[发明专利]车辆控制的装置和方法

说明书

发明领域

本发明涉及电动车辆控制，尤其涉及控制电动车辆运动。

发明背景

已知各种各样的用于运送人类对象的车辆和方法。通常，此类车辆依赖于静态稳定性，并且针对车辆的接地部件同下方地面的布置的所有预见状况下的稳定性而加以设计。例如，作用于汽车重心的重力矢量在车轮的各接地点之间穿过并且汽车的悬架将所有车轮一直保持在地面上从而使得汽车稳定。尽管如此，仍然存在使稳定的车辆变为不稳定的状况（例如，增加或减少速度、急转弯、和陡坡）。

也称为平衡车辆的动态稳定车辆是一种具有控制系统的车辆，该控制系统在车辆运行时主动地维持车辆的稳定性。在仅具有两个横向设置的轮子的车辆中，例如，控制系统通过不断感测车辆的取向、确定对于维持稳定性所必须的校正动作、并命令车轮马达做出该校正动作而维持车辆的前后稳定性。如果车辆丧失维持稳定的能力，比如由于组件失效或缺少足够动力，则人类对象可能经历突然失去平衡。

对于维持稳定轨迹的车辆，操控控制和对车辆前行运动的控制之间的耦合是较少关注的问题。在典型路况下，依靠在整个转弯过程中车轮与地面接触来维持稳定性。在具有两个横向设置的车轮的平衡车辆中，然而，施加到一个或多个车轮的任何扭矩影响车辆的稳定性。

发明概要

本发明，在一个方面，特征在于用于将车辆从静态稳定状态过渡到动态平衡状态的方法。该车辆包括支架、至少一个车轮、具有耦合至该支架的支承部分和耦合至该至少一个车轮的地面部分的耦合结构（该耦合结构允许该支承部分相对于平台部分向前向后移动或滑动）、耦合至该至少一个车轮从而动态地平衡该车辆并向该至少一个车轮提供动力来使得车辆行进的驱动器、耦合至该耦合结构从而控制该支承部分相对于平台部分的位置的致动器、耦合至该驱动器从而控制该驱动器且耦合至该致动器从而控制该致动器的控制器、以及耦合至该车辆的着陆装置，其中该着陆装置和至少一个车轮的组合在车辆于静态稳定状态中操作时维持车辆处于静态稳定的状态。该方法包括控制驱动器来命令至少一个车轮来保持零速度状态以及来保持车辆相对于下方地面而处于静止位置。该方法还包括控制致动器来使得支承部分的位置相对于平台部分移动或滑动，从而向着车辆能用至少一个车轮平衡的方位改变车辆重心的位置。该方法还包括当车辆重心的方位满足预定条件时，用该至少一个车轮初始化车辆的动态平衡。

在一些实施例中，当由下方地面施加至着陆装置的负载小于预定量时，满足预定条件。在一些实施例中，使用与耦合至车辆的着陆装置的液压制动系统相耦合的液压传感器，由下方地面施加负载至着陆装置。在一些实施例中，当车辆向后俯仰且该着陆装置不再与下方地面相接触时满足预定条件。

在一些实施例中，当支承部分相对于平台部分的位置接近预定阈值位置时，满足预定条件。在一些实施例中，该方法包括控制支承部分相对于平台部分的位置以及车辆的俯仰来使得支架水平。在一些实施例中，该方法包括控制驱动器来使得保持该至少一个车轮在零速度状态并相对于下方地面保持车辆处于静止位置的命令无效。

本发明，在另一个方面，特征在于动态平衡的车辆，其包括支架、至少一个车轮、以及具有耦合至该支架的支承部分和耦合至该至少一个车轮的平台部分的耦合结构，该耦合结构允许该支承部分相对于平台部分向前向后移动或滑动。该车辆还包括耦合至该至少一个车轮的驱动器，该驱动器动态地平衡该车辆并对该至少一个车轮提供动力来使得该车辆行进，以及耦合至该耦合结构的致动器，该致动器控制支承部分相对于平台部分的位置。该车辆还包括耦合至该车辆的着陆装置，其中该着陆装置和该至少一个车轮的组合在车辆于静态稳定状态中操作时维持车辆处于静态稳定的状态中。该车辆还包括耦合至驱动器以控制该驱动器并耦合至致动器以控制该致动器的控制器，该控制器被设置为将车辆从静态稳定状态过渡至动态平衡的状态。该控制器被设置为控制该驱动器以命令该至少一个车轮保持零速度状态并将车辆相对于下方地面保持在静止位置、控制该致动器使得支承部分的位置相对于平台部分移动或滑动来改变车辆重力位置的中心向着车辆能用该至少一个车轮平衡的方位、并且当车辆重心的中心位置满足预定条件时用该至少一个车轮初始化车辆的动态平衡。

在一些实施例中，当由下方地面施加至着陆装置的负载小于预定量时，满足预定条件。在一些实施例中，该车辆包括与耦合至车辆的着陆装置的液压制动系统耦合的液压传感器，其中该液压传感器被用于确定由下方地面施加至该着陆装置的负载。在一些实施例中，当车辆向后俯仰且该着陆装置不再与下方地面相接触时满足预定条件。在一些实施例中，当支承部分相对于平台部分的位置接近预定阈值位置时，满足预定条件。