DE102020214728A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs Download PDF

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Kia Motors Corp
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Abstract

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs kann ein Einknicken des rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeugs verhindern. Die Vorrichtung umfasst einen Kupplungswinkelrechner, der zum Berechnen eines gewünschten Kupplungswinkels auf der Grundlage eines Lenkwinkels und einer Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs eingerichtet ist, einen Fehlerrechner, der zum Berechnen eines Fehlers zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und einem tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs eingerichtet ist, einen Momentgenerator, der zum Erzeugen eines Moments zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Fehlers eingerichtet ist, und eine Gelenksteuerung, die zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Moments eingerichtet ist.

Description

  • HINTERGRUND
  • (a) Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern einer Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs, insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren, die/das ein Einknicken des Gelenkfahrzeugs beim Wenden während einer Rückwärtsfahrt verhindern können.
  • (b) Beschreibung des Standes der Technik
  • Gelenkfahrzeuge sind im Allgemeinen eine Transportart, bei der ein Fahrzeug so hergestellt ist, dass es sich auch auf einer gekrümmten Straße leicht biegen kann, indem zwei oder mehr Fahrzeugteile durch eine Gelenkverbindung verbunden sind, wie z.B. Gelenkbusse, Sattelzugmaschinen und Züge.
  • Zuletzt wurde ein Schubgelenkfahrzeug entwickelt, bei dem das Schubgelenkfahrzeug eine angetriebene Hinterachse aufweist, an der eine Radmotorachse für Elektrobusse angebracht ist.
  • Ein solches Schubgelenkfahrzeug erfordert ein Gelenksystem, um instabiles Verhalten des Fahrzeugs, wie z.B. das Einknicken, zu verhindern.
  • Unter Einknicken versteht man das Zusammenfalten aufgrund der Trägheitskraft einer hinteren Fahrzeugkarosserie, die mit einer vorderen Fahrzeugkarosserie eines Gelenkfahrzeugs verbunden ist, gegenüber der vorderen Fahrzeugkarosserie, so dass dies dem spitzen Winkel eines Klapp-Taschenmessers ähnelt, wenn das Gelenkfahrzeug auf einer kurvenreichen Straße plötzlich abbremst.
  • Daher führt ein Gelenksystem eine Sicherheitssteuerung durch, um zu verhindern, dass das Gelenkfahrzeug durch eine Erhöhung oder Verringerung der Dämpfungskraft der hydraulischen Ausrüstung und der Steuerung der Fahrzeugstromabschaltung in Abhängigkeit von einem Kupplungswinkel zwischen der vorderen Fahrzeugkarosserie und der hinteren Fahrzeugkarosserie einknickt.
  • Bei dem Gelenkfahrzeug ist jedoch der Kupplungswinkel beim Wenden während der Rückwärtsfahrt im Vergleich zum Kupplungswinkel beim Wenden während der Vorwärtsfahrt vergrößert, so dass es beim Wenden während der Rückwärtsfahrt leicht zum Einknicken des Gelenkfahrzeugs kommt.
  • Insbesondere dann, wenn ein vom Fahrer eingestellter Lenkwinkel und der Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs beim Wenden des Gelenkfahrzeugs während der Rückwärtsfahrt nicht mit einer Wendekurve zusammenfallen, wird der Kupplungswinkel schnell vergrößert, so dass das Gelenkfahrzeug übermäßig Einknicken kann.
  • Wenn das Gelenkfahrzeug rückwärts gefahren und in einer Garage mit engem Raum geparkt wird, kann ein ungelernter Fahrer dadurch die Unannehmlichkeit erleiden, dass dieser hin- und herfahren muss, und die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes mit anderen Fahrzeugen steigt.
  • Wenn ein Elektro-Gelenkfahrzeug rückwärts gefahren und zum Aufladen an einer Ladestation geparkt wird, muss der Fahrer in der Regel geschult sein, außerdem kann das Parken des Elektro-Gelenkfahrzeugs übermäßig lange dauern und die Unfallgefahr kann erhöht sein.
  • Daher ist die Entwicklung einer Vorrichtung zum Steuern der Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs erforderlich, die ein Einknicken des Gelenkfahrzeugs beim Wenden während der Rückwärtsfahrt verhindern kann, um die Bequemlichkeit und Sicherheit des Fahrers zu verbessern.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs bereitzustellen, die/das ein Einknicken des Gelenkfahrzeugs beim Wenden während der Rückwärtsfahrt verhindern kann, indem die Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage eines Lenkwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert, und so die Bequemlichkeit und Sicherheit des Fahrers zu verbessert wird.
  • Zusätzliche Vorteile, Ziele und Merkmale der Offenbarung werden teilweise in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt und teilweise werden diese für den Fachmann bei der Prüfung der nachfolgenden Punkte deutlich oder können bei der Praxis der Offenbarung gelernt werden. Die Ziele und andere Vorteile der Offenbarung können durch den Aufbau, auf den in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen sowie in den beigefügten Abbildungen besonders hingewiesen wird, verwirklicht und erreicht werden.
  • Um diese Ziele und andere Vorteile zu erreichen und in Übereinstimmung mit dem Zweck der Offenbarung, wie dieser hierin verkörpert und allgemein beschrieben ist, umfasst eine Vorrichtung zum Steuern der Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs einen Kupplungswinkelrechner, der zum Berechnen eines gewünschten Kupplungswinkels auf der Grundlage eines Lenkwinkels und einer Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs eingerichtet ist, einen Fehlerrechner, der zum Berechnen eines Fehlers zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und einem tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs eingerichtet ist, einen Momentgenerator, der zum Erzeugen eines Moments zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Fehlers eingerichtet ist, und eine Gelenksteuerung, die zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Moments eingerichtet ist.
  • In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Steuern der Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs in einer Vorrichtung zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs gezeigt, wobei die Vorrichtung einen Prozessor zum Steuern der Gelenkverbindung umfasst, umfassend Bestätigen, durch den Prozessor, ob ein Lenkwinkel und eine Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs eingegeben werden oder nicht, Berechnen, durch den Prozessor, eines gewünschten Kupplungswinkels basierend auf dem Lenkwinkel und der Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs, wenn der Lenkwinkel und die Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs eingegeben werden, Berechnen, durch den Prozessor, eines Fehlers zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und einem tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs, Erzeugen, durch den Prozessor, eines Moments zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Fehlers und Steuern, durch den Prozessor, der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Moments.
  • In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium, auf dem ein Programm zur Ausführung des Verfahrens zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs in der Vorrichtung zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs aufgezeichnet ist, einen durch das Verfahren zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs vorgesehenen Prozess bereit.
  • In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Gelenkfahrzeug eine Abtastvorrichtung, die zum Erfassen eines Lenkwinkels und einer Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs eingerichtet ist, sowie eine Vorrichtung zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des erfassten Lenkwinkels und der Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs, wobei die Vorrichtung einen gewünschten Kupplungswinkel auf der Grundlage des Lenkwinkels und der Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs berechnet, einen Fehler zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und einem tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs berechnet, ein Moment zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Fehlers erzeugt und die Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Moments steuert.
  • Es ist zu verstehen, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Offenbarung beispielhaft und erläuternd sind und eine weitere Erläuterung der Offenbarung wie beansprucht bereitstellen.
  • Figurenliste
  • Die begleitenden Abbildungen, die zum weiteren Verständnis der Offenbarung umfasst sind und in dieser Anmeldung enthalten sind und einen Teil dieser Anmeldung darstellen, veranschaulichen die Ausführungsform(en) der Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung des Prinzips der Offenbarung. In den Abbildungen ist:
    • 1 eine Ansicht, die ein Gelenkfahrzeug darstellt, in dem eine Vorrichtung zum Steuern der Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung montiert ist;
    • 2 ein Blockdiagramm, das die Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • 3 ein Schaltbild, das einen Prozess der Erzeugung eines Gelenksteuerungsmoments in der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • 4 und 5 Ansichten, die einen Prozess des Berechnens eines Kupplungswinkels in der Vorrichtung veranschaulichen;
    • 6 ein Schaltplan, der eine Gelenksteuerung der Vorrichtung darstellt;
    • 7 eine Ansicht, die die Gelenksteuerung über das rückwärts fahrende Gelenkfahrzeug darstellt;
    • 8A bis 8C Diagramme, die die Simulationsergebnisse in Abhängigkeit von der Gelenksteuerung über das rückwärts fahrende Gelenkfahrzeug veranschaulichen;
    • 9 ein Diagramm, das die Trajektorien von rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeugen in Abhängigkeit davon, ob eine Gelenksteuerung durchgeführt wird oder nicht, vergleichend darstellt;
    • 10A bis 10D Diagramme, die die Simulationsergebnisse von rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeugen in Abhängigkeit davon, ob eine Gelenksteuerung durchgeführt wird oder nicht, vergleichend darstellen; und
    • 11 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern der Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs in der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
  • Es wird davon ausgegangen, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „fahrzeugartig“ oder ein ähnlicher Begriff, wie dieser hierin verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen umfasst, wie Personenkraftwagen einschließlich Sport Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen, und auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoffen (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden). Wie hierin erwähnt, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das über zwei oder mehr Antriebsquellen verfügt, z.B. sowohl benzin- als auch elektrisch betriebene Fahrzeuge.
  • Die hierin verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und ist nicht als Einschränkung der Offenbarung gedacht. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen umfassen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig etwas anderes hervor. Es wird ferner davon ausgegangen, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“, wenn diese in dieser Spezifikation verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. In der hierin verwendeten Form umfasst der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Punkte. In der gesamten Spezifikation werden, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil beschrieben wird, das Wort „umfassen“ und Varianten wie „umfasst“ oder „umfassend“ so verstanden, dass diese die Einbeziehung der angegebenen Elemente, nicht aber den Ausschluss anderer Elemente implizieren. Darüber hinaus bedeuten die in der Spezifikation beschriebenen Begriffe „Einheit“, „-er“, „-or“ und „Modul“ Einheiten zur Verarbeitung mindestens einer Funktion und Operation und können durch Hardwarekomponenten oder Softwarekomponenten und Kombinationen davon implementiert sein.
  • Ferner kann die Kontrolllogik der vorliegenden Offenbarung als nicht flüchtiger computerlesbarer Datenträger auf einem computerlesbaren Medium verkörpert sein, der ausführbare Programmbefehle enthält, die von einem Prozessor, Controller oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele für computerlesbare Medien umfassen unter anderem ROM, RAM, Compact Disc (CD)-ROMs, Magnetbänder, Disketten, Flash-Laufwerke, Chipkarten und optische Datenspeichergeräte. Das computerlesbare Medium kann auch in netzwerkgekoppelten Computersystemen verteilt sein, so dass das computerlesbare Medium auf verteilte Weise gespeichert und ausgeführt wird, z.B. durch einen Telematik-Server oder ein Controller Area Network (CAN).
  • Es wird nun im Einzelnen auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, die in den beigefügten Abbildungen beispielhaft dargestellt sind. Die Offenbarung der Offenbarung ist jedoch nicht auf die hierin dargelegten Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedene Weise modifiziert werden. In den Abbildungen werden, um die vorliegende Offenbarung klar zu beschreiben, Beschreibungen von Elementen, die nicht mit der vorliegenden Offenbarung in Zusammenhang stehen, weggelassen, und gleiche oder ähnliche Elemente werden durch die gleichen Referenznummern bezeichnet, auch wenn diese in verschiedenen Abbildungen dargestellt sind.
  • Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs, die/das auf die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung anwendbar ist, im Einzelnen beschrieben.
  • 1 ist eine Ansicht, die ein Gelenkfahrzeug darstellt, in dem eine Vorrichtung zum Steuern einer Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung montiert ist.
  • Wie in 1 dargestellt, kann ein Gelenkfahrzeug 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung eine vordere Fahrzeugkarosserie 11, die eine Zugmaschine ist, eine hintere Fahrzeugkarosserie 13, die ein Anhänger ist, und ein Gelenk 15 umfassen, das so eingerichtet ist, dass es die vordere Fahrzeugkarosserie 11 und die hintere Fahrzeugkarosserie 13 gelenkig verbindet, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • Das heißt, das Gelenkfahrzeug 10 ist nach der vorliegenden Offenbarung auf verschiedene Arten von Fahrzeugen anwendbar, bei denen zwei oder mehr Fahrzeugteile miteinander verbunden sind, wie z.B. Gelenkbusse, Sattelzugmaschinen und Züge.
  • Das Gelenkfahrzeug 10 kann gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Abtastvorrichtung 100 umfassen, die so eingerichtet ist, dass diese einen Lenkwinkel und eine Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs 10 erfasst, sowie eine Vorrichtung 200 zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs 10 auf der Grundlage des erfassten Lenkwinkels und der Fahrzeuggeschwindigkeit.
  • Hier kann die Vorrichtung 200 einen gewünschten Kupplungswinkel auf der Grundlage des Lenkwinkels und der Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs 10 berechnen, einen Fehler zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und dem tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs 10 berechnen, ein Moment zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs 10 auf der Grundlage des Fehlers erzeugen und die Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs 10 auf der Grundlage des Moments steuern.
  • Das heißt, die Vorrichtung 200 kann ein Sicherheitsunterstützungsteuerungsgerät sein, das unabhängig voneinander die linken und rechten Radmotoren des Gelenkfahrzeugs 10 so steuern kann, dass die Gelenkverbindung des rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeugs 10 stabil gesteuert wird.
  • Bei der Berechnung des gewünschten Kupplungswinkels kann die Vorrichtung 200 den gewünschten Kupplungswinkel unter Berücksichtigung des stationären Zustands des Gelenkfahrzeugs 10 berechnen.
  • Ferner kann die Vorrichtung 200 bei der Berechnung des gewünschten Kupplungswinkels, wenn das Gelenkfahrzeug 10 rückwärts gefahren wird, den Lenkwinkel und die Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs 10 entsprechend der Rückwärtsfahrt empfangen und den gewünschten Kupplungswinkel auf der Grundlage des empfangenen Lenkwinkels und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnen.
  • Zusätzlich kann die Vorrichtung 200 bei der Berechnung des gewünschten Kupplungswinkels den Radlenkwinkel der vorderen Fahrzeugkarosserie 11 empfangen und dann den gewünschten Kupplungswinkel berechnen, wenn das Gelenkfahrzeug 10 die vorderen Fahrzeugkarosserie 11 und mindestens eine hintere Fahrzeugkarosserie 13, die mit der vorderen Fahrzeugkarosserie 11 verbunden ist, umfasst.
  • Ferner kann die Vorrichtung 200 bei der Fehlerberechnung den Fehler zwischen dem eingegebenen tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs 10, der dem Rückwärtsfahren des Gelenkfahrzeugs 10 entspricht, berechnen, wenn der tatsächliche Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs 10 von der Abtastvorrichtung 100 eingegeben wird.
  • Darüber hinaus kann die Vorrichtung 200 bei der Erzeugung des Moments das Moment für die Steuerung der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs 10 erzeugen, indem es eine Proportional-Integral-Steuerung auf der Grundlage des Fehlers zwischen dem tatsächlichen Kupplungswinkel und dem gewünschten Kupplungswinkel durchführt.
  • Ferner kann die Vorrichtung 200 bei der Steuerung der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs 10 das erzeugte Moment jeweils auf einen linken und einen rechten Radmotor der hinteren Fahrzeugkarosserie 13 des Gelenkfahrzeugs 10 verteilen, um so die Radmotordrehmomente der hinteren Fahrzeugkarosserie 13 des Gelenkfahrzeugs 10 zu steuern und dadurch die Gelenkverbindung des rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeugs 10 stabil zu kontrollieren.
  • So kann in der vorliegenden Offenbarung die Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs 10 auf der Grundlage des Lenkwinkels und der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert sein, wodurch ein Einknicken des Gelenkfahrzeugs 10 beim Wenden während der Rückwärtsfahrt verhindert und somit der Komfort und die Sicherheit des Fahrers verbessert werden kann.
  • Ferner wird in der vorliegenden Offenbarung, wenn das Gelenkfahrzeug 10 beim Rückwärtsfahren die Spur wechselt, eine Gelenksteuerung durchgeführt, um den gewünschten Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs 10 beizubehalten und somit dem Gelenkfahrzeug 10 zu ermöglichen, stabil die Spur zu wechseln, wodurch ein Einknicken des Gelenkfahrzeugs 10 verhindert werden kann.
  • Daher stimmen in der vorliegenden Offenbarung die Lenkrichtung und die Rückwärtsfahrtrichtung des Gelenkfahrzeugs 10 miteinander überein, wodurch eine Fehlbedienung des Fahrers verhindert und somit die Marktgängigkeit des Gelenkfahrzeugs 10 aufgrund seiner verbesserten Fahrstabilität und Sicherheit erhöht werden kann.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das die Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • Wie in 2 dargestellt, ist die Vorrichtung 200 nach der vorliegenden Offenbarung eine Vorrichtung, die das Einknicken eines rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeugs unter Verwendung einer Drehmomentvektorisierung von Radmotoren verhindert, und einen Kupplungswinkelrechner 210, einen Fehlerrechner 220, einen Momentgenerator 230 und eine Gelenksteuerung 240 umfassen kann.
  • Weiterhin kann der Kupplungswinkelrechner 210 den gewünschten Kupplungswinkel auf der Grundlage des Lenkwinkels und der Geschwindigkeit eines Gelenkfahrzeugs berechnen.
  • Wenn das Gelenkfahrzeug rückwärts gefahren wird, kann der Kupplungswinkelrechner 210 bei Eingabe des Lenkwinkels und der Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs, die dem Rückwärtsfahren entsprechen, den gewünschten Kupplungswinkel auf der Grundlage des eingegebenen Lenkwinkels und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnen.
  • Beispielsweise kann der Kupplungswinkelrechner 210 den gewünschten Kupplungswinkel unter Berücksichtigung des stationären Zustands des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des dynamischen Zugmaschinen-Anhänger-Fahrzeugmodells berechnen.
  • Das heißt, der Kupplungswinkelrechner 210 kann den gewünschten Kupplungswinkel anhand der nachfolgenden Gleichung berechnen. θ r e f ( b 1 − c 1 − l 2 ) + K s V x 2 l 1 + [ K u − Δ K u ] V x 2 δ c m d = ( b 1 − c 1 − l 2 ) + M 2 a 2 C a r l 2 − [ M 1 l 2 a 1 + M 2 b 2 ( a 1 + c 1 ) ] C a r l 1 l 2 V x 2 l 1 + [ M 1 ( C a r b 1 − C a f a 1 ) C a f C a r l 1 − M 2 b 2 [ C a f ( a 1 + c 1 ) + C a r ( c 1 − b 1 ) ] C a f C a r l 1 l 2 ] V x 2 δ c m d
    Figure DE102020214728A1_0001
  • Dabei kann θref der gewünschte Kupplungswinkel, δcmd der Lenkwinkel entsprechend dem Lenkbefehl des Fahrers, Vx die Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs, M1 das Gewicht der Zugmaschine des Gelenkfahrzeugs, M2 das Gewicht des Anhängers des Gelenkfahrzeugs, a1 der Abstand vom Schwerpunkt der Zugmaschine zu einer Vorderachse der Zugmaschine, b1 der Abstand vom Schwerpunkt der Zugmaschine zu einer Hinterachse der Zugmaschine, c1 kann der Abstand zwischen dem Schwerpunkt der Zugmaschine und einem Kupplungspunkt, a2 kann der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Anhängers und dem Kupplungspunkt, b2 kann der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Anhängers und einer Anhängerachse, Caf kann die Kurvensteifigkeit der Vorderreifen der Zugmaschine, Car kann die Kurvensteifigkeit der Hinterreifen der Zugmaschine, Cat kann die Kurvensteifigkeit der Reifen des Anhängers, 11 kann a1+b1 und 12 kann a2+b2 sein.
  • Wenn das Gelenkfahrzeug eine vordere Fahrzeugkarosserie und mindestens eine hintere Fahrzeugkarosserie umfasst, der mit der vorderen Fahrzeugkarosserie verbunden ist, kann der Kupplungswinkelrechner 210 den Radlenkwinkel der vorderen Fahrzeugkarosserie empfangen und dann den gewünschten Kupplungswinkel berechnen.
  • Als nächstes kann der Fehlerrechner 220 einen Fehler zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und dem tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs berechnen.
  • Wenn das Gelenkfahrzeug rückwärts gefahren wird, kann der Fehlerrechner 220 bei Eingabe des tatsächlichen Kupplungswinkels des Gelenkfahrzeugs, der dem Rückwärtsfahren entspricht, den Fehler zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und dem eingegebenen tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs berechnen.
  • Zum Beispiel kann der Fehlerrechner 220 einen Subtrahierer umfassen, der den Fehler zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und dem tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs berechnet und den berechneten Fehler an den Momentgenerator 230 ausgibt, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • Anschließend kann der Momentgenerator 230 ein Moment zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des vom Fehlerrechner 220 berechneten Fehlers erzeugen.
  • Zum Beispiel kann der Momentgenerator 230 eine Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung) umfassen, die bei Eingabe der Abweichung zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und dem tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs das Moment zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs erzeugt, indem dieser eine Proportional-Integral-Steuerung auf der Grundlage der Abweichung durchführt, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • Darüber hinaus kann die Gelenksteuerung 240 die Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des erzeugten Moments steuern.
  • Hier kann die Gelenksteuerung 240 bei der Momenteingabe das eingegebene Moment auf einen linken Radmotor und einen rechten Radmotor der hinteren Fahrzeugkarosserie des Gelenkfahrzeugs verteilen, um die Radmotordrehmomente der hinteren Fahrzeugkarosserie des Gelenkfahrzeugs zu steuern.
  • 3 ist ein Schaltbild, das einen Prozess zum Erzeugen eines Gelenksteuerungsmoments in einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • Wie in 3 dargestellt, kann, wenn ein Gelenkfahrzeug 10 gemäß dem Befehl eines Fahrers 1 rückwärts gefahren wird, der Kupplungswinkelrechner 210 der Vorrichtung eine erfasste Geschwindigkeit V vom Gelenkfahrzeug 10 erhalten und einen Lenkwinkel δ gemäß einem Lenkbefehl des Fahrers 1 erhalten.
  • Danach kann der Kupplungswinkelrechner 210 einen gewünschten Kupplungswinkel θf auf der Grundlage des empfangenen Lenkwinkels δ und der Geschwindigkeit V des Gelenkfahrzeugs 10 berechnen.
  • Zum Beispiel kann der Kupplungswinkelrechner 210 den gewünschten Kupplungswinkel θf unter Berücksichtigung des stationären Zustands des Gelenkfahrzeugs 10 auf der Grundlage des dynamischen Zugmaschinen-Anhänger-Fahrzeugmodells berechnen.
  • Als nächstes kann der Fehlerrechner 220 einen erfassten tatsächlichen Kupplungswinkel θ vom Gelenkfahrzeug 10 und den gewünschten Kupplungswinkel θf vom Kupplungswinkelrechner 210 erhalten.
  • Hier kann der Fehlerrechner 220 einen Fehler θe zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel θf und dem tatsächlichen Kupplungswinkel θ des Gelenkfahrzeugs 10 berechnen.
  • Zum Beispiel kann der Fehlerrechner 220 einen Subtrahierer umfassen, der den Fehler θe zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel θf und dem tatsächlichen Kupplungswinkel θ des Gelenkfahrzeugs 10 berechnet und den berechneten Fehler θe an den Momentgerator 230 ausgibt, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • Anschließend kann der Momentgenerator 230 bei Eingabe des Fehlers θe ein Moment Mz zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs 10 aufgrund des Fehlers θe erzeugen.
  • Zum Beispiel kann der Momentgenerator 230 eine Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung) umfassen, die das Moment für die Steuerung der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs 10 erzeugt, indem dieser eine Proportional-Integral- Steuerung auf der Grundlage des Fehlers θe durchführt, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • 4 und 5 sind Ansichten, die einen Prozess der Berechnung eines Kupplungswinkels in der Vorrichtung darstellen.
  • Wie in 4 und 5 dargestellt, kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung einen gewünschten Kupplungswinkel auf der Grundlage eines dynamischen Zugmaschinen-Anhänger-Fahrzeugmodells unter Berücksichtigung des stationären Zustands eines Gelenkfahrzeugs berechnen.
  • Hier kann der gewünschte Kupplungswinkel θref anhand der folgenden Gleichung berechnet werden. θ r e f ( b 1 − c 1 − l 2 ) + K s V x 2 l 1 + [ K u − Δ K u ] V x 2 δ c m d = ( b 1 − c 1 − l 2 ) + M 2 a 2 C a r l 2 − [ M 1 l 2 a 1 + M 2 b 2 ( a 1 + c 1 ) ] C a r l 1 l 2 V x 2 l 1 + [ M 1 ( C a r b 1 − C a f a 1 ) C a f C a r l 1 − M 2 b 2 [ C a f ( a 1 + c 1 ) + C a r ( c 1 − b 1 ) ] C a f C a r l 1 l 2 ] V x 2 δ c m d
    Figure DE102020214728A1_0002
  • Dabei kann θref der gewünschte Kupplungswinkel, δcmd der Lenkwinkel nach dem Lenkbefehl des Fahrers, Vx die Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs, M1 das Gewicht der Zugmaschine des Gelenkfahrzeugs, M2 das Gewicht des Anhängers des Gelenkfahrzeugs, a1 der Abstand des Schwerpunkts der Zugmaschine zu einer Vorderachse der Zugmaschine, b1 kann der Abstand des Schwerpunkts der Zugmaschine zu einer Hinterachse der Zugmaschine, c1 kann der Abstand zwischen dem Schwerpunkt der Zugmaschine und einem Kupplungspunkt, a2 kann der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Anhängers und dem Kupplungspunkt, b2 kann der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Anhängers und einer Anhängerachse, Caf kann die Kurvensteifigkeit der Vorderreifen der Zugmaschine, Car kann die Kurvensteifigkeit der Hinterreifen der Zugmaschine, Cat kann die Kurvensteifigkeit der Reifen des Anhängers, 11 kann a1+b1 und 12 kann a2+b2 sein.
  • 6 ist ein Schaltbild, das die Gelenksteuerung der Vorrichtung darstellt.
  • Wie in 6 dargestellt, kann die Gelenksteuerung bei der Eingabe des Moments Mz das eingegebene Moment Mz jeweils auf einen linken und einen rechten Radmotor der hinteren Fahrzeugkarosserie des Gelenkfahrzeugs verteilen, um so die Radmotordrehmomente der hinteren Fahrzeugkarosserie des Gelenkfahrzeugs zu steuern.
  • Das heißt, dass das zur Nachführung des Kupplungswinkels erforderliche Moment als Kräfte in entgegengesetzten Richtungen auf die linken und rechten Räder des Anhängers des Gelenkfahrzeugs verteilt sein kann.
  • Zum Beispiel kann die Gelenksteuerung erste und zweite Verstärker 2410 und 2420, einen Addierer 2430, einen Subtrahierer 2440, eine erste Radmotordrehmomentsteuerung 2450 und eine zweite Radmotordrehmomentsteuerung 2460 umfassen.
  • Hier kann der erste Verstärker 2410 ein Signal verstärken, das einem eingegebenen Anforderungsdrehmoment entspricht, und der zweite Verstärker 2420 kann ein Signal verstärken, das dem Moment Mz entspricht.
  • Außerdem kann der Addierer 2430 die Ausgabewerte des ersten und zweiten Verstärkers 2410 und 2420 addieren, und der Subtrahierer 2440 kann die Ausgabewerte des ersten und zweiten Verstärkers 2410 und 2420 subtrahieren.
  • Danach kann die erste Radmotordrehmomentsteuerung 2450 einen ersten Drehmomentsteuerwert basierend auf einem Ausgabewert des Addierers 2430 und dem Drehmomentgrenzwert des linken Radmotors berechnen und somit das Drehmoment des linken Radmotors steuern, und die zweite Radmotordrehmomentsteuerung 2460 kann einen zweiten Drehmomentsteuerwert basierend auf einem Ausgabewert des Subtrahierers 2440 und dem Drehmomentgrenzwert des rechten Radmotors berechnen und somit das Drehmoment des rechten Radmotors steuern.
  • Wenn z.B. das auf der Grundlage eines Fahrpedalsensors und einer Fahrzeuggeschwindigkeit berechnete Anforderungsdrehmoment eingegeben wird, kann der erste Verstärker 2410 das eingegebene Anforderungsdrehmoment verstärken.
  • Ferner kann die erste Radmotordrehmomentsteuerung 2450 einen ersten Rechner 2452 umfassen, der bei Eingabe des Ausgabewertes vom Addierer 2430 und des maximal zulässigen Antriebsdrehmomentes (+), das dem linken Radmotor entspricht, einen Drehmomentwert berechnet und ausgibt, der kleiner als das maximal zulässige Antriebsdrehmoment (+) ist, und einen zweiten Rechner 2454, der bei Eingabe des Drehmomentwerts des ersten Rechners 2452 und des maximal zulässigen Krafterzeugungsdrehmoments (-), das dem linken Radmotor entspricht, einen Drehmomentwert berechnet und ausgibt, der kleiner als das maximal zulässige Krafterzeugungsdrehmoment (-) ist.
  • Zusätzlich kann die zweite Radmotordrehmomentsteuerung 2460 einen dritten Rechner 2462 umfassen, der bei Eingabe des Ausgabewertes vom Subtrahierer 2440 und des maximal zulässigen Antriebsdrehmomentes (+), das dem rechten Radmotor entspricht, einen Drehmomentwert berechnet und ausgibt, der kleiner als das maximal zulässige Antriebsdrehmoment (+) ist, und einen vierten Rechner 2464, der bei Eingabe des Drehmomentwerts des dritten Rechners 2462 und des maximal zulässigen Krafterzeugungsdrehmoments (-), das dem rechten Radmotor entspricht, einen Drehmomentwert berechnet und ausgibt, der kleiner als das maximal zulässige Krafterzeugungsdrehmoment (-) ist.
  • 7 ist eine Ansicht, die die Kontrolle der Gelenkverbindung über das rückwärts fahrende Gelenkfahrzeug darstellt.
  • Wie in 7 dargestellt, behält das Gelenkfahrzeug 10, in dem die Vorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung montiert ist, bei der Drehung des Gelenkfahrzeugs während der Rückwärtsfahrt die Regelmomente an den linken und rechten Radmotoren des Anhängers, d.h. an der hinteren Fahrzeugkarosserie 13, bei, um den Kupplungswinkel in Abhängigkeit vom Lenkwinkel der Zugmaschine, d.h. an der vorderen Fahrzeugkarosserie 11, beizubehalten und somit eine stabile Gelenksteuerung durchzuführen.
  • Das heißt, in der vorliegenden Offenbarung wird ein Moment erzeugt, das so beschaffen ist, dass die Fahrtrichtung und die Lenkrichtung des Gelenkfahrzeugs 10 miteinander übereinstimmen, wodurch verhindert wird, dass ein Fahrer über die Rückwärtsfahrtrichtung des Gelenkfahrzeugs 10 verwirrt wird.
  • Daher kann in der vorliegenden Offenbarung eine Momentsteuerung über die Radmotoren eingesetzt werden, um das Rückwärtsfahren des Gelenkfahrzeugs zu unterstützen.
  • Daher wird in der vorliegenden Offenbarung der gewünschte Kupplungswinkel durch eine Rückkopplungssteuerung so nachgeführt, dass der gewünschte Kupplungswinkel auf der Grundlage eines Lenkwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit kontinuierlich beibehalten wird, wodurch Fehler durch einen Fahrer reduziert werden.
  • In einigen Fällen, in der vorliegenden Offenbarung, können beim Rückwärtsfahren des Gelenkfahrzeugs, selbst wenn kein großer Kupplungswinkel erforderlich ist (z.B. wenn der Lenker innerhalb von etwa 45 Grad betätigt wird), die Fahrtrichtung und die Lenkrichtung des Gelenkfahrzeugs miteinander übereinstimmen, so dass die vorliegende Offenbarung auf ein präzises Parken angewendet werden kann.
  • 8A bis 8C sind Diagramme, die die Simulationsergebnisse in Abhängigkeit von der Gelenksteuerung über das rückwärts fahrende Gelenkfahrzeug veranschaulichen.
  • 8A ist ein Diagramm, das den Radlenkwinkel des rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeugs zeigt, 8B ist ein Diagramm, das den Kupplungswinkel des rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeugs zeigt, und 8C ist ein Diagramm, das die Raddrehmomente des rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeugs zeigt.
  • Wie in 8A bis 8C dargestellt, wird, wenn der Lenkwinkel des rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeugs etwa 2 Grad und seine Geschwindigkeit etwa -8 km/h beträgt, die Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung auf der Grundlage des Lenkwinkels und der Fahrzeuggeschwindigkeit stabil gesteuert, und somit kann ein Einknicken des rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeugs verhindert werden.
  • 9 ist ein Diagramm, das die Trajektorien von rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeugen in Abhängigkeit davon, ob eine Gelenksteuerung durchgeführt wird oder nicht, vergleichend darstellt.
  • Wie in 9 dargestellt, wird, wenn das Gelenkfahrzeug während der Rückwärtsfahrt die Fahrspur wechselt und keine Gelenksteuerung durchgeführt wird, der Anhängewinkel des Gelenkfahrzeugs schnell vergrößert, so dass es zum Einknicken des Gelenkfahrzeugs kommen kann.
  • Auf der anderen Seite kann das Gelenkfahrzeug beim Rückwärtsfahren stabil die Spur wechseln, wenn die Gelenksteuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung so durchgeführt wird, dass der Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs beibehalten wird.
  • Daher stimmen in der vorliegenden Offenbarung der Lenkwinkel und die Rückwärtsfahrtrichtung des Gelenkfahrzeugs miteinander überein, wodurch eine Fehlbedienung des Fahrers verhindert und die Marktfähigkeit des Gelenkfahrzeugs durch verbesserte Fahrerassistenz- und Sicherheitsfunktionen erhöht werden kann.
  • 10A bis 10D zeigen Diagramme, die die Simulationsergebnisse von rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeugen in Abhängigkeit davon, ob eine Gelenksteuerung durchgeführt wird oder nicht, vergleichend darstellen.
  • 10A zeigt Diagramme, die Änderungen der Längsgeschwindigkeiten Vx der rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeuge in Abhängigkeit davon darstellen, ob eine Gelenksteuerung durchgeführt wird oder nicht, 10B zeigt Diagramme, die Änderungen der Quergeschwindigkeiten Vy der rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeuge in Abhängigkeit davon darstellen, ob eine Gelenksteuerung durchgeführt wird oder nicht, 10B zeigt Diagramme, die Änderungen der Quergeschwindigkeiten Vy der rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeuge in Abhängigkeit davon darstellen, ob eine Gelenksteuerung durchgeführt wird oder nicht, 10C zeigt Diagramme, die Änderungen der Giergeschwindigkeiten w1 der rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeuge in Abhängigkeit davon darstellen, ob eine Gelenksteuerung durchgeführt wird oder nicht, und 10D zeigt Diagramme, die Änderungen der Kupplungswinkel θ der rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeuge in Abhängigkeit davon darstellen, ob eine Gelenksteuerung durchgeführt wird oder nicht.
  • Wie in 10A bis 10D dargestellt, divergiert bei dem Gelenkfahrzeug, bei dem die Gelenksteuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung nicht durchgeführt wird, der Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs während der Rückwärtsfahrt des Gelenkfahrzeugs und somit kann es zum Einknicken des Gelenkfahrzeugs kommen.
  • Andererseits werden bei dem Gelenkfahrzeug, bei dem die Gelenksteuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird, sowohl die Giergeschwindigkeit als auch der Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs in Abhängigkeit von einer Änderung seines Lenkwinkels verändert, wodurch ein Einknicken des Gelenkfahrzeugs beim Rückwärtsfahren verhindert und der Komfort und die Sicherheit des Fahrers verbessert werden können.
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern der Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs in der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • Wie in 11 dargestellt, kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Prozessor umfassen, der zum Steuern der Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs eingerichtet ist.
  • Hier kann der Prozessor die in 2 gezeigten Elemente umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • Zunächst kann der Prozessor bestätigen, ob der Lenkwinkel und die Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs eingegeben sind oder nicht (S10).
  • Hier kann der Prozessor beim Rückwärtsfahren des Gelenkfahrzeugs den Lenkwinkel und die Geschwindigkeit vom rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeug erfassen.
  • Danach kann der Prozessor bei der Eingabe des Lenkwinkels und der Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs einen gewünschten Kupplungswinkel auf der Grundlage des Lenkwinkels und der Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs berechnen (S20).
  • Hier kann der Prozessor den gewünschten Kupplungswinkel auf der Grundlage eines dynamischen Zugmaschinen-Anhänger-Fahrzeugmodells unter Berücksichtigung des stationären Zustands des Gelenkfahrzeugs berechnen.
  • Danach kann der Prozessor einen Fehler zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und dem tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs berechnen (S30).
  • Hier kann der Prozessor bei der Eingabe des tatsächlichen Kupplungswinkels des rückwärts fahrenden Gelenkfahrzeugs den Fehler zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und dem tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs berechnen.
  • Danach kann der Prozessor auf der Grundlage des Fehlers ein Moment zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs erzeugen (S40).
  • Hier kann der Prozessor ein Moment zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs erzeugen, indem dieser eine Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung) auf der Grundlage des Fehlers durchführt.
  • Danach kann der Prozessor die Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Moments (S50) steuern.
  • Hier kann der Prozessor bei der Momenteingabe das eingegebene Moment jeweils auf einen linken Radmotor und einen rechten Radmotor einer hinteren Fahrzeugkarosserie des Gelenkfahrzeugs verteilen, um so die Radmotordrehmomente der hinteren Fahrzeugkarosserie des Gelenkfahrzeugs zu steuern.
  • Beispielsweise kann der Prozessor bei der Steuerung der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs ein erstes Signal, das dem Moment entspricht, und ein zweites Signal, das einem eingegebenen Anforderungsdrehmoment entspricht, verstärken bzw. ausgeben, die Ausgabewerte der verstärkten ersten und zweiten Signale addieren und subtrahieren, einen ersten Drehmomentsteuerwert auf der Grundlage eines Ausgabewertes berechnen, der durch Addition der verstärkten ersten und zweiten Signale gewonnen wird, und den Drehmomentgrenzwert des linken Radmotors und dann das Drehmoment des linken Radmotors auf der Grundlage des berechneten ersten Drehmomentsteuerwertes steuern und einen zweiten Drehmomentsteuerwert auf der Grundlage eines Ausgabewertes, der durch Subtrahieren der verstärkten ersten und zweiten Signale erhalten wird, und des Drehmomentgrenzwertes des rechten Radmotors berechnen und dann das Drehmoment des rechten Radmotors auf der Grundlage des berechneten zweiten Drehmomentsteuerwertes steuern.
  • Hier berechnet und gibt der Prozessor bei der Steuerung des Drehmoments des linken Radmotors einen Drehmomentwert aus, der kleiner als das maximal zulässige Antriebsdrehmoment (+) ist, wenn der durch Addition des verstärkten ersten und zweiten Signals ermittelte Ausgabewert und das dem linken Radmotor entsprechende maximal zulässige Antriebsdrehmoment (+) eingegeben werden, und wenn der Drehmomentwert kleiner als das maximal zulässige Antriebsdrehmoment (+) und das dem linken Radmotor entsprechende maximal zulässige Krafterzeugungsdrehmoment (-) eingegeben wird, berechnet und gibt der Prozessor einen Drehmomentwert aus, der kleiner als das maximal zulässige Krafterzeugungsdrehmoment (-) ist.
  • Darüber hinaus berechnet und gibt der Prozessor bei der Steuerung des Drehmoments des rechten Radmotors bei der Eingabe des Ausgabewertes, der durch Subtraktion des verstärkten ersten und zweiten Signals ermittelt wird, und des maximal zulässigen Antriebsdrehmoments (+), das dem rechten Radmotor entspricht, einen Drehmomentwert aus, der kleiner als das maximal zulässige Antriebsdrehmoment (+) ist, und wenn der Drehmomentwert kleiner als das maximal zulässige Antriebsdrehmoment (+) und das dem rechten Radmotor entsprechende maximal zulässige Krafterzeugungsdrehmoment (-) eingegeben wird, berechnet und gibt der Prozessor einen Drehmomentwert aus, der kleiner als das maximal zulässige Krafterzeugungsdrehmoment (- ) ist.
  • Danach kann der Prozessor bestätigen, ob die Gelenksteuerung beendet ist oder nicht (S60), und den oben beschriebenen Prozess zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs beenden, wenn dieser bestätigt, dass die Gelenksteuerung beendet ist.
  • Als solche wird in der vorliegenden Offenbarung die Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Lenkwinkels und der Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs gesteuert, wodurch ein Einknicken des Gelenkfahrzeugs beim Wenden während der Rückwärtsfahrt verhindert und somit die Bequemlichkeit und Sicherheit des Fahrers verbessert wird.
  • Ferner wird in der vorliegenden Offenbarung, wenn das Gelenkfahrzeug während der Rückwärtsfahrt die Spur wechselt, eine Gelenksteuerung durchgeführt, um den gewünschten Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs beizubehalten und somit dem Gelenkfahrzeug zu ermöglichen, stabil die Spur zu wechseln, wodurch ein Einknicken des Gelenkfahrzeugs verhindert werden kann.
  • Daher stimmen in der vorliegenden Offenbarung die Lenkrichtung und die Rückwärtsfahrtrichtung des Gelenkfahrzeugs miteinander überein, wodurch eine Fehlbedienung des Fahrers verhindert und damit die Marktfähigkeit des Gelenkfahrzeugs durch verbesserte Fahrerassistenz- und Sicherheitsfunktionen erhöht werden kann.
  • Darüber hinaus kann in der vorliegenden Offenbarung ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium, auf dem ein Programm zur Ausführung des Verfahrens zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs in der Vorrichtung zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufgezeichnet ist, einen durch das Verfahren zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs bereitgestellten Prozess ausführen.
  • Die vorliegende Offenbarung kann als computerlesbarer Code in einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium implementiert sein, auf dem Programme aufgezeichnet sind. Solche computerlesbaren Aufzeichnungsmedien können alle Arten von Aufzeichnungsmedien umfassen, auf denen von Computersystemen lesbare Daten gespeichert sind. Die computerlesbaren Aufzeichnungsmedien können zum Beispiel ein Festplattenlaufwerk (HDD), Festkörperlaufwerk (SSD), ein SD-Karte (SDD), ein ROM, ein RAM, eine CD-ROM, ein Magnetband, eine Diskette, eine optische Datenspeichervorrichtung usw. umfassen.
  • Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird bei einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Steuern der Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Lenkwinkels und der Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs gesteuert, wodurch ein Einknicken des Gelenkfahrzeugs beim Wenden während der Rückwärtsfahrt verhindert und somit der Komfort und die Sicherheit des Fahrers verbessert wird.
  • Ferner wird in der vorliegenden Offenbarung, wenn das Gelenkfahrzeug beim Rückwärtsfahren die Spur wechselt, eine Gelenksteuerung durchgeführt, um den gewünschten Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs beizubehalten und somit dem Gelenkfahrzeug zu ermöglichen, stabil die Spur zu wechseln, wodurch ein Einknicken des Gelenkfahrzeugs verhindert werden kann.
  • Daher stimmen in der vorliegenden Offenbarung die Lenkrichtung und die Rückwärtsfahrtrichtung des Gelenkfahrzeugs miteinander überein, wodurch eine Fehlbedienung des Fahrers verhindert und damit die Marktfähigkeit des Gelenkfahrzeugs durch verbesserte Fahrerassistenz- und Sicherheitsfunktionen erhöht werden kann.
  • Für einen Fachmann wird es offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen in der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden können, ohne vom Geist oder Umfang der Offenbarung abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung die Modifikationen und Variationen dieser Offenbarung bereitstellt, vorausgesetzt, diese fallen in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente.

Claims (20)

  1. Vorrichtung zum Steuern einer Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs, umfassend: einen Kupplungswinkelrechner, der zum Berechnen eines gewünschten Kupplungswinkels auf der Grundlage eines Lenkwinkels und einer Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs eingerichtet ist; einen Fehlerrechner, der zum Berechnen eines Fehlers zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und einem tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs eingerichtet ist; einen Momentgenerator, der zum Erzeugen eines Moments zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Fehlers eingerichtet ist; und eine Gelenksteuerung, die zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Moments eingerichtet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kupplungswinkelrechner bei Eingabe des Lenkwinkels und der Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs, die dem Rückwärtsfahren des Gelenkfahrzeugs entsprechen, den gewünschten Kupplungswinkel auf Grundlage des Lenkwinkels und der Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs berechnet.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei der Berechnung des gewünschten Kupplungswinkels der Kupplungswinkelrechner den gewünschten Kupplungswinkel auf der Grundlage von Berechnungsfaktoren berechnet, die den Lenkwinkel gemäß einem Lenkbefehl des Fahrers, die Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs, ein Gewicht einer Zugmaschine des Gelenkfahrzeugs, ein Gewicht eines Anhängers des Gelenkfahrzeugs, einen Abstand von einem Schwerpunkt der Zugmaschine zu einer Vorderachse der Zugmaschine, einen Abstand vom Schwerpunkt der Zugmaschine zu einer Hinterachse der Zugmaschine, einen Abstand vom Schwerpunkt der Zugmaschine zu einem Kupplungspunkt, einen Abstand vom Schwerpunkt eines Anhängers zum Kupplungspunkt, einen Abstand vom Schwerpunkt des Anhängers zu einer Anhängerachse, eine Kurvensteifigkeit der Vorderreifen der Zugmaschine, eine Kurvensteifigkeit der Hinterreifen der Zugmaschine und eine Kurvensteifigkeit der Reifen des Anhängers umfassen.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fehlerrechner bei Eingabe des tatsächlichen Kupplungswinkels des Gelenkfahrzeugs, der dem Rückwärtsfahren des Gelenkfahrzeugs entspricht, den Fehler zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und dem tatsächlichen Kupplungswinkel berechnet.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fehlerrechner einen Subtrahierer umfasst, der zum Berechnen des Fehlers zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und dem tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs und zum Ausgeben des berechneten Fehlers an den Momentgenerator eingerichtet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Momentgenerator eine Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung) umfasst, die, wenn die Abweichung zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und dem tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs eingegeben wird, zum Erzeugen des Moments zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs eingerichtet ist, indem dieser eine Proportional-Integral-Steuerung auf der Grundlage der Abweichung durchführt.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gelenksteuerung, wenn das Moment eingegeben wird, das Moment auf einen linken Radmotor und einen rechten Radmotor einer hinteren Fahrzeugkarosserie des Gelenkfahrzeugs verteilt, um die Radmotordrehmomente der hinteren Fahrzeugkarosserie zu steuern.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gelenksteuerung umfasst: einen ersten Verstärker, der zum Verstärken eines dem Anforderungsdrehmoment entsprechenden Signals eingerichtet ist; einen zweiten Verstärker, der zum Verstärken eines dem Moment entsprechenden Signals eingerichtet ist; einen Addierer, der zum Addieren von Ausgabewerten von dem ersten und dem zweiten Verstärker eingerichtet ist; einen Subtrahierer, der zum Subtrahieren der Ausgabewerte von dem ersten und dem zweiten Verstärker eingerichtet ist; eine erste Radmotordrehmomentsteuerung, die zum Berechnen eines ersten Drehmomentsteuerwerts auf der Grundlage eines Ausgabewerts von dem Addierer und eines Drehmomentgrenzwerts eines linken Radmotors und zum Steuern eines Drehmoments des linken Radmotors auf der Grundlage des ersten Drehmomentsteuerwerts eingerichtet ist; und eine zweite Radmotordrehmomentsteuerung, die zum Berechnen eines zweiten Drehmomentsteuerwerts auf der Grundlage eines Ausgabewertes vom Subtrahierer und eines Drehmomentgrenzwertes eines rechten Radmotors und zum Steuern eines Drehmoments des rechten Radmotors auf der Grundlage des zweiten Drehmomentsteuerwertes eingerichtet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste Radmotordrehmomentsteuerung umfasst: einen ersten Rechner, der, wenn der Ausgabewert aus dem Addierer und ein maximal zulässiges Antriebsdrehmoment, das dem linken Radmotor entspricht, eingegeben werden, zum Berechnen und zum Ausgeben eines Drehmomentwerts eingerichtet ist, der kleiner als das maximal zulässige Antriebsdrehmoment ist; und einen zweiten Rechner, der, wenn der Drehmomentwert des ersten Rechners und ein dem linken Radmotor entsprechendes maximal zulässiges Krafterzeugungsdrehmoment eingegeben werden, zum Berechnen und Ausgeben eines Drehmomentwerts eingerichtet ist, der kleiner als das maximal zulässige Krafterzeugungsdrehmoment ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die zweite Radmotordrehmomentsteuerung umfasst: einen dritten Rechner, der, wenn der Ausgabewert vom Subtrahierer und ein maximal zulässiges Antriebsdrehmoment, das dem rechten Radmotor entspricht, eingegeben werden, zum Berechnen und Ausgeben eines Drehmomentwerts eingerichtet ist, der kleiner als das maximal zulässige Antriebsdrehmoment ist; und einen vierten Rechner, der, wenn der Drehmomentwert des dritten Rechners und ein dem rechten Radmotor entsprechendes maximal zulässiges Krafterzeugungsdrehmoment eingegeben werden, zum Berechnen und Ausgeben eines Drehmomentwerts eingerichtet ist, der kleiner als das maximal zulässige Krafterzeugungsdrehmoment ist.
  11. Verfahren zum Steuern der Gelenkverbindung eines Gelenkfahrzeugs in einer Vorrichtung zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs, wobei die Vorrichtung einen Prozessor zum Steuern der Gelenkverbindung umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Bestätigen, durch den Prozessor, ob ein Lenkwinkel und eine Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs eingegeben werden oder nicht; Berechnen, durch den Prozessor, eines gewünschten Kupplungswinkels basierend auf dem Lenkwinkel und der Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs, wenn der Lenkwinkel und die Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs eingegeben werden; Berechnen, durch den Prozessor, eines Fehlers zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und einem tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs; Erzeugen, durch den Prozessor, eines Moments zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Fehlers; und Steuern, durch den Prozessor, der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Moments.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei beim Berechnen des gewünschten Kupplungswinkels, wenn der Lenkwinkel und die Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs entsprechend der Rückwärtsfahrt des Gelenkfahrzeugs eingegeben werden, der gewünschte Kupplungswinkel auf der Grundlage des Lenkwinkels und der Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs berechnet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei beim Berechnen des gewünschten Kupplungswinkels der gewünschte Kupplungswinkel auf der Grundlage von Berechnungsfaktoren berechnet wird, die den Lenkwinkel gemäß einem Lenkbefehl des Fahrers, die Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs, ein Gewicht einer Zugmaschine des Gelenkfahrzeugs, ein Gewicht eines Anhängers des Gelenkfahrzeugs, einen Abstand von einem Schwerpunkt der Zugmaschine zu einer Vorderachse der Zugmaschine, einen Abstand vom Schwerpunkt der Zugmaschine zu einer Hinterachse der Zugmaschine, einen Abstand vom Schwerpunkt der Zugmaschine zu einem Kupplungspunkt, einen Abstand vom Schwerpunkt eines Anhängers zum Kupplungspunkt, einen Abstand vom Schwerpunkt des Anhängers zu einer Anhängerachse, eine Kurvensteifigkeit der Vorderreifen der Zugmaschine, eine Kurvensteifigkeit der Hinterreifen der Zugmaschine und eine Kurvensteifigkeit der Reifen des Anhängers umfassen.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei beim Berechnen des Fehlers, wenn der tatsächliche Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs, der dem Rückwärtsfahren des Gelenkfahrzeugs entspricht, eingegeben wird, der Fehler zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und dem tatsächlichen Kupplungswinkel berechnet wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei beim Erzeugen des Moments, wenn der Fehler zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und dem tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs eingegeben wird, das Moment zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs erzeugt wird, indem eine Proportional-Integral-Steuerung auf der Grundlage des Fehlers durchgeführt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei beim Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs, wenn das Moment eingegeben wird, das Moment auf einen linken Radmotor und einen rechten Radmotor einer hinteren Fahrzeugkarosserie des Gelenkfahrzeugs verteilt wird, um die Radmotordrehmomente der hinteren Fahrzeugkarosserie zu steuern.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei das Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs umfasst: Verstärken und Ausgeben eines ersten Signals, das dem Moment entspricht, und eines zweiten Signals, das einem Anforderungsdrehmoment entspricht; Addieren und Subtrahieren von Ausgabewerten der verstärkten ersten und zweiten Signale; Berechnen eines ersten Drehmomentsteuerwertes auf der Grundlage eines Ausgabewertes, der durch Addieren der verstärkten ersten und zweiten Signale erhalten wird, und eines Drehmomentgrenzwertes eines linken Radmotors und Steuern eines Drehmoments des linken Radmotors auf der Grundlage des ersten Drehmomentsteuerwertes; und Berechnen eines zweiten Drehmomentsteuerwertes auf der Grundlage eines Ausgabewertes, der durch Subtrahieren der verstärkten ersten und zweiten Signale erhalten wird, und eines Drehmomentgrenzwertes eines rechten Radmotors und Steuern eines Drehmoments des rechten Radmotors auf der Grundlage des zweiten Drehmomentsteuerwertes.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Steuern des Drehmoments des linken Radmotors umfasst: wenn der Ausgabewert, der durch Addition der verstärkten ersten und zweiten Signale erhalten wird, und ein maximal zulässiges Antriebsdrehmoment, das dem linken Radmotor entspricht, eingegeben werden, Berechnen und Ausgeben eines Drehmomentwertes, der kleiner als das maximal zulässige Antriebsdrehmoment ist; und wenn der Drehmomentwert kleiner als das maximal zulässige Antriebsdrehmoment und ein dem linken Radmotor entsprechendes maximal zulässiges Krafterzeugungsdrehmoment eingegeben werden, Berechnung und Ausgabe eines Drehmomentwertes, der kleiner als das maximal zulässige Krafterzeugungsdrehmoment ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Steuern des Drehmoments des rechten Radmotors umfasst: wenn der Ausgabewert, der durch Subtrahieren der verstärkten ersten und zweiten Signale erhalten wird, und ein maximal zulässiges Antriebsdrehmoment, das dem rechten Radmotor entspricht, eingegeben werden, Berechnen und Ausgeben eines Drehmomentwertes, der kleiner als das maximal zulässige Antriebsdrehmoment ist; und wenn der Drehmomentwert kleiner als das maximal zulässige Antriebsdrehmoment und ein dem rechten Radmotor entsprechendes maximal zulässiges Krafterzeugungsdrehmoment eingegeben werden, Berechnen und Ausgeben eines Drehmomentwertes, der kleiner als das maximal zulässige Krafterzeugungsdrehmoment ist.
  20. Gelenkfahrzeug, umfassend: eine Abtastvorrichtung, die zum Erfassen eines Lenkwinkels und einer Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs eingerichtet ist; und eine Vorrichtung zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des erfassten Lenkwinkels und der Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs, wobei die Vorrichtung einen gewünschten Kupplungswinkel auf der Grundlage des Lenkwinkels und der Geschwindigkeit des Gelenkfahrzeugs berechnet, einen Fehler zwischen dem gewünschten Kupplungswinkel und einem tatsächlichen Kupplungswinkel des Gelenkfahrzeugs berechnet, ein Moment zum Steuern der Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Fehlers erzeugt und die Gelenkverbindung des Gelenkfahrzeugs auf der Grundlage des Moments steuert.
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