KR20220054209A

KR20220054209A - 중장비 차량용 휠 슬립 기반 차량 모션 관리

Info

Publication number: KR20220054209A
Application number: KR1020210141078A
Authority: KR
Inventors: 레오 라이니; 아디댜 아리케레; 시단트 레이; 마티아스 아스보가드; 레온 헨더슨
Original assignee: 볼보 트럭 코퍼레이션
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2021-10-21
Publication date: 2022-05-02
Also published as: EP3851346A1; JP7411102B2; US20230339477A1; JP2022068844A; EP4090561A1; EP3851346C0; CN114454866A; CN114454865A; CN114938644A; KR20220122769A; EP3851346B1; US20220126799A1; WO2021144010A1; JP2023517445A; EP3851345A1; US20220126801A1

Abstract

본 발명은, 중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300)으로서, 상기 제어 유닛은 상기 차량(100)에 의한 원하는 기동을 나타내는 가속도 프로파일(a_req) 및 곡률 프로파일(c_req)을 획득하도록 배열되고, 상기 제어 유닛(130, 140, 300)은 원하는 기동을 실행하는 데 필요한 전체 차량 힘 및 모멘트 세트를 결정하도록 구성된 힘 생성 모듈(310)을 포함하고, 상기 제어 유닛(130, 140, 300)은 모션 지원 장치, MSD, 하나 이상의 개별 휠 힘을 생성함으로써 글로벌 차량 힘 및 모멘트 세트를 집합적으로 제공하기 위해 하나 이상의 MSD를 조정하도록 배열된 조정 모듈(320) 및 하나 이상의 휠 힘을 등가 휠 슬립(

)으로 매핑하도록 구성된 역 타이어 모델 블록(330)을 더 포함하고, 상기 제어 유닛(130, 140, 300)은 원하는 기동 동안 중장비 차량을 제어하기 위해 MSD로부터 휠 슬립(

)을 요청하도록 배열되는, 중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300)을 제공한다.

Description

중장비 차량용 휠 슬립 기반 차량 모션 관리{WHEEL SLIP BASED VEHICLE MOTION MANAGEMENT FOR HEAVY DUTY VEHICLES}

본 발명은 중장비 차량을 위한 차량 모션 관리, 즉 서비스 브레이크 및 추진 장치와 같은 모션 지원 장치의 조정된 제어에 관한 것이다.

본 발명은 트럭, 버스 및 건설 기계와 같은 중장비 차량에 적용될 수 있다. 본 발명은 주로 세미 트레일러 차량 및 트럭과 같은 화물 운송 차량과 관련하여 설명될 것이지만, 본 발명은 이러한 특정 유형의 차량에 제한되지 않고 자동차와 같은 다른 유형의 차량에도 사용될 수 있다.

차량은 기계, 공압, 유압, 전자 및 소프트웨어 측면에서 점점 더 복잡해지고 있다. 현대의 중장비 차량은 연소 엔진, 전기 기계, 마찰 브레이크, 회생 브레이크, 충격 흡수 장치, 에어 벨로우즈 및 파워 스티어링 펌프와 같은 다양한 물리적 장치로 구성될 수 있다. 이러한 물리적 장치를 일반적으로 모션 지원 장치(Motion Support Devices, MSD)라고 한다. MSD는 개별적으로 제어할 수 있다. MSD는 개별적으로 제어할 수 있으며, 예를 들어 마찰 브레이크가 하나의 바퀴, 즉 음의 토크에 적용될 수 되는 반면, 차량의 다른 휠(아마도 동일한 휠 액슬에 있을 수도 있음)은 동시에 전기 기계를 통해 양의 토크를 생성하는 데 사용될 수 있다.

예를 들어 중앙 차량 장치 컴퓨터(vehicle unit computer, VUC)에서 실행되는 최근 제안된 차량 모션 관리(vehicle motion management, VMM) 기능은 원하는 모션 효과를 얻으며 동시에 차량 안정성, 비용 효율성 및 안전성을 유지하기 위해 차량을 작동하기 위해 MSD의 조정 조합에 의존한다. WO2019072379 A1에는 휠 브레이크가 선택적으로 사용되어 중장비 차량에 의한 선회 작업을 보조하는 한 예가 개시되어 있다.

다양한 MSD를 제어하기 위해 일반적으로 적용되는 접근 방식은 액추에이터 수준에서 토크 제어를 사용하는 것이다. 여기서 VUC는 다른 액추에이터를 차례로 제어하는 로컬 MSD 제어 유닛으로부터 토크 수준을 요청한다. 예를 들어, US20150175009 A1은 토크 제어를 기반으로 론치(launch)하는 동안 차량을 제어하는 방법을 제공한다. 그러나 이러한 토크 제어는 예를 들어 불충분한 제어 대역폭으로 인해 도로 마찰 수준의 급격한 변화 및 중앙 모션 컨트롤러와 로컬 MSD 컨트롤러 간의 전송 지연에 반응하기에는 너무 느릴 수 있다.

따라서, 시동성과 고속 주행 모두를 개선하기 위해 중장비 차량에 대한 개선된 차량 제어 방법이 필요하다.

본 개시내용의 목적은 시동성 면에서 그리고 또한 고속 작동 동안 차량 제어를 용이하게 하는 제어 유닛 및 방법을 제공하는 것이다.

이 목적은 중장비 차량을 제어하기 위한 제어 유닛에 의해 적어도 부분적으로 획득된다. 제어 유닛은 차량(100)에 의한 원하는 기동을 나타내는 가속 프로파일(a_req) 및 곡률 프로파일(c_req)을 획득하도록 배열된다. 제어 유닛은 원하는 기동을 실행하는 데 필요한 전체 차량 힘 및 모멘트 세트를 결정하도록 구성된 힘 생성 모듈을 포함한다. 제어 유닛은 하나 이상의 개별 휠 힘을 생성함으로써 글로벌 차량 힘 및 모멘트 세트를 집합적으로 제공하기 위해 하나 이상의 MSD를 조정하도록 배열된 모션 지원 장치 조정 모듈 및 하나 이상의 휠 힘을 원하는 휠 힘에 대응하는 등가 휠 슬립으로 맵핑하도록 구성된 역 타이어 모델 블록을 더 포함한다. 제어 유닛은 원하는 기동 중에 중장비 차량을 제어하기 위해 MSD에서 휠 슬립을 요청하도록 배열된다.

따라서, 관습적으로 다른 액츄에이터로부터 토크를 요청하는 대신에 휠 슬립 요청이 휠 끝단의 휠 토크 액츄에이터로 전송되고, 그런 다음 요청된 휠 슬립에서 작동을 유지하는 임무를 맡는다. 이렇게 하면 MSD의 제어가 휠 끝 부분에 더 가깝게 이동되며, 제어 루프 대기 시간이 감소하고 종종 휠 끝 부분에 더 가깝게 사용할 수 있는 더 빠른 처리로 인해 더 높은 대역폭 제어가 가능하다. 따라서 MSD는 예를 들어 도로 마찰의 변화에 훨씬 더 빠르게 반응할 수 있으므로 다양한 작동 조건에도 불구하고 보다 안정적인 휠 힘을 제공할 수 있다. MSD 제어에 대한 이러한 접근 방식은 중장비 차량의 시동 가능성과 고속 주행 시나리오에서의 기동성을 모두 향상시킨다. 예를 들어, 휠이 일시적으로 지면을 벗어나거나 도로의 충돌로 인해 정상 하중이 크게 감소하더라도 휠이 통제 불능 상태로 회전하지 않는다. 오히려 MSD 컨트롤은 적용된 토크를 빠르게 줄여 휠 슬립을 요청된 값으로 유지하므로 휠이 다시 지면에 닿을 때 적절한 휠 속력이 유지된다.

힘 생성 모듈, MSD 조정 모듈 및 역 타이어 모델 블록은 차량의 단일 처리 장치에서 구현되거나 두 개 이상의 처리 장치에 분산될 수 있으며, 다른 차량 장치에 배치되거나 차량에서 원격으로 배치될 수도 있다. 따라서 높은 수준의 구현 유연성을 제공한다.

양태들에 따르면, 제어 유닛은 지면 위의 차량 속력이 제 1 임계값 미만인 경우 지면 위의 차량 속력으로부터 오프셋된 휠 속력으로서 휠 슬립을 요청하도록 배열된다.

휠 속력과 지면 위의 속력을 비교하는 상대적인 휠 슬립 측정은 지면 위의 속력에 의해 정규화되어 낮은 차량 속력에서 결정하기 어려울 수 있다. 이는 저속에서 특히 차량 정지 상태에서는 작은 슬립 요청을 추적하기 어려울 수 있기 때문이다(1km/h 차량 속력에서 5% 양의 휠 슬립 요청은 휠에서 1.05kmph에 불과함). 저속에서의 속력 오프셋을 기반으로 하는 슬립 요청을 MSD에 보내면 이 문제가 완화된다. 예를 들어, MSD에 의해 낮은 차량 속력에서 유지되는 원하는 휠 속력은 다음과 같이 결정할 수 있다.

여기서

는 지면 위의 차량 속력, R은 휠 반경,

는 휠 속력 오프셋,

는 0과 1 사이의 가속 페달 위치 값임.

따라서, 구성 가능한 휠 속력 오프셋에 기초하여 결정된 모터에 대한 속력 요청에 맵핑된 가속 페달 위치를 사용함으로써, 더 낮은 차량 속력에서 개선된 차량 제어가 얻어진다. 드라이버 느낌(feel)은 다음에서 논의될

와 같은 튜닝 파라미터를 설정함으로써 튜닝될 수 있다. 지면 위의 차량 속력이 제2임계값을 초과하는 경우 제어 유닛이 휠 속력과 지면 위의 차량 속력 사이의 정규화된 차이로서 휠 슬립을 요청하도록 배열된 경우 제어는 순수한 휠 슬립 기반 요청으로 점진적으로 이전될 수 있다. 제2 임계값은 제1 임계값과 동일하게 설정될 수 있으며, 이 경우 제어는 속력 오프셋 기반 제어에서 속력 차이 기반 제어로 갑자기 이동한다. 그러나, 제2 임계값이 미리 결정된 속력 값만큼 제1 임계값으로부터 오프셋되는 추가 이점이 얻어질 수 있다. 이 경우, 제어 유닛은 차량 속력(

)이 제1 임계값과 제2 임계값 사이에 있는 경우, 속력 오프셋에 대응하는 휠 속력과 지상 속력에 대한 휠 속력 차이에 대응하는 휠 속력 사이의 보간을 나타내는 휠 거동을 요청하도록 선택적으로 배열된다.

양태에 따르면, 적어도 더 높은 차량 속력, 예를 들어 제2 임계값 초과에서 MSD에 의해 유지되는 원하는 휠 속력은 다음과 같이 결정된다.

여기서

는 지면 위의 차량 속력, R은 휠 반경,

는 요청된 휠 슬립임.

이 식은 휠 슬립이 지면에서 휠 속력과 차량 속력 사이의 정규화된 차이로 결정되는 휠 슬립 기반 제어에 해당한다. 예를 들어, 휠 속력 센서와 중앙 제어 유닛의 지상 위의 차량 속력을 포함하는 일반 변속기를 기반으로 휠 엔드에 가까운 제어를 위해 편리하게 구현된다.

양태에 따르면, 제어 유닛은 하나 이상의 MSD의 용량(Capability)을 나타내는 데이터를 수신하고, 요청된 휠 슬립이 각각의 MSD의 용량 내에 있는지 확인하도록 배열된다. 용량 보고를 통해 MSD의 요청이 가능한 한도 내에서 유지되는 더 강력한 차량 제어가 가능하다. 용량 정보는, 힘 생성 모듈에서 글로벌 힘이 가능한 한도 내에서 유지되도록 하는 데 사용될 수 있고, 또한 휠 슬립에 대한 실행 가능한 요청만 MSD 제어 유닛으로 전송되도록 하기 위해 모션 지원 장치 조정 모듈에서 사용될 수 있다.

양태에 따르면, 제어 유닛은 또한 서비스 브레이크 MSD로부터 일정한 음의 토크를 요청함으로써 브레이크 블렌딩을 수행하고 하나 이상의 전기 기계 MSD로부터 휠 슬립을 요청하도록 배열된다. 따라서, 제안된 기술은 브레이크 블렌딩과 유리하게 결합될 수 있고, 이에 의해 브레이크 블렌딩을 포함하는 차량 제어를 위한 강력하고 효율적인 메커니즘을 제공할 수 있다. 양 및 음의 토크 모두를 생성하도록 배열된 전기 기계를 포함하는 하나 이상의 MSD를 포함하는 구현이 특히 이점이 있다. 그런 다음 전기 기계를 사용하여 높은 제어 대역폭을 사용하여 휠 슬립을 정확하게 제어할 수 있으며 다른 시스템을 사용하여 고정 토크 제동을 적용할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛은 선택적으로 총 토크 요청에 대한 마진에 기초하여 결정된 레벨에서 서비스 브레이크 MSD로부터 일정한 음의 토크를 구성하도록 배열된다. 따라서 슬립 제어는 고정 토크 제동으로 인해 부주의하게 부과되는 제약의 위험 없이 높은 제어 대역폭에서 정확하게 수행될 수 있다.

또한, 본 명세서에는 위에서 논의된 이점과 관련된 컴퓨터 프로그램, 컴퓨터 판독가능 매체, 컴퓨터 프로그램 제품, 및 차량이 개시되어 있다.

일반적으로, 특허청구범위에 사용된 모든 용어는 본 명세서에서 달리 명시적으로 정의되지 않는 한, 기술 분야에서의 통상적인 의미에 따라 해석되어야 한다. “요소, 장치, 구성 요소, 수단, 단계 등." 에 대한 모든 참조는 달리 명시적으로 언급되지 않는 한 요소, 장치, 구성 요소, 수단, 단계 등의 적어도 하나의 예시를 언급하는 것으로 공개적으로 해석되어야 한다. 여기에 공개된 모든 방법의 단계는 명시적으로 언급되지 않는 한 공개된 정확한 순서로 수행될 필요는 없다. 본 발명의 추가 특징 및 이점은 첨부된 청구범위 및 하기 설명을 연구할 때 명백해질 것이다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 발명의 상이한 특징들이 결합되어 이하에서 설명되는 것과 다른 실시예를 생성할 수 있음을 인식한다.

첨부된 도면을 참조하여, 아래에서 실시예로서 인용된 본 발명의 실시양태의 보다 상세한 설명을 따른다.
도 1은 중장비 차량의 예를 보여준다.
도 2는 모션 지원 장치 제어 방식을 개략적으로 도시한다.
도 3은 계층화된 기능 제어 아키텍처를 개략적으로 도시한다.
도 4는 타이어 힘의 예를 휠 슬립의 함수로서 보여주는 그래프이다.
도 5는 차량 속력 및 다양한 관련 제어 영역을 나타내는 그래프이다.
도 6은 브레이크 블렌딩 동안 예시적인 차량 작동을 도시하는 그래프이다.
도 7은 예시적인 모션 지원 장치 제어 시스템을 도시한다.
도 8은 분할 마찰 작동 조건을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 10은 제어 유닛을 개략적으로 도시한다.
도 11은 컴퓨터 프로그램 제품의 예를 보여준다.

본 발명은 이제 본 발명의 특정 측면이 도시된 첨부 도면을 참조하여 이하에서 더욱 완전하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있고 여기에서 설명된 실시예 및 양태에 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며; 오히려, 이들 실시예는 본 개시가 철저하고 완전할 수 있고 본 발명의 범위를 당업자에게 충분히 전달할 수 있도록 예로서 제공된다. 유사한 도면부호는 명세서 전체에서 유사한 요소를 나타낸다.

본 발명은 여기에 설명되고 도면에 예시된 실시예로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 당업자는 첨부된 청구항의 범위 내에서 많은 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.

도 1은 여기에 개시된 기술이 유리하게 적용될 수 있는 화물 운송을 위한 예시적인 차량(100)을 도시한다. 차량(100)은 전륜(150) 및 후륜(160)에 지지되는 트랙터 또는 견인 차량(110)을 포함하고, 이들 중 적어도 일부는 종동 휠(driven wheel)이다. 반드시 그런 것은 아니지만 일반적으로 트랙터(110)의 모든 휠은 제동 휠이다. 트랙터(110)는 알려진 방식으로 다섯번째 휠 연결에 의해 트레일러 휠(170)에 지지된 제1 트레일러 유닛(120)을 견인하도록 구성된다. 트레일러 휠은 일반적으로 제동 휠이지만 하나 이상의 액슬에 종동휠을 포함할 수도 있다. 트랙터(110)는 중앙 연소 엔진 및/또는 하나 이상의 전기 기계에 의해 구동될 수 있다. 여기에 개시된 기술이 유리하게 적용될 수 있는 흥미로운 구성은 추진 및 제동 기능 모두를 제공할 수 있는 각각의 바퀴에 별도의 전기 기계를 포함하는 배터리 구동 전기 자동차에 있다.

여기에 개시된 방법 및 제어 유닛은 견인봉 연결부가 있는 트럭, 휠 로더, 버스 등과 같은 건설 장비와 같은 다른 유형의 중장비 차량에도 유리하게 적용될 수 있다는 것이 이해된다.

트랙터(110)는 다양한 종류의 기능을 제어하기 위한 차량 유닛 컴퓨터(VUC)(130)를 포함하며 즉, 추진, 제동 및 조향을 달성한다. 일부 트레일러 유닛(120)은 또한 트레일러 휠의 제동 및 때로는 트레일러 휠 추진과 같은 트레일러의 다양한 기능을 제어하기 위한 VUC(140)를 포함한다. VUC(130, 140)는 여러 처리 회로에서 차량에 걸쳐 중앙 집중화되거나 분산될 수 있다. 차량 제어 기능의 일부는 예를 들어 무선 링크(180) 및 무선 액세스 네트워크(185)를 통해 차량(100)에 연결된 원격 서버(190)에서 원격으로 실행될 수도 있다. 원격 서버(190)는 예를 들어 차량 기능을 원격으로 구성하고 다양한 차량 제어 기능에 사용되는 파라미터 및 모델을 업데이트하는 데 사용될 수 있다.

트랙터(110)의 VUC(130)(및 가능하게는 트레일러(120)의 VUC(140))는 차량 제어 방법을 실행하도록 구성될 수 있고, 차량 제어 방법은 일부 기능은 상위 계층의 교통 상황 관리(TSM) 도메인에 포함될 수 있고 일부 다른 기능은 하위 기능 계층에 있는 차량 동작 관리(VMM) 도메인에 포함될 수 있는 계층화된 기능 아키텍처에 따라 구성된다. 이러한 계층화된 기능 아키텍처(300)의 예는 아래의 도 3과 관련하여 더 상세히 논의될 것이며, 여기서 상이한 기능들이 하나 이상의 프로세싱 유닛들 상에서 구현될 수 있다는 것이 이해된다.

도 2는 디스크 브레이크 또는 드럼 브레이크와 같은 마찰 브레이크(220), 및 액추에이터로도 지칭될 수 있는 예시적인 MSD를 나타내는 추진 장치(250)에 의해 휠(210)의 운동을 제어하기 위한 기능(200)을 개략적으로 도시한다. 마찰 브레이크(220) 및 추진 장치(250)는 휠 토크 생성 장치이며, 예를 들어 휠 속력 센서(240)와 레이더 센서, 라이더 센서, 비전 기반 센서의 카메라 센서 및 적외선 감지기와 같은 기타 차량 상태 센서(280)로부터 얻은 측정 데이터에 기초하여 하나 이상의 MSD 제어 유닛(230)에 의해 제어될 수 있다. 본 명세서에서 논의된 원리에 따라 제어될 수 있는 다른 예시적인 토크 생성 MSD는 차량 연소 엔진, 연소 엔진 지연 장치 및 파워 스티어링 장치를 포함한다.

TSM 기능(270)은 예를 들어 10초의 시간 지평으로 운전 동작을 계획한다. 이 시간 프레임은 예를 들어 차량(100)이 커브 등을 협상하는데 걸리는 시간에 대응한다. TSM 기능에 의해 계획되고 실행되는 차량 기동은 주어진 기동에 대한 경로를 따라 원하는 차량 속도 거동을 설명하는 가속 프로파일(a_req) 및 곡률 프로파일(c_req)과 연관될 수 있다. TSM은 힘 할당 및 MSD 조정을 수행하는 VMM 기능(260)으로부터 원하는 가속도 프로파일 및 곡률 프로파일을 지속적으로 요청하여 TSM 기능(270)의 요청을 안전하고 강건한 방식으로 충족시킨다.

VMM 기능은 약 1초 정도의 시간 지평에서 작동하며 차량(100)의 다른 MSD(220, 250)에 의해 작동되는 차량 동작 기능을 제어하기 위한 제어 명령으로 가속도 프로파일 및 곡률 프로파일을 지속적으로 변환한다. 차량이 움직이고 있는 경우 VMM은 움직임 추정을 수행한다. 즉, 종종 MSD와 관련하여 차량(100)에 배열된 다양한 센서(240, 280)를 사용하여 작동을 모니터링함으로써 차량 조합에 있는 다른 장치의 위치, 속력, 가속도 및 관절 각도를 결정한다. 예를 들어, 글로벌 포지셔닝 시스템, 레이더 센서 및/또는 라이더 센서를 사용하여 차량 유닛 모션을 결정하고 이 차량 유닛 모션을 주어진 휠(210)의 로컬 좌표 시스템으로 변환함으로써(예를 들어, 종방향 및 횡방향으로 속도 성분), 휠 기준 좌표계에서 지면 위의 차량(또는 휠) 움직임을 휠(210)과 연결되어 배치된 휠 속력 센서(240)로부터 획득된 데이터와 비교함으로써 휠 슬립을 정확하게 추정하는 것이 가능해진다.

아래 도 3과 관련하여 더 자세히 논의될 타이어 모델은 원하는 종방향 타이어 힘 Fx 와 휠 슬립

사이를 변환하는 데 사용할 수 있다. 휠 슬립

은 휠 회전 속도와 지면에서 휠 속력의 차이와 관련이 있다. 휠 속력

는 휠의 회전 속력이며, 예를 들어 분당 회전수 또는 각속도의 단위로 제공된다. 휠 반경 R(회전 속도와 휠 반경을 곱하여)을 통해 속도로 변환할 수 있다. 여기서, 타이어 모델은 휠 슬립의 함수로서 종방향(롤링 방향) 및/또는 횡방향(종방향에 직교)으로 생성된 휠 힘을 설명하는 휠 거동의 모델이다. "타이어 및 차량 역학", Elsevier Ltd. 2012, ISBN 978-0-08-097016-5, Hans Pacejka는 타이어 모델의 기초를 다룬다. 예를 들어 휠 슬립과 종방향 힘 사이의 관계가 논의된 7장을 참조하면 된다.

가속도 프로파일 및 곡률 프로파일은 스티어링 휠, 가속 페달 및 브레이크 페달과 같은 일반 제어 입력 장치를 통해 중장비 차량의 운전자로부터 얻을 수 있다. 가속도 프로파일 및 곡률 프로파일은 상위 계층의 자율 또는 반자율 주행 기능에서도 얻을 수 있다.

도 3을 참조하면, VMM 기능(260)은 먼저 힘 생성 모듈(310)에서 글로벌 힘 생성을 수행한다. 이 모듈에서 VMM 기능은 차량이 가속 프로필에 따라 가속하고 곡률 프로필에 의해 정의된 경로를 따르도록 하는 필요한 전체 힘과 모멘트를 결정한다. 이러한 글로벌 힘 생성 방법은 일반적으로 알려져 있으므로 여기에서 더 자세히 논의하지 않을 것이다.

주어진 가속도 및 곡률 프로파일에 대한 글로벌 힘 생성이 완료되면, VMM 기능(260)은 MSD 조정 모듈(320)에 의해 다른 MSD를 조정하여 조정된 MSD에 의해 필요한 글로벌 힘 및 모멘트를 집합적으로 제공한다. 일반적으로 주어진 글로벌 힘 및 모멘트 세트를 생성하기 위한 몇 가지 다른 솔루션이 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 제동은 서비스 브레이크(일반적으로 디스크 또는 드럼 브레이크와 같은 마찰 브레이크) 및/또는 전자기 제동을 적용하는 전기 기계에 의해 수행될 수 있다. 스티어링은 WO2019072379 A1에 설명된 바와 같이 파워 스티어링 시스템과 차동 제동에 의해 수행될 수도 있다.

다시 도 2를 참조하면, 차량의 바퀴에 토크를 전달할 수 있는 VMM과 MSD 간의 인터페이스(265)는 전통적으로 휠 슬립에 대한 고려 없이 VMM 기능에서 각 MSD에 대한 토크 기반 요청에 초점을 맞추었다. 그러나 이 접근 방식은 몇 가지 성능 제한과 관련이 있다. 안전이 중요하거나 과도한 휠 슬립 상황이 발생하는 경우, 별도의 제어 유닛에서 작동하는 관련 안전 기능(트랙션 제어, 잠금 방지 브레이크 등)이 일반적으로 개입하여 슬립을 다시 제어하기 위해 토크 오버라이드를 요청한다. 이 접근 방식의 문제는 액추에이터의 1차 제어와 액추에이터의 휠 슬립 제어가 일반적으로 서로 다른 ECU(전자 제어 유닛)에 할당되기 때문에 이들 간의 통신과 관련된 대기 시간이 슬립 제어 성능을 크게 제한한다는 것이다. 또한 실제 슬립 제어를 달성하는 데 사용되는 두 개의 ECU에서 만들어진 관련 액추에이터 및 슬립 가정이 일치하지 않을 수 있으며, 이는 결국 차선의 성능으로 이어질 수 있다. 또한, 위에서 언급한 바와 같이, 인터페이스(265)의 제어 대역폭은 분할 마찰 운전 시나리오, 언덕이 많은 조건에서의 차량 출발 등과 같이 어려운 시나리오에서 차량을 제어하기에 충분히 빠르게 토크 요청을 업데이트하는 것을 방지하는 대역폭 한계와 연관될 수 있다.

VMM과 MSD 컨트롤러 또는 컨트롤러들(230) 사이의 인터페이스(265)에 기반한 휠 속도 또는 휠 슬립 기반 요청을 대신 사용함으로써 상당한 이점을 얻을 수 있으며, 이에 따라 어려운 액츄에이터 속도 제어 루프를, 일반적으로 VMM 기능(260)보다 훨씬 짧은 샘플 시간(더 높은 제어 대역폭)으로 작동하고 중앙 VCU(130, 140)와 로컬 MSD 컨트롤러 사이의 인터페이스(265)에서 대역폭 한계를 겪지 않는 로컬 MSD 컨트롤러(230)로 이동한다. 이러한 아키텍처는 토크 기반 제어 인터페이스와 비교하여 훨씬 더 나은 외란 제거를 제공하고 타이어 노면 접촉 패치에서 생성된 힘의 예측 가능성을 개선할 수 있다.

또한 이러한 유형의 로컬 휠 슬립 또는 휠 속력 기반 제어는 도로 마찰 및/또는 휠 수직력의 급격한 변화에 훨씬 덜 민감하다. 레거시 토크 제어 휠은 도로 마찰이 갑자기 감소하거나 차량이 도로의 범프 위로 주행하여 일시적이고 갑자기 휠 수직력을 감소시키는 경우 트랙션 제어 등과 같은 대책을 트리거하는 과도한 휠 슬립의 위험이 있다. 그러나 MSD 제어가 대신 일정한 수준으로 휠 슬립을 유지하는 것을 목표로 하는 경우 시스템은 휠 속력의 변화를 신속하게 감지하고 토크를 조정하여 요청된 수준에서 휠 슬립을 유지한다. 실제로 제안된 시스템은 휠이 잠시 동안 지면과 접촉하지 않아도 원하는 휠 속력을 유지한다. 휠이 지면을 떠나면 MSD 컨트롤러가 휠 속력의 증가를 빠르게 감지하여 요청된 휠 슬립에 따라 휠 속력을 유지하기 위해 적용된 토크를 즉시 감소시킨다.

종방향 휠 슬립

는 SAE J670(SAE Vehicle Dynamics Standards Committee 2008년 1월 24일)에 따라 다음과 같이 정의될 수 있다.

여기서 R은 유효 바퀴 반경(미터),

는 바퀴의 각속도,

는 바퀴의 지면 위의 길이 방향 속력(바퀴 좌표계에서)이다. 따라서

는 -1과 1 사이에 경계를 두고 있으며, 휠이 노면에 대해 미끄러지는 정도를 수량화한다.

휠 슬립은 본질적으로 휠과 차량 사이에서 측정된 속력 차이이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 기술은 임의의 유형의 휠 슬립 정의와 함께 사용하도록 구성될 수 있음이 이해된다. 휠의 슬립 값은 휠의 좌표계에서 표면 위의 휠의 속도가 주어지면 휠 속력 값과 동일하다는 것이 또한 이해된다.

VMM(260) 및 선택적으로 MSD 제어 유닛(230)은 (휠의 기준 프레임에서)

에 대한 정보를 유지하는 한편, 휠 속력 센서(240) 등이

(휠의 회전 속도)를 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어,

에 대한 정보는 카메라와 같은 비전 기반 센서뿐만 아니라 글로벌 포지셔닝 센서, 레이더 센서 및/또는 라이더 센서와 같은 차량 상태 센서를 기반으로 지속적으로 업데이트될 수 있다.

도 4는 휠 슬립의 함수로서 달성 가능한 타이어 힘을 보여주는 그래프(400)이다. 종방향으로 얻을 수 있는 타이어 힘 Fx는 작은 휠 슬립에 대해 거의 선형으로 증가하는 부분(410)을 보여주고, 그 다음에 큰 휠 슬립에 대해서 더 비선형적인 거동을 갖는 부분(420)이 뒤따른다. 얻을 수 있는 횡방향 타이어 힘 Fy은 상대적으로 작은 종방향 휠 슬립에서도 급격히 감소한다. 적용된 브레이크 명령에 응답하여 얻을 수 있는 종방향 힘이 더 쉽게 예측되고 필요한 경우 충분한 횡방향 타이어 힘이 생성될 수 있는 선형 영역(410)에서 차량 작동을 유지하는 것이 바람직하다. 이 영역에서 작동을 보장하기 위해 예를 들어 0.1 정도의 휠 슬립 제한

_LIM 이 주어진 휠에 부과될 수 있다. 더 큰 휠 슬립, 예를 들어 0.1을 초과하는 경우, 비선형 영역(420)이 보인다. 이 지역에서 차량을 제어하는 것은 어려울 수 있으므로 종종 회피한다.

이러한 유형의 타이어 모델은 VMM(260)에서 일부 휠에서 원하는 타이어 힘을 생성하는 데 사용할 수 있다. 레거시 시스템에서와 같이 원하는 타이어 힘에 해당하는 토크를 요청하는 대신, VMM 기능(260)은 원하는 타이어 힘을 등가 휠 슬립(또는 동등하게는 지상 속력에 대한 휠 속력)으로 변환 또는 맵핑하고, MSD 컨트롤러에서 토크를 요청하는 대신 이 휠 슬립을 요청한다. 따라서 도 4에서 어떤 휠에서 발생하고자 하는 힘이 약 5.5kN(참조번호 430으로 점선으로 표시됨)이면 등가 휠 슬립

_req 이 대신 요청된다. MSD 제어 유닛(230)이 이러한 휠 슬립을 유지하도록 휠을 제어하는 한, 원하는 값에서 거의 일정한 휠 힘이 생성될 것이다.

이 접근법의 주요 이점 중 하나는 MSD 제어 유닛(230)이 훨씬 더 높은 제어 대역폭으로 원하는 휠 힘을 전달할 수 있고 원하는 휠 슬립에서 작동을 유지함으로써, 그에 따라 차량 속력

및 휠 속력

를 보다 정확하게 사용할 수 있다는 것이다. 필요한 휠 힘에서 휠 속력 또는 휠 슬립으로의 이러한 변환은 도 3의 역 타이어 모델 블록(330)에서 수행된다. 제어 유닛(300)은 역 타이어 모델 블록(330)에서 사용하기 위해 메모리에 미리 결정된 역 타이어 모델 f^-1을 저장하도록 배열될 수 있다. 역 타이어 모델 f^-1은 또한 원격 서버(190)에 대한 무선 링크를 통해 정기적으로 업데이트될 수 있으며, 따라서 전체 차량 특성과 함께 최신 상태로 유지될 수 있다.

상기 논의를 요약하기 위해, 여기에 중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300)이 개시되어 있다. 제어 유닛은 차량(100)에 의한 원하는 기동을 나타내는 가속 프로파일(a_req) 및 곡률 프로파일(c_req)을 획득하도록 배열된다. 가속 프로파일 a_req 및 곡률 프로파일 c_req 는 예를 들어 운전자에 의한 수동 입력을 나타낼 수 있으며, 또는 일부 반자율 또는 자율 주행 상위 계층 기능의 출력일 수 있다. 가속도 프로파일 및 곡률 프로파일의 소스는 본 개시내용의 범위 내에 있지 않으므로 여기서 더 상세하게 논의되지 않을 것이다.

제어 유닛(130, 140, 300)은 원하는 기동을 실행하는 데 필요한 전체 차량 힘 및 모멘트 세트를 결정하도록 구성된 힘 생성 모듈(310)을 포함한다. 예를 들어, 도 1과 같은 차량 조합을 가속하려면 하나 이상의 휠에서 계산 가능한 양만큼 양의 토크가 생성되어야 한다. 원하는 기동이 제동을 포함하는 경우, 하나의 옵션은 예를 들어 서비스 브레이크를 적용하거나 하나 이상의 전기 기계에 의해 음의 토크를 생성함으로써 하나 이상의 휠에서 음의 토크를 생성하는 것이다. 아래에서 더 자세히 논의되는 바와 같이 브레이크 혼합도 고려할 수 있다. 전체 차량 힘의 세트는 예를 들어, 각각의 차량 유닛(110, 120)에 대한 종방향 및 횡방향의 힘 벡터, 및 각각의 차량 유닛(110, 120)에 대한 질량 중심에 대한 모멘트를 포함할 수 있다.

제어 유닛(130, 140, 300)은 차량 유닛(110, 120)에 적어도 종방향으로 작용하는 하나 이상의 개별 휠 힘을 생성함으로써 전체 차량 힘 및 모멘트를 집합적으로 제공하기 위해 하나 이상의 MSD를 조정하도록 배열된 MSD 조정 모듈(320)을 더 포함한다. 선택적으로, 차량(100)의 MSD 제어 유닛은 발생 가능한 휠 힘 또는 토크의 범위에 대해 제어 유닛에 알리는 기능 신호를 제어 유닛에 제공한다. VMM 기능은 이러한 기능 보고를 사용하여 현재 작동 시나리오에서 MSD가 요청한 휠 슬립을 실행 가능하게 생성할 수 있는지 확인할 수 있다. WO2019072379 A1에는 휠 브레이크가 선택적으로 사용되어 중장비 차량의 회전 작업을 지원하는 힘 생성 및 MSD 조정의 예가 개시되어 있다.

일반적으로 레거시 시스템에서 MSD 조정 결과 토크 요청이 발생하고, 이는 원하는 기동을 수행하기 위해 휠 힘을 생성하기 위해 다른 MSD 제어 유닛으로 전송된다. 그러나, 공지된 차량 제어 유닛과 달리, 여기에 개시된 제어 유닛(130, 140, 300)은 또한 하나 이상의 휠 힘을 등가의 휠 슬립

로 매핑하도록 구성된 역 타이어 모델 블록(330)을 포함하고, 그런 다음 토크를 요청하는 대신(또는 추가로) MSD에 휠 슬립

을 요청한다. 도 2를 참조하면, 이는 MSD 제어 유닛(230)이 원하는 휠 토크 대신 원하는 휠 슬립 또는 차량 속력에 대한 휠 속력을 유지하기 위해 휠 속력을 제어하도록 요청됨을 의미한다. 위에서 언급한 바와 같이, 이 접근 방식의 주요 이점은 MSD 제어 유닛(230)이 MSD 제어 유닛이 목표 바퀴 토크를 유지하는 임무를 받았을 때와 비교하여 차량 속력

및 휠 회전 속도

를 사용하여 원하는 휠 슬립에서 작동을 유지함으로써 특히 운전 조건의 과도 상태 동안 원하는 휠 힘을 훨씬 정확하게 전달할 수 있다는 것이다. 휠 슬립은 단순히 휠 회전 속도와 지면 위의 휠 속력의 차이이기 때문에 지면에 대한 휠 속력에 따라 휠 속력을 요청하는 것과 동일하다는 것을 이해해야 한다.

이러한 방식으로, 토크 생성 MSD 액츄에이터는 일정한 휠 슬립과 관련된 휠 속력, 즉 지면 위의 휠 속력과 비교하여 일정한 차이를 생성하도록 배열될 수 있다. 이를 위해 위에서 논의한 슬립 방정식을 재배열하고 주어진 슬립에 대해 유지되어야 하는 필요한 목표 휠 속력을 제공하는 기준으로 사용할 수 있다.

여기서

는 유지될 목표 휠 속력이고

는 예를 들어 가속 페달 매핑을 기반으로 한 슬립 요청이다. 전기 기계에 대한 입력으로서

를 제공하기 위해서는 먼저 구현된 기어비 및 최종 구동비에 따라 모터 속력으로 변환하는 것이 필요할 수 있음을 이해해야 한다. 정규화가 항상 차량 속력

에 대해 수행되는 경우 위의 식은 다소 단순화될 수 있다.

저속, 특히 제로 속력(정지)에서는 더 작은 슬립 요청을 추적하기 어려울 수 있다. 예를 들어, 1kmph 차량 속력에서 5% 양의 휠 슬립 요청은 휠에서 약 1.05kmph에 해당한다. 이러한 문제는 선택적으로 더 높은 속력에서 필요한 슬립 요청으로 점진적으로 변경하는 저속에서의 속력 오프셋(더 큰 슬립 요청과 동일)을 기반으로 속력 요청을 전송하여 해결할 수 있다. 그 결과 MSD 제어 유닛에 의해 휠 속력이 다음과 같이 제어된다.

여기서

는 차량 속력(즉, 지상 휠 속력), R은 휠 반경,

는 휠 속력 오프셋,

는 여기에서 단위가 없는 값(예: 0에서 1까지)으로 정의되는 가속 페달 위치이다. 오프셋

는 다음과 같이 결정될 수 있다.

여기서,

은 원하는 특정 운전자 느낌 또는 기타 입력 감도 메트릭을 기반으로 결정될 수 있는 튜닝 파라미터이고

은 저속 오프셋 한계이다. 이 파라미터는 다른 차량에 대해 변경하거나 동일한 차량에 다른 설정을 가질 수 있다. 이러한 튜닝 파라미터는 예를 들어 드라이버 선호도에 따라 사전 구성되거나 수동으로 구성될 수 있다. 따라서, 선택적으로, 제어 유닛은 차량 속력

가 제1 임계값 v_low 미만인 경우 차량 속력

로부터 휠 속력 오프셋

로서 휠 슬립

을 요청하도록 배열된다. 선택적으로, 제어 유닛은 또한 휠 속력

가 제2 임계값 v_high 보다 높은 경우 휠 속력

와 지면 위의 차량 또는 휠 속력

사이의 정규화된 차이로서 휠 슬립

을 요청하도록 배열된다.

제2 임계값(v_high)은 제1 임계값(v_low)과 동일할 수 있고, 이 때는 중간 제어 영역이 존재하지 않는다. 대안적으로, 도 5를 참조하면, 중간 제어 영역이 존재할 수 있으며, 이 경우 제2 임계값(v_high)은 제1 임계값(v_low)으로부터 미리 결정된 속도량만큼 오프셋되고, 제어 유닛은 차량 속력이 제1 임계값과 제2 임계값 사이에 있는 경우 속력 오프셋에 대응하는 휠 속력

와 휠 슬립

에 대응하는 휠 속력

사이의 보간을 나타내는 휠 거동을 요청하도록 배열된다. 보간은 예를 들어 룩업 테이블, 또는 임계값과 관련된 차량 속력에 따라 가중치가 구성되는 2개의 휠 속력 사이의 가중치로서 구현될 수 있다. 이는 도 5의 그래프(500)에 예시된 바와 같이, 정지 상태에서 시작하는 차량의 하나 이상의 MSD 제어 유닛이 차량이 시간 t1에서 발생하는 첫 번째 임계값 v_low 와 동일한 속력에 도달할 때까지 휠 속력 오프셋을 기반으로 제어를 먼저 적용한다는 것을 의미한다. 그 다음, 휠 속력은 속력 오프셋 제어 방식에 의해 주어진 휠 속력 값과 상대적인 휠 슬립 제어 방식에 의해 주어진 휠 속력 사이의 보간으로서 중간 영역의 MSD 제어 유닛(230)에 의해 제어된다. 차량 속력이 두 번째 임계값 v_high를 초과하면 차량 제어가 순수한 상대 휠 슬립 기반 제어로 전환되고, 여기서 휠 힘은 역 타이어 모델을 통해 등가 휠 슬립에 맵핑되고 MSD 제어 유닛은 요청된 상대 휠 슬립에서 작동을 유지하기 위해 휠 속력을 제어한다. 따라서 위에서 언급한 장점을 얻고 MSD 제어 유닛에 대한 레거시 토크 기반 제어 인터페이스와 관련된 단점을 피할 수 있다.

일부 양태에 따르면, 제어 유닛은 하나 이상의 MSD의 용량을 나타내는 데이터를 수신하고, 요청된 휠 슬립이 각각의 MSD의 용량 내에 있는지 검증하도록 배열된다. 이 용량 데이터는 현재 원하는 휠 힘과 비교할 수 있는 토크 범위 등의 형태일 수 있다. 원하는 휠 힘이 토크 기능 범위에서 제공할 수 있는 범위를 벗어나는 경우 다른 MSD 조정 솔루션이 필요할 수도 있고 또는 다른 글로벌 힘 생성 솔루션이 필요할 수도 있다.

도 6은 브레이크 혼합과 관련된 2개의 예시적인 MSD에 의한 평균 총 토크 요청(610)의 예시(600)를 도시한다. 즉, 두 개 이상의 MSD가 함께 사용되어 제동력이 발생하는 경우이다. 도 6의 예에서, 평균 총 토크 요청(610) 주위에 슬립 제어식 제동 휠 토크(620)를 제공하기 위해 전기 기계가 사용된다. 제어가 휠 슬립을 기반으로 하고 제어가 휠 엔드 또는 휠 액슬에 로컬이기 때문에 전기 기계에 의해 적용된 토크는 고대역폭으로 제어된다. 기준 제동 토크(630)는 서비스 브레이크 시스템, 즉 차량 마찰 브레이크에 의해, 또는 엔진 리타더 등과 같은 보조 브레이크 시스템에 의해 인가된다. 기준 토크 레벨(630)은 전기 기계에 의해 적용된 토크(620)가 0에 가까워져야 하는 경우 제어 유닛이 서비스 브레이크 및/또는 보조 브레이크를 해제하기에 충분한 시간을 갖도록 하고, 이 경우 고대역폭 토크 제어가 손실된다. 이를 위해, 제어 유닛은 마진(640)만큼 총 토크 요청(610)보다 낮은 토크 레벨에서 서비스 브레이크 또는 보조 브레이크의 일정 토크(630)를 구성하여 전기 기계가 작동할 수 있는 토크 범위를 허용하도록 배열될 수 있다. 이 마진(640)은 바람직하게는 서비스 브레이크 또는 보조 브레이크를 활성 제동 상태로부터 해제하는 시간에 따라 구성된다. 다시 말해서, 시스템은 도로 조건이 갑자기 변경되어 일정한 토크(630)를 재구성해야 하는 경우에도 전기 기계가 슬립 기반 휠 제어를 수행할 수 있는 충분한 공간을 남겨둔다.

마진은 예를 들어 서비스 브레이크 또는 보조 브레이크에 의해 적용되는 일정한 토크가 항상 총 요청 토크보다 낮은 주어진 백분율이 되도록 안전 계수에 총 요청 토크를 곱하여 결정될 수 있다. 이것은 전기 기계가 제동을 작동하기에 충분한 공간을 제공한다.

일부 양상들에 따르면, 제어 유닛은 전기 기계에 의한 에너지 재생을 최적화하기 위해 마진(640)을 구성하도록 배열된다. 이 경우 전기 기계는 예를 들어 내리막 주행 시 가능한 한 많은 재생 에너지를 제공하기 위해 최대 음의 토크에 가깝게 작동된다. 그러나, 예를 들어 과열 등으로 인해 전기 기계 토크 생성 용량이 저하되어야 하는 경우, 마진(640)은 그에 따라 감소될 것이다.

결과적으로, 차량(100) 상의 브레이크 시스템은 서비스 브레이크 시스템 및 전기 기계 브레이크 시스템을 포함할 수 있다. 본 명세서에 개시된 방법은 선택적으로 차량의 휠에 대한 전체 제동 휠 힘을 결정하는 단계, 전기 기계의 브레이크 토크 용량을 획득하는 단계, 총 제동 휠 힘 요청이 전기 기계의 제동 토크 용량을 초과하는지 결정하는 단계 및 총 휠 힘 요청이 전기 기계의 브레이크 토크 용량을 초과하는 경우 서비스 브레이크 시스템에 의해 기준 브레이크 토크를 적용하는 단계를 포함한다. 기준 브레이크 토크는 전체 휠 힘 요청과 전기 기계의 브레이크 토크 용량 간의 차이를 보상하도록 구성된다. 상기 방법은 또한 일정한 토크 레벨에서 대신 제어되는 서비스 브레이크 시스템이 아닌 전기 기계 브레이크 시스템에 의해 휠 슬립을 제어하는 단계를 포함한다. 이러한 방식으로 슬립 제어는 대부분의 제동 작업 동안, 심지어 상대적으로 힘든 제동 이벤트 중에도 주로 전기 기계에 의해 효율적으로 처리된다. 전기 기계의 브레이크 토크 기능이 모니터링되고, 서비스 브레이크 시스템에 의해 제어되는 토크 제어(고정 토크 수준) 제동을 사용하여 브레이크 토크 요청이 충족될 수 있도록 한다. 이는 브레이크 토크 요청이 서비스 브레이크를 사용하여 예를 들어 급제동을 제공하는 임계값 수준을 초과하지 않는 한 서비스 브레이크 시스템 슬립 컨트롤러가 활성화되지 않은 동안 전기 기계가 휠 슬립을 제어한다는 것을 의미한다. 이는 서비스 브레이크 슬립 제어 시스템이 조정 및 조인트 휠 슬립 제어와 같은 측면에서 고려될 필요가 없기 때문에 제어를 단순화하고 예를 들어 재생 감속 시스템에 의한 효율적인 작동을 허용한다.

따라서, 일부 양태에 따르면, 제어 유닛은 서비스 브레이크 MSD로부터 일정한 음의 토크를 요청함으로써 브레이크 혼합을 수행하고 하나 이상의 전기 기계 MSD로부터 휠 슬립

을 요청하도록 배열된다. 다시 말해, 여기에 개시된 기술은 서비스 브레이크 시스템의 토크 제어와 결합되어 서비스 브레이크가 추가 기능을 채우도록 하는 동시에 전기 모터 사용을 최대화하고 고주파 제어의 대부분을 수행하도록 할 수 있고, 휠 속도 제어 및 재생 측면에서 효율성이 더 좋다.

마찬가지로 브레이크 페달을 모터의 음의 속력 요청에 맵핑하고 기존 서비스 브레이크와 혼합할 수도 있다.

일부 측면에 따르면, 전기 기계는 제한된 시간 동안 더 높은 토크, 즉 최대 토크를 제공할 수 있다. 따라서, 일부 양태에 따르면, 전기 기계의 브레이크 토크 용량과 관련된 시간 의존성이 있고, 총 브레이크 토크 요청은 시간 지속기간을 포함한다.

도 7은 각각의 휠(210a-210f)을 제어하도록 배열된 복수의 MSD 제어 유닛(230a-230f)을 포함하는 차량 제어 시스템을 도시한다. MSD 제어 유닛은 위에서 논의된 VMM 기능(260) 및 TSM 기능(270)을 포함하는 VUC(130)에 의해 제어되도록 배열된다.

도 8은 마찰이 적은 영역(830, 840, 850)을 사전 경고 없이 마주치는 분할 마찰 시나리오(800)에서의 운전을 개략적으로 도시한다. 차량(100)은 전진 방향(820)으로 가속 프로파일을 안전하고 효율적으로 따를 수 있다. 레거시 토크 기반 MSD 제어 아키텍처를 사용하는 이러한 유형의 시나리오에서 작동은 예를 들어 제어 대역폭 한계로 인해 까다롭다. 그러나, 차량(100)의 MSD 제어 유닛으로부터 휠 슬립이 대신 요청된다면, 원하는 휠 힘에 보다 가까운 휠 힘이 생성될 것이다. 또한, 차량이 도로(810)의 범프 위로 주행하는 경우와 같이 일부 휠이 일시적으로 수직력의 급격한 변화를 경험하는 경우 휠 속력 센서가 휠 속력의 증가를 신속하게 감지하고 그에 따라 보상하여 요청된 휠 슬립에서 작동을 유지하기 때문에 과도한 휠 슬립이 발생하지 않는다.

도 9는 상기 논의의 적어도 일부를 요약하는 방법을 예시하는 흐름도이다. 중장비 차량(100)을 제어하기 위해 제어 유닛(130, 140, 300)에서 수행되는 방법이 예시되어 있다. 방법은 다음을 포함한다:

차량(100)에 의한 원하는 기동을 나타내는 가속도 프로파일(a_req) 및 곡률 프로파일(c_req)을 획득하는 단계(S1),

힘 생성 모듈(310)에 의해 원하는 기동을 실행하는 데 필요한 글로벌 차량 힘 및 모멘트 세트를 결정하는 단계(S2),

모션 지원 장치, MSD, 조정 모듈(320)에 의해, 하나 이상의 개별 휠 힘을 생성함으로써 글로벌 차량 힘과 모멘트를 집합적으로 제공하기 위해 하나 이상의 MSD를 조정하는 단계(S3),

역 타이어 모델(330)에 의해 하나 이상의 휠 힘을 등가 휠 슬립으로 매핑하는 단계(S4)

방법은 MSD로부터 휠 슬립(

)을 요청함으로써 중장비 차량을 제어하는 단계(S5)를 더 포함한다. 방법의 다양한 측면은 도 1-8과 관련하여 위에서 논의되었다.

도 10은 VUC 130, 140, 300과 같은 제어 유닛의 구성 요소를 여러 기능 장치와 관련하여 개략적으로 나타낸다. 제어 유닛은 여기서 논의되는 실시예들에 따라 TSM(270), VMM(260) 및/또는 MSD 제어 기능(230)의 위에서 논의된 기능들 중 하나 이상을 구현할 수 있다. 제어 유닛은 중장비 차량(100)의 제어를 위해 위에서 논의된 기능들 중 적어도 일부를 실행하도록 구성된다. 처리 회로(1010)는 예를 들어, 저장 매체(1020)의 형태로 컴퓨터 프로그램 제품에 저장된 소프트웨어 명령을 실행할 수 있는, 적절한 중앙 처리 장치 CPU, 멀티프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서 DSP 등 중 하나 이상의 임의의 조합을 사용하여 제공된다. 처리 회로(1010)는 적어도 하나의 주문형 집적 회로 ASIC, 또는 필드 프로그래머블 게이트 어레이 FPGA로서 더 제공될 수 있다.

특히, 처리 회로(1010)는 제어 유닛(101)이 도 8과 관련하여 논의된 방법과 같은 일련의 동작 또는 단계를 수행하게 하도록 구성된다. 예를 들어, 저장 매체(1020)는 동작들의 세트를 저장할 수 있고, 처리 회로(1010)는 저장 매체(1020)로부터 동작들의 세트를 검색하여 제어 유닛(800)이 동작들의 세트를 수행하게 하도록 구성될 수 있다. 작업 세트는 실행 가능한 명령어 세트로 제공될 수 있다. 따라서, 처리 회로(1010)는 이에 의해 본 명세서에 개시된 바와 같은 방법을 실행하도록 배열된다.

저장 매체(1020)는 또한 예를 들어 자기 메모리, 광학 메모리, 솔리드 스테이트 메모리 또는 원격 장착 메모리의 임의의 단일 또는 조합일 수 있는 영구 저장 장치를 포함할 수 있다.

제어 유닛(800)은 위상 제어기 및 기계적으로 회전 가능한 베이스 플레이트를 포함하는 안테나 어레이와 같은 적어도 하나의 외부 장치와의 통신을 위한 인터페이스(1030)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 인터페이스(1030)는 아날로그 및 디지털 구성요소 및 유선 또는 무선 통신을 위한 적절한 수의 포트를 포함하는 하나 이상의 송신기 및 수신기를 포함할 수 있다.

처리 회로(1010)는 예를 들어 인터페이스(1030) 및 저장 매체(1020)에 데이터 및 제어 신호를 전송하고, 인터페이스(1030)로부터 데이터 및 보고를 수신하고, 및 저장 매체(1020)로부터 데이터 및 명령을 검색함으로써 제어 유닛(800)의 일반적인 동작을 제어한다. 제어 노드의 다른 구성요소 및 관련 기능은 여기에 제시된 개념을 모호하게 하지 않기 위해 생략된다.

도 11은 상기 프로그램 제품이 컴퓨터 상에서 실행될 때, 도 9에 예시된 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단(1120)을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체(1110)를 도시한다. 컴퓨터 판독 가능 매체 및 코드 수단은 함께 컴퓨터 프로그램 제품(1100)을 형성할 수 있다.

Claims

중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300)으로서,
상기 제어 유닛은 상기 차량(100)에 의한 원하는 기동을 나타내는 가속도 프로파일(a_req) 및 곡률 프로파일(c_req)을 획득하도록 배열되고,
상기 제어 유닛(130, 140, 300)은 원하는 기동을 실행하는 데 필요한 전체 차량 힘 및 모멘트 세트를 결정하도록 구성된 힘 생성 모듈(310)을 포함하고,
상기 제어 유닛(130, 140, 300)은 모션 지원 장치, MSD, 하나 이상의 개별 휠 힘을 생성함으로써 글로벌 차량 힘 및 모멘트 세트를 집합적으로 제공하기 위해 하나 이상의 MSD를 조정하도록 배열된 조정 모듈(320) 및 하나 이상의 휠 힘을 등가 휠 슬립(
)으로 맵핑하도록 구성된 역 타이어 모델 블록(330)을 더 포함하고,
상기 제어 유닛(130, 140, 300)은 원하는 기동 동안 중장비 차량을 제어하기 위해 MSD로부터 휠 슬립(
)을 요청하도록 배열되는, 중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300).
제1항에 있어서,
지면 위의 차량 속력(
)이 제 1 임계값(v_low) 미만인 경우, 지면 위의 차량 속력(
)으로부터 휠 속력 오프셋(
)으로서 휠 슬립(
)을 요청하도록 배열되는, 중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300).
제2항에 있어서,
MSD에 의해 유지되는 원하는 휠 속력(
)은 다음과 같이 결정되는, 중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300)

여기서
는 지면 위의 차량 속력, R은 휠 반경,
는 휠 속력 오프셋,
는 0과 1 사이의 가속 페달 위치 값임.
제3항에 있어서,
휠 속력 오프셋
는 운전자 선호도 및/또는 저속 오프셋 한계
과 연관된 이득 인자
에 따라 결정되는, 중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
지면 위의 차량 속력(
)이 제 2 임계값(v_high)을 초과하는 경우 휠 속력
와 지면 위의 차량 속력(
)간의 정규화된 차이로서 휠 슬립(
)을 요청하도록 배열되는, 중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300).
제5항에 있어서,
MSD에 의해 유지되는 원하는 휠 속력(
)는 다음과 같이 결정되는, 중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300)

또는

여기서
는 지면 위의 차량 속력, R은 휠 반경,
는 요청된 휠 슬립임.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 제2 임계값(v_high)은 상기 제1 임계값(v_low)과 동일한, 중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300).
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 제2 임계값(v_high)은 미리 결정된 속력 값만큼 상기 제1 임계값(v_low)으로부터 오프셋되고,
상기 제어 유닛은 차량 속력(
)이 제1 임계값과 제2 임계값 사이에 있는 경우 속력 오프셋에 대응하는 휠 속력과 지상 속력에 대한 휠 속력 차이에 대응하는 휠 속력 사이의 보간을 나타내는 휠 거동을 요청하도록 배열되는, 중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 하나 이상의 MSD의 용량을 나타내는 데이터를 수신하고, 요청된 휠 슬립(
)이 각각의 MSD의 용량 내에 있는지 확인하는, 중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 서비스 브레이크 또는 보조 브레이크 MSD로부터 일정한 음의 토크(630)를 요청함으로써 브레이크 블렌딩을 수행하고 하나 이상의 전기 기계 MSD로부터 휠 슬립(
)을 요청하도록 배열되는, 중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300).
제10항에 있어서,
제어 유닛은 총 토크 요청(610)보다 마진(640)만큼 낮은 토크 레벨에서 서비스 브레이크 또는 보조 브레이크의 일정한 음의 토크(630)를 구성하도록 배열되고,
마진(640)은 활성 제동 상태로부터 서비스 브레이크 또는 보조 브레이크를 해제하는 예상 시간에 따라 구성되는, 중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서
MSD는 양 및 음의 토크 모두를 생성하도록 배열된 적어도 하나의 전기 기계를 포함하는, 중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300).
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 제어 유닛(130, 140, 300)을 포함하는 차량(100).
중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300)에서 수행되는 방법으로서,
차량(100)에 의한 원하는 기동을 나타내는 가속도 프로파일(a_req) 및 곡률 프로파일(c_req)을 획득하는 단계(S1),
힘 생성 모듈(310)에 의해, 원하는 기동을 실행하는 데 필요한 글로벌 차량 힘 및 모멘트 세트를 결정하는 단계(S2),
모션 지원 장치, MSD, 조정 모듈(320)에 의해, 하나 이상의 개별 휠 힘을 생성함으로써 글로벌 차량 힘 및 모멘트를 집합적으로 제공하기 위해 하나 이상의 MSD를 조정하는 단계(S3), 및
역 타이어 모델(330)에 의해 하나 이상의 휠 힘을 등가 휠 슬립(
)으로 맵핑하는 단계(S4)를 포함하고,
상기 MSD로부터 휠 슬립(
)을 요청하여 중장비 차량을 제어하는 단계(S5)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 중장비 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140, 300)에서 수행되는 방법.
컴퓨터 상에서 또는 제어 유닛(130, 140, 300)의 처리 회로(1010) 상에서 실행될 때 제14항의 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램(920).
컴퓨터 상에서 또는 제어 유닛(1000)의 처리 회로(1010) 상에서 프로그램 제품이 실행될 때 제15항의 단계를 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램(1020)을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체(1110).