CN115038640B - 用于控制自推进式拖车的牵引杆装置 - Google Patents

用于控制自推进式拖车的牵引杆装置 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于使牵引车辆(10)和被牵引拖车(20)互连的牵引杆装置(100)。该结构(100)包括控制装置(110)，该控制装置具有力传感器(111)，该力传感器被布置成感测车辆(10)与拖车(20)之间的瞬时相对力。控制装置(110)被布置成产生用于电动马达(21)的控制信号，该电动马达被布置成推进拖车(20)，使得马达力抵消所测量的力。本发明的特征在于，控制装置(110)被布置成用于力测量的第一时间序列，控制装置(110)包括产生第二低通滤波时间序列的低通滤波器(112)，并且调节器(113)被布置成调节所述第二时间序列以产生所述控制信号。

Description

用于控制自推进式拖车的牵引杆装置
技术领域
本发明涉及一种牵引杆装置。具体地，本发明涉及一种牵引杆装置，该牵引杆装置用于与至少部分手动推进的车辆一起使用，由此，车辆使用牵引杆拉动拖车。
背景技术
众所周知，将各种类型的拖车布置成由自行车或其它车辆拉动，这些车辆至少部分地由用户手动推进。例如，出售诸如用于儿童和各种类型货物的拖曳车厢的拖车。通常，这种拖车包括牵引杆装置，该牵引杆装置用于将拖车紧固到车辆，使得当车辆被用户推进时，可以通过车辆拉动拖车。
更具体地，父母可以例如使用这种牵引杆装置将儿童拖车连接在自行车后面，该牵引杆装置例如连接到自行车的后轮毂和拖车的支撑结构。儿童可以放置在自行车后面的拖车中，使得父母可以在父母骑自行车时带着儿童。
这种拖车通常通过允许运输比其它方式可能运输的更大量的货物而简化了自行车和其它手动或半手动推进车辆的用户的后勤努力。
然而，更多的货物也意味着推进车辆的人的负荷更重。将期望能够在不必施加大蹬踏力的情况下携带更多的货物。
例如，US 2019118670 Al、US 2012037435 A1和US 2008023234 A1示出了自推进式牵引拖车。
还已知为自行车提供用于帮助推进用户的电动辅助马达。
然而，即使对于这种自行车，在各种条件下，例如下坡、上坡、以不同的速度和/或在更多或更重的负荷的情况下行驶，也可能难以牵引重型拖车。
另一个问题是允许相对大功率和/或重型的拖车由手动或半手动推进的车辆(诸如具有或不具有辅助马达的自行车)牵引。具有大功率马达和/或重型的拖车在被这种车辆牵引时可能难以控制。
因此，将期望提供一种安全但简单、廉价且稳健的方式，以允许车辆的用户安全且舒适地牵引拖车，甚至是重型和/或大功率拖车，而不必在这样做时施加过大的力。这种解决方案应当优选地与各种车辆兼容，而不需要复杂的校准或配置。
发明内容
本发明解决了上述问题。
因此，本发明涉及一种用于使车辆和拖车互连以便通过车辆拉动拖车的牵引杆装置，其中，该牵引杆装置包括控制装置，该控制装置又包括力传感器，该力传感器被布置成感测相对于车辆的与拖车有关的瞬时拉力或推力，其中，该控制装置被布置成使用所述力传感器测量所述瞬时力并且产生用于电动马达的控制信号，该电动马达被布置成推进拖车，使得由所述马达产生的力抵消所测量的力，并且其特征在于，控制装置被布置成测量所测量的力以产生力测量值的第一时间序列，控制装置包括低通滤波器，该低通滤波器被布置成对所述第一时间序列进行滤波以产生低通滤波的力测量值的第二时间序列，并且控制装置还包括调节器，该调节器被布置成调节所述第二时间序列以产生所述控制信号。
附图说明
下面将参考本发明的示例性实施例和附图详细描述本发明，附图中：
图1示出了根据本发明的包括牵引车辆、牵引拖车和牵引杆装置的***；
图2示出了根据本发明的拖车装置的队列；
图3是根据本发明的牵引杆装置的详细视图；
图4a示出了可用于本发明中的第一控制回路；
图4b示出了可用于本发明中的第二控制回路；
图5示出了离散低通滤波器的脉冲响应；
图6示出了截断和时移的离散低通滤波器的脉冲响应；
图7示出了滤波器带形图，其示出了与理想滤波器相比的可用于本发明中的滤波器；以及
图8是可用于根据本发明的拖车组件中的电动马达的示意性侧视图。
具体实施方式
附图对于相同或对应的部分共享相同的附图标记。
因此，图1示出了牵引杆装置100，其用于使车辆10和拖车20互连，并且具体地用于当在地面上G行驶时通过车辆10拉动拖车20。该互连是使用牵引杆装置100的牵引杆101实现的物理互连，从而导致拖车20基本上跟随车辆10的移动(应当理解，车辆10与拖车20之间可以发生小移动并且被牵引杆100或类似物的悬架吸收，参见下文)。
车辆10可以是由人使用的用于运输的任何类型的车辆。然而，优选的是，车辆10是完全或部分手动推进的车辆。车辆是“手动推进”的意思是用户使用肌肉力量来使车辆10运动。车辆10还可包括诸如电动辅助马达的内部马达。被布置成用于手动和马达辅助推进的车辆10在本文中表示为“半手动推进”。
因此，车辆10可以是具有或不具有辅助马达的自行车。车辆10还可以是摩托自行车或类似的轻型摩托车。优选的是车辆10是两轮车辆。
如下文将讨论的，根据本发明的牵引杆装置100还可用于使若干拖车20互连以形成拖车队列300，在这种情况下，一个拖车20可以是另一拖车的“车辆”，其由第一拖车20经由牵引杆装置100牵引。
拖车20可以是任何合适的拖车，例如用于运输儿童和/或货物的自行车拖车。拖车20可以是组合的儿童拖车和自行车拖车，例如本领域公知的。
牵引杆装置100可以是拖车20的一部分，或者单独设置，例如用以替换(改装)拖车20所设有的现有牵引杆。
牵引杆装置100包括控制装置110。控制装置110执行控制，如将在下文中讨论的。该控制机制可以在专用电子硬件或者通用电子硬件和适当的专门设计的软件功能的组合中实施，该软件功能被布置成在所述硬件上执行，视情况而定。控制装置110可以包括电池和/或由外部电源供电，例如由包括在所述车辆10和/或所述拖车20中的电池供电。为了说明和示例的目的，图1例示了拖车的电池23。
在图1中，控制装置110布置在牵引杆101上(沿着牵引杆布置)。然而，应当认识到，控制装置110可以根据具体应用而被布置在不同的位置。例如，控制装置110可以布置在拖车20与牵引杆101之间的连接处或连接中；在车辆10与牵引杆101之间的连接处或连接中；或在任何其它合适的位置。控制装置110也可以分布在多于一个的硬件上。
控制装置110与拖车20、特别是拖车20的马达21以及与下述传感器互连以便通信。这些通信互连可以是有线的和/或无线的，使用适当的模拟和/或数字通信协议，如本领域所公知的。
而且，控制装置110包括力传感器111(参见图3)，其被布置成感测相对于车辆10的、与拖车20有关的瞬时拉力或推力。因此，当车辆10和拖车被推压在一起时，例如因为车辆10在运输期间被制动和/或拖车20被其马达21以加速方式推进到高于车辆10的速度的速度，感测到的力是“推”力；而当车辆10和拖车被拉开时，例如因为车辆10被用户以高于拖车20速度的速度推进和/或拖车20在运输期间被制动，感测到的力是“拉”力。
力传感器111测量“瞬时”力意味着所述力测量涉及车辆10与拖车20之间的当前力。这种测量可以连续地或间歇地进行，优选至少5次/秒或甚至至少10次/秒。测量值可以在读取后立即被推送到控制装置110，或者从控制装置110被查询，例如被定期查询。
以示例的方式，力传感器111可以是应变仪传感器、阻抗力传感器、霍尔传感器或磁致弹性传感器。
使用该力传感器111，控制装置110被布置成测量所述瞬时力并产生用于拖车的电动马达21的控制信号U[t]。换言之，控制装置110产生所述控制信号U[t]以控制由电动马达21施加的用以推进拖车20的电力。这意味着由控制装置110产生的控制信号U[t]间接地控制速度，或至少控制车辆10与拖车20之间的上述力。优选的是，由马达21施加到拖车20的功率被布置成由控制装置110至少间歇地经由所述控制信号U[t]或在由控制装置110实施的至少一个控制程序(特别是下述第二控制程序)中被完全控制。
通常，控制装置110可以被布置成在所测量的力是推力的情况下产生所述控制信号U[t]作为给马达21的制动或发电信号。
特别地，马达21被布置成推进拖车20，使得由所述马达21产生的力抵消上面讨论的车辆10与拖车20之间的测量的力。
可以使得拖车20包括其自身的用于控制马达21的控制装置。在应用本发明时，控制装置110至少部分地、优选完全地替代或补充拖车20的这种现有控制装置，以便实施根据本发明的控制。这可以暗示完全绕过这种现有控制装置，或者在控制装置110与现有控制装置之间提供通信，使得控制装置110至少部分地控制现有控制装置。
牵引杆装置100还可包括电动马达21。例如，除了牵引杆101和控制装置110之外，牵引杆装置100还可以包括马达21，并且甚至可能包括拖车20的一个或多个轮22。然后，拖车的一个或若干现有轮可以由对应的电驱动轮来替换(改装)，电驱动轮的马达由根据本发明的牵引杆装置中的控制装置110直接控制。
根据本发明，控制装置110被布置成测量车辆10与拖车20之间的所测量的力，以便产生力测量值的第一时间序列。优选地，第一时间序列是力测量值的连续更新序列，所述序列中的最后测量值是最后测量的值。因此，第一时间序列可以通过在序列的一端添加最近测量的力值而被连续地更新，允许从序列的相对端删除一个或若干测量值，换言之，移动窗口型时间序列。
进一步根据本发明，控制装置110包括低通滤波器112(参见图4a)，其被布置成对上述第一时间序列进行滤波以产生低通滤波的力测量值的第二时间序列。第二时间序列可以具有与第一时间序列相同的矢量大小，并且可以具有类似的移动窗口构造。
除了低通滤波器112之外，控制装置110还包括调节器113，其被布置成调节所述第二时间序列以产生所述控制信号U[t]。换句话说，由调节器113执行的调节产生控制信号U[t]，控制信号U[t]然后直接或间接地经由拖车20中的电路馈送到马达21。使用控制信号U[t]对马达21进行功率调节，因此从调节器113输出控制信号U[t]。
应当理解，低通滤波器112和调节器113可以使用任何适当的技术来实施，例如适当的专用硬件、在通用硬件上执行的专用软件；或这些的组合。优选地，控制装置110的所有功能都是在数字域中来实施的，使用数字信号处理以便实现所述控制信号U[t]。
低通滤波器112可以接收车辆10与拖车20之间的上述力F[t-1]的当前/最近测量值作为反馈信号，基于该反馈信号进行调节器113中的调节，并且可以产生所述控制信号U[t]以将该力F[t-1]调节至期望的力值。这种期望的力值可以是预先确定的，或者又取决于一个或若干个可变参数，例如当前拖车20的倾斜度、当前速度等。下面提供示例。
因此，图4a例示了可用于根据本发明的牵引杆装置100中的示例性控制回路，其中，t表示时间，并且t-1表示在时间t之前一个采样周期的时间。F[t]表示在时间t时的力；Fd[t]表示在时间t时，控制回路被布置成将车辆10与拖车20之间的相对力控制到的期望力。该期望力可以是静态的或取决于环境，例如车辆10和/或拖车20的当前速度和/或倾斜度。T[t]表示在时间t时的马达转矩。U[t]是在时间t时的控制信号，其表示由马达21施加到拖车20轮22的轮轴上的对应转矩。
如从图4a中可以看到的，低通滤波器112对基于所述期望值Fd[t]并且还基于车辆10与拖车20之间的所测量的相对力F[t-1]计算的力信号进行滤波(例如通过求和函数)。低通滤波器112的输出用于计算期望的马达转矩值，该期望的马达转矩值又与从马达21中的适当传感器输出的测量的转矩值T[t-1]结合使用，例如使用求和函数，该测量的转矩值又被馈送到调节器113中。所需的转矩可以由对马达21设定的增益值来表示。实际上，期望的马达转矩值的调节可以基于输入电流与产生的转矩之间的已知关系(例如线性关系)的先验知识来实现，该关系是所使用的马达的特性。电流可以通过设定对应的电压来供应。因此，通过已知的马达特定关系，根据期望的转矩值的调节等效于根据供应的电流或甚至施加的电压的调节。在典型的马达中，电流输入可以是0-20A，并且所实现的转矩的峰值可以是0-15Nm，平均值可以是0-8Nm。
因此，调节器113可以被布置为内控制回路的一部分，而低通滤波器112可以被布置为外控制回路的一部分。最终控制信号值U[t]被调节为控制信号值，其控制马达21施加动态变化的功率，目的是实现期望的相对力Fd。
本发明人已经发现，利用低通滤波器112结合用于控制马达21的调节器113的这种设置产生了大大改善用户舒适度的结果。特别地，根据应用，这种基本设置结合本文所述的各种具体实施方面中的一个或若干个使得用户可以操纵甚至非常大功率和/或重型的拖车20，而不会增加事故的风险。
在特别优选的实施例中，控制装置110被布置成产生所述控制信号U[t]，使得拖车20不会推动车辆10，优选地使得拖车20将永远不会推动车辆10，而不管操作先决条件如何，只要拖车20具有足够的制动能力即可(参见下文)。
换句话说，可以产生控制信号U[t]以总是在车辆10与拖车20之间实现“拉”力。使用由控制装置110产生的控制信号U[t]有效地控制的该拉力优选地较小，例如是当前由马达21经由通过马达21施加到拖车20的轮22的转矩提供到拖车20上的力的最多20％，例如最多10％或者甚至最多5％。
具体地，控制装置110可以被布置成产生所述控制信号U[t]，使得马达21将车辆10与拖车20之间的测量到的力抵消到至少80％，或甚至至少90％或甚至95％，且至多100％，或优选地至多98％。
然后，只要马达21能够产生足够的瞬时功率，就提供这种抵消，因为车辆10上的用户能够产生显著高于马达21的最大功率输出的瞬时功率是可能的。在后一种情况下，马达21通常将以全功率运行，以在尽可能大的程度上抵消车辆10与拖车20之间的测量力。
如上所述，在车辆10被制动的情况下，控制装置110可被布置成启动拖车20的制动功能，目的是保持拖车20的非推动功能。这种制动功能可以是控制回路(例如图4a所示的控制回路)的一部分，或者可以使用控制装置110中的单独控制回路来实施。为了制动，可以使用马达21的内部发电功能(在这种情况下，所产生的电力可以被馈送到拖车20的电池23)，和/或拖车20可以被布置有可直接或间接(例如经由马达21)从控制装置110启动的单独的制动器。
应当认识到，只要马达21(和/或制动器)能够产生足够的功率，这种调节就将车辆10与拖车20之间的力调节到接近零但为小拉力的值。调节器113被布置成用作其目标值的期望的拉力可以是至少5N，例如至少10N。期望的拉力还可以是至多50N，例如至多30N。
这将提供一种用户体验：与不牵引拖车20时相比，牵引拖车20时增加的工作量小且不显著，基本上与拖车20的重量以及车辆10是上坡还是下坡行驶的方式无关。然而，由于拖车20从不推动车辆10，即使是重型和/或大功率的拖车也不会危及交通安全。
为了在非水平地面G(参见图1)上行驶时、特别是当力被调节为如上所述的小拉力时提供足够的推进帮助，控制装置110还可以包括速度传感器115和拖车倾斜度传感器114。
即，图3例示了布置在牵引杆101的两个部分101a、101b之间的示例性牵引杆装置100。因此，牵引杆101包括两个部分101a、101b，这两个部分可在车辆10和拖车20的主移动方向上相对于彼此移动，其中，这样的第一部分101a被布置成连接到车辆10，而这样的第二部分101b被布置成连接到拖车20。
牵引杆装置100可包括弹性悬架130，其被布置成吸收拖车20相对于互连车辆10的小的水平移动。弹性悬架130又可以在拖车20相对于车辆10的向前和向后方向上被弹簧加载。具体地，如图3例示，弹性悬架130可以包括弹簧装置116，例如包括一对压缩弹簧，例如一对金属螺旋弹簧，所述压缩弹簧布置在所述第一牵引杆部分101a上并由其支撑，并且所述压缩弹簧还布置在与所述第二牵引杆部分101b刚性地一起移动的零件117的任一侧上。
上述力传感器111然后可以作为张力或压缩传感器布置在所述悬架130处，并且具体地布置在所述零件117相对于所述第二牵引杆部分101b的悬架处。在图3中，力传感器111被设置为一对压敏材料件，在零件117的两侧各有一个，并被布置成感测在车辆10和拖车20的主行驶方向上施加在第一牵引杆部分101a与第二牵引杆部分101b之间的相对瞬时力。
图3还公开了牵引杆装置100包括速度传感器115。通常，速度传感器115可以被布置成测量牵引杆装置100的绝对速度和车辆10与拖车20之间的相对速度。这可以通过使用两个传感器来实现，其中一个传感器刚性地连接到车辆10，一个刚性地连接到拖车20。还可以存在测量车辆10与拖车20之间的相对速度差的单独传感器，在这种情况下，仅需要一个额外传感器来测量绝对速度。在图3中，为了简单起见，仅显示了一个速度传感器115。
图3还示出了所述拖车倾斜度传感器114，其被布置成测量拖车20相对于水平面的瞬时倾斜度A(图1)，并因此大致测量地面G相对于水平面的倾斜度A。
应当认识到，控制装置110与本文所述的所有传感器通信，以便读取测量值，如上所述。
控制装置110因此可以布置成使用所述速度传感器115测量拖车20和/或车辆10的瞬时绝对速度。此外，控制装置110可以被布置成使用所述拖车倾斜度传感器114测量拖车20相对于水平面的瞬时倾斜度A。
在这种情况和其它情况下，控制装置110可以布置有至少两个不同的控制程序。如本文所用的术语，“控制程序”意指一组控制参数或函数，其限定了来自各种连接的传感器的输入所提供的对马达21的不同类型的控制。
具体地，控制装置110可以被布置成在所测量的瞬时速度为非零并且低于预定速度阈值并且所测量的相对于水平面的瞬时倾斜度A同时高于预定倾斜度阈值的情况下，根据这样的第一控制程序产生所述控制信号U[t]。
预定速度阈值可以是至少3km/h并且至多10km/h，优选地5-7km/h，例如大约6km/h。预定倾斜度阈值可以是至少1％且至多10％，例如在2-5％之间，例如大约3％。
在相反的情况下，即在所测量的瞬时速度不低于所述预定速度阈值或所测量的相对于水平面的瞬时倾斜度A不高于所述预定倾斜度阈值的情况下，控制装置110可以替代地被布置成根据第二或另外的控制程序产生所述控制信号U[t]。当第一控制程序未被选择时，可以基于可被控制装置110读取或确定的某些参数来确定是选择第二控制程序还是另外的可用控制程序，例如第三或第四可用控制程序。这些参数可以包括测量的倾斜度A；测量的速度；车辆10和/或拖车20的测量加速度；拖车20的当前重量；以及这些参数中的一个或若干个的用户设置或预定阈值中的一个或若干个。
所述第一控制程序可以被定义为使得当在第一控制程序中操作控制装置110时，该控制装置被布置成产生所述控制信号U[t]，使得马达21以预定功率或以取决于所测量的相对于水平面的瞬时倾斜度A的功率操作。一种选择是使用控制回路，该控制回路设计成使得倾斜度A越大，马达21的功率越大。替代地，只要使用第一控制程序，就可以使用预定的固定功率，例如最大可用马达21功率，而与倾斜度A无关。
此外，可以定义第一控制程序，使得当控制装置110在所述第一控制程序中操作时，其被布置成不应用上述低通滤波器112。然而，然后还可以第二控制程序以及可能还有上面提到的任何其它控制程序，使得当控制装置110在该控制程序中操作时，其被布置成应用所述低通滤波器112。
优选地，第一控制程序以图4a中例示的和结合图4a描述的一些或所有方式使用低通滤波器112和调节器113两者。
相反，图4b例示了控制回路的示例，当控制装置110在所述第一控制程序中操作时，该控制装置可以使用该控制回路产生控制信号U[t]。当前由倾斜度传感器112测量的倾斜度值A用于计算控制信号U[t]，该控制信号被馈送到马达21以便实现到拖车20的轮22的期望转矩。
使用这种第一和第二(以及可能另外的)控制程序，车辆的用户可以得到足够的帮助以在上坡条件下启动，而一旦启动就不会危及安全。
为了避免错误的肯定读数，控制装置110在处于所述第二或另外的控制程序中时可以被布置成直到所测量的瞬时速度已经被测量为非零并且低于所述预定速度、并且所测量的相对于水平面的瞬时倾斜度A已经同时被测量为在预定拖车20滚动距离和/或预定拖车20轮22滚动角的整个完成期间高于所述预定倾斜度时才启动所述第一控制程序。换言之，即使满足用于启动第一控制程序的标准，在满足所述标准达特定时间段之前，仍然不执行第一控制程序。该时间段可以根据拖车20滚动距离和/或拖车20轮22的滚动角来测量。该距离或角度可以使用任何合适的传感器来测量，例如速度传感器115或轮22马达21角度传感器(例如下面描述的传感器)。
另外，控制装置110在处于所述第二或另外的控制程序中时还可以被布置成：如果所述预定拖车20滚动距离或预定拖车20轮滚动角花费多于预定量的时间来实现则不启动所述第一控制程序。该预定最大时间可以从第一控制程序标准第一次被满足的时间点开始使用控制装置110的时钟来测量。
另外，控制装置110在处于所述第二或另外的控制程序中时还可以被布置成：如果在车辆10和/或拖车20的当前测量的速度变化指示两者当前正从高于所述预定速度的速度减速到低于所述预定速度的速度或当前测量的推动相对力，则不启动所述第一控制程序，因为这将意味着用户试图停止，这可能在上坡中发生。
无论如何，为了允许用户高效且安全地制动，控制装置110在处于所述第一控制程序中时还可以被布置成在检测到车辆10与拖车20之间的所测量的相对力的减小的情况下立即启动所述第二或另外的控制程序(并且因此停用第一控制程序)，该减小超过预定阈值或者该减小是至少达到车辆10与拖车20之间的预定推动相对力。
如上结合图4a所述，控制信号U[t]可以被布置成直接或间接地控制由所述马达21施加的转矩，而不是马达21或拖车20的速度。应当理解，这种转矩间接影响这种速度，但是在此意味着控制装置110的控制回路不计算或直接调节这种速度，而取而代之的是调节这种转矩。
除了图4a所示的力F[t-1]和转矩T[t-1]反馈回路之外，在所述第一控制程序中使用的控制回路可以使用额外的反馈回路或控制机制。
例如，控制装置110可以被布置成接收马达21和/或拖车20的测量的瞬时速度，并且将该值作为影响所确定的控制信号U[t]的输入值馈送到调节器113中。例如，调节器113可以实现车辆10和/或拖车20的最大速度；或者调节器113可以使用车辆10与拖车20之间的相对速度差来计算两者之间的振动模式，并且在计算控制信号U[t]时使用该信息来抵消这种振动模式(主动减振)。
在另一个示例中，可以监测代表被馈送到马达21的电流的测量电流值，并且调节器113可以经由控制信号U[t]将电流限制在预定电流值，以便不损坏马达21，例如不因过热而损坏。
通常，调节器113可以是PI调节器或PID调节器，其调节器类型的一般特性本身在本领域中是公知的。
转到低通滤波器112，其可以具有滤除牵引***30的自振荡频率和不需要的高频的特性。具体地，低通滤波器112可以被设计成具有接近于***30的水平谐振频率ωosc的截止频率ωc或者具有主要的这种水平谐振频率ωosc，该***包括一个或多个牵引拖车20、牵引杆装置100本身和互连的牵引车辆10。对于打算使用牵引杆装置100的不同的这种***容易测量该谐振频率ωosc。
截止频率ωc“接近”这种水平谐振频率ωosc在本文中意味着选择截止频率ωc使得低通滤波器112被布置成大致滤除所述谐振频率ωosc和较高的频率，但是基本上不滤除较低的频率。例如，截止频率ωc可以被选择为在所述谐振频率ωosc的25％至75％之间，或者在所述谐振频率ωosc的40％至60％之间。如上所述使用这种低通滤波器112结合调节器113通常将提供平滑的牵引操作。
理想地，低通滤波器112的频率响应是：
然而，在可能构建到诸如本发明的牵引杆***100中的有限的硬件和软件资源的情况下，实施这种理想的滤波器是不实际的。因此，本发明人已经确定了多个实施细节，这些实施细节在不同条件下的计算资源、信号稳定性和最终牵引性能之间提供良好平衡的折衷方案。具体地，一个目的是最小化低通滤波器112的通带和阻带中的纹波。
下面将描述许多这样的有利实施细节。
因此，低通滤波器112可以被设计为FIR(有限脉冲响应)滤波器。这种(理想的、连续的)滤波器可以在时域中被表示为
图5示出了相应离散滤波器的脉冲响应。注意，在使用数字操作硬件/软件实施的实际应用中，低通滤波器112将被实施为离散定义的滤波器。
由于想要抑制谐振频率ωosc和所有更高的频率，所以将上述相对力F[t-1]的采样率选择为ωosc的2倍以上(以满足奈奎斯特采样标准)。优选地，相对力还被过采样到一定程度。同时，该过采样不应太大，因为已经发现这会导致低通滤波器112的滤波特性劣化。
如果ωN＝ωS/2是奈奎斯特频率(ωS是所使用的采样频率)，则本发明人已经发现以下关系以提供良好平衡的低通滤波器112：
ωN>＝ωosc*3(过采样)
ωc＜ωosc＜ωN
ωc/ωN＜0.5，优选＜0.1
通常，可以在所述***30的所述水平谐振频率ωosc的至少五倍的采样频率ωS下测量所述相对力。
在对包括作为车辆10的自行车和自行车拖车20的***30的实际测试中，已经发现至少0.2Hz(例如至少0.4Hz)且至多1.5Hz(例如至多1.0Hz)的截止频率ωc产生良好的结果。
在低通滤波器112以数字电子硬件/软件实施的实际应用中，计算资源是有限的，并且低通滤波器112的脉冲响应可以被截断以满足这些限制。通常，低通滤波器112可以被截断以使用至少10个和至多200个(例如至多100个或甚至60个)样本和/或1-10s之间(例如2-6s之间)的历史力测量数据。
图6例示了这种FIR滤波器的脉冲响应，该FIR滤波器被截断为21个连续样本。
然而，图6中表征的滤波器不具有因果关系。为了使低通滤波器112具有因果关系，可以将其时移所使用的截断的总(时间)长度的至少50％。例如，如果截断是21个样本，则时移可以是至少11个样本。这里权衡的是，截断结合这种离散定义的低通滤波器的时移将引入滤波器延迟。本发明人已经发现，使用总截断长度的至少50％的时移与用于控制牵引拖车20上的电动马达的PI或PID调节器一起为本申请中使用的低通滤波器112提供了适当的折衷方案。特别地，这种折衷方案提供了稳定的控制回路，并且低通滤波器112的特性也足够接近对应的理想滤波器。
图7中例示了这种理想滤波器(虚线)与根据上述原理设计的离散FIR低通滤波器112(实线)之间的比较。
因此，在所述第二控制程序(可以是控制装置的默认控制程序)中操作的控制装置110被布置成控制拖车20，以在由于任何马达21限制而可能的任何时间推进拖车20，使得拖车几乎不在与车辆10的当前移动方向相反的方向上拉动车辆10。换言之，车辆10与拖车20之间的相对力由控制装置110控制为期望的力-接近零但略微为负的力(轻微的拉力)。
如图1例示，本发明的牵引杆装置100可包括轮毂连接件140，该轮毂连接件被布置成可释放地紧固到自行车的后轮毂。这种轮毂连接件是已知的，并且可以例如是快速释放类型，或者包括轮毂轴线，该轮毂轴线布置成替代现有的自行车的轮毂轴线以用作根据本发明的牵引车辆10。
类似地，牵引杆装置100可包括拖车连接件150，其被布置成可释放地紧固到拖车20的支撑结构。这种拖车连接件150可以以任何合适的方式设计，重要的是，牵引杆装置100本身可以构成可附接到任何兼容车辆10和/或任何兼容拖车20的独立装置，用于将车辆10互连到拖车20，或者牵引杆装置100可以是布置成互连到任何兼容车辆10的拖车20的固定一体部分。
实际上，本发明还涉及一种包括根据本发明的牵引杆装置100的拖车装置200以及拖车20。然后，牵引杆装置100、特别是牵引杆101可以是拖车20的一体部分，并且甚至被永久地附接至拖车20。
而且，在这种情况下，拖车20可以进而包括被布置成推进拖车20的电动马达21以及被布置成为电动马达21供电的电池23。
特别地，在这种情况下，拖车装置200可布置成通过所述牵引杆装置100连接到相同类型的第二拖车装置201(参见图2)，从而形成通过所述牵引杆装置100互连的拖车装置200、201的队列300。
在这种拖车装置200、201中，所述拖车装置200、201可以被布置成基于如上所述的所述控制信号来控制其相应的电动马达21，使得所述电动马达21施加力，该力瞬时抵消所测量的拖车装置200、201与其牵引车辆之间的相对力。对于拖车装置200，测量车辆10与拖车装置200的拖车20之间的相对力；而对于图2所示的示例中的拖车装置201，测量拖车装置200的拖车20与拖车装置201的拖车20之间的相对力。这样，可以由两个或更多个拖车装置200、201中的一个车辆10执行平滑且安全的牵引，拖车装置在这种拖车装置200、201的队列300中一个接一个地连接。
应当理解，拖车20和牵引杆装置100可以如上所述地布置。
在特别优选的实施例中，电动马达21是以下这种类型，其中，定子2包括多个定子2磁极7，该定子磁极不是相应转子3磁极7数的整数倍，并且定子2磁极7被细分为在磁性上和电学上相同的至少三个子集8，这些子集围绕电动马达21的角方向一个接一个地安装。这在下面详细描述。
因此，本发明可以使用图8中例示的特定类型的电动马达，即具有包括多个定子磁极的定子和包括多个转子磁极的转子的无刷电动马达。在这种类型的马达中，定子包括不是相应转子磁极数的整数倍的多个定子磁极，并且定子磁极被细分为在磁性上和电学上相同的至少三个子集，这些子集围绕电动马达的角方向一个接一个地安装。优选地，定子磁极沿着定子周边等距地布置。相应地，转子磁极优选地沿着转子周边等距地布置。
优选地，这种类型的马达21可以被布置成直接驱动拖车20的相应的轮22。例如，马达21可以安装在轮轴上，并相对于所述轴驱动轮22，在这种情况下，两个马达、优选大致相同的马达可以安装在轴的任一侧，分别驱动一个相应的轮22。在这种情况下，期望的是，对于每个这种单独驱动的轮22，一致地执行上述控制机制。替代地，所述类型的马达21可以被安装为驱动轮轴，进而同时推进两个轮22。在多于一个轮轴上的轮22也可以以相应的方式被驱动。因此，可以预见，一个拖车20可以使用1至至少4个马达21。优选地，所有的马达21由同一控制装置110控制并与其通信。
使用这种电动马达21来推进本类型的拖车20组件实现了许多优点。
首先，这种马达提供非常低的马达齿槽效应，这提供了轮的平滑旋转。
其次，基于考虑到来自马达本身的旋转位置反馈的反馈算法，可以在宽范围的旋转速度和模式下精确地控制这种类型的马达21。这包括上述控制回路，但也包括也可以由控制装置110实施的各种其他类型的控制回路。
例如，这种马达21可以用于执行自由轮转控制程序，在这种程序中，既不向车辆10施加推力也不向车辆施加制动力，但是拖车20像非机动拖车那样简单地向前滚动。在许多情况下，可能期望能够简单地启动这种自由轮转控制程序，例如当电池23耗尽时或者当拖车20的用户希望手动操纵具有附接的拖车装置200的车辆10时。因此，控制装置110可被布置成当检测到某些先决条件时启动这种自由轮转程序，包括由用户手动启动。
第三，这种类型的马达21允许用作高效发电机，以用于在使用所生成的电流对电池23再充电的同时使拖车20马达制动。
同时，存在许多类型的本身通常适用于本类型的拖车装置200的电动马达，例如常规的步进马达或任何其它类型的常规无刷马达。本发明人已经发现，与之相反，所述特定类型的马达21特别良好地适合于本文所述的各种拖车功能，并且提供了具有最少的可移动部分和磨损细节的非常简单而坚固的构造。
上述类型的马达本身从EP 0996217 Bl中获知，本文中特别参考该文献以获得关于马达本身的信息。与本申请的图8相同，也以编辑的版本示出的EP 0996217 Bl的图2示意性地例示了具有定子2和转子3的这种马达1。在图8中，转子3围绕定子2，然而，应当认识到，情况也可以反过来。
定子2布置有定子磁极7，转子3布置有转子磁极6。在磁极6、7之间存在间隙，例如气隙，使得磁极6、7在物理上不彼此接触。这允许马达1基本上无摩擦地转动。
转子磁极7被分成成对交替的南极4和北极5转子磁极，优选地为永磁体的形式。
优选地，马达被布置成使用马达内部AC/DC转换器或使用被布置成控制装置的一部分或由控制装置控制的外部零件的这种转换器来馈送交流电(参见下文)。在图8所示的示例性情况下，马达是三相AC马达。
更准确地说，定子磁极7由所述AC/DC转换器(可包括相移电路)馈送根据以下内容的DC电压：
通常，在文献EP 0291219 Al中，其中对关于马达1的磁极布置和向磁极供电的细节进行了具体参考，描述了如何选择这样的相位值、定子磁极7的数量和转子磁极6的数量。
具有相同附图标记(Al、A3、A2等)的所有磁极可串联连接，或者优选并联连接。
对于本发明的目的重要的是，定子2包括多个定子磁极7(在本情况下为45个磁极7)，这些磁极不是相应转子磁极6数量(在本情况下为40个磁极6)的整数倍，并且定子磁极7被细分成在磁性和电学上相同的至少三个子集8或相干区域，它们围绕马达1的角方向一个接一个地安装。这也可以表达为使得定子2相对于其磁极7以五重旋转对称布置。在图8中，子集8的数量为五个，但是应当认识到，它们可以更多或更少，只要它们至少是三个即可。
使用这种不同数量的磁极6、7与将定子磁极7布置在这种子集8中的组合，提供了马达1中的低齿槽效应，同时以在发明人的实际测试中证明非常有利的方式支持用于本发明目的的这种马达的所有期望特征，尤其是在效率、平滑度、噪声水平和精确度方面。
此外，马达1支持使用霍尔位置传感器9，如图8中示意性地例示的。位置传感器9可以被布置成感测马达的旋转位置，或者包括逻辑以便直接提供当前旋转速度的值。
根据优选实施例，位置或速度传感器9是霍尔效应传感器，被布置成向控制装置110提供旋转马达位置或速度信息。
以上，描述了优选实施例。然而，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的基本思想的情况下，可以对所公开的实施例进行许多修改是显而易见的。
例如，本文所述的牵引杆装置100可布置成以比本文所述的更复杂的方式控制拖车20的马达21，只要采用所述原理即可。例如，由控制装置110执行的控制程序可以考虑被设置为用户简档的一部分的参数，或者可以基于表征当前采用的车辆10驾驶风格或模式的参数数据而动态地更新。
类似地，除了本文所述的细节和零件之外，拖车20本身可包括许多额外的细节和零件。
因此，本发明不限于所述的实施例，而是可以在所附权利要求的范围内变化。

Claims (23)

1.一种用于使车辆（10）和拖车（20）互连以便通过所述车辆（10）拉动所述拖车（20）的牵引杆装置（100），
其中，所述牵引杆装置（100）包括控制装置（110），所述控制装置（110）包括力传感器（111），所述力传感器（111）被布置成感测相对于所述车辆（10）的、与所述拖车（20）有关的瞬时拉力或推力，
其中，所述控制装置（110）被布置成从所述力传感器（111）读取所述瞬时拉力或推力并且产生用于电动马达（21）的控制信号，所述电动马达（21）被布置成推进所述拖车（20），使得由所述马达（21）产生的力抵消所测量的力，
其中，所述控制装置（110）被布置成测量所测量的力以产生力测量值的第一时间序列，
其特征在于，所述控制装置（110）包括数字低通滤波器（112），所述低通滤波器（112）被布置成对基于所述第一时间序列且根据期望力值Fd[t]而产生的力时间序列进行滤波以产生低通滤波的力测量值的第二时间序列，所述低通滤波器（112）是有限脉冲响应FIR滤波器，所述FIR滤波器被设计成具有截止频率，该截止频率为***（30）的水平谐振频率的25%至75%之间，该***（30）包括所述拖车（20）、所述牵引杆装置（100）和互联车辆（10），所述控制装置（110）截断所述第一时间序列，使得所述FIR滤波器仅使用所述第一时间序列的1 s至10 s之间和/或至多200个样本，所述FIR滤波器被时移所述截断的至少50%，
并且所述控制装置（110）还包括数字PI或PID调节器（113），所述调节器（113）被布置成基于所述第二时间序列来产生所述控制信号。
2.根据权利要求1所述的牵引杆装置（100），其特征在于，所述控制装置（110）被布置成产生所述控制信号，使得只要所述马达（21）能够产生足够的功率，所述马达（21）就将所测量的力抵消至80%至98%之间。
3.根据权利要求1或2所述的牵引杆装置（100），其特征在于，所述控制装置（110）还包括速度传感器（115）和拖车倾斜度传感器（114），
其中，所述控制装置（110）被布置成使用所述速度传感器（115）测量所述拖车（20）和/或所述车辆（10）的瞬时速度，并且使用所述拖车倾斜度传感器（114）测量所述拖车（20）的瞬时倾斜度，
其中，所述控制装置（110）被布置成在所测量的瞬时速度为非零且低于预定速度阈值并且所测量的相对于水平面的瞬时倾斜度同时高于预定倾斜度阈值的情况下根据第一控制程序产生所述控制信号，并且
其中，所述控制装置（110）被布置成在所测量的瞬时速度不低于所述预定速度阈值或所测量的相对于所述水平面的瞬时倾斜度不高于所述预定倾斜度阈值的情况下根据第二或另外的控制程序产生所述控制信号。
4.根据权利要求3所述的牵引杆装置（100），其特征在于，在所述第一控制程序中，所述控制装置（110）被布置成产生所述控制信号，使得所述马达（21）以预定功率或以取决于所测量的相对于所述水平面的瞬时倾斜度的功率操作。
5.根据权利要求3所述的牵引杆装置（100），其特征在于，在所述第一控制程序中，所述控制装置（110）被布置成不应用所述低通滤波器（112），而在所述第二或另外的控制程序中，所述控制装置（110）被布置成应用所述低通滤波器（112）。
6.根据权利要求3所述的牵引杆装置（100），其特征在于，所述控制装置（110）在处于所述第二或另外的控制程序中时被布置成直到所测量的瞬时速度已经被测量为非零并且低于所述预定速度，并且所测量的相对于所述水平面的瞬时倾斜度已经被测量为同时在预定拖车（20）滚动距离或预定拖车（20）轮滚动角上高于所述预定倾斜度时才启动所述第一控制程序。
7.根据权利要求6所述的牵引杆装置（100），其特征在于，所述控制装置（110）在处于所述第二或另外的控制程序中时被布置成：如果所述预定拖车（20）滚动距离或预定拖车（20）轮滚动角花费多于预定量的时间来实现，则不启动所述第一控制程序。
8.根据权利要求3所述的牵引杆装置（100），其特征在于，所述控制装置（110）在处于所述第一控制程序中时被布置成在检测到所测量力的减小的情况下立即启动所述第二或另外的控制程序，所述减小超过预定阈值。
9.根据权利要求1所述的牵引杆装置（100），其特征在于，所述控制信号被布置成控制由所述电动马达（21）施加的转矩，而不是所述马达（21）或所述拖车（20）的速度。
10.根据权利要求1所述的牵引杆装置（100），其特征在于，所述控制装置（110）被布置成接收所述马达（21）和/或所述拖车（20）的测量的瞬时速度，并且将该测量的瞬时速度的值作为输入值馈送到所述调节器（113）中。
11.根据权利要求1所述的牵引杆装置（100），其特征在于，在所述***（30）的水平谐振频率的至少五倍的频率下测量所述力。
12.根据权利要求1所述的牵引杆装置（100），其特征在于，所述牵引杆装置（100）包括弹性悬架（130），所述弹性悬架（130）被布置成吸收所述拖车（20）相对于互连车辆（10）的小的水平移动。
13.根据权利要求12所述的牵引杆装置（100），其特征在于，所述弹性悬架（130）在所述拖车（20）相对于互连车辆（10）的向前方向和向后方向上都被弹簧加载。
14.根据权利要求12或13所述的牵引杆装置（100），其特征在于，所述力传感器（111）被布置成感测所述弹性悬架（130）处的拉力。
15.根据权利要求1所述的牵引杆装置（100），其特征在于，所述控制装置（110）被布置成在所测量的力为推力的情况下产生作为制动或发电信号的所述控制信号。
16.根据权利要求1所述的牵引杆装置（100），其特征在于，所述力传感器（111）为应变仪传感器、阻抗力传感器、霍尔传感器或磁致弹性传感器。
17.根据权利要求1所述的牵引杆装置（100），其特征在于，所述牵引杆装置（100）包括被布置成可释放地紧固至自行车的后轮毂的轮毂连接件（140）。
18.根据权利要求1所述的牵引杆装置（100），其特征在于，所述牵引杆装置（100）包括拖车连接件（150），所述拖车连接件（150）被布置成可释放地紧固至所述拖车（20）的支撑结构。
19.一种拖车装置（200），包括根据前述权利要求中任一项所述的牵引杆装置（100）以及拖车（20），其特征在于，所述拖车（20）包括被布置成推进所述拖车（20）的所述电动马达（21）和被布置成向所述电动马达（21）供电的电池（23）。
20.根据权利要求19所述的拖车装置（200），其特征在于，所述拖车装置（200）被布置成通过所述牵引杆装置（100）连接到相同类型的第二拖车装置（201），从而形成通过所述牵引杆装置（100）互连的拖车装置的队列（300）。
21.根据权利要求19或20所述的拖车装置（200），其特征在于，所述拖车装置（200）被布置成基于所述控制信号控制所述电动马达（21），使得所述电动马达（21）施加瞬时抵消所测量力的力。
22.根据权利要求19所述的拖车装置（200），其特征在于，所述电动马达（21）被布置成作为发电机操作，所述发电机向所述电池（23）馈送所生成的电能，并且所述拖车装置（200）被布置成响应于反映测量推力的控制信号来控制所述电动马达（21）作为发电机操作。
23.根据权利要求19所述的拖车装置（200），其特征在于，所述电动马达（21）为如下类型：所述定子（2）包括不是相应转子（3）磁极（7）数的整数倍的多个定子（2）磁极（7），并且所述定子（2）磁极（7）被细分为在磁性上和电学上相同的至少三个子集（8），所述子集围绕所述电动马达（21）的角方向一个接一个地安装。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4311756A1 (en) * 2022-07-29 2024-01-31 GF S.r.l. Motorized trolley, in particular for bicycles

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011114337A1 (de) * 2011-09-23 2013-03-28 Bernd von Löbbecke Motorsteuerung für einen Elektrohilfsantrieb

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8501205D0 (en) * 1985-01-17 1985-02-20 Peritate Ltd Slave unit
AU2001263238A1 (en) * 2000-05-19 2001-12-03 Yakima Products, Inc. Bicycle child carrier trailer
CA2319848A1 (fr) * 2000-09-21 2002-03-21 Jean-Yves Dube Systeme de propulsion a assistance proportionnelle
DE10309621A1 (de) * 2003-03-05 2004-09-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Motorgetriebenes, handgeführtes Transportfahrzeug mit intuitiver Haltegriffsteuerung
US20080023234A1 (en) * 2006-07-27 2008-01-31 Linghsiao Jerry Wang Self controlled, electric powered trailer
JP5045598B2 (ja) * 2008-07-31 2012-10-10 トヨタ自動車株式会社 搬送車及び連結機構
US8365849B2 (en) * 2009-08-19 2013-02-05 Brian Daniel Bartel System and method for towing a trailer
FR2966797B1 (fr) * 2010-10-29 2013-05-10 Tunzini Marc Daniel Une remorque assistee par au moins un moteur electrique servant a etre tractee par une bicyclette.
DE102010051838A1 (de) * 2010-11-18 2012-05-24 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Anhänger für ein Fahrrad
US20120313345A1 (en) * 2011-06-07 2012-12-13 Arnold Kamler Tow Bar System
US8886417B2 (en) * 2011-09-09 2014-11-11 Sram, Llc Bicycles with electronic shifting systems and methods
US20130079979A1 (en) * 2011-09-23 2013-03-28 Alan D. Sheidler Towed vehicle arrangement responsive to lateral hitch loading
CN105209320B (zh) * 2013-05-10 2017-03-08 三菱电机株式会社 电动助力转向控制装置及转向控制方法
DE102014009746B4 (de) * 2014-07-01 2023-01-12 Brüggli Anhänger für ein Fahrrad
WO2017144084A1 (en) * 2016-02-23 2017-08-31 Brink Towing Systems B.V. Method for measuring a load on a towing hook and a towing hook arrangement
FR3048223B1 (fr) * 2016-02-25 2018-04-06 K-Ryole Remorque motorisee comportant un dispositif d'asservissement des moteurs
JP2017175890A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 ファナック株式会社 振動を抑制する機能を有するモータ制御装置
SE540001C2 (en) * 2016-04-05 2018-02-20 Kyttinge Invest Ab Self-propelling trolley assembly
US20180099660A1 (en) * 2016-10-06 2018-04-12 GM Global Technology Operations LLC System And Method For Control Of A Towed Trailer
US10766478B2 (en) * 2017-02-17 2020-09-08 Hyliion Inc. Tractor unit with on-board regenerative braking energy storage for stopover HVAC operation without engine idle
DE102017001742A1 (de) * 2017-02-23 2018-08-23 Electrail Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Antriebssteuerung von Schub-Anhängern
GB2560883A (en) * 2017-03-20 2018-10-03 Trailogic Solutions Ltd A linkage for connecting a tow to a self-propelled trailer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011114337A1 (de) * 2011-09-23 2013-03-28 Bernd von Löbbecke Motorsteuerung für einen Elektrohilfsantrieb

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