具有高级用户模式的挂车倒退辅助系统.pdf

《具有高级用户模式的挂车倒退辅助系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《具有高级用户模式的挂车倒退辅助系统.pdf（33页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911162559.3 (22)申请日 2019.11.25 (30)优先权数据 16/202,983 2018.11.28 US (71)申请人 福特全球技术公司 地址 美国密歇根州迪尔伯恩市 (72)发明人 杰弗里科特尔 埃里克迈克尔拉瓦伊 泰勒达维蒂拉罗伯特贝尔 唐纳德雅各布马特恩 (74)专利代理机构 北京连和连知识产权代理有 限公司 11278 代理人 张涛 (51)Int.Cl. B60W 50/00(2006.01) B60W 50/08(2020.01) B。

2、60W 50/14(2020.01) B60R 16/023(2006.01) (54)发明名称 具有高级用户模式的挂车倒退辅助系统 (57)摘要 本公开提供 “具有高级用户模式的挂车倒退 辅助系统” 。 一种用于使挂车倒车的车辆的倒退 辅助系统包括控制器， 所述控制器接收驾驶员控 制信号并输出基于所述控制信号并且受到与计 算的最大可控角相对应的第一角极限和在低于 所述最大可控角的可操纵性阈值处的第二角极 限中的一者的限制的车辆倒退转向命令。 所述系 统还包括输出所述第一角极限和所述第二角极 限中的所述一者的指示的界面。 权利要求书2页 说明书17页 附图13页 CN 111231981 A 。

3、2020.06.05 CN 111231981 A 1.一种用于使挂车倒车的车辆的倒退辅助系统， 其包括： 控制器， 所述控制器： 接收驾驶员控制信号； 并且 输出基于所述控制信号并且受到与计算的最大可控角相对应的第一角极限和在低于 所述最大可控角的可操纵性阈值处的第二角极限中的一者的限制的车辆倒退转向命令； 以 及 界面， 其输出所述第一角极限和所述第二角极限中的所述一者的指示。 2.如权利要求1所述的系统， 其还包括输入件， 所述输入件从驾驶员接收倒退控制命 令， 并基于所述倒退控制命令输出所述驾驶员控制信号。 3.如权利要求1或2中任一项所述的系统， 其中： 所述控制信号包括方向和幅度；。

4、 并且 所述控制器将所述幅度解译为在所述控制信号指示的所述方向上的曲率命令。 4.如前述权利要求中任一项所述的系统， 其中所述控制器致使所述系统选择性地以正 常模式和高级模式操作， 在所述正常模式下， 所述倒退转向命令受所述第二角极限的限制， 在所述高级模式下， 所述倒退转向命令受所述第一角极限的限制。 5.如权利要求4所述的系统， 其中所述控制器通过所述界面接收所述正常模式和所述 高级模式中的一者的用户选择。 6.如权利要求5所述的系统， 其中： 所述界面呈现与所述正常模式和所述高级模式中的每一者相对应的软按钮； 并且 在与相应软按钮相对应的输入之后向所述控制器输出对所述正常模式或所述高级模。

5、 式中的一者的选择。 7.如权利要求6所述的系统， 其中： 所述控制器最初基于预定标准确定是否期望所述系统以所述高级模式操作； 并且 当所述控制器最初确定不期望所述系统以所述高级模式操作时， 所述界面指示与所述 高级模式相对应的所述软按钮是不能选择的。 8.如权利要求5所述的系统， 其中： 所述界面呈现来自所述正常模式和所述高级模式中的任一者的当前操作模式的指示； 并且 所述控制器通过所述车辆中的至少一个物理控制接收对所述正常模式和所述高级模 式中的另一者的选择。 9.如权利要求5所述的系统， 其中所述第二极限能由用户在预定范围内进行调整。 10.如权利要求9所述的系统， 其中所述界面呈现所述。

6、第二极限的指示以及用于在所述 预定范围内升高或降低所述极限的相应软按钮。 11.如权利要求4所述的系统， 其中除非所述挂车满足至少一个预定标准， 否则所述控 制器将所述系统的操作限制在所述正常模式内。 12.如权利要求11所述的系统， 其中所述预定标准是所述挂车的长度在阈值常规挂车 长度之上或者所述挂车的类型与鹅颈式挂车相对应中的一者。 13.如权利要求4所述的系统， 其中当所述系统在所述正常模式下操作并且初始车辆- 挂车角在所述第二角极限之上时， 所述界面呈现沿向前方向驾驶所述车辆或选择所述高级 权利要求书 1/2 页 2 CN 111231981 A 2 模式的提示。 14.如权利要求4所。

7、述的系统， 当初始车辆-挂车角在所述第二角极限之上时， 所述控制 系统界面选择以所述高级模式操作。 15.如权利要求4所述的系统， 其中所述控制器将所述正常模式和所述高级模式中的一 者指定为默认模式， 在激活所述系统时所述控制器选择性地以所述默认模式操作， 所述指 定由用户经由所述界面确定。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111231981 A 3 具有高级用户模式的挂车倒退辅助系统 技术领域 0001 本发明总体上涉及车辆中的转向辅助技术， 并且更具体地， 涉及 一种具有对应于 需要较短和较长转弯恢复距离的参数的正常和高级 模式的挂车倒退辅助系统。 背景技术 0002 众所周知， 使附接。

8、有挂车的车辆倒退对许多驾驶员来说是一项困 难的任务。 对于 未接受过在有挂车的情况下进行倒退的训练的驾驶员， 诸如例如不常在附接有挂车的情 况下进行驾驶的那些驾驶员(例如， 租用挂车、 不常使用个人挂车等)， 尤其如此。 造成此类 困难的一个原 因在于， 使附接有挂车的车辆倒退需要与使未附接有挂车的车辆倒退 时的 正常转向相反的反向转向， 和/或需要制动以在出现弯折(jack- knife)状况之前稳定车 辆-挂车组合。 造成此类困难的另一个原因在于， 在使附接有挂车的车辆倒退时小的转向 误差被放大， 从而致使挂车偏 离期望路径。 0003 因此， 一种提供简单的人机界面并且克服已知的挂车倒退。

9、辅助系 统的其他缺点 的挂车倒退方法可能是有利的、 期望的或有用的。 发明内容 0004 根据本公开的一个方面， 一种用于使挂车倒车的车辆的倒退辅助 系统包括控制 器， 所述控制器接收驾驶员控制信号并输出基于所述控 制信号并且受到与计算的最大可 控角相对应的第一角极限和在低于 最大可控角的可操纵性阈值处的第二角极限中的一者 的限制的车辆 倒退转向命令。 所述系统还包括输出第一角极限和第二角极限中的一 者的 指示的界面。 0005 该方面的实施例可以包括以下特征中的任一者或组合： 0006所述系统还包括输入件， 所述输入件从驾驶员接收倒退控制命 令， 并基于所述 倒退控制命令输出驾驶员控制信号；。

10、 0007所述控制信号包括方向和幅度， 并且控制器将幅度解译为在控 制信号指示的 方向上的曲率命令； 0008控制器致使系统选择性地以正常模式和高级模式操作， 在所述 正常模式下， 倒 退转向命令受第二角极限的限制， 在高级模式下， 倒 退转向命令受第一角极限的限制； 0009控制器通过界面接收对正常模式和高级模式中的一者的用户 选择； 0010所述界面呈现与正常模式和高级模式中的每一者相对应的软 按钮， 并且在与 相应软按钮相对应的输入之后向控制器输出对正常模 式或高级模式中的一者的选择； 0011控制器最初基于预定标准确定是否期望系统以高级模式操作， 并且当控制器 最初确定不期望系统以高级。

11、模式操作时， 所述界面指示 与高级模式相对应的软按钮是不 可选择的； 0012所述界面呈现来自正常模式和高级模式中的任一者的当前操 作模式的指示， 并且控制器通过车辆中的至少一个物理控制来接收对 正常模式和高级模式中的另一者的 说明书 1/17 页 4 CN 111231981 A 4 选择； 0013第二极限可由用户在预定范围内进行调整， 并且所述界面呈现 第二极限的指 示以及用于在预定范围内升高或降低极限的相应软按 钮； 0014除非挂车满足至少一个预定标准， 否则控制器将系统的操作限 制在正常模式 内； 0015预定标准是挂车的长度在阈值常规挂车长度之上或挂车的类 型与鹅颈式挂车 相对应。

12、中的一者； 0016当系统以正常模式操作并且初始车辆-挂车角在所述第二角极 限之上时， 所述 界面呈现沿向前方向驾驶车辆或选择高级模式的提示； 0017当初始车辆-挂车角在第二角极限之上时， 控制系统界面选择 以高级模式操 作； 以及 0018控制器将正常模式和高级模式中的一者指定为默认模式， 在激 活系统时控制 器选择性地以默认模式操作， 所述指定由用户经由界面 确定。 0019 根据本公开的另一方面， 一种用于使挂车倒车的车辆的倒退辅助 系统包括控制 器， 所述控制器接收驾驶员控制信号并且以正常模式和 高级模式中的一者操作。 当以高级 模式操作时， 控制器输出基于控制 信号并受到与计算的最。

13、大可控角相对应的第一角极限 的限制的车辆 倒退转向命令， 而当以正常模式操作时， 控制器输出基于控制信号并 受到 在低于最大可控角的可操纵性阈值处的第二角极限的限制的车 辆倒退转向命令。 所述系 统还包括输出第一角极限和第二角极限中的 一者的指示的界面。 0020 根据本公开的另一方面， 一种用于辅助使车辆-挂车组合倒车的 方法包括： 接收 驾驶员控制信号并且以正常模式和高级模式中的一者 控制所述车辆-挂车组合的倒车。 当 以高级模式操作时， 控制倒车包括 输出基于控制信号并受到与计算的最大可控角相对应 的第一角极限 的限制的车辆倒退转向命令， 而当以正常模式操作时， 控制倒车包括 输出 基于。

14、控制信号并受到在低于最大可控角的可操纵性阈值处的第 二角极限的限制的车辆倒 退转向命令。 所述方法还包括向车辆驾驶员 呈现第一角极限和第二角极限中的一者的指 示。 0021 在研究以下说明书、 权利要求和附图时， 本领域技术人员应当理 解和了解本公开 的这些和其他方面、 目标和特征。 附图说明 0022 在附图中： 0023 图1是附接到挂车的车辆的俯视透视图， 所述挂车具有用于操作 挂车倒退辅助系 统的挂接角传感器的一个实施例； 0024 图2是示出具有转向输入装置、 曲率控制器和挂车制动系统的挂 车倒退辅助系统 的一个实施例的框图； 0025 图3是示出根据一个实施例的叠覆有二维x-y坐标。

15、系的车辆和挂 车的几何结构的 示意图， 识别用于确定用于挂车倒退辅助系统的车辆 与挂车的运动关系的变量； 0026 图4是根据一个实施例的具有用于操作挂车倒退辅助系统的可 旋转旋钮的转向 输入装置的平面图； 说明书 2/17 页 5 CN 111231981 A 5 0027 图5是用于选择挂车的期望曲率的可旋转旋钮的另一实施例的 平面图， 以及示出 具有与可以选择的期望曲率相关的各种挂车曲率路 径的车辆和挂车的对应示意图； 0028 图6是示出根据一个实施例的使用挂车倒退辅助系统实施各种 依序曲率选择的 车辆和挂车的倒退顺序的示意图； 0029 图7是示出车辆使挂车沿着包括其间具有恢复时段的。

16、多个曲率 的路径倒退的示 意图； 0030 图8是示出车辆使挂车沿着包括其间具有延长的恢复时段的多 个曲率的替代路 径倒退的另外的示意图； 0031 图9是根据本公开的一方面的指示操作模式的车辆人机界面的 前透视图； 0032 图10是描绘用于确定和激活高级模式操作方案的相关部分的简 化系统图； 0033 图11是描绘用于确定高级模式可用性、 激活高级模式以及以高 级模式操作的逻 辑和工作流程的流程图； 0034 图12是可在车辆人机界面上呈现的替代操作模式指示； 0035 图13是可在车辆人机界面上呈现的另外的替代操作模式指示； 0036 图14是描绘根据另一个实施例的用于确定高级模式可用性。

17、、 激 活高级模式以及 以高级模式操作的替代逻辑和工作流程的流程图； 0037 图15是描绘根据另一个实施例的用于确定高级模式可用性、 激 活高级模式以及 以高级模式操作的另外的替代逻辑和工作流程的流 程图； 以及 0038 图16是根据本公开的另外方面的指示操作模式的替代的车辆人 机界面的前透视 图。 具体实施方式 0039 出于本文描述目的， 术语 “上部” 、“下部” 、“右” 、“左” 、“后” 、 “前” 、“竖直” 、“水 平” 、“内部” 、“外部” 和它们的衍生词应当与如图1 中定向的装置相关。 然而， 应当理解， 除 非明确地指明相反， 否则所 述装置可以采用各种替代定向。 。

18、还应当理解， 附图中所示的以 及以下 说明书中描述的具体装置和过程仅是所附权利要求中限定的发明构 思的示例性 实施例。 因此， 除非权利要求另外明确地表明， 否则与本 文公开的实施例相关的具体尺寸 和其他物理特性不应被视为限制。 另 外， 除非另有指明， 否则应当理解， 对在给定方向等上 或沿着给定方 向等延伸的部件的具体特征的论述并不意味着所述特征或所述部件 在此 方向上循着笔直的线或轴线， 或者并不意味着其仅在此方向上或 在此平面上延伸而没有 其他方向分量或偏差， 除非另有指明。 0040 参考图1-图16， 附图标记10总体上表示用于通过允许车辆14 的驾驶员指定挂车 12的倒退路径26。

19、的期望曲率 来控制附接到车 辆14的挂车12的倒退路径26的挂车倒退辅 助系统。 在一个实施例 中， 挂车倒退辅助系统10在驾驶员使用加速踏板和制动踏板来控制 车辆14的倒车速度时自动地操纵车辆14以在期望曲率或倒退路径 26上引导挂车12。 为监 控挂车12相对于车辆14的位置， 挂车倒退 辅助系统10可以包括感测或以其他方式确定挂 车12和车辆14之间 的挂接角的传感器系统16。 在一个实施例中， 传感器系统16可以 包 括附接到挂车12的传感器模块20， 所述传感器模块监控挂车12的 动态， 诸如横摆率， 并且 与挂车倒退辅助系统10的控制器28通信以 确定瞬时挂接角。 因此， 传感器模。

20、块20的一个 说明书 3/17 页 6 CN 111231981 A 6 实施例适于附接到挂 车12并生成挂车横摆率2。 根据此类实施例的挂车倒退辅助系统10 还可以包括生成车辆横摆率1和车速v1的车辆传感器系统16。 因 此， 鉴于挂车12和车辆14 之间的运动关系， 挂车倒退辅助系统10 的控制器28可以基于挂车横摆率2、 车辆横摆率 1和车速v1来估 计挂接角。 在另一个实施例中， 传感器系统16可以包括挂接角传感 器 44， 诸如基于视觉的系统， 其采用车辆14上的相机46来监控挂 车12上的目标52以确定挂接 角， 且从而进一步提高总体估计的挂 接角的可靠性。 0041 关于挂车倒退。

21、辅助系统10的一般操作， 可以提供转向输入装置 18， 诸如可旋转或 以其他方式可移动的旋钮30， 以使驾驶员提供挂车 12的期望曲率 。 因此， 转向输入装置18 可以在各自提供挂车12的 期望曲率 的增量变化的多个选择(诸如旋钮30的连续旋转位 置)之 间操作。 在输入期望曲率 时， 控制器28可以基于估计的挂接角 和挂车12与车辆 14之间的运动关系来生成使车辆14在期望曲率 上引导挂车12的转向命令。 因此， 挂接角 估计的准确性对于操作挂 车倒退辅助系统10至关重要。 但是， 应当理解， 可以结合附加或 替 代车辆特征(诸如挂车摇摆监控)使用用于瞬时估计挂接角的这类系统 10。 00。

22、42 参考图1所示的实施例， 车辆14是皮卡车实施例， 其配备有用 于控制附接到车辆 14的挂车12的倒退路径26的挂车倒退辅助系统 10的一个实施例。 具体地， 车辆14可枢转地 附接到挂车12的一个 实施例， 所述挂车具有带有封闭式货物区域34的箱形车架32、 具有 右轮总成和左轮总成的单车桥、 以及从封闭式货物区域34向前纵向 延伸的舌杆36。 所示挂 车12还具有呈联接器总成38形式的挂车挂 接连接器， 所述联接器总成连接到呈挂接球40 形式的车辆挂接连接 器。 联接器总成38闩锁到挂接球40上以提供枢转球形接头连接42， 所述枢转球形接头连接允许挂接角的转动。 应了解， 挂车12的附。

23、 加实施例可以替代地与 车辆14联接以提供枢转连接， 诸如通过与第 五车轮连接器连接。 还可预期， 挂车12的附加 实施例可以包括一个 以上车桥， 并且可以具有被配置用于不同负载和物品的各种形状和 大 小， 诸如船用挂车或平板挂车。 0043 参考图1和图2， 所示实施例中的传感器系统16包括传感器模 块20和基于视觉的 挂接角传感器44两者， 以用于估计车辆14与挂 车12之间的挂接角。 所示挂接角传感器44 采用相机46(例如， 视 频成像相机)， 所述相机可以位于车辆14后部的车辆尾门48的上部 区域附近， 如图所示， 使得相机46可以高于挂车12的舌杆36。 所示 相机46具有定位和定。

24、向 成捕获挂车12的一个或多个图像的成像视 野50， 包括包含用于固定至少一个目标52的一 个或多个期望目标放 置区的区域。 虽然预期相机46可以在没有目标52的情况下捕获挂车 12的图像以确定挂接角， 但在所示实施例中， 挂车倒退辅助系统10 包括目标52， 所述目 标放置在挂车12上以允许挂车倒退辅助系统10 利用经由对目标52的图像获取和处理而获 取的信息。 例如， 所示相 机46可以包括视频成像相机， 所述视频成像相机反复捕获挂车12 的 连续图像， 可以对所述连续图像进行处理以识别目标52和其在挂车12上的位置， 以确定 目标52和挂车12相对于车辆14的移动以及对 应的挂接角。 还。

25、应当理解， 相机46可以包括 一个或多个视频成像相 机， 并且可以位于车辆14上的其他位置处以获取挂车12和期望的 目 标放置区的图像， 诸如位于车辆14的乘客舱54上以捕获鹅颈式挂车 的图像。 此外， 可预 期， 用于提供挂接角的挂接角传感器44和传 感器系统16的附加实施例可以包括以下中 的一者或它们的组合： 电 位计、 磁基传感器、 光学传感器、 接近度传感器、 旋转传感器、 电容 传感器、 电感传感器、 或基于机械的传感器(诸如安装到枢转球形接头 连接42的机械传感 说明书 4/17 页 7 CN 111231981 A 7 器总成)、 倒车辅助系统的能量转换器、 盲区系统、 和/或交。

26、叉通行警报系统、 以及挂接角 的其他可设想的传感器或指 示器， 以补充或用于代替基于视觉的挂接角传感器44。 0044 图1所示的传感器模块20的实施例包括安装在挂车12的舌杆 36上的靠近封闭式 货物区域34的容纳的传感器群集21， 并且包括位 于挂车12的横向相对的车轮上的左轮速 和右轮速传感器23。 可设想， 轮速传感器23可以是用于监控前进速度和倒车速度两者的双 向轮速 传感器。 而且， 可预期， 在附加实施例中， 传感器群集21可以安装 在挂车12的替代 部分上。 0045 传感器模块20生成指示挂车12的各种动态的多个信号。 所述信 号可以包括分别 由横摆率传感器25、 加速度计2。

27、7和轮速传感器23生 成的横摆率信号、 横向加速度信号和轮 速信号。 因此， 在所示实施例 中， 横摆率传感器25和加速度计27包含在容纳的传感器群集 21内， 但是可以设想其他配置。 可设想， 在一些实施例中， 加速度计27可 以是两个或更多 个单独的传感器并且可以以一定偏移角布置(诸如与 挂车12的纵向方向22成正负四十五 度布置或与挂车12的纵向方向 和横向方向平行布置的两个传感器)以生成更稳健的加速 度信号。 还 可预期， 可以对这些传感器信号进行补偿和滤波以去除偏移或漂移， 并消除噪 声。 此外， 控制器28可以利用在传感器系统16外部接收的 处理信号以估计挂车挂接角、 挂车速度和相。

28、关的挂车参数， 所述处 理信号包括来自制动控制系统72和动力助力转向系 统62的标准信 号， 诸如车辆横摆率1、 车速v1和转向角 。 如下文更详细描述， 鉴 于挂车12 与车辆14之间的运动关系， 控制器28可以基于挂车横摆 率2、 车辆横摆率1和车速v1来 估计挂接角。 挂车倒退辅助系统 10的控制器28还可以利用估计的挂车变量和挂车参数 来控制转向系 统62、 制动控制系统72和动力传动系统控制系统74， 诸如辅助使车 辆-挂车 组合倒退或减轻挂车摇摆状况。 0046 参考图2所示的挂车倒退辅助系统10的实施例， 挂接角传感器 44以虚线提供， 以 说明在一些实施例中， 在提供了挂车传感。

29、器模块 20时， 挂接角传感器可以省略。 挂车倒退 辅助系统10的所示实施例 从附加传感器和装置接收车辆14和挂车12状态相关的信息。 该 信息 包括来自定位装置56的定位信息， 该定位装置可以包括车辆14或手 持装置上的全球 定位系统(GPS)， 以基于定位装置56相对于挂车12 和/或车辆14的位置并基于估计的挂接 角确定车辆14和挂车12的 坐标位置。 定位装置56可以另外或替代地包括航迹推算系统， 所述 航迹推算系统用于至少基于车速、 转向角和挂接角来确定车辆14 和挂车12在局部 坐标系内的坐标位置。 由挂车倒退辅助系统10接收 的其他车辆信息可以包括来自速度传 感器58的车辆14的。

30、速度和来 自横摆率传感器60的车辆14的横摆率1。 可预期， 在附加实 施例 中， 挂接角传感器44以及其他车辆传感器和装置可以提供传感器信 号或其他信息， 诸如接近度传感器信号或挂车12的连续图像， 挂车 倒退辅助系统10的控制器28可以用各 种例程处理所述信号或其他 信息以确定挂接角的指示符(诸如挂接角的范围)。 0047 如图2进一步所示， 挂车倒退辅助系统10的一个实施例与车辆 14的动力助力转向 系统62进行通信， 以操作车辆14的转向轮64(图 1)以移动车辆14， 使得挂车12根据挂车12 的期望曲率 作出反应。 在所示实施例中， 动力助力转向系统62是电动助力转向(EPAS)系。

31、 统， 其包括电动转向马达66， 以用于基于转向命令来转动转向轮64到某 个转向角， 其中所 述转向角可以通过动力助力转向系统62的转向角 传感器67感测。 转向命令可以由挂车倒 退辅助系统10提供以在倒退 操纵期间自主地转向， 并且可以替代地经由方向盘68(图1)的 说明书 5/17 页 8 CN 111231981 A 8 旋转位 置(例如， 方向盘角度)手动提供。 然而， 在所示实施例中， 车辆14的 方向盘68与车 辆14的转向轮64机械地联接， 使得方向盘68与转向 轮64一致地移动， 从而防止在自主转向 期间用方向盘68进行手动干 预。 更具体地， 扭矩传感器70设置在动力助力转向。

32、系统62上， 所述 扭矩传感器感测方向盘68上的扭矩， 所述扭矩不是方向盘68的自主 控制所预期的并 且因此指示手动干预， 由此挂车倒退辅助系统10可 以提醒驾驶员中止使用方向盘68进行 手动干预和/或中止自主转向。 0048 在替代实施例中， 一些车辆具有允许方向盘68与此类车辆的转 向轮64的移动部 分地脱离的动力助力转向系统62。 因此， 方向盘68 可以独立于车辆的动力助力转向系统62 控制转向轮64的方式(例如， 由挂车倒退辅助系统10命令的自主转向)而旋转。 因此， 在方 向盘68 可以与转向轮64选择性地脱离以允许其独立操作的这些类型的车辆 中， 方向盘68 可以用作挂车倒退辅助。

33、系统10的转向输入装置18， 如本文中更详细地公开。 0049 再次参考图2所示的实施例， 动力助力转向系统62向挂车倒退 辅助系统10的控制 器28提供与车辆14的转向轮64的旋转位置相 关的信息， 包括转向角。 除了其他车辆14和挂 车12的状况之外， 所 示实施例中的控制器28还处理当前转向角， 以沿着期望的曲率 引 导 挂车12(图5)。 可设想， 在附加实施例中， 挂车倒退辅助系统10可 以是动力助力转向系统62 的集成部件。 例如， 动力助力转向系统62 可以包括挂车倒退辅助算法， 以用于根据从转向 输入装置18、 挂接角 传感器44、 动力助力转向系统62、 车辆制动控制系统72。

34、、 动力传动 系 统控制系统74和其他车辆传感器和装置接收的全部或部分信息来 生成车辆转向信息和命 令。 0050 还如图2示出， 车辆制动控制系统72还可以与控制器28进行通 信以向挂车倒退辅 助系统10提供诸如车辆轮速的制动信息， 并且从 控制器28接收制动命令。 例如， 车速信息 可以根据由制动控制系统72监控的各个轮速来确定。 除其他可设想的手段之外， 车速也可 以根 据动力传动系统控制系统74、 速度传感器58和定位装置56来确定。 在一些实施例中， 作为车辆横摆率传感器60的替代或补充， 各个轮 速也可以用于确定车辆横摆率1， 所述 车辆横摆率可以提供给挂车 倒退辅助系统10。 在。

35、某些实施例中， 挂车倒退辅助系统10可以 向制 动控制系统72提供车辆制动信息， 以允许挂车倒退辅助系统10在挂 车12的倒退期间 控制车辆14的制动。 例如， 在一些实施例中， 挂车 倒退辅助系统10可以在挂车12的倒退期 间调节车辆14的速度， 这 可以减少出现不可接受的挂车倒退状况的可能性。 不可接受的挂 车倒 退状况的示例包括但不限于车辆14超速状况、 高挂接角速率、 挂车 角动态不稳定性、 计算的理论挂车弯折状况(由最大车辆转向角、 牵引 杆长度、 拖挂车辆轴距和有效挂车长 度限定)或物理接触式弯折极限 (由相对于车辆14和挂车12的角位移极限限定)等。 本文公 开了， 挂 车倒退辅。

36、助系统10可以发出对应于实际的、 即将发生的和/或预期的 不可接受的 挂车倒退状况的通知的警报信号。 0051 如图2所示的实施例中所示， 动力传动系统控制系统74还可以 与挂车倒退辅助系 统10交互， 以在挂车12的倒退期间调节车辆14 的速度和加速度。 如上所述， 可能需要调节 车辆14的速度以限制出 现诸如例如弯折和挂车角动态不稳定性等不可接受的挂车倒退状 况 的可能性。 类似于与不可接受的挂车倒退状况相关的高速考虑因素， 高加速度和高动 态驾驶员曲率请求也可能导致此类不可接受的挂车 倒退状况。 0052 继续参考图2， 所示实施例中的挂车倒退辅助系统10可以与一 个或多个装置(包 说明。

37、书 6/17 页 9 CN 111231981 A 9 括可以提示视觉、 听觉和触觉警告的车辆警报系统 76)进行通信。 例如， 车辆制动灯78和车 辆紧急闪光灯可以提供可视 警报， 而车辆喇叭79和/或扬声器81可以提供可听警报。 另外， 挂车 倒退辅助系统10和/或车辆警报系统76可以与车辆14的人机界面 (HMI)80进行通信。 HMI 80可以包括车辆显示器82， 诸如中控面板 安装的导航或娱乐显示器(图1)。 此外， 挂车 倒退辅助系统10可以经 由无线通信与HMI 80的另一实施例(诸如与一个或多个手持或便 携 式装置(包括一个或多个智能电话)进行通信。 便携式装置还可以包括 显示。

38、器82， 用于 向用户显示一个或多个图像和其他信息。 例如， 便携 式装置可以在显示器82上显示挂车12 的一个或多个图像以及估计 的挂接角的指示。 此外， 便携式装置可以提供反馈信息， 诸 如可视、 可听和触觉警报。 0053 如图2中进一步所示， 挂车倒退辅助系统10包括转向输入装置 18， 所述转向输入 装置连接到控制器28以允许在它们之间传达信息。 本文公开了， 转向输入装置18可以以有 线方式或无线方式耦接到控 制器28。 转向输入装置18向挂车倒退辅助系统10提供限定挂 车12 的期望倒退行驶路径26的信息， 以供控制器28处理并生成转向命 令。 更具体地， 转向 输入装置18可以。

39、提供与挂车12的期望倒退行驶 路径26的期望曲率 相关的选择或位置信 息。 此外， 由转向输入装 置18提供的挂车转向命令可以包括与命令的行驶路径变化诸如期 望 曲率 的增量变化有关的信息， 以及与挂车12将沿着由挂车12的纵 向中心线轴线限定 的路径行驶的指示有关的信息， 诸如限定挂车的基 本笔直行驶路径的为零的期望曲率值。 如下文将更详细地论述， 根据 一个实施例的转向输入装置18可以包括可移动控制输入装 置以允许 车辆14的驾驶员命令期望的挂车转向动作或以其他方式选择和更改 期望曲率 。 例如， 可移动控制输入装置可以是可旋转旋钮30， 该可 旋转旋钮可以围绕延伸通过旋钮 30的顶部表面。

40、或顶面的旋转轴线旋 转。 在其他实施例中， 可旋转旋钮30可以围绕基本上平 行于可旋转 旋钮30的顶部表面或顶面延伸的旋转轴线旋转。 此外， 根据附加实 施例， 转向 输入装置18可以包括用于提供限定期望倒退路径26的期 望曲率 或其他信息的替代装置， 诸如操纵杆、 小键盘、 一系列可按 压按钮或开关、 滑动输入装置、 触摸屏显示器上的各种用 户界面、 用 于接收手势的基于视觉的系统、 便携式装置上的控制接口以及本领域 普通技 术人员通常理解的其他可设想的输入装置。 可以预期， 转向输 入装置18还可以用作其他特 征的输入装置， 诸如为其他车辆特征或 系统提供输入。 0054 仍然参考图2所示。

41、的实施例， 控制器28配置有微处理器84， 以 处理存储在存储器 86中的逻辑和例程， 所述逻辑和例程从传感器系 统16接收信息， 所述传感器系统包括挂车 传感器模块20、 挂接角传 感器44、 转向输入装置18、 动力助力转向系统62、 车辆制动控制系 统72、 挂车制动系统、 动力传动系统控制系统74和其他车辆传感器 和装置。 控制器28可以 根据所接收信息中的全部或一部分来生成车 辆转向信息和命令。 其后， 可以将车辆转向信 息和命令提供给动力助 力转向系统62， 以用于影响车辆14的转向， 从而实现挂车12的命 令行驶路径。 控制器28可以包括微处理器84和/或用于处理一个或 多个例程。

42、的其他模拟 和/或数字电路。 而且， 控制器28可以包括存储 器86以用于存储一个或多个例程， 包括挂接 角估计例程130、 操作 例程132和曲率例程98。 应理解， 控制器28可以是独立专用控制器， 或者可以是与其他控制功能集成诸如与传感器系统16、 动力助力转 向系统62以及其他可 设想车载或车外车辆控制系统集成的共享控制 器。 0055 参考图3， 我们现在转向论述用于计算挂车12的行驶路径的曲 率与拖挂挂车12的 说明书 7/17 页 10 CN 111231981 A 10 车辆14的转向角之间的运动关系的车辆和挂车 信息和参数， 这些信息和参数可期望用于 根据一些实施例配置的挂车。

43、 倒退辅助系统10， 包括在一个实施例中供控制器28的曲率例 程98使 用。 为实现此类运动关系， 可以关于与车辆/挂车系统相关联的参数做 出某些假 设。 此类假设的示例包括但不限于： 由车辆14以相对低的 速度使挂车12倒退、 车辆14和挂 车12的车轮具有可忽略的(例如， 没有)滑动、 车辆14的轮胎具有可忽略的(例如， 没有)横 向顺应性、 车辆14和挂车12的轮胎具有可忽略的(例如， 没有)变形、 车辆14的 致动器动态 可忽略、 以及车辆14和挂车12表现出可忽略的(例如， 没有)侧倾运动或俯仰运动， 以及可 能影响用车辆14控制挂车12的 其他可设想因素。 0056 如图3所示， 。

44、对于由车辆14和挂车12限定的系统来说， 运动关 系是基于与车辆14 和挂车12相关联的各种参数。 这些参数包括： 0057 ： 车辆的转向前轮处的转向角； 0058 ： 车辆的横摆角； 0059 ： 挂车的横摆角； 0060 ： 挂接角( - )； 0061 W： 车辆的轴距； 0062 L： 挂接点与车辆的后车桥之间的牵引杆长度； 0063 D： 挂接点与挂车的车桥或多车桥挂车的有效车桥之间的距离(挂 车长度)； 以及 0064 r2： 挂车的曲率半径。 0065 可以用下文提供的方程表达挂车12的车桥的中点处的挂车路径曲率 半径r2、 车 辆14的转向轮64的转向角 以及挂接角之间的运动。

45、关 系的一个实施例。 因此， 如果提供 了挂接角， 则挂车路径曲率 2可 以基于调节转向角 来控制(其中为挂车横摆率， 并且 为挂车速度)。 0066 0067 此关系可以被表达为根据挂车路径曲率 2和挂接角来提供转向角 。 0068 0069 因此， 对于特定车辆和挂车组合， 运动关系的某些参数(例如， D、 W 和L)是恒定的 且假设是已知的。 V是车辆的纵向速度， 并且g是由于 重力引起的加速度。 是速度相关参 数， 当 设置为零时， 使转向角 的计算与车速无关。 例如， 可以在车辆14的电子控制系统中 预定义 运动关系的车辆特定参数， 并且运动关系的挂车特定参数可以由车辆 14的驾驶员。

46、 来输入， 响应于车辆转向命令从所感测到的挂车行为来 确定， 或者另外从挂车12提供的信 号来确定。 挂车路径曲率 2可以 从经由转向输入装置18的驾驶员输入确定。 通过使用用于 提供转向 角的方程， 可以由曲率例程98生成对应的转向命令， 以用于控制车 辆14的动力 说明书 8/17 页 11 CN 111231981 A 11 助力转向系统62。 0070 在附加实施例中， 为了在鹅颈式挂车或其他类似挂车与位于车辆 14的后车桥上 方的挂接球或第五车轮连接器连接时操作挂车倒退辅 助系统10， 曲率例程98可以假设枢 转连接与车辆14的后车桥之间 的纵向距离L(在本文中也称为挂车长度)等于零。

47、。 所述假设 实质上假 设与挂车12的枢转连接基本上与车辆14的后车桥竖直对齐。 当做出 此类假设 时， 控制器28可以生成用于车辆14的转向角命令， 作为与 枢转连接与车辆14的后车桥之间 的纵向距离L无关的函数。 应理解， 所述鹅颈式挂车通常是指升高舌杆36构型以在后车桥 上方的升高位 置处(诸如在卡车的货厢内)与车辆14附接， 由此鹅颈式挂车的实施 例可以 包括平板车货物区域、 封闭式货物区域、 露营车、 牛挂车、 马 挂车、 低箱板挂车以及具有这 种舌杆36构型的其他可设想挂车。 0071 现在参考图4， 转向输入装置18的一个实施例被示出为设置在 车辆14的中央控制 台108上靠近变。

48、速杆110。 在该实施例中， 转向 输入装置18包括可旋转旋钮30， 以用于为控 制器28提供挂车12的 期望曲率 。 更具体地， 可旋转旋钮30的角位置可以与曲率输入C 相 关， 使得旋钮30旋转到不同的角位置提供基于旋转量有增量变化 的不同的命令曲率 ， 并 且在一些实施例中， 提供标准化速率， 如本 文更详细描述的。 0072 如图4所示， 可旋转旋钮30可以被偏置(例如， 通过弹簧回程)到 相对的运动旋转 范围R(R)、 R(L)之间的中心或静止位置P(AR)。 在所 示实施例中， 相对运动旋转范围中的第 一个范围R(R)基本上等于相 对运动旋转范围R(L)、 R(R)中的第二个范围R。

49、(L)。 为提供对可 旋转 旋钮30的旋转量的触觉指示， 朝向静止位置P(AR)偏置旋钮的扭矩 可以根据可旋转 旋钮30相对于静止位置P(AR)的旋转量而增加(例如， 非线性地)。 另外， 可旋转旋钮30可以 配置有位置指示棘爪， 使得驾 驶员可以肯定地感觉到静止位置P(AR)并且感觉到相对运动 旋转范 围R(L)、 R(R)的末端接近(例如， 软端停止)。 可旋转旋钮30可以根 据可旋转旋钮30 相对于静止位置P(AR)的旋转量和可旋转旋钮30相 对于静止位置P(AR)的移动方向来生成 期望曲率值， 所述静止位置本 身可以对应于零曲率命令。 还可预期， 可旋转旋钮30的旋转 速率也 可以用于。

50、确定输出到控制器28的期望曲率 。 旋钮30的静止位置 P(AR)对应于信 号， 所述信号指示车辆14应被转向， 使得挂车12沿 着与来自驾驶员的零挂车曲率请求相对 应的基本上笔直倒退路径114 (图5)倒退， 所述基本上笔直倒退路径如旋钮30返回到静止 位置P(AR) 时挂车12的纵向方向122所限定。 旋钮30的最大顺时针位置和逆时 针位置(即， 相对运动旋转范围R(R)、 R(L)的极限)可以各自对应于指 示挂车12的行驶路径的最紧曲率 半径(即， 最急剧轨迹或最小曲率 半径)的相应信号， 所述最紧曲率半径在没有导致弯折状 况的对应车 辆转向信息的情况下是可能的。 0073 如图5所示，。