[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。

背景技术

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，特征在于用于控制车辆速度的方法，该车辆包括支架、至少一个车轮、耦合至该至少一个车轮的平台、具有耦合至该支架的支承部分和耦合至该平台的平台部分的耦合结构，该耦合结构允许支承部分相对于平台部分向前后移动或滑动、耦合至该耦合结构的致动器，该致动器用于控制支承部分相对于平台部分的位置、耦合至该至少一个车轮的驱动器，该驱动器用于传送动力给所述至少一个车轮以推进车辆并将平台维持在期望的取向、以及耦合至该驱动器用于控制该驱动器且耦合至致动器用于控制该致动器的控制器。本方法包括确定耦合结构支承部分相对于耦合组件平台部分的位置，并在将平台维持在期望取向的同时，通过命令耦合结构改变支承部分相对于平台部分的位置而控制由该至少一个车轮施加至下方地面的扭矩。

在一些实施例中，该方法包括指定支承部分相对于平台部分的特定位置来控制由至少一个车轮施加至下方地面的扭矩从而实现车辆的期望速度。在一些实施例中，基于车辆操作模式而确定特定位置。在一些实施例中，该方法包括从用户或控制器接收车辆速度命令值并改变支承部分相对于平台部分的位置来控制由至少一个车轮施加至下方地面的扭矩从而实现车辆速度命令值。

在一些实施例中，该方法包括从该至少一个车轮接收速度反馈信号、耦合结构速度、或这两者来命令该耦合结构改变支承部分相对于平台部分的位置来控制由该至少一个车轮施加至下方地面的扭矩从而控制车辆的速度。在一些实施例中，控制器包括限速器模块，该限速器模块被设置为响应于在一段时间内改变支承部分相对于平台部分的位置，该限速器模块抑制速度命令信号的大小从而抑制由该至少一个车轮施加至下方地面的扭矩从而在一段时间内抑制车辆的速度。在一些实施例中，耦合结构是滑轨组件，支承部分是轨道且平台部分是轨道导件。在一些实施例中，耦合结构是四连杆机构。

本发明，在另一方面，特征在于包括支架、至少一个车轮和耦合至该至少一个车轮的平台的车辆。该车辆还包括耦合结构，该耦合结构具有耦合至该支架的支承部分和耦合至平台的平台部分，该耦合结构允许支承部分相对于平台部分前后移动或滑动。该车辆还包括耦合至该耦合结构从而控制支承部分相对于平台部分的位置的致动器。该车辆还包括耦合至该至少一个车轮的驱动器，从而传递动力至该至少一个车轮来推动车辆并将平台维持在期望取向。该车辆还包括耦合至驱动器来控制该驱动器并耦合至致动器来控制该致动器的控制器，其中通过命令耦合结构来改变支承部分相对于平面部分的位置的同时将平台维持在期望取向，来控制由至少一个车轮施加至下方地面车辆的扭矩。

在一些实施例中，控制器被设置为命令支承部分相对于平台部分的特定位置来控制由至少一个车轮施加至下方地面的扭矩从而实现车辆的期望速度。在一些实施例中，该车辆包括输入设备，用于接收来自用户或控制器的车辆速度命令值并改变支承部分相对于平台部分的位置来控制由至少一个车轮施加至下方地面的扭矩从而实现车辆速度命令值。