KR20230053612A

KR20230053612A - 차량 배치의 조향을 제어하는 방법

Info

Publication number: KR20230053612A
Application number: KR1020237006202A
Authority: KR
Inventors: 레인 레오; 빌카 조세; 빌리암슨 레벡카
Original assignee: 볼보 트럭 코퍼레이션
Priority date: 2020-08-24
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2023-04-21
Also published as: WO2022042818A1; EP4200193A1; CN115867456A; US20230278625A1; JP2023540180A

Abstract

본 개시내용은 차량 배치의 조향을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 디퍼런셜 휠 스피드로 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들을 작동시킴에 의하여 얻어지는 제1 파워 이용 값이 선회 기동 중에 파워 스티어링 시스템을 작동시킴에 의하여 얻어지는 제2 파워 이용 값과 동일하거나 클 때, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들 중 적어도 하나에 의하여 디퍼런셜 휠 스피드를 인가하고, 파워 스티어링 시스템의 작동 커패시티를 감소시킴에 의하여 선회 기동 중에 차량 배치의 조향을 제어하는 것이다.

Description

차량 배치의 조향을 제어하는 방법

본 개시내용은 차량 배치의 조향을 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 개시내용은 또한 그러한 차량 배치에 연결 가능한 제어 유닛에 관한 것이다. 상기 방법 및 제어 유닛은 차량들, 바람직하게는 전기 차량들, 더욱 바람직하게는 전기 프론트 차축 추진 차량들에 적용될 수 있다. 전기 머신들은 또한 예컨대 스티어드 푸셔 또는 태크 차축 상에 위치될 수 있다. 상기 방법 및 제어 유닛이 주로 전기 머신들을 사용하는 트럭과 관련하여 기술될 것이나, 다른 타입의 차량들에도 또한 적용될 수 있다.

차량, 특히 로우-, 미디엄- 및 주로 트럭으로 불리우는 헤비-듀티 차량들의 분야에서, 차량의 다양한 제어 기능들에 대한 계속적인 개발이 진행되고 있다. 특히, 제어 기능들은, 차량의 주행성, 운전자의 안락함 및 주행 중 안전성을 향상시키고자 하는 의도를 갖는다.

일반적으로 계속적으로 개선되고 있는 제어 기능은 차량의 조향이다. 자율 주행 스티어링 시스템들, 스티어-바이-와이어 시스템들 등과 관련하여, 이러한 특정 기술 분야에서의 계속적인 개발이 이루어지고 있다. 특히, 이러한 타입의 스티어링 시스템들은, 원하는 대로 도로 만곡을 차량이 따르도록 제어하는 문제와 부딪히고 있다. 자율 주행 스티어링 시스템은, 예컨대 조향이 차량보다 전방의 감지된 만곡들에 기반을 두도록 할 수 있다. 스티어-바이-와이어 시스템은 그 조향이 사람 운전자 또는 자율주행 기능으로부터의 입력에 기반을 둔다.

하나의 문제로, 어떠한 조향 작동 시스템에 대하여 차량 파워 소모가 상대적으로 높다는 문제가 있다. 다른 문제로, 고장난 스티어링 시스템은, 스티어링 시스템이 원하는 대로 기능하지 않음에 따라 예컨대 차량 충돌에 기인한 교통 사고들의 위험을 증가시킨다는 문제가 있다. 따라서, 조향 리던던시(redundancy)를 개선하는 것 뿐 아니라, 에너지 소모를 감소시키기 위하여 차량 조향 작동을 추가적으로 개선하고자 하는 바람이 있다.

본 발명의 목적은, 전술한 결함을 적어도 부분적으로 극복하는 방법을 기술하는데 있다. 이는 청구항 1에 따른 방법에 의하여 달성된다.

제1 측면에 따르면, 차량 배치의 조향을 제어하는 방법이 제공되는데, 상기 차량 배치는 상기 차량 배치의 좌측 및 우측에 배치되는 한 쌍의 조향 가능한 휠들의 조향 제어를 위한 파워 스티어링 시스템을 포함하고, 상기 조향 가능한 휠들의 각각은 상기 차량 배치를 추진하기 위한 독립적으로 제어 가능한 전기 머신을 포함하고, 상기 방법은, 선회 기동 중에 상기 차량 배치를 작동시키기 위하여 요구되는 조향 각을 결정하는 단계와;상기 요구되는 조향 각을 얻기 위하여 요구되는 디퍼런셜 휠 스피드를, 상기 독립적으로 제어 가능한 전기 머신에 대하여, 결정하는 단계와;

상기 디퍼런셜 휠 스피드로 상기 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들을 작동시킴에 의하여 얻어지는 상기 차량 배치의 제1 파워 이용 값을 결정하는 단계와;

상기 조향 각을 얻기 위하여 상기 파워 스티어링 시스템을 작동시킴에 의하여 얻어지는 상기 차량 배치의 제2 파워 이용 값을 결정하는 단계와;

상기 제1 파워 이용 값을 상기 제2 파워 이용 값과 비교하는 단계와;

상기 제1 파워 이용 값이 상기 제2 파워 이용 값과 동일하거나 클 때, 상기 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들 중 적어도 하나를 사용하여 상기 디퍼런셜 휠 스피드를 인가하고 상기 파워 스티어링 시스템의 작동 커패시티를 감소시킴에 의하여 상기 선회 기동 중의 상기 차량 배치의 조향을 제어하는 단계를 포함한다.

용어 “차량 배치”는 조향 가능한 휠들을 갖는 완전한 차량의 어떠한 부분으로 이해되어야 한다. 따라서 차량 배치는 예컨대, 조향 가능한 휠들을 포함하는 돌리(dolly), 견인되는 차량 및/또는 차량 캡(cab) (그러한 캡이 존재한다면)을 포함하는 견인 차량에 관한 것일 수 있다. 따라서 조향 가능한 휠들은 예컨대 프론트 조향 가능한 차축 상에 배치될 수 있다. 조향 가능한 휠들은 또한 차량의 소위 푸셔 차축 또는 태크 차축 상에 배치될 수 있다. 그러나, 본 개시 내용의 차량 배치는 조향 가능한 기계적 차축을 사용할 필요는 없고, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들이 기계적 차축/샤프트의 사용 없이 조향 가능한 휠들에 연결될 수 있음을 기꺼이 이해하여야 한다.

파워 스티어링 시스템은, 조향 가능한 휠들을 선회시키도록 배치되는 차량의 스티어링 시스템으로 이해되어야 한다. 후술하는 바와 같이, 파워 스티어링 시스템은 유압 제어 스티어링 시스템, 공압 제어 스티어링 시스템 또는 스티어-바이-와이어 스티어링 시스템일 수 있다. 따라서, 파워 스티어링 시스템은 차량의 운전자, 즉 차량 드라이버에 의하여 제어되거나 자율 제어될 수 있다.

더 나아가, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들의 디퍼런셜 휠 스피드는, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들의 하나가 다른 독립적으로 제어 가능한 전기 머신과 비교하여 다른 스피드로 작동되는 것으로 이해되어야 한다. 디퍼런셜 휠 스피드는 스피드 제어에 기반하여 및/또는 토크 제어에 의하여 얻어질 수 있다. 디퍼런셜 휠 스피드는 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들의 계산된/결정된 디퍼런셜 휠 토크이거나, 또는 한 쌍의 휠들 사이의 휠 슬립의 차이로부터 올 수 있다. 또한, 디퍼런셜 휠 스피드는 휠들 중 하나를 단독으로 또는 양 휠들을 제어함에 의하여 얻어질 수 있다. 이는 상세한 설명과 관련하여 이하에서 더욱 상세하게 기술될 것이다. 따라서, 다른 스피드들로 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들을 작동시킬 때, 차량은 선회 기동을 작동시킬 것이다.

더 나아가, 용어 “파워 이용 값”은 선회 기동 중에 차량의 요구되는 전체 파워의 이용으로 이해되어야 한다. 따라서, 더 높은 파워 이용은 더 낮은 에너지 소모에 대응된다. 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들을 이용하여 차량의 조향을 제어할 때, 파워 스티어링 시스템에 관련된 다양한 기능들은 차량 파워 스티어링 시스템의 작동 커패시티를 감소시킬 때 턴-오프될 수 있고, 이에 의하여 에너지 소모는 감소될 수 있고, 이에 의하여 제1 파워 이용 값은 증가될 수 있다. 제1 파워 이용 값이 제2 파워 이용 값보다 큰 것으로 결정하는 실시예들뿐 아니라, 제1 파워 이용 값을 증가시키기 위한 다양한 대체예들이 이하에서 기술될 것이다.

용어 “파워 스티어링 시스템의 작동 커패시티를 감소시키는 것”은, 파워 스티어링 시스템이 차량의 조향의 주요 원인 제공자가 아니고, 대신 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들에 의하여 주로 핸들링되는 것으로 이해되어야 한다. 예시적인 실시예에 따르면, 파워 스티어링 시스템은 작동 커패시티를 감소시키는 단계 중에 비활성화될 수 있다. 이에 의하여 파워 스티어링 시스템은 완전히 턴-오프된다.

더 나아가, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들 각각은, 차량을 추진하기 위한 전기 모터로서 또는 전기 파워를 발생시키기 위한 전기 제너레이터로서, 작동되는 것으로 기꺼이 이해되어야 한다. 전기 머신들은 독립적으로 제어되기 때문에, 차량의 주행 모드는 전기 머신들 중 하나를 전기 모터로 작동시키고, 동시에 다른 것을 전기 제너레이터로 작동시킬 수 있다.

전술한 방법의 이점은, 차량 배치의 조향 기능의 개선된 리던던시(redundancy)가 달성된다는데 있다. 구체적으로는, 상기 방법은 트리플 리던던시(triple redundancy)를 가능하게 한다. 즉, 조향이 파워 스티어링 시스템, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들 중 하나 또는 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들 둘에 의하여 제어될 수 있다. 이러한 이유로, 파워 스티어링 시스템뿐 아니라 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들 중 하나가 고장나더라도 적절한 조향이 얻어질 수 있다.

추가적인 이점은 차량 배치의 조향이 가장 에너지 효율적인 방식으로 작동될 것이라는데 있다. 본 개시내용의 발명자는, 제1 및 제2 파워 이용 값들을 비교함으로써, 에너지/파워 소모의 전체적인 감소가 달성됨을 깨달았다. 발명자들은 또한, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들을 사용하여 조향을 제어할 때, 파워 스티어링 시스템과 관련된 예컨대 유압 시스템들, 공압 시스템들 등과 같은 다양한 제어 기능들이 적어도 부분적으로 비활성화될 수 있음을 예기치 않게 깨달았다. 이에 의하여, 차량 배치의 조향은, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들을 사용하여 주로 제어되고 파워 스티어링 시스템을 사용하여 덜 자주 제어될 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들 중 적어도 하나를 제어함에 의하여 차량이 요구되는 조향 각으로 선회 기동을 작동시킬 수 있는지를 결정하는 단계와, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들 중 적어도 하나를 사용하여 요구되는 조향 각으로 차량을 작동시킬 수 있을 때, 제1 파워 이용 값이 제2 파워 이용 값보다 큰 것으로 결정하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

다수의 작동 시나리오들에서, 파워 스티어링 시스템을 사용하는 오퍼레이션과 비교하여 독립적으로 제어되는 전기 머신들의 오퍼레이션에 의하여 조향을 제어하는 것이 더 이롭다는 것을 깨달았다. 따라서, 예시적인 실시예에서, 도로 만곡이 오로지 독립적으로 제어되는 전기 머신들을 사용하여 핸들링될 수 있을 때, 제1 파워 이용 값은 제2 파워 이용 값보다 더 큰 것으로 결정된다.

예시적인 실시예에 따르면, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들은 전기 파워 서플라이에 전기적으로 연결될 수 있고, 제1 파워 이용 값을 결정하는 단계는, 전기 파워 서플라이에 대한 충전 레벨의 현재 상태를 나타내는 신호를 수신하는 단계와, 선회 기동 중에 독립적으로 제어되는 전기 머신들 중 적어도 하나에 의하여 재생 가능한 전기 파워 레벨을 충전 레벨의 현재 상태에 기반하여 결정하는 단계와, 적어도 부분적으로 재생 가능한 전기 파워 레벨에 제1 파워 이용 값을 결정하는 단계를 포함한다.

전기 파워 서플라이는 예컨대 배터리일 수 있다. 차량을 작동시킬 때 전기 파워를 재생함에 의하여, 파워 이용은 감소되도록 결정될 수 있다. 따라서, 차량 배치의 전체 에너지 소모는 전기 파워가 재생됨에 따라 감소될 것이다. 전기 파워를 재생하는 것은 따라서, 에너지 소모의 절감에 기여하는, 즉 제1 파워 이용 값을 증가시키는 파라미터일 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 충전 레벨의 현재 상태가 기설정된 쓰레숄드 레벨 미만일 때, 전기 파워를 재생시키기 위하여 적어도 하나의 독립적으로 제어되는 전기 머신을 작동시킴에 의하여 차량 배치의 조향이 제어될 수 있다. 이러한 이유로, 전기 파워 서플라이는 전기 파워로 충전될 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 방법은, 선회 기동 중에 감속을 나타내는 신호를 수신하고, 차량이 선회 기동 중에 감속될 때 전기 파워를 재생하기 위하여 상기 적어도 하나의 전기 머신을 작동시키는 단계를 포함한다.

감속 레벨은 따라서, 선회 기동 중에 파워 재생의 레벨을 설정할 수 있다. 그 결과, 전기 파워 재생의 레벨은 제1 파워 이용 값을 결정하기 위한 파라미터로 사용될 수 있다. 일반적으로 파워 이용 값은, 전기 파워 재생의 레벨을 증가시킬 때 증가된다.

예시적인 실시예에 따르면, 전기 파워를 재생하기 위하여 독립적으로 제어되는 전기 머신들 중 하나를 작동시키고, 선회 기동 중에 휠 스피드를 증가시키기 위하여 독립적으로 제어되는 전기 머신들 중 다른 하나를 작동시킴에 의하여 차량의 조향이 제어될 수 있다. 이에 의하여, 다른 전기 머신으로 전기 파워를 재생시키는 것뿐 아니라 전기 머신에 의하여 선회 기동 중에 차량이 제어될 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 선회 기동 중에 차량 배치를 작동시키기 위하여 원하는 가속 레벨을 결정하는 단계와, 휠과 노면 사이의 마찰 값인 휠 마찰 값을 조향 가능한 휠들의 각각에 대하여 결정하는 단계와, 원하는 가속 레벨과 휠 마찰 값들에 기반하여 디퍼런셜 휠 스피드를 제어하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

휠과 노면 사이의 휠 마찰 값은, 예컨대 휠 브레이크 시스템 등과 관련하여 배치되는 센서들 또는 유사한 배치에 의하여 알아낼 수 있다. 휠 마찰 값은 따라서 바람직하게는, 선회 기동 중에 독립적으로 제어되는 전기 머신들을 작동시킬 때 조향 캐퍼빌러티를 결정하는데 사용되는 파라미터이다.

특히 휠 마찰 값은 각각의 휠에 대한 전기 머신 토크를 추산하는 것에 의하여 추산될 수 있다. 이에 의하여 휠 포스가 결정될 수 있다. 휠 스피드 및 차량 스피드를 추산함에 의하여, 휠 슬립이 결정될 수 있다. 휠 슬립 및 휠 포스는 그때 마찰 레벨을 결정하는데 사용될 수 있다.

대쳬예로서, 휠 슬립은 리미트 값에서 설정될 수 있고, 이에 의하여 마찰 레벨은 반드시 결정될 필요는 없다. 그러한 경우에, 인가된 토크는 기설정된 슬립 레벨을 초과하는 슬립 값을 발생하지 않도록 설정된다.

예시적인 실시예에 따르면, 요구되는 가속 레벨은 가속 페달의 위치를 나타내는 입력 신호에 기반하여 결정될 수 있다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에 따르면, 원하는 차량 스피드 및 곧 있을 도로 궤적에 기반하여 원하는 가속 레벨이 결정될 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 선회 기동 중에 원하는 차량 스피드를 결정하는 단계와; 선회 기동 중에 원하는 차량 스피드의 차량을 조향하기 위한 디퍼런셜 휠 스피드를 결정하는 단계와; 디퍼런셜 휠 스피드를 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들에 의하여 얻어질 수 있는 최대 사용 가능한 디퍼런셜 휠 스피드와 비교하는 단계와; 소망하는 조향 반경 및 차량 스피드를 얻기 위하여, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들에 의하여 디퍼런셜 휠 스피드를 적용하고 파워 스티어링 시스템을 활성화시킴에 의하여 선회 기동 중에 차량 배치의 조향을 제어하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

이에 의하여 파워 스티어링 시스템뿐 아니라 적어도 하나의 독립적으로 제어 가능한 전기 머신을 작동시킴에 의하여 선회 기동이 제어될 수 있다. 이러한 주행 시나리오는, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들이 만곡에서 원하는 대로 차량을 단독으로 작동시킬 수 없는 주행 컨디션들에 유용하다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 방법은, 선회 기동 중에 차량 배치의 원하는 감속 레벨을 결정하는 단계와; 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들에 의하여 얻어질 수 있는 최대 사용 가능한 감속 레벨을 결정하는 단계와; 원하는 감속 레벨과 비교하여 최대 사용 가능한 감속 레벨이 더 낮을 때, 선회 기동 중에 차량 배치의 서비스 브레이크를 작용시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

선회 기동 중에 서비스 브레이크를 사용하는 것은 따라서, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들이 브레이크 도움 없이 차량 스피드를 충분히 감소시킬 수 없는 것으로 결정될 때, 시스템의 추가적인 리던던시이다. 이러한 주행 시나리오는 또한, 전기 파워 서플라이의 충전 레벨의 상태가 기설정된 쓰레숄드 레벨을 초과할 때 유용할 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 차량 스피드가 기설정된 스피드 쓰레숄드 레벨을 초과할 때, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들에 의하여 디퍼런셜 휠 스피드를 적용하고 파워 스티어링 시스템의 작동 커패시티를 감소시킴에 의하여 차량 배치의 조향이 제어될 수 있다. 차량 스피드는 따라서, 제1 파워 이용 값이 제2 파워 이용 값보다 큰 것으로 결정하기 위한 파라미터로서 사용될 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 파워 스티어링 시스템은, 유압 제어 스티어링 시스템, 공압 제어 스티어링 시스템 또는 스티어-바이-와이어 스티어링 시스템 중 하나일 수 있다.

제2 측면에 따르면, 차량 배치에 연결 가능한 제어 유닛이 제공되는데, 상기 차량 배치는 상기 차량 배치의 좌측 및 우측에 배치되는 한 쌍의 조향 가능한 휠들과 상기 한 쌍의 조향 가능한 휠들의 조향 제어를 위한 파워 스티어링 시스템을 포함하고, 상기 조향 가능한 휠들의 각각은 상기 차량 배치를 추진하기 위한 독립적으로 제어 가능한 전기 머신을 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 한 쌍의 조향 가능한 휠들 및 상기 파워 스티어링 시스템에 전기적으로 연결 가능하고, 상기 제어 유닛은;

선회 기동 중에 상기 차량 배치를 작동시키기 위하여 요구되는 조향 각을 결정하고;

상기 요구되는 조향 각을 얻기 위하여 요구되는 디퍼런셜 휠 스피드를, 상기 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들에 대하여, 결정하고;

상기 디퍼런셜 휠 스피드로 상기 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들을 작동시킴에 의하여 얻어지는 상기 차량 배치의 제1 파워 이용 값을 결정하고,

상기 조향 각을 얻기 위하여 상기 파워 스티어링 시스템을 작동시킴에 의하여 얻어지는 상기 차량의 제2 파워 이용 값을 결정하고;

상기 제1 파워 이용 값과 상기 제2 파워 이용 값을 비교하도록 구성되고;

상기 제1 파워 이용 값이 상기 제2 파워 이용 값과 동일하거나 클 때, 상기 제어 유닛은 추가적으로;

상기 디퍼런셜 휠 스피드를 나타내는 제어 신호를 상기 독립적으로 제어 가능한 머신들에 전송하고,

상기 작동 커패시티를 감소시키기 위하여 상기 파워 스티어링 시스템으로 제어 신호를 전송하도록 구성된다.

제어 유닛은 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 프로그래머블 디지털 시그널 프로세서 또는 다른 프로그래머블 디바이스를 포함할 수 있다. 제어 유닛은, 이에 더 나아가 또는 이를 대신하여, 주문형 반도체, 프로그래머블 게이트 어레이 또는 프로그래머블 어레이 로직, 프로그래머블 로직 디바이스 또는 디지털 시그널 프로세서를 포함할 수 있다. 제어 유닛이, 전술한 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 또는 프로그래머블 디지털 시그널 프로세서와 같은 프로그래머블 디바이스를 포함하는 경우, 상기 프로세서는 프로그래머블 디바이스의 작동을 제어하는 컴퓨터 실행 가능한 코드를 추가적으로 포함할 수 있다.

제2 측면의 효과들 및 특징들은 제1 측면과 관련하여 전술한 것들과 대체로 유사하다. 따라서, 제1 측면의 각 실시예들은 제2 측면의 특징들과 결합될 수 있다.

제3 측면에 따르면, 컴퓨터 상에서 실행될 때 제1 측면과 관련하여 전술한 실시에들의 어느 하나의 단계들을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.

제4 측면에 따르면, 컴퓨터 상에서 실행될 때, 제1 측면과 관련하여 전술한 실시예들 중 어느 하나의 단계들을 수행하기 위한 프로그램 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 담은 컴퓨터 읽기 가능한 매체가 제공된다.

제3 및 제4 측면들의 효과들 및 특징들은 제1 측면과 관련하여 전술한 것들과 대체적으로 유사하다.

첨부 특허청구범위 및 후술하는 상세한 설명을 참조할 때, 추가적인 특징들 및 이점들은 명백해질 것이다. 당업자는 본 개시내용의 범위를 벗어남이 없이 후술하는 것들 이외의 실시예들을 생성하기 위하여 서로 다른 특징들이 결합될 수 있음을 이해할 것이다.

추가적인 목적들, 특징들 및 이점들뿐 아니라 전술한 것은, 예시적인 실시예들의 후술하는 예시적이고 비제한적인 상세한 설명을 통하여 더욱 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 트럭 형태의 차량의 예시적인 실시예를 도시하는 측면도이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 선회 기동에 놓인 도 1의 차량을 위에서 도시한 개략도이다.
도 3은 도로의 만곡에 들어가기 전의 도 1의 차량을 도시한다.
도 4a ~ 도 4c는 예시적인 실시예에 따른 프론트 조향 가능한 휠들 중 하나를 도시하는 서로 다른 도면들이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 스티어링 시스템의 개략도이다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른 스티어링 시스템을 제어하기 위한 방법의 플로우차트이다.

본 개시내용은 예시적인 실시예들이 도시된 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 개시내용은 많은 다양한 형태들로 구현될 수 있고, 여기에서 기재된 실시예들로 국한되는 것으로 이해되어서는 아니 되며, 그보다는 이러한 실시예들은 상세함과 완전함을 위하여 제공된 것이다. 유사한 도면 부호는 상세한 설명 전체에 걸쳐 유사한 엘리먼트들을 가리킨다.

도 1을 특히 참조할 때, 트럭 형태의 차량(1)이 제공된다. 차량(1)은 제어 유닛(20) 및 스티어링 시스템(500)을 포함한다. 그러나, 제어 유닛으로서 스티어링 시스템(500)이 배치될 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 그 경우 별도의 제어 유닛(20)은 불필요할 수 있다. 차량(1)은 차량의 프론트 차축(102)의 좌측- 및 우측에 각각 배치되는 조향 가능한 한 쌍의 휠들(104, 106)을 포함한다. 따라서 프론트 차축(102)은 차량(1)의 최전방 에 위치된 차축이다. 도 1에 도시된 차량(1)은 제1 리어 차축(112)에 연결된 한 쌍의 제1 리어 휠들(108, 110)과 제2 리어 차축(118)에 연결된 한 쌍의 제2 리어 휠들(114, 116)을 또한 포함한다. 제1 리어 차축(112)은 도시된 바와 같이 차량(1)의 종방향으로 제2 리어 차축(118)의 전방에 배치된다. 도 2를 참조하여, 또한 이하에서 기술되는 바와 같이, 한 쌍의 제1 리어 휠들(108, 110) 및/또는 한 쌍의 제2 리어 휠들(114, 116) 은 또한 조향 가능한 휠들로 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 차량(1)은 파워 스티어링 시스템(30)을 포함한다. 파워 스티어링 시스템(30)은 바람직하게는, 조향 가능한 휠들의 조향 제어를 위한 여분의 스티어링 시스템으로 배치된다. 비록 도 1이 스티어링 휠을 포함하는 파워 스티어링 시스템(30)을 도시하지만, 파워 스티어링 시스템(30)은 대신 스티어-바이-와이어(steer-by-wire) 시스템의 일부를 형성할 수 있다.

차량(1)을 더욱 상세하게 기술하기 위하여, 도 2 및 도 3을 참조한다. 구체적으로, 도 2는 선회 기동(maneuver) 중에 차량(1) 및 그 휠들이 받게 되는 힘들의 예시적인 실시예를 도시하고, 도 3은 선회 기동을 개시하기 전, 즉 도로 만곡에 도달하기 전의 차량을 도시한다.

예시적인 실시예에 따른 선회 기동에 놓여지는 도 1의 차량을 위에서부터 개략적으로 도시한 도 2를 참조한다. 따라서, 한 쌍의 조향 가능한 휠들(104, 106)은 선회되고 스티어링 앵글

에 놓여질 것이다. 단순화를 위하여 도 2에서 스티어링 앵글

은 좌측 조향 가능한 휠(104) 및 우측 조향 가능한 휠(106)에 대하여 동일하고, 차량(1)의 종축에 대한 휠들의 각도인 것으로 도시된다. 차량은 v로 표시된 차량 스피드로 운전된다. 조향 가능한 휠들(104, 106)은 또한 독립적으로 제어 가능한 전기 머신(103, 105)을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 한 쌍의 제1 리어 휠들(108, 110) 및/또는 한 쌍의 제2 리어 휠들(114, 116)은 조향 가능한 휠들로 또한 배치될 수 있다. 도 2에서, 한 쌍의 제2 리어 휠들(114, 116)은 조향 가능한 것으로 도시되고, 따라서 각각의 독립적으로 제어 가능한 전기 머신(103, 105)을 또한 포함한다. 제1 리어 차축(112)은 따라서 조향 가능한 푸셔 차축(pusher axle)으로 배치될 수 있고, 제2 리어 차축(118)은 조향 가능한 태그 차축(tag axle)으로 배치될 수 있다. 그러나, 이하에서는 간단히 프론트 조향 가능한 휠들을 사용하여 조향하는 것만을 기술할 것이다. 또한, 도 2에서 파워 스티어링 시스템은 전기 파워 스티어링 시스템(1000)으로 도시된다.

도 2에 또한 도시된 바와 같이, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들(103, 105)은 전기 파워를 받기 위하여 전기 파워 서플라이(200)에 연결된다. 전기 파워 서플라이(200)는 또한, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들(103, 105)에 전기 파워를 전달하도록 배치된다. 따라서, 전기 파워 서플라이(200)는 바람직하게는 차량 배터리로 배치된다. 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들(103, 105)은 따라서, 이하에서 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 차량(1)의 조향 제어뿐 아니라 차량(1)의 추진을 위하여 배치된다.

전술한 바와 같이, 차량(1)은 프론트 차축(102) 상에 배치되는 조향 가능한 한 쌍의 휠들(104, 106)과, 제1 리어 차축(112)에 연결되는 한 쌍의 제1 리어 휠들(108, 110)과, 제2 리어 차축(118)에 연결되는 한 쌍의 제2 리어 휠들(114, 116)을 포함한다. 프론트 차축(102)은 차량의 무게 중심(202)으로부터 거리 l1에 배치되고, 제1 리어 차축(112)은 차량의 무게 중심(202)으로부터 거리 l2에 배치되고, 제2 리어 차축(118)은 차량의 무게 중심(202)으로부터 거리 l3에 배치된다. 무게 중심(202)은, 선회 기동 중에 차량의 회전 중심이 되는 차량(1)의 위치이다. 무게 중심(202)은 또한, 이 위치에서 차량(1)에 영향을 미치는 전체 글로벌 포스들(total global forces)을 나타낼 수 있다. 이하에서, x-축은 차량(1)의 종방향으로 연장되는 축이고, y-축은 차량(1)의 횡방향으로 연장되고, z-축은 차량(1)의 수직 방향으로 연장된다. 선회 기동 중에, 차량(1)은 무게 중심(202)에서 토크 Mz에 노출된다. 또한, 차량은 글로벌 종향 포스 Fx 및 글로벌 측방향 포스 Fy에 노출된다.

더 나아가, 프론트 차축(102)의 조향 가능한 휠들(104, 106)이 조향 각

에 노출될 때, 좌측의 조향 가능한 휠(104)은 종방향 포스 Fx, 104 및 측방향 포스 Fy, 104에 노출되고, 반면 우측의 조향 가능한 휠(106)은 종방향 포스 Fx,106 및 측방향 포스 Fy,106에 노출된다. 좌측- 및 우측의 조향 가능한 휠들(104, 106)의 측방향 포스의 합은 프론트 휠 측방향 포스로 나타낼 수 있다. 프론트 휠 종방향 포스들의 합계는, 예컨대 차량을 추진하거나 또는 차량을 제동할 때 증가/감소될 수 있고, 반면 디퍼런셜(differential) 프론트 휠 포스들은 조향 각을 제어하는데 사용된다. 조향 각

은 디퍼런셜 휠 스피드들을 얻기 위하여 독립적으로 제어되는 전기 머신들의 둘 모두를 제어하거나 독립적으로 제어되는 전기 머신들 중 하나를 제어함에 의하여 얻어질 수 있다.

더 나아가, 한 쌍의 제1 리어 휠들(108, 110)은 각각의 측방향 포스 Fy,108 및 Fy,110에 노출되고, 한 쌍의 제2 리어 휠들(114, 116)은 각각의 측방향 포스 Fy,114, 및 Fy,116에 노출된다. 도 2의 예시적인 실시예에서, 한 쌍의 제1 리어 휠들(108, 110) 및 한 쌍의 제2 리어 휠들(114, 116)의 종방향 포스는 0으로 설정되고, 즉 각각의 휠은 추진 또는 제동에 노출되지 않는다.

도로의 만곡(302)에 들어가기 전, 즉 선회 기동이 일어나기 전의 차량을 도시한, 도 3을 이제 참조한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 차량(1)은 현재 차량 스피드 v로 똑 바로 앞으로 주행하고 있다. 따라서, 만곡(302)에 들어가긴 전에, 조향 각

는 0이다. 만곡은 r_road로 표시되는 반경을 갖는다. 이에 의하여 차량은 적절한 센서를 이용하여 전방의 도로의 만곡을 감지할 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 차량은 전방의 도로, 즉 곧 있을 선회 기동을 감지하도록 배치되는 경로 컨트롤러(도 5 참조)를 포함할 수 있다. 그러나, 이하에서 기술하는 시스템 및 방법은 또한, 선회 기동 중, 즉 선회 기동이 일어날 때 구현될 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 선회 기동은 도 3에 도시된 도로 만곡에 반드시 관련되어야 할 필요는 없다. 반대로, 선회 기동은 또한 예컨대 차량의 차선 변경 동작과 관련될 수 있다.

이제, 예시적인 실시예에 따라 좌측 조향 가능한 휠(104)의 서로 다른 그림을 도시하는 도 4a - 4c로 돌아간다. 구체적으로는, 도 4a는 좌측 조향 가능한 휠(104)의 측면도이고, 도 4b는 좌측 조향 가능한 휠(104)의 배면도이고, 도 4c는 선회 기동 중의 좌측 조향 가능한 휠(104)의 평면도이다.

좌측 조향 가능한 휠(104)의 측면도인 도 4a를 먼저 참조한다. 휠(104)의 서스펜션(미도시)은, 차량(1)의 종방향으로 측정된, 좌측 조향 가능한 휠(104)의 수직 축(404)으로부터 조향 축(402)의 각 변위로 정의된 서스펜션 캐스터 각(suspension caster angle)

을 휠이 구비하도록 배치된다. 노면(401)과 조향 축(402)의 교차점과 노면(401)과 수직 축(404)의 교차점 사이의 거리는 t_m으로 표시된다. 휠의 서스펜션으로, 휠(104)과 노면(401) 사이의 접촉 패치(contact patch)(406)의 힘의 인가점은 노면(401)과 수직 축(404)의 교차점으로부터 종방향으로 약간 오프셋되게 위치될 것이다. 이 오프셋은 t_p로 표시된다. 따라서 접촉 패치는 그라운드 표면과 접촉하는 타이어의 면적이다. 휠(104)과 노면(401) 사이의 접촉 패치(406)의 힘의 인가점은 서스펜션 캐스터 각

에 종속된다.

도 4b는 좌측의 조향 가능한 휠(104)의 배면도이다. 도시한 바와 같이, 유효 휠 반경 R은 프론트 차축(102)과 노면(401) 사이의 거리로 표시되고, 기울기가

로 표시되는 경사 킹 핀 축(408)에 의하여 서스펜션에 휠(104)이 연결된다. 따라서, 선회 기동 중에 킹 핀 축(408)을 중심으로 휠(104)이 회전한다. 더 나아가, 수직 축(404)과 노면(401) 사이의 교차점에 휠(104)과 노면(401) 사이의 접촉 패치(406)의 힘의 인가점이 위치한다. 차량(1), 특히 조향 가능한 휠들(104, 106)이 양의 휠 서스펜션 스크러브 반경 r_s 를 구비한다. 휠 서스펜션 반경 r_s는 접촉 패치(406)의 힘의 인가점과 킹핀 축(408)과 노면(401) 사이의 교차점(403) 사이의 거리로 정의된다. 도 4b에 도시된 종방향으로 보여지는 바와 같이, 수직 축(404)의 내측에 킹핀 축(408)과 노면(401) 사이의 교차점이 위치할 때, 양의 휠 서스펜션 스크러브 반경 r_s가 발생된다.좌측 조향 가능한 휠(104)의 독립적으로 제어 가능한 전기 머신(103)을 감속할 때, 차량이 좌측으로 선회하도록 야기하는 양의 스크러브 반경 r_s 에 기인하여 킹핀 축(408)을 휠이 중심으로 회전할 것이다. 이에 의하여 추가적인 조향 토크 M_steer가 발생될 수 있다.

도 4c는 위에서 본 컴바인된 좌측 및 우측 프론트 휠을 간단히 도시한 것이다. 도 4c에서, 차량을 좌측으로 선회시키기 위하여 좌측(103) 및 우측(105)의 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들의 디퍼런셜 휠 스피드가 제공된다. 특히, 차량을 좌측으로 선회시키기 위하여 좌측 휠의 휠 스피드와 비교하여 우측 휠 상에 증가된 휠 스피드가 제공된다. 도시한 바와 같이, 도 3과 관련하여 전술한 도로 만곡에서 차량(1)이 주행되고, 여기서 도로 만곡은 반경 r_road를 갖는다. 따라서 조향 가능한 휠(104)은 조향 각

를 갖는다. 그러나, 조향 가능한 휠(104)은, 조향 각

에 대하여 방향

으로 스피드 v로 이동할 것이다. 이 각

는 슬립 각

로 불리어진다.

선회 기동에 대하여 조향 가능한 휠들의 슬립 각을 결정함으로써 프론트 휠 측방향 포스가 결정될 수 있다. 특히, 슬립 각 및 조향 가능한 휠들의 코너링 스티프니스(stiffness)에 기반하여 프론트 휠 측방향 포스가 결정될 수 있다. 따라서, 슬립 각은, 휠의 움직임의 실제 각(angular) 방향과 휠의 각 위치(angular position) 사이의 차이를 정의하는 각으로 이해되어야 한다. 예컨대, 종방향 축에 대하여 15도로 조향 가능한 휠이 조향되지만, 조향 가능한 휠들의 실제 움직임이 동일한 종방향 축에 대하여 12도이면, 그때 슬립 각은 3도이다. 반면 타이어들의 코너링 스티프니스는 측방향으로 조향 가능한 휠들의 스티프니스이다. 코너링 스티프니스는, 슬립 각 (또는 사이드 슬립 각) 및 측방향 타이어 포스 사이의 인자로 정의되는 타이어 파라미터이다. 코너링 스티프니스는, 주어진 노말(normal) 하중에서 주어진 타이어에 대하여 작은 슬립 각들에 대하여 일정한 것으로 간주될 수 있다.

전술한 바를 이용하여, 특정 도로 만곡에서 차량이 주행하도록 하기 위하여 요구되는 조향 각을 결정함에 의하여 차량의 모션을 제어하고, 그러한 요구되는 조향 각을 실제 조향 각과 비교하는 것이 가능하다. 또한, 선회 기동 중에 차량을 주행하는 것의 가장 파워 효율적인 모드를 결정하기 위하여, 제1 파워 이용 값이 제2 파워 이용 값과 비교된다. 더욱 구체적으로, 제1 파워 이용 값은, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들을 제어함에 의하여 선회 기동 중에 차량을 주행하는 것의 파워 효율을 정의하는 값이고, 반면 제2 파워 이용 값은 파워 스티어링 시스템을 제어함에 의하여 선회 기동 중에 차량을 주행하는 것의 파워 효율을 정의하는 값이다.

언급되지 않는 한, 어떠한 더 상세한 기술이 전술한 파라미터들에 주어지지 않을 것이다. Fx,104 및 Fx,106의 차이인 △Fx 와 휠 반경 R을 결정함에 의하여 휠 스피드 및 그에 따라 휠 토크가 결정될 수 있다.

비제한적인 예시에 따르면, 선회 기동 중에 차량이 충분히 만곡을 따르도록 충분한 조향 토크 M_steer를 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들이 발생시킬 수 있을 때, 제1 파워 이용 값이 제2 파워 이용 값보다 큰 것으로 결정될 수 있다. 따라서, 조향 토크 Ms_teer는 요구되는 조향 각을 얻는데 충분하다. 요구되는 조향 토크 M_steer는 다음에 따라 결정될 수 있다:

(1)

여기서:

F_y,104 및 F_y,106= 조향 가능한 휠들(104, 106)의 프론트 휠 측방향 포스

식 (1)은 다음에 따라 다시 쓰여질 수 있다:

(2)

여기서:

타이어의 측방향 스티프니스;

= 프론트 휠 측방향 포스;

(3)

여기서

v = 종방향 차량 스피드;

= 선회 기동 중에 차량의 회전 스피드

더 나아가, 회전 중심(202)에서 글로벌 차량 토크 M_z는 다음에 따라 결정될 수 있다:

(4)

여기서:

= 차량의 트랙 폭

여기서

는 차량의 사이드 슬립 각이다. 이에 의하여 차량의 종방향 축과 동일한 방향으로 차량이 지향하는 추정이 이루어진다.

더 나아가, 조향 가능한 휠들의 슬립 각은 다음에 따라 결정될 수 있다:

(5)

(6)

(7)

정상 상태 오퍼레이션(steady state operation)에 대하여:

:

(8)

(9)

더 나아가,

and

의 추정으로, 다음의 식이 주어질 수 있다:

(10)

=>

(11)

이에 의하여, 조향 가능한 휠들의 디퍼런셜 휠 토크는 유효 휠 반경 R에 기반하여 결정될 수 있다.

상기한 바는 제어 할당을 배정함에 의하여 제어될 수 있고, 이에 의하여 다음의 식이 수식화될 수 있다:

(12)

여기서:

(13)

다음의 행렬들 및 벡터들이 정의된다

(14)

여기서:

R은 유효 반경이고:

T는 각각의 휠에 대한 휠 토크이다.

파워 스티어링 시스템이 비활성화되면, 조향 각

는 조향 각의 실제 값, 즉

_actual으로 설정될 수 있다. 이러한 이유로, 조향 기동 중에, 조향 액츄에이터에 대한 캐퍼빌러티들(capabilities)은 실질적으로 실제 조향 각으로 제한된다.

도 5는 예시적인 실시에에 따른 스티어링 시스템(500)을 도시한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 스티어링 시스템(500)은 액츄에이터 제어 모듈(502), 차량 모션 제어 모듈(504) 및 교통 상황 컨트롤러(506)를 포함한다. 액츄에이터 제어 모듈(502)은 전기 머신 제어 모듈(508) 및 파워 스티어링 시스템 컨트롤러(512)를 포함한다. 차량 모션 제어 모듈(504)은 모션 컨트롤러(514), 이용 비교 컨트롤러(515) 및 액츄에이터 코디네이터 모듈(516)을 포함한다. 마지막으로, 교통 상황 컨트롤러(506)는 경로 컨트롤러(518), 차량 안정성 제어 모듈(520) 및 모션 요청 모듈(522)을 포함한다.

도 5의 예시적인 시스템(500)의 오퍼에이션 중에, 경로 컨트롤러(518)는 차량(1)의 곧 있을 경로를 감지하고, 경로를 유지하기 위하여 요구되는 조향 각

_path를 모션 요청 모듈(522)로 전달한다. 신호는 경로 만곡에 기반하고, 어떠한 구현예에서는 차량 스피드에 기반한다. 더 나아가, 차량 안정성 제어 모듈(520)은 모션 요청 모듈(522)로 곧 있을 경로에서 차량에 대한 최대 허용 회전 속도를 전달한다. 모션 요청 모듈(522)은 수신된 신호들을 평가하고, 모션 컨트롤러(514)로 요청된 조향 각

_ref, 요청 회전 속도

_req, 요청 종방향 차량 가속도 a_x,req를 전송한다.모션 컨트롤러(514)는 수신된 파라미터들을 평가하고, 전술한 추가적인 조향 토크 M_steer뿐 아니라 종방향 차량 포스 Fx, 측방향 차량 포스 Fy, 글로벌 차량 토크 Mz를 포함하는 벡터를 전송한다. 그리고 나서, 선회 기동 중에 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들을 사용하여 조향을 제어함에 의한 차량(1)의 파워 이용이, 파워 스티어링 시스템을 사용하여 조향을 제어함에 의한 파워 이용과 비교하여 더 나은지를 이용 비교 컨트롤러(515)가 결정한다. 따라서, 조향 각을 얻기 위하여 파워 스티어링 시스템을 작동시킴으로써 얻어지는 차량 배치의 제2 파워 이용 값과 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들을 작동시킴에 이하여 얻어지는 차량 배치의 제1 파워 이용 값이 비교된다.

독립적으로 제어 가능한 전기 머신들(103, 105)이 선회 기동 중에 전기 파워 서플라이로 전기 파워를 재생할 수 있는 것이 결정될 수 있다. 그러한 경우에, 제2 파워 이용 값보다 제1 파워 이용 값이 더 큰 것으로 이용 비교 컨트롤러(515)가 결정할 수 있다. 바람직하게는, 전기 파워 서플라이(200)의 충전 레벨의 상태는 전기 파워를 받을 수 있도록 하는 레벨에 있어야 한다. 다른 대체예에 따르면, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들이 단독으로 선회 기동 중에 요청 조향 각을 얻기에 차량을 충분히 제어할 수 있을 때, 제2 파워 이용 값보다 제1 파워 이용 값이 더 큰 것으로 이용 비교 컨트롤러(515)가 결정할 수 있다. 그러한 경우에, 파워 스티어링 시스템의 작동 커패시티(capacity)는 바람직하게는 비활성되는 것과 같이 감소될 수 있고, 예컨대 파워 스티어링 시스템에 연결된 유압 시스템들, 공압 시스템들 또는 전기 시스템들과 같은 제어 시스템들이 비활성화될 수 있고, 이에 의하여 차량의 전체적인 파워 이용이 증가할 수 있다.

이용 비교 컨트롤러(515)는, 선회 기동 중에 차량의 조향을 제어하기 위한 최적의 옵션에 관련된 정보와 함께 액츄에이터 코디네이터 모듈(516)로 신호를 전송한다. 이용 비교 컨트롤러(515)로부터 받은 신호에 기반하여, 액츄에이터 코디네이터 모듈(516)은 신호들을 전기 머신 제어 모듈(508) 및/또는 파워 스티어링 시스템 컨트롤러(512) 중 하나 이상으로 전송한다. 구체적으로는, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들 및/또는 파워 스티어링 시스템을 사용하여 차량의 조향을 제어하는 것으로 결정하기 위한 신호를 액츄에이터 코디네이터 모듈(516)이 수신한다. 제1 파워 이용 값이 제2 파워 이용 값과 동일하거나 또는 크면, 액츄에이터 코디네이터 모듈(516)은, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들(103, 105)을 사용하여 차량(1)의 조향을 제어하기 위하여 전기 머신 제어 모듈로 제어 신호를 전송한다. 그러나, 제2 파워 이용 값이 제1 파워 이용 값보다 크면, 액츄에이터 코디네이터 모듈(516)은 파워 스티어링 시스템을 사용하여 차량(1)의 조향을 제어하기 위하여 파워 스티어링 시스템 컨트롤러(512)로 제어 신호를 전송한다. 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들(103, 105)이 선회 기동 중에 요구되는 조향 각을 단독으로 얻을 수 없는 작동 컨디션들인 경우, 액츄에이터 코디네이터 모듈(516)은 파워 스티어링 시스템 컨트롤러(512)뿐 아니라 전기 머신 제어 모듈(508)로 제어 신호를 전송할 수 있다. 이에 의하여, 선회 기동 중에 차량(1)의 조향은, 파워 스티어링 시스템뿐 아니라 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들(103, 105)에 의하여 제어된다. 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들을 사용하여 조향을 제어할 때, 스티어링 시스템의 최적화는, 바람직하게는 앞서 기술한 바와 같이 실제 조향 각에 대응되는 조향 각으로 제한된다. 이러한 이유로, 파워 스티어링 시스템의 작동 커패시티는, 감소되고, 바람직하게는 비활성화되고, 조향 각을 제어할 수 없다.

예시적인 실시예에 따른 스티어링 시스템(500)을 제어하기 위한 방법의 플로우 차트인, 도 6을 참조하여 요약한다.주행 중에, 선회 기동 중에 차량을 주행시키기 위한 요구되는 조향 각

_req가 결정된다 (S1). 요구되는 조향 각

_req를 얻기 위하여 요구되는 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들에 대한 디퍼런셜 휠 스피드가 결정된다 (S2).요구되는 조향 각

_req는, 예컨대 경로 팔로워로부터 또는 조향 휠을 선회시키는 오퍼레이터로부터 수신되는 신호에 기반하여 미리 결정될 수 있다. 디퍼런셜 휠 스피드로 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들을 작동시킴에 의하여 얻어지는 차량 배치(1)의 제1 파워 이용 값이 결정된다. (S3) 제1 파워 이용 값을 결정하기 위한 다양한 옵션들이 앞서 기술되었다. 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들(103, 105)을 사용하여 조향을 제어하는 것이 파워 효율적인지를 결정하기 위하여, 조향 각을 얻기 위하여 파워 스티어링 시스템을 작동시킴에 의하여 얻어지는 차량 배치의 제2 파워 이용 값이 결정된다. (S4)

그리고 나서, 제1 및 제2 파워 이용 값들은 서로에 대하여 비교된다. 제1 파워 이용 값이 제2 파워 이용 값과 동일하거나 크면, 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들 중 적어도 하나에 의하여 디퍼런셜 휠 스피드를 인가하고, 파워 스티어링 시스템의 작동 커패시티를 감소시킴에 의하여 선회 기동 중에 차량 배치(1)의 조향이 제어된다. (S6) 그러나, 제2 파워 이용 값이 제1 파워 이용 값보다 크면, 홀로 또는 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들(103, 105)과 조합으로 파워 스티어링 시스템을 제어함에 의하여 선회 기동 중에 차량 배치(의 조향이 제어된다. (S7)

본 개시내용은 전술하고 도면들에 도시된 실시예들에 국한되지 않고, 그보다는 첨부 특허청구범위의 범위 내에서 많은 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있음을 당업자는 알 것이다.

Claims

차량 배치(vehicle arrangement)의 조향을 제어하는 방법으로서, 상기 차량 배치는 상기 차량 배치의 좌측 및 우측에 배치되는 한 쌍의 조향 가능한 휠들의 조향 제어를 위한 파워 스티어링 시스템을 포함하고;
상기 조향 휠들의 각각은 상기 차량 배치를 추진하기 위한 독립적으로 제어 가능한 전기 머신을 포함하고, 상기 방법은,
선회 기동 중에 상기 차량 배치를 작동시키기 위하여 요구되는 조향 각을 결정하는 단계(S1)와;
상기 요구되는 조향 각을 얻기 위하여 요구되는 디퍼런셜 휠 스피드를, 상기 독립적으로 제어 가능한 전기 머신에 대하여, 결정하는 단계(S2)와;
상기 디퍼런셜 휠 스피드로 상기 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들을 작동시킴에 의하여 얻어지는 상기 차량 배치의 제1 파워 이용 값(power utilization value)을 결정하는 단계(S3)와;
상기 조향 각을 얻기 위하여 상기 파워 스티어링 시스템을 작동시킴에 의하여 얻어지는 상기 차량 배치의 제2 파워 이용 값을 결정하는 단계(S4)와;
상기 제1 파워 이용 값을 상기 제2 파워 이용 값과 비교하는 단계(S5)와;
상기 제1 파워 이용 값이 상기 제2 파워 이용 값과 동일하거나 클 때, 상기 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들 중 적어도 하나를 사용하여 상기 디퍼런셜 휠 스피드를 인가하고 상기 파워 스티어링 시스템의 작동 커패시티(capacity)를 감소시킴에 의하여 상기 선회 기동 중의 상기 차량 배치의 조향을 제어하는 단계(S6)를 포함하는,
방법.
제1항에 있어서,
상기 파워 스티어링 시스템은 그 작동 커패시티를 감소시키는 단계 중에 비활성화되는,
방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들 중 적어도 하나를 제어함에 의하여 상기 차량이 상기 요구되는 조향 각으로 선회 기동을 작동시킬 수 있는지를 결정하는 단계와;
상기 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들 중 적어도 하나를 사용하여 상기 요구되는 조향 각으로 상기 차량을 작동시킬 수 있을 때, 상기 제2 파워 이용 값보다 상기 제1 파워 이용 값이 더 큰 것으로 결정하는 단계를,
추가적으로 포함하는,
방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들은 전기 파워 서플라이에 전기적으로 연결되고,
상기 제1 파워 이용 값을 결정하는 단계는:
상기 전기 파워 서플라이에 대한 충전 레벨의 현재 상태를 나타내는 신호를 수신하는 것과;
상기 선회 기동 중에 상기 독립적으로 제어되는 전기 머신들 중 적어도 하나에 의하여 재생 가능한 전기 파워 레벨을, 상기 충전 레벨의 현재 상태에 기반하여, 결정하는 것과;
적어도 부분적으로 상기 재생 가능한 전기 파워 레벨에 상기 제1 파워 이용 값을 결정하는 것을 포함하는,
방법.
제4항에 있어서,
상기 충전 레벨의 현재 상태가 기설정된 쓰레숄드 레벨 미만일 때, 전기 파워를 재생하기 위하여 상기 적어도 하나의 독립적으로 제어되는 전기 머신을 작동시킴에 의하여 상기 차량 배치의 조향이 제어되는,
방법.
제5항에 있어서,
상기 선회 기동 중에 감속을 나타내는 신호를 수신하는 단계와;
상기 선회 기동 중에 상기 차량이 감속할 때, 전기 파워를 재생하기 위하여 상기 적어도 하나의 전기 머신을 작동시키는 단계를 포함하는,
방법.
제5항 또는 제6항에 있어서,
전기 파워를 재생하기 위하여 상기 독립적으로 제어되는 전기 머신들 중 하나를 작동시키고, 상기 선회 기동 중에 상기 휠 스피드를 증가시키기 위하여 상기 독립적으로 제어되는 전기 머신들 중 다른 하나를 작동시키는 것에 의하여 상기 차량의 조향이 제어되는,
방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선회 기동 중에 상기 차량 배치를 작동시키기 위하여 원하는 가속 레벨을 결정하는 단계와;
상기 휠과 노면 사이의 마찰 값인 휠 마찰 값을 상기 조향 가능한 휠들의 각각에 대하여 결정하는 단계와;
상기 원하는 가속 레벨과 상기 휠 마찰 값들에 기반하여 상기 디퍼런셜 휠 스피드를 제어하는 단계를,
추가적으로 포함하는,
방법.
제8항에 있어서,
가속 페달의 위치를 나타내는 입력 신호에 기반하여 상기 원하는 가속 레벨이 결정되는,
방법.
제8항에 있어서,
원하는 차량 스피드 및 곧 있을 도로 궤적에 기반하여 상기 원하는 가속 레벨이 결정되는,
방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선회 기동 중에 원하는 차량 스피드를 결정하는 단계와;
상기 선회 기동 중에 상기 원하는 차량 스피드의 상기 차량을 조향하기 위한 디퍼런셜 휠 스피드를 결정하는 단계와;
소망하는 조향 반경 및 차량 스피드를 얻기 위하여, 상기 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들에 의하여 디퍼런셜 휠 스피드를 인가하고, 상기 파워 스티어링 시스템을 활성화시키는 것에 의하여 상기 선회 기동 중에 상기 차량 배치의 조향을 제어하는 단계를
추가적으로 포함하는,
방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선회 기동 중에 상기 차량 배치의 원하는 감속 레벨을 결정하는 단계와;
상기 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들에 의하여 얻어질 수 있는 최대 사용 가능한 감속 레벨을 결정하는 단계와;
상기 최대 사용 가능한 감속 레벨이 상기 원하는 감속 레벨과 비교하여 작을 때에는 상기 선회 기동 중에 상기 차량 배치의 서비스 브레이크를 작용시키는 단계를
추가적으로 포함하는,
방법.
제1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차량 스피드가 기설정된 스피드 쓰레숄드 레벨을 초과할 때, 상기 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들에 의하여 상기 디퍼런셜 휠 스피드를 인가하고 상기 파워 스티어링 시스템의 상기 작동 커패시티를 감소시킴에 의하여 상기 차량 배치의 조향이 제어되는,
방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 파워 스티어링 시스템은, 유압 제어 스티어링 시스템, 공압 제어 스티어링 시스템 또는 스티어-바이-와이어 스티어링 시스템 중 하나인,
방법.
차량 배치에 연결 가능한 제어 유닛으로서, 상기 차량 배치는 상기 차량 배치의 좌측 및 우측에 배치되는 한 쌍의 조향 가능한 휠들과 상기 한 쌍의 조향 가능한 휠들의 조향 제어를 위한 파워 스티어링 시스템을 포함하고, 상기 조향 가능한 휠들의 각각은 상기 차량 배치를 추진하기 위한 독립적으로 제어 가능한 전기 머신을 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 한 쌍의 조향 가능한 휠들 및 상기 파워 스티어링 시스템에 전기적으로 연결 가능하고, 상기 제어 유닛은;
선회 기동 중에 상기 차량 배치를 작동시키기 위하여 요구되는 조향 각을 결정하고;
상기 요구되는 조향 각을 얻기 위하여 요구되는 디퍼런셜 휠 스피드를, 상기 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들에 대하여, 결정하고;
상기 디퍼런셜 휠 스피드로 상기 독립적으로 제어 가능한 전기 머신들을 작동시킴에 의하여 얻어지는 상기 차량 배치의 제1 파워 이용 값을 결정하고,
상기 조향 각을 얻기 위하여 상기 파워 스티어링 시스템을 작동시킴에 의하여 얻어지는 상기 차량의 제2 파워 이용 값을 결정하고;
상기 제1 파워 이용 값과 상기 제2 파워 이용 값을 비교하도록 구성되고;
상기 제1 파워 이용 값이 상기 제2 파워 이용 값과 동일하거나 클 때, 상기 제어 유닛은 추가적으로;
상기 디퍼런셜 휠 스피드를 나타내는 제어 신호를 상기 독립적으로 제어 가능한 머신들에 전송하고,
상기 작동 커패시티를 감소시키기 위하여 상기 파워 스티어링 시스템으로 제어 신호를 전송하도록 구성되는,
제어 유닛.
컴퓨터 상에서 실행될 때, 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 단계들을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는,
컴퓨터 프로그램.
컴퓨터 상에서 실행될 때, 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 단계들을 수행하기 위한 프로그램 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 담은 컴퓨터 읽기 가능한 매체.