JP2006516939A - 車両制御システム - Google Patents

Abstract

本発明は車両用の制御システム（１）に関し、この制御システムは、ステアリングシステム（６）と、ブレーキシステム（７）と、トランスミッションユニット（４）とを有する電子的制御ドライブトレイン（２）を備えている。操作装置（１０）は運転操作要求（ＦＷ）から動きベクトル（ＢＶ）を生成し、制御装置（１２）はその動きベクトル（ＢＶ）から、ドライブトレイン（２）を作動させることが可能な制御信号（ＳＳ）を生成する。操車、特に車両の後進を簡略化するため、車両（３）の所在及び位置に関し、状態・位置決定装置（１４）によって得られる実際値と目的地入力装置（１５）を用いて入力可能な設定値とから移動経路を計算する経路コンピュータ（１３）が備えられる。この移動経路は、ドライブトレイン（２）が移動経路の動きベクトル（ＢＶ）を処理する際に車両を実際の状態及び実際の位置から設定状態及び設定位置へ移動させる一連の動きベクトル（ＢＶ）から構成される。このため経路コンピュータ（１３）は、操作装置（１０）に加え、動きベクトル（ＢＶ）を伝送するため、共通のドライブトレインインタフェース（１１）を経由して制御装置（１２）に接続されている。

Description

本発明は、請求項１の前文の特徴を有する、車両、特に牽引車とトレーラとの連結のための制御システムに関する。

特許文献１は、少なくとも１つのステアリングシステムと、ブレーキシステムと、駆動アセンブリとを具備する、電子的に作動可能なドライブトレインを車両が装備している、かかる車両制御システムを開示している。この車両に恒久的に搭載された操作装置は、車両の運転者が運転操作要求を入力可能で、その運転操作要求から標準化された動きベクトルを生成する入力レベルを画定する。制御装置は、ドライブトレインを作動させるために入力端の動きベクトルから出力端において制御信号を生成する調整レベルを画定する。前記制御信号を伝送するために、制御装置はドライブトレインに接続されており、ドライブトレインは運転操作要求を実行するため制御信号を処理する。運転操作要求が常に標準化された動きベクトルによって制御信号に変換される場合、様々な方法で構成された入力レベルと様々な方法で構成された調整レベルとは特に容易に相互の組合せを行なうことができるので、この既知の制御システムは高いレベルの可変性により特徴づけられる。

例えばトラックなどの多用途車においては、車両と障害物との衝突の危険を低下させるため、操車、好ましくは後進のために指示を与える人間が必要である。さらに、牽引車とトレーラとの連結の場合における操車、特に後進は所与の運動学的連結のためにとりわけ困難である。

運転する人間の指示の必要性は、経済的観点からトラックの場合に非常に問題となり、トラックは運転中は人間が指示を与える必要のない輸送機能を主として果たし、これと比較して操車は運転時間のうち非常に短い部分だけ実施する必要がある。このため、人間の与える指示を省きたいという要求がある。

独国特許出願公開第１００３２１７９ Ａ１号明細書

本発明は、最初に述べた方式の制御システムに関して、とりわけ車両の操車を単純化する改良された実施形態を実現することを課題とする。

この問題は独立請求項の内容を用いて本発明により解決される。好適な実施形態が、従属請求項の内容である。

本発明は、処理する際に車両を出発位置から目的位置へ移動させる一連の動きベクトルを利用可能とする移動経路を計算するため経路コンピュータを用いるという概念に基づいている。当初位置は車両の方位及び位置の実際値によって算定可能であり、それらの値は適切な方位・位置決定装置を用いて決定することができる。目的位置に関しては、目的地入力装置を用いてあらかじめ算定可能な車両の方位及び位置の設定値が用いられる。経路コンピュータが、取得された動きベクトルをドライブトレインインタフェースを介して制御装置に伝え、車両に固定された操作装置もこれを介して動きベクトルを制御装置に伝えることは特に重要である。移動経路の計算の間、経路コンピュータは車両の運動学的及び力学的な特性を計算に入れることができる。これは最適な、特に危険のない移動経路に沿って案内される車両によって実現される。車両の操車は、設定値をあらかじめ画定すること及び実際値を監視することによって自動化することが可能であり、運転者にとって相当簡略化することができる。とりわけ、指示を与える人物を不要とすることができる。

ある有利な発展形態において、経路コンピュータは、車両の後進経路か、又は車両が後進する少なくとも１つの移動経路を含む移動経路を計算するように設計されている。連結の後進は経験を積んだ運転者にとっても非常に困難かつ時間がかかるものなので、この実施形態は当該車両が牽引車とトレーラとの連結である場合、特に有利な効果を有する。後進の計算を行なうこと及びそのために必要な動きベクトルを処理することによって、本発明による制御システムを用いて一回で車両をほぼ所望の目的位置に達することが可能となる。

本発明のさらに重要な特徴及び利点は従属項、図面、及び図面に関する図の当該記述から明らかであるであろう。

上述した特徴及び以下になお説明すべき特徴は、それぞれ記述された組合せだけでなく、本発明の範囲を逸脱することなく他の組合せ又は単独で利用可能であることは言うまでもない。

本発明の好適な例示的実施形態は図面に示されるとともに、以下の記述においてより詳細に説明され、同一の参照記号は同一、又は機能的に同一、又は類似の構成要素に関連している。

各図面は概略図である。図１は、回路図による本発明による制御システムの非常に簡略化された基本的概略図である。図２は、基本的説明図としての連結の平面図である。図３は、図２と同様であるが別の連結を有する平面図である。図４は、図２と同様の連結の平面図であるが、車両の移動経路の区分を含んでいる。

図１によれば、本発明による制御システム１は、図２から４に示す車両３のドライブトレイン２を含んでいる。制御システム１は、電子的に作動可能なドライブトレイン２とともに動作するので、ドライブバイワイヤシステム又はＸバイワイヤシステムと呼称することもできる。ドライブトレイン２は、駆動アセンブリ４と、変速機５と、ステアリングシステム６と、ブレーキシステム７と、ライドレベル制御装置８とを具備している。別の実施形態において、ドライブトレイン２がより多いか又はより少ない構成要素（４〜８）を具備可能であることは明白である。電子的に作動可能なドライブトレイン２では、ドライブトレイン２の個々の構成要素（４〜８）と操作者制御要素９との間に連続した機械的又は油圧的な連結は存在せず、操作者制御要素９は一般に車両３のインストロメントパネル内に配置されている。操作者制御要素９は全体として制御システム１の操作装置１０を形成しており、例えばアクセルペダル９_４、ギア変速装置９_５、ハンドル９_６、ブレーキペダル９_７、及び自動車３のライドレベル制御装置８のための制御要素９_８である。

操作者制御要素９により、車両運転者は運転操作要求ＦＷを操作装置１０に入力することができる。操作装置１０はさらに入力側の運転操作要求ＦＷから動きベクトルＢＶを生成し、出力端において前記動きベクトルＢＶをドライブトレインインタフェース１１に伝える。ドライブトレインインタフェース１１は動きベクトルＢＶを制御装置１２に伝える。このベクトルは標準化された動きベクトルＢＶなので、制御装置１２は動きベクトルＢＶから制御信号ＳＳを生成し、これらの制御信号ＳＳを適切な方式でドライブトレイン２に伝えることができる。ドライブトレイン２は入力される制御信号ＳＳを処理することができ、その結果として運転操作要求ＦＷが実行される。

制御装置１２とドライブトレイン２又はその構成要素４から８との間の信号の伝送に関して、他の点は上記独国特許出願公開第１００３２１７９Ａ１号明細書に記載されており、その内容は本発明の開示にインコーポレートされる。

本発明による制御システム１は経路コンピュータ１３も具備しており、経路コンピュータ１３もドライブトレインインタフェース１１に接続され、方位・位置決定装置１４及び目的地入力装置１５との通信を行なう。

車両３の方位及び位置の実際値は方位・位置決定装置１４を用いて連続的に決定することができる。「位置」は車両３の地理的位置として理解され、一方、「方位」は地理的な座標系、好ましくは方位点に対する車両３の進行方向の方位として理解される。これら実際値は方位・位置決定装置１４によって経路コンピュータ１３へ送られる。

車両３の方位及び位置に関する設定値は目的地入力装置１５に入力することができ、これは例えば手動又は自動化された方式で行なうことが可能である。これらの設定値、すなわち設定方位及び設定位置は、車両３の移動の完了において想定すべき目標方位及び目標位置を示すものである。例えば、トラックとして具現された車両３は、車両３の荷積み及び荷降しが即座に開始できるようにローディングランプまで運転されるべきである。目的地入力装置１５は設定値を伝送するために経路コンピュータ１３に接続される。

経路コンピュータ１３は、入力される実際値及び入力される設定値から移動経路を計算するように構成され、この移動経路は一連の標準化された動きベクトルＢＶにより形成される。ドライブトレイン２が移動経路の動きベクトルＢＶを処理する際、この移動経路は、車両３を実際の方位及び実際の位置から設定方位及び設定位置へ移動させるように計算される。経路コンピュータ１３は本発明により、ドライブトレインインタフェース１１を経由して制御装置１２に接続されているので、制御装置１２は、経路コンピュータ１３により生成された動きベクトルＢＶを前記移動経路に応じて制御信号ＳＳに変換することができ、前記制御信号ＳＳは丁度、動きベクトルＢＶが操作装置１０から送られているかのようにドライブトレイン２により処理される。

制御システム１の設計により、経路コンピュータ１３は、費用の増加をさせずに、制御システム１に容易に統合することができる。

移動経路の計算の間、経路コンピュータ１３は車両の周囲条件、例えば車両３の地域における道路のコース及び／又は障害物から車両３までの最小距離を計算に入れることができる。車両の周囲条件を経路コンピュータ１３に伝送可能にするために、車両の周囲条件を入力可能な入力装置１６を備えることができる。ある好適な実施形態では、この入力装置１６は目的地入力装置１５にすでに組み込まれている。入力装置１５、１６は例えばキーボード及び／又は対応する読取り装置であってもよい。さらに、車両３の周囲におけるあらかじめ画定された条件、例えば道路の端部や距離の値などを検知してそれらを経路コンピュータ１３に伝えるように構成されたセンサシステム１７を備えることも可能である。

方位・位置決定装置１４は、車両３の実際値を連続して取得するように好適に構成される。例えば、計算された移動経路の動きベクトルＢＶが処理されるにつれて方位及び位置の実際値は変化する。経路コンピュータ１３は、新規のその時点における実際値によって移動経路を連続的に更新及び再計算するように好適に構成されている。この手順においては、当初は相対的に概算的に移動経路を決定し、目的地が接近するにつれてより高精度に規定さえすれば十分である。移動経路を連続的に更新することによって、車両３の移動中に付加的に生じるか又は変化する車両の周囲条件を計算に入れることも可能である。

図１は、制御システム１が送受信機装置１８を具備しているさらなる実施形態を示しており、この設備は左中括弧（｛
）により示されている。この装置１８は少なくとも１個の送信機１９と少なくとも１個の受信機２０とを備えている。

経路コンピュータ１３及びそれに接続された構成要素１４から１７は車両３に好適に恒久的に搭載されている。しかし付加的又は代替的に、経路コンピュータ１３’が車両３からある距離をおいてその周辺機器１４’から１７’と共に配置されている実施形態を提供することも可能である。この遠隔の経路コンピュータ１３’は送信機１９に接続され、移動経路の動きベクトルＢＶを送信機１９に伝送する。送信機１９は動きベクトルＢＶから、受信機２０によって受信される遠隔制御信号ＦＳを生成する。受信機２０はこれらの遠隔制御信号ＦＳから動きベクトルＢＶを再生し、前記動きベクトルをドライブトレインインタフェース１１を経由して制御装置１２に伝送することができる。遠隔位置まで移動可能な経路コンピュータ１３’と車両に固定される経路コンピュータ１３とは二者択一的に、又は組み合わせて用いることができる。さらに、車両に固定される構成要素と遠隔位置まで移動可能な構成要素との異なる構成が可能であることは明らかである。例えば、経路コンピュータ１３を車両に固定する一方で、その周辺の構成要素１４から１７のうち１つ以上を車両３から離して配置し、適切な送受信機装置を経由して経路コンピュータ１３と連絡するものとすることができる。

図２によれば、本発明による制御システム１は、連結車両として実施され、従って牽引車２１及びトレーラ２２を有する車両３にとりわけ適している。図２による実施形態は、連結車両３に関するものであり、この連結車両３においてトレーラ２２は牽引棒２３を介して牽引車２１に連結されている。これに代わるものとして図３は、牽引棒なしに牽引用エンジン又は牽引車２１に連結されているセミトレーラとしてトレーラ２２が実施された別の連結車両３を示している。

方位・位置決定装置１４が、車両に固定された装置である限り、車両３は図２及び３による衛星航法受信機２４を備えることができる。さらに、牽引車２１及びトレーラ２２は双方とも、それぞれ電子的に読み取り可能なコンパス２５又は２６を装備している。牽引棒２３と共に動作する連結車両３には、曲げ角センサ２７も設けられており、前記センサ２７は牽引棒２３とトレーラ２２との間の曲げ角を測定する。付加的又は代替的に、牽引棒２３と牽引車２１との間の曲げ角を得る曲げ角センサを備えることも可能である。車両に固定された方位・位置決定装置１４の操作方法及び構造のさらなる詳細について、独国特許出願公開第１００３１２４４ Ａ１号明細書に記載されており、その内容は本発明の開示にインコーポレートされる。

代わりに、方位・位置決定装置１４は、車両３から離れていて、例えばレーダシステムとして動作する装置であってもよい。

前記車両が連結車両３である限り、方位・位置決定装置１４は牽引車２１及びトレーラ２２双方の方位及び位置の実際値を決定するため使用可能なように構成される。さらにその場合、目的地入力装置１５は、牽引車２１及び／又はトレーラ２２の方位及び位置の設定値が入力可能であるように構成される。

図４を参照して、本発明による制御システム１が特に適した具体的な応用例を説明する。

図４は積荷ステーション、特に貨物置場の敷地２８の詳細を示している。この敷地２８には、例えばトレーラ２２の後端３０がローディングランプ２９のほぼ正面に位置するように連結車両３が接近しなければならない少なくとも１つのローディングランプ２９が存在する。しかし、ローディングランプ２９の正面には相対的に小さなホールディングベイ３１しか配置されておらず、トレーラ２２はその中に後進で進入しなければならない。

ローディングランプ２９に接するホールディングベイ３１におけるトレーラ２２の最適な目的位置は、トレーラ２２の方位及び位置の設定値を導き出せる既定の目的地となる。この設定方位及び設定位置は好適に既知であり、目的地入力装置１５を介して経路コンピュータ１３へ送ることができる。連結車両３は敷地２８において任意の所望の地点に位置する一方、牽引車２１及びトレーラ２２は任意の所望の方位をとることができる。経路コンピュータ１３は、方位・位置決定装置１４を介して、牽引車２１及びトレーラ２２の方位及び位置の実際値について正確な知識を得る。経路コンピュータ１３は連結車両３の移動経路を計算し、その動きベクトルＢＶは特に自動的に処理することができる。ドライブトレイン２の駆動アセンブリ４の動きベクトルＢＶが、連結車両３が相対的に低速、特に歩行速度で移動するようにのみ好適に操作されることは明らかである。図４から明らかなように、この移動経路は、連結車両３が後進する移動経路区分を含むことができる。図４において、連結車両３が後進する移動経路区分３２は破線によって示される。移動経路区分３２に沿って配置された個々の点３３は、順々に連続して配置された移動経路の部分からなる移動経路の構造を表わすものである。

連結車両３の当初位置がホールディングベイ３１におけるトレーラ２２の目的位置に直接接近するために好適である場合、車両の移動を自動化することによって容易にこれを実施することができる。連結車両３の操車、特に後進はこのようにして非常に効率的な方法で行なうことが可能である。しかし、連結車両３の当初位置がホールディングベイ３１における目的位置に直接進入するのに好適でない場合、ある発展形態では、後進前に移動経路が移動経路区分３２に対応した前進３４の量を生成するように経路コンピュータ１３を構成することができ、前記前進３４により連結車両３は不都合な当初位置から、そのトレーラ２２がホールディングベイ３１内のローディングランプ２９まで所望の方位で移動するように後進３２によって連結車両３を直接移動させることが可能な好ましい中間位置へ移動する。

センサシステム１７は車両に固定して取り付け可能であり、例えば測距センサを具備していてもよい。図４を参照して説明した実施形態では、位置が固定されていて例えばローディングランプ２９へのトレーラ２２の接近を検知するセンサを備えると好都合である。

操作装置１０は、車両を遠隔制御できるようにドライブトレインインタフェース１１又は経路コンピュータ１３に無線で接続することが可能である。他方、操作装置１０は、信号伝送のための伝送線を介して経路コンピュータ１３に直結することもできる。

回路図の様式による、本発明による制御システムの非常に簡略化された基本的概略図である。 基本的説明図としての連結の平面図である。 図２と同様であるが別の連結を有する平面図である。 図２と同様の連結の平面図であるが、車両の移動経路の区分を含んでいる。

Claims (11)

1. 車両（３）、特に牽引車（２１）とトレーラ（２２）との連結のための制御システムであって、
   前記車両（３）は、少なくとも１つのステアリングシステム（６）と、ブレーキシステム（７）と、駆動アセンブリ（４）とを具備する電子的に作動可能なドライブトレイン（２）を装備しており、
   車両の運転者が運転操作要求（ＦＷ）を入力し、前記運転操作要求（ＦＷ）から標準化された動きベクトル（ＢＶ）を生成する操作装置（１０）が備えられ、
   制御装置（１２）が前記車両（３）内に配置されており、前記制御装置（１２）は前記ドライブトレイン（２）を作動させるために入力端の動きベクトル（ＢＶ）から出力端において制御信号（ＳＳ）を生成し、前記制御信号（ＳＳ）を伝送するために前記ドライブトレイン（２）に接続され、前記ドライブトレインは前記運転操作要求（ＦＷ）を実行するために前記制御信号（ＳＳ）を処理するものであり、
   前記動きベクトル（ＢＶ）を伝送するために、前記操作装置（１０）を前記制御装置（１２）に連結するドライブトレインインタフェース（１１）が備えられ、
   前記車両（３）の方位及び位置の実際値を連続的に決定し、前記実際値を伝送するために経路コンピュータ（１３）に接続されている方位・位置決定装置（１４）が備えられ、
   前記車両（３）の方位及び位置の設定値を入力可能であり、前記設定値を伝送するために前記経路コンピュータ（１３）に接続されている目的地入力装置（１５）が備えられ、
   前記経路コンピュータ（１３）は前記実際値及び設定値から移動経路を計算し、前記移動経路は、前記移動経路の前記動きベクトル（ＢＶ）が処理される際に前記車両（３）を前記実際の方位及び位置から前記設定方位及び位置へ移動させる一連の標準化された動きベクトル（ＢＶ）から構成されており、
   前記経路コンピュータ（１３）は前記操作装置（１０）に加え、前記動きベクトル（ＢＶ）を伝送するために前記ドライブトレインインタフェース（１１）を経由して前記制御装置（１２）に接続されていることを特徴とする制御システム。
2. 前記車両（３）が後進する、かかる移動経路か、又は前記車両（３）が後進する少なくとも１つの移動経路区分を含む、かかる移動経路を計算するように、前記経路コンピュータ（１３）が設計されていることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
3. 前記車両（３）が、後進することによって、方位及び位置の前記設定値に達する目標位置を含み、前記目標位置に先行し、前記車両（３）が前進することによって、前記後進によって前記設定値を得ることができる中間位置を想定する区分を含む、かかる移動経路を計算するように、前記経路コンピュータ（１３）が設計されていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の制御システム。
4. 前記経路コンピュータ（１３）が前記移動経路の計算において車両の周囲条件を計算に入れることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御システム。
5. 前記車両の周囲条件を前記経路コンピュータ（１３）に伝えることが可能な入力装置（１５、１６）が備えられることを特徴とする請求項４に記載の制御システム。
6. 前記車両（３）の周囲条件を検知し、それらを前記経路コンピュータ（１３）に伝えるセンサシステム（１７）が備えられていることを特徴とする請求項４あるいは５に記載の制御システム。
7. 前記車両の周囲条件が以下の条件：
   道路の端部、
   障害物からの最小距離、
   のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の制御システム。
8. 前記経路コンピュータ（１３）が現在の実際値によって前記移動経路を連続的に更新することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の制御システム。
9. 前記経路コンピュータ（１３）を前記ドライブトレインインタフェース（１１）に接続する送受信機装置（１８）が備えられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の制御システム。
10. 前記ドライブトレイン（２）が変速機（５）及び／又はライドレベル制御装置（８）を具備していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の制御システム。
11. 前記車両は牽引車（２１）とトレーラ（２２）との連結（３）であり、
    前記方位・位置決定装置（１４）が、前記牽引車（２１）及び前記トレーラ（２２）の方位及び位置の前記実際値を決定するものであり、
    前記牽引車（２１）及び／又は前記トレーラ（２２）の方位及び位置の前記設定値を前記目的地入力装置（１５）に入力可能であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の制御システム。

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