通过接收电源产生旋转动力。根据本公开第一实施例的动力生成模块2421可以示例为各种类型的电动机，其将从外部施加的电源转换成旋转动力，并通过驱动轴2421a输出旋转动力。动力生成模块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。
动力生成模块2421可以位于容纳部2411的一侧，并且可以通过栓接等可拆卸地固定到转向体2410。动力生成模块2421的驱动轴2421a设置成放置在与动力生成模块2421的中心轴A相同的轴上。动力生成模块2421的中心轴A可以平行于稍后描述的旋转模块2422的中心轴B设置。然而，动力生成模块2421不限于这样的示例。取决于稍后描述的动力传输模块2423的详细结构，动力生成模块2421可以垂直于旋转模块2422的中心轴B设置。
旋转模块2422通过与动力生成模块2421产生的旋转动力互锁而利用框架模块100作为轴旋转。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通过在动力生成模块2421上围绕旋转模块2422执行轨道运动来调整车轮300的转向角。稍后描述动力生成模块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，并以与动力生成模块2421隔开的方式设置。旋转模块2422可以通过栓接等可拆卸地固定到转向体2410。旋转模块2422通过稍后描述的动力传输模块2423的媒介连接到动力生成模块2421。旋转模块2422可以在旋转模块2422已经与如图14所示的动力生成模块2421和动力传输模块2423一起整体容纳在同一壳体等中的状态下安装在转向体2410中，并且可以与动力生成模块2421和动力传输模块2423分开地安装在转向体2410中。
旋转模块2422的中心轴B可以设置在与车轮300的中心表面相同的平面上。在这种情况下，车轮300的中心表面可以示例为这样一种平面，该平面属于车轮300的中心轴垂直穿过的平面并且在车辆的宽度方向上对称地分割车轮300。因此，旋转模块2422的旋转中心轴可以与车轮300的实际转向轴重合，从而促使车轮300平稳转向。
根据本实施例的旋转模块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和转向引导件2422f。
安装部2422a形成旋转模块2422的上部外观，并固定到框架模块100的下侧。根据本实施例的安装部2422a可以形成为具有平行于框架模块100的板的形式，更具体地，平行于第一安装板1221A或第二安装板1221B。安装部2422a的顶部通过栓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一起相对可旋转地安装。根据本实施例的旋转模块主体2422b形成为内空的圆柱形，并且安装在安装部2422a的下侧。旋转模块主体2422b的顶部通过轴承等媒介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，并由容纳部2411支撑。旋转模块主体2422b可以组装在旋转模块主体2422b与动力生成模块2421和动力传输模块2423一起整体容纳的壳体中，并且可以固定到转向体2410。旋转模块主体2422b可以直接组装并固定到转向体2410。
输入轴2422c可旋转地安装在旋转模块主体2422b内，并通过从动力传输模块2423传递的旋转动力而旋转。根据本实施例的输入轴2422c可形成为具有轴的形式，在该轴中，其中心轴设置在与旋转模块2422的中心轴B相同的轴上。输入轴2422c的底部从旋转模块主体2422b向下突出，并且连接到动力传输模块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的旋转互锁而旋转，并且通过使用安装部2422a作为轴来旋转转向体2410。根据本实施例的输出轴2422d可以形成为具有轴的形式，在该轴中，其中心轴设置在与旋转模块2422的中心轴B相同的轴上。输出轴2422d的底部通过轴承的媒介相对可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，并且当输入轴2422c旋转时，通过从减速模块2422e传递的旋转动力而旋转。
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的旋转动力传递到输出轴2422d。更具体地，减速模块2422e通过以设定的减速比降低输入轴2422c的旋转速度来放大传递到输出轴2422d的旋转动力的大小，并通过输出的旋转动力来旋转输出轴2422d。根据本实施例的减速模块2422e可以被示例为包括波发生器、屈曲齿条或圆形齿条的应变波传动。
转向引导件2422f从旋转模块主体2422b延伸，并且连接到稍后描述的测量模块2424。根据本实施例的转向引导件2422f可形成为具有中空形式的圆盘形状，其中，其内圆周的端部向上弯曲，并且可设置在旋转模块主体2422b和输出轴2422d之间。转向引导件2422f的外圆周表面固定到旋转模块主体2422b的内圆周表面，并且当旋转模块主体2422b旋转时，转向引导件2422f通过使用其中心轴作为轴与旋转模块主体2422b一起旋转。转向引导件2422f的内圆周的一端联接到稍后描述的测量模块2424的内径部2424a。转向引导件2422f通过与旋转模块主体2422b的旋转互锁来旋转内径部2424a。
动力传输模块2423设置在动力生成模块2421和旋转模块2422之间，并将由动力生成模块2421产生的旋转动力传递到旋转模块2422。根据本实施例的动力传输模块2423可以形成为具有形成闭合曲线的带或链的形式。动力传输模块2423的两端分别连接到动力生成模块2421的驱动轴2421a和旋转模块2422的输入轴2422c的端部。在这种情况下，可以防止动力传输模块2423扭曲等，因为动力生成模块2421的中心轴A平行于旋转模块2422的中心轴B设置。当驱动轴2421a旋转时，动力传输模块2423以履带式方式移动，并将旋转动力传递到输入轴2422c。然而，动力传输模块2423不限于这种结构。动力传输模块2423的设计可以在各种类型的动力传输装置中改变，该动力传输装置可以将由动力生成模块2421(例如蜗杆或蜗轮)产生的旋转动力传递到旋转模块2422。
测量模块2424根据车轮300的转向测量旋转模块2422的旋转角。根据本实施例的测量模块2424设置在旋转模块主体2422b内，并固定到安装部2422a的底部。测量模块2424的内圆周表面中设置有能够通过使用测量模块2424的中心轴作为轴而旋转的内径部2424a。内径部2424a连接到转向引导件2422f，并且当输出轴2422d旋转时与转向引导件2422f一起旋转。在车辆转向时，测量模块2424基于输出轴2422d的初始位置通过测量内径部2424a已经旋转的角度来测量旋转模块2422的旋转角。测量模块2424的详细形式不限于任何一种，并且可以示例为各种类型的能够检测输出轴2422d的旋转角的转向角传感器。测量模块2424将关于旋转模块2422的测量的旋转角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，使得控制单元执行车辆的侧倾控制(rolling control)、旋转控制等。
在下文中，详细描述根据本公开第一实施例的角模块200的操作过程。
图15、图16A和图16B是示意性示出根据本公开第一实施例的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通过动力生成模块2421旋转，并且产生旋转动力。
动力传输模块2423通过驱动轴2421a的旋转以履带式方式移动，并将动力生成模块2421的旋转动力传递到旋转模块2422。
传递到旋转模块2422的旋转动力依次通过输入轴2422c和减速模块2422e传递到输出轴2422d。
更具体地，减速模块2422e的波发生器的椭圆形凸轮通过输入轴2422c的旋转动力旋转。
此后，屈曲齿条旋转，同时产生弹性变形。因此，与圆形齿条的内圆周表面上的齿轮的齿部分地啮合的屈曲齿条的外圆周表面上的齿轮的齿的位置顺序移动。
当椭圆形凸轮旋转一次时，屈曲齿条在与椭圆形凸轮的旋转方向相反的方向上移动屈曲齿条的外圆周表面上的齿轮齿数和屈曲齿条的内圆周表面上的齿轮齿数之差。
因此，与屈曲齿条联接的输出轴2422d以比输入轴2422c的转速低的转速沿与输入轴2422c的旋转方向相反的方向旋转。
输出轴2422d通过使用固定到第一安装板1221A或第二安装板1221B的安装部2422a而旋转，更具体地，使用旋转模块2422的中心轴B作为轴。
当输出轴2422d通过使用旋转模块2422的中心轴B作为轴而旋转时，与输出轴2422d一体的旋转模块主体2422b以及转向体2410也通过使用旋转模块2422的中心轴B作为轴而旋转。
因此，以预定间隔与旋转模块2422的中心轴B隔开的动力生成模块2421围绕旋转模块2422的中心轴B进行轨道运动。
当转向体2410旋转时产生的旋转动力依次通过悬挂单元2300和驱动单元2100传递到车轮300。
当旋转模块2422的中心轴B设置在与车轮300的中心表面相同的平面上时，通过使用旋转模块2422的中心轴B作为轴，车轮300通过传递的旋转动力而旋转。车轮300的转向角被调节，并旋转和驱动车辆。
在下文中，详细描述根据本公开第二实施例的角模块200的配置。
图17是示意性示出根据本公开第二实施例的角模块的配置的透视图。图18是示意性示出根据本公开第二实施例的角模块的配置的爆炸透视图。图19是示意性示出根据本公开第二实施例的角模块的配置的前视图。
参照图17至图19，根据本公开第二实施例的角模块200包括驱动单元2100、制动单元2200、悬挂单元2300、转向单元2400和臂控制单元2700。
驱动单元2100通过向车轮300提供驱动力来旋转车轮300。
根据本公开第二实施例的驱动单元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，并产生驱动力。根据本实施例的轮内电机2110可以被配置为包括定子和转子，其中，定子固定在车轮300内并通过从电池400接收电源来形成磁场，转子可旋转地安装在车轮300内并通过与定子的电磁相互作用来旋转车轮300。定子和转子的中心轴可以设置在与车轮300的中心轴相同的直线上，并且可以以彼此堆叠的方式从车轮300的内侧以同轴形式设置。
转向节2120与轮内电机2110联接，并且被设置成机械连接驱动单元2100和稍后描述的制动单元2200和悬挂单元2300。根据本实施例的转向节2120可以通过栓接等由轮内电机2110的定子联接和支撑。转向节2120可以通过车轮轴承等媒介可旋转地支撑轮内电机2110的转子。转向节2120可以通过铸造等方式模制金属系列材料来制造，以便确保足够的刚度。转向节2120以这样的方式设置，即其两端基于车轮300的中心轴在上下方向上彼此隔开，即，在垂直于地面的方向上。转向节2120的上端和下端分别可旋转地支撑稍后描述的上臂模块2500和下臂模块2600。转向节2120的详细形状不限于图18所示的形状。转向节2120的设计可以改变为各种形状，这些形状与轮内电机2110联接，并且可以支撑稍后描述的上臂模块2500和下臂模块2600。
制动单元2200施加制动力或通过车轮300的旋转而被中断来释放制动力。
根据本公开第二实施例的制动单元2200包括制动盘2210和制动钳2220。
制动盘2210连接到车轮300或轮内电机2110，并且在与车轮300的旋转互锁的同时旋转。根据本公开第二实施例的制动盘2210形成为具有圆盘形状，并安装在车轮300的内侧。制动盘2210设置成使其中心轴与车轮300的中心轴位于同一直线上。制动盘2210可以通过栓接等与车轮300或轮内电机2110的转子一体连接。因此，当车轮300旋转时，制动盘2210可以通过使用中心轴作为轴与车轮300一起旋转。制动盘2210的直径设计可以根据车轮300的直径、轮内电机2110的尺寸等进行各种改变。
在车辆制动时，制动钳2220通过加压制动盘2210来施加制动力。根据本实施例的制动钳2220可被配置为包括制动垫块、制动钳壳体以及活塞，其中，制动垫块面向制动盘2210设置，制动钳壳体与转向节2120联接并可移动地支撑制动垫块，活塞以前进和后退的方式可移动地安装在制动钳壳体中并朝制动盘2210加压制动垫块或释放制动垫块在其移动方向上的按压。
悬挂单元2300连接到驱动单元2100，并且设置成吸收车辆行驶时从路面传递的冲击，并且还调节车轮300的外倾角。
根据本实施例的悬挂单元2300包括上臂模块2500和下臂模块2600。
上臂模块2500连接到驱动单元2100，并且在车辆行驶时与稍后描述的下臂模块2600一起吸收从路面施加到车轮300的冲击。也就是说，上臂模块2500将车轮300连接到车身，并且还起到在车辆行驶时通过其自身的刚度吸收从车轮300施加的重量以及调节车轮300的运动的作用。上臂模块2500设置成长度可调，以改变车轮300的外倾角。更具体地，上臂模块2500连接到驱动单元2100的上侧。上臂模块2500具有在车辆的宽度方向上变化的长度，并调节车轮300相对于地面的倾斜度。
图20是示意性示出根据本公开第二实施例的上臂模块的配置的透视图。
参照图17至图20，根据本实施例的上臂模块2500包括第一上支架2510、第二上支架2520、上连杆单元2530和第一驱动模块2540。
第一上支架2510可旋转地连接到驱动单元2100。根据本实施例的第一上支架2510可旋转地连接到设置在驱动单元2100中的转向节2120的顶部。第一上支架2510可以通过铰链联接、销联接等可旋转地连接到转向节2120的顶部。在这种情况下，通过使用平行于车辆长度方向的方向作为轴，第一上支架2510被可旋转地支撑，使得第一上支架2510可以根据车轮300的上下运动而旋转。第一上支架2510的详细形状不限于图20所示的形状。第一上支架2510的设计可以在形状可旋转地连接到转向节2120顶部的技术精神内进行各种改变。
第二上支架2520可旋转地连接到转向单元2400，并设置成与第一上支架2510间隔开。根据本实施例的第二上支架2520可旋转地连接到设置在转向单元2400中的转向体2410的内部。第二上支架2520可以通过铰链联接、销联接等可旋转地连接到转向体2410的内部。在这种情况下，通过使用平行于车辆长度方向的方向作为轴，第二上支架2520被可旋转地支撑，使得第二上支架2520根据车轮300的上下运动而旋转。第二上支架2520在车辆的宽度方向上以预定间隔与第一上支架2510隔开，并且被设置为面对第一上支架2510。第二上支架2520可以设置在与第一上支架2510相同的高度。第二上支架2520的详细形状不限于图20所示的形状。第二上支架2520的设计可以在形状可旋转地连接到转向体2410内部的技术精神内进行各种改变。
上连杆单元2530安装在第一上支架2510和第二上支架2520之间，并且其内角的大小可调节地设置。当上连杆单元2530的内角的大小被稍后描述的第一驱动模块2540改变时，上连杆单元2530改变第一上支架2510和第二上支架2520之间的相对距离。
根据本实施例的上连杆单元2530包括一对第一上连杆2531和一对第二上连杆2532。
该对第一上连杆2531形成为具有杆形式，并且一端可旋转地连接到第一上支架2510。该对第一上连杆2531的一端可以通过销联接、铰链联接等可旋转地连接到第一上支架2510。该对第一上连杆2531可以通过使用垂直穿过第一上支架2510的顶面和底面的方向作为轴而被可旋转地支撑。该对第一上连杆2531可以形成为具有相同的长度。该对第一上连杆2531可以基于稍后描述的第一上支架2510的中心部分或第一导螺杆2542沿相反方向倾斜设置。在这种情况下，基于第一上支架2510的中心部分倾斜的一对第一上连杆2531的角度可以相同地设定。该对第一上连杆2531通过稍后描述的第一驱动模块2540的操作沿相反方向旋转，并且改变第一上支架2510和第二上支架2520之间的相对距离。
该对第二上连杆2532形成为具有杆形式，并且一端可旋转地连接到第二上支架2520。该对第二上连杆2532的一端可以通过销联接、铰链联接等可旋转地连接到第二上支架2520。该对第二上连杆2532可以通过使用垂直穿过第二上支架2520的顶面和底面的方向作为轴而被可旋转地支撑。该对第二上连杆2532可以形成为具有相同的长度。该对第二上连杆2532可以基于稍后描述的第二上支架2520的中心部分或第一导螺杆2542沿相反方向倾斜设置。在这种情况下，基于第二上支架2520的中心部分倾斜的一对第二上连杆2532的角度可以相同地设定。该对第二上连杆2532通过稍后描述的驱动模块2540的操作在相反方向上旋转，并且改变第一上支架2510和第二上支架2520之间的相对距离。一对第二上连杆2532的另一端通过销联接、铰链联接等分别可旋转地连接到一对第一上连杆2531的另一端。因此，一对第一上连杆2531和一对第二上连杆2532可以连接以形成近似缩放仪的形式。
第一驱动模块2540安装在第一上支架2510和第二上支架2520之间。第一驱动模块2540通过其自身的驱动力调节上连杆单元2530的内角的大小来改变第一上支架2510和第二上支架2520之间的相对距离。
图21是示意性示出根据本公开第二实施例的第一驱动模块的配置的剖视图。
参照图17至图21，根据本实施例的第一驱动模块2540包括第一致动器2541、第一导螺杆2542和第二螺母2543。
第一致动器2541通过从外部接收电源来产生旋转动力。根据本实施例的第一致动器2541通过从例如车辆的电池400等接收电源来产生旋转动力。
第一致动器2541可以示例为中空电机。更具体地，在本实施例中，第一致动器2541可以包括第一电机壳体2541a、固定到第一电机壳体2541a的第一定子2541b、以及具有中空形式的第一转子2541c，该第一转子2541c设置在与第一定子2541b相同的轴上，并且通过与第一定子2541b的电磁相互作用而利用其中心轴作为轴旋转。
第一致动器2541可以固定到第一上支架2510或第二上支架2520中的任何一个。在下文中，如图20和图21所示，将描述第一致动器2541固定到第二上支架2520的示例，但是第一致动器2541可以固定到第一上支架2510。第一致动器2541可以通过焊接、栓接等直接固定到第二上支架2520，并且可以通过单独的固定装置(未示出)固定到第二上支架2520。
第一导螺杆2542以前进和后退的方式安装在第一致动器2541中。第一导螺杆2542通过与从第一致动器2541产生的旋转动力互锁而在平行于第一致动器2541的轴向的方向上前进和后退。第一导螺杆2542在其移动方向上扩大或缩小第一上支架2510和第二上支架2520之间的间隔。
根据本实施例的第一导螺杆2542可以形成为具有在其外圆周表面上装备有螺纹的杆的形式。第一导螺杆2542的后端(基于图21的右端)插入到第一转子2541c中。在这种情况下，第一导螺杆2542的外圆周表面可以设置成以预定间隔与第一转子2541c的内圆周表面隔开。第一导螺杆2542的前端(基于图21的左端)固定到第一上支架2510或第二上支架2520中的另一个。在本实施例中，当第一致动器2541固定到第二上支架2520时，第一导螺杆2542的前端可以固定到第一上支架2510。第一导螺杆2542的前端可以通过焊接、栓接等直接固定到第一上支架2510，并且可以通过单独的固定装置(未示出)固定到第一上支架2510。
当第一致动器2541操作时，从第一致动器2541突出的第一导螺杆2542的前端的长度由稍后描述的第一螺母2543改变。第一上支架2510和第二上支架2520之间的间隔与从第一致动器2541突出的第一导螺杆2542的前端的长度成比例地扩大或缩小。
第一螺母2543将第一致动器2541的旋转运动转换成导螺杆2542的直线往复运动。根据本实施例的第一螺母2543可以形成为具有圆柱形状，该圆柱形状具有在其内圆周表面上装备有螺纹的中空形式。第一螺母2543设置成其中心轴设置在与第一转子2541c的中心轴相同的轴上。第一螺母2543的后端(基于图21的右端)连接到第一转子2541c的前端(基于图21的左端)，并且当第一转子2541c旋转时，通过使用中心轴作为轴与第一转子2541c一起旋转。第一螺母2543的内圆周表面被拧到第一导螺杆2542的外圆周表面。因此，第一导螺杆2542与第一转子2541c一起旋转，并且可以向前或向后直线移动第一导螺杆2542。此外，尽管第一致动器2541的操作停止，但是可以防止第一上支架2510和第二上支架2520之间的间隔被随意改变，因为第一导螺杆2542的反冲由于与第一螺母2543的旋拧相应的摩擦力而受到限制。
下臂模块2600连接到驱动单元2100，并设置成与上臂模块2500隔开。当车辆行驶时，下臂模块2600与上臂模块2500一起吸收从路面施加到车轮300的冲击。更具体地，下臂模块2600将车轮300连接到车身，并且还起到在车辆行驶时通过其自身刚度吸收施加到车轮300的重量以及调节车轮300的运动的作用。
根据本实施例的下臂模块2600可以形成为具有长度方向在车辆的宽度方向上延伸的杆的形式。下臂模块2600的两端可以通过铰链联接、销联接等分别可旋转地连接到设置在驱动单元2100中的转向节2120的底部和设置在转向单元2400中的转向体2410的内部。下臂模块2600被设置为在上下方向上，即垂直于地面的方向上，与上臂模块2500间隔开。下臂模块2600的两端通过使用平行于车辆长度方向的方向作为轴而被可旋转地支撑，使得下臂模块2600根据车轮300的上下运动而旋转。
尽管在图17至图19中未示出，但是根据本实施例的悬挂模块2300可以进一步包括图9至图13中示出的减震器模块2320。
相对于除了减震器模块2320的布置和联接结构之外的其余元件，根据本公开第一实施例的基于图9至图13所示的内容描述的减震器模块2320的内容可以应用于根据本实施例的减震器模块2320，而没有任何改变。
根据本实施例的减震器模块2320安装在稍后描述的转向体2410内。减震器模块2320的两端可以通过单独的支撑装置(未示出)支撑在转向体2410内。减震器模块2320可以设置在转向体2410内不干扰上臂模块2500和下臂模块2600的位置。
转向单元2400支撑悬挂单元2300，并且可旋转地连接到框架模块100的下侧。转向单元2400通过使用框架模块100作为轴顺时针或逆时针旋转，并调节车轮300的转向角。转向单元2400设置在框架模块100下方，并且可以防止角模块200的结构的一部分从框架模块100向上突出。因此，可以解决车身安装设计、封装和车辆设计的空间或形状问题。
根据本实施例的转向单元2400包括转向体2410和转向驱动单元2420。
转向体2410设置成面向框架模块100的底部，并可旋转地支撑悬挂单元2300，更具体地，支撑上臂模块2500和下臂模块2600。根据本实施例的转向体2410具有在平行于车辆高度方向的方向上延伸的长度方向。转向体2410的顶部面积形成为大于其底部面积。因此，转向体2410可形成为具有近似的横截面形式。转向体2410面向上臂模块2500和下臂模块2600的一侧形成为开放的。如上所述，设置在上臂模块2500和下臂模块2600中的第二上支架2520的各一端可以在各一端已经分别在上下方向上彼此隔开的位置可旋转地连接到转向体2410的内部。
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。在车辆转向时，转向驱动单元2420通过使用框架模块100作为轴而旋转，并且顺时针或逆时针旋转转向体2410。因此，可以调节通过悬挂单元2300的媒介连接到转向体2410的车轮300的转向角。
根据本实施例的转向驱动单元2420可以具有与根据本公开第一实施例的转向驱动单元2420相同的配置。因此，基于根据本公开第一实施例的图14所示的内容描述的转向驱动单元2420的内容可以不加任何改变地应用于根据本实施例的转向驱动单元2420。
臂控制单元2700通过控制上臂模块2500的操作来调节车轮300的外倾角。
图22是示意性示出根据本公开第二实施例的臂控制单元的配置的框图。
参照图22，根据本实施例的臂控制单元2700电连接到第一致动器2541，并且通过控制是否操作第一致动器2541以及第一致动器2541产生的旋转动力的方向、大小等来调节车轮300的外倾角。臂控制单元2700以有线或无线的方式连接到车辆的操作面板、用户的终端等，并且可以接收用户关于车轮300的外倾角调节的输入。臂控制单元2700可以实现为电子控制单元(electronic control unit，ECU)、中央处理单元(central processing unit，CPU)、处理器或片上系统(system on chip，SoC)，并且可以通过驱动操作系统或应用来控制多个硬件或软件组件，并执行各种数据处理和操作。臂控制单元2700可以被配置为执行存储在存储器中的至少一个指令，并将数据(即，执行的结果)存储在存储器中。
在下文中，详细描述根据本公开第二实施例的角模块200的操作过程。
图23和图24是示意性示出根据本公开第二实施例的角模块的操作过程的操作图。
参考图23，如果要增加车轮300的外倾角，则臂控制单元2700通过接收来自用户的输入信号来驱动第一致动器2541。
第一致动器2541通过产生旋转动力而沿顺时针和逆时针方向中的任一方向旋转第一螺母2543。
第一导螺杆2542的前端通过与第一螺母2543的旋转互锁，沿车辆的宽度方向朝向车辆的外侧线性移动。也就是说，第一导螺杆2542在前端从第一致动器2541突出的长度增加的方向上线性移动，并且改变上连杆单元2530的内角的大小。
更具体地，一对第一上连杆2531的连接到第一上支架2510的一端之间的角度和一对第二上连杆2532的连接到第二上支架2520的一端之间的角度通过第一导螺杆2542的线性运动而减小。同时，由第一上连杆2531和第二上连杆2532的另一端形成的角度增加。
通过第一上连杆2531和第二上连杆2532的角度的这种变化，第一上支架2510相对于第二上支架2520沿车辆的宽度方向朝向车辆的外侧相对移动，并且第一上支架2510和第二上支架2520之间的相对距离增加。
当连接到转向节2120顶部的第一上支架2510沿车辆宽度方向向车辆外侧移动时，第一上支架2510沿车辆宽度方向向车辆外侧加压车轮300的顶部。
通过从第一上支架2510施加的压力，车轮300基于垂直于地面的轴在车辆宽度方向上朝向车辆的外侧倾斜，并且其外倾角增大。
参考图24，如果要减小车轮300的外倾角，则臂控制单元2700通过接收来自用户的输入信号来驱动第一致动器2541。
第一致动器2541通过产生旋转动力而沿顺时针和逆时针方向中的任一方向旋转第一螺母2543。
第一导螺杆2542的前端通过与第一螺母2543的旋转互锁而沿车辆的宽度方向朝向车辆的内侧线性移动。也就是说，第一导螺杆2542在前端从第一致动器2541突出的长度减小的方向上线性移动，并且改变上连杆单元2530的内角的大小。
更具体地，一对第一上连杆2531的连接到第一上支架2510的一端之间的角度和一对第二上连杆2532的连接到第二上支架2520的一端之间的角度通过第一导螺杆2542的线性运动而增大。同时，由第一上连杆2531和第二上连杆2532的另一端形成的角度减小。
通过第一上连杆2531和第二上连杆2532的角度的这种变化，第一上支架2510相对于第二上支架2520沿车辆的宽度方向朝向车辆的内侧相对移动，并且第一上支架2510和第二上支架2520之间的相对距离减小。
当连接到转向节2120顶部的第一上支架2510沿车辆宽度方向朝车辆内侧移动时，第一上支架2510沿车辆宽度方向朝车辆内侧拉动车轮300的顶部。
通过从第一上支架2510施加的张力，车轮300基于垂直于地面的轴在车辆宽度方向上朝向车辆的内侧倾斜，并且其外倾角减小。
在下文中，详细描述根据本公开第三实施例的角模块200的配置。
图25是示意性示出根据本公开第三实施例的角模块的配置的透视图；图26是示意性示出根据本公开第三实施例的角模块的配置的分解透视图；图27是示意性示出根据本公开第三实施例的角模块的配置的前视图。
参照图25至图27，根据本公开第三实施例的角模块200包括驱动单元2100、制动单元2200、悬挂单元2300、转向单元2400和臂控制单元2700。
在根据本公开第三实施例的角模块200中，只有下臂模块2600和臂控制单元2700的详细结构和功能不同于根据本公开第二实施例的角模块200的详细结构和功能。因此，在描述根据本公开第三实施例的角模块200的配置时，仅描述与根据本公开第二实施例的角模块200不同的下臂模块2600和臂控制单元2700。根据本公开第二实施例的角模块200的内容可以应用于根据本公开第三实施例的角模块200的其余元件，而没有任何改变。
下臂模块2600连接到驱动单元2100，并且在车辆行驶时与上臂模块2500一起吸收从路面施加到车轮300的冲击。也就是说，下臂模块2600起到将车轮300连接到车身、在车辆行驶时通过其自身刚度吸收从车轮300施加的重量以及调节车轮300的运动的作用。下臂模块2600设置成具有可调节的长度，并改变车轮300的轮距。更具体地，下臂模块2600连接到驱动单元2100的底部，并且具有在车辆的宽度方向上变化的长度，并且调节车轮300针对地面的接触位置。
图28是示意性示出根据本公开第三实施例的下臂模块的配置的透视图。
参照图25至图28，根据本实施例的下臂模块2600包括第一下支架2610、第二下支架2620、下连杆单元2630和第二驱动模块2640。
第一下支架2610可旋转地连接到驱动单元2100。根据本实施例的第一下支架2610可旋转地连接到设置在驱动单元2100中的转向节2120的底部。第一下支架2610被设置为在上下方向上与第一上支架2510间隔开，并面对第一上支架2510。第一下支架2610可以通过铰链联接、销联接等可旋转地连接到转向节2120的底部。在这种情况下，第一下支架2610通过使用平行于车辆长度方向的方向作为轴而被可旋转地支撑，使得第一下支架2610能够根据车轮300的上下运动而旋转。第一下支架2610的详细形状不限于图28所示的形状。第一下支架2610的设计可以在形状可旋转地连接到转向节2120底部的技术精神内进行各种改变。
第二下支架2620可旋转地连接到转向单元2400，并设置成与第一下支架2610间隔开。根据本实施例的第二下支架2620可旋转地连接到设置在转向单元2400中的转向体2410的内部。第二下支架2620可以通过铰链联接、销联接等可旋转地连接到转向体2410的内部。在这种情况下，通过使用平行于车辆长度方向的方向作为轴，第二下支架2620被可旋转地支撑，使得第二下支架2620可以根据车轮300的上下运动而旋转。第二下支架2620被设置成在车辆的宽度方向上以预定间隔与第一下支架2610隔开，并且面对第一下支架2610。第二下支架2620设置成在转向体2410内沿上下方向与第一下支架2610间隔开，并面对第一下支架2610。第二下支架2620可以设置在与第一下支架2610相同的高度。第二下支架2620的详细形状不限于图28所示的形状。第二下支架2620的设计可以在形状可旋转地连接到转向体2410内部的技术精神内进行各种改变。
下连杆单元2630安装在第一下支架2610和第二下支架2620之间，并且其内角的大小可调节。当内角的大小被稍后描述的第二驱动模块2640改变时，下连杆单元2630改变第一下支架2610和第二下支架2620之间的相对距离。
根据本实施例的下连杆单元2630包括一对第一下连杆2631和一对第二下连杆2632。
该对第一下连杆2631形成为具有杆形式，并且一端可旋转地连接到第一下支架2610。该对第一下连杆2631的一端可以通过销联接、铰链联接等可旋转地连接到第一下支架2610。该对第一下连杆2631可以通过使用垂直穿过第一下支架2610的顶面和底面的方向作为轴而被可旋转地支撑。该对第一下连杆2631可以形成为具有相同的长度。该对第一下连杆2631可以基于第一下支架2610的中心部分或稍后描述的第一导螺杆2642沿相反方向倾斜设置。在这种情况下，基于第一下支架2610的中心部分倾斜的一对第一下连杆2631的角度可以相同地设定。该对第一下连杆2631通过稍后描述的第一驱动模块2640的操作沿相反方向旋转，并且改变第一下支架2610和第二下支架2620之间的相对距离。
该对第二下连杆2632形成为具有杆形式，并且一端可旋转地连接到第二下支架2620。该对第二下连杆2632的一端可以通过销联接、铰链联接等可旋转地连接到第二下支架2620。该对第二下连杆2632可以通过使用垂直穿过第二下支架2620的顶面和底面的方向作为轴而被可旋转地支撑。该对第二下连杆2632可以形成为具有相同的长度。该对第二下连杆2632可以基于第二下支架2620的中心部分或稍后描述的第一导螺杆2642沿相反方向倾斜设置。在这种情况下，基于第二下支架2620的中心部分倾斜的一对第二下连杆2632的角度可以相同地设定。该对第二下连杆2632通过稍后描述的驱动模块2640的操作在相反方向上旋转，并且改变第一下支架2610和第二下支架2620之间的相对距离。一对第二下连杆2632的另一端通过销联接、铰链联接等分别可旋转地连接到一对第一下部连杆2631的另一端。因此，一对第一下连杆2631和一对第二下连杆2632可以连接以形成近似缩放仪形式。
第二驱动模块2640安装在第一下支架2610和第二下支架2620之间。第二驱动模块2640通过其自身的驱动力调节下连杆单元2630的内角的大小来改变第一下支架2610和第二下支架2620之间的相对距离。
图29是示意性示出根据本公开第三实施例的第二驱动模块的配置的剖视图。
参照图25至图29，根据本实施例的第二驱动模块2640包括第二致动器2641、第二导螺杆2642和第二螺母2643。
第二致动器2641通过从外部接收电源来产生旋转动力。根据本实施例的第二致动器2641通过从车辆的电池400等接收电源来产生旋转动力。
第二致动器2641可以示例为中空电机。更具体地，在本实施例中，第二致动器2641可以包括第二电机壳体2641a、固定到第二电机壳体2641a的第二定子2641b、以及具有中空形式的第二转子2641c，该第二转子2641c设置在与第二定子2641b相同的轴上，并且通过与第二定子2641b的电磁相互作用利用其中心轴作为轴而旋转。
第二致动器2641可以固定到第一下支架2610或第二下支架2620中的任何一个。在下文中，如图28和29所示，将描述第二致动器2641固定到第二下支架2620的示例，但是第二致动器2641可以固定到第一下支架2610。第二致动器2641可以通过焊接、栓接等直接固定到第二下支架2620，并且可以通过单独的固定装置(未示出)固定到第二下支架2620。
第二导螺杆2642以前进和后退的方式安装在第二致动器2641中。第二导螺杆2642通过与从第二致动器2641产生的旋转动力互锁而在平行于第二致动器2641的轴向的方向上前进和后退。第二导螺杆2642在其移动方向上扩大或缩小第一下支架2610和第二下支架2620之间的间隔。
根据本实施例的第二导螺杆2642可以形成为具有在其外圆周表面上装备有螺纹的杆的形式。第二导螺杆2642的后端(基于图29的右端)插入第二转子2641c中。在这种情况下，第二导螺杆2642的外圆周表面可以设置成以给定间隔与第二转子2641c的内圆周表面间隔开。第二导螺杆2642的前端(基于图29的左端)固定到第一下支架2610或第二下支架2620中的另一个上。在本实施例中，当第二致动器2641固定到第二下支架2620时，第二导螺杆2642的前端可以固定到第一下支架2610。第二导螺杆2642的前端可以通过焊接、栓接等直接固定到第一下支架2610，并且可以通过单独的固定装置(未示出)固定到第一下支架2610。
当第二致动器2641操作时，从第二致动器2641突出的第二导螺杆2642的前端的长度被稍后描述的第一螺母2643改变。第一下支架2610和第二下支架2620之间的间隔与从第二致动器2641突出的第二导螺杆2642的前端的长度成比例地扩大或缩小。
第二螺母2643将第二致动器2641的旋转运动转换成第二导螺杆2642的直线往复运动。根据本实施例的第二螺母2643可以形成为具有圆柱形状，该圆柱形状具有在其内圆周表面上装备有螺纹的中空形式。第二螺母2643设置成中心轴设置在与第二转子2641c的中心轴相同的轴上。第二螺母2643的后端(基于图29的右端)连接到第二转子2641c的前端(基于图29的左端)，并且当第二转子2641c旋转时，通过使用中心轴作为轴与第二转子2641c一起旋转。第二螺母2643的内圆周表面被拧到第二导螺杆2642的外圆周表面。因此，第二导螺杆2642与第二转子2641c一起旋转，并且可以向前或向后直线移动第二导螺杆2642。此外，尽管第二致动器2641的操作停止，但是可以防止第一下支架2610和第二下支架2620之间的间隔被随机改变，因为第二导螺杆2642的反冲由于与第二螺母2643的旋拧相应的摩擦力而受到限制。
臂控制单元2700通过控制上臂模块2500和下臂模块2600的操作来调节车轮300的外倾角和车轮300的轮距。
图30是示意性示出根据本公开第三实施例的臂控制单元的配置的框图。
参照图30，根据本实施例的臂控制单元2700电连接到第一致动器2541，并且通过控制是否操作第一致动器2541以及第一致动器2541产生的旋转动力的方向、大小等来调节车轮300的外倾角。根据本实施例的臂控制单元2700可以实现为电子控制单元(ECU)、中央处理单元(CPU)、处理器或片上系统(SoC)，并且可以通过驱动操作系统或应用来控制多个硬件或软件组件，并执行各种数据处理和操作。臂控制单元2700可以被配置为执行存储在存储器中的至少一个指令，并将数据(即，执行的结果)存储在存储器中。
此外，臂控制单元2700电连接到第二致动器2641，并且通过控制是否操作第二致动器2641以及第二致动器2641产生的旋转动力的方向、大小等来调节车轮300的外倾角。臂控制单元2700以有线或无线的方式连接到车辆的操作面板、用户的终端等，并且可以接收用户关于车轮300的外倾角和轮距调节的输入。
如果臂控制单元2700试图在保持车轮300的外倾角的同时调节车轮300的轮距，则臂控制单元2700以相同的长度改变上臂模块2500和下臂模块2600。也就是说，臂控制单元2700控制从第一致动器2541和第二致动器2542产生的多个旋转动力具有相同的大小和方向。
此外，如果臂控制单元2700试图同时改变车轮300的外倾角和轮距，则臂控制单元2700以不同的长度改变上臂模块2500和下臂模块2600。也就是说，臂控制单元2700控制从第一致动器2541和第二致动器2542产生的多个旋转动力具有不同的大小和方向。
当车轮300驱动时，臂控制单元2700通过操作第二致动器2641来改变下臂模块2600的长度。当车轮300停止时，作用在车轮300和路面之间的停止摩擦力的大小大于当车轮300驱动时作用在车轮300和路面之间的运动摩擦力。因此，当相对较小摩擦力所作用的车轮300驱动时，臂控制单元2700可以通过操作第二致动器2641来减小施加到第二致动器2641的载荷的大小。
在下文中，详细描述根据本公开第三实施例的角模块200的操作过程。
图31和图32是示意性示出根据本公开第三实施例的角模块的操作过程的操作图。
参照图31，如果要增加车轮300的轮距，则臂控制单元2700通过接收来自用户的输入信号来驱动第一致动器2541和第二致动器2641。
第二致动器2641通过产生旋转动力使第二螺母2643沿顺时针或逆时针方向旋转。
第二导螺杆2642的前端通过与第二螺母2643的旋转互锁，沿着车辆的宽度方向朝向车辆的外侧线性移动。也就是说，第二导螺杆2642在前端从第二致动器2641突出的长度增加的方向上线性移动，并且改变下连杆单元2630的内角的大小。
更具体地，一对第一下连杆2631的连接到第一下支架2610的一端之间的角度和一对第二下连杆2632的连接到第二下支架2620的一端之间的角度通过第二导螺杆2642的线性运动而减小。同时，由第一下连杆2631和第二下连杆2632的另一端形成的角度增加。
通过第一下连杆2631和第二下连杆2632的角度的这种变化，第一下支架2610相对于第二下支架2620沿车辆的宽度方向朝向车辆的外侧相对移动，并且第一下支架2610和第二下支架2620之间的相对距离增加。
当连接到转向节2120底部的第一下支架2610沿车辆宽度方向向车辆外侧移动时，第一下支架2610沿车辆宽度方向向车辆外侧加压车轮300的底部。
通过从第一下支架2610施加的压力，车轮300与地面接触的位置在车辆的宽度方向上朝向车辆的外侧移动，并且车轮300的轮距增加。
如果在调节车轮300的轮距的过程中车轮300的外倾角保持不变，则臂控制单元2700通过参照图23和图24描述的操作使第一上支架2510相对于第二上支架2520相对移动第一下支架2610的移动距离。
如果在调整车轮300的轮距的过程中同时调整车轮300的外倾角，则臂控制单元2700将第一上支架2510固定到其原始位置，但是通过参照图23和图24描述的操作，使第一上支架2510相对于第二上支架2520相对移动与第一下支架2610的移动距离不同的距离。
参照图32，如果要减小车轮300的轮距，则臂控制单元2700通过接收来自用户的输入信号来驱动第一致动器2541和第二致动器2641。
第二致动器2641通过产生旋转动力使第二螺母2643沿顺时针或逆时针方向中的任一个方向旋转。
第一导螺杆2642的前端通过与第二螺母2643的旋转互锁而沿车辆的宽度方向朝向车辆的内侧线性移动。也就是说，第一导螺杆2642在前端从第二致动器2641突出的长度减小的方向上线性移动，并且改变下连杆单元2630的内角的大小。
更具体地，一对第一下连杆2631的连接到第一下支架2610的一端之间的角度和一对第二下连杆2632的连接到第二下支架2620的一端之间的角度通过第一导螺杆2642的线性运动而增大。同时，由第一下连杆2631和第二下连杆2632的另一端形成的角度减小。
通过第一下连杆2631和第二下连杆2632的角度的这种变化，第一下支架2610相对于第二下支架2620沿车辆的宽度方向朝向车辆的内侧相对移动，并且第一下支架2610和第二下支架2620之间的相对距离减小。
当连接到转向节2120底部的第一下支架2610沿车辆宽度方向朝车辆内侧移动时，第一下支架2610沿车辆宽度方向朝车辆内侧拉动车轮300的底部。
通过从第一下支架2610施加的张力，车轮300与地面接触的位置在车辆的宽度方向上朝向车辆的内侧移动，并且车轮300的轮距减小。
如果在调节车轮300的轮距的过程中车轮300的外倾角保持不变，则臂控制单元2700通过参照图23和图24描述的操作使第一上支架2510相对于第二上支架2520相对移动第一下支架2610的移动距离。
如果在调整车轮300的轮距的过程中同时调整车轮300的外倾角，则臂控制单元2700将第一上支架2510固定到其原始位置，但是通过参照图23和图24描述的操作，使第一上支架2510相对于第二上支架2520以不同于第一下支架2610的移动距离的距离相对移动。
在下文中，描述包括根据本公开另一实施例的角模块装置的车辆配置。
在该过程中，为了描述方便，省略了与包括根据本公开前述实施例的角模块装置的车辆的描述重复的描述。
图33是示意性示出包括根据本公开另一实施例的角模块装置的车辆配置的前视图。
参照图33，根据本公开另一实施例的框架模块100包括多个第一角模块平台1200A和多个第二角模块平台1200B。
多个第一角模块平台1200A和多个第二角模块平台1200B从主平台1100的一侧和另一侧沿车身的长度方向延伸。
更具体地，相邻的第一角模块平台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，多个第一角模块平台1200A和多个第二角模块平台1200B的数量可以相同，也可以不同。因此，根据本公开的另一实施例，安装在框架模块100中的角模块200的数量可以基于车辆的目的自由地扩展到主平台1100的两侧。
图34是示意性示出根据本公开另一实施例的第一角模块平台和第二角模块平台的配置的图。
参照图34，根据本实施例的第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B还分别包括第一角模块延伸紧固部1240A和第二角模块延伸紧固部1240B。
第一角模块延伸紧固部1240A包括第一角模块板1210A和第一角模块壳体1220A。第一角模块延伸紧固部1240A设置在第一角模块平台1200A中的第一角模块紧固部1230A的相对侧。也就是说，第一角模块紧固部1230A和第一角模块延伸紧固部1240A设置在第一角模块平台1200A的两端。
设置在任何一个第一角模块平台1200A中的第一角模块延伸紧固部1240A可拆卸地联接到设置在相邻的第一角模块平台1200A中的第一角模块紧固部1230A。更具体地，当相邻的第一角模块平台1200A在平行于车辆长度方向的方向上彼此接触时，第一角模块延伸紧固部1240A与第一角模块紧固部1230A锁定并联接。因此，串联延伸的多个第一角模块平台1200A可以在车辆的长度方向上顺序连接。
图35和图36是示意性示出根据本公开另一实施例的第一角模块延伸紧固部和第二角模块延伸紧固部的配置的放大图。
参照图35和图36，根据本实施例的第一角模块延伸紧固部1240A包括第一角模块上延伸紧固部1241A和第一角模块下延伸紧固部1242A。
根据本实施例的第一角模块上延伸紧固部1241A可以形成为具有凹槽的形式，该凹槽从第一角模块壳体1220A(更具体地，第一安装板1221A的外表面)凹入并形成。第一角模块上延伸紧固部1241A从第一角模块壳体1220A的顶部垂直向下延伸。第一角模块上延伸紧固部1241A设置在第一角模块壳体1220A的前部或后部中的另一个的端部，即，在与第一角模块上紧固部1231A相对的一侧。第一角模块上延伸紧固部1241A可以具有台阶形式的截面形式，使得第一角模块上延伸紧固部1241A与设置在相邻的第一角模块平台1200A中的第一角模块上紧固部1231A锁定并联接。第一角模块上延伸紧固部1241A可以设置多个，并且可以单独设置在第一角模块壳体1220A中。
根据本实施例的第一角模块下延伸紧固部1242A可以形成为具有凹槽的形式，该凹槽从第一角模块板1210A的外表面凹入并形成。
第一角模块下延伸紧固部1242A在与第一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，第一角模块下延伸紧固部1242A从第一角模块板1210A的底部垂直向上延伸。因此，当被紧固到第一角模块紧固部1230A时，第一角模块上延伸紧固部1241A和第一角模块下延伸紧固部1242A可以防止第一角模块紧固部1230A向任何一个方向偏离。
第一角模块下延伸紧固部1242A设置在第一角模块板1210A的前部或后部中的另一个的端部，即，在与第一角模块下紧固部1232A相对的一侧。第一角模块下延伸紧固部1242A可以具有台阶形式的截面形式，使得第一角模块下延伸紧固部1242A与设置在相邻的第一角模块平台1200A中的第一角模块下紧固部1232A锁定并联接。
第二角模块延伸紧固部1240B设置在第二角模块板1210B和第二角模块壳体1220B中。第二角模块延伸紧固部1240B设置在第二角模块平台1200B中的第二角模块紧固部1230B的相对侧。也就是说，第二角模块紧固部1230B和第二角模块延伸紧固部1240B分别设置在第二角模块平台1200B的两端。
设置在任何一个第二角模块平台1200B中的第二角模块延伸紧固部1240B可拆卸地联接到设置在相邻的第二角模块平台1200B中的第二角模块紧固部1230B。更具体地，当相邻的第二角模块平台1200B在平行于车辆长度方向的方向上彼此接触时，第二角模块延伸紧固部1240B与第二角模块紧固部1230B锁定并联接。因此，串联延伸的多个第二角模块平台1200B可以在车辆的长度方向上顺序连接。
根据本实施例的第二角模块延伸紧固部1240B包括第二角模块上延伸紧固部1241B和第二角模块下延伸紧固部1242B。
根据本实施例的第二角模块上延伸紧固部1241B可以形成为具有凹槽的形式，该凹槽从第二角模块壳体1220B凹入并形成，更具体地，从第二安装板1221B的外表面凹入并形成。第二角模块上延伸紧固部1241B从第二角模块壳体1220B的顶部垂直向下延伸。第二角模块上延伸紧固部1241B设置在第二角模块壳体1220B的前部或后部中的另一个的端部，即，在第二角模块上紧固部1231B的相对侧。第二角模块上延伸紧固部1241B可以具有台阶形式的截面形式，使得第二角模块上延伸紧固部1241B可以与设置在相邻的第二角模块平台1200B中的第二角模块上紧固部1231B锁定并联接。第二角模块上延伸紧固部1241B可以设置有多个，并且单独设置在第二角模块壳体1220B中。
根据本实施例的第二角模块下延伸紧固部1242B可以形成为具有凹槽的形式，该凹槽从第二角模块板1210B的外表面凹入并形成。
第二角模块下延伸紧固部1242B在与第二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，第二角模块下延伸紧固部1242B从第二角模块板1210B的底部垂直向上延伸。因此，当被紧固到第二角模块紧固部1230B时，第二角模块上延伸紧固部1241B和第二角模块下延伸紧固部1242B可以防止第二角模块紧固部1230B在其任何方向上偏离。
第二角模块下延伸紧固部1242B设置在第二角模块板1210B的前部或后部中的另一个的端部，即，在第二角模块下紧固部1232B的相对侧。第二角模块下延伸紧固部1242B可以具有台阶形式的截面形式，使得第二角模块下延伸紧固部1242B可以与设置在相邻的第二角模块平台1200B中的第二角模块下紧固部1232B锁定并联接。
根据本实施例的第二门3b成对设置。该对第二门3b以可打开和关闭的方式沿前后方向安装在顶帽2的侧面。该对第二门3b可以分别设置在多个第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B中的设置在车身沿车身长度方向的最外侧的第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B上。
在下文中，将详细描述包括根据本公开又一实施例的用于车辆的角模块装置的车辆的配置。
在该过程中，为了便于描述，省略了与包括根据本公开实施例或另一实施例的用于车辆的角模块装置的车辆的描述重复的描述。
图37是示意性示出包括根据本公开又一实施例的用于车辆的角模块装置的车辆的配置的前视图。
参照图37，包括根据本公开又一实施例的用于车辆的角模块装置的车辆包括主平台组件1000、第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B。
主平台组件1000包括设置在至少两个主平台1100之间的中间模块平台1300和主平台。
相邻的主平台1100被设置成在车辆的长度方向上以给定的间隔彼此隔开。在这种情况下，第一角模块平台1200A可拆卸地联接到多个主平台1100中设置在一侧(图37的左侧)最外侧的主平台1100的一侧(图37的左侧)。第二角模块平台1200B可拆卸地联接到多个主平台1100中设置在另一侧(图37的右侧)最外侧的主平台1100的另一侧(图37的右侧)。因此，根据本公开又一实施例的框架模块100也可以应用于具有长度相对较长的车身的车辆，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分布。
中间模块平台1300包括设置在相邻主平台1100之间并支撑角模块200的第三角模块平台1200C。
至少一个第三角模块平台1200C可以设置在相邻的主平台1100之间。如果第三角模块平台1200C被设置为多个，则多个第三角模块平台1200C可以在车身的长度方向上串联连接。多个第三角模块平台1200C中设置在最外侧上的第三角模块平台1200C可拆卸地联接到属于相邻主平台1100的端部的端部，并且第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B不与该端部联接。
第三角模块平台1200C具有与稍后描述的角模块200联接的底部，并且支撑角模块200。角模块200和逆变器500安装在第三角模块平台1200C内，逆变器500用于将从电池400供应的直流电转换成交流电并将交流电传递到角模块200。
根据本实施例的第三角模块平台1200C包括第三角模块板、第三角模块壳体和第三角模块紧固部。
第三角模块板、第三角模块壳体、第三角模块紧固部和第三角模块延伸紧固部的详细形状可以与图10中示出的第一角模块板1210A、第一角模块壳体1220A、第一角模块紧固部1230A和第一角模块延伸紧固部件1240A的形状相同。
为了主平台1100的平滑联接，第三角模块延伸紧固部设置在相邻主平台1100之间的多个第三角模块平台1200C中的任意一端的第三角模块平台1200C中，并且可以形成为具有从第三角模块板和第三角模块壳体突出的钩的形式。
根据本实施例的设置在多个角模块200中的安装部2422a的顶部可以通过栓接等根据位置可拆卸地与第一安装板1221A、第二安装板1221B或第三安装板的底部联接。
根据本实施例的顶帽2的开口底部设置成面向框架模块100的顶部，即主平台组件1000、第一角模块平台1200A和第二角模块平台1200B的顶部。顶帽2的底部可以通过栓接与主车轮壳体1120、第一角模块壳体1220A、第二角模块壳体1220B和第三角模块壳体的顶部联接，并且可以可拆卸地固定到框架模块100。
根据本实施例的第一门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的间隔彼此隔开，并且可以单独地设置在设置在主平台组件1000中的主平台1100上。
Ⅱ.车辆角模块装置的应用
图38是用于描述根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的功能的框图。参考图38，根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置包括获取模块10、控制单元20和输出单元30。
获取模块10用作用于获得控制单元20实现稍后描述的第一至第五应用所必需的全部信息的模块，并且包括如图38所示的转向轮角度获取单元11、杠杆比获取单元12、制动开始操纵获取单元13、车轮速度获取单元14和车辆信息获取单元15。转向轮角度获取单元11和杠杆比获取部12与第一应用相关。制动开始操纵获取单元13与第二应用相关。车轮速度获取单元14与第三和第四应用相关。车辆信息获取单元15与第五应用相关。
转向轮角度获取单元11可以获得转向轮角度。转向轮角度可以对应于通过驾驶员对车轮的转向而形成的转向角度或者高级驾驶辅助系统(Advanced Driving AssistanceSystem，ADAS)系统的转向角度命令。因此，转向轮角度获取单元11可以被实现为单独的输入模块，用于获得由安装在车辆上的转向角度传感器或ADAS系统输出的转向角度命令。
杠杆比获取部12可以获得杠杆比。在稍后描述的第一应用中，杠杆比被定义为这样一种参数，即用于指示自行车模型的前轮和后轮是同相还是反相以及相对于车辆定义的前轮和后轮之间的转向角比，并且值可以为-1到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的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)。杠杆比可以被配置为基于驾驶员的操纵而改变。为此，杠杆比获取部12可以实现为设置在车辆内部的杠杆结构(图39的示例)或设置在车辆仪表板中的触摸屏结构。因此，杠杆比可以通过驾驶员的杠杆操纵或驾驶员在触摸屏上的触摸操纵来改变。
制动开始操纵获取单元13可以从驾驶员获得车辆的制动开始操纵。在稍后描述的第二应用中，制动可以对应于以下概念：包括车辆在斜坡S上行驶的状态下的制动操作(例如，突然制动)和用于在斜坡S上保持停车或停止的制动操作(即，驻车制动)。然而，如稍后描述的，在第二应用中，如果执行车辆在斜坡S上行驶状态下的制动操作，则当车辆在用于车辆姿态稳定性的预设低速区域中移动时，可以应用本实施例的操作，因为制动通过独立控制车辆四个车轮中的每一个车轮的转向的方法来执行。制动开始操纵获取单元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纵作为制动开始操纵。
车轮速度获取单元14可以获得车辆的四个车轮的车轮速度。车轮速度获取单元14可以实现为用于感测安装在每个车轮上的轮内电机的转数的电机传感器。车轮速度获取单元14可以分别获得车辆的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的车轮速度。
车辆信息获取单元15可以获得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辆的车速和航向角。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)。为了获得这种驾驶状态信息和驾驶环境信息，车辆信息获取单元15可以使用安装在车辆上的各种传感器(例如，车辆传感器、陀螺仪传感器和照相机传感器)。由车辆信息获取单元15获得的车辆的驾驶状态信息和驾驶环境信息可以用于在稍后描述的第五应用中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。
控制单元20是通过四个车轮中的每一个车轮的单独驱动扭矩来独立控制车辆的四个车轮的驱动和转向的主代理，并且可以被实现为电子控制单元(ECU)、中央处理单元(CPU)、处理器或片上系统(SoC)。控制单元20可以通过驱动操作系统或应用程序来控制连接到控制单元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。控制单元20可以被配置为执行存储在存储器中的至少一个指令，并将数据(即，执行的结果)存储在存储器中。
输出单元30可以对应于显示器、扬声器等，其装在车辆的集群中或车辆内的特定位置。
在下文中，主要基于控制单元20的操作来描述用于车辆的角模块装置的第一至第五应用及其详细操作方法。
1.第一应用：单独转向架构
在第一应用中，控制单元20可以基于由转向轮角度获取单元11获得的转向轮角度和由杠杆比获取部12获得的杠杆比，分别计算车辆的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的第一目标角度至第四目标角度，并且可以基于计算的第一目标角度至第四目标角度独立地控制车辆的四个车轮中的每一个车轮的转向。
作为一般示例，图39示出了控制单元20计算第一目标角度至第四目标角度的一系列过程。参考图39，(过程①)，首先，控制单元20可以接收由转向轮角度获取单元11获得的转向轮角度和由杠杆比获取部12获得的杠杆比。(过程②)接下来，控制单元20可以从转向轮角度计算自行车模型的前轮航向角。在这种情况下，控制单元20可以通过将转向轮角度乘以预设的转向灵敏度来计算前轮航向角。转向灵敏度可以对应于应用于车辆的转向传动比可变设备的总传动比(total gear ratio，TGR)。(过程③)当计算前轮航向角时，控制单元20可以基于前轮航向角和由杠杆比获取部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，控制单元20可以将自行车模型扩展到四轮车辆模型，并计算车辆的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的第一目标角度至第四目标角度。
在上述过程中，过程④对应于计算第一目标角度至第四目标角度的直接过程，可以基于由杠杆比获取部12获得的杠杆比的值以不同的方式执行。具体地，在本实施例中，基于杠杆比的值，控制单元20用于四个车轮转向的转向控制模式可以被分为前轮转向模式、四轮同相转向模式和四轮反相转向模式。控制单元20可以基于杠杆比的值并针对基于杠杆比的值确定的每种转向控制模式以不同的方式计算第一目标角度至第四目标角度。在下文中，详细描述基于杠杆比的值和转向控制模式计算第一目标角度至第四目标角度的过程。
首先，前轮转向模式对应于当杠杆比为0时的转向控制模式。即，由于杠杆比是0，所以不执行后轮转向控制，而仅执行普通的前轮转向控制。在这种情况下，控制单元20可以通过将阿克曼(Ackerman)几何模型应用于前轮航向角来计算第一目标角度和第二目标角度，并且可以计算第三目标角度和第四目标角度作为表示车辆纵向方向的中性角(即，0°)，因为杠杆比是0。图40示出了一个示例，其中当前轮航向角为45°时，基于根据阿克曼几何模型的旋转中心，计算第一目标角度和第二目标角度作为给定值。
接下来，四轮同相转向模式对应于当杠杆比大于0并且等于或小于1时的转向控制模式。也就是说，由于杠杆比是正值，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时”和“当杠杆比是1时”，以不同的方式计算第一目标角度至第四目标角度。
当杠杆比大于0且小于1时，控制单元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目标角度和第二目标角度。此外，控制单元20可以通过将杠杆比应用到(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到计算出的后轮航向角来计算第三目标角度和第四目标角度。图41示出了一个示例，其中当杠杆比为0.5时，即当前轮航向角为45°时，基于根据阿克曼几何模型的旋转中心计算第一目标角度至第四目标角度作为给定值。
当杠杆比为1时，控制单元20可以计算第一目标角度至第四目标角度作为前轮航向角。也就是说，当杠杆比为1时，这意味着不存在根据阿克曼几何模型的旋转中心的状态，前轮和后轮具有同相状态，并且形成相同的转向角。控制单元20可以计算第一目标角度至第四目标角度作为前轮航向角。图42示出了当杠杆比为1时，即当前轮航向角为45°时，计算第一目标角度至第四目标角度作为前轮航向角的示例。
四轮反相转向模式对应于当杠杆比等于大于-1且小于0时的转向控制模式。也就是说，由于杠杆比是负值，前轮和后轮在前轮和后轮具有相反相位的状态下被独立控制。在四轮反相转向模式下，根据阿克曼几何模型的旋转中心始终存在。因此，控制单元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目标角度和第二目标角度，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目标角度和第四目标角度，该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43示出了一个示例，其中当杠杆比为-0.8时，即当前轮航向角为45°时，基于根据阿克曼几何模型的旋转中心计算第一目标角度至第四目标角度作为预定值。图44示出了一个示例，其中当杠杆比为-1时，即当前轮航向角为45°时，基于根据阿克曼几何模型的旋转中心计算第一目标角度至第四目标角度作为预定值。
下面的表1示出了基于杠杆比的值和转向控制模式计算第一目标角度至第四目标角度的方法。
[表1]
如上所述，杠杆比可以被配置为基于驾驶员的操纵来改变和设定。因此，如果因为在车辆驾驶过程中改变杠杆比而导致转向控制模式的突然转变，则会出现车辆驾驶稳定性降低的问题，例如车辆轮胎滑移乃至车辆倾翻。为了防止这种问题，在本实施例中，当转向控制模式的转变是由于杠杆比的变化引起时，控制单元20可以通过以预设控制速度控制四个车轮的转向角的变化速度，在预设的剩余时间期间执行转向控制模式的转变。可以基于设计者的实验结果在控制单元20中预设控制速度，使得控制速度在车辆驾驶稳定性得以确保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变。也可以在控制单元20中预设剩余时间为对应于控制速度的值。作为详细的示例，如果在车辆以四轮同相转向模式行驶的状态下，由于驾驶员将杠杆比改变为-0.5而导致向四轮反相转向模式的转变，则控制单元20将后轮的当前转向角改变为目标角度(即，四轮反相转向模式中的第三目标角度和第四目标角度)，但是可以基于控制速度将后轮的转向角缓慢地改变为第三目标角度和第四目标角度，从而可以确保车辆的行驶稳定性。
图45是用于描述根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第一应用中的操作方法的流程图。参照图45描述根据本实施例的用于车辆的角模块装置的操作方法。省略对与前述内容重复的部分的详细描述，并且主要描述其时序配置。
首先，转向轮角度获取单元11获得转向轮角度(S10a)。杠杆比获取部12获得杠杆比，其指示自行车模型的前轮和后轮是否同相和反相以及已经相对于车辆定义的前轮和后轮之间的转向角比(S20a)。杠杆比的值为-1到1。杠杆比的符号表示自行车模型的前轮和后轮是否同相和反相。杠杆比的大小表示自行车模型的前轮和后轮之间的转向角比。
接下来，控制单元20基于在步骤S10a中获得的转向轮角度来计算自行车模型的前轮航向角，并且基于计算出的前轮航向角和在步骤S20a中获得的杠杆比来计算自行车模型的后轮航向角(S30a)。在步骤S30a中，控制单元20通过将转向轮角度乘以预设的转向灵敏度来计算前轮航向角。
接下来，控制单元20将自行车模型扩展到四轮车辆模型，并分别计算车辆的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的第一目标角度至第四目标角度(S40a)。步骤S40a中的计算第一目标角度至第四目标角度的方法基于在步骤S20a中获得的杠杆比差分地确定。具体而言，基于杠杆比的值以及针对基于杠杆比的值确定的每种转向控制模式，以不同的方式计算第一目标角度至第四目标角度。转向控制模式包括：对应于杠杆比是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，以及对应于杠杆比等于大于-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是前轮转向模式时，在步骤S40a中，控制单元20通过将阿克曼几何模型应用于前轮航向角来计算第一目标角度和第二目标角度，并且计算第三目标角度和第四目标角度作为表示车辆纵向方向的中性角。
在杠杆比大于0且小于1的状态下，当车辆的转向控制模式是四轮同相转向模式时，在步骤S40a中，控制单元20(i)通过将阿克曼几何模型应用于前轮航向角来计算第一目标角度和第二目标角度，并且(ii)通过将杠杆比应用于前轮航向角来计算自行车模型的后轮航向角，并且通过将阿克曼几何模型应用于所计算的后轮航向角来计算第三目标角度和第四目标角度。
当车辆的转向控制模式是杠杆比为1的状态下的四轮同相转向模式时，在步骤S40a中，控制单元20计算第一目标角度至第四目标角度作为前轮航向角。
当在步骤S40a中计算出第一目标角度至第四目标角度时，控制单元20基于第一目标角度至第四目标角度独立地控制车辆的四个车轮中的每一个车轮的转向(S50a)。如果转向控制模式的转变是由于杠杆比的变化引起的，则在步骤S50a中，控制单元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，在预设的剩余时间期间执行转向控制模式的转变。
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，由于对四个车轮中的每一个车轮的转向应用了独立控制，因此在可扩展性和自由度方面具有优势。因为转向控制模式的转变被实现为具有连续性，所以除了车辆停车和停止的情况之外，即使在行驶状态下也可以安全地执行四个车轮的独立控制。
2.第二应用：通过单独转向的制动机制
在第二应用中，当制动开始操纵获取单元13获得制动开始操纵时，控制单元20可以通过独立控制车辆的四个车轮的转向来执行车辆的制动。
在四个车轮被独立控制的结构的情况下，取决于设计方法，可以去除每个角模块的制动器，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，由于在车辆的电源已经关闭的状态下无法控制轮内电机，所以需要新的制动逻辑，因为制动控制是不可能的。本实施例提出了一种执行车辆制动的方法，该方法考虑到用于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，通过独立控制四个车轮中的每一个车轮的转向来控制车辆的四个车轮已经对准的状态。下面详细描述该方法。为了帮助理解实施例，描述了用于在斜坡S中保持停车或停止状态的制动操作(即，停车制动)的示例。
在本实施例中，当在车辆已经放置在斜坡S中的状态下由制动开始操纵获取单元13获得制动开始操纵时，控制单元20可以通过基于斜坡S的倾斜方向和车辆的纵向方向之间的角度(锐角)(在本实施例中定义为方向角)独立地控制车辆的四个车轮的转向来执行车辆的制动。图46示出了车辆放置在斜坡S中的示例。图47至图49示出了当从图46中的方向“A”观察车辆和斜坡S时车辆的姿态(图47：方向角为0°，图48：方向角为40°，图49：方向角为80°)。
在这种情况下，控制单元20可以根据四个车轮中关于设置在斜坡S下侧的下车轮(down wheel,DW)和设置在斜坡S上侧的上车轮(up wheel,UW)的不同规则来对准车辆的四个车轮。作为示例，描述了图47中方向角为0°的状态。基于斜坡S的倾斜方向，相对较大的载荷施加到设置在斜坡S下侧的下车轮DW上，相对较小的载荷施加到设置在斜坡S上侧的上车轮UW上。因此，以将车辆的运动限制在斜坡S的倾斜方向上的方式对准被施加了相对较大载荷的下车轮DW，以及以将车辆的运动限制在垂直于斜坡方向的方向上的方式对准被施加了相对较小载荷的上车轮UW，这在禁止车辆从斜坡S向车辆的纵向方向和横向方向运动以及保持车辆的停车和停止状态方面是有效的。
因此，如果用于下车轮DW和上车轮UW的转向控制规则分别被指示为第一规则和第二规则，则第一规则可以在控制单元20中预定义为用于将车辆的运动限制在斜坡S的倾斜方向上的规则。此外，第二规则可以在控制单元20中预定义为用于将车辆的运动限制在与斜坡的斜面上的斜坡S的斜坡方向垂直的方向上的规则。
参照示出方向角为0°的示例的图50，详细描述根据第一规则和第二规则对准下车轮DW和上车轮UW的过程。当方向角为0°时，下车轮DW被定义为四个车轮中设置在斜坡S下侧的两个车轮。上车轮UW被定义为四个车轮中设置在斜坡S上侧的其余两个车轮(下车轮DW和上车轮UW根据方向角而被不同地定义，并且将在后面详细描述)。
作为用于对准下车轮DW和上车轮UW的标准，本实施例采用参考点，该参考点被定义为在与斜坡方向相反的方向上与车辆的重心(center of gravity，GC)分开设定距离的点。如果以参考点为中心并通过车辆重心(GC)的圆被定义为停车圆，则参考点可以被命名为停车圆的中心(center of parking circle，CPC)。车轮可以基于参考点CPC对准，并且车辆可以相对于斜坡S收敛于稳定状态。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，N对应于基于车辆的坡度设定的值(例如，控制单元20可以设定N的值，使得坡度越大，N的值越高。在图50至图52中，N＝1.5)。定义参考点CPC的算法可以预设在控制单元20中。
如果如上所述定义参考点CPC，则第一规则可以被定义为用于对准下车轮DW，使得连接参考点CPC和下车轮DW中心点的直线和下车轮DW的长轴变得彼此垂直的规则。第二规则可被定义为用于对准上车轮UW，使得连接参考点CPC和上车轮UW中心点的直线和上车轮UW的长轴位于同一直线上的规则。
因此，如图50所示，控制单元20可以根据第一规则对准下车轮DW，使得连接参考点CPC和下车轮DW中心点的直线和下车轮DW的长轴变得彼此垂直，并且可以根据第二规则对准上车轮UW，使得连接参考点CPC和上车轮UW中心点的直线和上车轮UW的长轴位于同一直线上。
已经描述了下车轮DW对应于四个车轮中设置在斜坡S下侧的两个车轮且上车轮UW对应于四个车轮中设置在斜坡S上侧的其余两个车轮的情况。然而，如上所述，在本实施例中，下车轮DW和上车轮DW可以根据方向角而被不同地定义。如上所述，定义了第一区域至第三区域。
-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且等于或小于90°的区域
第一参考角和第二参考角可以基于车辆的规格和设计者的实验结果预设在控制单元20中。例如，第一参考角度可以设置为20°，第二参考角度可以设置为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可被定义为四个车轮中设置在斜坡S的下侧的两个车轮，上车轮UW可被定义为四个车轮中设置在斜坡S的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可以被定义为四个车轮中设置在斜坡S的下侧的三个车轮，上车轮UW可以被定义为设置在斜坡S的上侧的剩余一个车轮。已经参照图50描述了方向角存在于第一区域中的情况。因此，描述方向角存在于第二区域和第三区域中的情况。
图48和图51示出了方向角为40°并且存在于第二区域中的情况的示例。控制单元20可以根据第一规则对准下车轮DW，使得连接参考点CPC和下车轮DW(即，三个下车轮DW)中心点的直线和下车轮DW的长轴变得彼此垂直。此外，控制单元20可以根据第二规则对准上车轮UW，使得连接参考点CPC和上车轮UW(即，剩余的一个上车轮UW)中心点的直线和上车轮UW的长轴位于同一直线上。
图49和图52示出了方向角为80°并且存在于第三区域中的情况的示例。控制单元20可以根据第一规则对准下车轮DW，使得连接参考点CPC和下车轮DW(即，两个下车轮DW)中心点的直线和下车轮DW的长轴变得彼此垂直。此外，控制单元20可以根据第二规则对准上车轮UW，使得连接参考点CPC和上车轮UW(即，剩余的两个上车轮UW)中心点的直线和上车轮UW的长轴位于同一直线上。
通过对每个车轮的转向的这种控制和通过对准的制动，可以禁止车辆在斜坡S中向车辆的纵向和横向移动，并且可以有效地保持停车和停止状态。
图53是用于描述根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第二应用中的操作方法的流程图。参照图53描述根据本实施例的用于车辆的角模块装置的操作方法。省略对与前述内容重复的部分的详细描述，并且主要描述其时序配置。
首先，控制单元20确定是否已经通过制动开始操纵获取单元13获得了驾驶员对车辆的制动开始操纵(S10b)。
接下来，当在车辆已经处于斜坡S的状态下获得制动开始操纵时，控制单元20通过基于方向角独立地控制车辆的四个车轮的转向来执行车辆的制动，该方向角被定义为斜坡S的倾斜方向和车辆的纵向方向之间的角度(S20b)。
在步骤S20b中，控制单元20根据关于车辆的四个车轮中设置在斜坡S下侧的下车轮DW和设置在斜坡S上侧的上车轮UW的第一规则和第二规则，对准车辆的四个车轮。在这种情况下，下车轮DW和上车轮DW可以基于方向角来定义。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可被定义为车辆的四个车轮中设置在斜坡S下侧的两个车轮，上车轮UW可被定义为车辆的四个车轮中设置在斜坡S上侧的剩余两个车轮。此外，当方向角存在于第二区域中时，下车轮DW可被定义为车辆的四个车轮中设置在斜坡S下侧的三个车轮，上车轮UW可被定义为车辆的四个车轮中设置在斜坡S上侧的剩余一个车轮。
前述第一规则是用于将车辆的运动限制在斜坡方向的规则。此外，第二规则是用于将车辆的运动限制在与斜坡S的斜面上的斜坡方向垂直的方向上的规则。第一规则和第二规则可以在控制单元20中预定义。具体地，如果在与斜坡方向相反的方向上与车辆的重心(GC)隔开设定距离的点被定义为参考点CPC，则第一规则被定义为用于对准下车轮DW，使得连接参考点CPC和下车轮DW中心点的直线和下车轮DW的长轴变得彼此垂直的规则。第二规则被定义为用于对准上车轮UW，使得连接参考点CPC和上车轮UW中心点的直线和上车轮UW的长轴位于同一直线上的规则。因此，在步骤S20中，控制单元20根据第一规则对准下车轮DW，使得连接参考点CPC和下车轮DW中心点的直线和下车轮DW的长轴变得彼此垂直，并且根据第二规则对准上车轮UW，使得连接参考点CPC和上车轮UW中心点的直线和上车轮UW的长轴位于同一直线上。
根据第二应用，不管车辆电源的开和关状态如何，都可以安全地执行车辆的制动，因为车辆的制动是以通过独立控制四个车轮中的每一个车轮的转向来控制车辆的四个车轮已经对准的状态的方式执行的。
3.第三应用：用于提高直线行驶性能的姿态控制机制
在现有车辆具有内燃机结构的情况下，驱动力通过电机-驱动轴-差速器-轴向轴来传递。相反，在以本实施例为前提的四轮独立驱动方法的情况下，由于四个车轮被单独且独立地驱动并且不存在轴向轴，所以在四个车轮之间可能会出现速度差。当车辆直线向前行驶时，四个车轮之间的这种速度差成为导致车辆旋转或倾翻的危险因素。因此，第三应用提出了一种通过驱动控制方面的方法，而不是车辆的机械或附加转向控制方面的方法来改善车辆的直线行驶性能的方法。
为此，控制单元20可以基于由车轮速度获取单元14获得的四个车轮速度来检测导致车辆直线行驶性能降低的异常车轮，可以基于检测到的异常车轮的车轮速度来计算用于补偿车轮速度之间的偏差的补偿参数，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，并且可以基于确定出的目标驱动扭矩来控制异常车轮的驱动。在下文中，针对控制单元20的每个操作详细描述本实施例的配置。
首先，关于检测异常车轮的方法，控制单元20可以以计算四个车轮速度的第一平均值并确定计算的第一平均值与四个车轮速度中的每一个车轮速度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。如果车辆的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的车轮速度是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)，则异常车轮可以被指定为左前轮。如果满足条件表达式的车轮是多个，则异常车轮可以被指定为多个车轮中具有较低车轮速度的车轮。因此，异常车轮被指定为降低车辆直线行驶性能的车轮，因为当车辆直线向前行驶时，异常车轮具有比其他车轮低预定值或更多的较低车轮速度。在条件表达式中，阈值可以被定义为基于第一平均值的另一个值。例如，通过定义第一平均值具有较高值时阈值具有较高值，可以基于针对车辆在高速区域中的行驶稳定性的更加强化的标准来确定异常车轮。
当检测到异常车轮时，控制单元20可以基于检测到的异常车轮的车轮速度来计算用于补偿车轮速度之间的偏差的补偿参数。补偿车轮速度之间的偏差意味着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)来减小异常车轮和另一车轮的车轮速度之间的偏差。
在这种情况下，控制单元20可以计算除异常车轮之外的三个车轮的车轮速度的第二平均值，并且可以通过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第二平均值的可变增益作为因子来计算补偿参数。在异常车轮被检测为左前轮的示例中，第二平均值Vtarget可以表示为(Vfr+Vrl+Vrr)/3，并且补偿参数可以表示为α*Vtarget*(Vtarget-Vfl)。在补偿参数的等式中，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54所示，当第二平均值(Vtarget)位于预定义的中低速区域(例如，具有预定义的阈值速度(Vth)或更小的速度的区域)时，可变增益可被确定为随着第二平均值增加而减小的值，并且当第二平均值(Vtarget)位于预定义的高速区域(例如，具有大于预定义的阈值速度(Vth)的区域)时，可变增益可被确定为预定义的固定值。也就是说，当用作目标车轮速度的第二平均值Vtarget具有较高的值时，用作对异常车轮的驱动扭矩进行补偿的补偿参数被计算为较低值。在这种情况下，适于确保车辆的行驶稳定性，而不会突然改变车辆的当前行驶控制状态。如果第二平均值Vtarget大于阈值速度，则在计算补偿参数作为下限值(即，固定值)时保持车辆的行驶稳定性是合适的。因此，控制单元20可以计算补偿参数，使得补偿参数基于第二平均值具有不同的值，如图54所示。
当计算补偿参数时，控制单元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，控制单元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，控制单元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，所以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的驱动的状态下，控制单元20可以重新计算四个车轮速度的第一平均值，并且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，控制单元20可以通过输出单元30输出警报。也就是说，控制单元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改善，并且可以通过前述过程来计算目标驱动扭矩。即使已经控制了异常车轮的驱动，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，则这种情况是因为四个车轮的车轮速度之间的偏差等于或大于预定值而存在诸如车辆旋转或倾翻的危险因素的情况。因此，控制单元20可以通过输出单元30输出警报，使得驾驶员可以识别相应的情况。
图55是用于描述根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第三应用中的操作方法的流程图。参照图55描述根据本实施例的用于车辆的角模块装置的操作方法。省略对与前述内容重复的部分的详细描述，并且主要描述其时序配置。
首先，控制单元20通过车轮速度获取单元14获得车辆的四个车轮速度(S10c)。
接下来，控制单元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降低的异常车轮(S20c)。在步骤S20c中，控制单元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车轮速度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。
接下来，控制单元20基于在步骤S20c中检测到的异常车轮的车轮速度来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，控制单元20计算除异常车轮之外的三个车轮的车轮速度的第二平均值，并且通过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、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。当第二平均值位于预定义的中低速区域时，可变增益被确定为随着第二平均值增加而减小的值，并且当第二平均值位于预定义的高速区域时，可变增益被确定为预定义的固定值。
接下来，控制单元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)。具体地，控制单元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，控制单元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)，并且基于现有驱动扭矩来控制除了异常车轮之外的其他车轮。
接下来，控制单元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)。当在步骤S60c中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时，控制单元20通过输出单元30输出警报(S70c)。
根据第三应用，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，而不需要对车辆进行额外转向控制的额外工具，从而提高车辆的直线行驶性能。
4.第四应用：用于解决滑移的姿态控制机制
在现有前轮驱动车辆的情况下，由于对车辆的姿态控制是通过电子控制系统(例如防抱死制动系统(anti-lock brake system，ABS)、电子稳定程序(electronicstability program，ESP)和电子控制悬架(electronic controlled suspension，ECS))来执行的，因此存在车辆电池消耗增加的限制。在本实施例中，与传统的车辆姿态控制系统相比，在控制每个车轮的驱动和转向的方式下，对车辆的姿态控制是可能的，因为通过应用四轮独立驱动方法来独立控制每个车轮的驱动。在下文中，基于控制单元20的操作来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态控制的详细配置。
在第四应用中，控制单元20可以基于由车轮速度获取单元14获得的每个车轮的车轮速度来确定是否已经满足预定的滑移条件，并且当确定已经满足滑移条件时，可以通过用于控制每个车轮的驱动扭矩的驱动扭矩控制来执行对车辆的姿态控制。
滑移条件是车轮发生滑移的情况，并且对应于用于确定是否需要对车辆的行驶稳定性进行姿态控制的条件。在这种情况下，控制单元20可以基于每个车轮的车轮速度来计算每个车轮的滑移率(如所提到的，每个车轮的滑移率可以被计算为“车辆速度和每个车轮速度之间的差”与“车辆速度”的比值)，可以确定在所计算的车轮滑移率中具有最大值的最大滑移率，并且当所确定的最大滑移率等于或大于预设阈值时，可以确定已经满足滑移条件。
如果确定已经满足滑动条件，则控制单元20可以通过前述驱动扭矩控制对车辆执行姿态控制。在这种情况下，控制单元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比现在针对车轮驱动施加的四个车轮的当前驱动扭矩值中的最小值低的值)。也就是说，控制单元20可以执行用于减小车轮的驱动扭矩的控制，以便解决当前车轮的滑移状态，并且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，为了解决相应的滑移状态，当最大滑移率较大时，需要将每个车轮的驱动扭矩减小到较低值。因此，当最大滑移率具有较高值时，目标驱动扭矩可以被确定为具有较低值。例如，在控制单元20中，目标驱动扭矩和最大滑移率可以被定义为具有负线性关系。
在执行驱动扭矩控制之后，控制单元20可以通过重新确定滑动条件是否已经满足来确定滑移状态是否已经通过驱动扭矩控制得到解决。如果确定滑移条件已经满足的状态被维持(即，如果滑移状态还没有被解决)，则控制单元20可以通过随后执行用于控制每个车轮的转向的转向控制来执行对车辆的姿态控制。
当执行转向控制时，控制单元20可以以将具有最大滑移率的车轮的横向方向的相对侧上的两个车轮的转向移位目标转向角的方式来执行转向控制。例如，如果具有最大滑移率的车轮对应于右前轮，则控制单元20可以以将左前轮和左后轮的转向移位目标转向角的方式执行转向控制。在上述示例中，对左前轮和左后轮的转向控制是为了通过获得车辆的制动效果来解决右前轮的滑移状态，并且相应的转向方向可以是左或右中的任何一个。在这种情况下，为了解决相应的滑移状态，当最大滑移率变得更大时，有必要在车轮横向的相对侧上形成两个车轮的更大的转向角。因此，当最大滑移率具有较高的值时，目标转向角可以被确定为具有较高的值。例如，目标转向角和最大滑移率可以在控制单元20中被定义为具有正线性关系。为了防止由于对车轮横向相对侧的两个车轮的突然转向控制而导致车辆的行为变得不稳定的现象，可以基于设计者的实验结果将直到横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定为充分设定的时间，并且可以设定在控制单元20中。
图56是用于描述根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第四应用中的操作方法的流程图。参照图56描述根据本实施例的用于车辆的角模块装置的操作方法。省略对与前述内容重复的部分的详细描述，并且主要描述其时序配置。
首先，控制单元20通过车轮速度获取单元14获得车辆的四个车轮中的每一个车轮的车轮速度(S10d)。
接下来，控制单元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已经满足预定的滑移条件(S20d)。在步骤S20d中，控制单元20基于每个车轮的车轮速度计算每个车轮的滑移率，确定计算出的四个车轮的滑移率中具有最大值的最大滑移率，并且当所确定的最大滑移率等于或大于预设阈值时，确定已经满足滑移条件。
如果在步骤S20d中确定已经满足滑动条件，则控制单元20通过用于控制每个车轮的驱动扭矩的驱动扭矩控制来执行对车辆的姿态控制(S30d)。在步骤S30d中，控制单元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，当最大滑移率具有较高的值时，目标驱动扭矩可以被确定为具有较低的值。
在步骤S30d之后，控制单元20重新确定滑移条件是否已经满足(S40d)。
如果在步骤S40d中确定滑移条件已经满足的状态被维持，则控制单元20通过用于控制每个车轮的转向的转向控制来执行对车辆的姿态控制(S50d)。在步骤S50d中，控制单元20将具有最大滑移率的车轮的横向相对侧的两个车轮的转向位移目标转向角。在这种情况下，当最大滑移率具有较高的值时，目标转向角可以被确定为具有较高的值。
步骤S40d和S50d可以在预定的重复次数内重复执行，直到在步骤S40d中确定滑动条件不满足(即，直到滑移状态被解决)。
根据第四应用，可以消除对车辆的传统姿态控制系统的依赖，并且可以仅通过使用每个车轮的驱动和转向控制方法来对车辆进行姿态控制。因此，实现了通过减少车辆姿态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，为了确保车辆在旋转驱动时的行驶稳定性，需要提供用于对每个车轮进行转向控制的定量控制机制。因此，第五应用提出了一种方法，如果已经应用了四轮独立驱动方法的车辆在具有预定曲率的十字路口上旋转和行驶(具体地，当每个车轮没有发生滑移时，这对应于车辆以低于设定速度的车速低速旋转的情况)，则通过差分计算每个车轮的目标转向角来独立控制车辆的四个车轮中的每个车轮的转向。
在第五应用中，控制单元20可以基于由车辆信息获取单元15获得的驾驶状态信息和驾驶环境信息，计算到目标点(即，车辆运动目标)的距离信息，可以基于计算出的距离信息，计算目标曲率(被定义为到目标点的目标轨迹的曲率)，可以基于计算出的目标曲率来计算车辆的四个车轮中的每个车轮的目标转向角，并且可以基于目标转向角来独立地控制四个车轮中的每个车轮的转向。在下文中，针对控制单元20的每个操作详细描述本实施例的配置。
首先，关于计算到目标点的距离信息的方法，控制单元20可以通过使用车辆的车速、从周围图像信息计算的车辆距行车道的中间(图57中的④)的偏移距离以及基于行车道的中间的行车道的曲率半径(偏移距离和行车道的曲率半径可以通过分析包括在周围图像信息中的车道和行车道来计算)来计算到目标点的距离信息。距离信息可以包括从车辆的当前位置(图57中的C)到目标点(图57中的A)的直线距离、纵向距离和横向距离。
具体地，控制单元20可以以将车辆的车速应用于预定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，距离计算算法可以在控制单元20中预定义为用于随着车速变高而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是基于设计者的实验结果设计的常数值)。
当计算到目标点的直线距离时，控制单元20可以通过使用偏移距离、车辆的航向角、行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57，可以导出下面的等式1。
【等式1】
下面的等式2是通过相对于x和y排列等式1而获得的。
【等式2】
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是行车道的曲率半径。ρk是行车道的曲率(1/R)。ε是偏移距离。
当如上所述计算到目标点的距离信息时，控制单元20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到目标点的目标轨迹的曲率。在本实施例中，目标曲率可以分为中心目标曲率、左目标曲率和右目标曲率，其中，中心目标曲率被定义为基于车辆中心的目标轨迹(即，车辆中心的移动目标轨迹，图57和图58中的①)的曲率，左目标曲率被定义为基于车辆左车轮的目标轨迹(即，车辆左车轮的移动目标轨迹，图58中的②)的曲率，右目标曲率被定义为基于车辆右车轮的目标轨迹(即，车辆右车轮的移动目标轨迹，图58中的③)的曲率。在优先计算中心目标曲率之后，控制单元20可以通过使用车辆的轮距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57和图58，可以根据下面的等式3来计算中心目标曲率。
【等式3】
/>
在等式3中，Rc是车辆中心的移动目标轨迹的曲率半径，是车辆的航向角，α是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)。
在计算中心目标曲率之后，控制单元20可以通过使用车辆的轮距信息基于中心目标曲率计算左目标曲率和右目标曲率。参考图58，示出了车辆旋转并向左行驶的示例，可以分别根据下面的等式4和等式5来计算左目标曲率和右目标曲率。
【等式4】
RL＝RC-wL
【等式5】
RR＝RC+wR
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是车辆的轮距的一半值(w/2，w是轮距)，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是车辆轮距的一半值(w/2，w是轮距)，ρR是右目标曲率。
图58和等式4和等式5描述了车辆的左旋转驱动作为示例。在车辆右旋转驱动的情况下，由于旋转内车轮和旋转外车轮颠倒，所以根据下面的等式6计算左目标曲率和右目标曲率。
【等式6】
当如上所述计算左目标曲率和右目标曲率时，控制单元20可以基于每个计算的目标曲率计算车辆的四个车轮中的每个车轮的目标转向角。
具体地，基于计算的左目标曲率和右目标曲率，左车轮和右车轮的目标横摆角速度可以如等式7所示。
【等式7】
YRdes，L＝ρLvx
YRdes，R＝ρRvx
在等式7中，YRdes,L是左车轮的目标横摆角速度，ρL是左目标曲率，YRdes,R是右车轮的目标横摆角速度，ρR是右目标曲率，vx是车速。
图59示出了具有二自由度的车辆动力学模型的示例(为了方便起见，在图59中仅示出了左前轮和左后轮)。根据图59的车辆动力学模型，每个车轮的滑移角可以基于下面的等式8来表示。
【等式8】
在等式8中，αfl、αfr、αrl和αrr分别是左前轮的滑移角、右前轮的滑移角、左后轮的滑移角和右后轮的滑移角。βcg是车辆中心的滑移角。vx是车速。lf是车辆前轮的车轴和车辆中心(cg)之间的距离。lr是车辆后轮的车轴和车辆中心(cg)之间的距离。YRdes,L和YRdes,R是左车轮和右车轮的目标横摆角速度。δfl、δfr、δrl和δrr分别是作为计算对象的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。
如上所述，本实施例是车辆低速旋转的情况，并且是每个车轮不发生滑移的情况。因此，在等式8中，αfl、αfr、αrl、αrr和βcg可以近似为值0。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以根据下面的等式9来计算。
【等式9】
上述情况是在反相状态下计算前轮和后轮的目标转向角的过程。同相状态下的前轮和后轮的目标转向角可以通过以下过程来计算。
首先，同相状态下的车辆动力学模型可以根据下面的等式10来表示。
【等式10】
where
/>
在等式10中，β和ψ是车辆中心的滑移角和方向角。对于定义矩阵参数的每个因素，参考下面的表2。
【表2】
vx 车辆速度
m 车辆质量
I 偏航惯性矩
lf 前轮轴到C.G的距离
lr 后轮轴到C.G的距离
Cf 前转向系数
Cr 后转向系数
由于预先假定了车辆的滑移角为0的情况，因为等式10中的左侧和β变为0，所以推导出等式11。
【等式11】
在β＝0的条件下，δf和δr之间的关系如下面的等式12所示。
【等式12】
根据等式9计算左前轮的目标转向角和右前轮的目标转向角。根据等式12的关系计算左后轮的目标转向角和右后轮的目标转向角。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以根据下面的等式13来计算。
【等式13】
/>
结果，基于预定的车辆动力学模型，控制单元20可以通过使用前轮的车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，可以通过使用前轮的车轴和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，可以通过使用后轮车轴和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，并且可以通过使用后轮的车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。
当计算每个车轮的目标转向角时，控制单元20可以基于每个计算的目标转向角独立地控制四个车轮中每个车轮的转向。在这种情况下，如图60所示，控制单元20可以针对车辆的每个目标转向角和当前转向角，通过前馈控制(转向不足坡度)和反馈控制(PID控制)来计算用于驱动四个车轮的驱动扭矩，并且可以以控制四个车轮的驱动的方式独立地控制四个车轮中的每个车轮的转向。
图61是用于描述根据本公开实施例的用于车辆的角模块装置的第五应用中的操作方法的流程图。参照图61描述根据本实施例的用于车辆的角模块装置的操作方法。省略对与前述内容重复的部分的详细描述，并且主要描述其时序配置。
首先，控制单元20通过车辆信息获取单元15获得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辆的车速和航向角。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，控制单元20基于车辆的驾驶状态信息和驾驶环境信息计算到目标点(即，车辆运动目标)的距离信息(S20e)。在步骤S20e中，控制单元20通过使用车辆的车速、基于周围图像信息计算的车辆距行车道中间的偏移距离以及基于行车道中间的行车道曲率半径，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信息。
接下来，控制单元20基于在步骤S20e中计算的距离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的曲率(S30e)。目标曲率可分为中心目标曲率、左目标曲率和右目标曲率，其中，中心目标曲率被定义为基于车辆中心的目标轨迹的曲率，左目标曲率被定义为基于车辆左车轮的目标轨迹的曲率，右目标曲率被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，在通过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计算中心目标曲率之后，控制单元20通过使用车辆的轮距信息基于中心目标曲率计算左目标曲率和右目标曲率。
接下来，控制单元20基于在步骤S30e中计算的目标曲率来计算车辆的四个车轮中的每个车轮的目标转向角(S40e)。在步骤S40e中，基于预定的车辆动力学模型，控制单元20基于前轮的车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，基于前轮的车轴和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，基于后轮的车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，并基于后轮的车轴与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，在车辆的每个车轮的滑移角为0的情况下，控制单元20计算四个车轮中每个车轮的目标转向角。
接下来，控制单元20基于在步骤S40e中计算的每个目标转向角独立地控制四个车轮中的每个车轮的转向(S50e)。在步骤S50e中，控制单元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一个车轮的驱动扭矩，并且以控制四个车轮的驱动的方式独立地控制四个车轮中的每一个车轮的转向。
根据第五应用，提出了一种定量控制机制，用于在已经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的每个车轮的转向。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”可以包括实现为硬件、软件或固件的单元，并且可以与诸如逻辑、逻辑块、单元或电路的术语互换使用。“部”可以是执行一个或多个功能的集成部件、部件的最小单元或其一部分。例如，根据实施例，“部”可以以专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)的形式实现。此外，在本说明书中描述的实现方式可以被实现为例如方法或过程、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现方式的上下文中进行了讨论(例如，仅作为方法进行了讨论)，但是具有所讨论特征的实现方式也可以以另一种形式(例如，装置或程序)来实现。该装置可以实现为适当的硬件、软件或固件。该方法可以在装置(例如通常指处理设备的处理器，包括例如计算机、微处理器、集成电路或可编程逻辑设备)中实现。处理器包括通信设备，例如计算机、蜂窝电话、移动电话/个人数字助理(personal digital assistant，PDA)和便于终端用户之间信息通信的另一设备。
上面已经基于附图中示出的实施例描述了本公开，但是这些实施例仅仅是示例性的。本公开所属领域的普通技术人员将理解，根据这些实施例，各种修改和其他等同实施例是可能的。

Claims (20)

1.一种用于车辆的角模块装置，包括：
驱动单元，其被配置为向所述车辆的车轮提供驱动力；
制动单元，其与所述驱动单元联接，并被配置为施加制动力或通过所述车轮的旋转而被中断来释放制动力；
上臂模块，其连接到所述驱动单元，并被配置为具有可调节的长度并改变所述车轮的外倾角；
下臂模块，其连接到所述驱动单元，并被配置为吸收所述车辆行驶时从路面施加的冲击；以及
转向单元，其被配置为支撑所述上臂模块和所述下臂模块，并被配置为调节所述车轮的转向角。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的角模块装置，其中，所述上臂模块连接到所述驱动单元的上侧，并被配置为具有在所述车辆的宽度方向上变化的长度并调节所述车轮针对地面的倾斜度。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的角模块装置，其中，所述上臂模块包括：
第一上支架，其可旋转地连接到所述驱动单元；
第二上支架，其可旋转地连接到所述转向单元，并被设置成与所述第一上支架间隔开；
上连杆单元，其安装在所述第一上支架和所述第二上支架之间，并被配置为具有能调节大小的内角；以及
第一驱动模块，其安装在所述第一上支架和所述第二上支架之间，并被配置为通过调节所述上连杆单元的内角的大小来改变所述第一上支架和所述第二上支架之间的相对距离。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的角模块装置，其中，所述上连杆单元包括：
一对第一上连杆，其被配置为一端可旋转地连接到所述第一上支架；以及
一对第二上连杆，其被配置为一端可旋转地连接到所述第二上支架，另一端可旋转地分别连接到所述一对第一上连杆的另一端。
5.根据权利要求4所述的用于车辆的角模块装置，其中，所述一对第一上连杆和所述一对第二上连杆以缩放仪形式连接。
6.根据权利要求3所述的用于车辆的角模块装置，其中，所述第一驱动模块包括：
第一致动器，其被配置为通过从外部接收电源来产生旋转动力；
第一导螺杆，其安装在所述第一致动器上以向前和向后移动，并且被配置为在其移动方向上扩大或缩小所述第一上支架和所述第二上支架之间的间隔；以及
第一螺母，其被配置为将所述第一致动器的旋转运动转换为所述第一导螺杆的直线往复运动。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的角模块装置，其中：
所述第一致动器固定到所述第一上支架或所述第二上支架中的任一个上，以及
所述第一导螺杆的一端固定到所述第一上支架或所述第二上支架中的另一个上。
8.根据权利要求6所述的用于车辆的角模块装置，其中，所述第一致动器是中空电机。
9.根据权利要求6所述的用于车辆的角模块装置，其中，所述第一导螺杆的外圆周表面被拧到所述第一螺母的内圆周表面上。
10.根据权利要求1所述的用于车辆的角模块装置，还包括臂控制单元，所述臂控制单元被配置为控制所述上臂模块的操作。
11.一种用于车辆的角模块装置，包括：
驱动单元，其被配置为向所述车辆的车轮提供驱动力；
制动单元，其与所述驱动单元联接，并被配置为施加制动力或通过所述车轮的旋转而被中断来释放制动力；
上臂模块，其连接到所述驱动单元，并被配置为具有可调节的长度并改变所述车轮的外倾角；
下臂模块，其连接到所述驱动单元，并被配置为具有可调节的长度并改变所述车轮的轮距；以及
转向单元，其被配置为支撑所述上臂模块和所述下臂模块，并被配置为调节所述车轮的转向角。
12.根据权利要求11所述的用于车辆的角模块装置，其中，所述下臂模块连接到所述驱动单元的下侧，并且被配置为具有在所述车辆的宽度方向上变化的长度，并且调节所述车轮针对地面的接触位置。
13.根据权利要求12所述的用于车辆的角模块装置，其中，所述下臂模块包括：
第一下支架，其可旋转地连接到所述驱动单元；
第二下支架，其可旋转地连接到所述转向单元，并被设置成与所述第一下支架间隔开；
下连杆单元，其安装在所述第一下支架和所述第二下支架之间，并被配置为具有能调节大小的内角；以及
第二驱动模块，其安装在所述第一下支架和所述第二下支架之间，并被配置为通过调节所述下连杆单元的内角的大小来改变所述第一下支架和所述第二下支架之间的相对距离。
14.根据权利要求13所述的用于车辆的角模块装置，其中，所述下连杆单元包括：
一对第一下连杆，其被配置为一端可旋转地连接到所述第一下支架；以及
一对第二下连杆，其被配置为一端可旋转地连接到所述第二下支架，另一端分别可旋转地连接到所述一对第一下连杆的另一端。
15.根据权利要求14所述的用于车辆的角模块装置，其中，所述一对第一下连杆和所述一对第二下连杆以缩放仪形式连接。
16.根据权利要求13所述的用于车辆的角模块装置，其中，所述第二驱动模块包括：
第二致动器，其被配置为通过从外部接收电源来产生旋转动力；
第二导螺杆，其安装在所述第二致动器上以向前和向后移动，并被配置为在其移动方向上扩大或缩小所述第一下支架和所述第二下支架之间的间隔；以及
第二螺母，其被配置为将所述第二致动器的旋转运动转换为所述第二导螺杆的直线往复运动。
17.根据权利要求16所述的用于车辆的角模块装置，其中：
所述第二致动器固定到所述第一下支架或所述第二下支架中的任一个上，以及
所述第二导螺杆的一端固定到所述第一下支架或所述第二下支架中的另一个上。
18.根据权利要求16所述的用于车辆的角模块装置，其中，所述第二导螺杆的外圆周表面被拧到所述第二螺母的内圆周表面上。
19.根据权利要求11所述的用于车辆的角模块装置，还包括臂控制单元，所述臂控制单元被配置为控制所述上臂模块和所述下臂模块的操作。
20.根据权利要求19所述的用于车辆的角模块装置，其中，当所述车轮驱动时，所述臂控制单元改变所述下臂模块的长度。
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