JP2019519430A - 車両の車輪制御装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両（１００）の車輪制御装置（１０８）に関する。車輪制御装置（１０８）は、車輪（１０２）の表面およびその路面の間の車輪スリップについての縦方向車輪スリップ値を計算するように構成された車輪スリップ計算モジュール（２１２）と、車輪（１０２）の表面および路面の間の車輪力についての縦方向車輪力値を評価するように構成された車輪力評価モジュール（２１４）と、車輪スリップ計算モジュール（２１２）からの縦方向車輪スリップ値、および車輪力評価モジュール（２１４）からの縦方向車輪力値を受け取るように構成されると共に、少なくとも３つの縦方向車輪力値および３つの対応する縦方向車輪スリップ値を用いて、計算された縦方向車輪スリップおよび評価された縦方向車輪力の間の関係を表すモデルを生成するように構成されたタイヤモデルジェネレータ（２１６）と、タイヤモデルジェネレータ（２１６）と通信するように構成されると共に、計算された車輪スリップ値に対して、タイヤモデルジェネレータのモデルから縦方向車輪力値を取得することによって、車輪（１０２）の表面およびその路面の間の絶対最大車輪摩擦レベルを判定するように構成された車両車輪性能モジュール（２１８）と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の車輪制御装置に関する。また、本発明は、車輪制御装置によって車両の車輪を制御する方法に関する。本発明は、車両、特に、一般にトラックと呼ばれる小型、中型および大型車両に適用可能である。本発明は、主にトラックに関連して説明されるが、例えば、バス、作業機械、自動車などの他のタイプの車両にも適用可能である。

車両の分野では、一般にトラックと呼ばれる小型、中型および大型車両において、電子ブレーキシステムまたは電子推進システムを利用することが知られている。後者の場合、電子推進システムは、車両の各推進車輪に関して配置された個々の推進システムであってもよい。これらのシステムは、例えば、所望のブレーキトルクおよび／または所望の推進力に関連する制御信号が、集中制御システムからそれぞれのブレーキ／推進システムに与えられるように、車両の集中制御システムによって制御されることが多い。集中制御システムは、車輪について所望のブレーキトルクおよび／または所望の電気推進力を設定するときに使用されるパラメータ値を受け取って評価するように構成される。

しかし、技術の現状は、各々の車輪ブレーキおよび／または電気推進システムについて、トルクレベルおよび／または推進力レベルを判定する場合に改善の余地がある。車輪ブレーキおよび／または電気推進システムの性能、すなわち、車輪ブレーキがどのくらいのトルクを吸収できるか、および／または、電気推進システムがどのくらいの推進力を供給できるかを、より正確に判定できるようにすることが望まれる。

本発明の目的は、従来技術の欠点を少なくとも部分的に克服する車輪制御装置を提供することである。これは、請求項１に係る車輪制御装置によって達成される。

本発明の第１の態様によれば、車両の車輪制御装置が提供される。この車輪制御装置は、車輪の表面およびその路面の間の車輪スリップについての縦方向車輪スリップ値を計算するように構成された車輪スリップ計算モジュールと；前記車輪の表面および前記路面の間の車輪力についての縦方向車輪力値を評価するように構成された車輪力評価モジュールと；前記車輪スリップ計算モジュールからの複数の縦方向車輪スリップ値、および前記車輪力評価モジュールからの複数の縦方向車輪力値を受け取るように構成されると共に、少なくとも３つの縦方向車輪力値および３つの対応する縦方向車輪スリップ値を用いて、前記計算された縦方向車輪スリップおよび前記評価された縦方向車輪力の間の関係を表すモデルを生成するように構成されたタイヤモデルジェネレータと；前記タイヤモデルジェネレータと通信するように構成されると共に、計算された車輪スリップ値に対して、前記タイヤモデルジェネレータのモデルから縦方向車輪力値を取得することによって、前記車輪の表面および前記路面の間の絶対最大車輪摩擦レベルを判定するように構成された車両車輪性能モジュールと；を含む。

「縦方向車輪スリップ（longitudinal wheel slip）」という用語は、車両の車輪とそれに関する地表面との間の相対的な縦方向の動き、すなわち「滑り（skidding）」の量を意味すると理解されるべきである。この縦方向車輪スリップは、車輪の表面速度と、車輪軸および路面の間の速度との関係として判定することができる。車輪スリップ計算モジュールは、例えば、車輪速度センサから車輪速度値を受信して、車両の車輪についての縦方向車輪スリップを計算してもよい。

また、「縦方向車輪力（longitudinal wheel force）」とは、車輪の表面とその路面との間の（縦方向の）摩擦力を意味すると理解されるべきである。この摩擦力は、例えば、ブレーキトルク、ブレーキ圧力、車輪速度などに関する入力を受ける状態観測器（state observer）のような評価モデルに基づいて評価される、評価摩擦力であってもよい。

車輪表面とその路面との間の車輪スリップおよび評価摩擦力について受け取った値により、これら車輪固有変数の間の関係を判定することができる。上記の説明は、少なくとも３つの車輪スリップ値および３つの対応する車輪摩擦値が使用されると述べているが、説明された関係を表すモデルの精度をさらに高めるために、さらなる測定／評価値を用いることが望ましい。

本発明の利点は、車輪の性能を判定できることである。したがって、車輪制御装置が車輪ブレーキに使用される場合、以下でさらに説明するように、本発明は、車輪ブレーキの現在の性能、すなわち車輪ブレーキがどの程度のブレーキトルクを維持することが可能であるかを判定することができる。電気推進システムに関連する場合には、本発明は、電気推進システムの性能、すなわち電気推進システム／エンジンがどれだけの推進トルクを供給することが可能であるかを判定することができる。したがって、車両の車輪ブレーキおよび電気推進システムの両方について、現在検出／計算されている車輪スリップ値に対する、車輪の表面および路面の間の最大車輪摩擦を判定することによって、車輪性能が判定される。

また、車輪制御装置は、車両の各車輪の絶対最大車輪摩擦レベルを判定するように構成されているので、様々な車輪について動力学が異なる可能性があっても、車両全体の安定性を向上させることができる。これは、各車輪の性能を判定するときに考慮されてもよい。さらに、計算された縦方向車輪スリップと評価された縦方向車輪力との間の関係を表すモデルによって、例えば車輪のスリップ剛性のような他のタイヤパラメータを得ることができる。これにより、車両の性能を予測するだけでなく、異なる車輪と対応するアクチュエータとの間の要求の割り当てを最適化するために、車両の最新モデルを提供することができる。

例示的な実施形態によれば、車輪制御装置は、タイヤモデルジェネレータおよび／または車両車輪性能モジュールからの信号を受信するように構成された制御ユニットをさらに含んでいてもよく、該制御ユニットは、信号の伝達のために、当該車両の全体的な車両運動制御システムと通信するように構成される。

これにより、車輪制御装置は、当該車両の他の車両制御装置と通信することができる。したがって、車輪制御装置は、車両車輪性能などに関連し得る情報を、例えば車両の集中運動管理システムに提供することができる。車輪制御装置は、例えばスリップ剛性のようなタイヤパラメータを集中運動管理システムに提供してもよく、該集中運動管理システムは、これらのパラメータを完全な車両のコンピュータモデルと組み合わせて使用し得る。これにより、例えば、ブレーキ、推進および操舵の要求に対して車両がどのように応答するかについての改善された予測が提供される。これは、異なるアクチュエータの要求を割り当てるときに、集中運動管理システムによって順番に使用され得る。集中運動管理システムに提供することができるさらなるパラメータは、以下でさらに説明するように、車輪ブレーキまたは車輪推進デバイスがオーバーヒートすると評価されるまでの時間に関するパラメータである。これにより、集中運動管理システムは、車両の性能がどのように経時的に低下するかを予測することができ、この情報は、アクチュエータに要求を割り当てるときにも使用され得る。

例示的な実施形態によれば、計算された縦方向車輪スリップ、および評価された縦方向車輪力の間の関係を表すモデルは、車輪表面および路面の間のゼロスリップで測定された縦方向車輪スリップ剛性、絶対最大車輪摩擦レベル、並びに、最大車輪スリップレベルに対応する車輪摩擦レベルを含んでいてもよい。

上記モデルは、車輪および路面の間に存在する摩擦条件、並びに、車輪自体の機械的特性を表すので有利である。したがって、摩擦条件が変化すると、最大スリップにおける最大車輪摩擦レベルおよび車輪摩擦レベルが変更されるが、ゼロスリップにおいて測定される縦方向車輪スリップ剛性は、車輪の機械的特性に依存する。したがって、現在の摩擦条件、並びに車輪モデル／特性に適合するモデルが提供される、すなわち、車輪性能を判定するための最新モデルが提供されるという利点がある。

例示的な実施形態によれば、車輪制御装置は、車両の車輪のうちの１つに接続して配置された分散型車輪制御装置であってもよい。

分散型車輪制御装置を使用することは、車両の各車輪と直接通信するように接続されているので有利である。これにより、車輪制御装置は車両の各車輪を直接制御する。各車輪と直接通信する車輪制御装置を設けることには幾つかの利点がある。全体的な利点は、すべての計算タスクおよび評価が分散型車輪制御装置によって実行されることで、計算および評価を高速化できることである。集中的で全体的なシステムの計算サンプリング時間と比較して、分散化された計算では、計算サンプリング時間で少なくとも１０％の減少が可能である。したがって、例えば、センサ信号が分散型車輪制御装置のために直接利用可能となるため、分散型車輪制御装置に接続された特定の車輪に対する縦方向車輪スリップの計算および縦方向車輪力の評価は、比較的短時間かつ低遅延で実行することができる。これは、例えば停止距離を短縮することによってブレーキの制動性能を向上させることができるので、車輪ブレーキに関して特に有益である。

また、分散型車輪制御装置を使用することによって、それぞれの計算された／評価されたパラメータの精度が改善される。例えば、分散型車輪制御装置によって縦方向車輪速度を測定することは、各車輪の縦方向車輪スリップを計算するときの精度が向上するので有益である。これは、例えば運転中に左右に旋回する場合、車輪が互いに異なる縦方向の車輪速度を有するためである。また、分散型車輪制御装置が車両の各車輪と直接通信するので、例えば各車輪ブレーキおよび／または車輪推進システムの直接制御が提供される。

さらに、分散型車輪制御装置が分散型車輪ブレーキ制御装置である場合、後述するように、分散型車輪ブレーキ制御装置は、特定の車輪ブレーキに対して現在利用可能な車輪ブレーキ性能を報告することができる。これにより、全ての車輪ブレーキの改善された協調制御が提供され得る。これは、改善された低速操縦性、改善された安定性制御および車両のロール安定性制御、改善されたトラクション制御、アクティブディファレンシャル制御などを提供することができるので有利である。

加えて、注目する車輪などにさらなる分散型車輪制御装置を単に追加することによって、より多くの（またはより少ない）車軸に容易に拡張可能であるので、ブレーキシステムのモジュール性が改善される。また、分散型車輪制御装置は、接続されている車輪の特性に依存せず、したがって、例えば台車やトレーラーなどの車輪に接続することもできる。

例示的な実施形態によれば、車輪制御装置は、車輪ブレーキ制御装置であってもよく、また、車両車輪性能モジュールは、車輪ブレーキの性能を判定するように構成された車輪ブレーキ性能モジュールであってもよい。

これにより、上述したように、車輪ブレーキ制御装置は、車輪ブレーキがどれだけのブレーキトルクを維持できるかを判定することができる。さらに、各車輪ブレーキに車輪ブレーキ制御装置を局所的に設けることにより、車輪ブレーキの性能を判定するときに、比較的速い計算／評価が可能になる。なぜなら、局所的／分散型車輪ブレーキ制御装置は、制御しようとしている車輪ブレーキのすぐ近くに配置されているためである。

例示的な実施形態によれば、車輪制御装置は、車輪推進制御装置であってよく、また、車輪性能モジュールは、車輪推進デバイスの性能を判定するように構成された車輪推進性能モジュールであってもよい。

これにより、車両の各車輪に接続された、例えば電気モータのような車輪推進デバイスは、局所的／分散型車輪推進制御装置によって制御され得る。このように、局所的／分散型車輪推進制御装置は、例えば、接続されている車輪に対して電気推進システム／エンジンがどの程度のトルクを供給できるかを判定することができる。

例示的な実施形態によれば、車輪制御装置は、車輪の速度を測定するように構成された車輪速度センサをさらに備えてもよい。

これにより、車輪速度が測定されて特定の車輪に変換される、すなわち、特定の車輪の速度に対応する車輪速度が決定される。したがって、特定の車輪の実際の車輪スリップを計算するときに、特定の車輪の車輪速度を使用することができる。これは、コーナー等の周りを回って運転するときに特に有利である。

したがって、車輪速度センサは、車輪制御装置に接続されて配置された車輪の縦方向車輪速度を測定／検出するように構成される。

例示的な実施形態によれば、車輪制御装置は、車輪ブレーキの温度を測定するように構成されたブレーキ温度センサをさらに備えてもよい。

車輪ブレーキの温度を測定することは、車輪ブレーキの性能を判定するときに更なるパラメータを提供するので有利である。車輪制御装置は、車輪ブレーキ温度を測定することによって、ホットブレーキなどによるフェード現象（brake fade）の量を評価することができる。したがって、車輪制御装置は、特定のブレーキのブレーキゲイン（brake gain）を判定することができ、該ブレーキゲインは、加えられるブレーキ圧力に対する生成されるブレーキトルクの比である。車輪制御装置にブレーキ温度センサを設けるさらなる利点を以下に示す。

例示的な実施形態によれば、車輪制御装置は、車輪ブレーキの現在の摩耗値を測定するように構成されたブレーキ摩耗センサをさらに備えてもよい。

これにより、車輪ブレーキ性能を判定するためのさらなるパラメータをブレーキ磨耗センサから受け取ることができる。

例示的な実施形態によれば、車輪制御装置は、車輪ブレーキの現在のブレーキ圧力を測定するように構成されたブレーキ圧力センサをさらに備えてもよい。

ブレーキ圧力センサを設ける利点は、車輪ブレーキに加えられる圧力の量に関するデータを判定／測定できることである。

例示的な実施形態によれば、車両車輪性能モジュールは、さらに、車輪ブレーキがオーバーヒートするまでの時間を判定するように構成されてもよい。

これにより、車輪制御装置は、車輪ブレーキがいつオーバーヒートするかを判定するための情報（intelligence）を備える。したがって、現在の車輪ブレーキ温度を判定するために、ブレーキ温度センサから温度値に関する入力が受信される。車輪制御装置は、車輪ブレーキがオーバーヒートするまでどのくらいの時間、この温度レベルを維持することができるかを判定する。車輪ブレーキがオーバーヒートするまでの時間を判定することは、車輪ブレーキの性能を判定するときの更なるパラメータを提供する。

例示的な実施形態によれば、車両車輪性能モジュールは、さらに、車輪推進デバイスがオーバーヒートするまでの時間を判定するように構成されてもよい。

したがって、車輪推進デバイスに接続されて構成された温度センサからの温度値は、車輪推進デバイスの性能を判定するときに使用可能な車輪推進デバイスの温度レベルを測定／検出することができる。

例示的な実施形態によれば、車両車輪性能モジュールは、さらに、ブレーキ摩耗センサから車輪ブレーキの現在の摩耗値を受け取り、車輪ブレーキの性能を判定するときに現在の摩耗値を使用するように構成されてもよい。

上述したように、ブレーキ磨耗センサから車輪ブレーキ性能を判定するためのさらなるパラメータを受け取ることができる。

例示的な実施形態によれば、車輪制御装置は、さらに、車輪ブレーキトルク制御モジュールを備えていてもよい。該車輪ブレーキトルク制御モジュールは、ブレーキトルク要求を示す信号を受信し、その受信信号に基づいてブレーキ圧力要求を判定するように構成されている。

これにより、車輪制御装置は、車両の運転者からの所望のブレーキトルクに関連する入力を、例えば集中車両制御システムから受け取ることができる。したがって、車輪制御装置は、運転者からのこの所望のブレーキトルクを達成するのに必要なブレーキ圧力の量を判定し得る。本発明は自律車両または安定制御装置などにも適用可能であるので、上記運転者は、車両の物理的な運転者およびコンピュータ制御装置の両方を含むと理解すべきである。

例示的な実施形態によれば、車輪ブレーキトルク制御モジュールは、さらに、車輪ブレーキのブレーキ温度レベルを示す信号を受信するように構成されてもよく、該ブレーキ温度レベルは、ブレーキ圧力要求を判定するときに入力として使用される。

利点は、車輪ブレーキトルク制御モジュールが車輪ブレーキの温度レベルを受信し、そして、車輪ブレーキがこの温度レベルによってどのように影響されるかを判定できることである。したがって、ブレーキ圧力要求はブレーキ温度に基づいて調整され、運転者からの所望のブレーキトルクを達成することができる。

例示的な実施形態によれば、車輪ブレーキのブレーキ温度レベルを示す信号は、評価されたブレーキ温度、またはブレーキ温度センサから受信されたブレーキ温度値であってもよい。

ブレーキ温度の評価は、例えば、以前に生じた１つまたは複数のブレーキ事象の大きさおよび持続時間を使用することによって行うことができる。また、ブレーキ温度を評価するときに、ブレーキの熱特性のモデルを使用してもよい。

例示的な実施形態によれば、車輪制御装置は、さらに、車輪スリップ制御モジュールを備えてもよく、該車輪スリップ制御モジュールは、車輪の最大許容車輪スリップ値を受信して、最大許容車輪スリップ値を超えないように車輪のスリップを制御するように構成される。

利点は、車輪性能を向上させる許容値以上にスリップしないように車輪が制御されることである。最大許容車輪スリップは、車両の異なる車輪に対して相違することがあり、例えば、道路状態、実行される操縦タイプ、車輪が操舵された車軸または操舵されていない車軸に接続されている場合などに応じて、車輪スリップ値は変化し得る。

本発明の第２の態様によれば、車輪制御装置によって車両の車輪を制御するための方法が提供される。この方法は、前記車輪の表面およびその路面の間の車輪スリップについての縦方向車輪スリップ値を算出するステップと；前記車輪の表面および前記路面の間の車輪力についての縦方向車輪力値を評価するステップと；少なくとも３つの縦方向車輪力値および３つの対応する縦方向車輪スリップ値を用いて、前記計算された縦方向車輪スリップおよび前記評価された縦方向車輪力の間の関係を表すモデルを生成するステップと；計算された車輪スリップ値に対して、前記生成されたモデルから縦方向車輪力値を取得することによって、前記車輪の表面および前記路面の間の車輪摩擦レベルを判定するステップと；を含む。

本発明の第２の態様の効果および特徴は、本発明の第１の態様に関して上述したものと概ね類似している。

本発明の第３の態様によれば、プログラムがコンピュータ上で実行されるときに、第２の態様に関連して上述した方法のステップを実行するコード手段を含むコンピュータプログラムが提供される。

本発明の第４の態様によれば、本発明の第３の態様に関して上述したコンピュータプログラムを担持するコンピュータ可読媒体が提供される。

本発明の第５の態様によれば、本発明の第１の態様に関連して上述したいずれかの態様に係る車輪制御装置を備えた車両が提供される。

本発明の第３、第４および第５の態様の効果および特徴は、本発明の第１の態様に関連して上述したものと概ね類似している。

本発明のさらなる特徴および利点は、添付の特許請求の範囲および以下の説明を検討するときに明らかになるであろう。当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の異なる特徴を組み合わせて以下に説明する実施形態以外の実施形態を創作することができることを理解されたい。

本発明の上記および追加の目的、特徴および利点は、本発明の例示的な実施形態についての以下の実例的および非限定的な詳細な説明を通してよりよく理解されるであろう。

本発明の例示的な実施形態による車輪制御装置を備えるのに適したトラック形態の車両の側面図である。 本発明の例示的な実施形態による車輪ブレーキ制御装置を示す図である。 車輪ブレーキ制御装置について、計算された縦方向車輪スリップと評価された縦方向車輪力との間の関係を表すモデルの例示的な実施形態を示すグラフである。 車輪推進制御装置について、計算された縦方向車輪スリップと評価された縦方向車輪力との間の関係を表すモデルの例示的な実施形態を示すグラフである。 車輪ブレーキを制御するためのフローチャートの例示的な実施形態を示す図である。 車両の車輪を制御するためのフローチャートの例示的な実施形態である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載の実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、完全性および完備性のために提供される。同様の参照符号は、明細書全体にわたって同様の要素を示している。

特に図１を参照すると、トラックの形態の車両１００が示されている。車両は、複数の車輪１０２を備え、各車輪１０２は、個別の車輪ブレーキ１０４を備える。図１に示す実施形態において、各車輪１０２には車輪ブレーキ１０４が設けられる。しかしながら、例えば１対の車輪１０２がこのような車輪ブレーキ１０４なしで配置されてもよいことは容易に理解されるべきである。また、本発明の範囲内において、車輪ブレーキ１０４は、ドラムブレーキ装置またはディスクブレーキ装置などであってもよい。

また、車両１００は、車両１００の車輪１０２を推進させる車輪推進デバイス１０６を備える。図１に示す実施形態では、最も後方の車輪１０２のみが車輪推進デバイス１０６を備える。しかしながら、各々の車輪１０２または選択された数の車輪１０２に、車輪推進デバイス１０６を設けるようにしてもよい。車輪推進デバイス１０６は、好ましくは電気モータ／マシンである。

さらに、各車輪ブレーキ１０４は、車輪ブレーキ１０４の動作を制御するように構成された個別の分散型車輪ブレーキ制御装置１０８に接続されている。同様に、車輪推進デバイス１０６は、その動作を制御するように構成された分散型車輪推進制御装置１１０に接続される。しかしながら、車両は、統合された分散型車輪ブレーキおよび推進制御装置を利用できることは容易に理解されるべきである。これにより、後述するタイヤモデルジェネレータ２１６は、車輪ブレーキ１０４および車輪推進デバイス１０６の両方に対して生成され得る。すなわち、統合された分散型車輪ブレーキおよび推進制御装置は、ブレーキ中および推進中にモデルを生成することができると共に、計算された縦方向車輪スリップ値と評価された縦方向車輪力値との間の関係を表すより正確なモデルを生成し得る。各車輪ブレーキ制御装置１０８および車輪推進制御装置１１０は、データバス通信装置１１４などを介して車両１００の車両運動管理制御装置１１２に接続されている。これにより、後述するように車両運動管理制御装置１１２と車輪ブレーキ制御装置１０８および車輪推進制御装置１１０との間でデータを送信することができる。

ここで、車輪ブレーキ制御装置１０８の例示的な実施形態を示す図２を参照すると、該実施形態において、分散型車輪ブレーキ制御装置１０８は、車両１００の１つの車輪１０２のためのものであり、車両運動管理制御装置１１２に接続されている。図示のように、車輪ブレーキ制御装置１０８は、ステアリング制御システム２０４や、エンジン制御システム２０６、トランスミッション制御システム２０８、補助ブレーキ制御システム２１０などを含む車両運動支援管理装置２０２の一部を形成する。しかしながら、車両運動支援管理装置２０２についての追加のシステムは、これ以上説明しない。

図２に示すように、分散型車輪ブレーキ制御装置１０８は、車輪スリップ計算モジュール２１２と、車輪力評価モジュール２１４と、タイヤモデルジェネレータ２１６と、車両車輪性能モジュール２１８と、を含む。車両車輪性能モジュール２１８は、この実施形態では、車輪ブレーキ性能モジュールである。車輪制御装置が車輪推進制御装置である場合、車両車輪性能モジュール２１８は、車輪推進デバイス１０６の性能を判定するように構成された車輪推進性能モジュールである。また、分散型車輪ブレーキ制御装置１０８は、車輪ブレーキトルク制御モジュール２２０と、車輪スリップ制御モジュール２２２と、車輪ブレーキ圧力制御モジュール２２４と、ブレーキトルク要求モジュール２２６と、を含む。

さらに、分散型車輪ブレーキ制御装置１０８は、車両１００の車輪ブレーキ１０４に関連する様々なパラメータを検出するための複数のセンサを備える。特に、分散型車輪ブレーキ制御装置１０８は、車輪速度センサ２２８と、ブレーキ温度センサ２３０と、ブレーキ摩耗センサ２３２と、ブレーキ圧力センサ２３４と、を備える。他の適切なセンサもまた、分散型車輪ブレーキ制御装置１０８に具備され得る。

加えて、分散型車輪ブレーキ制御装置１０８は、車両運動管理制御装置１１２からの入力パラメータ値２３６を受信するように構成されており、この入力パラメータ値２３６は、例えば、車両の運転者からの所望のブレーキトルク要求２３８と、最大許容車輪スリップ限界２４０と、特定の車輪における車両１００の縦方向速度２４２と、を含む。また、分散型車輪ブレーキ制御装置１０８は、車輪ブレーキ出力パラメータ値２４４を与えるように構成されており、この車輪ブレーキ出力パラメータ値は、例えば、車輪ブレーキに与えられる実際の車輪ブレーキトルク２４６と、トルク性能信号２４８と、縦方向車輪速度信号２５０と、車輪ブレーキ１０４がオーバーヒートするまでの時間の評価に関する信号２５２と、車輪ブレーキ１０４のブレーキパッド摩耗の評価に関する信号２５４と、車輪１０２の表面と路面との間の摩擦についての判定／評価パラメータ値に関する信号２５６と、を含む。実際の車輪ブレーキトルク２４６は、車輪の表面と路面との間の摩擦に車輪の半径を乗じた実際の瞬間ブレーキ力に対応する。したがって、これは、適用されるブレーキトルクと必ずしも同じではない。このようにして算出された実際のブレーキトルク２４６に関する信号を生成することにより、実際のブレーキトルクを判定するときの精度をさらに高めることができる。また、分散型車輪ブレーキ制御装置１０８は、それぞれの車輪ブレーキアクチュエータ（図示せず）を制御するための制御信号２５８を出力するようにも構成されている。

ここで、分散型車輪ブレーキ制御装置１０８の幾つかのモジュールについて、さらに詳細に説明する。

車輪スリップ計算モジュール２１２は、車輪１０２の表面と路面との間の車輪スリップについての縦方向車輪スリップ値を計算するように構成されている。また、車輪スリップ計算モジュール２１２は、計算した縦方向車輪スリップ値を分散型車輪ブレーキ制御装置１０８の他のコンポーネント／モジュールに与えるように構成されている。上記車輪スリップは、ブレーキ事象について、下記式１で与えられる数式によって計算されると同時に、推進事象について、下記式１’で与えられる数式によって計算される。

式１および式１’において、
ｖ_ｘは、特定の車輪における車両の縦方向速度であり、この入力は、上述のように車両運動管理制御装置１１２から受信される。
ωは、上述した車輪速度センサ２２８により計測される車輪の回転速度である。
Ｒは、車輪の回転半径である。

車輪スリップ制御モジュール２２２は、車両運動管理制御装置１１２から受信された車輪１０２の最大許容車輪スリップ限界２４０を受け取るように構成されている。その後、車輪スリップ制御モジュール２２２は、車輪１０２を最大許容車輪スリップ限界２４０に対応する縦方向スリップ値にするのに必要なブレーキ圧力またはブレーキトルクを計算／判定する。要求されるブレーキトルクを判定するための計算の非限定的な一例を、下記式２に示す。

ブレーキトルク要求モジュール２２６は、車輪スリップ制御モジュール２２２によって計算された必要なブレーキトルクτ_ｓｃと、車両運動管理制御装置１１２から受信された車両１００の運転者からの所望のブレーキトルク要求２３８とを受け取るように構成されている。そして、ブレーキトルク要求モジュール２２６は、必要なブレーキトルクτ_ｓｃの最小値と、運転者からの所望のブレーキトルク要求２３８とを使用して、ブレーキトルク要求を判定する。したがって、運転者からの所望のブレーキトルク要求２３８が必要なブレーキトルクτ_ｓｃを超える場合、ブレーキトルク要求モジュール２２６は、これらの値の最小値である必要なブレーキトルクτ_ｓｃを選択／使用する。これにより、車輪スリップが車輪スリップ限界を超えることが防止される。

車輪ブレーキトルク制御モジュール２２０を参照すると、このモジュールは、ブレーキトルク要求を示す受信信号に基づいて、ブレーキ圧力要求を判定するように構成されている。車輪ブレーキトルク制御モジュール２２０は、車輪ブレーキ１０４の現在のブレーキ温度レベルを示す信号を受信する。この温度レベルは、評価されたブレーキ温度またはブレーキ温度センサ２３０から受信したブレーキ温度値であり得る。車輪ブレーキトルク制御モジュール２２０は、車輪ブレーキが温度レベルによってどのように影響されるか、すなわち、車輪ブレーキ温度レベルに起因して「ブレーキフェード」がどの程度発生するかを判定することができる。したがって、ブレーキゲインは、下記式３に示すように、車輪ブレーキトルク制御モジュール２２０によって計算することができる。ブレーキゲインは、生成されるブレーキトルクと加えられるブレーキ圧力との比であり、車輪ブレーキ１０４の温度レベルの影響を受ける。

ブレーキゲインを判定することによって、車輪ブレーキトルク制御モジュール２２０は、所望の生成ブレーキトルクが印加されるように、車輪ブレーキ１０４の温度レベルに起因する低下を調整することができる。車輪ブレーキトルク制御モジュール２２０への他の入力は、例えば、使用されるブレーキチャンバの特定のタイプ、使用されるブレーキアクチュエータの特定のタイプなどであってもよい。これにより、車輪ブレーキトルク制御モジュール２２０から各車輪ブレーキアクチュエータ（図示せず）を制御する車輪ブレーキ圧力制御モジュール２２４に、ブレーキ圧力要求信号が与えられる。

車輪力評価モジュール２１４は、車輪１０２の表面と路面との間の車輪力について、縦方向車輪力値を評価するように構成されている。縦方向車輪力値を評価する際、下記式４を使用することが可能である。

タイヤモデルジェネレータ２１６を参照すると、該タイヤモデルジェネレータ２１６は、車輪スリップ計算モジュール２１２からの複数の縦方向車輪スリップ値と、車輪力評価モジュール２１４からの複数の縦方向車輪力値とを受け取るように構成されている。これにより、タイヤモデルジェネレータ２１６は、少なくとも３つの縦方向車輪力値と３つの対応する縦方向車輪スリップ値とを用いることによって、計算された縦方向車輪スリップと評価された縦方向車輪力との間の関係を表すモデルを生成するように構成されている。この結果、特定の時点における車輪１０２の特性を表す曲線が生成される。詳細には、曲線は、車輪１０２の表面とその路面との間の摩擦条件、および車輪１０２自体の機械的特性を表している。計算された縦方向車輪スリップと評価された縦方向車輪力との間の関係を表すモデルは、図３および図４を参照して以下でさらに詳細に説明される。

最後に、車両車輪性能モジュール２１８を参照すると、例示的な実施形態における車両車輪性能モジュール２１８は、車輪ブレーキ性能モジュール２１８として示される。車輪ブレーキ性能モジュール２１８は、車輪ブレーキ１０４の現在の性能、すなわち車輪ブレーキ１０４がどの程度のブレーキトルクを維持できるかを示す信号２４８を、車両運動管理制御装置１１２に与えるように構成されている。このように、車両運動管理制御装置１１２は、各車輪ブレーキ１０４について利用可能なブレーキ性能を理解するために、更新可能な情報を受信する。

車輪ブレーキ性能モジュール２１８は、ブレーキ温度センサ２３０によって評価または測定された温度値と、上述のタイヤモデルジェネレータ２１６から受信した車輪および路面の間の摩擦特性との両方を受け取る。これにより、車輪ブレーキ１０４の最大および最小ブレーキトルク性能を比較的瞬時に判定することができる。例えば、道路状態が、乾燥アスファルト上での運転のために車輪１０２および道路の間の車輪摩擦が比較的高い状態に関連している場合、ブレーキトルク性能は、主として、ブレーキトルクを供給する複数のブレーキアクチュエータおよびそれらの性能と、前述したような車輪ブレーキ１０４の温度レベルに起因して生じ得るブレーキフェードとによって支配される。一方、道路状態が、例えば氷形成等のために車輪および路面の間の車輪摩擦が比較的低い状態に関連している場合、ブレーキトルク性能は、主として、車輪の表面１０２および路面の間の利用可能な摩擦によって制限される。

また、車輪ブレーキ性能モジュール２１８は、車輪ブレーキ１０４がオーバーヒートすると判定されるまでの時間に関する評価を生成し、対応する信号２５２を車両運動管理制御装置１１２に送信するように構成されている。車輪ブレーキ１０４がオーバーヒートするまでの評価時間は、例えば、ブレーキアクチュエータ内の熱伝達に基づいており、これは、加えられたブレーキトルクおよび／またはブレーキ温度センサ２３０からの直接測定に基づくことが可能である。

さらに、車輪ブレーキ性能モジュール２１８は、車輪ブレーキパッドの現在の摩耗を判定するためにブレーキ摩耗センサ２３２からの信号を受け取るように構成され、これにより、車輪ブレーキ１０４の現在のブレーキトルク性能の判定がさらに改善される。車輪ブレーキ性能モジュール２１８は、様々な信号を車両運動管理制御装置１１２または分散型車輪ブレーキ制御装置１０８の制御ユニット２０１に送信することができる。

ここで、計算された縦方向車輪スリップ値と評価された縦方向車輪力値との間の関係を表す上述したモデルの例示的な実施形態を示す図３を参照する。垂直軸３０２は、車輪１０２の表面と路面との間の摩擦力を表し、水平軸３０４は、車輪１０２の縦方向車輪スリップを表す。

図３に示すように、複数の点３０６が示され、これらの点は、車輪スリップ計算モジュール２１２によって計算された異なる縦方向車輪スリップ値と、該計算された縦方向車輪スリップ値に対応する、車輪力評価モジュール２１４によって評価された縦方向車輪力値とに対応している。したがって、各点３０６は、縦方向車輪スリップ値および縦方向車輪力値に対応する。複数の点３０６（少なくとも３つでなければならない）によって、モデルを生成することができる。このモデルは、車輪表面と路面との間のゼロスリップにおいて測定される縦方向車輪スリップ剛性３０８を含む。この縦方向車輪スリップ剛性３０８は、一般に、車輪１０２の特性に関係する。さらに、このモデルは、最大車輪摩擦レベル３１０および最大車輪スリップレベルに対応する車輪摩擦レベル３１２も含む。最大車輪摩擦レベル３１０および最大車輪スリップレベルに対応する車輪摩擦レベル３１２は、例えば、道路状況に基づいて変化する動的レベルである。したがって、車輪１０２の表面と路面との間の摩擦が増減すると、最大車輪摩擦レベル３１０および最大車輪スリップレベルに対応する車輪摩擦レベル３１２も増減する。

また、最大車輪摩擦レベル３１０を表す曲線部分の形状を規定するときに、追加のパラメータとして形状係数を適用することができる。形状係数は、曲線のピークがどの程度詳細であるかを規定すると共に、利用可能な最大の力に対応する車輪スリップ値を規定するように構成されてもよい。さらに、モデルを規定するとき、曲線を異なる点３０６に適合させるために、最小二乗法を使用することもできる。当然、より多くの点３０６は、より正確なモデルを提供する。計算された縦方向車輪スリップ値と評価された縦方向車輪力値との間の関係を表すモデルが得られると、計算された任意の車輪スリップ値に対して車輪力値を取得することができる。

車輪１０２の表面と路面との間の摩擦について判定／評価されたパラメータ値２５６に関する信号は、車両の各車輪ブレーキ１０４についての全体像が提供されるように、車両運動管理制御装置１１２に与えられる。

ここで、図４を参照すると、車輪推進制御装置について、計算された縦方向車輪スリップ値と評価された縦方向車輪力値との間の関係を表す上述したモデルの例示的な実施形態が示されている。

図３において、車輪１０２の表面および路面の間の摩擦力、並びに、縦方向車輪スリップは、正の値によって表される。図４に示されたモデルでは、車輪１０２の表面および路面の間の摩擦力、並びに、縦方向の車輪スリップは、負の値によって表される。したがって、図４のモデルは、負の縦方向車輪スリップ剛性４０８、最小車輪摩擦レベル４１０、および車輪１０２の最小車輪スリップレベルに対応する車輪摩擦レベル４１２を含む。

ブレーキに関する図３は正の値で示され、推進に関する図４は負の値によって示されているが、符号は逆の方法、すなわち、推進に関して正の符号、ブレーキに関して負の符号となるように構成されてもよいということは、容易に理解されるべきである。したがって、図３および図４は、ブレーキの概念と推進の概念との間の差異を主に説明するためのものである。

分散型車輪ブレーキ制御装置１０８によって車輪ブレーキをどのように制御するかについての例示的な実施形態を説明するために図５を参照する。図５は、車両１００の各車輪１０２の車輪ブレーキ１０４を制御する一連のステップの例示的な実施形態を示すフローチャートである。

まず、Ｔ１において、車両運動管理制御装置１１２は、車両の速度を所望のレベルに低下させるために必要な減速度レベルを判定し、所望の減速度を達成するのに必要な対応するブレーキトルク要求を判定する。車両運動管理制御装置１１２は、所望のブレーキトルク要求２３８と最大許容車輪スリップ限界２４０とを分散型車輪ブレーキ制御装置１０８に与える。Ｔ２において、分散型車輪ブレーキ制御装置１０８は、車輪ブレーキ１０４に対して、受け取ったブレーキトルク要求２３８に対応した初期ブレーキアプリケーションを実行する。これは、車輪１０２の最大許容車輪スリップ限界２４０に達するまで、すなわち、車輪スリップ計算モジュール２１２で計算される車輪１０２の車輪スリップが、車両運動管理制御装置１１２で判定された最大許容車輪スリップ限界２４０に達するまで実行される。最大許容車輪スリップ限界２４０に達すると、車輪スリップ制御モジュール２２２は、車輪スリップが最大許容車輪スリップ限界２４０を超えないように車輪ブレーキ１０４のブレーキ圧力を制御する。したがって、車輪スリップ制御モジュール２２２は、運転者がトルク要求を低減するまでスリップ限界を追跡する。そして、分散型車輪ブレーキ制御装置１０８は、車輪ブレーキ１０４の現在の性能を示す信号２４８を車両運動管理制御装置１１２に送信する。車輪ブレーキ１０４の性能は、上述した車輪ブレーキ性能モジュール２１８によって評価／判定される。また、車輪１０２の表面と路面との間の摩擦について判定／評価されたパラメータ値２５６に関する信号は、車両運動管理制御装置１１２に与えられる。

Ｔ３において、車両運動管理制御装置１１２は、車輪ブレーキ１０４の性能を示す信号２４８に関する更新された情報、並びに、車輪１０２の表面および路面の間の摩擦についての更新されたパラメータ値２５６を使用する。これにより、車両運動管理制御装置１１２は、自車両の内部コンピュータモデルを更新し、ブレーキアクチュエータ（図示せず）の割り当てを最適化することができ、本実施形態では、より低いブレーキトルク要求２３８をもたらし得る。したがって、車輪ブレーキの性能の大きさ以下である更新されたブレーキトルク要求が、分散型車輪ブレーキ制御装置１０８に送信される。

このようにして、分散型車輪ブレーキ制御装置１０８は、車両運動管理制御装置１１２からの更新されたブレーキトルク要求を受信する。これにより、Ｔ４において、分散型車輪ブレーキ制御装置１０８は、ブレーキトルクを新しい要求値２３８に調整すると共に、更新された車輪スリップ値を計算し、車輪ブレーキ１０４の更新された性能を判定する。そして、分散型車輪ブレーキ制御装置１０８は、車輪ブレーキ１０４の更新判定された性能、並びに、車輪ブレーキがオーバーヒートしようとするまでの時間の判定を車両運動管理制御装置１１２に送る。次に、車両運動管理制御装置１１２は、Ｔ５において、車両１００の様々な車輪ブレーキについてのブレーキトルク要求等を判定する。例えば、車輪ブレーキがオーバーヒートすると判定されるまでの時間が比較的短い場合、車両運動管理制御装置１１２は、他の車輪ブレーキ１０４にブレーキ圧力要求を新たに割り当ててもよい。すなわち、車両運動管理制御装置１１２は、ブレーキトルクを増加させるために他の分散型車輪ブレーキ制御装置を制御してもよい。

次に、車両１００の車輪１０２を制御するためのフローチャートの例示的な実施形態である図６を参照する。まず、Ｓ１において、車輪スリップ計算モジュール２１２は、車輪１０２の表面とその路面との間の車輪スリップについての車輪スリップ値を計算する。この計算は、好ましくは、図２に関連して上述したように実行される。さらに、Ｓ２において、車輪力評価モジュール２１４は、車輪１０２の表面と路面との間の車輪力に関する縦方向車輪力値を評価する。Ｓ３においては、少なくとも３つの計算された車輪スリップ値と３つの対応する評価された縦方向車輪力値とによって、車輪スリップと縦方向車輪力との間の関係を表すモデルが生成される。最後に、Ｓ４において、計算された車輪スリップ値について、当該モデルからの縦方向車輪力値を取得することによって、車輪１０２の表面と路面との間の車輪摩擦レベルを判定することができる。

本発明は、上述したような図面に示された実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。むしろ、当業者であれば、添付の特許請求の範囲内で多くの変更および修正を行うことができることを認識するであろう。上述した説明は、主として車輪ブレーキ制御装置に関するものであったが、本発明は、車輪推進制御装置にも同様に適用可能である。

Claims (21)

1. 車両（１００）の車輪制御装置（１０８）であって、
   車輪（１０２）の表面およびその路面の間の車輪スリップについての縦方向車輪スリップ値を計算するように構成された車輪スリップ計算モジュール（２１２）と、
   前記車輪（１０２）の表面および前記路面の間の車輪力についての縦方向車輪力値を評価するように構成された車輪力評価モジュール（２１４）と、
   前記車輪スリップ計算モジュール（２１２）からの縦方向車輪スリップ値、および前記車輪力評価モジュール（２１４）からの縦方向車輪力値を受け取るように構成されると共に、少なくとも３つの縦方向車輪力値、および３つの対応する縦方向車輪スリップ値を用いることによって、前記計算された縦方向車輪スリップおよび前記評価された縦方向車輪力の間の関係を表すモデル（３００，４００）を生成するように構成されたタイヤモデルジェネレータ（２１６）と、
   前記タイヤモデルジェネレータ（２１６）と通信するように構成されると共に、計算された車輪スリップ値に対して、前記タイヤモデルジェネレータの前記モデル（３００，４００）から縦方向車輪力値を取得することによって、前記車輪（１０２）の表面および前記路面の間の絶対最大車輪摩擦レベルを判定するように構成された車両車輪性能モジュール（２１８）と、を含む車輪制御装置。
2. 請求項１に記載の車輪制御装置（１０８）であって、
   前記タイヤモデルジェネレータ（２１６）および／または前記車両車輪性能モジュール（２１８）から信号を受け取るように構成された制御ユニット（２０１）をさらに含み、
   前記制御ユニット（２０１）は、前記信号の伝達のために前記車両（１００）の車両運動管理制御装置（１１２）と通信するように構成される、車輪制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車輪制御装置（１０８）であって、
   前記計算された縦方向車輪スリップおよび前記評価された縦方向車輪力の間の関係を表す前記モデル（３００，４００）は、車輪表面および前記路面の間のゼロスリップにおいて測定される縦方向車輪スリップ剛性（３０８，４０８）と、絶対最大車輪摩擦レベル（３１０，４１０）と、最大車輪スリップレベルに対応する車輪摩擦レベル（３１２，４１２）と、を含む、車輪制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の車輪制御装置（１０８）であって、
   前記車両（１００）の複数の前記車輪（１０２）のうちの１つと接続されて構成される分散型の車輪制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の車輪制御装置（１０８）であって、
   前記車輪制御装置は、車輪ブレーキ制御装置（１０８）であり、
   前記車両車輪性能モジュール（２１８）は、車輪ブレーキ（１０４）の性能を判定するように構成された車輪ブレーキ性能モジュール（２１８）である、車輪制御装置。
6. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の車輪制御装置（１０８）であって、
   前記車輪制御装置は、車輪推進制御装置であり、
   前記車両車輪性能モジュールは、車輪推進デバイスの性能を判定するように構成された車輪推進性能モジュールである、車輪制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の車輪制御装置（１０８）であって、
   前記車輪（１０２）の速度を測定するように構成された車輪速度センサ（２２８）をさらに備える、車輪制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の車輪制御装置（１０８）であって、
   前記車輪ブレーキ（１０４）の温度を測定するように構成されたブレーキ温度センサ（２３０）をさらに備える、車輪制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の車輪制御装置（１０８）であって、
   前記車輪ブレーキ（１０４）の現在の摩耗値を測定するように構成されたブレーキ摩耗センサ（２３２）をさらに備える、車輪制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１つに記載の車輪制御装置（１０８）であって、
    前記車輪ブレーキ（１０４）の現在のブレーキ圧力を測定するように構成されたブレーキ圧力センサ（２３４）をさらに備える、車輪制御装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１つに記載の車輪制御装置（１０８）であって、
    前記車両車輪性能モジュール（２１８）は、前記車輪ブレーキがオーバーヒートするまでの時間を判定するように構成されている、車輪制御装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１つに記載の車輪制御装置（１０８）であって、
    前記車両車輪性能モジュール（２１８）は、前記車輪推進装置がオーバーヒートするまでの時間を判定するように構成されている、車輪制御装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１つに記載の車輪制御装置（１０８）であって、
    前記車両車輪性能モジュール（２１８）は、前記ブレーキ摩耗センサ（２３２）から前記車輪ブレーキ（１０４）の現在の摩耗値を受信し、前記車輪ブレーキ（１０４）の性能を判定するときに前記現在の摩耗値を使用するように構成されている、車輪制御装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１つに記載の車輪制御装置（１０８）であって、
    ブレーキトルク要求を示す信号を受信し、該受信された信号に基づいて、ブレーキ圧力要求を判定するように構成された車輪ブレーキトルク制御モジュール（２２０）をさらに含む、車輪制御装置。
15. 請求項１４に記載の車輪制御装置（１０８）であって、
    前記車輪ブレーキトルク制御モジュール（２２０）は、前記車輪ブレーキ（１０４）のブレーキ温度レベルを示す信号を受け取るように構成されており、前記ブレーキ圧力要求を判定するときに前記ブレーキ温度レベルが入力として使用される、車輪制御装置。
16. 請求項１５に記載の車輪制御装置（１０８）であって、
    前記車輪ブレーキのブレーキ温度レベルを示す信号は、評価ブレーキ温度またはブレーキ温度センサ（２３０）から受け取られるブレーキ温度値である、車輪制御装置。
17. 請求項１〜１６いずれか１つに記載の車輪制御装置（１０８）であって、
    前記車輪（１０２）についての最大許容車輪スリップ値を受け取り、該最大許容車輪スリップ値を超えないように前記車輪（１０２）の車輪スリップを制御するように構成されている車輪スリップ制御モジュール（２２２）をさらに含む、車輪制御装置。
18. 車輪制御装置（１０８）によって車両の車輪（１０２）を制御する方法であって、
    前記車輪の表面およびその路面の間の車輪スリップについての縦方向車輪スリップ値を計算するステップ（Ｓ１）と、
    前記車輪の表面および前記路面の間の車輪力についての縦方向車輪力値を評価するステップ（Ｓ２）と、
    少なくとも３つの縦方向車輪力値、および３つの対応する縦方向車輪スリップ値を用いることによって、前記計算された縦方向車輪スリップおよび前記評価された縦方向車輪力の間の関係を表すモデル（３００，４００）を生成するステップ（Ｓ３）と、
    計算された車輪スリップ値に対して、前記モデル（３００，４００）から縦方向車輪力値を取得することによって、前記車輪の表面および前記路面の間の車輪摩擦レベルを判定するステップ（Ｓ４）と、を含む方法。
19. プログラムがコンピュータ上で実行されるときに請求項１８に記載の方法のステップを実行するためのコード手段を含むコンピュータプログラム。
20. 請求項１９に記載のコンピュータプログラムを担持するコンピュータ可読媒体。
21. 請求項１〜１７のいずれか１つに記載の車輪制御装置を備えた車両。