KR20220060486A - 차량 모션 관리 시스템 및 차량용 모션 지원 시스템 - Google Patents

차량 모션 관리 시스템 및 차량용 모션 지원 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20220060486A
KR20220060486A KR1020210148574A KR20210148574A KR20220060486A KR 20220060486 A KR20220060486 A KR 20220060486A KR 1020210148574 A KR1020210148574 A KR 1020210148574A KR 20210148574 A KR20210148574 A KR 20210148574A KR 20220060486 A KR20220060486 A KR 20220060486A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vehicle
wheel
motion
management system
torque
Prior art date
Application number
KR1020210148574A
Other languages
English (en)
Inventor
아디댜 아리케레
시단트 레이
레오 라이니
레온 헨더슨
마티아스 아스보가드
Original Assignee
볼보 트럭 코퍼레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 볼보 트럭 코퍼레이션 filed Critical 볼보 트럭 코퍼레이션
Publication of KR20220060486A publication Critical patent/KR20220060486A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/176—Brake regulation specially adapted to prevent excessive wheel slip during vehicle deceleration, e.g. ABS
    • B60T8/1761—Brake regulation specially adapted to prevent excessive wheel slip during vehicle deceleration, e.g. ABS responsive to wheel or brake dynamics, e.g. wheel slip, wheel acceleration or rate of change of brake fluid pressure
    • B60T8/17616—Microprocessor-based systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18172—Preventing, or responsive to skidding of wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/175—Brake regulation specially adapted to prevent excessive wheel spin during vehicle acceleration, e.g. for traction control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/18—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems
    • B60W10/184—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems with wheel brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B60W40/101—Side slip angle of tyre
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B60W40/105—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W60/00—Drive control systems specially adapted for autonomous road vehicles
    • B60W60/001—Planning or execution of driving tasks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/30—Arrangements for executing machine instructions, e.g. instruction decode
    • G06F9/30003—Arrangements for executing specific machine instructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/46—Drive Train control parameters related to wheels
    • B60L2240/461—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/46—Drive Train control parameters related to wheels
    • B60L2240/465—Slip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2250/00—Driver interactions
    • B60L2250/26—Driver interactions by pedal actuation
    • B60L2250/28—Accelerator pedal thresholds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2300/00—Indexing codes relating to the type of vehicle
    • B60W2300/12—Trucks; Load vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/26—Wheel slip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/28—Wheel speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/30—Wheel torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2720/00—Output or target parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2720/28—Wheel speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2720/00—Output or target parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2720/30—Wheel torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)

Abstract

본 발명은 차량 모션 관리 시스템 및 차량용 모션 지원 시스템에 관한 것이다. 차량 모션 관리 시스템 및 모션 지원 시스템은 차량의 적어도 하나의 휠에 토크를 인가하도록 구성된 적어도 하나의 액추에이터의 작동을 제어하도록 배열된다. 차량 모션 관리 시스템은 요구 토크 및 휠 속도 한계를 나타내는 제어 신호를 모션 지원 시스템에 전송하도록 구성되며, 모션 지원 시스템은, 수신된 신호에 기초하여, 액추에이터 회전 속도 한계를 초과하지 않고 적어도 하나의 휠에 작동 토크를 생성하도록 액추에이터에 대한 액추에이터 신호를 액추에이터에 전송하도록 구성된다.

Description

차량 모션 관리 시스템 및 차량용 모션 지원 시스템 {A VEHICLE MOTION MANAGEMENT SYSTEM AND A MOTION SUPPORT SYSTEM FOR A VEHICLE}
본 발명은 차량 모션 관리 시스템 및 차량용 모션 지원 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 차량 모션 관리 시스템 및 모션 지원 시스템에 의해 작동 가능한 제어 신호뿐만 아니라 방법에 관한 것이다. 본 발명은 전기 추진 차량(electrically propelled vehicles)에 적용 가능하다. 본 발명은 주로 추진용 전기 기계(electric machines for propulsion)를 사용하는 트럭 형태의 차량에 관한 것이지만, 다른 유형의 차량에도 적용될 수 있다.
차량 분야, 특히 일반적으로 트럭으로 지칭되는 소형, 중형 및 대형 차량에서 차량의 다양한 제어 기능과 관련하여 지속적인 개발이 이루어지고 있다. 특히, 제어 기능은 차량의 주행성, 운전자의 편안함, 운전 중 안전성을 향상시키려고 의도한다.
예를 들어, 전반적인 차량 안정성을 개선하기 위한 시스템이 WO 2017/215751에 설명되어 있다. 특히, WO 2017/215751은 타이어 모델 생성기(tire model generator)와 통신하도록 배열된 차량 휠 능력 모듈(vehicle wheel capability module)을 포함하는 휠 컨트롤러(wheel controller)를 기술하고 있다. 차량 휠 능력 모듈은 계산된 휠 슬립 값(wheel slip value)에 기초하여 종방향 휠 힘 값(longitudinal wheel force value)을 결정하도록 배열된다.
WO 2017/215751에 기술된 시스템은 예를 들어 전반적인 차량 동적 제어에서 다음과 같은 상당한 이점을 제공한다. 그러나 WO 2017/215751은, 휠 속도가 낮으면 휠 슬립을 계산할 때 불일치가 발생하기 때문에, 휠 속도가 상대적으로 낮은, 즉 0에 가까운 작동 상태에 대한 추가 개선이 여전히 필요하다. 따라서 적어도 저속 작동 동안 제어 시스템의 제어성을 개선하려는 요구가 있다.
본 발명의 목적은 전술한 결점을 적어도 부분적으로 극복하는 차량 모션 관리 시스템 및 차량용 모션 지원 시스템을 제공하는 것이다.
제1 측면에 따르면, 차량용 차량 모션 관리 시스템이 제공되며, 차량 모션 관리 시스템은 모션 지원 시스템 사이에 제어 신호의 통신을 위해 연결 가능하며, 차량 모션 관리 시스템은 현재 차량 작동 상태에서 차량을 작동하기 위한 요구 토크를 결정하도록 구성되며; 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립 한계를 결정하고; 적어도 휠 슬립 한계에 기초하여, 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 속도 한계를 결정하고; 그리고 요구 토크와 휠 속도 한계를 나타내는 제어 신호를 모션 지원 시스템에 전송한다.
차량 모션 관리 시스템 및 모션 지원 시스템은 차량의 제어 시스템이며, 각각의 제어 시스템은 차량의 작동을 제어하기 위한, 특히 휠 작동을 제어하기 위한 다양한 제어 기능을 실행하도록 배열된다. 차량 모션 관리 시스템은 바람직하게는 더 높은 수준에서 휠 파라미터를 수신하고 결정하도록 구성되며, 즉 차량 모션 관리 시스템은 보다 일반화된 형태로 요구 토크 및 휠 슬립 한계를 결정한다. 모션 지원 시스템은 차량 모션 관리 시스템으로부터 수신된 파라미터를 액추에이터에 대한 적절한 파라미터로 변환하도록 구성된 하위 레벨 제어 시스템으로 배열된다. 모션 지원 시스템은 액추에이터 신호를 액추에이터에 전달하기 전에 현재 드라이브라인 상태를 고려한다. 현재 드라이브라인 상태는 예를 들어 현재 차량 변속기 상태, 차량 변속기용 기어단 또는 변속기 클러치 작동 상태와 관련될 수 있다.
예를 들어, 요구 토크는 가속 페달을 밟고/밟거나 브레이크 페달을 밟는 차량의 운전자로부터 수신될 수 있다. 요구 토크는 또한 차량의 추진력을 자율적으로 제어하는 시스템이나 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)으로부터 수신될 수 있다.
휠 슬립 한계는 작동 중 적어도 하나의 휠에 대해 허용되는 최대 휠 슬립으로 해석되어야 한다. 휠 슬립은 차량의 휠과 지면 사이의 상대적인 종방향 운동, 즉 "미끄러짐(skidding)"의 양이다. 휠 슬립은 휠 반경을 고려하여 휠의 종방향 속도와 휠의 회전 속도 사이의 관계로 결정될 수 있다. 따라서 휠 속도 한계는 휠 기준 좌표계에서 볼 수 있는 도로 표면에 대한 휠 속도를 기반으로 한다. 예시적인 실시예에 따르면, 차량 모션 관리 시스템은 차량의 휠들 중 적어도 하나에 대한 현재 회전 휠 속도 및 현재 종방향 휠 속도를 결정하도록 구성될 수 있고; 그리고 현재 회전 휠 속도와 현재 종방향 휠 속도에 기초하여 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립을 결정한다.
본 개시는 휠 속도 한계와 함께 요구 토크를 나타내는 제어 신호를 모션 지원 시스템에 전송함으로써 휠 슬립 한계의 계산이 상위 레벨 차량 모션 관리 시스템에 의해 실행될 수 있다는 통찰에 기초한다. 휠 슬립을 계산할 때 휠 슬립 방정식의 분모는 휠의 회전 휠 속도로 구성된다. 따라서 차량의 저속 작동에서 분모는 0에 가깝거나 0에 접근하여 휠 슬립을 계산할 때 오류의 원인이 될 수 있다. 따라서 더 높은 레벨의 차량 모션 관리 시스템에서 휠 슬립을 실행하는 것은 별도의 모션 지원 시스템에 의한 휠 슬립 계산의 잠재적인 불일치를 피할 수 있기 때문에 유리하다. 이로써 개선된 휠 슬립 일관성(wheel slip consistency)이 달성된다.
또한, 요구 토크 및 휠 속도 한계를 나타내는 제어 신호를 모션 지원 시스템에 전송하는 것은 전기 기계가 속도 및 토크를 제어할 수 있기 때문에 전기 기계를 사용하여 차량을 작동할 때 특히 유리하다. 회전 속도는 타이어 토크 밸런싱 시스템의 일반적으로 사용되는 출력이며 휠 슬립 방정식에 존재하는 비선형성을 포함하지 않기 때문에, 슬립 제어와 달리, 속도 제어는 서비스 브레이크에 대해 달성하기 더 쉬울 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 휠 속도 한계는 요구 토크에 더 기초할 수 있다. 이에 따라, 요구 토크, 즉 토크 요청은 휠 속도 한계를 계산할 때 사용되는 슬립 한계를 계산하는 데 사용된다.
예시적인 실시예에 따르면, 휠 속도 한계는 상위 휠 속도 한계 및 하위 휠 속도 한계를 포함할 수 있다. 차량 모션 관리 시스템은 적어도 요구 토크가 0보다 클 때 상위 휠 속도 한계를 모션 지원 시스템에 전송하고; 그리고 최소한 요구 토크가 0 보다 작을 때 하위 휠 속도 한계를 모션 지원 시스템으로 전송하도록 더 구성될 수 있다.
장점은 차량 가속 또는 차량 감속에 따라 다른 휠 속도 한계가 사용될 수 있다는 것이다.
예시적인 실시예에 따르면, 차량 모션 관리 시스템은 오프셋 휠 속도 파라미터(offset wheel speed parameter)를 결정하고; 차량의 휠 속도를 나타내는 신호를 획득하고; 그리고 휠 속도가 임계값 차량 속도 한계(threshold vehicle speed limit) 미만일 때 오프셋 휠 속도 파라미터를 기반으로 휠 슬립 한계를 결정하도록 더 구성될 수 있다.
오프셋 휠 속도 파라미터는 휠 속도가 0에 가까울 때와 같이 상대적으로 낮을 때 유리하게 사용된다. 위에서 설명한 바와 같이 휠 슬립 한계는 휠 슬립 계산 모델의 분모로 인해 저속에서 정확하게 계산하기 어려울 수 있다. 따라서 오프셋 휠 속도 파라미터를 설정하면 이러한 잠재적 불일치를 유리하게 해결할 수 있다. 오프셋 휠 속도 파라미터는 상위 오프셋 휠 속도 파라미터 및 하위 오프셋 휠 속도 파라미터일 수 있으며, 여기서 상위 오프셋 휠 속도 파라미터는 현재 차량 속도보다 높고 하위 오프셋 휠 속도 파라미터는 현재 차량 속도보다 낮다. 오프셋 휠 속도 파라미터는 타이어 모델을 사용하여 오프셋 휠 속도 파라미터를 요구 토크로 매핑하여 얻을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 휠 슬립 한계는 미리 정해진 휠 슬립 범위 내에 있을 수 있다. 이로써, 차량의 휠은 너무 심한 휠 슬립 또는 너무 낮은 휠 슬립에 노출되지 않을 것이다.
예시적인 실시예에 따르면, 차량 모션 관리 시스템은 차량의 가속 페달의 현재 가속 페달 위치를 나타내는 신호를 획득하고; 그리고 현재 가속 페달 위치에 따라 요구 토크를 결정하도록 더 구성될 수 있다. 그러나, 예시적인 실시예에 따르면, 요구 토크는 대신 자율 차량 운영 체제로부터 수신된 신호에 기초하여 결정될 수 있다. 위에 표시된 추가 대안에 따르면, 차량 모션 관리 시스템은 요구 토크를 결정하기 위해 브레이크 페달 위치(brake pedal position)를 나타내는 신호를 얻거나, 차량의 리타더의 소위 리타더 스토크 위치(retarder stalk position)로부터 신호를 얻도록 구성될 수도 있다. 따라서 차량 모션 관리 시스템은 자율적으로 제어되는 차량과 운전자가 제어하는 차량에 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 차량 모션 관리 시스템은 적어도 하나의 휠과 지면 사이의 휠 마찰 수준을 결정하고; 그리고 결정된 휠 마찰 수준을 기반으로 현재 차량 작동 상태를 결정하도록 더 구성될 수 있다. 현재 차량 작동 상태를 결정하는 다른 대안. 예를 들어, 차량의 현재 중량, 즉 적재 차량의 중량, 차량이 현재 작동되고 있는 도로 토폴로지 등은, 대안으로 또는 휠 마찰 수준과 함께, 또한 현재 차량 작동 상태를 결정할 때 입력 파라미터로 사용될 수 있다.
제2 측면에 따르면, 차량용 모션 지원 시스템이 제공되며, 전술한 차량 모션 관리 시스템 및 차량의 적어도 하나의 휠에 토크를 인가하도록 구성된 적어도 하나의 액추에이터에 연결될 수 있는 모션 지원 시스템으로서, 상기 모션 지원 시스템은 차량 모션 관리 시스템으로부터 제어 신호를 수신하고, 상기 제어 신호는 현재 차량 작동 상태에서 차량을 작동하기 위한 요구 토크를 나타내고 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 속도 한계를 나타내며; 차량에 대한 현재 차량 드라이브라인 상태를 결정하고; 현재 차량 드라이브라인 상태, 요구 토크 및 휠 속도 한계에 기초하여, 작동 토크 및 액추에이터 회전 속도 한계를 결정하고; 그리고 액추에이터 회전 속도 한계를 초과하지 않고 적어도 하나의 휠에 작동 토크를 생성하기 위해 액추에이터에 대한 액추에이터 신호를 액추에이터에 전송하도록 구성된다.
현재 드라이브라인 상태는 드라이브라인의 현재 작동 모드, 특히 드라이브라인의 변속기로 해석되어야 한다. 예시적인 실시예에 따르면, 현재 차량 드라이브라인 상태는 현재 차량 변속기 상태, 차량 변속기용 기어단 또는 변속기 클러치 작동 상태 중 하나일 수 있다. 이에 의해, 그리고 위에서 나타낸 바와 같이, 모션 지원 시스템은 차량 모션 관리 시스템으로부터 수신된 파라미터를 현재의 드라이브라인 상태를 고려하는 액추에이터에 대한 적절한 파라미터로 변환하도록 구성된 하위 레벨 제어 시스템으로서 배열된다.
예시적인 실시예에 따르면, 휠 모션 시스템은 차량의 단일 휠을 제어하도록 구성된 휠 특정 액추에이터에 연결가능한 분산형 휠 모션 시스템일 수 있다.
분산형 휠 모션 시스템을 사용하면 연결된 특정 액추에이터에 대한 신속한 응답이 가능하므로 차량의 작동 추진/제동 성능이 향상된다. 분산형은 별도의 차량 모션 관리 시스템에 연결되거나 중앙 차량 모션 관리 시스템에 연결될 수 있으며, 중앙 차량 모션 관리 시스템은 복수의 분산형 휠 모션 시스템에 연결된다.
제2 측면의 추가 효과 및 특징은 제1 측면과 관련하여 위에서 설명된 것과 대체로 유사하다. 전술한 제1 및 제2 측면에 의해, 제1 측면의 실시예 중 어느 하나에 의해 정의된 차량 모션 관리 시스템, 및 제2 측면의 실시예 중 어느 하나에 의해 정의된 모션 제어 시스템을 포함하는 차량 제어 시스템이 제공된다.
제3 측면에 따르면, 차량의 액추에이터를 제어하기 위한 방법이 제공되며, 상기 액추에이터는 차량의 적어도 하나의 휠에 토크를 인가하도록 구성되고, 상기 방법은 현재 차량 작동 상태에서 차량을 작동시키기 위한 요구 토크를 결정하는 단계; 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립 한계를 결정하는 단계; 적어도 휠 슬립 한계에 기초하여, 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 속도 한계를 결정하는 단계; 요구 토크, 휠 속도 한계 및 현재 차량 드라이브라인 상태에 기초하여 작동 토크 및 액추에이터 회전 속도 한계를 결정하는 단계; 및 액추에이터 회전 속도 한계를 초과하지 않고 적어도 하나의 휠에 작동 토크를 생성하도록 액추에이터를 제어하는 단계를 포함한다.
제3 측면의 효과 및 특징은 제1 측면 및 제2 측면과 관련하여 위에서 설명한 것과 대체로 유사하다. 따라서, 차량 모션 관리 시스템 및 모션 지원 시스템과 관련하여 위에서 설명된 특징은 제3 측면에서 설명된 방법에 적용될 수 있다.
제4 측면에 따르면, 모션 지원 시스템에 의해 실행될 명령을 나타내는 제어 신호가 제공되며, 상기 제어 신호는 모션 지원 시스템이 작동 토크를 결정할 수 있게 하는 토크 구성요소; 및 모션 지원 시스템에 의해 실행될 때, 모션 지원 시스템이 액추에이터 회전 속도 한계에 따른 작동 토크에 대응하여 액추에이터 신호를 생성하게 하는 휠 속도 한계 데이터를 나타내는 휠 속도 한계 구성요소를 포함하고, 상기 액추에이터 회전 속도 한계는 현재 차량 드라이브라인 상태를 고려하여 휠 속도 한계 구성요소를 기반으로 결정될 수 있다.
제5 측면에 따르면, 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행될 때 전술한 제3 측면의 단계를 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
제6 측면에 따르면, 프로그램 수단이 컴퓨터 상에서 실행될 때 전술한 제3 양태의 단계를 수행하기 위한 프로그램 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 운반하는 컴퓨터 판독가능 매체가 제공된다.
제4, 제5 및 제6 측면의 효과 및 특징은 제1 및 제2 측면과 관련하여 위에서 설명한 것과 대체로 유사하다.
추가 특징 및 이점은 첨부된 청구범위 및 다음의 설명을 연구할 때 명백해질 것이다. 통상의 기술자는 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않으면서, 이하에서 설명되는 것과 다른 실시예를 생성하기 위해 상이한 특징이 결합될 수 있음을 인식할 것이다.
위의 내용뿐만 아니라 추가적인 목적, 특징 및 이점은 예시적인 실시예의 다음의 구체적이고 비제한적인 상세한 설명을 통해 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 트럭 형태의 차량의 예시적인 실시예를 도시하는 측면도이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 차량 모션 관리 시스템 및 모션 지원 시스템의 개략도이다.
도 3은 휠 슬립과 타이어 힘 사이의 관계를 나타내는 모델의 예시적인 실시예를 도시하는 그래프이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 도 1의 차량 액츄에이터 제어 방법의 흐름도이다.
본 발명은 예시적인 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 이하에서 더욱 완전하게 설명될 것이다. 그러나, 본 개시 내용은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있고 여기에서 설명된 실시예에 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며; 오히려, 이들 실시예는 철저성과 완전성을 위해 제공된다.
특히 도 1을 참조하면, 트럭 형태의 차량(100)이 도시되어 있다. 차량은 복수의 휠(102)을 포함하고, 각각의 휠(102)은 각각의 액추에이터(104)를 포함한다. 도 1에 도시된 실시예는 휠(102) 각각에 대한 액추에이터를 예시하지만, 예를 들어, 한 쌍의 휠(102)은 그러한 액추에이터(104) 없이 배열될 수 있다. 또한, 액추에이터(104)는 바람직하게는 도 3에 도시되고 아래에서 더 설명되는 바와 같이 차량(100)의 휠(들)에 타이어 힘을 제공하도록 배열된 전기 기계(106)와 같은 각각의 휠 추진 장치(wheel propulsion device)를 제어하기 위한 액추에이터이다. 따라서 이러한 전기 기계는 추진 토크를 생성하도록 구성될 뿐만 아니라 차량(100)의 배터리(도시되지 않음) 또는 다른 에너지 저장 시스템(들)을 전기적으로 충전하기 위한 회생 제동 모드(regenerative braking mode)로 배열될 수 있다. 전기 기계는 에너지를 저장하지 않고 제동 토크를 생성할 수도 있다. 예를 들어, 제동 저항기(brake resistors) 등은 제동하는 동안 전기 기계로부터 과도한 에너지를 분산시키는 데 사용될 수 있다.
더욱이, 각각의 액추에이터(104)는 액추에이터(104)의 작동을 제어하도록 배열된 각각의 모션 지원 시스템(300)에 연결된다. 모션 지원 시스템(300)은 중앙 집중형 구현도 가능하지만 분산형 모션 지원 시스템(300)인 것이 바람직하다. 또한 모션 지원 시스템의 일부는 무선 링크를 통해 차량에서 액세스할 수 있는 원격 서버와 같이 차량에서 멀리 떨어져서 처리 회로 없이 구현될 수 있다. 또한, 각각의 모션 지원 시스템(300)은 데이터 버스 통신 장치(data bus communication arrangement, 114) 등을 통해 차량(100)의 차량 모션 관리 시스템(200)에 연결된다. 이로써, 차량 모션 관리 시스템(200)과 모션 지원 시스템(300) 사이에 제어 신호가 전송될 수 있다. 차량 모션 관리 시스템(200) 및 모션 지원 시스템(300)에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다.
차량 모션 관리 시스템(200) 및 모션 지원 시스템(300)은 마이크로프로세서(microprocessor), 마이크로컨트롤러(microcontroller), 프로그램가능 디지털 신호 프로세서(programmable digital signal processor) 또는 다른 프로그램가능 장치를 포함할 수 있다. 시스템은 또한, 또는 그 대신에, 애플리케이션 특정 집적 회로(application specific integrated circuit), 프로그램가능 게이트 어레이(programmable gate array) 또는 프로그램가능 어레이 로직(programmable array logic), 프로그램가능 로직 디바이스(programmable logic device), 또는 디지털 신호 프로세서(digital signal processor)를 포함할 수 있다. 시스템(들)이 위에서 언급한 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 또는 프로그램가능 디지털 신호 프로세서와 같은 프로그램가능 장치를 포함하는 경우, 프로세서는 프로그램가능 장치의 동작을 제어하는 컴퓨터 실행가능 코드(computer executable code)를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 차량 모션 관리 시스템(200) 및 모션 지원 시스템(300)의 개략도인 도 2를 참조한다. 따라서, 차량 모션 관리 시스템(200) 및 모션 지원 시스템(300)은 차량 모션 시스템(500)의 일부를 형성한다.
전체 차량 제어 시스템은 하나 이상의 차량 유닛 컴퓨터(vehicle unit computers, VUC) 상에서 구현될 수 있다. VUC는 일부 기능은 상위 계층의 교통 상황 관리(traffic situation management, TSM) 도메인에 포함될 수 있고 일부 다른 기능은 하위 기능 계층에 있는 차량 동작 관리(vehicle motion management, VMM) 도메인에 포함될 수 있는 계층화된 기능 아키텍처(layered functional architecture)에 따라 체계화된 차량 제어 방법을 실행하도록 구성될 수 있다.
도 2는 마찰 브레이크 및 추진 장치와 같은 일부 예시적인 모션 지원 장치(motion support devices, MSDs)에 의해 하나 이상의 휠을 제어하기 위한 기능을 개략적으로 도시한다. 마찰 브레이크 및 추진 장치는, 액추에이터라고도 하며 하나 이상의 모션 지원 장치 제어 유닛에 의해 제어될 수 있는, 휠 토크 생성 장치의 예이다. 제어는 휠 속도 센서로부터 그리고 레이더 센서(radar sensors), 라이더 센서(lidar sensors), 카메라 센서 및 적외선 감지기와 같은 비전 기반 센서(vision based sensors)와 같은 기타 차량 상태 센서로부터 얻은 측정 데이터를 기반으로 한다. 본 명세서에 논의된 원리에 따라 제어될 수 있는 다른 예시적인 토크 생성 모션 지원 장치는 엔진 리타더(engine retarders) 및 파워 스티어링 장치(power steering devices)를 포함한다. MSD 제어 유닛은 하나 이상의 액추에이터를 제어하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, MSD 제어 유닛이 주어진 차축에서 두 바퀴를 모두 제어하도록 배치되는 것은 드문 일이 아니다.
TSM 기능은 예를 들어 10초 정도의 시간 범위(time horizon)으로 운전 작업을 계획한다. 이 시간 프레임은 예를 들어 차량이 커브를 통과하는 데 걸리는 시간에 해당한다. TSM에 의해 계획되고 실행되는 차량 기동(vehicle maneuvers)은 주어진 기동에 대해 요구되는 차량 속도 및 선회를 설명하는 가속 프로파일(acceleration profiles) 및 곡률 프로파일(curvature profiles)과 연관될 수 있다. TSM은, 안전하고 강력한 방식으로 TSM의 요청을 충족하기 위해 힘 할당을 수행하는, VMM 기능으로부터 요구되는 가속 프로파일(areq) 및 곡률 프로파일(creq)을 지속적으로 요청한다.
가속 프로파일 및 곡률 프로파일은 스티어링 휠, 가속 페달 및 브레이크 페달과 같은 일반 제어 입력 장치를 통해 대형 차량의 운전자로부터 얻을 수도 있다.
VMM 기능은 약 1초 정도의 시간 범위로 동작하며, 가속도 프로파일(areq)과 곡률 프로파일(creq)을 차량 모션 기능을 제어하기 위한 제어 명령으로 지속적으로 변환하고, VMM에 능력을 보고하는 차량(100)의 다른 MSD에 의해 작동되고, VMM은 차례로 차량 제어의 제약(constraints)으로 사용된다. VMM 기능은 차량 상태 또는 모션 추정을 수행하고, 즉, VMM 기능은 차량(100)에 배치된 다양한 센서를 사용하여 작동을 모니터링함으로써 차량 조합에서 다른 유닛의 위치, 속도, 가속도 및 관절 각도를 포함하는 차량 상태를 지속적으로 결정하지만, 종종 MSD와 관련하여 항상 그런 것은 아니다.
모션 추정의 결과, 즉 추정된 차량 상태(들)는 요청 가속도 및 곡률 프로파일(areq, creq)에 따라 차량(100)이 움직이도록 하기 위해 상이한 차량 유닛에 필요한 글로벌 힘을 결정하는 힘 생성 모듈에 입력될 수 있다. 필요한 글로벌 힘 벡터는, 휠 힘을 할당하고 조향 및 서스펜션과 같은 다른 MSD를 조정하는, MSD 조정 기능에 입력된다. 그런 다음 조정된 MSD는 차량 조합에 의해 요구되는 모션을 얻기 위해 차량 유닛에 요구되는 횡방향(Fy) 및 종방향(Fx) 힘과 필요한 모멘트(Mz)를 함께 제공한다.
예를 들어, 글로벌 포지셔닝 시스템, 비전 기반 센서, 휠 속도 센서, 레이더 센서 및/또는 라이더 센서를 사용하여 차량 유닛 모션을 결정하고 이 차량 유닛 모션을 주어진 휠의 로컬 좌표 시스템(즉, 예: 종방향 및 횡방향 속도 성분)으로 변환함으로써, 휠 기준 좌표계에서 차량 유닛 모션을 휠과 연결되어 배치된 휠 속도 센서로부터 얻은 데이터와 비교함으로써 휠 슬립을 정확하게 추정하는 것이 가능해진다.
아래의 도 3과 관련하여 더 상세하게 논의될 타이어 모델은 요구되는 종방향 타이어 힘(desired longitudinal tire force, Fxi)과 휠 슬립(wheel slip) 사이를 병진시키는 데 사용될 수 있다. 휠 슬립은 휠 회전 속도와 지면 주행 속도의 차이와 관련이 있으며 아래에서 더 자세히 설명한다. 휠 속도는 예를 들어 분당 회전수(rpm) 또는 라디안/초(rad/s) 또는 도/초(deg/s)로 표시되는 각속도의 단위로 제공되는 휠의 회전 속도이다.
여기서, 타이어 모델은 휠 슬립의 함수로서 종방향(롤링 방향) 및/또는 횡방향(종방향에 직교)으로 생성된 휠 힘을 설명하는 휠 거동(wheel behavior)의 모델이다. "타이어 및 차량 역학(Tyre and vehicle dynamics, Elsevier Ltd. 2012, ISBN 978-0-08-097016-5, Hans Pacejka)”은 타이어 모델의 기초를 다룬다. 예를 들어 휠 슬립과 종방향 힘 사이의 관계가 논의된 7장을 참조한다.
요약하면 VMM 기능은, 예를 들어 TSM이 요청한 요청된 가속 프로파일에 따라 차량을 가속하고/하거나 TSM에서도 요청한 차량에 의해 특정 곡률 모션을 생성하기 위해, 힘 생성과 MSD 조정을 모두 관리하여 TSM 기능으로부터의 요청을 이행하기 위해 차량 유닛에 필요한 힘을 결정한다. 힘은 예를 들어 요 모멘트(yaw moments, Mz), 종방향 힘(Fx) 및 횡방향 힘(Fy), 뿐만 아니라 상이한 휠에 가해지는 상이한 유형의 토크를 포함할 수 있다.
VMM은 상위 계층 제어 시스템으로 배열되고 MSD는 하위 계층 제어 시스템으로 배열된다. 따라서 상위 계층 VMM(200)은 차량/휠 도메인에서, 즉 차량 속도와 같은 전체 차량 상태에 기초하여 후술되는 바와 같이 다양한 파라미터를 결정하도록 배열된다. 반면에 하위 계층 MSD(300)는 휠에 연결된 액추에이터에 특정한 파라미터를 결정하도록 배열된다. 따라서 하위 계층 MSD는 상위 계층 VMM에서 수신된 신호를 기어 비(gear ratio), 드라이브라인 관성(driveline inertia) 등을 고려하여 액추에이터 도메인으로 변환한다.
비제한적인 예에 따르면, 차량 모션 관리 시스템(200)은 토크 모듈(202), 휠 슬립 모듈(204) 및 마찰 모듈(206)을 포함한다. 차량 모션 관리 시스템(200)은 차량 모션 관리 시스템(200) 및 그 다양한 모듈(202, 204, 206)에 의해 작동가능한 데이터를 포함하는 차량 작동 신호(들)(502)를 수신하도록 더 배열된다. 차량 모션 관리 시스템(200)에 제공된 차량 작동 신호(502)는, 예를 들어 차량이 적재된 경우, 적재되지 않은 경우, 부분적으로 적재된 경우 등과 같이, 차량의 현재 환경, 현재 교통 상황, 차량 중량 파라미터를 나타내는 신호 형태의 데이터로 구성될 수 있다. 차량 모션 관리 시스템(200)은 또한 특정 차량 상태를 나타내는 다른 신호를 수신할 수 있으며, 예를 들어 현재 차량 운행 상황은 아래와 같다. 토크 모듈(202), 휠 슬립 모듈(204) 및 마찰 모듈(206)은 서로 통신 신호를 전송하도록 구성되며, 즉 다른 모듈은 다음 개시에 의해 명백해질 바와 같이 서로 통신하도록 구성된다. 토크 모듈(202), 휠 슬립 모듈(204) 및 마찰 모듈(206)은 단지 예시의 목적을 위해 별도의 구성요소로서 예시된다는 것을 쉽게 이해해야 한다. 차량 모션 관리 시스템(200)은 물론 아래에 설명된 기능을 실행하는 다양한 제어 기능 자체를 단순히 포함할 수도 있다.
다음은 이제 차량 모션 관리 시스템(200)의 기능적 동작을 설명할 것이다. 특히, 차량 모션 관리 시스템(200)은 현재 차량 작동 상태에 관한 정보와 함께 입력 신호를 수신하도록 배열된다. 현재 차량 작동 상태는, 즉, 차량이 적재되지 않았거나 적재되거나 부분적으로 적재된 경우 또는 차량이 현재 운행되고 있는 도로의 토폴로지인 경우, 예를 들어, 차량의 휠과 지면 사이의 휠 마찰 수준, 또는 차량의 현재 중량을 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. 따라서 다양한 작동 상태는 차량 모션 관리 시스템(200)에 의해 개별 구성요소로서 또는 전체 차량 작동 상태로 모든 상이한 작동 상태를 사용하는 구성요소로서 수신될 수 있다. 차량에 대한 다양한 작동 상태는 적절한 센서(들)를 사용하여 결정되고 차량 모션 관리 시스템(200)으로 전송될 수 있다.
전술한 바와 같이, 차량 모션 관리 시스템(200)은 마찰 모듈(206)을 더 포함한다. 예시적인 실시예에 따르면, 차량 모션 관리 시스템(200)은 마찰 모듈(206)을 사용하여 적어도 하나의 휠과 지면 사이의 휠 마찰 수준을 결정하도록 배열된다. 차량 모션 관리 시스템(200)은 결정된 휠 마찰 수준에 기초하여 현재 차량 작동 상태를 결정할 수 있다.
토크 모듈(202)은 현재 차량 작동 상태에서 차량을 작동시키기 위한 원하는 토크를 결정하도록 구성된다. 이로써, 차량 모션 관리 시스템(200)은 전술한 상위 계층 차량 모션 관리 시스템(200)에서 현재 작동 상태에서 차량(100)을 적절하게 제어하기 위한 토크 요청을 결정한다.
요구 토크는, 예를 들어, 현재 가속 페달 위치, 브레이크 페달 위치에 기초하여, 또는 자율 차량 작동 시스템으로부터 수신된 신호에 기초하여 결정될 수 있다.
휠 슬립 모듈(204)은 차량(100)의 적어도 하나의 휠(102)에 대한 휠 슬립 한계(wheel slip limit)를 결정하도록 배열된다. 따라서 차량의 최대 허용 휠 슬립이 결정되며, 여기서 차량의 휠은 이러한 휠 슬립 한계를 초과할 수 없다. 비제한적인 예로서, 휠 슬립은 아래의 방정식 (1)에 따라 결정될 수 있다.
Figure pat00001
(1)
여기서, λ는 휠의 휠 슬립(wheel slip for the wheel)이다; ωw는 바퀴의 회전 속도(rotational velocity of the wheel)이다; Rw는 휠 반경(wheel radius)이다; 그리고 Vx,w는 휠의 종방향 휠 속도(longitudinal wheel speed of the wheel)이다.
휠 슬립 한계는 도 3과 관련하여 아래에 설명된 모델(350)을 사용하여 결정될 수 있다. 이에 의해 차량 모션 관리 시스템(200)은 힘 요청(force request)을 슬립 요청(slip request)으로 변환할 수 있고, 이에 의해 슬립 한계는 슬립 요청에 기초하여 설정된다. 다른 예에 따르면, 슬립 한계는 힘 요청과는 독립적으로 고정 값으로 설정될 수 있다. 슬립 한계는 또한 지면과 타이어 표면 사이의 현재 마찰 수준을 나타내는 신호에 기초할 수 있다.
휠 슬립 한계에 기초하여, 휠 슬립 모듈(204)은 적어도 하나의 휠에 대한 휠 속도 한계를 결정하도록 구성된다. 이에 따라, 차량 모션 관리 시스템(200)은 휠 슬립 한계 계산 및 휠 속도 한계 계산을 실행한다. 비제한적인 예에 따르면, 휠 속도 한계(
Figure pat00002
w, sl)는 하기 방정식 (2)에 기초하여 결정될 수 있다:
Figure pat00003
(2)
여기서, λlim는 휠 슬립 한계(wheel slip limit)이다; 그리고 Treg는 요구 토크(desired torque)이다.
휠 속도가 0에 가까운 비교적 낮은 경우, 차량 모션 관리 시스템(200)은 오프셋 휠 속도 파라미터에 기초하여 휠 슬립을 결정하도록 배열될 수 있고, 이에 의해 오프셋 휠 속도 한계는 아래의 비제한적인 방정식 (3)에 따라 계산될 수 있다.
Figure pat00004
(3)
여기서, ωw,ol는 속도 오프셋 한계(speed offset limit)로부터 계산된 휠 속도 한계(wheel speed limit)이다; kol,ω 및 ωol,max는 슬립 한계(slip limit)를 오프셋 한계(offset limit)로 변환하는 데 사용되는 이득(gain) 및 최대 속도 오프셋(maximum speed offset) 파라미터들이다; 그리고 sgn(λ)는 가속 시 1, 감속 시 -1인 시그넘 함수(signum function)이다.
더욱이, 휠 속도 한계는 또한 상위 휠 속도 한계 및 하위 휠 속도 한계를 포함할 수 있으며, 여기서 상위 휠 속도는 가속 동안, 추진 중에 사용되고, 하위 휠 속도 한계는 제동 동안, 감속 중에 사용된다. 가속 동안, 휠 슬립 한계가 양이고 요구 토크가 0 초과면 상위 휠 속도 한계가 사용되며, 감속 동안, 휠 슬립 한계가 음이고 요구 토크가 0 미만이면 하위 휠 속도 한계가 사용된다. 또한 휠 슬립 한계는 다음과 같이 정의된 미리 결정된 범위 내에 있다.
-1 < λlim < 1
종방향 및 횡방향 타이어 힘에 대한 휠 슬립의 특성은 도 3에 나와 있다. 따라서, 도 3은 계산된 종방향 휠 슬립과 추정된 종방향 휠 힘 값 사이의 관계를 나타내는 모델(350)을 예시하는 반면, 모델(450)은 주어진 종방향 휠 슬립에 대해 이용 가능한 최대 횡방향 휠 힘 사이의 관계를 나타낸다. 모델(450)은 또한, 타이어의 미리 결정된 횡방향 슬립 각도에 대해, 주어진 종방향 휠 슬립에 대한 달성된 횡방향 휠 힘을 나타낼 수 있다. 수직 축(340)은 휠(102)을 지지하는 표면과 휠 사이에 생성된 타이어 힘을 나타내는 반면, 수평 축(330)은 위의 방정식 (1)에서 정의된 바와 같이 휠(102)의 종방향 휠 슬립을 나타낸다.
도 2를 다시 참조하면, 휠 속도 한계 및 요구 토크가 결정되면, 차량 모션 관리 시스템(200)은 모션 지원 시스템(300)에 제어 신호(550)를 전송하고, 제어 신호는 요구 토크 및 휠 속도 한계를 나타낸다.
모션 지원 시스템(300)은 차례로 드라이브라인 상태 모듈(302) 및 액추에이터 토크 모듈(304)을 포함한다. 차량 모션 관리 시스템(200)과 관련하여 위에서 설명된 것과 유사한 맥락에서, 드라이브라인 상태 모듈(302) 및 액추에이터 토크 모듈(304)은 예시적인 목적을 위해 단지 별개의 구성요소로서 도시된다. 모션 지원 시스템(300)은 물론 아래에 설명된 기능을 실행하는 다양한 제어 기능 자체를 단순히 포함할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 모션 지원 시스템(300)은 차량 모션 관리 시스템(200)으로부터 제어 신호(550)를 수신한다. 드라이브라인 상태 모듈(302)은 차량(100)에 대한 현재 드라이브라인 상태를 결정한다. 현재 드라이브라인 상태는 예를 들어 현재 차량 변속기 상태, 차량 변속기용 기어단, 변속기 클러치 작동 상태 등과 관련될 수 있다.
액추에이터 토크 모듈(304)은 액추에이터 특정 토크를 결정하도록, 즉 차량 모션 관리 시스템(200)으로부터 요구 토크의 데이터를 액추에이터(104)와 관련된 데이터로 변환하도록 구성된다. 특히, 액추에이터 토크 모듈(304)은 차량 모션 관리 시스템(200)으로부터 수신된 요구 토크 및 차량(100)의 현재 드라이브라인 상태에 기초하여 작동 토크를 결정한다.
액추에이터 토크 모듈(304)은 또한 액추에이터(104)에 대한 액추에이터 회전 속도 한계를 결정한다. 액추에이터 회전 속도 한계는 차량 모션 관리 시스템(200)으로부터 수신된 휠 속도 한계를 기반으로 한다. 액추에이터 회전 속도 한계는 현재 드라이브라인 상태를 기반으로 할 수도 있다. 이로써, 모션 지원 시스템(300)은 차량 모션 관리 시스템(200)으로부터 수신된 휠 속도 한계(wheel speed limit)를 휠 특정 회전 휠 속도 한계(wheel specific rotational wheel speed limit)로 변환한다.
그 후, 모션 지원 시스템(300)은 액추에이터 회전 속도 한계를 초과하지 않고 휠(102)에 작동 토크를 생성하기 위해 액추에이터 제어 신호(590)를 액추에이터(104)에 전송한다.
요약하면, 예시적인 실시예에 따른 차량(100)의 액추에이터(104)를 제어하기 위한 방법의 흐름도를 도시하는 도 4를 참조한다. 차량(100)의 작동 중, 현재의 차량 작동 상태에서 차량(100)을 작동하기 위한 요구 토크가 결정된다(S1). 전술한 바와 같이, 요구 토크는 차량(100)의 가속 페달로부터의 입력 신호, 또는 자율 차량 운영 체제로부터의 입력 신호, 또는 차량(100)에 구현된 일부 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)으로부터의 입력 신호에 기초하여 결정될 수 있다. 현재 차량 작동 상태는 차량의 휠과 지면 사이의 휠 마찰 수준, 차량의 현재 중량, 차량이 현재 작동 중인 도로의 토폴로지를 나타내는 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 휠 슬립 한계가 결정되고(S2), 결정된 휠 슬립 한계에 기초하여 적어도 하나의 휠(102)에 대한 휠 속도 한계가 결정된다(S3). 요구 토크, 휠 속도 한계 및 현재 차량 드라이브라인 상태에 기초하여, 작동 토크 및 허용 액추에이터 회전 속도 범위가 결정될 수 있다(S4). 이로써 액추에이터 특정 파라미터가 결정된다.
마지막으로, 액추에이터는 액추에이터 회전 속도 한계를 초과하지 않고 적어도 하나의 휠(102)에 작동 토크를 생성하도록 제어된다(S5). 따라서 액추에이터의 회전 속도가 허용 범위 내에서 유지되는 한 토크 제어는 작동 토크를 생성할 수 있다.
본 개시는 위에서 설명되고 도면에 예시된 실시예로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 통상의 기술자는 첨부된 청구항의 범위 내에서 많은 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (16)

  1. 차량용 차량 모션 관리 시스템(200)으로서, 상기 차량 모션 관리 시스템은 모션 지원 시스템(300) 사이에서 제어 신호의 통신을 위해 연결될 수 있고, 상기 차량 모션 관리 시스템은,
    -현재 차량 작동 상태에서 차량을 작동하기 위해 요구 토크를 결정하고;
    -차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립 한계를 결정하고;
    -적어도 휠 슬립 한계에 기초하여 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 속도 한계를 결정하고; 그리고
    -요구 토크 및 휠 속도 한계를 나타내는 제어 신호를 모션 지원 시스템(300)에 전송하도록 구성되는, 차량 모션 관리 시스템(200).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 휠 속도 한계는 요구 토크에 더 기초하는, 차량 모션 관리 시스템(200).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 휠 속도 한계는 상위 휠 속도 한계 및 하위 휠 속도 한계를 포함하고, 상기 차량 모션 관리 시스템은,
    - 적어도 요구 토크가 0보다 클 때 상위 휠 속도 한계를 모션 지원 시스템(300)에 전송하고; 그리고
    -적어도 요구 토크가 0 작을 때 하위 휠 속도 한계를 모션 지원 시스템(300)에 전송하도록 구성되는, 차량 모션 관리 시스템(200).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량 모션 관리 시스템(200)은,
    -오프셋 휠 속도 파라미터를 결정하고;
    -차량의 휠 속도를 나타내는 신호를 획득하고; 그리고
    -휠 속도가 오프셋 차량 속도 한계 미만일 때 오프셋 휠 속도 파라미터를 기초로 휠 슬립 한계를 결정하도록 구성되는, 차량 모션 관리 시스템(200).
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량 모션 관리 시스템(200)은,
    -차량의 휠 중 적어도 하나에 대한 현재 회전 휠 속도 및 현재 종방향 휠 속도를 결정하고; 그리고
    -현재 회전 휠 속도와 현재 종방향 휠 속도에 기초하여 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립을 결정하도록 구성되는, 차량 모션 관리 시스템(200).
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휠 슬립 한계는 미리 결정된 휠 슬립 범위 내에 있는, 차량 모션 관리 시스템(200).
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량 모션 관리 시스템(200)은,
    -차량의 가속 페달의 현재 가속 페달 위치를 나타내는 신호를 획득하고; 그리고
    -현재 가속 페달 위치에 따라 요구 토크를 결정하도록 구성되는, 차량 모션 관리 시스템(200).
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요구 토크는 자율 차량 운영 체제로부터 수신된 신호에 기초하여 결정되는, 차량 모션 관리 시스템(200).
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량 모션 관리 시스템(200)은,
    -적어도 하나의 휠과 지면 사이의 휠 마찰 수준을 결정하고; 그리고
    -결정된 휠 마찰 수준에 기초하여 현재 차량 작동 상태를 결정하도록 구성되는, 차량 모션 관리 시스템(200).
  10. 차량용 모션 지원 시스템(300)으로서, 상기 모션 지원 시스템(300)은 차량 모션 관리 시스템(200) 및 차량의 적어도 하나의 휠에 토크를 인가하도록 구성된 적어도 하나의 액추에이터에 연결될 수 있고, 상기 모션 지원 시스템(300)은,
    -차량 모션 관리 시스템(200)으로부터 제어 신호를 수신하고, 상기 제어 신호는 현재 차량 작동 상태에서 차량을 작동하기 위한 요구 토크를 나타내고, 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 속도 한계를 나타내며;
    -차량에 대한 현재 차량 드라이브라인 상태를 결정하고;
    -현재 차량 드라이브라인 상태, 요구 토크 및 휠 속도 한계를 기반으로, 작동 토크 및 액추에이터 회전 속도 한계를 결정하고; 그리고
    -액추에이터 회전 속도 한계를 초과하지 않고 적어도 하나의 휠에 작동 토크를 생성하도록 액추에이터에 대해 액추에이터 신호를 액츄에이터(104)에 전송하도록 구성되는, 모션 지원 시스템(300).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 현재 차량 드라이브라인 상태는,
    현재 차량 변속기 상태, 차량 변속기용 기어단 또는 변속기 클러치 작동 상태 중 하나인, 모션 지원 시스템(300).
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    휠 모션 시스템(300)은 차량의 단일 휠을 제어하도록 구성된 휠 특정 액추에이터에 연결가능한 분산형 휠 모션 시스템(300)인, 모션 지원 시스템(300).
  13. 차량의 액추에이터를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 액추에이터는 차량의 적어도 하나의 휠(102)에 토크를 인가하도록 구성되고, 상기 방법은:
    -현재 차량 작동 상태에서 차량을 작동하기 위한 요구 토크를 결정하는 단계(S1);
    -차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립 한계를 결정하는 단계(S2);
    -적어도 휠 슬립 한계에 기초하여 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 속도 한계를 결정하는 단계(S3);
    -요구 토크, 휠 속도 한계 및 현재 차량 드라이브라인 상태에 기초하여 작동 토크 및 액추에이터 회전 속도 한계를 결정하는 단계(S4); 및
    -액추에이터 회전 속도 한계를 초과하지 않고 적어도 하나의 휠에 작동 토크를 생성하도록 액추에이터를 제어하는 단계(S5)를 포함하는, 방법.
  14. 모션 지원 시스템(300)에 의해 실행될 명령을 나타내는 제어 신호로서,
    -모션 지원 시스템(300)이 작동 토크를 결정할 수 있게 하는 토크 구성요소; 및
    -모션 지원 시스템(300)에 의해 실행될 때, 모션 지원 시스템(300)이 액추에이터 회전 속도 한계에 따른 작동 토크에 대응하여 액추에이터 신호를 생성하게 하는 휠 속도 한계 데이터를 나타내는 휠 속도 한계 구성요소를 포함하고, 상기 액추에이터 회전 속도 한계는 현재 차량 드라이브라인 상태를 고려하여 휠 속도 한계 구성요소를 기반으로 결정될 수 있는, 제어 신호.
  15. 프로그램이 컴퓨터에서 실행될 때 제13항의 단계를 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
  16. 프로그램 수단이 컴퓨터에서 실행될 때 제13항의 단계를 수행하기 위한 프로그램 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 운반하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
KR1020210148574A 2020-11-04 2021-11-02 차량 모션 관리 시스템 및 차량용 모션 지원 시스템 KR20220060486A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20205699.0A EP3995370A1 (en) 2020-11-04 2020-11-04 A vehicle motion management system and a motion support system for a vehicle
EP20205699.0 2020-11-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220060486A true KR20220060486A (ko) 2022-05-11

Family

ID=73059737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210148574A KR20220060486A (ko) 2020-11-04 2021-11-02 차량 모션 관리 시스템 및 차량용 모션 지원 시스템

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220135040A1 (ko)
EP (1) EP3995370A1 (ko)
JP (1) JP2022075585A (ko)
KR (1) KR20220060486A (ko)
CN (1) CN114523971A (ko)

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2651937B2 (ja) * 1989-05-24 1997-09-10 株式会社豊田中央研究所 車両の駆動力制御装置
US5275474A (en) * 1991-10-04 1994-01-04 General Motors Corporation Vehicle wheel slip control on split coefficient surface
US6089681A (en) * 1997-01-21 2000-07-18 Denso Corporation Antiskid control apparatus
US6542806B1 (en) * 2001-05-24 2003-04-01 Brunswick Corporation Optimal tractive force control method for ground vehicles
US7192374B2 (en) * 2004-06-14 2007-03-20 Caterpillar Inc System and method for controlling a continuously variable transmission
US7957881B2 (en) * 2006-10-04 2011-06-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle and method of controlling driving force for the vehicle based on detected slip of the drive wheel
SE533985C2 (sv) * 2009-06-11 2011-03-22 Safe Mobility Ekonomisk Foerening Metod för reglering av fordonsstyrning och fordonsbeteende
JP5540092B2 (ja) * 2009-06-29 2014-07-02 ボルボ ラストバグナー アーベー 車両の軌道を変更するための方法及びシステム
US8825333B2 (en) * 2010-03-02 2014-09-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Device for controlling vehicle wheel slip using variable slip ratio thresholds
GB201308807D0 (en) * 2013-05-16 2013-07-03 Jaguar Land Rover Ltd Vehicle traction control
GB2517995B (en) * 2013-09-09 2018-04-11 Jaguar Land Rover Ltd Vehicle control system and method
GB2524060B (en) * 2014-03-13 2016-12-14 Jaguar Land Rover Ltd Controller and method
US9238412B2 (en) * 2014-03-18 2016-01-19 GM Global Technology Operations LLC Normalizing deceleration of a vehicle having a regenerative braking system
JP6869269B2 (ja) 2016-06-15 2021-05-12 ボルボトラックコーポレーション 車両の車輪制御装置
DE102017000547A1 (de) * 2017-01-21 2018-07-26 Wabco Gmbh Verfahren zur Verzögerung eines Anhängefahrzeugs, Radmodul zur Durchführung des Verfahrens sowie Fahrzeugkombination mit einem solchen Radmodul
EP3398825B1 (en) * 2017-05-03 2020-03-11 Volvo Car Corporation Method and system for computing a road friction estimate
US10597028B2 (en) * 2017-06-14 2020-03-24 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for holistic vehicle control with collaborative steering, electronic limited slip differential (ELSD), powertrain and braking
EP3694766B1 (en) * 2017-10-10 2021-11-24 Volvo Truck Corporation Method for controlling a steering system of a vehicle
GB2577930B (en) * 2018-10-11 2023-04-12 Protean Electric Ltd A traction control system
US11511790B2 (en) * 2019-02-14 2022-11-29 Steering Solutions Ip Holding Corporation Road friction coefficient estimation using steering system signals

Also Published As

Publication number Publication date
EP3995370A1 (en) 2022-05-11
CN114523971A (zh) 2022-05-24
US20220135040A1 (en) 2022-05-05
JP2022075585A (ja) 2022-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3851345B1 (en) Wheel slip based vehicle motion management for heavy duty vehicles
US20230047444A1 (en) Vehicle motion management based on torque request with speed limit
JP2023035900A (ja) 動的に構成されたサイドスリップ限界に基づく車両制御
JP2023510539A (ja) 大型車両用差動電気駆動装置
US11794747B2 (en) Method for controlling an actuator of a vehicle
US20230242121A1 (en) Method for controlling a heavy-duty vehicle
KR20220060486A (ko) 차량 모션 관리 시스템 및 차량용 모션 지원 시스템
US11981214B2 (en) Vehicle motion management system and an actuator control system for a vehicle
US20220410853A1 (en) Method for controlling propulsion of a heavy-duty vehicle
CN116547182A (zh) 自动驾驶控制方法以及自动驾驶控制装置
EP4355602A1 (en) A method for controlling propulsion of a heavy-duty vehicle
CN118119522A (zh) 用于重型车辆的逆轮胎模型增强功能
KR20230055359A (ko) 대형 차량을 위한 휠 슬립 부스트 기능
WO2023169700A1 (en) Selective free-rolling of wheels for robust vehicle speed over ground determination
TW202229066A (zh) 具自我診斷功能的自動駕駛車輛之模態控制方法及底盤控制模組