CN107000741B - 用于提高车组的操纵性能的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于提高车组的操纵性能的设备，该车组包括通过铰接接头互连的第一车辆单元、第二车辆单元和第三车辆单元，其中，该车组包括：两个驱动轮轴，其中每个驱动轮轴能够被独立地控制；用于确定车辆单元之间的铰接角度的装置；用于确定车组的转向轮角度的装置；用于确定车组的速度的装置；用于确定车辆单元的横摆率的装置；以及用于确定车组的转向轮与至少一个铰接接头之间的延迟值的装置，其中，该设备适于通过使用所确定的车辆单元的横摆率和所确定的延迟值来协调两个驱动轮轴之间的力比，从而控制铰接接头的期望的铰接角度。本发明的优点在于可以提高车组的操纵性能，从而可以遵循车组的期望路径。

Description

用于提高车组的操纵性能的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于提高车组(vehicle combination)的操纵性能的设备和方法，该车组包括通过铰接接头互连的至少三个车辆单元。该设备和方法特别适用于包括三个或更多个车辆单元的重型车组，其中两个车辆单元设有驱动轮轴。
背景技术
为重型车辆提供多于一个驱动轮轴变得越来越普遍。这对于混合动力车辆尤其如此，其中一个轮轴由内燃机以常规方式驱动，并且其中另一个驱动轮轴设有电机。该电机可以用作在需要时向车辆提供推进力的电动机，并且可以用作在车辆制动时回收能量的交流发电机。
通常仅使用电动机在环境敏感区域中(在市中心或开始行驶时)推进车辆。将电机用作与内燃机一起使用的电动机的一种情况是当需要额外的推进能量时，例如，当车辆加速时。当车辆由内燃机和电动机两者推进时，重要的是两个轮轴是同步的，以便提高驾驶性能并减少能量损失。
越来越多地使用混合动力车辆的一个领域是在城市公交车中。主要目的是减少排放并降低能量成本。尽管大多数公交车都是硬式公交车，但通常还提供铰接式公交车和双铰接式公交车，特别是其中需要大容量的情形。传统的铰接式公交车可以是推进式或牵引式构造。在传统的推进式公交车中，仅后C轮轴由后置内燃机提供动力，并且车辆的纵向稳定性由安装在铰接接头下面的主动液压器保持。在传统的牵引铰接式公交车中，发动机安装在公交车的侧面处的偏中心位置或底盘下面，并且仅B轮轴被提供动力。
当在包括电机的混合动力铰接式公交车上引入另一驱动轮轴时，该另一驱动轮轴将定位在不包括内燃机的车辆单元中。一个明显的原因是：除了转向轮轴之外，仅没有被提供动力的轮轴将定位在其它车辆单元中。另一个原因是提高车辆的牵引力。
因此，推进类型的混合动力铰接式公交车将包括由内燃机提供动力的后轮轴(即C轮轴)以及由电机提供动力的前车辆单元的后轮轴(即B轮轴)。牵引类型的混合动力铰接式公交车将包括由内燃机提供动力的前车辆单元的后轮轴(即B轮轴)以及由电机提供动力的后轮轴(即C轮轴)。
通常，两个轮轴将不被同时提供动力。当电池电量低时、当行驶相对较快时或者当在市中心以外行驶时，内燃机将被单独使用。当在环境敏感区域行驶时，在市中心行驶时或当电池充有电时，仅使用电动机推进车辆。仅当需要较高动力时，例如当爬坡或开始行驶时，可使用内燃机和电动机两者推进车辆。当车辆由内燃机和电动机两者推进时，重要的是两个轮轴是同步的，使得铰接接头中的纵向力最小化。
混合动力卡车也越来越普遍。在仅有一个由内燃机提供动力的后轮轴的较小运输卡车中，电机将连接到同一后轮轴。这些被称为并联式混合动力车辆，这是因为两个发动机可以并联工作。使用串联式混合动力车辆也是常见的，其中车轴仅由电机驱动，并且其中内燃机仅驱动交流发电机。
对于较大的混合动力卡车和牵引车，具有由内燃机提供动力的主后轮轴和由电机提供动力的附加后轮轴是不实际的，这是因为仅在必要时才使用附加轮轴，即，在承载重负载时才使用附加轮轴。相反，建议为挂车提供电机以为附加的驱动轮轴提供动力。这对于牵引车挂车组是特别有利的，这是因为在牵引车上没有足够的空间用于额外的电池，并且因为牵引车的重量增加可能使前轮轴过载。通过将完整的混合动力***放置在挂车中将在不影响牵引车性能的情况下允许灵活的解决方案。而且在这种布置中，重要的是两个轮轴是同步的，使得铰接接头中的纵向力最小化。
还能够将混合动力***放置在与卡车连接的牵引杆式挂车中，或者在也与卡车连接的台车挂车组的挂车中。当需要额外的动力时通过使用内燃机和电机两者来推进该车组，可以获得增大的牵引力。
对于在多于一个车辆单元中具有驱动轮轴的所有铰接式车组，重要的是使推进力与每个轮轴同步，使得不同的车辆单元等量地推进车辆。如果驱动轮轴未正确地同步，则车组可能变得不稳定或者能量可能损失。因此，这种车辆设有将使轮轴同步的控制***。
包括多个车辆单元的长车组的优点在于，由于其负载能力较高，所以通常更具有运输效率。铰接式公交车可以例如比硬式公交车运输更多的乘客。
较长车组的一个问题可能是车组的稳定性。即使对于包括两个车辆单元的车组(例如牵引车挂车组)，也可能在制动或转弯时出现稳定性问题。可能出现的一个稳定性问题在于，挂车开始从一侧摆动到另一侧。这种情况可能在车组以相对高的速度行驶并改变车道或沿曲线行驶时发生。车组的稳定性通常将在车辆直行时自行修正，但这可能仍然会影响车辆周围的交通，无论是撞到其它车辆还是惊吓到附近的司机。当车组制动时出现另一种稳定性问题。一个这样的问题被称为折拢(jack-knifing)，其中挂车将转体，使得牵引车和挂车将类似于折叠的小折刀。当挂车比牵引车更小地制动时可能发生这种情况。众所周知的另一个问题是摆动，其中挂车的过大制动力和较小的轮胎/路面摩擦可能导致横向夹持力的损失。这可能导致挂车开始前后摆动或旋转。
存在几种提高车组的稳定性以避免事故的方法。已经提出了降低挂车的转弯角度的解决方案，但不成功。由电子控制单元控制的防抱死制动器和电子制动力分配器减少了某些类型的事故。这种解决方案主要被设计用于具有单个挂车的车组，并且使用制动器来稳定车组。对于设有两个驱动轮轴并包括多于两个车辆单元的车组，所提出的解决方案是不够的。因此，仍有改进的余地。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于提高车组的操纵性能的设备，该车组包括通过铰接接头互连的三个车辆单元，其中两个车辆单元设有驱动轮轴。本发明的另一个目的是提供一种用于提高包括三个车辆单元的车组的操纵性能的方法，其中两个车辆单元设有驱动轮轴。
在用于设备的权利要求1和用于方法的权利要求15的特征部分中描述了根据本发明的问题解决方案。其它权利要求包含了本发明的设备和方法的进一步的有利拓展。
在用于提高包括通过铰接接头互连的第一车辆单元、第二车辆单元和第三车辆单元的车组的操纵性能的设备中，其中，该车组还包括分布式推进***，其中，该车组包括：第一驱动轮轴和第二驱动轮轴，其中，第一和第二驱动轮轴能够被独立地控制；用于确定车辆单元之间的铰接角度的装置；用于确定车组的转向轮角度的装置；用于确定车组的速度的装置；用于确定车辆单元的横摆率的装置；以及用于确定车组的转向轮与至少一个铰接接头之间的延迟值的装置，该问题得到解决是因为：该设备适于通过使用所确定的车辆单元的横摆率或铰接角度和所确定的延迟值来协调第一驱动轮轴与第二驱动轮轴之间的力比(force ratio)，从而控制第一铰接接头和第二铰接接头之间的期望的铰接角度。
通过该设备的第一实施例，该设备将通过协调第一驱动轮轴与第二驱动轮轴之间的力比来控制铰接接头的期望的铰接角度。以这种方式，可以增大或减小作用在铰接接头上的旋转扭矩，这进而将影响实际的铰接角度。
在一个实例中，第一和第二铰接接头的铰接角度是相同的。当不同的车辆单元具有基本相同的长度时，可能是这种情况。在铰接角度相同的情况下，车组的控制被简化，并且车组的操纵性能增加了。当车组转弯时，两个铰接接头的运行状况将类似并且是对称的。由此，不需要在两个铰接接头之间引入同步装置。每个铰接接头中的某种阻尼可能是有利的。
在另一实例中，第一和第二铰接接头的铰接角度将不同。当车辆单元具有不同长度时或者当铰接接头彼此不同时，将是这种情况。在铰接角度不同的情况下，可以将第一和第二铰接角度的平均值用作单个铰接角度。
在本发明的一个实例中，第一驱动轮轴设置在第一车辆单元中，并且第二驱动轮轴设置在第三车辆单元中。这种车组的实例是一种双铰接式公交车，其具有安装在公交车后部部分中的内燃机以及安装在公交车前部部分中的电动机。通过将电动力传动系(electric driveline)添加到公交车的前部部分，可以保留公交车的底板，这是因为电动机和电池两者都可以装配在标准公交车的前底板下面。在一些双铰接式公交车中，内燃机安装在公交车的前部部分中。在这种公交车中，能够将电动力传动系安装在公交车的后部部分中，并且仍保留后部部分的底板。
该车组也可以是例如具有台车和挂车的卡车。在这样的车辆中，内燃机安装在卡车中，并且挂车将设有电动力传动系，其中，电动机和电池安装在挂车中。车组也可以是具有牵引杆式挂车的卡车，其中，挂车设有混合动力电动力传动系。
通过相对于前驱动轮轴增加最后驱动轮轴的推进力，后车辆单元将推靠铰接接头，这进而将在铰接接头上产生正旋转扭矩。在这种情况下，铰接角度将增加，并且行进路径的半径将减小。当铰接式车组行进通过急弯时，可以使用这种功能，以便减小车组的转弯半径并允许车组遵循期望的路径。
通过相对于前驱动轮轴减小最后驱动轮轴的推进力，后车辆单元将在铰接接头上施加拉力，这进而将在铰接接头上产生负旋转扭矩。在这种情况下，铰接角度将减小，并且行进路径的半径将增大。当铰接式车组伸直时，可以使用这种功能，以便使车组稳定。
通过改变第一驱动轮轴与第二驱动轮轴之间的力比，能够在铰接接头上产生推力或压缩力或者拉力或拉伸力。以这种方式，铰接接头的实际铰接角度可以被控制为遵循期望的铰接角度。期望的铰接角度可以例如呈现车组遵循的期望的路径，并且可以基于前车辆单元的转向轮角度和所确定的延迟值。也可以从具有铰接角度、转向轮角度和车速作为输入的车辆模型确定期望的路径。所确定的延迟值是基于车组的速度的延迟时间，并且对应于前轮轴与相应的铰接接头之间的距离。如果车辆以相对低的速度行进或静止，则替代地将延迟值设为一距离是优选的。以这种方式，当车组开始行进时，控制***可以基于所测量的铰接角度和所述距离来开始控制期望的铰接角度。
在本发明的另一实例中，第一驱动轮轴设置在第二车辆单元中，并且第二驱动轮轴设置在第三车辆单元中。这种车组的实例是一种双铰接式公交车，其具有安装在公交车后部部分中的内燃机以及安装在公交车的中间部分中的电动机。通过将电动力传动系添加到公交车的中间部分，可以保留公交车的底板，这是因为电动机和电池两者都可以装配在标准公交车的中间底板下面。
本发明的设备可用于提高车组的操纵性能并使车辆稳定。有利于提高车组的操纵性能的一个条件是当车组行驶通过急弯时。主要在车组以低速行进时实现这种操纵性能。由此，仅在实际车速低于预定车速时才允许这种操纵性能是重要的。这样的预定速度可以低于15-30km/h。
有利于提高车组的稳定性的一个条件是当车组以相对高的速度直线行进或沿着稍微弯曲的路径行进时。在这种情况下，在铰接接头上产生轻微的拉伸力可能是有利的，这将抵消例如由侧风或不平坦的路面引起的任何纵向不稳定性。当车辆在较滑的道路上行进时，在铰接接头上施加轻微的拉伸力也可能是有利的，以便防止折叠。
本发明的设备适用于不同的车组。这种车组包括具有两个或更多个铰接接头的车组，例如牵引车、台车和半挂车或者双铰接式公交车。
在一种用于提高包括第一车辆单元、第二车辆单元和第三车辆单元的车组的操纵性能的方法中，其中，车组包括第一驱动轮轴和第二驱动轮轴，其中，车辆单元通过铰接接头互连，该方法包括以下步骤：确定铰接接头的铰接角度、确定车组的转向轮角度、确定车组的速度、确定车辆单元的横摆率、确定车组的转向轮与至少一个铰接接头之间的延迟值、以及通过使用所确定的车辆单元的横摆率和所确定的延迟值来协调第一驱动轮轴与第二驱动轮轴之间的力比，从而控制车辆单元之间的期望的铰接角度。
利用本发明的方法，可以提高包括通过铰接接头互连的至少三个车辆单元的车组的操纵性能。
附图说明
下面将参照附图更详细地描述本发明，附图中
图1示出了根据本发明的包括三个车辆单元的示意性车组，
图2示出了根据本发明的包括三个车辆单元的示意性车组的另一实例，
图3示出了用于提高车组的操纵性能的本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面描述的进一步展开的本发明的实施例应仅被认为是实例，而决非限制由专利权利要求提供的保护范围。该设备适用于包括三个车辆单元且其中两个车辆单元均包括驱动轮轴的各种车组，并且该设备特别适用于重型车辆，例如，牵引一个或多个挂车的卡车或者包括两个铰接接头的公交车。
图1示出了一种示意性的车组1，其包括第一车辆单元2、第二车辆单元3和第三车辆单元4。第一车辆单元2和第二车辆单元3通过第一铰接接头5互连。第二车辆单元3和第三车辆单元4通过第二铰接接头6互连。在所示的实例中，双铰接式公交车用作该车组的实例。另一实例可以例如是对台车半挂车组进行牵引的牵引车或是对牵引杆式挂车进行牵引的卡车。第一车辆单元2是双铰接式公交车的前部分，第二车辆单元3是中间部分，并且第三车辆单元4是双铰接式公交车的后部分。这种公交车通常用于公共交通，优选在需要高运输能力的拥挤地区。该车组设有分布式推进***33，它在所示的实例中是包括第二推进源和第一推进源的并联式混合动力***。在所示的实例中，第二推进源是内燃机12，并且第一推进源是可用作电动机的电机10。第二推进源也可以是与并联安装的电机组合的内燃机。第一车辆单元中还设有用于确定该车组的速度的装置35。这可以例如是记录车轮转速的速度计，并且可以与基于GPS的速度计***组合。
在该实例中，第一车辆单元2设有电机10。电机通过第一差速器9连接至第一驱动轮轴7并由电池36供电。由此，即使在车辆转弯而使得车轮将以不同的转速旋转时，第一驱动轮轴的车轮26、27也将在使用时提供相同的推进力。第一车辆单元2还设有前轮轴13，该前轮轴具有由方向盘32控制的两个前轮24、25。角度传感器22测量前轮的转向角。第一车辆单元2还设有横摆率确定装置17，该横摆率确定装置17可以是测量第一车辆单元的实际横摆率的横摆率传感器。第一车辆单元还设有第一铰接角度确定装置20，该第一铰接角度确定装置可以是适于测量第一铰接角度的角度传感器。
第一车辆单元2还设有延迟时间确定装置23，该延迟时间确定装置确定车组的转向轮与铰接接头5、6中的至少一个之间的延迟值。确定用于前轮轴的转向轮的中心与第一铰接接头5的第一枢转点15之间距离的第一延迟值是可能的。该延迟值对应于在延迟时间期间由第一枢转接头行进的距离，即，当车组以稳定的速度行进时从前轮轴到第一枢转接头的距离。第一延迟值也可以是前轮轴与第一枢转点之间的距离。当车辆以低速行进或静止时，使用距离值可能是有利的。以相同的方式，确定用于前轮轴的转向轮的中心与第二铰接接头6的第二枢转点16之间距离的第二延迟值是可能的。第一车辆单元还设有控制单元34，该控制单元适于执行与所使用的参数相关的估计和计算。控制单元可以是独立的控制单元，或者它也可以集成在现有的控制单元中，例如在车组的电子控制单元中。
在所示的实例中，第一、第二和第三车辆单元的长度基本相同。在这种情况下，第一和第二铰接接头的铰接角度将基本相同。对于这种情况，用于前轮轴的转向轮的中心与第一铰接接头5和第二铰接接头6之间的中心之间距离的延迟值可以被确定，并且替代第一和第二延迟值而使用。在这种情况下，第一铰接接头5与第二铰接接头6之间的中心将被视为虚拟的铰接接头。该延迟值对应于在延迟时间期间由第二车辆单元的中心行进的距离，并且可以用于在第一和第二铰接角度相等时控制铰接角度。
在另一实例中，第一和第二铰接接头的铰接角度将不同。当车辆单元具有不同长度时或者当铰接接头彼此不同时，将会是这种情况。在不同铰接角度的情况下，用于第一和第二铰接角度的平均值可以用作单个铰接角度。也能够将第一铰接角度和第二铰接角度之和用作单个铰接角度。此外，可以确定是第一延迟值和第二延迟值的平均值的新延迟值。该延迟值也可以是前轮轴与相应的铰接接头之间的第一距离和第二距离的平均值。
第二车辆单元3是双铰接式公交车的中间部分。第二车辆单元设置有具有两个车轮30、31的非驱动轮轴14。第二车辆单元还设有第二横摆率确定装置18和第二铰接角度确定装置21，它可以是适于测量第二铰接角度的角度传感器。
第三车辆单元4设有内燃机12。内燃机可以单独用于推进车组，其可以被关掉而使得车组仅由电力推进，或者当需要较大的力时或当要增强车组的操纵性能时该内燃机可以与电动机一起使用。该内燃机通过第二差速器11连接至第二驱动轮轴8。由此，第二驱动轮轴的轮28、29将在使用时提供相同的推进力。第三车辆单元4还设有第三横摆率确定装置19，该第三横摆率确定装置19可以是测量第三车辆单元的实际横摆率的横摆率传感器。
第一车辆单元2和第二车辆单元3用第一铰接接头5互连。在所示的实例中，第一铰接接头是固定式铰接接头，其包括通常在铰接式公交车中使用的转台。当车组是具有挂车的牵引车时，第一铰接接头5也可以是卡车使用的任何联接件(coupling)，例如第五轮或牵引杆联接件。第一铰接接头5包括第一枢转点15，第一铰接接头围绕该第一枢转点旋转。该枢转点是表示铰接接头的几何旋转中心的虚拟点。
第二车辆单元3和第三车辆单元4用第二铰接接头6互连。在所示的实例中，第二铰接接头是与第一铰接接头类似的固定式铰接接头。第二铰接接头6包括第二枢转点16，第二铰接接头围绕该第二枢转点旋转。该枢转点是表示该铰接接头的几何旋转中心的虚拟点。
由于驱动轮轴设有差速齿轮，当车组转弯时，通过允许两个车轮以不同的转速旋转，每个车轮也将传递相同的推进力。由此，施加在铰接接头上的力将是对称的，并且不会在铰接接头上施加额外的横摆率或旋转扭矩。
在所述的实例中，第一和第二铰接接头是类似的。在大多数情况下，类似的铰接接头用在双铰接式公交车中，但也能够为第一和第二铰接接头使用不同的转台。当车组是具有一个或多个挂车的牵引车或卡车时，铰接接头将彼此不同。每个铰接接头还可以设有铰接角度确定装置，以便确定两个相邻车辆单元之间的铰接角度。存在获得铰接角度的不同方法。一种可能性是使用例如安装在枢转点处的角度传感器。这种传感器能够用于固定式铰接接头。对于诸如牵引杆联接件或第五轮的可拆卸接头，其它确定装置可以是更稳定的，例如照相机或其它光学传感器。
在所描述的实例中，由于铰接接头是类似的，所以第一铰接角度和第二铰接角度将是相同的。由此，铰接接头将表现为对称的方式，这意味着铰接角度将彼此相等。
在车组的正常操作期间，驱动轮轴中的一个通常用于推进车组。取决于例如对车辆进行驱动的位置以及电能储存能力，使用内燃机或电机。该电机优选在市中心或其它人口密集区域或者当电池充有电时使用。当在这些区域之外行驶时或者当电池或多或少为空时，优选使用内燃机。
在某些情况下，使用内燃机和电机两者来推进车组也是有利的。一个原因是例如起动、加速或爬坡时需要额外的动力。另一个原因可能是在道路状况变滑时增加牵引力。在这些情况下，两个驱动轮轴将传送相同的推进力。
使用内燃机和电机两者来推进车辆的另一个原因是为了提高车组的操纵性能。在这种情况下，第一驱动轮轴与第二驱动轮轴之间的力比将被控制为使得将获得期望的第一和第二铰接角度。以这种方式，作用在铰接接头上的旋转扭矩可以增加或减少，这进而将影响实际的铰接角度。
通过相对于第一车辆单元的驱动轮轴增加第三车辆单元的驱动轮轴的推进力，第三车辆单元将推靠第二铰接接头，这进而将在第二铰接接头上产生正的旋转扭矩。此外，这种推进作用将使第二车辆单元推靠第一铰接接头，这进而将在第一铰接接头上产生正的旋转扭矩。在这种情况下，第一和第二铰接角度将增加，并且行进路径的半径将减小。以这种方式，能够增加车组的铰接角度，这进而可以在铰接车组行进通过急弯时使用。这也将允许车组遵循由转向前轮发起的预期路径。在不主动地控制铰接角度的情况下，这可以使由铰接接头行进的半径大于由转向前轮行进的半径，使得铰接接头走捷径(cut corner)。通过控制期望的铰接角度，可以避免这种情况。
为了在车辆例如驶过急弯时控制铰接角度，***检测车组的转向角。当转向角超过预定角度值，例如10度或更多时，该***将增加内燃机的推进力，以便增加第一和第二铰接接头的铰接角度。第一驱动轮轴与第二驱动轮轴之间的力比将取决于行驶路径的半径和车组的速度。当完成弯曲路径并且车组伸直时，该力比可以被再次设定为1。
也能够将前轮轴与相应铰接接头之间的距离与铰接角度一起用作输入值。这在车组例如遵循弯曲路径并且必须在行进期间停止时可能是有利的。为了能够使不同的车辆单元遵循相同的路径，即，为了能够确定期望的铰接角度，重要的是具有可靠的起始值。当车组静止时，车辆单元的横摆率将全部为零，因此，在车辆已经行驶过一段特定距离之前确定期望的铰接角度是不可能的。通过将铰接角度用作输入值，当车组继续行进时，车组可以继续遵循相同的行进路径，而不会中断。这将允许沿弯曲路径顺滑地行驶，即使车组必须停止或行驶非常缓慢。通过使用线性车辆模型来确定所期望的铰接角度优选。
如果当车组进入弯曲路径时该车组仅由电机推进，则起动内燃机，以便能够设定期望的力比。如果在车组进入弯道时该车组仅由内燃机驱动，则同样适用。在这种情况下，所述电机作为电动机被激活。
通过相对于第一车辆单元的驱动轮轴减小第三车辆单元的驱动轮轴的推进力，第三车辆单元将在第二铰接接头上施加拉力，这进而将在第二铰接接头上产生负的旋转扭矩。此外，这种拉动作用将使第二车辆单元在第一铰接接头处拉动，这进而将在第一铰接接头上产生负旋转扭矩。在这种情况下，铰接角度将减小，并且行进路径的半径将增大。当铰接式车组伸直时，可以使用这种功能，以便稳定车组。
通过改变第二驱动轮轴与第一驱动轮轴之间的力比，能够在铰接接头上产生压缩力或拉伸力。以这种方式，铰接接头的实际铰接角度可以被控制为期望的铰接角度。期望的铰接角度可以是例如呈现车组遵循的期望路径，其通过第一车辆单元的转向轮角度和至少一个确定的延迟值来设定。也可以从具有铰接角度、转向轮角度和车速作为输入的车辆模型确定期望的路径。
对于本实施例中描述的车组，其中驱动轮轴通过差速齿轮连接至推进源，驱动轮轴的两个车轮将传递相同的推进力。由此，施加在铰接接头上的力将是对称的，并且不会在该铰接接头上施加额外的横摆率或旋转扭矩。
本发明的设备可用于提高车组的操纵性能并使车辆稳定。有利于提高车组的操纵性能的一个条件是当车组行进通过急弯时。当车组以低速行驶时，主要执行这种操纵控制。由此，当实际车速低于预定车速时，仅允许这种操纵控制可能是重要的。这样的预定速度可以低于15-30km/h。
有利于提高车组稳定性的一个条件是当车组以相对高的速度直线行进时。在这种情况下，在铰接接头上产生轻微的拉伸力可能是有利的，这将抵消例如由侧风或不平坦路面引起的任何纵向不稳定性。优选地，当车组以相对高的速度行进时执行车辆的稳定化，以便抵消纵向不稳定性。在一个扩展例中，仅当实际车速高于预定车速时，例如高于50公里/小时，才允许这种稳定化。
当车辆在较滑的道路上行进时，在铰接接头上施加轻微的拉伸力也可以是有利的，以便防止折拢。在这种情况下，也可以在缓慢的速度下通过在铰接接头上施加拉伸力而允许稳定化。
当车组沿着弯曲路径行进时，期望的路径由前轮的角度设定。通过确定每个铰接接头的铰接角度，能够使用车辆模型来估计每个车辆单元，或者更确切地说，估计每个车辆单元的每个轮轮轴是否遵循期望的路径。如果不是，则能够确定与期望路径的偏差。通过控制两个驱动轮轴之间的推进比，能够控制期望的铰接角度，使得每个轮轴遵循期望的路径。利用车辆的速度和确定的延迟时间，能够控制铰接角度，使得每个枢转点都遵循期望的路径。
为了在车辆直线行驶并被稳定时控制铰接角度，该***检测车组的速度和横摆率。如果速度超过预定速度值，例如60km/h或更多，并且横摆率超过预定值，则该***将减小内燃机的推进力，以便减小第一胶接接头和第二胶接接头的铰接角度。第一驱动轮轴与第二驱动轮轴之间的力比将取决于所测量的横摆率和车组的速度。当车组被稳定时，即，当所测量的横摆率低于预定值时，力比可被再次设定为1。这里，铰接角被控制得尽可能小，或者被控制为小于预定角度值。
如果当决定对车组进行稳定时该车组仅由电机推进，则起动内燃机以便可以设定期望的力比。如果在决定对车组进行稳定时该车组仅由内燃机驱动，则同样适用。在这种情况下，电机作为电动机被激活。
如果路况是滑的并且该车组直线行进，即，没有明显的转向角，则车组也可以被稳定。在这种情况下，无论车组的速度如何，都会发生稳定化。相反，横摆率将用于确定车组是否被稳定。当横摆率超过预定值时，或者当铰接角度增加一定量时，并且例如ABS***指示较滑路况，则第一驱动轮轴与第二驱动轮轴之间的力比被控制为使得车组被稳定。这里，铰接角度被控制为小于预定角度值或接近于零。
如果车组沿着弯曲路径行进，则铰接角度被控制为对应于由转向角所表示的弯曲路径。如果铰接角度超过该值，使得铰接角度对应于比转向轮所表示的更弯曲的路径，则车组被稳定，使得铰接角度对应于由转向角表示的弯曲路径。
当车辆低速行驶时，使用铰接角度作为输入来确定期望的铰接角度是有利的，这是因为横摆率在低速时可能相对较低，并且因为横摆率传感器的分辨率可能不够高而不能以高精度测量小横摆率值。低信号还将包含更多的噪声和其它干扰，这将使得测量信号变差。
同时，当车辆高速行驶时，使用横摆率作为输入来确定期望的铰接角度是有利的，这是因为铰接角度在高速时将相对较小，并且因为角度传感器的分辨率可能不够高而不能以高精度测量小铰接角度。低信号还将包含更多的噪声和其它干扰，这将使得测量信号变差。图2示出了包括第一车辆单元2、第二车辆单元3和第三车辆单元4的示意性车组100的另一实例。这里描述的车组100与上述车组1之间的区别在于，第一驱动轮轴7设在第二车辆单元3中。通过将混合动力驱动***安装在第二车辆单元3中对于例如车组的重量分布可能是有利的。在本实例中，仅第二铰接角度将由分布式推进***控制。延迟时间确定装置将确定车组的转向轮与第二铰接接头6之间的延迟值。由于第一驱动轮轴设在第二车辆单元中，所以第一铰接接头将不受对两个驱动轮轴之间的推进比进行控制的影响。在这种情况下，第二铰接接头将被控制为遵循前轮的路径。
图3示出了用于提高包括第一车辆单元、第二车辆单元和第三车辆单元的车组的操纵性能的方法的示意性流程图，其中车组包括第一驱动轮轴和第二驱动轮轴，其中所述车辆单元通过铰接接头互连。
在步骤100中，确定车辆单元之间的铰接角度。第一车辆单元与第二车辆单元之间的第一铰接角度由第一铰接角度确定装置确定，并且第二车辆单元与第三车辆单元之间的第二铰接角度由第二铰接角度确定装置确定。该铰接角度确定装置可以是例如安装在枢转接头处的角度传感器。
在步骤110中，车组的转向轮角度由转向角确定装置确定。这优选是安装在转向柱处或车组的转向设备的转向节处的角度传感器。优选从车组的内部数据总线收集该车辆的转向角。
在步骤120中，确定车组的车辆速度。通过例如使用速度传感器来测量车组的速度，并且优选从车组的内部数据总线收集车组的速度。
在步骤130中，如果需要横摆率值来确定期望的铰接角度，则确定每个车辆单元的横摆率。在低速时或车组静止时，不使用横摆率值。通过使用该车辆单元的铰接接头的铰接角度、车组的转向角和车速来进行车辆单元的横摆率的确定。车组模型可以用于确定横摆率或确定能够遵循由第一车辆单元的转向轮角度设定的弯曲路径所需的铰接角度。
在步骤140中，确定车组的转向轮与所述铰接接头中的至少一个铰接接头之间的延迟值。通过使用车组的速度和车组的已知的长度测量值来获得该延迟值。
优选地，确定车组的转向轮与第一铰接接头之间的第一延迟值，并且确定车组的转向轮与第二铰接接头之间的第二延迟值。
在步骤150中，通过协调第一驱动轮轴与第二驱动轮轴之间的力比来控制第一和第二铰接接头的期望的铰接角度。所确定的车辆单元的横摆率和所确定的延迟值用于确定该力比。
在步骤160中，确定车组是否已经完成了沿着弯曲路径的行进。如果不是，则重复步骤100至150，直到判定该车组已完成了沿弯曲路径的行进。这可以是例如通过将转向轮角度与预定角度值进行比较来判定。当转向轮角度小于预定角度值时，可以判定完成了该行进。该预定角度值例如可以在5-10度的范围内或更大。
本发明不应视为仅限于上述实施例，而是，在所附专利权利要求的范围内可以有许多另外的修改和变型。
附图标记
1：车组
2：第一车辆单元
3：第二车辆单元
4：第三车辆单元
5：第一铰接接头
6：第二铰接接头
7：第一驱动轮轴
8：第二驱动轮轴
9：第一差速器
10：第一推进源
11：第二差速器
12：第二推进源
13：前轮轴
14：非驱动轮轴
15：第一枢转点
16：第二枢转点
17：第一横摆率确定装置
18：第二横摆率确定装置
19：第三横摆率确定装置
20：第一铰接角度确定装置
21：第二铰接角度确定装置
22：转向角确定装置
23：延迟时间确定装置
24：右前轮
25：左前轮
26：第一驱动轮轴的右轮
27：第一驱动轮轴的左轮
28：第二驱动轮轴的右轮
29：第二驱动轮轴的左轮
30：非驱动轮轴的右轮
31：非驱动轮轴的左轮
32：方向盘
33：分布式推进***
34：控制单元
35：速度确定装置
36：电池
100：车组

Claims (19)

1.一种用于提高车组(1)的操纵性能的设备，所述车组包括通过铰接接头(5，6)互连的第一车辆单元(2)、第二车辆单元(3)和第三车辆单元(4)，其中，所述车组还包括分布式推进***(33)，其中，所述车组(1)包括：第一驱动轮轴(7)和第二驱动轮轴(8)，其中所述第一驱动轮轴和第二驱动轮轴能够被独立地控制；用于确定所述第一、第二和第三车辆单元(2，3，4)之间的铰接角度的装置(20，21)；用于确定所述车组的转向轮角度的装置(22)；用于确定所述车组的速度的装置(35)；用于确定所述第一、第二和第三车辆单元(2，3，4)的横摆率的装置(17，18，19)；以及用于确定所述车组的转向轮(24，25)与所述铰接接头(5，6)中的至少一个铰接接头之间的延迟值的装置(23)，其特征在于，所述设备适于通过使用所确定的所述第一、第二和第三车辆单元(2，3，4)的横摆率或铰接角度和所确定的延迟值来协调所述第一驱动轮轴(7)与所述第二驱动轮轴(8)之间的力比，从而控制第一铰接接头(5)和第二铰接接头(6)的期望的铰接角度。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，每个车辆单元的横摆率是通过使用铰接角度、转向角和车速来确定。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所期望的第一铰接角度和所期望的第二铰接角度是相等的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一驱动轮轴(7)设置在所述第一车辆单元(2)中，并且所述第二驱动轮轴(8)设置在所述第三车辆单元(4)中。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一驱动轮轴(7)设置在所述第二车辆单元(3)中，并且所述第二驱动轮轴(8)设置在所述第三车辆单元(4)中。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述期望的铰接角度被控制为使得所述第二车辆单元(3)和所述第三车辆单元(4)将遵循所期望的车辆路径，从而减小所述车组的航迹路径的半径。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，使用车组模型来确定能够遵循由所述第一车辆单元的转向轮角度设定的弯曲路径所需的铰接角度。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备适于控制所述第一驱动轮轴(7)与所述第二驱动轮轴(8)之间的力比，使得：当实际车速低于预定车速时，所述第二驱动轮轴的推进力大于所述第一驱动轮轴的推进力，从而增大所述第一铰接接头和所述第二铰接接头的铰接角度。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述期望的铰接角度被控制为使得所述第二车辆单元(3)和所述第三车辆单元(4)将增大所期望的车辆路径的半径。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备适于控制所述第一驱动轮轴(7)与所述第二驱动轮轴(8)之间的力比，使得：当实际车速高于预定车速时，所述第二驱动轮轴的推进力小于所述第一驱动轮轴的推进力，从而减小所述第一铰接接头和所述第二铰接接头的铰接角度。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述铰接角度被控制为使得：在第一延迟值之后，所述第二车辆单元的横摆率等于所述第一车辆单元的横摆率，并且，在第二延迟值之后，所述第三车辆单元的横摆率等于所述第一车辆单元的横摆率。
12.一种车辆，其包括根据前述权利要求中任一项所述的设备。
13.根据权利要求12所述的车辆，其特征在于，所述车组包括牵引车、台车和半挂车。
14.根据权利要求12所述的车辆，其特征在于，所述车组包括双铰接式公交车。
15.一种用于提高车组的操纵性能的方法，所述车组包括第一车辆单元、第二车辆单元和第三车辆单元，其中，所述车组包括第一驱动轮轴和第二驱动轮轴，其中，所述第一、第二和第三车辆单元通过铰接接头互连，所述方法包括以下步骤：
-确定所述第一、第二和第三车辆单元之间的铰接角度和/或确定所述第一、第二和第三车辆单元的横摆率，
-确定所述车组的转向轮角度，
-确定所述车组的速度，
-确定所述车组的转向轮与所述铰接接头中的至少一个铰接接头之间的延迟值，
-通过使用所确定的所述第一、第二和第三车辆单元的横摆率和所确定的延迟值来协调所述第一驱动轮轴与所述第二驱动轮轴之间的力比，从而控制第一铰接接头和第二铰接接头的期望的铰接角度。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，控制所述第一驱动轮轴与所述第二驱动轮轴之间的力比，使得：当实际车速低于预定车速时，所述第二驱动轮轴的推进力大于所述第一驱动轮轴的推进力，从而增大所述第一铰接接头和所述第二铰接接头的铰接角度。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，控制所述期望的铰接角度，使得所述第二车辆单元和所述第三车辆单元将遵循由所述第一车辆单元的所述转向轮角度设定的、期望的车辆路径。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，控制所述第一驱动轮轴与所述第二驱动轮轴之间的力比，使得：当实际车速高于预定车速时，所述第二驱动轮轴的推进力小于所述第一驱动轮轴的推进力，从而减小所述第一铰接接头和所述第二铰接接头的铰接角度。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，控制所述铰接角度，使得：在第一延迟值之后，所述第二车辆单元的横摆率等于所述第一车辆单元的横摆率，并且，在第二延迟值之后，所述第三车辆单元的横摆率等于所述第一车辆单元的横摆率。
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