專利名稱：用于拖車倒車輔助的拖車路徑曲率控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及機動車轉(zhuǎn)向輔助技術(shù)，尤其是用于拖車倒車輔助的拖車路徑曲率控制。
背景技術(shù)：
眾所周知，向后倒具有附屬拖車的機動車對許多駕駛員而言是一項艱巨的任務(wù)。這對未接受過訓(xùn)練的駕駛員，例如在不常見基礎(chǔ)上駕駛附屬拖車(例如，租用拖車，在不常見基礎(chǔ)上利用個人拖車等)的駕駛員來說尤其是這樣。該困難的一個原因是向后倒具有附屬拖車的機動車需要與向后倒沒有附屬拖車的機動車正常轉(zhuǎn)向相反的反向轉(zhuǎn)向和/或需要制動以在折疊情況發(fā)生之前穩(wěn)定機動車-拖車組合。該困難的另一原因是當向后倒具有附屬拖車的機動車時，轉(zhuǎn)向的小錯誤會被放大，由此導(dǎo)致拖車偏離所需路徑。為了輔助駕駛員操控具有附屬拖車的機動車，拖車倒車輔助系統(tǒng)需要知道駕駛員的意圖。已知的拖車倒車輔助系統(tǒng)的共同設(shè)想為具有附屬拖車的機動車的駕駛員想直行倒車，該系統(tǒng)或暗或明地為機動車-拖車組合假定零曲率路徑。不幸的是，大多數(shù)拖車倒車的實際使用情況包含彎曲的路徑，因此假定一個零曲率路徑會明顯限制該系統(tǒng)的用途。一些已知系統(tǒng)假定路徑已從地圖或路徑計劃者獲知。這樣，一些已知拖車倒車輔助系統(tǒng)在拖車倒車開始之前拖車倒車路徑已經(jīng)從諸如地圖或路徑規(guī)劃算法獲知的要求下操作。已知拖車倒車輔助系統(tǒng)的這種執(zhí)行不合要求地必須有相對復(fù)雜的人機界面以指定路徑、障礙和/或倒車操縱的目標。另外，這樣的系統(tǒng)也需要一些利用諸如攝像機、慣性導(dǎo)航或高精度GPS途徑的方法來確定所需路徑遵循情況如何以及了解所需目標或停車點及方向何時達到。這些需求導(dǎo)致系統(tǒng)相對復(fù)雜和昂貴。因此，利用拖車路徑曲率控制途徑執(zhí)行拖車倒車輔助相對簡單并且能夠使直觀的機動車操作界面有利、可取并且有用。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明主題的實施例致力于為機動車附屬拖車的路徑提供曲率控制的拖車倒車輔助功能。更具體地，根據(jù)本發(fā)明主題的實施例配置的拖車倒車輔助功能，通過允許機動車駕駛員通過輸入所需拖車路徑曲率作為機動車和拖車行進的倒車操縱，來指定所需的拖車路徑，從而提供該拖車路徑曲率控制。響應(yīng)于駕駛員指定的該拖車路徑，本發(fā)明主題的實施例控制用于實施機動車轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向角變化的機動車動力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(例如，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPAS))以完成指定的拖車路徑。機動車和拖車的運動學用于確定完成指定的拖車路徑所需的轉(zhuǎn)向角變化。因此，本發(fā)明主題的實施例以相對簡單、并且能夠使用直觀的用于指定拖車路徑曲率控制的機動車操作界面的方式提供拖車倒車輔助功能的實施。在本發(fā)明主題的一個實施例中，控制可牽引地連接于機動車的拖車在機動車向后倒拖車時的行進路徑的方法包含多個操作。執(zhí)行用以接收表征拖車行進路徑的所需曲率特征的拖車路徑曲率信息的操作，并且執(zhí)行用以通過評估由機動車和拖車定義的系統(tǒng)運動學信息來確定機動車轉(zhuǎn)向信息的操作。運動學信息評估作為拖車路徑曲率信息的函數(shù)執(zhí)行。其后，執(zhí)行用以作為機動車轉(zhuǎn)向信息函數(shù)產(chǎn)生機動車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向指令的操作。在本發(fā)明主題的另一個實施例中，電子控制系統(tǒng)具有一組明確地實施在其非暫時性處理器可讀媒介上的指令。該組指令可以通過電子控制系統(tǒng)的至少一個數(shù)據(jù)處理裝置從非暫時性處理器可讀媒介上獲取從而被解釋。該組指令被配置用以引起至少一個數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行以下操作接收可牽引地連接于機動車的拖車的拖車路徑曲率信息的操作，確定機動車轉(zhuǎn)向信息的操作以及為機動車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)生成轉(zhuǎn)向指令的操作。該拖車路徑曲率信息表征在機動車向后倒拖車時拖車行進路徑的所需曲率特征。該機動車轉(zhuǎn)向信息通過評估由機動車和拖車定義的系統(tǒng)的運動學信息來確定。該運動學信息評估作為拖車路徑曲率信息 的函數(shù)執(zhí)行。轉(zhuǎn)向指令作為機動車轉(zhuǎn)向信息的函數(shù)生成。在本發(fā)明主題的另一實施例中，機動車包含拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置，與拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置連接的拖車倒車輔助控制模塊，以及與拖車倒車輔助控制模塊連接的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置被配置用以輸出與可牽引地連接于機動車的拖車行進路徑所需的曲率近似的拖車路徑曲率信號。拖車倒車輔助控制模塊被配置為用以作為拖車路徑曲率信號的函數(shù)確定機動車轉(zhuǎn)向信息。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)被配置用以作為機動車轉(zhuǎn)向信息的函數(shù)控制機動車轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向。本發(fā)明主題的這些及其他目標、實施例、優(yōu)勢和/或區(qū)別將在閱讀以下說明書、附圖和權(quán)利要求后變得顯而易見。


圖I示出根據(jù)本發(fā)明主題實施例的實施例的執(zhí)行拖車倒車輔助功能的機動車。圖2示出參照圖I所討論的拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置的優(yōu)選實施例。圖3示出利用參照圖2所討論的拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置執(zhí)行的拖車倒車順序的例子。圖4示出根據(jù)本發(fā)明主題實施例的執(zhí)行拖車倒車輔助功能的方法。圖5為表示被配置用以提供被用于提供根據(jù)本發(fā)明主題的拖車倒車輔助功能的信息的運動學模型的圖解視圖。圖6為表示根據(jù)本發(fā)明主題配置的旋轉(zhuǎn)式拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置的拖車路徑曲率函數(shù)圖例子的曲線圖。圖7為表示與為機動車/拖車系統(tǒng)確定折疊角相關(guān)的牽引線和阻力線夾角以及轉(zhuǎn)向角之間的關(guān)系的圖解視圖。
具體實施例方式本發(fā)明主題致力于以相對低成本并提供直觀的用戶界面的方式提供拖車倒車輔助功能。具體說，該拖車倒車輔助功能，通過允許機動車駕駛員通過輸入所需拖車路徑曲率作為機動車和拖車行進的倒車操縱，來指定所需拖車路徑，從而提供對附屬于機動車上的拖車的行進路徑曲率的控制(即，拖車路徑曲率控制)。盡管控制旋鈕、一組虛擬按鈕或觸摸屏均可被實施以能夠控制拖車路徑曲率，但本發(fā)明主題無必要限定任何具體的輸入所需路徑曲率的界面配置。此外，在方向盤可機械地與機動車轉(zhuǎn)向輪分離的情況下，方向盤也可用作輸入所需拖車路徑曲率的界面。正如將在此詳細討論的，由機動車和拖車定義的系統(tǒng)的運動學信息被用于計算拖車的曲率和機動車轉(zhuǎn)向角之間的關(guān)系(例如，運動學)，以確定機動車轉(zhuǎn)向角變化從而實現(xiàn)指定拖車路徑。與轉(zhuǎn)向角變化相對應(yīng)的轉(zhuǎn)向指令被用于控制機動車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(例如，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPAS))以執(zhí)行機動車轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角變化從而實現(xiàn)(例如接近)指定的拖車行進路徑。參照圖1，其示出了根據(jù)本發(fā)明主題的配置用以執(zhí)行拖車倒車輔助功能的機動車100的實施例。機動車100的拖車倒車輔助系統(tǒng)105控制附屬于機動車100的拖車110的行進路徑曲率。該控制是通過機動車Iio的動力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)115和拖車倒車輔助系統(tǒng)105的交互作用實現(xiàn)的。在機動車100倒車時操作拖車倒車輔助系統(tǒng)105期間，機動車100的駕駛員有時被限制為他/她能夠通過機動車100的方向盤進行轉(zhuǎn)向輸入的方式。這是因 為，在某些機動車中，拖車倒車輔助系統(tǒng)105處于動力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)115的控制之下，且該動力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)115直接連接于方向盤(即，機動車100的方向盤與機動車100的轉(zhuǎn)向輪相呼應(yīng)地移動)。如以下詳細討論的，倒車輔助系統(tǒng)105的人機界面(HMI)，例如旋鈕，被用于控制拖車110路徑曲率變化，從而將該指令與機動車110方向盤作出的指令分離。然而，一些配置成提供根據(jù)本發(fā)明主題的拖車倒車輔助功能的機動車將能夠選擇性地將轉(zhuǎn)向動作與機動車導(dǎo)向輪的動作分離開，從而允許方向盤在該拖車倒車輔助期間用來控制拖車路徑曲率變化。拖車倒車輔助系統(tǒng)105包含拖車倒車輔助控制模塊120、拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125以及牽引線和阻力線夾角檢測裝置130。拖車倒車輔助控制模塊120連接于拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125和牽引線和阻力線夾角檢測裝置130，以允許其間的信息傳輸。此處公開了拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置能夠以有線或無線的方式與拖車倒車輔助控制模塊120連接。拖車倒車輔助系統(tǒng)控制模塊120附屬于動力轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)115的動力轉(zhuǎn)向輔助控制模塊135，以允許其間的信息傳輸。動力轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)115的轉(zhuǎn)向角檢測裝置140連接于動力轉(zhuǎn)向輔助控制模塊125以為其提供信息。拖車倒車輔助系統(tǒng)還附屬于制動系統(tǒng)控制模塊145和動力總成控制模塊150，以允許其間的信息傳輸。拖車倒車輔助系統(tǒng)105、動力轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)115、制動系統(tǒng)控制模塊145、動力總成控制模塊150共同地定義根據(jù)本發(fā)明主題實施例配置的拖車倒車輔助架構(gòu)。拖車倒車輔助控制模塊120被配置用以執(zhí)行從拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125、牽引線和阻力線夾角檢測裝置130、動力轉(zhuǎn)向輔助控制模塊135、制動系統(tǒng)控制模塊145以及動力總成控制模塊150接收信息的邏輯(S卩，指令)。拖車倒車輔助控制模塊120 (例如，其拖車曲率運算法則)作為從拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125、牽引線和阻力線夾角檢測裝置130、動力轉(zhuǎn)向輔助控制模塊135、制動系統(tǒng)控制模塊145以及動力總成控制模塊150接收到的所有信息或一部分信息的函數(shù)產(chǎn)生機動車轉(zhuǎn)向信息。其后，機動車轉(zhuǎn)向信息提供給動力轉(zhuǎn)向輔助控制模塊135以通過動力轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)115影響機動車100的轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)拖車110行進路徑的控制。拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125為拖車倒車輔助控制模塊120提供送至拖車倒車輔助控制模塊120的定義經(jīng)控制的拖車行進路徑信息(即，拖車轉(zhuǎn)向信息)。拖車轉(zhuǎn)向信息可以包含與經(jīng)控制的行進路徑變化(例如，在路徑曲率半徑的變化)相關(guān)的信息和與拖車沿由拖車縱向中心軸定義的路徑(即，沿實質(zhì)上直的行進路徑)行進的指示相關(guān)的信息。如以下詳細討論，拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125最好包含用以允許機動車100的駕駛員與拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125互動從而控制所需拖車轉(zhuǎn)向動作(例如，控制所需的拖車行進路徑半徑變化和/或控制拖車沿拖車縱向中心軸定義的實質(zhì)上直的行進路徑行進)的轉(zhuǎn)動控制輸入裝置。在較佳實施例中，轉(zhuǎn)動控制輸入裝置是繞穿過旋鈕上表面/表面延伸的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋鈕。在其他實施例中，轉(zhuǎn)動控制輸入裝置是可繞實質(zhì)上平行于旋鈕上表面/表面延伸的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋鈕。一些機動車(例如，那些具有主動前輪轉(zhuǎn)向的機動車)具有動力轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)配置，其允許方向盤與該機動車轉(zhuǎn)向輪的動作分離。因此，方向盤可以獨立于機動車動力轉(zhuǎn)向 輔助系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)向輪的方式旋轉(zhuǎn)(例如，如由根據(jù)本發(fā)明主題實施例配置的拖車倒車輔助系統(tǒng)控制模塊向動力轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)控制模塊提供的機動車轉(zhuǎn)向信息所命令的)。同樣地，在這類方向盤可選擇性地與轉(zhuǎn)向輪分離以允許其獨立操作的機動車中，根據(jù)本發(fā)明主題配置的拖車倒車輔助系統(tǒng)的拖車轉(zhuǎn)向信息可以通過方向盤的旋轉(zhuǎn)提供。因此，在此公開了在本發(fā)明主題的某些實施例中，方向盤是與本發(fā)明主題相關(guān)的轉(zhuǎn)動控制輸入裝置的具體實施方式
。在此實施例中，方向盤(例如，通過可選擇性地接合/開啟的裝置)偏轉(zhuǎn)至相反旋轉(zhuǎn)運動范圍之間的靜止位置。與牽引線和阻力線夾角檢測組件155共同操作的牽引線和阻力線夾角檢測裝置130為拖車倒車輔助控制模塊120提供與機動車100和拖車110之間夾角相關(guān)的信息(例如，牽引線和阻力線夾角信息)。在較佳實施例中，牽引線和阻力線夾角檢測裝置130是基于攝像頭的裝置，例如，機動車100向后倒拖車110時呈現(xiàn)(也就是，可視化監(jiān)控)附于拖車110上的目標(也就是，牽引線和阻力線夾角檢測組件155)的已有的機動車后視攝像頭。優(yōu)選但非必要地，牽引線和阻力線夾角檢測組件155為專用組件(例如，明確為了被牽引線和阻力線夾角檢測裝置130識別的附于拖車110表面的/與拖車110表面整合在一起的組件)?？蛇x地，牽引線和阻力線夾角檢測裝置130可以是物理安裝于機動車100的牽拉組件和/或拖車110的匹配牽拉組件上、用以確定機動車100和拖車110的中心縱向軸之間的角度的裝置。動力轉(zhuǎn)向輔助控制模塊135為拖車倒車輔助控制模塊120提供與機動車100的方向盤角轉(zhuǎn)動位置(例如，角度)和/或轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動位置(例如，轉(zhuǎn)彎角度)相關(guān)的信息。在本發(fā)明主題的某些實施例中，拖車倒車輔助控制模塊120可以是動力轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)115的集成式組件。例如，動力轉(zhuǎn)向輔助控制模塊135能夠包含拖車倒車輔助算法以作為從拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125、牽引線和阻力線夾角檢測裝置130、動力轉(zhuǎn)向輔助控制模塊135、制動系統(tǒng)控制模塊145以及動力總成控制模塊150接收的全部或部分信息的函數(shù)產(chǎn)生機動車轉(zhuǎn)向信息。制動系統(tǒng)控制模塊145為拖車倒車輔助控制模塊120提供有關(guān)機動車速度的信息。該機動車速度信息可以由制動系統(tǒng)控制模塊145監(jiān)控的各個車輪速度確定。在一些例子中，各個車輪速度也可用于確定機動車偏航速度且該偏航速度可以提供給拖車倒車輔助控制模塊120以用于確定機動車轉(zhuǎn)向信息。在某些實施例中，拖車倒車輔助控制模塊120能向制動系統(tǒng)控制模塊145提供機動車制動信息以允許拖車倒車輔助控制模塊120在拖車110倒車期間控制機動車100的制動。例如，利用拖車倒車輔助控制模塊120調(diào)整機動車在拖車110倒車期間的速度能夠降低不可接受的拖車倒車狀況的可能性。不可接受的拖車倒車狀況的例子包括但不局限于機動車超速狀況、由角位移極限定義的相對于機動車100和拖車110的拖車折疊狀況等等。在此公開了倒車輔助控制模塊120能夠發(fā)出對應(yīng)于真實的、即將發(fā)生的和/或預(yù)料到的不可接受的拖車倒車狀況的通知(例如，警告)的信號。動力總成控制模塊150與拖車倒車輔助控制模塊120相互作用以調(diào)整機動車100在拖車110倒車期間的速度和加速度。如前所述，機動車100的速度的調(diào)整對限制諸如折疊的不可接受的拖車倒車狀況是必要的。類似于與不可接受的拖車倒車狀況相關(guān)的高速考慮，高加速度同樣可能導(dǎo)致該不可接受的拖車倒車狀況。 現(xiàn)在參照圖2，其示出了參照圖I討論的拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125的優(yōu)選實施例。旋鈕170形式的旋轉(zhuǎn)控制原件連接于動作傳感裝置175。旋鈕170偏轉(zhuǎn)至(例如，通過彈力恢復(fù))相反旋轉(zhuǎn)運動范圍R(R) >R(L)之間的靜止位置P(AR)。相反旋轉(zhuǎn)運動范圍的第一個R(R)與相對旋轉(zhuǎn)運動范圍的第二個R(L)實質(zhì)上相等。為了提供旋鈕170旋轉(zhuǎn)量的觸覺指示，使旋鈕170偏轉(zhuǎn)至靜止位置P (AR)的力會作為旋鈕170相對于靜止位置P (AR)的旋轉(zhuǎn)量的函數(shù)增加(例如，非線性地增加)。此外，旋鈕170可以配置有位置指示制動器，由此駕駛員能夠明確地感覺到靜止位置P(AR)并感覺到接近相反旋轉(zhuǎn)運動范圍R(L) ,R(R)的末端(例如，軟終點擋板)。動作傳感裝置175被配置用以感覺旋鈕170的動作并向圖I所示的拖車輔助倒車輸入裝置125輸出相應(yīng)的信號(即，動作傳感裝置信號)。動作傳感裝置信號作為旋鈕170相對于靜止位置P (AR)的旋轉(zhuǎn)量、旋鈕170動作速率和/或旋鈕170相對于靜止位置P (AR)的動作方向的函數(shù)生成。如以下詳細討論的，旋鈕170的靜止位置P(AR)與指示機動車100應(yīng)該轉(zhuǎn)向的動作傳感裝置信號相應(yīng)，由此拖車110在旋鈕170回到靜止位置P(AR)時沿由拖車110中心線縱向軸線定義的實質(zhì)上直的路徑倒車，且每個旋鈕170的最大順時針和逆時針位置(也就是，相反旋轉(zhuǎn)運動范圍R(R)、R(L)的極限)均與各個指示拖車110行進路徑的最緊的曲率半徑(也就是，最急劇的軌跡)的動作傳感裝置信號相應(yīng)，拖車110行進路徑的最緊的曲率半徑在沒有相應(yīng)的機動車轉(zhuǎn)向信息時有可能發(fā)生折疊狀況。在這點上，靜止位置P(AR)是相反旋轉(zhuǎn)運動范圍R(R)、R(L)的零曲率命令位置。在此公開了拖車路徑的控制曲率(例如，拖車軌道半徑)與相應(yīng)的旋鈕旋轉(zhuǎn)量的比率可以在旋鈕170的每個相反旋轉(zhuǎn)運動范圍變化(例如，非線性地變化)。在此還公開了該比率可以是機動車速度、拖車幾何形狀、機動車幾何形狀、牽引幾何形狀和/或拖車負載的函數(shù)。旋鈕170的使用使拖車轉(zhuǎn)向輸入與機動車100方向盤上所作出的分離。使用中，機動車100駕駛員向后倒拖車110時，駕駛員能夠旋轉(zhuǎn)旋鈕170以指示拖車110要遵循的路徑曲率，并使旋鈕170返回至靜止位置P(AR)以使拖車110沿直線倒車。因此，在附屬的拖車向后倒期間方向盤仍然機械地連接于導(dǎo)向輪的拖車倒車輔助系統(tǒng)實施例中，根據(jù)本發(fā)明主題配置的可轉(zhuǎn)動的控制元件(例如，旋鈕170)提供允許機動車駕駛員輸入拖車轉(zhuǎn)向指令的簡單易用的方法。
在此公開了根據(jù)本發(fā)明主題實施例配置的轉(zhuǎn)動控制輸入裝置(例如，旋鈕170和相關(guān)的動作傳感裝置)能夠省略用于偏轉(zhuǎn)至相反旋轉(zhuǎn)運動范圍之間的靜止位置的裝置。沒有該偏轉(zhuǎn)允許保持轉(zhuǎn)動控制輸入裝置的當前轉(zhuǎn)動位置直至轉(zhuǎn)動控制輸入裝置手動移動到不同位置。更優(yōu)選但非必要地，當省略此偏轉(zhuǎn)時，提供了表示轉(zhuǎn)動控制輸入裝置位于零曲率命令位置(例如，在與轉(zhuǎn)動控制裝置偏轉(zhuǎn)的實施例中靜止位置相同的位置)的裝置。表示轉(zhuǎn)動控制輸入裝置位于零曲率命令位置的裝置的例子包括但不局限于轉(zhuǎn)動控制輸入裝置在零曲率命令位置接合的制動器、表示轉(zhuǎn)動控制輸入裝置位于零曲率命令位置的可視標記、表示轉(zhuǎn)動控制輸入裝置位于或接近零曲率命令位置的有效振動信號、表示轉(zhuǎn)動控制輸入裝置正在接近零曲率命令位置的聽覺信號，等等。在此還公開了本發(fā)明主題的實施例可以配置有不能轉(zhuǎn)動的控制輸入裝置(也就是，非轉(zhuǎn)動控制輸入裝置)。與根據(jù)本發(fā)明主題實施例配置的轉(zhuǎn)動控制輸入裝置相似(例如，旋鈕170及相關(guān)的動作傳感裝置)，這樣的非轉(zhuǎn)動控制輸入裝置被配置成可選擇地提供使拖車沿實質(zhì)上直的行進段路徑而行的信號并且可選擇地提供使拖車沿實質(zhì)上彎曲的行進段路徑而行的信號。該非轉(zhuǎn)動控制輸入裝置的例子包括但不局限于多個可按壓按鈕(例如，左向彎曲、右向彎曲和直線行進)、駕駛員劃出或以其他方式輸入行進命令路徑曲率的觸摸屏、允許駕駛員輸入行進命令路徑的可沿著軸線移動的按鈕等等。
拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125可以被配置成向機動車100駕駛員提供多種反饋信息。該反饋信息能夠指示的情況的例子包括但不局限于拖車倒車輔助系統(tǒng)105的狀況(例如，激活狀態(tài)、待機狀態(tài)(例如，向前駕駛以降低拖車角度)、有故障、停止狀態(tài)等)，已達到曲率極限(也就是，拖車110行進路徑的最大控制曲率)等。這樣，拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125可被配置成當多種情況中的任何一種發(fā)生時作為警告提供觸覺反饋信號(例如，通過旋鈕170的振動)。該情況的例子包括但不局限于拖車110折疊、拖車倒車輔助系統(tǒng)105出現(xiàn)故障、拖車倒車輔助系統(tǒng)105或機動車100的其他系統(tǒng)預(yù)警拖車110的當前行進路徑上的碰撞、拖車倒車系統(tǒng)105受限于拖車行進路徑的控制曲率(例如，因機動車100超速或超加速度)等等。更進一步地公開了拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125可利用發(fā)光和/或聽覺信號輸出(例如，可聽輸出裝置185)提供特定的反饋信息(例如，通知/警告不可接受的拖車倒車狀況)?，F(xiàn)在參照圖2和圖3，示出了利用拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125在機動車(即，圖I和圖2所示的機動車100)向后倒拖車(即，圖I所示的拖車110)期間指示拖車行進路徑(POT)的曲率的例子。在準備向后倒拖車110期間，機動車100的駕駛員駕駛機動車100沿牽拉路徑(PTP)前進以將機動車100和拖車110安置在第一倒車位置BI。第一倒車位置BI中，機動車100和拖車110相互之間縱向?qū)R，由此機動車100的縱向中心軸線LI和拖車Iio的縱向中心軸線L2對齊(例如，平行或重合)。在此公開了這種在拖車倒車功能場合的肇始的縱向軸線LI、L2對齊不是根據(jù)本發(fā)明主題配置的拖車倒車輔助系統(tǒng)可操作性的必要條件。激活拖車倒車輔助系統(tǒng)105后(例如，牽拉順序之前、之后或期間)，駕駛員開始通過將機動車100從第一倒車位置BI倒回來向后倒拖車110。只要拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125的旋鈕170保持在靜止位置P(AR)，拖車倒車輔助系統(tǒng)105就將根據(jù)需要駕駛機動車100，使拖車110沿拖車110的縱向中心軸線L2在開始向后倒拖車110時定義的實質(zhì)上直的行進路徑倒車。拖車到達第二倒車位置B2時，駕駛員旋轉(zhuǎn)旋鈕170，控制拖車110向右轉(zhuǎn)向(也就是，旋鈕位置R(R))。因此，拖車倒車輔助系統(tǒng)105將駕駛機動車100使拖車作為旋鈕170相對于靜止位置P(AR)的旋轉(zhuǎn)量、旋鈕170動作速率和/或旋鈕170相對于靜止位置P(AR)的動作方向的函數(shù)向右轉(zhuǎn)向。類似地，可通過向左旋轉(zhuǎn)旋鈕170控制拖車110向左轉(zhuǎn)向。當拖車達到倒車位置B3時，駕駛員允許旋鈕170回到靜止位置P (AR)，從而使拖車倒車輔助系統(tǒng)105根據(jù)需要駕駛機動車100，使拖車110沿拖車110縱向中心軸線L2在旋鈕回到靜止位置P(AR)時定義的實質(zhì)上直的行進路線倒車。然后，拖車倒車輔助系統(tǒng)105根據(jù)需要駕駛機動車100，使拖車110沿該實質(zhì)上直的路徑倒車至第四倒車位置B4。這樣，拖車110的行進路徑POT的弓形部分由旋鈕170的轉(zhuǎn)動確定，行進路徑POT的直線部分由旋鈕170處于/回到靜止位置P(AR)時拖車的中心縱向軸線L2的方位確定。圖4示出了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明主題實施例的拖車倒車輔助功能的方法200。在優(yōu)選實施例中，實現(xiàn)拖車倒車輔助功能的方法200可利用以上參照圖I所述的機動車100和拖車110的拖車倒車輔助體系完成。因此，拖車轉(zhuǎn)向信息通過使用轉(zhuǎn)動控制輸入裝置(例如，參照圖2討論的旋鈕170)提供。
執(zhí)行操作202以接收拖車倒車輔助請求。接收拖車倒車輔助請求的例子包括激活拖車倒車輔助系統(tǒng)并提供機動車和拖車已做好倒車準備的確認。接收拖車倒車輔助請求后(也就是，機動車倒車時)，執(zhí)行操作204以接收拖車倒車信息信號。拖車倒車信息信號攜帶的信息的例子包括但不局限于來自拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125的信息、來自牽引線和阻力線夾角檢測裝置130的信息、來自動力轉(zhuǎn)向輔助控制模塊135的信息、來自制動系統(tǒng)控制模塊145的信息以及來自動力總成控制模塊150的信息。在此公開了來自拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125的信息最好包含表征拖車行進路徑所需曲率特征的拖車路徑曲率信息，例如以上參照圖I和2討論的拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置125所提供的信息。以這種方式，接收拖車倒車信息信號的操作204可以包含接收表征拖車行進路徑所需曲率特征的拖車路徑曲率信息。如果拖車倒車信息信號顯示拖車行進路徑的曲率需要變化(也就是，通過旋鈕170控制)，執(zhí)行操作206以確定提供所需拖車行進路徑曲率變化的機動車轉(zhuǎn)向信息。否則，執(zhí)行操作208以確定維持拖車當前直線方向的機動車轉(zhuǎn)向信息(也就是，如拖車縱向中心線軸線定義的)。其后，執(zhí)行操作210以為動力轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)提供機動車轉(zhuǎn)向信息，隨后執(zhí)行操作212以確定拖車倒車輔助狀況。如果確認拖車倒車已完成，執(zhí)行操作214以停止當前拖車倒車輔助情況。否則方法200返回到接收拖車倒車信息的操作204。優(yōu)選地，接收拖車倒車信息信號、確定機動車轉(zhuǎn)向信息、提供機動車轉(zhuǎn)向信息和確定拖車倒車輔助狀況的操作以監(jiān)控的方式執(zhí)行(例如，在高速數(shù)字數(shù)據(jù)處理裝置中)。因此，除非確定了向后倒拖車的機動車倒車已經(jīng)完成(例如，因在拖車倒車輔助情況期間機動車被成功地倒至所需位置，機動車不得不被向前拉以開始另一拖車倒車輔助情況等)，方法200將不斷地執(zhí)行接收拖車倒車信息信號、確定機動車轉(zhuǎn)向信息、提供機動車轉(zhuǎn)向信息和確定拖車倒車輔助狀況的操作。在此公開了，確定用于提供拖車行進路徑曲率所需變化的機動車轉(zhuǎn)向信息的操作206最好包括作為包含在拖車倒車信息信號中的拖車路徑曲率信息的函數(shù)確定機動車轉(zhuǎn)向信息。正如下面將要更詳細討論的，確定機動車轉(zhuǎn)向信息可通過機動車和拖車定義的低階的運動學模型完成。通過該模型，可產(chǎn)生拖車路徑曲率和控制的機動車轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角之間的關(guān)系，以確定轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角變化，從而達到指定的拖車路徑曲率。以這種方式，用于確定機動車轉(zhuǎn)向信息的操作206可被配置用以產(chǎn)生提供根據(jù)本發(fā)明主題的拖車路徑曲率控制所必須的信息。在本發(fā)明主題的一些實施例中，為機動車動力轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)提供機動車轉(zhuǎn)向信息的操作201使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為機動車轉(zhuǎn)向信息的函數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)向指令。轉(zhuǎn)向指令可由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)判斷并且被配置用以使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)移動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向輪以達到機動車轉(zhuǎn)向信息指定的轉(zhuǎn)向角。作為選擇，轉(zhuǎn)向指令能由控制器、模塊或轉(zhuǎn)向系統(tǒng)外部的計算器(例如，拖車倒車輔助控制模塊)產(chǎn)生并提供給轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在執(zhí)行接收拖車倒車信息信號、確定機動車轉(zhuǎn)向信息、提供機動車轉(zhuǎn)向信息和確定拖車倒車輔助狀況的操作的同時，方法200執(zhí)行用以監(jiān)控拖車倒車信息的操作216以確定是否存在不可接受的拖車倒車狀況。該監(jiān)控的例子包括但不局限于評估牽引線和阻力線夾角以確定是否超過牽引線和阻力線夾角閾值，評估倒車速度以確定是否超過倒車速度 閾值，評估機動車轉(zhuǎn)向角以確定是否超過機動車轉(zhuǎn)向角閾值等等。如果確定存在不可接受的拖車倒車狀況，則執(zhí)行操作218，以使拖車當前行進路徑得到抑制(例如，停車機動車移動)，接著執(zhí)行操作214以停止當前拖車倒車輔助情況。在此公開了在使當前拖車路徑得到抑制之前和/或與其一起，可執(zhí)行一個或多個動作(例如，操作)以向駕駛員提供不可接受的拖車角度情況迫近或接近的反饋(例如，警告)。在一個例子中，如果該反饋導(dǎo)致不可接受的拖車角度狀況在達到危險狀態(tài)之前得到補救，則該方法可繼續(xù)提供根據(jù)操作204-212的拖車倒車輔助功能。否則，該方法可進入用以停止當前拖車倒車輔助情況的操作214。與執(zhí)行用以停止當前拖車倒車輔助情況的操作214 —起，可執(zhí)行用以控制機動車動作的操作以矯正或限制折疊狀況(例如，轉(zhuǎn)向和/或減速機動車以排除牽引線和阻力線夾角超限)。現(xiàn)在開始討論用于計算拖車行進路徑曲率和牽引拖車的機動車的轉(zhuǎn)向角之間關(guān)系的運動學模型，低階運動學模型對根據(jù)本發(fā)明主題一些實施例配置的拖車倒車輔助系統(tǒng)是可取的。為了獲得該低階運動學模型，做出某些與機動車/拖車系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的參數(shù)的假設(shè)。該假設(shè)的例子包括但不局限于機動車相對低速地向后倒拖車，機動車和拖車的輪子具有可忽略(例如，沒有)的滑動，機動車和拖車的輪胎具有可忽略的(例如，沒有)變形，機動車的執(zhí)行機構(gòu)動力可忽略，機動車和拖車呈現(xiàn)可忽略(例如，沒有)擺動或傾斜動作。如圖5所示，對于由機動車302和拖車304定義的系統(tǒng)，運動學模型300基于不同的與機動車302和拖車304關(guān)聯(lián)的參數(shù)。這些運動學模型參數(shù)包括6 :機動車302前轉(zhuǎn)向輪306的轉(zhuǎn)向角；a :機動車302的偏航角；P :拖車304的偏航角；y :牽引線和阻力線夾角(Y = ^ -a )；W :機動車302的軸距；L :牽引點308和機動車302后軸310之間的長度；D :牽引點308和拖車304軸312之間的長度；以及r2拖車304曲率半徑。圖5的運動學模型300顯示了在拖車304的軸306中點314處的拖車路徑曲率半徑1~2、機動車302的轉(zhuǎn)向輪306的轉(zhuǎn)向角5以及牽引線和阻力線夾角Y之間的關(guān)系。如
下式所示，該關(guān)系可以表示為提供拖車路徑曲率K 2，由此，如果給出Y，拖車路徑曲率K 2
可基于調(diào)整轉(zhuǎn)向角S而控制(其中P ( )是拖車偏航角，n (.)為拖車速率)。
權(quán)利要求
1.機動車，其特征在于，包含 拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置，其輸出與可牽引地連接于機動車的拖車的行進路徑所需曲率近似的拖車路徑曲率信號； 拖車倒車輔助控制模塊，其連接于拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置且被配置用以作為拖車路徑曲率信號的函數(shù)確定機動車轉(zhuǎn)向信息；以及 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其連接于拖車倒車輔助控制模塊并被配置用以作為機動車轉(zhuǎn)向信息的函數(shù)控制機動車轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機動車，其特征在于，確定機動車轉(zhuǎn)向信息包括評估由機動車和拖車定義的系統(tǒng)的運動學信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機動車，其特征在于，確定機動車轉(zhuǎn)向信息包括 確定系統(tǒng)的折置角；以及 確定限制系統(tǒng)達到折疊角可能性所需的機動車轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機動車，其特征在于，用于確定折疊角的運動學信息包括 機動車轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)向角； 機動車軸距尺寸； 機動車后軸與牽引的轉(zhuǎn)動點；以及 拖車軸與牽引的轉(zhuǎn)動點。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機動車，其特征在于，拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置與機動車轉(zhuǎn)向輪機械分離。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機動車，其特征在于，確定機動車轉(zhuǎn)向信息包括產(chǎn)生轉(zhuǎn)向系統(tǒng)命令信號以使電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)改變其中的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向角，由此機動車的相應(yīng)操縱導(dǎo)致拖車實現(xiàn)具有與所需曲率近似的曲率的行進路徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機動車，其特征在于 確定機動車轉(zhuǎn)向信息包括確定系統(tǒng)折疊角并確定限制系統(tǒng)達到折疊角可能性所需的機動車轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向角；以及 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)命令信號為轉(zhuǎn)向角的函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機動車，其特征在于，確定機動車轉(zhuǎn)向信息包括評估由機動車和拖車定義的系統(tǒng)的運動學信息。
9.機動車，其特征在于，包含 拖車角度檢測裝置，其被配置用以輸出作為機動車與附于機動車的拖車之間角度的函數(shù)而生成的信號； 拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置，其用以輸出與可牽引地連接于機動車的拖車行進路徑所需路徑近似的拖車路徑曲率，拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置包括旋鈕和連接于旋鈕的用于感應(yīng)旋鈕動作的旋鈕動作傳感裝置，其中旋鈕偏轉(zhuǎn)至相反旋轉(zhuǎn)運動范圍之間的靜止位置，且其中旋鈕動作傳感裝置輸出作為旋鈕相對于靜止位置的旋轉(zhuǎn)量、旋鈕動作速率和旋鈕相對于靜止位置的動作方向中的至少一個的函數(shù)而生成的信號； 拖車倒車輔助控制模塊，其連接于拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置并被配置用以作為拖車路徑曲率信號的函數(shù)確定機動車轉(zhuǎn)向信息； 連接于拖車角度檢測裝置、拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置和拖車倒車輔助控制模塊的動力轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)，其中動力轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)包括被配置用以作為拖車角度檢測裝置信號和倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置信號的函數(shù)生成動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制信息、并作為機動車轉(zhuǎn)向信息的函數(shù)控制機動車轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向的控制模塊結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機動車，其特征在于，確定機動車轉(zhuǎn)向信息包括 確定系統(tǒng)的折置角；以及 確定限制系統(tǒng)達到折疊角可能性所需的機動車轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的機動車，其特征在于，用于確定折疊角的運動學信息包括 機動車轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)向角； 機動車軸距尺寸； 機動車后軸與牽引的轉(zhuǎn)動點；以及 拖車軸與牽引的轉(zhuǎn)動點。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機動車，其特征在于，拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置還包括以下元件中的至少一個 可選擇地激活以提供不可接受的拖車倒車狀況通知的視覺指示器； 可選擇地激活以提供不可接受的拖車倒車狀況通知的聽覺指示器；以及 可選擇地激活以提供不可接受的拖車倒車狀況通知的觸覺指示器。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機動車，其特征在于，旋鈕不處于靜止位置時輸出的旋鈕動作傳感裝置信號對應(yīng)于當機動車倒拖車時拖車行進經(jīng)過的拖車行進路徑曲率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的機動車，其特征在于 相反旋轉(zhuǎn)運動范圍中的第一個與相反旋轉(zhuǎn)運動范圍中的第二個實質(zhì)上相等；以及 拖車行進路徑曲率的改變作為旋鈕旋轉(zhuǎn)量的函數(shù)變化。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的機動車，其特征在于，使旋鈕偏向靜止位置的力作為旋鈕相對于靜止位置的旋轉(zhuǎn)量的函數(shù)增加。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機動車，其特征在于，使旋鈕偏向靜止位置的力作為旋鈕相對于靜止位置的旋轉(zhuǎn)量的函數(shù)增加。
全文摘要
本發(fā)明公開一種機動車，其具有拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置、連接于拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置的拖車倒車輔助控制模塊以及連接于拖車倒車輔助控制模塊的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。拖車倒車轉(zhuǎn)向輸入裝置被配置用以輸出與可牽引地連接于機動車的拖車的行進路徑所需曲率近似的拖車路徑曲率信號。拖車倒車輔助控制模塊被配置用以作為拖車路徑曲率信號的函數(shù)確定機動車轉(zhuǎn)向信息。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)被配置用以作為機動車轉(zhuǎn)向信息的函數(shù)控制機動車轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向。
文檔編號B60W30/06GK102745193SQ20121011701
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者埃里克·邁克爾·拉沃伊, 大衛(wèi)·迪恩·斯密特, 托馬斯·愛德華·皮盧蒂, 沈泰賢, 羅杰·阿諾德·特朗布利, 道格拉斯·斯科特·羅德, 馬丁·菲茨帕特里克·弗雷, 馬特·Y·魯普 申請人:密歇根大學, 福特全球技術(shù)公司