自动控制车辆-挂车组合。驾驶员 通过使用输入设备（例如挂车转向旋钮）输入期望的挂车曲率命令。
[0038] 在本发明的挂车倒车辅助系统的一些实施例中，使用表示车辆和连接到车辆的挂 车之间的牵引线和阻力线夹角的信息可以是有利的。本发明主旨提供了针对估计连接到车 辆的挂车的实际牵引线和阻力线夹角的实施例。不准确的牵引线和阻力线夹角会导致不充 分或不适当的车辆系统控制的可能性，特别是当牵引线和阻力线夹角信息对控制车辆系统 (例如挂车倒车辅助系统或挂车制动控制器）很重要时。根据一个实施例，牵引线和阻力线 夹角传感器组件包括固定在连接球头和车辆上的安装表面之间的间隔件。牵引线和阻力线 夹角传感器组件还提供了可以围绕连接球头限定的垂直轴与间隔件可旋转地连接的元件。 连接件将该元件固定到挂车。磁体与该元件连接且具有弓形形状，弓形形状与垂直轴的间 隔在其相对端之间增加。霍尔传感器与间隔件连接并且感测磁体以确定元件的旋转位置， 从而确定牵引线和阻力线夹角。牵引线和阻力线夹角传感器组件的这个和其他实施例可以 独立使用或与其它牵引线和阻力线夹角传感器或系统组合使用以估计车辆和挂车之间的 牵引线和阻力线夹角，这可以有利地用于具有挂车倒车辅助系统的车辆的操作。
[0039] 参考图1，示出了配置用于执行挂车倒车辅助功能的车辆100的实施例。车辆100 的挂车倒车辅助系统105控制连接到车辆100的挂车110的行驶路径的曲率。这样的控制 是通过车辆100的助力转向系统115和挂车倒车辅助系统105的相互作用来实现。当车辆 100倒车时，在挂车倒车辅助系统105操作期间，车辆100的驾驶员有时限于以他/她可以 通过车辆100的方向盘做出转向输入的方式。倒车辅助系统105的人机界面（HMI)设备可 以用于命令挂车110的路径的曲率变化，如旋钮，从而将这些命令与在车辆100的方向盘做 出的命令分开。根据图1所示的实施例，挂车倒车辅助系统105包括挂车倒车辅助控制模 块120、挂车倒车转向输入装置125以及牵引线和阻力线夹角检测装置130。挂车倒车辅助 控制模块120连接到挂车倒车转向输入装置125和牵引线和阻力线夹角检测装置130,用于 允许它们之间的信息通信。挂车倒车辅助控制模块120配置用于执行从挂车倒车转向输入 装置125、牵引线和阻力线夹角检测装置130、动力转向辅助控制模块135、制动系统控制模 块145以及动力传动系统控制模块接收信息的逻辑（即，指令）。挂车倒车辅助控制模块 120(如它的挂车曲率算法）根据从挂车倒车转向输入装置125、牵引线和阻力线夹角度检 测装置130、动力转向辅助控制模块135、制动系统控制模块145以及动力传动系统控制模 块150接收到的全部和一部分信息产生车辆转向信息。此后，车辆转向信息被提供给动力 转向辅助控制模块135,用于通过动力转向辅助系统115影响车辆100的转向以实现命令的 挂车110的行驶路径。
[0040] 如图1所描绘的实施例所示，挂车倒车转向输入装置125为挂车倒车辅助控制模 块120提供定义至挂车倒车辅助控制模块120的命令的挂车110的行驶路径的信息（即， 挂车转向信息）。挂车转向信息可以包括与命令的行驶路径的变化（例如，路径曲率半径的 变化）有关的信息和与指示挂车即将沿着由挂车的纵向中心线轴限定的路径行驶（即，沿 着实质上直线行驶路径）有关的信息。挂车倒车转向输入装置125可以包括旋转控制输入 设备，用于允许车辆100的驾驶员与挂车倒车转向输入装置125配合以命令期望的挂车转 向操作（例如，命令期望的挂车的行驶路径的半径变化和/或命令挂车沿着由挂车的纵向 中心轴线轴定义的实质上直线行驶路径行驶）。
[0041] 图1所示的牵引线和阻力线夹角检测装置130的实施例，其与挂车110的牵引线 和阻力线夹角检测部件155结合操作，为挂车倒车辅助控制模块120提供与车辆100和挂 车110之间的角有关的信息（即，牵引线和阻力线夹角信息），即车辆100和挂车110的纵 向中心轴线之间的角。牵引线和阻力线夹角检测装置130可以配置用于检测导致折叠条件 和/或相关信息（例如，当已经达到牵引线和阻力线夹角阈值时）。
[0042] 现在转到用于计算挂车的行驶路径的曲率和牵引挂车的车辆的转向角之间的关 系的动态模型的讨论，低阶动态模型对于依照一些实施例配置的挂车倒车辅助系统来说是 可取的。为了实现这样的低阶动态模型，可以作出关于与车辆/挂车系统相关的参数的某 些假设。这些假设的例子包括，但不限于，挂车由车辆以相对低的速度倒车，车辆和挂车的 车轮具有可以忽略的（例如，无）滑移，车辆的轮胎具有可以忽略的（例如，无）横向倾性 (lateral compliance)，车辆和挂车的轮胎具有可以忽略的（例如，无）变形，车辆的驱动 器动态可以忽略，车辆和挂车呈现可忽略的（例如，无）侧倾或俯仰运动。
[0043] 如图2所示，对于车辆302和挂车304定义的系统，动态模型300是基于与车辆 302和挂车304相关的各种参数。这些动态模型参数包括：
[0044] δ :车辆302的转向前轮306的转向角；
[0045] α :车辆302的横摆角；
[0046] β :挂车304的横摆角；
[0047] γ :牵引线和阻力线夹角（γ = β_α );
[0048] W :车辆302的轴距；
[0049] L :车辆302的连接点（hitch point) 308和后桥310之间的长度；
[0050] D :挂车304的连接点308和车桥长度312之间的长度（桥长度312可以是有效 的，或具有多桥配置的挂车的车桥长度等同物）；以及
[0051] r2:挂车304的曲率半径。
[0052] 图2的动态模型300揭示了挂车304的车桥312的中点314的挂车路径曲率半径 r2、车辆302的转向轮306的转向角δ以及牵引线和阻力线夹角γ之间的关系。如以下的 等式所示，这种关系可以表示为提供挂车路径曲率K 2，使得如果给定γ，挂车路径曲率K2 可以基于调节转向角S来控制（其中^是挂车横摆率且$挂车速度）。
[0054] 或者，这种关系可以表示为根据挂车路径曲率κ 2和牵引线和阻力线夹角γ规定 转向角δ。
[0056] 因此，对于特定的车辆和挂车组合，某些动态模型参数（例如，D、W和L)是恒定的 并且假设已知。V是车辆纵向速度且g是由于重力的加速度。K是速度依赖参数，当设置为 零时做出不依赖车辆速度的转向角的计算。例如，特定车辆动态模型参数可以在车辆的电 子控制系统中预先定义且特定挂车动态模型参数可以由车辆的驾驶员输入。挂车路径曲率 κ 2从驾驶员通过挂车倒车转向输入装置的输入来确定。通过使用提供转向角的等式，可以 产生用于控制车辆的转向系统（例如，它的驱动器）的相应的转向命令。
[0057] 仍然参照图2,在一个实施例中，限制车辆302和挂车304获得折叠角（即，车辆 /挂车系统达到折叠条件）的可能性。折叠角γ (j)是指当倒车不能通过车辆的最大转 向输入克服时--例如，车辆302的转向前轮306以最大转向角变化率移动到最大转向角 δ--的牵引线和阻力线夹角γ，。折叠角γ (j)是车辆302的转向轮306的最大转向角、 车辆302的轴距W、车辆302的连接点308和后桥310之间的距离L、以及连接点308和当 挂车具有多桥时挂车304的有效桥312之间的长度D的函数。有效桥312可以是单桥挂车 的实际桥或具有多桥的挂车的有效桥位置。当车辆302和挂车304的牵引线和阻力线夹角 γ达到或超过折叠角γ (j)时，车辆302必须往前拉以减少牵引线和阻力线夹角γ。因此， 对于限制车辆/挂车系统达到折叠角的可能性，优选控制挂车的横摆角，同时保持车辆/挂 车系统的牵引线和阻力线夹角相对较小。
[0058] 如在此所公开，使用表示车辆和连接到车辆的挂车之间的牵引线和阻力线夹角的 信息是有利的，在此也描述为实际牵引线和阻力线夹角γ (a)或挂车角。例如，挂车倒车辅 助系统105和其它可想到的车辆系统可以使用牵引线和阻力线夹角信息作为到系统的输 入。依照先前的公开内容，估