KR20220125810A - 스피드 리미트를 갖는 토크 요청에 기반하는 차량 모션 관리 - Google Patents
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Abstract
차량을 위한 차량 모션 관리 시스템(260)은 그들 사이의 제어 신호들의 커뮤니케이션을 위하여 모션 서포트 시스템(230)과 연결될 수 있고, 차량 모션 관리 시스템은, 차량을 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션에서 주행시키기 위한 원하는 토크를 결정하고, 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립 리미트를 결정하고, 휠 슬립 리미트에 기반하여 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 스피드 리미트를 결정하고, 원하는 토크 및 휠 스피드 리미트를 나타내는 제어 신호를 모션 서포트 시스템(230)으로 전송하는 것을 포함한다.
Description
본 개시물은 중량 차량을 위한 차량 모션 관리, 즉 서비스 브레이크들 및 추진 디바이스들과 같은 모션 서포트 디바이스들의 협력 제어애 관한 것이다.
본 발명은, 트럭들, 버스들 및 건설 기계들과 같은 중량 차량들에 적용될 수 있다. 비록 본 발명이 세미-트레일러 차량들 및 트럭들과 같은 화물 운송 차량들과 관련하여 주로 기술될 것이지만, 본 발명은 이러한 특정 타입의 차량에 국한되는 것이 아니고, 승용차들과 같은 다른 타입의 차량들에 또한 사용될 수 있다.
차량들은, 기계학, 기학(pneumatics), 수력학(hydraulics), 전자 공학 및 소프트웨어의 측면에서 더 복잡해지고 있다. 근래의 중량 차량은 연소 엔진들, 전기 머신들, 마찰 브레이크들, 재생 브레이크들, 충격 흡수장치들, 에어 벨로우즈들 및 파워 스티어링 펌프들과 같은 다양한 물리적 디바이스들을 포함할 수 있다. 이러한 물리적 디바이스들은, 일반적으로 모션 서포트 디바이스들(MSD)로 알려져 있다. 예컨대, 마찰 브레이크들이, 즉 음의 토크가 하나의 휠에 인가되고, 반면 전기 머신을 이용하여 차량의 다른 휠, 더 나아가서는 동일 휠 차축 상의 다른 휠에 양의 토크를 발생시키도록, MSD들은 독립적으로 제어될 수 있다.
중앙 차량 유닛 컴퓨터(VUC)에서 실행되는 근래에 제안된 차량 모션 관리(VMM) 기능은, 차량 안정성, 비용 효율 및 안전을 유지하면서도 동시에 원하는 모션 이펙트를 얻기 위하여, 차량을 작동시키기 위한 MSD들의 조합들에 의존한다. WO2019072379 A1은 휠 브레이크들이 중량 차량에 의한 튜닝 오퍼레이션을 지원하는데 선택적으로 사용되는 그러한 예를 개시한다.
다양한 MSD들을 제어하기 위한 통상적으로 적용되는 접근은, 휠 슬립을 향한 어떠한 고려 없이, 액츄에이터 레벨에서 토크 제어를 사용하는 것이다. 그러나, 이러한 접근은 퍼포먼스 제한들을 갖는다. 예컨대, 하나 이상의 휠들이 제어되지 않는 방식으로 미끄러지는, 과도한 휠 슬립 상황이 발생하는 경우, 그때 슬립을 다시 제어 하에 두기 위하여, 트랙션 제어 및 안티-록 브레이크 기능들과 같은 안전 기능이 개입되고 토크 오버라이드를 요청한다. 이러한 안전 기능들은 일반적으로 개별 제어 유닛들에 의하여 작동된다. 액츄에이터의 주 제어 및 액츄에이터에 관련된 슬립 제어 기능들은 서로 다른 제어 유닛들에 할당되고, 그때 그들 사이의 커뮤니케이션에 수반되는 레이턴시들이 슬립 제어 퍼포먼스를 제한할 수 있다. 게다가, 슬립 제어를 달성하는데 사용되는 복수의 제어 유닛들에서 이루어지는 관련 액츄에이터 및 슬립 가정들은 모순될 수 있고, 이는 결국 차선의 퍼포먼스로 이어질 수 있다.
휠 슬립을 더 나은 방식으로 핸들링하는 향상된 차량 제어 방법들이 필요하다.
본 발명의 목적은, 관례적인 토크 요청들을 대신하여, 향상된 타이어 거동 모델들에 기반하여 얻어지는 슬립 또는 휠 스피드 요청들에 기반하여 차량 제어를 용이하게 하는 제어 유닛들 및 방법들을 제공하는데 있다.
제1 측면에 따르면, 차량을 위한 차량 모션 관리 시스템이 제공되는데, 차량 모션 관리 시스템은 그들 사이의 제어 신호들의 커뮤니케이션을 위하여 모션 서포트 시스템에 연결될 수 있고, 차량 모션 관리 시스템은, 차량을 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션에서 오퍼레이팅 시키기 위한 원하는 토크를 결정하고, 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립 리미트를 결정하고, 휠 슬립 리미트에 기반하여 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 스피드 리미트를 결정하고, 토크 및 휠 스피드 리미트를 나타내는 제어 신호를 모션 서포트 시스템에 원하는 전송하도록 구성된다.
차량 모션 관리 시스템 및 모션 서포트 시스템은 차량의 제어 시스템들이고, 제어 시스템들의 각각은 차량의 오퍼레이션을 제어하기 위한, 특히 휠 오퍼레이션들을 제어하기 위한 다양한 제어 기능들을 실행하도록 배치된다. 일 실시예에 따르면, 차량 모션 관리는 단순히 통상적인 운전자 제어 입력, 즉 수동 조향, 가속 및 제동 입력이다. 차량 모션 관리 시스템은 바람직하게는, 높은 레벨의 휠 파라미터들을 수신하고 결정하도록 구성된다. 즉, 차량 모션 관리 시스템은 더 일반화된 형태로 원하는 토크 및 휠 슬립 리미트를 결정하고, 반면 모션 서포트 시스템은 차량 모션 관리 시스템으로부터 수신된 파라미터들을 액츄에이터에 적합한 파라미터들로 변환하도록 구성된 낮은 레벨 제어 시스템으로 배치된다. 모션 서포트 시스템은, 액츄에이터에 액츄에이터 신호를 보내기에 앞서, 현재 드라이브라인 상태(들)을 고려한다. 현재 드라이브라인 상태는 예컨대, 현재 차량 트랜스미션 상태, 차량 트랜스미션을 위한 기어 스테이지 또는 트랜스미션 클러치 액츄에이션 상태에 관한 것일 수 있다.
원하는 토크는 예컨대, 가속 페달을 밟고 및/또는 브레이크 페달을 밟는 차량의 운전자로부터 수신될 수 있다. 원하는 토크는 또한, 차량의 추진 오퍼레이션을 자율 주행으로 제어하는 시스템 또는 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)로부터 수신될 수 있다.
과도한 슬립이 발생되지 않도록 보장하기 위하여, 토크 요청에 더하여, 두 개의 스피드 리미트들이 모터 컨트롤러에 보내어질 수 있다: 상한 스피드 리미트 및 하한 스피드 리미트. 현재 모터 스피드가 상한 및 하한 리미트에 의하여 정의되는 범위 내에 있으면, 그때 전기 모터는 VMM 토크 요청에서 요청된 대로 토크를 인가할 것이다.
주어진 시간-단계에서, 현재 모터 스피드가 상한 리미트를 초과하면, 모터 컨트롤러는 인가된 모터 토크를 이전 시간 단계에 비하여 감소시킬 것이다. 모터 스피드가 상한 스피드 리미트 이하가 될 때까지 모터 토크는 계속 감소될 것이다. 또한, 주어진 시간-단계에서, 모터 스피드가 하한 스피드 리미트 미만인 것으로 측정되면, 전기 머신에 인가되는 토크는 마지막 시간-단계에 비하여 증가될 것이다. 모터 스피드가 하한 스피드 리미트 이상이 될 때까지 모터 토크는 계속하여 증가될 것이다.
대안으로, 제어는 인가된 토크의 크기를 감소시키고, 인가된 토크의 부호 변화를 허용하지 않는 것에 기반을 둘 수 있다.
모터 스피드가 상한 및 하한 스피드 리미트들에 의하여 정의된 범위 내에 있는 값으로 되돌아가거나, 모터 제어에 의하여 수신된 VMM 토크 요청이 상한 스피드 리미터로부터 출력된 값 미만이면, 토크 제어의 이러한 "오버-라이드"는 종료될 수 있다. 모터 제어에 의하여 수신된 VMM 토크 요청이 하한 스피드 리미터로부터 출력된 값을 초과하면, 토크 제어의 "오버-라이드"는 또한 종료될 수 있다.
상한 및 하한 스피드 리미트들은 이하에서 더 상세하게 기술될 인버스 타이어 모델에 기반하여 결정될 수 있는 종방향 슬립 리미트 및 현재 차량 스피드에 기반하여 계산될 수 있다. 따라서, 스피드 리미트들은, 일 실시예에 따르면, 현재 모터 또는 휠 스피드 부근에 위치하는 허용 모터 또는 휠 스피드 윈도우와 유사하다. 이는, 감소된 마찰을 갖는 도로의 패치를 만나게 되면, 모터 스피드는 신속하게 스피드를 변화시킬 수 있지만, 그러나 스피드 리미트를 초과할 것이기 때문에 과도한 휠 슬립을 야기하지는 않을 것이고, 반면 상한 및 하한 스피드 리미트들에 의하여 정의된 허용 범위 내에 스피드를 유지하도록 토크가 조정될 것이다.
전술한 모든 상태들은 및 스피드 리미트들은 부호화되어야 함을 주목하라. 또한, 예컨대, 하한 스피드 리미트에 기인하여 '토크가 증가'될 때, 이는, 음의 토크가 덜 음의 토크 값으로, 또는 양의 토크 값으로부터 더 양의 토크 값으로, 또는 더 나아가 음의 값으로부터 양의 값으로 증가하는 것을 야기할 수 있다. 유사한 거동이 상한 스피드 리미트에 대하여 구현될 수 있다.
스피드 또는 휠 슬립 리미트들에 더하여 (또는 이들을 대신하여), 회전 가속도 리미트들이 모터 컨트롤러에 보내어질 수 있다. 이는 스피드 리미터 또는 어떠한 다른 제어 기능이 휠들에 대한 토크의 바람직하지 않은 큰 변화들을 전달하는 것을 방지하는데 도움을 준다.
휠 슬립 리미트는, 오퍼레이션 중의 적어도 하나의 휠에 대한 최대 허용 휠 슬립으로 이해되어야 한다. 휠 슬립은, 차량의 휠과 그라운드 표면 사이의 상대 종방향 모션, 즉 미끄러짐 양이다. 휠 슬립은 휠 반경을 고려한 휠의 회전 스피드와 휠의 종방향 속도 사이의 관계로 결정될 수 있다. 따라서, 휠 스피드 리미트는, 휠 기반 좌표 계에서 보는 바와 같이, 노면에 대한 휠 스피드에 기반을 둔다. 일 실시예에 따르면, 차량 모션 관리 시스템은, 차량의 휠들 중 적어도 하나에 대한 현재 회전 휠 스피드 및 현재 종방향 휠 스피드를 결정하고, 현재 회전 휠 스피드 및 현재 종방향 휠 스피드에 기반하여 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립을 결정하도록 구성될 수 있다.
본 개시물은, 휠 스피드 리미트와 조합으로 원하는 토크를 나타내는 제어 신호를 모션 서포트 시스템으로 전송함으로써, 휠 슬립 리미트의 계산이 더 높은 레벨의 차량 모션 관리 시스템에 의하여 실행될 수 있다는 통찰력에 적어도 부분적으로 기반을 둔다. 휠 슬립을 계산할 때, 휠 슬립 식의 분모는 휠의 회전 휠 스피드로 구성된다. 차량의 저속에서, 따라서 분모는 휠 슬립을 계산할 때 오차원(source of error)을 야기할 수 있는 0에 가깝거나 또는 0에 근접한다. 개별의 모션 서포트 시스템들에 의한 휠 슬립 계산에서의 잠재적인 모순을 피할 수 있기 때문에, 높은 레벨의 차량 모션 관리 시스템에서 휠 슬립을 실행하는 것은 따라서 유리하다. 향상된 휠 슬립 일관성이 이에 의하여 달성된다.
더 나아가, 전기 머신들은 스피드- 제어 및 토크- 제어될 수 있기 때문에, 전기 머신들을 사용하여 차량을 오퍼레이팅시킬 때, 원하는 토크 및 휠 스피드 리미트를 나타내는 제어 신호를 모션 서포트 시스템에 전송하는 것은 특히 유리하다. 슬립 제어에 반대되게, 회전 스피드는 타이어 토크 밸런싱 시스템의 통상적으로 사용되는 출력이고, 휠 슬립 식에 제시되는 비-선형성들 중 어느 것도 포함하지 않으므로, 예컨대 서비스 브레이크들에 대하여 스피드 제어는 쉽게 달성될 수 있다.예시적인 실시예에 따르면, 휠 스피드 리미트는 더 나아가 원하는 토크에 기반을 둘 수 있다. 이에 의하여, 원하는 토크, 즉 토크 요청은, 휠 스피드 리미트를 계산할 때 사용되는 슬립 리미트를 계산하는데 사용된다.
예시적인 실시예에 따르면, 휠 스피드 리미트는 상한 휠 스피드 리미트 및 하한 휠 스피드 리미트를 포함할 수 있다. 차량 모션 관리 시스템은 더 나아가, 적어도 원하는 토크가 0을 초과할 때 상한 휠 스피드 리미트를 모션 서포트 시스템으로 전송하고, 적어도 원하는 토크가 0 미만일 때 하한 휠 스피드 리미트를 모션 서포트 시스템으로 전송하도록 구성된다.
이점은, 서로 다른 휠 스피드 리미트들이 차량 가속 또는 차량 감속에 따라 사용될 수 있다는 것이다.
예시적인 실시예에 따르면, 차량 모션 관리 시스템은, 오프셋 휠 스피드 파라미터를 결정하고, 차량에 대한 휠 스피드를 나타내는 신호를 얻고, 휠 스피드가 쓰레숄드 차량 스피드 리미트 미만일 때 오프셋 휠 스피드 파라미터에 기반하여 휠 슬립 리미트를 결정하도록 구성된다.
휠 스피드가 0에 가까운 것과 같이 상대적으로 낮을 때, 오프셋 휠 스피드 파라미터가 유리하게 사용된다. 전술한 바와 같이, 휠 슬립 계산 모델의 분모에 기인하여 저속에서 휠 슬립 리미트를 정확하게 계산하는 것은 어려울 수 있다. 따라서, 오프셋 휠 스피드 파마리터를 설정하는 것은 이러한 잠재적 모순을 유리하게 치유한다. 오프셋 휠 스피드 파라미터는 상한 오프셋 휠 스피드 파라미터 및 하한 오프셋 휠 스피드 파라미터일 수 있고, 상한 오프셋 휠 스피드 파라미터는 현재 차량 스피드보다 높고, 하한 휠 오프셋 휠 스피드 파라미터는 현재 차량 스피드보다 낮다. 오프셋 휠 스피드 파라미터를 원하는 토크로 매핑하기 위하여, 타이어 모델을 사용하여 오프셋 휠 스피드 파라미터를 얻을 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 휠 슬립 리미트는 기설정된 휠 슬립 범위 내에 있을 수 있다. 이에 의하여 차량의 휠은, 너무 심한 휠 슬립 또는 너무 낮은 휠 슬립에 노출되지 않을 것이다.
예시적인 실시예에 따르면, 차량 모션 관리 시스템은 더 나아가, 차량의 가속 페달의 현재 가속 페달 포지션을 나타내는 신호를 얻고, 현재 가속 페달 포지션에 기반하여 원하는 토크를 결정하도록 구성될 수 있다. 그러나, 예시적인 실시예에 따르면, 원하는 토크는, 자율 주행 차량 오퍼레이팅 시스템으로부터 수신된 신호에 기반하여 대신 결정될 수 있다. 전술한 바와 같은 또 다른 대안에 따르면, 차량 모션 관리 시스템은 또한, 원하는 토크를 결정하기 위하여 브레이크 페달 포지션을 나타내는 신호를 얻거나 또는 차량의 리타더의 소위 리타더 스토크 포지션(retarder stalk position)으로부터의 신호를 얻도록 구성될 수 있다. 차량 모션 관리 시스템은 따라서 운전자 제어 차량뿐 아니라 자율 주행 제어 차량에 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 차량 모션 관리 시스템은 더 나아가, 적어도 하나의 휠과 노면 사이의 휠 마찰 레벨을 결정하고, 결정된 휠 마찰 레벨에 기반하여 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션을 결정하도록 구성될 수 있다. 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션을 결정하는 다른 대안들. 예컨대, 차량의 현재 중량, 즉 적재 차량의 중량, 차량이 현재 주행되는 도로 토폴로지 등은 또한, 대안으로서, 휠 마찰 레벨과 함께, 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션을 결정할 때 입력 파라미터들로서 사용될 수 있다.
제2 측면에 따르면, 차량을 위한 모션 서포트 시스템이 제공되는데, 모션 서포트 시스템은 전술한 차량 모션 관리 시스템과, 차량의 적어도 하나의 휠에 토크를 인가하도록 구성되는 적어도 하나의 액츄에이터에 연결될 수 있고, 모션 서포트 시스템은, 차량 모션 관리 시스템으로부터 제어 신호를 수신하도록 구성되고, 제어 신호는 차량을 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션에서 오퍼레이팅시키기 위한 원하는 토크를 나타내고, 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 스피드 리미트를 나타내고, 모션 서포트 시스템은, 차량에 대한 현재 차량 드라이브라인 상태를 결정하고, 현재 차량 드라이브라인 상태, 원하는 토크 및 휠 스피드 리미트에 기반하여, 오퍼레이팅 토크 및 액츄에이터 회전 스피드 리미트를 결정하고, 액츄에이터 회전 스피드 리미트를 초과함이 없이 액츄에이터가 적어도 하나의 휠에 오퍼레이팅 토크를 발생시키도록 액츄에이터에 액츄에이터 신호를 전송하도록 구성된다.
현재 드라이브라인 상태는, 드라이브라인의 현재 오퍼레이팅 모드, 특히 드라이브라인의 트랜스미션으로 이해되어야 한다. 예시적인 실시예에 따르면, 현재 차량 드라이브라인 상태는 현재 차량 트랜스미션 상태, 차량 트랜스미션을 위한 기어 스테이지 또는 트랜스미션 클러치 액츄에이션 상태 중 하나일 수 있다. 이에 의하여 전술한 바와 같이, 모션 서포트 시스템은, 차량 모션 관리 시스템으로부터 수신한 파라미터들을, 현재 드라이브라인 상태를 고려한 액츄에이터에 대한 적합한 파라미터들로 변환하도록 구성되는 낮은 레벨의 제어 시스템으로 배치된다.
예시적인 실시예에 따르면, 휠 모션 시스템은 차량의 단일 휠을 제어하도록 구성되는 휠 고유 액츄에이터에 연결될 수 있는 탈중앙화된 휠 모션 시스템일 수 있다.
탈중앙화된 휠 모션 시스템을 사용하는 것은 그 것이 연결된 고유 액츄에이터에 대한 신속한 응답을 가능하게 하고, 이러한 이유로 이는 차량의 작동 추진/제동 퍼포먼스를 향상시킨다. 탈중앙화된 휠 모션 시스템은 개별 차량 모션 관리 시스템에 연결되거나, 또는 복수의 탈중앙화된 휠 모션 시스템들에 연결된 중앙 차량 모션 관리 시스템에 연결될 수 있다.
제2 측면의 추가적인 효과들 및 특징들은 제1 측면과 관련하여 전술한 것들과 거의 유사하다. 전술한 제1 및 제2 측면들을 이용하여, 제1 측면의 실시예들 중 어떠한 것에 의하여 정의된 바와 같은 차량 모션 관리 시스템과 제2 측면의 실시예들 중 어느 것에 의하여 정의된 바와 같은 모션 제어 시스템을 포함하는 차량 제어 시스템이 따라서 제공된다.
제3 측면에 따르면, 차량의 액츄에이터를 제어하기 위한 방법이 제공되는데, 액츄에이터는 차량의 적어도 하나의 휠에 토크를 인가하도록 구성되고, 상기 방법은 차량을 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션에서 오퍼레이팅시키기 위한 원하는 토크를 결정하는 것과, 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립 리미트를 결정하는 것과, 적어도 휠 슬립 리미트에 기반하여 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 스피드 리미트를 결정하는 것과, 원하는 토크, 휠 스피드 리미트 및 현재 차량 드라이브라인 상태에 기반하여 오퍼레이팅 토크 및 액츄에이터 회전 스피드 리미트를 결정하는 것과, 액츄에이터 회전 스피드 리미트를 초과함이 없이 적어도 하나의 휠에 오퍼레이팅 토크를 발생시키도록 액츄에이터를 제어하는 것을 포함한다.
제3 측면의 효과들 및 특징들은 제1 및 제2 측면과 관련하여 전술한 것들과 거의 유사하다. 따라서, 모션 서포트 시스템뿐 아니라 차량 모션 관리 시스템에 관련하여 전술한 특징들은 제3 측면에서 기술된 방법에 적용될 수 있다.
제4 측면에 따르면, 모션 서포트 시스템에 의하여 실행될 명령들을 나타내는 제어 신호가 제공되는데, 제어 신호는, 모션 서포트 시스템이 오퍼레이팅 토크를 결정할 수 있도록 하는 토크 콤포넌트와, 휠 스피드 리미트 데이터를 나타내는 휠 스피드 리미트 콤포넌트를 포함하는데, 이는, 모션 서포트 시스템에 의하여 실행될 때, 현재 차량 드라이브라인 상태를 고려하여 휠 스피드 리미트 콤포넌트에 기반하여 결정될 수 있는 액츄에이터 회전 스피드 리미트에 종속하는 오퍼레이터 토크에 대응되는 액츄에이터 신호를 모션 서포트 시스템이 발생시키도록 만든다.
제5 측면에 따르면, 컴퓨터 상에서 실행될 때 전술한 제3 측면의 단계들을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
제6 측면에 따르면, 컴퓨터 상에서 실행될 때 전술한 제3 측면의 단계들을 수행하기 위한 프로그램 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 담은 컴퓨터 읽기 가능한 매체가 제공된다.
이 방법의 예시에 따르면, VMM은 토크 요청을 전기 머신에 보내고, 토크 요청은 (예컨대) 운전자의 가속 페달로부터 오는 토크 요청 (양의 토크 요청)을 나타낼 수 있거나 또는, 그것은 제동 토크 요청을 위한 요청 (음의 토크 요청)일 수 있다.
본 목적은 또한, 중량 차량을 제어하기 위한 제어 유닛에 의하여 적어도 부분적으로 얻어진다. 제어 유닛은, 차량의 적어도 하나의 휠에 의하여 발생될 원하는 휠 포스를 나타내는 입력 데이터를 얻고, 휠에 대한 인버스 타이어 모델에 기반하여 원하는 휠 포스를 발생시키기 위하여 휠에 의하여 유지될 각각의 등가 휠 스피드 (또는 등등하게 모터 스피드) 또는 휠 슬립으로 입력 데이터를 변환하도록 배치된다. 제어 유닛은, 휠의 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 인버스 타이어 모델을 얻고, 등가 휠 스피드 또는 휠 슬립에 기반하여 중량 차량을 제어하도록 배치된다.
따라서, 관습적인 바와 같이 서로 다른 액츄에이터들로부터의 토크를 요청하는 대신, 요청된 휠 슬립 리미트들 미만으로 오퍼레이션을 유지하도록 임무를 맡은 휠 엔드에서의 휠 토크 액츄에이터들로 휠 슬립 리미트 요청들이 보내어진다. 이러한 방식으로, MSD들의 제어가 휠 엔드에 더 가깝게 이동되고, 감소된 제어 루프 레이턴시들과 휠 엔드에 더 가깝게 자주 사용 가능한 더 빠른 처리에 기인하여 더 높은 대역폭 제어가 가능하다. MSD들은 이에 의하여 예컨대 도로 마찰의 변화에 더 빨리 반응할 수 있고, 따라서 가변 오퍼레이팅 컨디션들에도 불구하고 더 안정적인 휠 포스를 제공한다. 종래의 토크-기반 제어와 비교하여, MSD 제어의 이러한 접근은 중량 차량들의 안정성과 또한 고속 주행 시나리오에서의 기동을 향상시킨다. 예를 들면, 휠이 일시적으로 그라운드를 떠나거나 도로의 범프에 기인하여 상당히 감소된 수직 포스를 경험하면, 휠은 통제 불능의 상태가 되지 않을 것이다. 그보다는, MSD 제어는, 휠 슬립을 요청된 값에, 즉 슬립 리미트 미만으로, 유지하기 위하여 신속히 인가된 토크를 줄이고, 휠이 다시 그라운드를 터치할 때 적절한 휠 스피드가 유지될 것이다.
추가적인 이점은, 원하는 휠 포스와 등가 휠 스피드 또는 휠 슬립 사이의 매핑의 정확도 및 강건함을 향상시키기 때문에, 인버스 타이어 모델이 휠의 현재 오퍼레이팅 컨디션들의 변화들을 고려하도록 조정된다는 것이다. 이러한 방식으로, 오퍼레이팅 컨디션이 변화할 때 인버스 타이어 모델은 현재 오퍼레이팅 컨디션들을 더 좋게 모델링하도록 조정될 것이다. 따라서, 주어진 휠에 대한 오퍼레이팅 컨디션들이 변화함에 따라, 휠 포스와 휠 슬립 (또는 휠 스피드) 사이의 매핑은 또한 오퍼레이팅 컨디션의 변화를 보상하기 위하여 변화된다.
제어 유닛은 또한, 휠 슬립 또는 휠 스피드에 더하여 차량의 하나 이상의 휠들에서 유지될 조향각을 할당, 즉 요청하도록 배치될 수 있다. 이 조향각은 휠 측방향 슬립에 영향을 미칠 것이다. 따라서, 강건함과 효율의 측면에서 전체적인 차량 제어를 향상시키기 때문에, 조향 및 휠 토크 (슬립 또는 스피드)를 함께 취급하는 것이, 보통 이점이 된다.
어떠한 측면들에 따르면, 원하는 휠 포스를 나타내는 데이터는 원하는 휠 토크 및 휠 롤링 반경을 포함한다. 이는, 인버스 타이어 모델 인터페이스가, 휠 반경과 함께 원하는 휠 포스를 표현하거나 나타내는, 종래의 차량 제어 기능과 같은, 요청된 토크를 출력하는 기능을 수용할 수 있다는 것을 의미한다.
어떠한 측면들에 따르면, 현재 오퍼레이팅 컨디션은 그라운드 위에서의 차량 또는 휠 스피드 벡터를 포함한다. 그라운드 위에서의 휠 스피드를 알 때, 휠 슬립을 원하는 레벨에 유지하기 위하여 휠 회전 속도를 제어하는 것이 가능해진다. 그라운드 위에서의 휠 스피드는 또한, 휠 포스와 휠 슬립 사이의 매칭에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 그라운드와 휠 사이의 접촉 패치는 차량 스피드에 따라 변화할 수 있다.
어떠한 측면들에 따르면, 현재 오퍼레이팅 컨디션은, 휠의 법선 하중 또는 휠에 작용되는 수직 포스를 포함한다. 마찰 계수와 함께, 주어진 휠의 법선 하중은 최대 사용 가능한 휠 포스를 결정한다. 따라서, 인버스 타이어 모델은 바람직하게는, 법선 하중의 변화를 고려하도록 조정된다. 법선 하중을 측정하거나 그렇지 않으면 결정함으로써, 인버스 타이어 모델은 더 정확해질 수 있다.
어떠한 측면들에 따르면, 현재 오퍼레이팅 컨디션은 휠의 추산되거나 또는 그렇지 않으면 결정된 타이어 스티프니스를 포함한다. 타이어 스티프니스는, 낮은 휠 슬립들로부터 중간 휠 슬립들까지의 선형 영역에서 인버스 타이어 모델에 큰 영향을 미친다. 타이어 스티프니스의 변화를 고려함으로써, 더 정확한 인버스 타이어 모델이 얻어질 수 있다. 타이어 스피트니스는, 마모, 수명, 온도, 타이어 압력 등과 같은, 주어진 휠에 대한 타이어에 관련된 인자들에 대하여 선택적으로 수정된다. 타이어 스티프니스는, 단지, 측방향 슬립 스티프니스의 크기를 조정하기 위한 기초로 사용될 수 있는 종방향 슬립 스티프니스이거나, 종방향 및 측방향 슬립 스티프니스 모두를 포함하는 벡터일 수 있다.
어떠한 측면들에 따르면, 현재 오퍼레이팅 컨디션은 휠과 관련된 타이어 도로 마찰 계수를 포함한다. 최대 달성 가능한 타이어 포스에 영향을 미치기 때문에, 타이어 도로 마찰 계수는 또한, 다른 것들 중, 휠 포스와 휠 슬립 사이의 매핑에 영향을 미친다. 추산된 도로 마찰 파라미터는, 허용된 피크 포스를 제한하고 또한, 인버스 타이어 모델의 피크 포스 슬립 포지션을 변화시키기 위하여 타이어 포스 커브를 조정하는데 사용될 수 있다.
어떠한 측면들에 따르면, 현재 오퍼레이팅 컨디션은 휠의 최소 요구 측방향 포스를 포함한다. 이는, 주어진 휠의 최소 측방향 포스 발생 능력을 갖는 오퍼레이션을 요구하는 것이 가능해짐을 의미한다. 예를 들면, 차량이 선회하면, 성공적으로 선회를 완료하기 위하여, 어떠한 양의 측방향 포스가 발생될 필요가 있을 수 있다. 측방향 포스에 대한 요구로, 휠 스피드는 요청 휠 슬립 미만의 휠 슬립으로 제한될 필요가 있을 수 있다. 유사하게, 현재 오퍼레이팅 컨디션은 선택적으로, 휠의 최대 허용 측방향 슬립 각을 포함한다. 최소 요구 측방향 포스 및 최대 허용 측방향 슬립 각으로, 발생된 종방향 슬립 요청은, 최대 허용 측방향 슬립 각을 사용하여 최소 측방향 포스 능력이 보장되는, 서치 공간으로 제한된다. 비록 둘 모두가 선택적인 인자들이지만, 그 것들은, 예컨대 요 안정성 등의 문제들을 야기하지 않는 안전한 방식으로 종방향 포스를 요청하는데 유리하게 사용될 수 있다. 최소 요구 측방향 포스 파라미터는, 충분한 측방향 포스 능력이 계속하여 어떠한 가속도 프로파일 및 곡률 프로파일을 갖는 주어진 경로를 완수할 수 있도록 보장하기 위하여 차량 컨트롤러에 의하여 사용될 수 있다. 기동 전체에 걸쳐 차량의 최대 종방향 속도는 일반적으로 롤 안정성 및 도로 마찰에 의하여 제한된다. 선회 기동을 완수하는 차량 유닛에 의하여 지지될 수 있는 측방향 가속도들의 범위를 알기 위하여, 측방향 포스 능력을 아는 것이 필요할 수 있다. 따라서, 최소 요구 측방향 포스 능력을 특정할 수 있는 것은 이점이다.
최대 허용 측방향 슬립 각은, 요 모멘트 밸런스 또는 차량의 사이드-슬립이 실행될 기동과 일치되게 허용 레벨에서 유지되도록 보장하기 위하여 차량 컨트롤러에 의하여 사용될 수 있다. 이러한 특징은, 선형 컴바인된-슬립 범위 내에서 타이어들이 오퍼레이팅되도록 유지하고, 따라서 예측하기 어려운 효과들을 야기하는 트랙션 제어 또는 요 안정성 개입들을 방지하는 것이 바람직한, 자율 주행의 또는 기능 안전 필수 어플리케이션들에 특히 유용할 수 있다.
어떠한 측면들에 따르면, 인버스 타이어 모델은 휠의 잔여 측방향 포스 능력을 제공하도록 구성된다. 잔여 측방향 포스 능력은 휠 엔드로 보내지는 요청들의 경계들을 조정하는데 사용되거나, 또는 현재 주행 시나리오에 대하여 너무 낮으면 휠의 측방향 포스 능력을 증가시키도록 제어 요청들을 조정하기 위하여 제어 할당기로에 대한 피드백으로 사용될 수 있다.
어떠한 측면들에 따르면, 인버스 타이어 모델은, 원하는 휠 포스 및 휠의 현재 오퍼레이팅 컨디션에 관련된 타이어 오퍼레이팅 포인트에서의 휠 스피드 또는 휠 슬립에 대한 원하는 휠 포스의 구배를 제공하도록 구성된다. 이 출력은, 예컨대, 제어 할당기의 우선 순위에 따라 액츄에이터 내의 스피드 컨트롤러에 대한 게인들을 맞춤 조정하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 차량이 코너링을 하고, 측방향 구배 값이 높으면, 이는, 좋지 못한 스피드 제어 퍼포먼스가 측방향 코너링 퍼포먼스를 악화시킬 수 있고, 그 이유로 스피드 컨트롤러에 대한 게인들이 이 문제점을 완화시키기 위하여 조정될 수있음을 나타낸다. 구배들은 아는 것은 또한, 안정성 및 제어 강건성에 대한 분석을 수행하는데 도움을 줄 수 있고 이는 이점이 된다.
어떠한 측면들에 따르면, 제어 유닛은 기설정된 인버스 타이어 모델을 메모리에 저장하도록 배치되고, 인버스 타이어 모델은 휠의 현재 오퍼레이팅 컨디션의 함수로 메모리 내에 저장된다. 이는, 제어 유닛이 일련의 서로 다른 모델들에 접근할 수 있고, 일련의 모델들로부터 적절한 모델을 선택할 수 있음을 의미한다.
어떠한 측면들에 따르면, 제어 유닛은 등가 휠 스피드 또는 휠 슬립에 기반하는 중량 차량의 제어에 응답하여, 측정된 휠 거동 및/또는 차량 거동에 기반하여 인버스 타이어 모델을 조정하도록 배치된다. 따라서, 유리하게, 제어 유닛은 휠에 의한, 또한 아마도 차량에 의한 실제 응답을 모니터링하고, 그에 따라 인버스 타이어 모델을 조정한다. 이는, 제어 방법이, 다른 시나리오들에서 차량의 퍼포먼스에 이루어진 가정들 또는 차량의 제어성에 대한 다른 파라미터들의 영향에 덜 민감해진다는 것을 의미한다. 또한, 오퍼레이팅 컨디션이 예측하지 못한 방식으로 변화하면, 인버스 타이어 모델은 그 변화에 적응하고, 그에 의하여 아직 만나보지 못한 시나리오들에서 또한 강건한 제어를 제공할 수 있다.
어떠한 측면들에 따르면, 휠 슬립 또는 휠 스피드에 따라 휠 포스의 기설정된 상한 및/또는 하한 리미트들 내에 항상 있도록 인버스 타이어 모델은 조정된다. 이는 인버스 타이어 모델의 모델 조정이 허용되지만, 어떠한 기설정된 경계들 내에서만 허용됨을 의미한다. 따라서 경계 또는 경계들은 모델 적응 프로세스에서 예측하지 못한 에러에 대한 안전-가드를 나타낸다. 적응 인버스 타이어 모델의 일 예시는, 제어 입력 및 제어 입력에 대한 실제 휠 응답 또는 차량 응답에 기반하여 계속하여 또는 적어도 규칙적으로, 트레이닝되는 인공 뉴럴 네트워크이다.
전술한 이점들과 관련된 컴퓨터 프로그램들, 컴퓨터 읽기 가능한 매체, 컴퓨터 프로그램 프로덕트들 및 차량들이 여기에 또한 개시된다.
일반적으로, 특허청구범위에서 사용되는 모든 용어들은, 여기에서 명시적으로 달리 정의되지 않는 한, 그 기술 분야에서 그들의 일반적인 의미에 따라 해석되어야 한다.엘리먼트, 장치, 콤포넌트 수단, 단계 등은 명시적으로 다르게 언급되지 않는 한, 엘리먼트, 장치, 콤포넌트 수단, 단계 등의 적어도 하나의 예를 언급하는 것으로 개방되게 해석되어야 한다. 여기에서 개시된 어떠한 방법의 단계들은 명시적으로 언급되지 않는 한, 개시된 정확한 순서로 수행되어야 하는 것은 아니다. 본 발명의 추가적인 특징들 및 이점들은 첨부 특허청구범위 및 이하의 상세한 설명을 참조할 때 더욱 명확해질 것이다. 통상의 지식을 가지는 자는, 본 발명의 다양한 특징들이 결합하여, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 후술하는 것들 이외의 실시예들을 만들어 낼 수 있음을 알 것이다.
비록 어떠한 특징들이 다른 특징들과 별개로 기술되지만, 여기에서 기술되는 모든 특징들은 유리하게 구현될 수 있고, 동일한 차량을 제어하는데 사용될 수 있다. 여기에 개시된 다양한 특징들, 알고리즘들 및 디바이스들은 따라서, 서로에 대하여 별개로 뿐 아니라 조합되어 고려되어야 한다.
첨부 도면들을 참조하여, 예시로서 인용된 본 발명의 실시예들을 이하에서 더욱 상세하게 살펴본다.
도 1은 예시적인 중량 차량을 보여준다.
도 2는 모션 서포트 디바이스 배치를 개략적으로 도시한다.
도 3은 차량 제어 기능들을 도시한다.
도 4는 휠 슬립의 함수로 타이어 포스를 보여주는 그래프이다.
도 5는 측정 데이터에 휠 거동 모델을 적응시키는 것을 도시한다.
도 6은 예시적인 모션 서포트 디바이스 제어 시스템을 보여준다.
도 7은 방법을 도시하는 플로우차트이다.
도 8은 제어 유닛을 개략적으로 도시한다.
도 9는 예시적인 컴퓨터 프로그램 프로덕트를 보여준다.
도 10은 분할 마찰 도로 시나리오를 도시한다.
도 11~14는 방법들을 도시하는 플로우차트들이다.
도 15는 타이어를 도시한다.
도 16~18은 방법들을 도시하는 플로우차트들이다.
도 1은 예시적인 중량 차량을 보여준다.
도 2는 모션 서포트 디바이스 배치를 개략적으로 도시한다.
도 3은 차량 제어 기능들을 도시한다.
도 4는 휠 슬립의 함수로 타이어 포스를 보여주는 그래프이다.
도 5는 측정 데이터에 휠 거동 모델을 적응시키는 것을 도시한다.
도 6은 예시적인 모션 서포트 디바이스 제어 시스템을 보여준다.
도 7은 방법을 도시하는 플로우차트이다.
도 8은 제어 유닛을 개략적으로 도시한다.
도 9는 예시적인 컴퓨터 프로그램 프로덕트를 보여준다.
도 10은 분할 마찰 도로 시나리오를 도시한다.
도 11~14는 방법들을 도시하는 플로우차트들이다.
도 15는 타이어를 도시한다.
도 16~18은 방법들을 도시하는 플로우차트들이다.
본 발명의 어떠한 측면들이 도시된 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 기술할 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 다양한 형태들로 구현될 수 있고, 여기에서 기재된 실시예들 및 측면들에 국한되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 그보다는 이러한 실시예들은 본 개시물이 철저하고 완전하고 본 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에에 본 발명의 범위를 완전하게 전달하기 위하여 예시로서 제공된 것이다. 유사한 도면 부호는 명세서 전체에 걸쳐 유사한 엘리먼트들을 가리킨다.
본 발명은 여기에서 기술되고 도면들에서 도시된 실시예들에 국한되지 않고, 그보다는 통상의 지식을 가지는 자라면, 많은 변경 및 수정들이 첨부 특허청구범위의 범위 내에서 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
도 1은 여기에서 개시된 기술들이 바람직하게 적용될 수 있는 화물 운송을 위한 예시적인 차량(100)을 도시한다. 차량(100)은, 적어도 어떠한 것들은 피동 휠들인, 프론트 휠들(150) 및 리어 휠들(160) 상에 지지되는 트랙터 또는 견인 차량(110)을 포함한다. 반드시는 아니지만 일반적으로, 트랙터의 모든 휠들은 제동 휠들이다. 트랙터(110)는 공지의 방식으로 제5륜 커넥션에 의하여 트레일러 휠들(170) 상에 지지되는 제1 트레일러 유닛(120)을 견인하도록 구성된다. 트레일러 휠들은 일반적으로 제동 휠들이지만, 하나 이상의 차축들의 피동 휠들을 또한, 포함할 수 있다.
여기에서 개시된 방법들 및 제어 유닛들은, 드로우바 커넥션들을 갖는 트럭들, 건설 장비, 버스들 등과 같은 다른 타입의 중량 차량들에서 또한 바람직하게 적용될 수 있다. 본 개시물은, 특허청구범위에 첨부된 리스트에서 제시된 바와 같은 휠 포스와 휠 슬립 사이의 관계에 적어도 부분적으로 기반하여 중량 차량을 제어하기 위한 다수의 상호 보완 기술들, 방법들 및 제어 유닛들을 제시한다.
트랙터(110)는, 다양한 종류의 기능들을 제어하기 위하여, 즉 추진, 제동 및 스티어링을 달성하기 위하여 차량 유닛 컴퓨터(VUC) 또는 제어 유닛을 포함한다. 어떠한 트레일러 유닛들(120)은 또한, 트레일러 휠들의 제동, 그리고 더 나아가 때때로 트레일러 휠 추진과 같은 트레일러의 다양한 기능들을 제어하기 위하여 VUC 또는 제어 유닛(140)을 포함한다. VUC들(130, 140)은 중앙화되거나 또는 몇몇의 프로세싱 회로들에 걸쳐 분산되어 있을 수 있다. 차량 제어 기능들의 일부분들은, 원격으로, 예컨대, 무선 링크(180) 및 무선 엑세스 네트워크(185)를 통하여 차량(100)에 연결된 원격 서버(190) 상에서 실행될 수 있다.
트랙터(110)의 VUC (130)(그리고 가능하게는 트레일러(120)의 VUC(140)도) 어떠한 기능은 상위 계층의 교통 상황 관리 (TSM) 도메인에 포함될 수 있고, 어떠한 다른 기능은 하위 기능 계층에 존재하는 차량 모션 관리 (VMM) 도메인에 포함될 수 있는 계층화된 기능 아키텍춰(layered functional architecture)에 따라 구성되는 차량 제어 방법들을 실행하도록 구성될 수 있다.
도 2는 여기서 (디스크 브레이크 또는 드럼 브레이크와 같은) 마찰 브레이크(220) 및 추진 디바이스(250)를 포함하는 어떠한 예시적인 MSD들 또는 액츄에이터들에 의하여 휠(210)을 제어하기 위한 기능(200)을 개략적으로 도시한다. 마찰 브레이크(220) 및 추진 디바이스는 휠 토크 발생 디바이스들의 예시들이고, 이들은 또한 액츄에이터들로 불리울 수 있고, 하나 이상의 모션 서포트 디바이스 제어 유닛들(230)에 의하여 제어될 수 있다. 제어는, 예컨대, 휠 스피드 센서(240)와, 레이다 센서들, 라이다 센서들 및 더 나아가 카메라 센서들 및 적외선 디텍터들과 같은 비젼 기반 센서들과 같은 다른 차량 상태 센서들(280)로부터 얻어진 측정 데이터에 기반할 수 있다. 여기에서 기술된 원리들에 따라 제어될 수 있는 다른 예시적인 토크 발생 모션 서포트 디바이스들은, 엔진 리타더들 및 파워 스티어링 디바이스들을 포함한다. MSD 제어 유닛(230)은 하나 이상의 액츄에이터들을 제어하도록 배치될 수 있다. 예컨대, MSD 제어 유닛(230)이 차축 상의 양 휠들을 제어하도록 배치되는 것은 드문 것이 아니다.
여기에서 용어 MSD 컨트롤러, MSD 제어 기능, 모션 서포트 시스템, 액츄에이터 제어 시스템 및 휠 모션 시스템은, 용어 MSD 제어 유닛과 교체 가능하게 사용될 수 있다.
TSM 기능(270)은 예컨대, 10초 가량의 타임 호라이즌(time horizon)으로 주행 오퍼레이션을 계획한다. 이 시간 프레임은, 예컨대 차량이 커브를 돌기 위하여 소요되는 시간에 대응된다. TSM에 의하여 계획되고 실행되는 차량 기동들은, 주어진 기동을 위한 원하는 차량 속도 및 터닝을 기술하는 가속도 프로파일들 및 곡률 프로파일들과 관련될 수 있다. TSM은, 안전하고 강건한 방식으로 TSM으로부터의 요청들을 충족시키기 위하여, 포스 할당을 수행하는 VMM 기능(260)으로부터의 원하는 가속도 프로파일 areq 및 곡률 프로파일 creq를 연속적으로 요청한다. VMM 기능(260)은, 예컨대 발생될 수 있는 포스들, 최대 속도들 및 가속도들의 측면에서 차량의 현재 능력을 상세히 알리는 TSM 기능에 능력 정보를 연속적으로 피드백한다.
가속도 프로파일들 및 곡률 프로파일들은, 스티어링 휠, 가속 페달 및 브레이크 페달과 같은 일반적인 제어 입력 디바이스들을 통하여 중량 차량의 운전자로부터 또한 얻어질 수 있다. 상기 가속도 프로파일들 및 곡률 프로파일들의 소스는 본 개시물의 범위 내에 있지 않으며, 따라서 여기서 더 상세하게 기술되지는 않을 것이다. 첨단 운전자 지원 시스템들(ADAS)을 형성하기 위하여 첨단 VMM 기능들이 레거시 수동 운전자 제어 입력과 결합될 수 있다.
차량 제어 기능(300)을 도시하는 도 3을 참조할 때, VMM 기능(260)은 대략 1초 가량의 타임 호라이즌으로 작동되고, 가속도 프로파일 areq 및 곡률 프로파일 creq을, 차량의 서로 다른 MSD들(220, 250)에 의하여 작동되는 차량 모션 기능들을 제어하기 위한 제어 커맨드들로 연속적으로 변환하고, MSD들은 능력 정보(321a~c)를 VMM에 반환하고, 그 결과 이들은 차량 제어에 제약으로 사용된다. VMM 기능(260)은 차량 상태 또는 모션 추산(305)을 수행한다. 즉, VMM 기능(260)은 항상은 아니지만 자주 MSD들(220, 250)과 관련하여 차량(100)에 배치된 다양한 센서들(306)을 사용하여 오퍼레이션들을 모니터링함으로써, 차량 컴비네이션의 다양한 유닛들의 포지션들, 스피드들, 가속도들 및 연결 각도들을 포함하는 차량 상태들을 연속적으로 알아낸다.
요청된 가속도 및 곡률 프로파일들 areq, creq에 따라 차량(100)이 이동하게 만들도록 다양한 차량 유닛들에 대한 요구 포괄적 힘들 V=[V1, V2]을 알아내는 포스 발생 모듈(310)로 모션 추산(305)의 결과, 즉, 추산된 차량 상태들이 입력된다. 요구 포괄적 힘 벡터 V는, 휠 포스들을 할당하고, 스티어링 및 서스펜션과 같은 다른 MSD들을 코디네이트하는 MSD 코디네이션 기능(320)으로 입력된다. 그때 코디네이트된 MSD들은 함께, 차량 컴비네이션(100)의 원하는 모션을 얻기 위하여, 요구 모멘트들 Mz 뿐 아니라 차량 유닛들에 인가되는 원하는 측방향 Fy 및 종방향 Fx 포스들을 제공한다.
예컨대 전세계 위치 확인 시스템, 비젼-기반 센서들, 휠 스피드 센서들, 레이다 센서들 및/또는 라이다 센서들을 사용하여 차량 유닛 모션을 알아내고, 이 차량 유닛 모션을 (예컨대, 종방향 및 측방향 속도 콤포넌트들의 측면에서) 주어진 휠(210)의 국소 좌표계로 변환함으로써, 휠 기준 좌표계에서의 차량 유닛 모션을 휠(210)과 관련하여 배치된 휠 스피드 센서(240)로부터 얻어진 데이터와 비교함으로써 휠 슬립을 실시간으로 정확하게 추산하는 것이 가능해진다.
이하에서 도 4와 관련하여 더욱 상세하게 기술될 타이어 모델이 주어진 휠 i에 대한 원하는 종방향 타이어 포스 Fxi 및 휠에 대한 등가 휠 슬립 
i 사이의 변환에 사용될 수 있다. 휠 슬립 
은 휠 회전 속도 및 그라운드 위에서의 스피드 사이의 차이와 관련되고 이하에서 더욱 상세하게 기술될 것이다. 휠 스피드 
는 분당 회전수 (rpm) 또는 라디안/초 (rad/sec) 또는 각도/초 (deg/sec)의 용어로 각속도의 단위로 주어지는 휠의 회전 스피드이다.
여기서 타이어 모델은, 휠 슬립의 함수로 (롤링 방향으로) 종방향으로 및/또는 (종방향과 수직되게) 측방향으로 발생되는 휠 포스를 기술하는 휠 거동의 모델이다. "타이어 및 차량 다이내믹스" Elsevier Ltd. 2012, ISBN 978-0-08-097016-5에서, Hans Pacejka는 타이어 모델들의 펀더멘탈들을 다룬다. 예컨대, 휠 슬립과 종방향 포스 사이의 관계가 기술된 챕터 7을 참조하라.
요약하자면, VMM 기능(260)은 포스 발생 및 MSD 코디네이션 모두를 관리한다. 즉, 그 것은, 예컨대 TSM에 의하여 요청된 요청 가속도 프로파일에 따라 차량을 가속하고 및/또는 역시 TSM에 의하여 요청된 차량에 의한 어떠한 곡률 모션을 발생시키기 위하여, TSM 기능(270)으로부터의 요청들을 수행하도록, 차량 유닛들에 어떠한 포스들이 요구되는지를 결정한다. 그 포스들은 서로 다른 휠들에 인가되는 다양한 타입의 토크들 뿐 아니라, 요 모멘트들 Mz, 종방향 포스들 Fx 및 측방향 포스들 Fy를 포함할 수 있다.
차량들의 휠들에 토크를 전달할 수 있는 MSD들과 VMM 사이의 인퍼테이스(265)는 전통적으로, 휠 슬립을 향한 어떠한 고려가 없이, VMM으로부터 각 MSD로의 토크 기반 요청들에 초점이 맞추어져 있다. 그러나, 이러한 접근은 상당한 퍼포먼스 한계들을 갖는다. 안전이 위태한 또는 과도한 슬립 상황이 야기되는 경우, 그때 개별 제어 유닛 상에서 작동되는 관련 안전 기능(트랙션 컨트롤, 안티-록 브레이크들, 등)이 일반적으로 개입되고, 슬립을 다시 통제 상태로 가져가기 위하여 토크 오버라이드를 요청한다. 이러한 접근의 문제점은, 액츄에이터의 주 제어와 액츄에이터의 슬립 제어가 서로 다른 전자 제어 유닛들(ECU들)에 할당되기 때문에, 그 들 사이의 커뮤니케이션에 수반되는 레인턴시들이 슬립 제어 퍼포먼스를 제한한다는 것이다. 더 나아가, 실제 슬립 제어를 달성하기 위하여 사용되는 두 개의 ECU들에서 만들어지는 관련 액츄에이터 및 슬립 추정들이 모순될 수 있고, 이는 결국 차선의 퍼포먼스로 이어질 수 있다.
대신 VMM과 MSD 컨트롤러 또는 컨트롤러들(230) 사이의 인퍼테이스(265) 에 휠 스피드 또는 휠 슬립 기반 요청을 사용하여, 어려운 액츄에이터 스피드 제어 루프를, 일반적으로 VMM 기능에 비하여 더 짧은 샘플 시간으로 작동되는 MSD 컨트롤러들에 이동시킴으로써 상당한 이점들이 달성될 수 있다. 그러한 아키텍춰는 토크 기반 제어 인터페이스와 비교하여 더 우수한 디스터번스 리젝션을 제공할 수 있고, 따라서 타이어 도로 접촉 패치에서 발생되는 포스들의 예측 가능성을 향상시킨다.
도 3을 참조할 때, 인버스 타이어 모델 블록(330)은 MSD 코디네이션 블록(320)에 의하여 각 휠 또는 휠들의 서브셋에 대하여 결정된 요구 휠 포스들 Fxi, Fyi를 등가 휠 스피드들 
wi 또는 휠 슬립 
i로 변환한다. 이러한 휠 스피드들 또는 슬립들은 그때 각각의 MSD 컨트롤러들(230)로 보내어진다. MSD 컨트롤러들은, 예컨대 MSD 코디네이션 블록(320)에서 제약들로 사용될 수 있는 능력들(231a~231c)을 반환한다.
종방향 휠 슬립 
는 SAE J670 (SAE 차량 다이내믹스 표준 위원회 2008년 1월 24일)에 따라 다음과 같이 정의될 수 있다
여기서, R은 미터 단위의 유효 휠 반경이고, 
는 휠의 각속도이고, 
는 (휠의 좌표계에서) 휠의 종방향 속도이다. 따라서, 
는 -1과 1 사이에서 경계를 이루고, 도로 표면에 대하여 휠이 얼마나 미끄러지는지를 정량화한다. 휠 슬립은 본질적으로 휠과 차량 사이에 측정된 스피드 차이이다. 따라서, 여기에서 개시된 기술들은 어떠한 타입의 휠 슬립 정의와 함께 사용되도록 조정될 수 있다. 휠 슬립 값은, 휠의 좌표계에서 표면 위에서 휠의 속도가 주어진, 휠 스피드 값과 동등하다.
VMM(260) 및 더 나아가 선택적으로 MSD 제어 유닛(230)은 (휠의 기준틀에서) 
에 관한 정보를 유지하고, 반면 휠 스피드 센서(240) 등은 
(휠의 회전 속도)를 알아내는데 사용될 수 있다.
휠 (또는 타이어)이 휠 포스를 만들어내기 위하여, 슬립은 일어나야 한다. 작은 슬립 값들에서, 슬립과 발생된 포스 사이의 관계는 대략적으로 선형이고, 여기에서 비례 상수는 흔히 타이어의 슬립 스티프니스로 표시된다. 타이어(210)는 종방향 포스 Fx, 측방향 포스 Fy 및 법선 포스 Fz를 받는다. 법선 포스 Fz는 어떠한 중요한 차량 상태량들을 알아내는데 핵심이다. 일반적으로 
이기 때문에, 예컨대 법선 포스는, 대부분, 휠에 의한 달성 가능한 종방향 타이어 포스를 결정하고, 여기서 μ는 도로 마찰 컨디션에 관련된 마찰 계수이다. 주어진 종방향 슬립에 대한 최대 사용 가능한 측방향 포스는 "타이어 및 차량 다이내믹스", Elsevier Ltd. 2012, ISBN 978-0-08-097016-5, by Hans Pacejka 에 기술된 바와 같은 소위 마법 공식에 의하여 기술될 수 있다.
MSD로부터 직접 휠 슬립 또는 휠 스피드를 요청하는 대신, 스피드 리미트 인터페이스를 갖는 토크 요청이 사용될 수 있다. 그때, 휠 스피드가 고 휠 스피드 리미트와 저 휠 스피드 리미트 사이에 남아 있는 한, 토크 요청은 휠 거동에 영향을 미치는 것이 허용된다. 휠 슬립 또는 휠 스피드 리미트는 주어진 포스를 얻기 위하여 전술한 원하는 휠 슬립에 기반하여 구성될 수 있거나, 또는 원하는 휠 슬립 또는 휠 스피드에 마진을 가지고 구성될 수 있다.
과도한 슬립이 발생하지 않도록 보장하기 위하여, 두 개의 스피드 리미트들이 토크 요청에 더하여 모터 컨트롤러에 보내어질 수 있다: 상한 스피드 리미트 및 하한 스피드 리미트. 어떠한 예시적인 구현들은 상한 스피드 리미트만을 사용할 수 있다. 휠 스피드에 대한 리미트는, 기능 관점으로부터 모터 스피드에 대한 리미트와 동등한 것으로 간주될 수 있다. 유사하게, 휠 또는 모터 스피드에 대한 리미트는, 주어진 휠의 기준계에서 그라운드 위에서의 현재 차량 스피드가 주어진, 휠 슬립에 대한 리미트로 변환될 수 있다.
현재 모터 스피드가 상한 및 하한 리미트들에 의하여 정의된 범위 내에 있으면, 그때 전기 모터는 VMM 토크 요청에서 요청된 바와 같이 토크를 인가할 것이다. 휠 스피드 및 모터 스피드는 엄격하게 관련된다. 전기 머신이 트랜스미션을 통하여 하나 이상의 휠들에 연결되면, 그때 트랜스미션은 모터 스피드와 휠 스피드 사이의 전환을 결정한다. 휠이 디퍼렌셜을 통하여 전기 머신에 연결되면, 그때 토크 및 휠 스피드들은 공지의 방식으로 휠들에 걸쳐 분배된다.
주어진 시간 단계에서, 현재 모터 스피드가 상한 스피드 리미트를 초과하면, 모터 컨트롤러는 이전의 시간 단계와 비교하여 인가된 모터 토크를 감소시키도록 작동된다. 이는 휠 슬립의 강하를 야기하고, 종국적으로 구성된 휠 스피드 리미트 미만이 되도록 야기한다. 모터 토크는, 모터 스피드가 상한 스피드 리미트 이하가 될 때까지 계속하여 감소될 것이다. 또한, 주어진 시간 단계에서, 모터 스피드가 하한 스피드 리미트 미만인 것으로 측정되면, 전기 머신에 인가된 토크는 직전 시간 단계와 비교하여 증가될 것이다. 이는 휠 스피드가 증가되도록 한다. 모터 스피드가 하한 스피드 리미트 이상이 될때까지 모터 토크는 계속해서 증가될 것이다. 실제 제어를 구현하는 다른 방법들은, 휠 스피드 또는 휠 슬립이 구성된 리미트들을 넘어 서면 휠 스피드 제어로 전환하거나, 토크 제어를 위하여 가변 단계-크기를 사용하는 것일 수 있다.
여기에서 개시된 방법은 반드시 이산 시간 단계들에서 제어를 실행함으로써 구현될 필요는 없다. 따라서, 대안으로서, 현재 모터 스피드 (또는 휠 스피드)가 구성된 상한 리미트를 초과하는 것으로 감지되면, 모터 컨트롤러는, 모터 스피드 및/또는 휠 스피드를 관측하면서, 제어된 방식으로 인가된 모터 토크를 연속적으로 감소시킨다. 모터 또는 휠 스피드가 상한 스피드 리미트 이하가 될 때까지 모터 토크는 계속해서 감소될 것이다. 또한, 모터 스피드 (또는 휠 스피드)가 하한 스피드 리미트 미만으로 측정되는 것으로 감지되면, 그때 전기 머신에 인가되는 토크는 연속적으로 증가된다. 모터 스피드가 하한 스피드 리미트 이상이 될때까지, 모터 토크는 계속해서 증가될 것이다.
대안으로, 제어는, 인가된 토크의 크기를 감소시키고, 인가된 토크의 사인 변화(sign change)를 허용하지 않는 것에 기반할 수 있다.
모터 스피드가 상한 및 하한 스피드 리미트들에 의하여 정의된 범위 내의 값으로 돌아가거나, 모터 제어에 의하여 수신된 VMM 토크 요청이 상한 스피드 리미터로부터 출력된 값보다 작으면, 토크 제어의 이러한 "오버-라이드"는 종료될 수 있다. 모터 제어에 의하여 수신된 VMM 토크 요청이 하한 스피드 리미터로부터 출력된 값보다 크면, 토크 제어의 이러한 "오버-라이드"는 또한 종료될 수 있다.
이하에서 좀더 상세하게 기술될 인버스 타이어 모델에 기반하여 결정될 수 있는 종방향 슬립 리미트 및 현재 차량 스피드에 기반하여 상한 및 하한 스피드 리미트들이 계산될 수 있다.
상술한 상태들 및 스피드 리미트들 모두는 부호를 가지는 값들(signed values)임을 주목하라. 예컨대, 하한 스피드 리미트에 기인하여 '토크가 증가'할 때, 이는 덜 음의 토크 값으로 증가하는 음의 토크 값; 또는 양의 토크 값으로부터 더 양의 토크 값으로; 또는 더 나아가 음의 값으로부터 양의 값으로 야기될 수 있다. 유사한 거동이 상한 스피드 리미트에 대하여 구현될 수 있다.
스피드 또는 휠 슬립 리미트들에 더하여 (또는 이들을 대신하여), 회전 가속도 리미트들이 모터 컨트롤러에 보내어질 수 있다. 이는 스피드 리미터 또는 어떠한 다른 모터 제어 기능이 토크의 바람직하지 않은 큰 변화들을 휠들에 전달하는 것을 방지하는데 도움을 줄 수 있다. 이하에서 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 물론 휠 슬립 리미트들도 또한 사용될 수 있다.
상한 및 하한 스피드 리미트들은, 이하에서 더욱 상세하게 기술될 인버스 타이어 모델에 기반하여 결정될 수 있는 종방향 슬립 리미트 및 현재 차량 스피드에 기반하여 계산될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 스피드 리미트들은 따라서, 현재 모터 또는 휠 스피드 부근에 위치하는 허용 모터 또는 휠 스피드 윈도우와 유사하다. 이는, 감소된 마찰을 갖는 도로의 패치를 만나게 되면, 모터 스피드는 스피드를 빠르게 변화시킬 수 있으나, 그러나 스피드 리미트를 초과할 것이기 때문에 과도한 휠 슬립을 야기하지 않을 것이고, 그 결과 상한 및 하한 스피드 리미트들에 의하여 정의된 허용 범위 내에 스피드를 유지하도록 토크는 조정될 것이다.
전술한 상태들 및 스피드 리미트들 모두는 부호를 가져야 함을 주목하라. 그리고, 예컨대, 토크가 하한 스피드 리미트에 기인하여 증가될 때, 이는 덜 음의 토크 값으로 증가하는 음의 토크 값; 또는 양의 토크 값으로부터 더 양의 토크 값으로, 또는 더 나아가 음의 값으로부터 양의 값으로 야기될 것이다. 유사한 거동이 상한 스피드 리미트에 대하여 구현될 것이다.
도 4는 휠 슬립의 함수로 달성 가능한 타이어 포스의 예를 보여주는 그래프이다. 종방향 타이어 포스 Fx는 작은 휠 슬립들에 대하여 거의 선형적으로 증가하는 파트(410)를 보여주고, 더 큰 휠 슬립에 대하여 더 비선형의 거동을 갖는 파트(420)가 이를 뒤따른다. 얻을 수 있는 측방향 타이어 포스 Fy는 상대적으로 작은 종방향 휠 슬립들에서조차 급격하게 감소한다. 인가된 제동 커맨드에 대응하는 얻을 수 있는 종방향 포스를 예측하기 쉽고, 필요하면 충분한 측방향 타이어 포스가 발생되는, 선형 영역(410)에서 차량 오퍼레이션을 유지하는 것이 바람직하다. 이 영역에서의 오퍼레이션을 보장하기 위하여, 예컨대 0.1 가량의 휠 슬립 리미트 
LIM가 주어진 휠에 부과될 수 있다. 예컨대 0.1를 초과하는 더 큰 휠 슬립에 대하여, 더 비선형의 영역(420)을 볼 수 있다. 이 영역에서의 차량의 제어는 어려울 수 있고, 따라서 흔히 지양된다. 그 것은, 트랙션 제어를 위하여 더 큰 휠 슬립 리미트가 바람직할 수 있는 오프-로드 컨디션들에서의 트랙션에 대하여 흥미로울 수 있으나, 온-로드 오퍼레이션에 대해서는 그렇지 않다.
이러한 타입의 타이어 모델은, 어떠한 휠들에서 원하는 타이어 포스를 발생시키기 위하여, VMM(260)에 의하여 사용될 수 있다. 원하는 타이어 포스에 대응되는 토크를 요청하는 대신, VMM은 원하는 타이어 포스를 등가의 휠 슬립 (또는 동등하게, 그라운드 위에서의 스피드에 대한 휠 스피드)로 변환하고, 대신 이 슬립을 요청한다. 주 이점은, MSD 제어 디바이스(230)가, 차량 스피드 
및 휠 회전 속도 
를 사용하여, 원하는 휠 슬립에서 오퍼레이션을 유지함으로써, 더 높은 대역폭으로 요청 토크를 전달할 수 있을 것이라는데 있다.
제어 유닛(130, 140)은, 예컨대 룩-업 테이블로서, 메모리에 기설정된 인버스 타이어 모델 f-1을 저장하도록 배치될 수 있다. 인버스 타이어 모델은, 휠(210)의 현재 오퍼레이팅 컨디션의 함수로 메모리에 저장되도록 배치된다. 이는 인버스 타이어 모델의 거동이 차량의 오퍼레이팅 컨디션에 따라 조정됨을 의미하고, 이는 오퍼레이팅 컨디션을 고려하지 않는 것과 비교하여 더 정확한 모델이 얻어짐을 의미한다. 메모리에 저장된 모델은 실험들 및 시험들에 기반하거나 분석 유도 또는 이 둘의 조합에 기반하여 결정될 수 있다. 예컨대, 제어 유닛은, 현재 오퍼레이팅 컨디션들에 따라 선택되는 다양한 모델들의 세트에 접근하도록 구성될 수 있다. 일 인버스 타이어 모델은 법선 포스들이 큰 고 부하 드라이빙을 위하여 조정될 수 있고, 다른 인버스 타이어 모델은 도로 마찰이 낮은 미끄러운 도로 컨디션들을 위하여 조정될 수 있다. 사용되는 모델의 선택은 선택 룰들의 기설정된 세트에 기반할 수 있다. 메모리에 저장된 모델은 또한, 적어도 부분적으로 오퍼레이팅 컨디션의 함수일 수 있다. 따라서 모델은 법선 포스 또는 도로 마찰을 입력 파라미터들로 취하도록 구성되고, 이에 따라 휠(210)의 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 인버스 타이어 모델을 얻도록 구성될 수 있다. 오퍼레이팅 컨디션들의 많은 측면들은 디폴트 오퍼레이팅 컨디션 파라미터들에 의하여 근사화될 수 있고, 반면 오퍼레이팅 컨디션들의 다른 측면들은 더 작은 수의 클래스들로 대략적으로 분류될 수 있다. 따라서, 휠(210)의 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 인버스 타이어 모델을 얻는 것은, 많은 수의 다양한 모델들이 저장되어야 한다거나 또는 파인 그래뉼러러티(fine granularity)를 가지고 오퍼레이팅 컨디션의 변화를 고려할 수 있는 복잡한 분석 기능을 반드시 의미하는 것은 아니다. 그보다는, 오퍼레이팅 컨디션에 따라 둘 또는 세 개의 서로 다른 모델들로 충분할 수 있다. 예컨대, 과도한 부하가 차량에 걸릴 때는 하나의 모델이 사용되고, 그렇지 않으면 다른 모델이 사용된다. 모든 경우들에서, 타이어 포스와 휠 슬립 사이의 매핑은 오퍼레이팅 컨디션에 따라 어떠한 방식으로 변하고, 이는 매핑의 정확도를 향상시킨다.
인버스 타이어 모델은 또한, 적어도 부분적으로, 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션들에 자동으로 또는 적어도 반-자동으로 적응되도록 구성되는 적응 모델로 구현될 수 있다. 이는, 주어진 휠 슬립 요청에 응답하여 발생되는 휠 포스의 측면에서 주어진 휠의 응답을 끊임없이 모니터링하고 및/또는 휠 슬립 요청들에 응답하여 차량(100)의 응답을 모니터링함으로써 달성될 수 있다. 그때, 적응 모델은 휠로부터의 주어진 휠 슬립 요청에 응답하여 얻어진 휠 포스들을 더 정확히 모델링하도록 조정될 수 있다.
도 5는 종방향 타이어 포스 Fx를 휠 슬립에 매핑하는 인버스 타이어 모델을 도시하는 그래프(500)이다. 대응되는 타이어 포스 F를 갖는 휠 슬립의 쌍(F, 
)의 측정치들(510)이 또한 표시된다. 어떠한 측면들에 따르면, 여기에서 개시된 제어 유닛들은, 등가 휠 스피드 또는 휠 슬립에 기반하는 중량 차량(100)의 제어에 응답하여 측정된 휠 거동 및/또는 차량 거동에 기반하여 인버스 타이어 모델 f-1을 조정하도록 배치된다. 하나의 그러한 타입의 측정치는 특정 휠 스피드를 발생시키도록 노력할 때 전기 머신이 만나게 되는 저항이다. 전기 머신의 이러한 "토크 스테이터스(torque status)" 출력 신호는, 유효 휠 반경 R을 통하여 등가 휠 포스로 직접 변환될 수 있다. 휠 포스 샘플들은 또한, 포스 할당 프로세스의 부분으로서 VMM 기능으로부터 얻어질 수 있다. 예를 들면, 너무 작은 종방향 포스가 주어진 요청 휠 슬립에 응답하여 끊임 없이 얻어지는 것으로 VMM이 주목하면, 그때 모델은, 예컨대 원하는 휠 포스들에 더 바람직하게 매칭되도록 크기를 조정함으로써 불일치를 고려하도록 조정될 수 있다. 여기서, 인버스 타이어 모델은 기준 절대 틀에서 정확할 필요는 없고, 즉, 인버스 타이어 모델은 주어진 휠 슬립에 대한 뉴튼 단위의 발생된 포스를 정확하게 예측할 수 있음이 주목된다. 그보다는, 인버스 타이어 모델이 VMM 기능(260)에 의한 차량의 성공적인 제어를 가능하게 하는 것이라면, 충분하다. 흥미롭게도, 휠 슬립 요청들에 응답하여 측정된 휠 포스에 기반하여 이러한 방식으로 인버스 타이어 모델을 조정함으로써, 차량의 다른 특징들은, 휠 슬립과 휠 포스 사이의 매칭을 더욱 정확하게 나타내기 위하여, 모델링에 자동으로 포함될 것이다.
인버스 타이어 모델의 적응의 첫 번째 예에서, 발생된 포스 F vs 현재 휠 슬립 
의 샘플 쌍들(F, 
) 이 연속적으로 얻어진다. 요 모멘트들 Mz뿐 아니라 발생된 포스 F (종방향 Fx 및 측방향 Fy 모두)는 차량 거동, 즉 뉴튼 제2법칙 타입의 관계들에 기반하여 결정될 수 있는데, 여기서, 질량 m 및 가속도 a 모두는 현재 휠 슬립과 함께 기본 센서 기술을 사용하여 측정될 수 있다.
그때 인버스 타이어 모델은 현재 측정 결과들에 맞춤되기 위하여 계속해서 업데이트된다. 예를 들면, 칼만 필터가, 인버스 타이어 모델로 사용될 수 있는 다항 모델의 트랙 계수들 {ci}에 적용될 수 있다. 측정 데이터(510)를 모델에 맞춤하도록 다항 맞춤이 또한 이루어질 수 있고, 그때 그 모델은 인버스 타이어 모델로 사용될 수 있다.
제2 예시에서, 뉴럴 네트워크 또는 다른 형태의 AI-기반 방법이 인버스 타이어 모델을 연속적으로 업데이트하기 위하여 적용된다. 예컨대 발생된 포스 F vs 현재 휠 슬립 
의 샘플 쌍들 (F, 
)을 사용하여, 네트워크가 트레이닝 된다. 네트워크로의 입력은 예컨대, 차량 하중, 타이어 상세 및 예컨대 마찰 측면에서의 도로 컨디션일 수 있다. 출력은, 인버스 타이어 모델의 표현으로 사용될 수 있는 다항 모델에 대한 계수들의 세트일 수 있다.
이 모델 적응은 차량에 탑재되어 수행될 필요는 없는 것으로 이해된다. 그보다는, 측정 데이터는, 토크 요청에 기반하는 대신 휠 슬립에 기반하여 차량을 제어하는데 적절한 모델을 찾는 과제가 맡겨질 수 있는 원격 서버(190)에 업로드될 수 있다. 그때 이 모델은, 둘 이상의 차량, 혹은 동일한 타입 또는 운행 설계 영역(operational design domain)의 차량들 세트로부터의 측정 데이터를 고려할 수 있다. 그때, 모델 또는 모델들 세트는, 차량(100)의 제어에 사용되도록, 원격 서버(190)로부터 차량으로 피드 백될 수 있다.
물론 전체 인버스 타이어 모델은 또한 다양한 타입의 오퍼레이팅 컨디션들 중에 트레이닝 되는 뉴럴 네트워크로 실현될 수 있다. 그때, 중량 차량의 오퍼레이팅 컨디션들이 변화함에 따라, 주어진 휠 포스에 대한 대응 휠 슬립이 시간이 지남에 따라 변하도록 인버스 타이어 모델도 또한 변하고, 이는 이점이 된다.
인버스 타이어 모델 f-1은 또한, 휠 슬립 또는 휠 스피드에 따라 휠 포스에 대한 기설정된 상한 및 하한 리미트들 내에 항상 존재하도록 조정될 수 있다. 이러한 리미트들은 예컨대, 측정 데이터(510)로부터 얻어진 통계 리미트들로 얻어질 수 있다. 예를 들면, 상한 및 하한 리미트들(520, 530)은 평균 등으로부터의 하나 또는 둘의 표준 편차들 이내에 인버스 타이어 모델을 제한하도록 설정될 수 있다.
안전 마진들이 또한 적응 자체에 적용될 수 있다. 즉 제약된 적응이 수행되고, 여기에서 인버스 타이어 모델은 어떠한 공칭 모델 커브 주위의 울타리 쳐진 영역의 밖으로 벗어나는 것이 허용되지 않는다. 이 울타리 쳐진 영역은, 오퍼레이팅 컨디션에 따라 또는 확인(verification) 및 인증(validation)의 요구량을 감소시킬 공지의 운행 설계 영역들 (ODD들) 상의 기정의된 동적 주행 과제들 (DDT들) 에 의하여 기설정되거나 조정될 수 있다.
도 2를 참조할 때, MSD 제어 유닛(230)은 휠(210)과 관련된 하나 이상의 MSD들을 제어하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 MSD는, 전기 머신들 및/또는 연소 엔진과 같은, 휠(210)에 의한 양 및/또는 음의 토크를 발생시키도록 배치되는 추진 유닛들(250)뿐 아니라, 휠에 의한 음의 토크를 발생시키기 위한 적어도 하나의 서비스 브레이크(220)를 포함할 수 있다. MSD 제어 유닛에 의하여 제어될 수 있는 다른 토크 발생 디바이스들은 엔진 리타더들 및 파워 스티어링 디바이스들을 포함한다. 하나 이상의 MSD들에 의한 차량 모션을 제어하기 위하여 휠 스피드 및/또는 휠 슬립 요청들을 포함하는 VMM 유닛(260)으로부터의 제어 커맨드들을 수신하기 위하여 VMM 유닛(260)에 MSD 제어 유닛(230)은 소통되게 연결된다.
여기에 개시된 MSD 제어 유닛들은, 주어진 차축의 휠들, 또는 트레일러 유닛의 일측의 휠들 또는 트레일러 유닛의 모든 휠들을 제어하기 위한 MSD들과 같은, 휠(210)에 더하여 다른 휠들에 관련된 하나 이상의 MSD들을 제어하도록 구성될 수 있는 것으로 이해된다. 중앙 VMM 유닛(260)으로부터 수신된 제어 신호들에 기반하여 각각의 휠들(210a-210f)를 제어하도록 배치되는 MSD 제어 유닛들(230a~230f)의 시스템이 도 6에 개략적으로 도시된다. 아마도 돌리 차량 유닛들을 통하여 연결되는 하나 이상의 트레일러들(120)과 같은 하나 이상의 추가적인 차량 유닛들은 또한, 이러한 방식으로 제어될 수 있다. 이 경우, 둘 이상의 VMM 기능이 존재할 수 있고, 여기서 하나의 VMM 기능에는 마스터 역할이 할당되고, 다른 VMM 기능들은 슬래이브 모드로 작동되도록 구성될 수 있다. 요약하면, VMM 기능(260)은 어떠한 가속도 프로파일 및/또는 곡률 프로파일을 만족시키기 위하여 포스 할당을 수행한다. 포스들은 등가 휠 슬립 (또는 휠 회전 스피드)로 변환되고, 슬립 또는 스피드는 전통적인 토크 요청 대신에 MSD 제어 유닛(230)에 보내어진다. 원하는 포스로부터 등가 슬립 또는 휠 회전 스피드로의 변환은, 인버스 타이어 모델 f-1()에 기반하여 수행된다. 이 인버스 타이어 모델은 요청 휠 토크 또는 휠 포스의 함수일뿐 아니라, 차량(100)이 현재 오퍼레이팅하는 현재 오퍼레이팅 시나리오를 고려한다. 예시적인 실시예에 따르면, 차량(100)을 제어하는데 사용되는 인버스 타이어 모델은 다음과 같이 주어진다
여기서,
타이어 스티프니스 
는 타이어 마모, 수명, 온도, 타이어 압력 등과 같은 인자들에 대하여 수정될 수 있는 추산된 타이어 스티프니스일 수 있다. 이는, 단지 주어진 타이어의 측방향 슬립 스티프니스의 크기를 조정하기 위한 기준으로 사용될 수 있는 종방향 슬립 스티프니스일 수도 있고, 타이어의 종방향 슬립 스티프니스 및 측방향 슬립 스티프니스 모두를 포함하는 벡터일 수도 있다. 타이어 스티프니스는 포스 대 슬립 커브(400)에 상당한 영향을 줄 수 있다. 이러한 인자 없이, 타이어의 공칭 스티프니스는 타이어 모델에서 사용될 수 있다.
추산 마찰, 
는 허용된 피크 포스를 제한하도록 타이어 포스 커브(400)를 조정하고, 모델에서 피크 포스 슬립 포지션을 변화시키는데 사용될 수 있다. 이러한 선택적인 입력 없이, 공칭 드라이 아스팔트 타이어 포스 커브가 사용될 수 있다.
최소 요구 측방향 포스 능력 
및 최대 허용 측방향 슬립 각도 리미트 
는 VMM 기능(260)과 다양한 MSD 제어 유닛들(230) 사이의 인터페이스(265)와 같은 인터페이스를 통하여 소통될 수 있는 타이어 모델에 대한 선택적인 제약 사항들이다. 이러한 추가적인 입력들로, 발생된 종방향 슬립 요청은, 
의 최대 측방향 슬립 각도를 사용하여 
의 측방향 포스 능력이 보장되는 벡터 공간으로 제한된다. 이러한 두 선택적 인자들은 상당한 요 불안정성 등을 야기하지 않는 안전한 방식으로 종방향 포스를 요청하는데 사용될 수 있다. 충분한 측방향 포스 능력이 계속, 특정 코너를 돌거나 또는 측방향 포스 (즉, Fy)의 발생을 요구하는 어떠한 다른 기동을 완료할 수 있도록 보장하는데 
이 사용될 수 있고, 반면 요 모멘트 밸런스 또는 차량의 사이드-슬립이 합리적인 기설정된 또는 동적으로 결정된 리미트들 이내에 유지되도록 보장하는데 
가 사용될 수 있다. 이러한 특징은, 타이어들이 (도 4에 도시된 범위(410)와 같은) 그 들의 선형 컴바인드-슬립 범위 내에서 오퍼레이팅되고, 따라서 어떠한 트랙션 제어 또는 요 안정성 개입들을 방지하도록 유지하는 것이 바람직한, 자율주행 또는 기능 안전 필수 어플리케이션들에서 특별한 이점이 될 수 있다.
출력 사이드에서, 
는 휠 스피드 요청이고, 이는, 
에서 
및 
제약들을 위반하지 않고 그 것을 행하는 것이 가능한 한, 요구되는 
를 야기하여야 하는 타이어 모델로부터의 주 요청이다. 휠 스피드 요청 
은, 예컨대 전술한 휠 슬립 식에서 정의된 바와 같이 휠 슬립과 동등하도록, 그라운드 위의 스피드 
, 
에 종속하여 시간이 경과함에 따라 연속적으로 업데이트될 수 있는 것으로 이해된다. 대안으로, 휠 슬립 값 
는 휠 스피드 값 대신에 커뮤니케이션될 수 있다. 그라운드 위에서의 휠 스피드를 고려할 때, 휠 슬립 및 휠 스피드는 동등한 정보량들이다.
잔여 측방향 포스 능력 
은 보내어지는 요청들의 경계들을 조정하도록 그리고 예컨대 0에 너무 근접하면, 
을 증가시키도록 그 제어 요청들을 조정하기 위하여 제어 할당기에 대한 피드백으로서 사용될 수 있다. 결국, 
및 
는 요청 오퍼레이팅 포인트에서의 휠 회전 스피드 
에 대한 종방향 및 측방향 포스들의 구배를 나타낸다. 이 파라미터들은, 예컨대, 제어 할당기의 우선권에 따라 액츄에이터 내의 스피드 컨트롤러에 대한 게인들을 맞춤 조정하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 차량이 코너를 돌고 
값이 높으면, 이는, 좋지 못한 스피드 제어 퍼포먼스가 측방향 코너링 퍼포먼스를 저하시킬 수 있고, 따라서 스피드 컨트롤러에 대한 게인들이 이를 방지하도록 조정될 수 있음을 가리킨다.
전술한 기능 인터페이스의 몇 개의 변형들이 물론 가능하다. 하나의 가능성은, 단순히 토크 및 회전 스피드들 
, 
를 각각 포스 및 선형 스피드들로 변화시키는 것이고, 그때 인버스 타이어 모델은 다음이 된다
다른 대안은, 기설정된 레이아웃을 갖는 단일 구조적 인자 (예컨대, 
)로서 모든 타이어 파라미터들을 단순히 보내는 것이다. 구조의 필드들에서 어떠한 값들도 이그지스팅(existing) 값들을 업데이트하는데 사용될 수 있고, 반면 디폴트 값들은 논-이그지스팅(non-existing) 필드들을 대신하여 사용될 수 있다.
인버스 타이어 모델의 출력들에 대한 다른 옵션들은, 실제 또는 최대 측방향 타이어 포스 
또는 y-방향의 현재 활용되는 타이어 마찰 능력 
을 보내는 것일 수 있다. 이는 다음에 따라 모델 기능들을 야기할 것이다.
앞서 살펴본 바와 같이, 전술한 예들에서 인버스 타이어 모델 입력들 및 출력들의 다수는 선택적이다. 예를 들면, 파리미터들, 
은 실제 측정된 값들 대신에 사용될 수 있다. 원하는 휠 포스에 대응되는 등가 휠 스피드 또는 휠 슬립에 차량을 제어하는데 출력들 
이 필요하지는 않다는 것도 또한 이해된다.
또한, 인버스 타이어 모델 또는 유지되어야 하는 스티어링각 타겟 값에 스티어링각 요청 
을 추가하는 것도 가능하다. 이 경우에, 입력은 요구된 측방향 
뿐 아니라 종방향 
휠 포스들 모두를 포함하고, 출력은 휠 스피드 또는 슬립에 더하여 주어진 휠에 대한 타겟 스티어링각 
을 포함한다. 즉,
더 나아가, 휠 회전 스피드 
, 즉 주어진 휠(210)이 회전하는 스피드는 휠 슬립 
로 대체될 수 있는 것으로 이해된다. 이는, 그라운드 위에서의 휠 스피드 
가 주어진 휠 반경 R을 통하여 휠 스피드 요청 
과 휠 슬립 요청 
이 직접적으로 관련되기 때문이다. 즉, 휠 스피드 및 휠 슬립은 보통 등가 정보량들이다.
전술한 바를 요약하면, 중량 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140)이 여기에 개시된다. 제어 유닛은 차량(100)의 적어도 하나의 휠에 의하여 발생될 원하는 휠 포스 Fx, Fy를 나타내는 입력 데이터를 얻고, 휠(210)에 대한 인버스 타이어 모델 f-1에 기반하여 원하는 휠 포스 Fx, Fy를 발생시키도록 휠(210)에 의하여 유지될 각각의 등가 휠 스피드 또는 휠 슬립으로 입력 데이터를 변환하도록 배치된다. 발생될 원하는 휠 포스를 나타내는 입력 데이터는 예컨대, 차량이 원하는 가속도 프로파일 및/또는 원하는 곡률을 따르도록 만드는데 필요한 포스들이 결정되는 포스 할당 프로세스로부터 얻어질 수 있다. 가속도 프로파일 및 곡률은 차량(100)의 운전자에 의한 수동 제어 입력들로부터 얻어지거나, 또는 VUC 상에서 실행되는 자율 주행 또는 반자율 주행 제어 알고리즘들로부터 얻어질 수 있다. 원하는 휠 포스들은 또한, 무선 링크를 통하여 원격 서버(190)로부터 적어도 부분적으로 얻어질 수 있다.
원하는 휠 포스 Fx, Fy를 나타내는 데이터는 원하는 휠 토크 Treq 및 휠 롤링 반경 R을 포함할 수 있다. 토크 및 반경을 제공함으로써, 등가의 원하는 휠 포스는, 예컨대, Fx=Treq*R로 결정될 수 있다. 제어 유닛(130, 140)은 휠(210)의 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따른 인버스 타이어 모델을 얻도록 배치되고, 또한 등가 휠 스피드 또는 휠 슬립에 기반하여 중량 차량(100)을 제어하도록 배치된다. 이는, 제어 유닛이 인버스 타이어 모드를 어떠한 방식으로 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션들에 적응시키도록 구성됨을 의미한다. 예를 들면, 차량이 고중량 화물을 적재하면, 그때 차량을 제어하는데 사용되는 인버스 타이어 모델은 오퍼레이팅 컨디션의 변화를 고려하도록 조정된다. 이하에서 기술되는 바와 같이, 다양한 타입의 오퍼레이팅 컨디션 파라미터들이 고려될 것이다. 현재 오퍼레이팅 컨디션들에 따른 인버스 타이어 모델을 얻음으로써, 더 정확한 제어 및 또한 더 강건한 제어가 달성될 수 있다. 따라서, 여기에서 고려되는 인버스 타이어 모델들은, 변함 없는(constant) 모델들과 다르게, 중량 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션들에 맞춤되도록 조정되는 것으로 이해된다. 이는 차량 퍼포먼스와 안전성 모두를 향상시킨다.
현재 오퍼레이팅 컨디션은 콤포넌트들 
, 
를 갖는 그라운드 위에서의 차량 또는 휠 스피드를 포함할 수 있다. 예컨대 전술한 정규화된 휠 슬립 차이를 컴퓨팅함으로써, 주어진 양의 슬립에 대응되는 휠 회전 속도를 결정하는데 그라운드 위에서의 이 차량 스피드가 사용될 수 있다. 어떠한 타이어들은, 휠이 천천히 또는 빠르게 회전하는지에 따라 약간 다르게 거동한다. 따라서, 어떠한 인버스 타이어 모델들은, 예컨대 그라운드 위에서 0 km/h로부터 대략 150 km/h까지의 오퍼레이팅 스피드 범위 에서 차이들을 보여줄 수 있다. 요청된 휠 회전 속도들에 기반한 휠 제어는, VMM 기능(260)과 MSD 제어 유닛(230) 사이의 상대적으로 빠른 인터페이스를 요구하는 것으로 이해된다. 이는, 주어진 휠 슬립을 얻는데 요구되는 휠 회전 속도가 시간이 지남에 따라 상대적으로 빠르게 변화할 수 있는, 그라운드 위에서의 속도에 종속되기 때문이다.
현재 오퍼레이팅 컨디션은 또한 선택적으로, 휠(210)과 관련된 법선 하중 Fz 또는 수직 타이어 포스를 포함한다. 법선 하중은, 인버스 타이어 모델, 즉 원하는 휠 포스와 휠 스피드 또는 휠 슬립 사이의 매핑에 상당한 영향을 줄 수 있다. 예를 들면, 최대 사용 가능한 종방향 타이어 포스 Fx는 법선 포스 및 마찰 계수에 의하여 제한된다. 따라서, 법선 하중 Fz에 기반하여 인버스 타이어 모델을 파라미터화함으로써, 차량(100)의 현재 오퍼레이팅 컨디션들을 더욱 가깝게 모델링하는 좀 더 정확한 인버스 타이어 모델을 얻을 수 있다.
어떠한 다른 측면들에 따르면, 현재 오퍼레이팅 컨디션은 휠(210)의 추산된 타이어 스티프니스 Cest를 포함한다. 타이어 스티프니스가 분명하게 추산되면, 그때 더욱 정확한 인버스 타이어 모델이 얻어질 수 있다. 예컨대, 타이어 포스의 측정치들이 휠 슬립에 대하여 매핑되고, 선형 또는 반선형 관계가 결정될 수 있는, 피드백 시스템에 기반하여 타이어 스티프니스가 추산될 수 있다. 또한, 원격 서버(190) 또는 타이어가 식별될 수 있으면 인덱싱될 수 있는, VUC에 연결된 메모리에 유지되는 데이터베이스로부터 타이어 스피프니스가 얻어질 수 있다. 주어진 휠에 부착된 타이어를 식별하는 것은 예컨대, 라디오 프리퀀시 아이덴티피케이션 (RFID) 디바이스를 타이어에 내장시키거나 또는 수동 구성에 의하여 수행될 수 있다.
현재 오퍼레이팅 컨디션들은 더 나아가, 휠의 추산된 타이어 도로 마찰 계수 
를 포함할 수 있다. 이 도로 마찰은, 예컨대, US 9,475,500 B2, US 8,983,749 B1 또는 EP 1719676 B1에 개시된 것과 같은 공지의 방법들을 사용하여 실시간으로 추산될 수 있다. 인버스 타이어 모델은 그때 현재 도로 마찰에 매칭되도록 조정될 수 있다.
현재 오퍼레이팅 컨디션은 더 나아가, 휠(210)의 최소 요구 측방향 포스 능력 Fy,min 및또는 최대 허용 측방향 슬립 
을 포함할 수 있다. 최소 측방향 포스 능력 Fy,min 및 최대 측방향 슬립 각 리미트 
는 타이어 모델에 선택적인 제약들이다. 이 데이터가 인버스 타이어 모델 기능에 입력으로 취해진다면, 그때 제약들로서 이러한 파라미터들을 가지고 출력이 결정될 수 있다. 예를 들면, 출력 휠 스피드들 또는 휠 슬립들이 불충분한 측방향 포스 능력 또는 측방향 슬립을 발생시키는 것이 아니라는 것을 알아낼 수 있고, 이는 이점이 된다.
반대로, 인버스 타이어 모델 f-1은 또한, 휠(210)의 잔여 측방향 포스 능력 Fy,rem을 제공하도록 구성될 수 있다. 잔여 측방향 포스 능력 Fy,rem은 보내어지는 요청들의 경계들을 조정하거나, 너무 낮으면 잔여 측방향 포스 능력을 증가시키도록 그 제어 요청들을 조정하기 위하여 제어 할당기에 대한 피드백으로 사용될 수 있다.
인버스 타이어 모델 f-1은 또한, 원하는 휠 포스 및 휠의 현재 오퍼레이팅 컨디션에 관련된 타이어 오퍼레이팅 포인트에서 휠 스피드 또는 휠 슬립에 대한 원하는 휠 포스 dFx, dFy의 구배를 제공하도록 구성될 수 있다. 구배는, 입력 파라미터들의 작은 변화가 이루어지면 모델의 거동에 관한 정보를 제공하고, 예컨대, MSD 제어 유닛들(230)의 제어 알고리즘들을 조정하는데 유용하게 사용될 수 있다. 예를 들면, 구배들은 PID 컨트롤러와 같은 제어 기능의 게인을 조정하는데 사용될 수 있다.
도 7은 전술한 것들 중 적어도 어떠한 것을 요약하는 방법들을 도시한 플로우차트이다. 중량 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140)에서 수행되는 방법이 도시된다. 상기 방법은 차량(100)의 적어도 하나의 휠(210)에 의하여 발생될 원하는 휠 포스 Fx, Fy를 나타내는 입력 데이터를 얻는 것(S1)과, 휠(210)과 관련된 인버스 타이어 모델 f-1을 얻는 것(S2)을 포함하고, 인버스 타이어 모델은 휠(210)의 현재 오퍼레이팅 컨디션에 종속된다. 상기 방법은 추가적으로, 휠의 인버스 타이어 모델에 기반하여 원하는 휠 포스 Fx, Fy를 발생시키기 위하여 휠(210)에 의하여 유지될 각각의 등가 휠 스피드 또는 휠 슬립으로 입력 데이터를 변환하는 것(S3)과, 등가 휠 스피드 또는 휠 슬립에 기반하여 중량 차량(100)을 제어하는 것(S4)을 포함한다.
도 8은, 다수의 기능 유닛들의 측면에서, VUC(130, 140) 와 같은 제어 유닛의 콤포넌트들을 개략적으로 도시한다. 제어 유닛은, 여기에서 기술된 것들의 실시예들에 따라, TSM(270), VMM(260) 및/또는 MSD 제어 기능(230)의 전술한 기능들의 하나 이상을 구현할 수 있다. 제어 유닛은, 중량 차량(100)의 제어를 위하여 전술한 기능들의 적어도 어떠한 것들을 실행하도록 구성된다. 프로세싱 회로(810)는, 예컨대 스토리지 매체(820)의 형태의 컴퓨터 프로그램 프로덕트에 저장된 소프트웨어 명령들을 실행할 수 있는, 적합한 중앙 처리 유닛(CPU), 멀티프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 시그널 프로세서(DSP) 등 중 하나 이상의 어떠한 조합을 사용하여 제공된다. 프로세싱 회로(810)는 추가적으로, 적어도 하나의 주문형 반도체(ASIC) 또는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)로 제공될 수 있다.
특히, 프로세싱 회로(810)는 제어 유닛(101)이 도 7와 관련하여 기술된 방법들과 같은 오퍼레이션들, 또는 단계들의 세트를 수행하도록 구성된다. 예를 들면, 스토리지 매체(820)는 오퍼레이션들 세트를 저장할 수 있고, 프로세싱 회로(810)는 제어 유닛(900)이 오퍼레이션들 세트를 수행하도록, 스토리지 매체(820)로부터 오퍼레이션들 세트를 검색하도록 구성될 수 있다. 오퍼레이션들 세트는, 실행 가능한 명령들의 세트로서 제공될 수 있다. 따라서, 프로세싱 회로(810)는 이에 의하여 여기에서 개시된 방법들을 실행하도록 배치된다.
스토리지 매체(820)는 또한, 예컨대 마그네틱 메모리, 옵티컬 메모리, 솔리드 스테이트 메모리 또는 더 나아가 원격 탑재 메모리의 어느 하나 또는 조합일 수 있는 영구 스토리지를 포함할 수 있다.
제어 유닛(900)은 추가적으로, 적어도 하나의 외부 디바이스와 커뮤니케이션을 위한 인퍼테이스(830)를 포함할 수 있다. 따라서, 인터페이스(830)는 아날로그 및 디지털 콤포넌트들 및 적절한 수의 와이어라인 또는 무선 커뮤니케이션을 위한 포트들을 포함하는 하나 이상의 트랜스미터들 및 리시버들을 포함할 수 있다.
프로세싱 회로(810)는 예컨대, 인터페이스(830) 및 스토리지 매체(820)에 데이터 및 제어 신호들을 보내고, 인터페이스(830)로부터 데이터 및 리포트들을 수신하고, 스토리지 매체(820)로부터 데이터 및 명령들을 검색함으로서 제어 유닛(900)의 일반 오퍼레이션을 제어한다. 제어 노드의, 관련 기능뿐 아니라 다른 콤포넌트들은 여기에서 제시된 개념들을 흐리지 않도록 하기 위하여 생략된다.
도 9는, 컴퓨터 상에서 실행될 때, 도 7에 도시된 방법들을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단(920)을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 담은 컴퓨터 읽기 가능한 매체(910)를 도시한다. 컴퓨터 읽기 가능한 매체 및 코드 수단은 함께 컴퓨터 프로그램 프로덕트(900)를 형성할 수 있다.
도 10은 여기에서 개시된 기술들이 유리하게 사용될 수 있는, 예시적인 차량 론칭 시나리오(1000)를 보여준다. 차량(100)은, 가속됨에 따라(1020), 변화하는 마찰 컨디션들(1030, 1040, 1050)을 겪을 것이다. 도로(1010)는 또한 평탄하지 않고 및/또는 경사질 수 있다. 도로 또는 차량 컨디션들이 변화함에 따라 휠 토크의 신속한 제어가 요구되기 때문에, 휠 스피드 리미트들을 갖지 않는 토크-기반 스타트 제어는 도전들에 직면할 것이다. 예를 들면, VMM은 대략 10 ms의 업데이트 속도로 오퍼레이팅될 수 있는데 반하여, MSD 제어 유닛(230)은 대략 1 ms의 업데이트 속도로, 즉 10배 더 빠르게 오퍼레이팅될 수 있다. 이는, 드라이빙 컨디션들의 예측하지 못한 변화들에 더 늦게 반응하는 VMM--기반 제어와 비교하여, MSD 제어 유닛(230)은 일시적인 효과들에 더 빠르게 적응하고 그에 의하여 더 우수한 방식으로 차량 스타트 동안 예측하지 못한 저항들을 극복할 수 있음을 의미한다. 다른 한편 제안된 기술은 단순히 각 피동 휠의 서로 다른 MSD 제어 유닛들에 의하여 유지될 적절한 타겟 휠 슬립 값들을 알아내고, 차량 스피드 및 구성된 타겟 휠 슬립 또는 휠 슬립 리미트들에 따라 적절한 휠 스피드들을 설정함으로써 요청된 값들 이하에서 휠 슬립을 유지하도록 전기 머신들을 제어하는, MSD 제어 유닛들에 이러한 타겟 휠 슬립 값들 (또는 원하는 휠 슬립 값들에 기반하여 결정되는 관련 휠 스피드 리미트들)을 소통한다. 이러한 방식으로, 제어는 실제 전기 머신에 더 가까운 제어 스택으로 아래로 이전된다. 예를 들면, 도 10의 차량(100)의 하나 이상의 휠의 현재 모터 스피드가 상한 휠 스피드를 초과하면, 모터 컨트롤러는 인가된 모터 토크를 감소시킨다. 모터 스피드가 상한 스피드 리미트 이하가 될 때까지 모터 토크는 계속하여 감소된다. 또한, 모터 스피드가 하한 스피드 리미트 미만인 것으로 측정되면, 전기 머신에 인가되는 토크는 마지막 시간-단계보다 상대적으로 증가될 것이다. 모터 스피드가 하한 스피드 리미트 이상이 될 때까지 모터 토크는 계속하여 증가될 것이다.
도 11은 중량 차량(100)을 시동하기 위한 방법을 도시하는데, 상기 방법은 차량(100)을 시동하기 위한 모션 명령을 얻는 것(SB1)과, 모션 명령을 실행하기에 적합한 휠 슬립과 관련된 타겟 휠 슬립 리미트 값 
을 얻는 것(SB2)와, 차량(100)의 휠 슬립을 타겟 휠 슬립 리미트 값 
미만으로 유지하도록 휠 스피드 
를 제어하는 것(SB3)를 포함한다. 휠 슬립 리미트 또는 이와 동등하게 휠 스피드 리미트 값은 여기에서 기술된 바와 같이 휠 스피드에 따라 구성될 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 휠 스피드 리미트들은, 과도한 휠 슬립이 발생되지 않도록, 원하는 휠 슬립에 종속하여 구성될 수 있다. 오로지 토크-기반 제어와 반대되게, 제어가 차량의 속도에 대한 휠 스피드에 직접적으로 기반하기 때문에, 이러한 방식으로 제어된 차량 스타트가 효과적인 방식으로 얻어진다. 제어가 더 추진 유닛 또는 유닛들을 향해 그리고 중앙 차량 제어로부터 더 멀리 이전될 수 있고, 더 높은 대역폭 (더 빠른 루프들)의 제어 루프들이 이러한 방식으로 실현될 수 있기 때문에, 이는 이점이 된다. 중앙적인 것과 비교하여 국부적으로 증가된 제어 대역폭에 기인하여, 예측하지 못한 저항들 및 트랜션트들이 더 효과적으로 핸들링될 수 있다.
본 개시물에 따르면, 전기 머신 WEM은, 차량을 시동시키기 위한 모션 명령에 따라 결정된 타겟 휠 슬립 리미트 값 
또는 휠 슬립 리미트에 대응되는 타겟 휠 스피드 리미트 미만으로 휠 슬립을 유지하도록 요청을 받는다. 전기 머신은 단순히, 예컨대, 론칭 오퍼레이션 중에 구성된 휠 스피드 리미트 값에 가까운 휠 스피드를 인가할 수 있다. 예를 들면, 타겟 휠 슬립 리미트 값이 0.1로 설정되면, 그때 휠 회전 속도는, 휠이 항상 구성된 양 또는 구성된 양보다 살짝 작은 양으로 미끄러지도록 차량 속도보다 0.1 초과하는 상대 차이로, WEM에 의하여 계속적으로, 설정될 것이다. 즉, 차량의 속도에 대한 타겟 휠 스피드 차이가 구성되고, 그때 대비하여 제어된다. (비록 타이어 번아웃을 야기할 수 있기 때문에 너무 큰 슬립을 요청하는 것은 바람직하지 않을 것이지만), 이는, 적어도 부분적으로, 전기 머신이 높은 토크를 신속하게 전달할 수 있기 때문에, 즉, 그것으로부터 요청된 어떠한 휠 슬립을 발생시킬 수 있기 때문에 가능하다. 전기 머신의 피크 토크 능력은 일반적으로 매우 높으나, 오로지 제한된 시간 동안 얻어질 수 있다. 따라서, 차량 스타트 동안 전기 머신 또는 머신들로부터 하이 피크 토크를 사용하는 것은 유리할 수 있다.
론칭 중에 차량들을 제어하는 공지의 방법들은 대신 토크 제어에 기반을 두는데, 이는 어떠한 슬립 리미트 제약 하에 힘 닿는데까지 달성하려고 시도하는 토크 요청들을 전기 머신들에 보냄을 의미한다. 중량 차량들을 론칭하기 위한 공지의 방법들과 비교하여, 제안된 방법들은 전기 머신들에 더 가깝게 제어를 이동시킨다.
어떠한 측면들에 따르면, 상기 방법은,
의 관계에 기반하여 타겟 휠 슬립 리미트 값 
미만으로 차량(100)의 각각의 휠의 휠 슬립을 유지하도록 휠 스피드 
를 제어하는 것(SB31)을 포함하고,
여기서 
는 휠 스피드를 나타내고, 
는 타겟 휠 슬립 리미트 값을 나타내고, 
는 기준 속도이고, 
는 휠의 기준계에서의 차량 속도이고, R은 휠 반경을 나타낸다.
어떠한 측면들에 따르면, 모션 명령 SB11은 차량(100)의 요청 가속도 areq 를 포함하고, 타겟 휠 슬립 리미트 
는 요청 가속도에 도달하는데 요구되는 종방향 포스 Fx'에 따라 결정된다 (SB21).
어떠한 측면들에 따르면, 상기 방법은, 요청 가속도에 도달하는데 요구되는 종방향 포스 Fx'로부터 그리고 측방향 포스 Fy 및 종방향 휠 슬립 비 사이의 기설정된 관계(400)로부터 타겟 휠 슬립 리미트 값 
을 알아내는 것(SB212)를 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, 상기 방법은 관계 Fx'=m*areq에 기반하여 요청 가속도에 도달하는데 요구되는 종방향 포스 Fx'를 알아내는 것(SB211)을 포함하고, 여기서 m은 차량(100)의 질량이고, areq 는 차량(100)의 요청 가속도이다.
어떠한 측면들에 따르면, 측방향 포스 Fy 및 종방향 휠 슬립 비 사이의 기설정된 관계(400)는 추산된 도로 컨디션에 따라 기설정된다(SB213). 어떠한 측면들에 따르면, 모션 명령(SB12)은 차량의 요청 마지막 속도 vreq를 포함하고, 타겟 휠 슬립 리미트 
은 기구성된 휠 슬립 리미트 값(SB22)이다.
어떠한 측면들에 따르면, 상기 방법은
의 관계에 기반하여 타겟 휠 슬립 리미트 값 
미만으로 차량(100)의 휠 슬립을 유지하도록 휠 스피드 
를 제어하는 것(SB311)을 포함한다.
여기서, 
는 차량(100)의 요청 마지막 속도 vreq로 설정된다.
어떠한 측면들에 따르면, 상기 방법은 기구성된 최대 가속도 값 미만으로 차량 가속도를 유지하도록 휠 스피드 
를 제어하는 것(SB32)을 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, 상기 방법은 기구성된 최대 휠 스피드 값 미만으로 휠 스피드를 유지하도록 휠 스피드 
를 유지하는 것(SB33)을 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, 상기 방법은, 차량 속도 
가 구성된 쓰레숄드 속도 
를 초과하면, 고정 휠 슬립 리미트로 토크 요청에 기반하여 차량 속도 
를 제어하는 것(SB34)을 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, 모션 명령(SB13)은 정지로부터 정지까지 차량(100)에 의하여 횡단되는 거리 dreq를 포함하고, 상기 방법은
과 같이 거리 dreq에 도달하는 시간에 걸쳐 휠 스피드를 적분하는 것(SB4)을 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, 모션 명령은 제한된 시간 동안 인가될 피크 토크에 대한 요청에 대응된다.
어떠한 측면들에 따르면, 상기 방법은 오픈 디퍼렌셜 배치를 통하여 드라이브 휠들에 연결된 전기 머신에 휠 스피드 요청을 전송하는 것(SB5)을 포함하고, 상기 방법은 타겟 휠 슬립 리미트 값 
미만으로 차량(100)의 휠 슬립을 유지하도록 전기 머신의 휠 스피드 
를 제어하는 것을 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, 상기 방법은 구성된 시간에 걸쳐 최초 값으로부터 기설정된 마지막 값까지 타겟 휠 슬립 리미트 값 
을 증가시키는 것을 포함한다.
도 12는 차량(100)의 적어도 하나의 액츄에이터(220, 250)를 제어하는 방법을 도시하는데 여기서 액츄에이터는 차량(100)의 적어도 하나의 휠(210)에 토크를 인가하도록 구성된다. 인가된 토크는 제어 대역폭과 관련된 제어 기능에 의하여 결정된다. 상기 방법은 휠(210)의 현재 회전 스피드에 관련된 제1 파라미터 값과 휠(210)의 타겟 회전 스피드 리미트와 관련된 제2 파라미터 값 사이의 차이를 감소시키도록 인가된 토크를 제어하기 위한 제어 기능을 구성하는 것(SC1)을 포함하고, 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션을 나타내는 데이터를 얻는 것(SC2)을 포함하고, 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 제어 기능의 제어 대역폭을 설정하는 것(SC3)을 포함한다. 상기 방법은 또한, 제어 기능을 사용하여 액츄에이터(220, 250)를 제어하는 것(SC4)을 포함한다.
제어 기능은, 적어도 하나의 액츄에이터에 토크를 인가하도록 구성되는 오퍼레이션 기능으로 이해되어야 한다. 제어 대역폭을 이용하여, 토크는, 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 다양한 응답 시간으로 인가될 수 있다. 일 예시에 따르면, 감소된 대역폭은 액츄에이터에 대한 증가된 토크 응답 시간에 관련될 수 있다. 따라서, 토크는 증가된 대역폭을 가지고 더 신속하게 인가된다. 더 나아가, 휠의 타겟 회전 스피드에 관련된 값뿐만 아니라, 휠의 현재 회전 스피드에 관련된 값은, 휠 슬립, 즉 그라운드 위의 휠 스피드와 실제 휠 스피드 사이의 차이뿐 아니라, 회전 휠 스피드에 관련될 수 있는 값들로 이해되어야 한다. 후자의 경우에, 제1 파라미터는 따라서, 휠의 현재 휠 슬립일 수 있고, 제2 파라미터는 휠의 타겟 휠 슬립일 수 있다. 이점은 대역폭이 현재 오퍼레이팅 컨디션에 기반하여 제어된다는데 있고, 이는 요구될 때는 신속한 토크 응답을 야기하고, 다른 상황들에서는 더 낮고, 더 온건한 토크 응답을 야기할 것이다. 따라서, 오퍼레이션 중의 편안함은 향상되고, 요구될 때에만 신속한 에너지 소비 오퍼레이션이 수행됨에 따라 차량의 전체적인 에너지 소비는 감소될 수 있다. 더 나아가, 증가된 구성 용이성은, 일반적인 차량 제어를 최적화할 때, 추가적인 자유도들을 가능하게 한다. 더 나아가, 제어 기능은, 휠의 회전 속도에 관련된 파라미터들을 얻는다. 휠로부터의 어떠한 타이어 포스를 요청하기 위한 통상의 접근은, 상위 계층 제어 기능으로부터 보내어진 토크 요청들에 기반하여 액츄에이터 레벨에서 토크 제어를 사용하는 것이다. 그러나, 예컨대 컨트롤러 에어리어 네트워크(CAN) 버스를 통한 다른 제어 기능 사이의 컴뮤니케이션에 수반되는 레이턴시들은 슬립 제어 퍼포먼스를 상당히 제한한다. 따라서, 예컨대 토크 기반 제어와 비교하여 유리한 스피드 기반 제어 기능이 얻어진다. 특히, 전기 머신에 대하여, 국부적으로 수행되는 휠 슬립의 스피드 기반 제어는, 주로 CAN 메시지 사이클 타임에 기인하여, 중앙적으로 관리되는 토크 제어와 비교하여 더 신속하다.
이하에서 더 구체적으로 살펴보는 바와 같이, 상기 방법은 차량 모션 관리 시스템 및 액츄에이터 제어 시스템을 사용하여 바람직하게 실행될 수 있다. 그러한 차량 모션 관리 시스템 및 액츄에이터 제어 시스템을 구현할 때, 대역폭은 다수의 서로 다른 방식들로 제어될 수 있다. 예를 들면, 차량 모션 관리 시스템은, 차량 오퍼레이팅 컨디션뿐 아니라, 타겟 대역폭에 관련된 데이터를 포함하는 제어 신호를 액츄에이터 제어 시스템으로 전송하도록 배치될 수 있다. 따라서, 타겟 대역폭은 차량 모션 관리 시스템에 의하여 설정/결정된다. 타겟 대역폭에 기반하여, 액츄에이터 제어 시스템은, 타겟 대역폭을 달성하기 위하여 다양한 파라미터들에 기반하여 제어 대역폭을 결정한다.
전술한 제1 파라미터 값은 예컨대, 휠의 회전 스피드 또는 휠의 현재 휠 슬립일 수 있다. 그 결과, 제2 파라미터 값은 휠의 타겟 회전 스피드 또는 휠의 타겟 휠 슬립일 수 있다.
도 13은 차량(100)의 적어도 하나의 휠(210)에 토크를 인가하도록 적어도 하나의 액츄에이터(220, 250)를 제어하기 위하여 액츄에이터 제어 시스템에서 수행되는 방법을 도시한다. 액츄에이터 제어 시스템은 제어 기능을 포함하고, 인가되는 토크는 제어 대역폭과 관련하여 제어 기능에 의하여 결정된다. 상기 방법은 휠(210)의 현재 회전 스피드에 관련된 제1 파라미터 값을 알아내는 것(SC10)과, 제1 파라미터 값과 휠(210)의 타겟 회전 스피드에 관련된 제2 파라미터 값 사이의 차이를 감소시키도록 인가된 토크를 제어하기 위한 제어 기능을 구성하는 것(SC20)과, 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션을 나타내는 데이터를 얻는 것(SC30)을 포함한다. 상기 방법은, 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 제어 기능의 제어 대역폭을 설정하는 것(SC40)과, 제어 기능을 사용하여 액츄에이터를 제어하는 것(SC50)을 추가적으로 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, 제어 기능은 액츄에이터의 스피드를 제어하도록 구성된다.
어떠한 측면들에 따르면, 제어 기능의 증가된 대역폭은 액츄에이터에 대한 증가된 토크 응답과 관련된다.
어떠한 측면들에 따르면, 제어 기능의 제어 대역폭은 액츄에이터에 대한 기설정된 피드백 게인들의 세트를 사용하여 제어되고, 각 피드백 게인은 차량의 특정 오퍼레이팅 컨디션에 관련된다.
어떠한 측면들에 따르면, 제어 기능은 PID-컨트롤러이다.
어떠한 측면들에 따르면, 제어 기능은 비례 제어기이고, 상기 방법은 제어 기능에 대한 타겟 대역폭을 나타내는 신호를 얻는 것과, 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션에 관련된 비례 파라미터와 타겟 대역폭을 사용하여 제어 기능을 구성하는 것을 포함한다.
도 14는, 차량(100)의 차량 모션 관리 시스템(260)에서 수행되는 방법을 도시하고, 차량 모션 관리 시스템은, 그들 사이의 제어 신호들의 커뮤니케이션을 위하여 액츄에이터 제어 시스템에 연결된다. 상기 방법은, 차량의 현재 스피드를 얻는 것(SC100)과, 차량(100)의 현재 오퍼레이팅 컨디션을 알아내는 것(SC200)과, 액츄에이터 제어 시스템으로 제어 신호를 전송하는 것(SC300)을 포함한다. 제어 신호는, 액츄에이터 제어 시스템에 의하여 실행될 때, 제어 대역폭과 관련하여, 휠의 타겟 회전 스피드와 관련된 제2 파라미터 값과 차량의 현재 스피드에 기반하여 휠의 현재 회전 스피드에 관련된 제1 파라미터 값 사이의 차이를 감소시키기 위하여 차량의 적어도 하나의 휠에 액츄에이터 제어 시스템의 제어 기능이 토크를 인가하도록 만드는 명령들을 나타낸다. 제어 대역폭은, 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 결정될 수 있다.
어떠한 측면들에 따르면, 상기 방법은 추가적으로, 현재 오퍼레이팅 컨디션에 기반하여 차량의 타겟 스피드를 결정하는 것을 포함하고, 여기서 휠의 타겟 회전 스피드는 차량의 타겟 스피드에 기반한다.
어떠한 측면들에 따르면, 상기 방법은 추가적으로, 현재 오퍼레이팅 컨디션에 기반하여 차량의 원하는 오퍼레이션 퍼포먼스를 결정하는 것을 포함하고, 여기서 제어 대역폭은 차량의 원하는 오퍼레이션 퍼포먼스에 따라 결정될 수 있다.
어떠한 측면들에 따르면, 상기 방법은 추가적으로, 타겟 대역폭을 결정하는 것과, 결정된 타겟 대역폭을 포함하는 제어 신호를 전송하는 것을 포함하고, 여기서 제어 대역폭은 타겟 대역폭에 따라 추가적으로 결정될 수 있다.
어떠한 측면들에 따르면, 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션은, 현재 차량 컨디션과 차량이 주행하는 현재 도로 컨디션 중 적어도 하나에 기반한다.
어떠한 측면들에 따르면, 현재 오퍼레이팅 컨디션은, 현재 차량 질량, 차량이 주행하는 도로의 경사, 차량 스피드, 차량의 휠과 노면 사이의 마찰 레벨 및 현재 타이어 스티프니스 중 적어도 하나이다.
여기에 차량(100)의 액츄에이터 제어 시스템이 또한 개시되는데, 액츄에이터 제어 시스템은, 차량의 적어도 하나의 휠에 토크를 인가하도록 적어도 액츄에이터(220, 250)를 제어하도록 구성된다. 액츄에이터 제어 시스템은 제어 기능을 포함하고, 인가된 토크는 제어 대역폭과 관련하여 제어 기능에 의하여 결정된다. 액츄에이터 제어 시스템은, 휠의 현재 회전 스피드와 관련된 제1 파라미터 값을 알아내고, 제1 파라미터 값과 휠의 타겟 회전 스피드와 관련된 제2 파라미터 값 사이의 차이를 감소시키도록 인가된 토크를 제어하기 위한 제어 기능을 구성하고, 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션을 나타내는 데이터를 얻고, 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 제어 기능의 대역폭을 설정하고, 제어 기능을 사용하여 액츄에이터를 제어하도록 구성된다.
여기에 차량(100)의 차량 모션 관리 시스템(260)이 또한 개시되는데, 차량 모션 관리 시스템(260)은 그들 사이의 제어 신호들의 커뮤니케이션을 위하여 액츄에이터 제어 시스템에 연결되고, 차량 모션 관리 시스템은, 차량의 현재 스피드를 얻고, 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션을 알아내고, 액츄에이터 제어 시스템에 제어 신호를 전송하도록 구성된다. 제어 신호는, 액츄에이터 제어 시스템에 의하여 실행될 때, 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 결정되는 제어 대역폭과 관련하여, 휠의 타겟 회전 스피드와 관련된 제2 파라미터 값과, 차량의 현재 스피드에 기반하여 휠의 현재 회전 스피드에 관련된 제1 파라미터 값 사이의 차이를 감소시키도록 차량의 적어도 하나의 휠에 액츄에이터 제어 시스템의 제어 기능이 토크를 인가하도록 만드는 명령들을 나타낸다.
더 나아가, 차량의 액츄에이터 제어 시스템에 의하여 실행될 명령들을 나타내는 제어 신호가 여기에 개시된다. 제어 신호는, 액츄에이터 제어 시스템이 휠(210)의 현재 회전 스피드를 결정할 수 있도록 하는 차량 스피드 콤포넌트와, 명령들을 나타내는 차량 오퍼레이팅 컨디션 콤포넌트를 포함한다. 이 명령들은, 액츄에이터 제어 시스템에 의하여 실행될 때, 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 결정될 수 있는 제어 대역폭과 관련하여, 휠의 타겟 회전 스피드에 관련된 제2 파라미터 값과, 차량의 현재 스피드에 기반하여 휠의 현재 회전 스피드와 관련된 제1 파라미터 값 사이의 차이를 감소시키도록 차량의 적어도 하나의 휠에 액츄에이터 제어 시스템의 제어 기능이 토크를 인가하도록 만든다.
도 8, 도 15 및 도 16을 참조할 때, 타이어(210)가 구비된 차량 휠을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140)이 도시된다. 제어 유닛은 데이터 스토리지(820)를 포함하거나, 데이터 스토리지(820)에 작동되게 연결되는데, 데이터 스토리지는 타이어에 대한 저장된 타이어 모델(400, 1504)을 갖고, 타이어 모델에서 종방향 타이어 포스 Fx는 적어도 종방향 휠 슬립 
의 함수로 표현되고, 종방향 휠 슬립은 휠의 회전 스피드 및 차량의 속도에 종속된다. 제어 유닛은 적어도 하나의 타이어 파라미터 입력을 수신하고, 수신된 타이퍼 파라미터 입력에 기반하여 저장된 타이어 모델 내의 상기 기능을 수정하도록 구성되고, 타이어 파라미터 입력은 타이어의 종방향 슬립 스티프니스에 영향을 미치는 적어도 하나의 파라미터의 측정된 값을 포함한다. 제어 유닛은 또한, 휠 토크 요청을 얻거나 발생시키고, 수정된 기능에 기반하여 얻거나 발생된 휠 토크 요청을 휠 회전 스피드 리미트 요청으로 변환하고, 상기 휠 회전 스피드 리미트 요청 미만으로 휠의 회전 스피드를 제공하도록 휠 회전 스피드 리미트 요청을 액츄에이터에 보내도록 배치된다. 이 개념은, 슬립 제어에서와 동일한 차량 서브 시스템에서 토크 제어를 제공함에 의하여 레이턴시의 문제를 피할 수 있다는 것을 깨닫는 것에 기반을 둔다. 그러한 서브-시스템들은, 차량 제어 유닛으로부터 토크 요청들이 전통적으로 보내어지는, 차량 제어 유닛과 비교하여 상대적으로 짧은 응답 시간들을 갖는다. 더 구체적으로는, 종방향 타이어 포스가 적어도 종방향 휠 슬립의 함수인 타이어 모델을 사용함으로써, 슬립 제어 서브-시스템이 원하는 종방향 포스에 대응되는 슬립 요청을 제공하도록 사용될 수 있다는 것을 깨달았다. 특히, 빠른 응답 시간을 제공하는 이점에 더하여 그러한 제어가 정확하도록, 타이어 모델은 타이어의 슬립 스티프니스에 영향을 미치는 하나 이상의 파라미터들에 기반하여 수정될 수 있어야 한다는 것을 깨달았다. 따라서, 일반적인 표현으로, 포스/슬립 -기반 타이어 모델을 타이어의 현재 상태 또는 현재 주행 컨디션들에 적응시킴으로써, 휠의 정확하고 빠른 제어가 가능해진다. 휠 슬립 리미트 값들 및/또는 휠 스피드 리미트 값들은 아날로그 방식으로 결정되고 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 타이어 모델(400)에 기반하여 휠(210)의 정확한 제어를 제공하기 위하여, 타이어 모델은 현재 컨디션들로 업데이트되어야 한다. 여기서, 휠의 제어는 넓게는, 인가된 토크가 타겟 토크를 따르도록 제어되는 토크 제어, 휠 회전 속도가 타겟 스피드를 따르도록 제어되는 스피드 제어, 휠 스피드 또는 토크가 타겟 휠 슬립을 최대한 가깝게 따르도록 제어되는 휠 슬립 제어를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
타이어 모델은, 주위 온도, 타이어 압력, 법선 하중, 수명, 마모 등과 같은 다양한 인자들에 의하여 영향을 받을 수 있다. 이러한 그리고 다른 인자들은 측정 가능한 파라미터들로 적절히 정량화될 수 있고, 타이어 파라미터 입력들로 제공될 수 있다. 따라서, 도 3을 참조할 때, VMM(260)이 휠 토크 요청을 얻거나 그렇지 않다면 VMM(260)이 휠에서 발생될 원하는 타이어 포스를 결정할 때, 그것은 타이어 모델의 수정된 기능에 기반하여, 얻어진 휠 토크 요청 또는 원하는 타이어 포스를 휠 회전 스피드 요청 또는 휠 슬립 요청으로 변환할 수 있다. 동등하게, 휠 스피드 리미트들 및/또는 휠 슬립 리미트들은, MSD 제어 유닛에 대한 요청들로 결정되고 전송될 수 있다.
어떠한 측면들에 따르면, 타이어(1502)는 타이어 모델(1504)을 또한 포함하는 키트(1500)의 부분을 형성하고, 타이어 모델은 (USD 플래시 드라이브와 같은) 플래시 드라이브에 의하여 도 15에 도시된다. 그러나, 타이어 모델 신호(1504)는 상상 가능한 다양한 매체에 저장될 수 있고, 반드시 타이어(1502)와 물리적으로 함께 전달되는 것은 아니고, 원격 서버 등으로부터 타이어 모델(1504)을 다운로딩함으로써 접근할 수 있다.
적어도 하나의 파라미터는, 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택적으로 선택된다:
- 타이어의 수명 tact,
- 주위 온도 Tact,
- 타이어의 타이어 압력 Pact,
- 타이어에 인가되는 법선 하중, 및
- 타이어에 의하여 주행되는 거리 dact로 적절하게 근사화되는, 타이어의 마모.
어떠한 측면들에 따르면, 제어 유닛은, 상기 기능에 슬립 스티프니스 수정 인자 cp, cT, ca, cw를 적용함으로서 저장된 타이어 모델(400) 내의 상기 기능을 수정하도록 구성되고, 슬립 스티프니스 수정 인자는 파라미터에 대하여 차이를 갖는다.
어떠한 측면들에 따르면, 제어 유닛은 복수의 서로 다른 타이어 파라미터 입력들을 수신하도록 구성되고, 각 타이어 파마미터 입력은, 타이어의 종방향 슬립 스티프니스에 영향을 미치는 복수의 파라미터들의 각각의 측정된 값을 포함한다. 제어 유닛은 더 나아가, 상기 기능에 컴바인된 수정 인자를 적용함으로써 저장된 타이어 모델(400)의 상기 기능을 수정하도록 구성되고, 컴바인된 수정 인자는 복수의 슬립 스티프니스 수정 인자들의 함수이고, 여기서 각 슬립 스티프니스 수정 인자는 상기 복수의 파라미터들의 각각에 대하여 차이를 갖는다.
어떠한 측면들에 따르면, 상기 적어도 하나의 타이어 파마미터 입력은 주 타이어 파라미터 입력이고, 상기 적어도 하나의 파라미터는 주 파라미터이고, 여기서 제어 유닛은 추가적으로, 적어도 하나의 제2 파라미터의 측정된 값을 포함하는 적어도 하나의 제2 타이어 파라미터 입력에 기반하여 저장된 타이어 모델(400) 내의 상기 기능을 수정하도록 구성되고, 적어도 하나의 제2 파라미터는 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다:
- 롤링 반경,
- 공칭 피크 마찰, 및
- 롤링 저항 계수.
어떠한 측면들에 따르면, 제어 유닛은, 휠 토크 요청을 휠 회전 스피드 요청으로 변환하는 변환에서, 수정된 기능에 기반하여 슬립 요청을 계산하고, 다음의 슬립 공식을 사용하여 슬립 요청을 휠 회전 스피드 요청으로 변환하도록 구성되고,
여기서, 
는 종방향 휠 슬립이고, 
는 휠의 회전 스피드이고, R은 미터 단위의 휠 반경이고, 
는 휠의 각속도이고, 
는 휠의 종방향 스피드이다.
도 16은 타이어를 구비하는 차량 휠에 인가되는 토크를 제어하기 위한 방법을 도시하는데, 상기 방법은, 타이어의 종방향 슬립 스티프니스에 영향을 미치는 적어도 하나의 파라미터의 측정된 값을 포함하는 적어도 하나의 타이어 파라미터 입력을 수신하는 것(SD1)과, 수신된 타이어 파라미터 입력에 기반하여 타이어에 대한 타이어 모델을 수정하는 것(SD2)을 포함하고, 타이어 모델에서, 종방향 타이어 포스는 종방향 휠 슬립의 함수로 표현되고, 종방향 휠 슬립은 휠의 회전 스피드 및 차량의 속도에 종속하고, 타이어 모델을 수정하는 단계는 상기 기능을 수정하는 것을 포함한다. 상기 방법은 추가적으로, 휠 토크 요청을 얻거나 발생시키는 것(SD3)과, 수정된 기능에 기반하여 얻거나 발생된 휠 토크 요청을 휠 회전 스피드 요청으로 변환하는 것(SD4)과, 상기 휠 회전 스피드 요청에 대응되는 휠의 회전 스피드를 제공하기 위하여 액츄에이터에 휠 회전 스피드 요청을 보내는 것(SD5)을 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, 상기 적어도 하나의 파라미터는, 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다:
- 타이어의 수명,
- 주위 온도,
- 타이어의 타이어 압력,
- 타이어의 법선 하중, 및
- 타이어에 의하여 주행되는 거리로 적절히 근사화되는 타이어의 마모.
어떠한 측면들에 따르면, 수정하는 것(SD2)은 상기 기능에 슬립 스티프니스 수정 인자를 적용하는 것을 포함하고, 슬립 스티프니스 수정 인자는 파라미터에 대하여 차이를 갖는다.
어떠한 측면들에 따르면, 상기 방법은 또한, 복수의 서로 다른 타이어 파라미터 입력들을 수신하는 것을 포함하고, 각 타이어 파라미터 입력은 타이어의 종방향 슬립 스티프니스에 영향을 미치는 복수의 파라미터들의 각각의 측정된 값을 포함하고, 상기 수정하는 단계는 상기 기능에 컴바인된 수정 인자를 적용하는 것을 포함하고, 컴바인된 수정 인자는 복수의 슬립 스티프니스 수정 인자들의 함수이고, 각 슬립 스티프니스 수정 인자는 상기 복수의 파라미터들의 각각에 대하여 차이를 갖는다.
어떠한 측면들에 따르면, 상기 적어도 하나의 타이어 파라미터 입력은 주 타이어 파라미터 입력이고, 상기 적어도 하나의 파라미터는 주 파라미터이고, 수정하는 것(SD2)은 적어도 하나의 제2 파라미터의 측정된 값을 포함하는 적어도 하나의 제2 타이어 파라미터 입력에 기반하여 저장된 타이어 모델 내의 상기 기능을 수정하는 것을 포함하고, 적어도 하나의 제2 파라미터는 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다:
- 롤링 반경,
- 공칭 피크 마찰, 및
- 롤링 저항 계수.
어떠한 측면들에 따르면, 변환하는 것(SD4)은 수정된 기능에 기반하여 슬립 리미트 요청을 계산하는 것과, 다음의 슬립 공식을 사용하여 슬립 리미트 요청을 휠 회전 스피드 리미트 요청으로 변환한다:
여기서, 
는 종방향 휠 슬립이고, 
는 휠의 회전 스피드이고, R은 미터 단위의 휠 반경이고, 
는 휠의 각속도이고, 
는 휠의 종방향 스피드이다.
도 2를 참조할 때, 비-제한적인 실시예에 따르면, 차량 모션 관리 시스템(260)은 토크 모듈(202), 휠 슬립 모듈(204) 및 마찰 모듈(206)을 포함한다. 차량 모션 관리 시스템(260)은 더 나아가, 차량 모션 관리 시스템(260) 및 다양한 모듈들(202, 204, 206)에 의하여 작동될 수 있는 데이터를 포함하는 차량 오퍼레이션 신호들을 수신하도록 배치된다. 차량 모션 관리 시스템(260)에 제공되는 차량 오퍼레이션 신호들은 예컨대, 차량에 적재되었는지, 적재되지 않았는지, 부분적으로 적재되었는지 등과 같은, 차량의 현재 환경, 현재 교통 상황, 차량 중량 파라미터를 나타내는 신호들의 형태의 데이터를 포함할 수 있다. 차량 모션 관리 시스템(260)은 또한 예컨대 후술하는 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션과 같은 특정 차량 컨디션들을 나타내는 다른 신호들을 수신할 수 있다. 토크 모듈(202), 휠 슬립 모듈(204) 및 마찰 모듈(206)은 서로들 사이에서 커뮤니케이션 신호들을 전송하도록 구성된다. 즉, 서로 다른 모듈들이 후술하는 바에서 명백해지는 바와 같이, 서로와 소통하도록 구성된다. 토크 모듈(202), 휠 슬립 모듈(204) 및 마찰 모듈(206)은 단순히 예시의 목적으로 별개의 콤포넌트로 도시되었음을 이해하여야 한다. 물론, 차량 모션 관리 시스템(260)은 단순히, 후술하는 기능들을 실행하는 다양한 제어 기능들 자체를 포함할 수 있다.
다른 예시에 따르면, 차량 모션 관리는 일반적인 운전자 제어 입력, 즉 수동 스티어링 입력 및 원하는 토크를 나타내는 가속도 및 제동 입력을 포함한다.
따라서, 차량을 위한 차량 모션 관리 시스템이 제공되는데, 차량 모션 관리 시스템은 그들 사이에 제어 신호들을 소통하기 위하여 모션 서포트 시스템에 연결될 수 있고, 차량 모션 관리 시스템은, 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션에서 차량을 작동시키기 위한 원하는 토크를 알아내고, 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립 리미트를 알아내고, 휠 슬립 리미트에 기반하여 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 스피드 리미트를 알아내고, 원하는 토크 및 휠 스피드 리미트를 나타내는 제어 신호를 모션 서포트 시스템에 전송하도록 구성된다. 차량 모션 관리 시스템 및 모션 서포트 시스템은 차량의 제어 시스템들이고, 제어 시스템들의 각각은 차량의 오퍼레이션을 제어하기 위하여, 특히 휠 오퍼레이션들을 제어하기 위하여 다양한 제어 기능들을 실행하도록 배치된다. 차량 모션 관리 시스템은 바람직하게는, 높은 레벨에서 휠 파라미터들을 수신하고 결정하도록 구성된다. 즉, 차량 모션 관리 시스템은, 더 일반화된 형태로 원하는 토크 및 휠 슬립 리미트를 결정하고, 반면 모션 서포트 시스템은 차량 모션 관리 시스템으로부터 수신된 파라미터들을 액츄에이터를 위한 적합한 파라미터들로 변환하도록 구성되는 낮은 레벨의 제어 시스템으로 배치된다. 모션 서포트 시스템은, 액츄에이터에 액츄에이터 신호를 보내기에 앞서 현재 드라이브라인 상태(들)을 고려한다. 현재 드라이브라인 상태는 예컨대, 현재 차량 트랜스미션 상태, 차량 트랜스미션을 위한 기어 스테이지 또는 트랜스미션 클러치 액츄에이션 상태에 관한 것일 수 있다. 원하는 토크는 예컨대, 가속도 페달을 밟고 및/또는 제동 페달을 밟는 차량의 오퍼레이터로부터 수신될 수 있다. 원하는 토크는 또한, 차량의 추진 오퍼레이션을 자율주행으로 제어하는 시스템으로부터, 또는 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)로부터 수신될 수 있다. 휠 슬립 리미트는, 오퍼레이션 중에 적어도 하나의 휠에 대한 최대 허용 휠 슬립으로 이해되어야 한다. 휠 슬립은 차량의 휠과 그라운드 표면 사이의 상대 종방향 모션, 즉 미끄러짐 양이다. 휠 슬립은, 휠 반경을 고려하는 휠의 회전 스피드와 휠의 종방향 스피드 사이의 관계로 결정될 수 있다. 따라서, 휠 스피드 리미트는 휠 기반 좌표계에서 볼 수 있는 바와 같이, 노면에 대한 휠 스피드에 기반을 둔다. 예시적인 실시예에 따르면, 차량 모션 관리 시스템은 차량의 휠들 중 적어도 하나에 대한 현재 종방향 휠 스피드와 현재 회전 휠 스피드를 결정하고, 현재 회전 횔 스피드 및 현재 종방향 휠 스피드에 기반하여 적어도 하나의 휠의 휠 슬립을 결정하도록 구성된다. 전술한 바와 같이, 구성된 휠 슬립 리미트는 여러모로, 구성된 휠 스피드 리미트와 동등하고, 휠 스피드 리미트는 그라운드 위의 차량 스피드에 따라 실시간으로 결정된다.
본 개시물은, 휠 스피드 리미트와 조합으로 원하는 토크를 나타내는 제어 신호를 모션 서포트 시스템에 전송함으로써, 휠 슬립 리미트의 계산이 더 높은 레벨의 차량 모션 관리 시스템에 의하여 실행될 수 있다는 통찰력에 기반을 둔다. 휠 슬립을 계산할 때, 휠 슬립 식의 분모는 휠의 회전 휠 스피드로 구성된다. 차량의 저속 오퍼레이션에서, 분모는 따라서 0에 가깝거나 휠 슬립을 계산할 때 오차 원(source of error)을 야기할 수 있는 0에 근접한다. 별개의 모션 서포트 시스템들에 의한 휠 슬립 계산의 잠재적인 모순들을 피할 수 있기 때문에, 고 레벨 차량 모션 관리 시스템에서 휠 슬립을 실행하는 것은 따라서 유리하다. 향상된 휠 슬립 일관성은 이에 의하여 달성된다.
더 나아가, 원하는 토크 및 휠 스피드 리미트를 나타내는 제어 신호를 모션 서포트 시스템으로 전송하는 것은, 전기 머신들이 스피드- 및 토크- 제어될 수 있기 때문에, 전기 머신들을 사용하여 차량을 작동시킬 때, 특히 유리하다. 슬립 제어에 반대되게, 회전 스피드는 타이어 토크 밸런싱 시스템의 통상적으로 사용되는 출력이고, 휠 슬립 식에 제시된 비-선형성들 중 어느 것도 포함하지 않기 때문에, 예컨대 서비스 브레이크들에 대하여 스피드 제어는 달성하기 쉬울 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 휠 스피드 리미트는 더 나아가 원하는 토크에 기반을 둘 수 있다. 이에 의하여 원하는 토크, 즉 토크 요청이, 휠 스피드 리미트를 계산할 때 사용되는 슬립 리미트를 계산하기 위하여 사용된다.
예시적인 실시예에 따르면, 휠 스피드 리미트는 상한 휠 스피드 리미트 및 하한 휠 스피드 리미트를 포함할 수 있다. 차량 모션 관리 시스템은 더 나아가 상한 휠 스피드 리미트를 전송하도록 구성될 수 있다.
이하에서는 차량 모션 관리 시스템(260)의 기능적 오퍼레이션을 기술할 것이다. 특히 차량 모션 관리 시스템(260)은 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션에 관련된 정보를 갖는 입력 신호를 수신하도록 배치된다. 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션은 예컨대 차량의 휠과 노면 사이의 휠 마찰 레벨 또는 차량의 현재 중량, 즉 차량이 미적재되어 있는지, 적재되어 있는지, 또는 부분적으로 적재되었는지 또는 차량이 현재 주행하는 도로의 토폴로지를 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. 다양한 오퍼레이팅 컨디션들은 따라서, 개별 콤포넌트들로서, 또는 서로 다른 오퍼레이팅 컨디션들 모두를 전체 차량 오퍼레이팅 컨디션으로 사용하는 콤포넌트로서, 차량 모션 관리 시스템(260)에 의하여 수신될 수 있다. 차량에 대한 서로 다른 오퍼레이팅 컨디션들은, 적절한 센서들을 사용하여 결정되고, 차량 모션 관리 시스템(260)으로 전송될 수 있다.
전술한 바와 같이, 차량 모션 관리 시스템(260)은 더 나아가 마찰 모듈(206)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 차량 모션 관리 시스템(260)은 마찰 모듈(206)을 사용하여, 적어도 하나의 휠과 노면 사이의 휠 마찰 레벨을 알아내도록 배치된다. 차량 모션 관리 시스템(260)은 알아낸 휠 마찰 레벨에 기반하여 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션을 알아낼 수 있다.
토크 모듈은 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션에서 차량을 작동시키기 위한 원하는 토크를 알아내도록 조정된다. 이에 의하여, 차량 모션 관리 시스템(260)은 현재 오퍼레이팅 컨디션에서 차량(100)을 적절하게 제어하기 위하여, 전술한 상위 계층 차량 모션 관리 시스템(260)에서 토크 요청을 결정한다.
원하는 토크는 예컨대, 현재 가속도 페달 포지션, 브레이크 페달 포지션에 기반하거나, 또는 자율 주행 차량 오퍼레이팅 시스템으로부터 수신된 신호에 기반하여 결정될 수 있다.
휠 슬립 모듈(204)은 차량(100)의 적어도 하나의 휠(210)에 대한 휠 슬립을 알아내도록 배치된다. 따라서, 차량에 대한 최대 허용 휠 슬립이 결정되고, 여기서 차량의 휠은 그러한 휠 슬립 리미트를 초과하도록 허용되지 않는다.
휠 슬립 리미트는, 예컨대, 도 4와 관련하여 기술된 모델(400)을 사용하여 결정될 수 있다. 차량 모션 관리 시스템(260)은 이에 의하여 포스 요청을 슬립 요청으로 변환할 수 있고, 이에 의하여 슬립 리미트는 슬립 요청에 기반하여 설정된다. 다른 실시예에 따르면, 슬립 리미트는 포스 요청에 독립적으로 고정 값으로 설정될 수 있다. 슬립 리미트는 또한, 도로 표면과 타이어 표면 사이의 현재 마찰 레벨을 나타내는 신호에 기반할 수 있다. 휠 슬립 리미트에 기반하여, 휠 슬립 모듈(204)은 적어도 하나의 휠에 대한 휠 스피드 리미트를 결정하도록 구성된다. 이에 의하여 차량 모션 관리 시스템(260)은 휠 슬립 리미트 계산들과 휠 스피드 리미트 계산들을 실행한다. 비제한적인 예시에 따르면, 휠 스피드 리미트, 
는 아래의 식에 기반하여 결정될 수 있다
여기서, 
는 휠 슬립 리미트이고,
Treg는 원하는 토크이다.
휠 스피드가 상대적으로 낮은 경우, 즉 0에 가까운 경우, 차량 모션 관리 시스템(260)은 오프셋 휠 스피드 파라미터에 기반하여 휠 슬립을 결정하도록 배치될 수 있고, 이에 의하여 오프셋 휠 스피드 리미트는 아래의 비제한적인 식에 따라 계산될 수 있다:
여기서, 
는 스피드 오프셋 리미트로부터 계산된 휠 스피드 리미트이고,kol,ω 및 
는 슬립 리미트를 오프셋 리미트로 변환하는데 사용되는 게인 및 최대 스피드 오프셋 파라미터들이고,
sgn(
)는 가속 중에는 1과 동일하고 감속 중에는 -1과 동일한 부호 함수(signum function)이다.
게다가, 휠 스피드 리미트는 또한, 상한 휠 스피드 리미트 및 하한 휠 스피드 리미트를 포함할 수 있고, 상한 휠 스피드는 가속 중에, 즉 추진 중에 사용되고, 하한 휠 스피드 리미트는 감속 중에, 즉 제동 중에 사용된다. 상한 휠 스피드 리미트는, 휠 슬립 리미트가 양이고 원하는 토크가 0을 초과할 때, 즉 가속 중에 사용되고, 반면 하한 휠 스피드 리미트는 휠 슬립 리미트가 음이고 원하는 토크가 0 미만일 때, 즉 감속 중에 사용된다. 또한, 휠 슬립 리미트는 다음과 같이 정의되는 기설정된 범위 내에 있다.
-1 < 
< 1
종방향 및 횡방향 타이어 포스들에 대한 휠 슬립의 특징들은 도 4에 도시된다. 따라서, 도 4는 계산된 종방향 휠 슬립과 추산된 종방향 휠 포스 값들 사이의 관계를 나타내는 모델(400)을 도시한다. 모델은 또한, 주어진 종방향 휠 슬립에 대한 최대 사용 가능한 측방향 휠 포스들 사이의 관계를 나타낼 수 있다. 모델은 또한, 타이어의 기설정된 측방향 슬립 각에 대하여, 주어진 종방향 휠 슬립에 대한 달성된 측방향 휠 포스를 나타낼 수 있다. 수직 축은 휠을 지지하는 표면과 휠(210) 자체 사이에서 발생되는 타이어 포스를 나타내고, 반면 수평 축은 휠의 종방향 휠 슬립을 나타낸다.
다시 도 2를 참조할 때, 휠 스피드 리미트 및 원하는 토크가 결정되었을 때, 차량 모션 관리 시스템(260)은 인터페이스(265)를 통하여 모션 서포트 시스템 또는 MSD 제어 유닛(230)으로 제어 신호를 전송하고, 제어 신호는 원하는 토크 및 휠 스피드 리미트를 나타낸다.
모션 서포트 시스템(230)은 액츄에이터 토크 모듈을 포함할 수 있다. 액츄에이터 토크 모듈은 액츄에이터 고유 토크를 결정하는데, 즉 차량 모션 관리 시스템(260)으로부터의 원하는 토크의 데이터를 액츄에이터와 관련된 데이터로 변환하도록 구성된다. 특히, 액츄에이터 토크 모듈은 차량(100)의 현재 드라이브라인 상태에 기반하는 것뿐 아니라, 차량 모션 관리 시스템(260)으로부터 수신된 원하는 토크에 기반하여 오퍼레이팅 토크를 결정한다.
액츄에이터 토크 모듈은 또한, 액츄에이터(220, 250)의 액츄에이터 회전 스피드 리미트를 결정한다. 액츄에이터 회전 스피드 리미트는 차량 모션 관리 시스템(260)으로부터 수신된 휠 스피드 리미트에 기반을 둔다. 액츄에이터 회전 스피드 리미트는 또한, 현재 드라이브라인 상태에 기반을 둔다. 이에 의하여, 모션 서포트 시스템(230)은 차량 모션 관리 시스템(260)으로부터 수신된 휠 스피드 리미트를 휠 고유 회전 휠 스피드 리미트로 변환한다.
그 뒤에, 액츄에이터 회전 스피드 리미트를 초과함이 없이, 휠에 오퍼레이팅 토크를 발생시키기 위하여, 모션 서포트 시스템(230)은 액츄에이터 제어 신호(590)를 액츄에이터(220, 250)에 전송한다.
요약하면, 차량을 위한 차량 모션 관리 시스템(260)이 여기에 개시되는데, 차량 모션 관리 시스템은, 그들 사이에 제어 신호들의 커뮤니케이션을 위하여 모션 서포트 시스템(230)에 연결될 수 있고, 차량 모션 관리 시스템은, 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션에서 차량을 오퍼레이팅시키기 위한 원하는 토크를 결정하고, 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립 리미트를 결정하고, 적어도 휠 슬립 리미트에 기반하여 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 스피드 리미트를 결정하고, 원하는 토크 및 휠 스피드 리미트를 나타내는 제어 신호를 모션 서포트 시스템(230)으로 전송하도록 구성된다.
어떠한 측면들에 따르면, 휠 스피드 리미트는 더 나아가 원하는 토크에 기반을 둔다.
어떠한 측면들에 따르면, 상한 및 하한 휠 스피드 또는 휠 슬립 리미트는 결정되고, 모션 서포트 시스템(230)으로 전송된다.
어떠한 측면들에 따르면, 휠 스피드 리미트는 상한 휠 스피드 리미트 및 하한 휠 스피드 리미트를 포함하고, 차량 모션 관리 시스템은, 적어도 원하는 토크가 0을 초과할 때, 상한 휠 스피드 리미트를 모션 서포트 시스템(230)으로 전송하고, 적어도 원하는 토크가 0 미만일 때 하한 휠 스피드 리미트를 모션 서포트 시스템(230)으로 전송하도록 구성된다.
어떠한 측면들에 따르면, 차량 모션 관리 시스템(260)은 더 나아가, 오프셋 휠 스피드 파라미터를 결정하고, 차량의 휠 스피드를 나타내는 신호를 얻고, 휠 스피드가 쓰레숄드 차량 스피드 리미트 미만일 때 오프셋 휠 스피드 파라미터에 기반하여 휠 슬립 리미트를 결정하도록 구성된다.
어떠한 측면들에 따르면, 차량 모션 관리 시스템(260)은 차량의 휠들 중 적어도 하나에 대한 현재 회전 휠 스피드 및 현재 종방향 휠 스피드를 결정하고, 현재 회전 휠 스피드 및 현재 종방향 휠 스피드에 기반하여 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립을 결정하도록 구성된다.
어떠한 측면들에 따르면, 휠 슬립 리미트는 기설정된 휠 슬립 범위 내에 있다.
어떠한 측면들에 따르면, 차량 모션 관리 시스템(260)은 더 나아가, 차량의 가속 페달의 현재 가속 페달 포지션을 나타내는 신호를 얻고, 현재 가속 페달 포지션에 기반하여 원하는 토크를 결정하도록 구성된다.
어떠한 측면들에 따르면, 원하는 토크는 자율 주행 차량 오퍼레이팅 시스템으로부터 수신된 신호에 기반하여 결정된다.
어떠한 측면들에 따르면, 차량 모션 관리 시스템(260)은 더 나아가, 적어도 하나의 휠과 노면 사이의 휠 마찰 레벨을 결정하고, 결정된 휠 마찰 레벨에 기반하여 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션을 결정하도록 구성된다.
차량을 위한 모션 서포트 시스템(230)이 여기에 또한 개시되는데, 모션 서포트 시스템(230)은 차량 모션 관리 시스템(260)과, 차량의 적어도 하나의 휠에 토크를 인가하도록 구성된 적어도 하나의 액츄에이터에 연결된다. 모션 서포트 시스템(230)은 차량 모션 관리 시스템(260)으로부터 제어 신호를 수신하도록 구성되고, 제어 신호는 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션에서 차량을 오퍼레이팅하기 위한 원하는 토크를 나타내고, 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 스피드 리미트를 나타내고, 모션 서포트 시스템은 차량에 대한 현재 차량 드라이브라인 상태를 결정하고, 현재 차량 드라이브라인 상태, 원하는 토크 및 휠 스피드 리미트에 기반하여 오퍼레이팅 토크 및 액츄에이터 회전 스피드 리미트를 결정하고, 액츄에이터 회전 스피드 리미트를 초과함이 없이 액츄에이터가 적어도 하나의 휠에 오퍼레이팅 토크를 발생시키기 위하여, 액츄에이터 신호를 액츄에이터에 전송하도록 구성된다.
어떠한 측면들에 따르면, 현재 차량 드라이브라인 상태는, 현재 차량 트랜스미션 상태, 차량 트랜스미션를 위한 기어 스테이지 또는 트랜스미션 클러치 액츄에이션 상태 중 하나이다.
어떠한 측면들에 따르면, 휠 모션 시스템(230)은 차량의 단일 휠을 제어하도록 구성된 휠 고유 액츄에이터에 연결 가능한 탈중앙화된 휠 모션 시스템(230)이다.
도 17은 차량의 액츄에이터를 제어하기 위한 방법을 도시하는데, 액츄에이터는 차량의 적어도 하나의 휠(210)에 토크를 인가하도록 구성되고, 상기 방법은 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션에서 차량을 오퍼레이팅하기 위한 원하는 토크를 알아내는 것(SE1)과, 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립 리미트를 알아내는 것(SE2)과, 적어도 휠 슬립 리미트에 기반하여 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 스피드 리미트를 알아내는 것(SE3)과, 원하는 토크, 휠 스피드 리미트 및 현재 차량 드라이블라인 상태에 기반하여, 오퍼레이팅 토크 및 액츄에이터 회전 스피드 리미트를 알아내는 것(SE4)과, 액츄에이터 회전 스피드 리미트를 초과함이 없이 적어도 하나의 휠에 오퍼레이팅 토크를 발생시키도록 액츄에이터를 제어하는 것(SE5)을 포함한다.
토크 요청이 (측방향 모션 등을 고려하지 않을 수 있는) 추진 관리 시스템으로부터 유래할 수 있다는 것이 주목된다. 휠 스피드 리미트들 또는 휠 슬립 리미트들은 간단하게, 모터 스피트 리미트로 변환될 수 있다. 따라서, 그러한 리미트들은 여기에서 동등한 것으로 간주된다. 또한, 전술한 바와 같이, '스피드 오프셋'은 저속들에서 휠 슬립을 대신해서 사용될 수 있다.
모션 서포트 시스템(230)에 의하여 실행될 명령들을 나타내는 제어 신호가 여기에서 개시되는데, 제어 신호는, 오퍼레이팅 토크를 모션 서포트 시스템이 결정할 수 있도록 하는 토크 콤포넌트와, 휠 스피드 리미트 데이터를 나타내는 휠 스피드 리미트 콤포넌트를 포함하는데, 이는, 모션 서포트 시스템(230)에 의하여 실행될 때, 현재 차량 드라이브라인 상태를 고려하여 휠 스피드 리미트 콤포넌트에 기반하여 결정될 수 있는 액츄에이터 회전 스피드 리미트에 종속되는 오퍼레이션 토크에 대응되는 액츄에이터 신호를 모션 서포트 시스템(230)이 발생시키도록 만든다.
더 나아가, 차량(100)의 적어도 하나의 휠(210)에 관련된 하나 이상의 MSD들(220, 250)을 제어하도록 구성되는, 모션 서포트 디바이스(MSD) 제어 유닛(230)가 여기에 개시되고,
MSD 제어 유닛(230)은, 하나 이상의 MSD들(220, 250)에 의한 차량 모션을 제어하기 위하여 휠 스피드 리미트 및/또는 휠 슬립 리미트 요청를 포함하는 VMM 유닛(260)으로부터의 제어 커맨드들을 수신하기 위하여 차량 모션 관리(VMM) 유닛(260)에 소통되게 연결(265)되도록 배치되고,
MSD 제어 유닛(230)은, VMM 유닛(260)이 제어 커맨드들에 의하여 휠의 거동에 영향을 주는 것이 허용되는 휠(210)의 휠 거동들의 범위를 나타내는 능력 범위를 얻도록 배치되고,
MSD 제어 유닛(230)은 휠 거동을 모니터링하고, 휠 거동이 능력 범위의 밖에 있는지를 감지하도록 배치되고,
MSD 제어 유닛(230)은 모니터된 휠 거동이 능력 범위의 밖에 있는 경우, 제어 개입 기능을 트리거하도록 배치된다.
어떠한 측면들에 따르면, 하나 이상의 MSD들은 휠(210)에 의한 음의 토크를 발생시키도록 배치되는 적어도 하나의 서비스 브레이크(220)를 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, 하나 이상의 MSD들은, 휠(210)에 의한 양의 및/또는 음의 토크를 발생시키도록 배치되는 적어도 하나의 추진 유닛(250)을 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, 능력 범위는 허용 양의 및/또는 음의 종방향 휠 슬립 및/또는 휠 회전 스피드의 상한을 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, 능력 범위는 허용 양의 및/또는 음의 종방향 휠 가속도의 상한을 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, 능력 범위는 허용 양의 및/또는 음의 차량 요 레이트의 상한을 포함한다. 어떠한 측면들에 따르면, 능력 범위는 허용 양의 및/또는 음의 종방향 휠 슬립 및/또는 휠 회전 스피드의 하한을 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, 능력 범위는 허용 양의 및/또는 음의 종방향 휠 가속도의 하한을 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, 능력 범위는 허용 양의 및/또는 음의 차량 요 레이트의 하한을 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, MSD 제어 유닛(230)은 휠 스피드 센서(240)로부터 휠(210)에 관련된 휠 스피드 데이터를 수신하고, 휠 스피드 데이터에 기반하여 휠 거동이 능력 범위의 밖에 있는지를 감지하도록 배치된다.
어떠한 측면들에 따르면, MSD 제어 유닛(230)은 메모리로부터 로딩되거나 외부 구성 개체로부터 수신된 파라미터로서 고정 능력 범위를 얻도록 배치된다.
어떠한 측면들에 따르면, MSD 제어 유닛(230)은 업데이트된 능력 범위를 연속적으로 얻도록 배치된다.
어떠한 측면들에 따르면, 제어 개입 기능은 MSD들(220, 250) 중 하나 이상의 개입 기능을 실행하는 것을 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, 제어 개입 기능은, MSD 제어 유닛(230)에 의한 직접 MSD 제어를 위하여 외부 중재자 기능에 대한 요청을 트리거하는 것을 포함한다.
어떠한 측면들에 따르면, MSD 제어 유닛(230)은 시간 경과에 따라 휠 거동의 샘플들을 필터링함으로써 휠 거동을 모니터하고, 필터링의 결과에 기반하여 휠 거동이 능력 범위의 밖에 있는지를 감지하도록 배치된다.
또한 차량 모션 관리(VMM) 유닛(260)이 여기에 개시되는데, 차량 모션 관리 시스템(260)은 차량(100)의 적어도 하나의 휠(210)에 관련된 하나 이상의 모션 서포트 디바이스들, MSD들(220, 250)에 의한 중량 차량(100)의 모션을 제어하기 위하여 차량 모션 관리를 수행하도록 배치되고,
VMM 유닛(260)은, 하나 이상의 MSD들(220, 250)에 의한 차량 모션을 제어하기 위하여, MSD 제어 유닛(230)으로 휠 스피드 및/또는 휠 슬립 요청들을 포함하는 제어 커맨드들을 전송하기 위하여, MSD 제어 유닛(230)에 소통되게 연결되도록 배치되고,
VMM 유닛(260)은, VMM 유닛(260)이 제어 커맨드들에 의하여 휠의 거동에 영향을 주는 것이 허용되는 휠(210)의 휠 거동들의 범위를 나타내는 능력 범위를 얻도록 배치되고,
VMM 유닛(260)은 휠 거동이 능력 범위 내에 있도록 제어 커맨드들을 발생시키도록 배치된다.
어떠한 측면들에 따르면, VMM 유닛(260)은 중재자 기능을 포함하는데, 중재자 기능은, MSD 제어 유닛(230)에 의한 직접 MSD 제어의 요청을 수신하고, 거동이 기설정된 휠 거동 안전 범위의 밖에 있는 경우 MSD 제어 유닛(230)으로 차량 제어를 이양하도록 구성된다.
도 19은 중량 차량(100)에 의한 모션을 제어하기 위한 방법을 도시하는데, 상기 방법은,
차량(100)의 적어도 하나의 휠(210)에 관련된 하나 이상의 MSD들(220, 250)을 제어하기 위하여 모션 서포트 디바이스, MSD, 제어 유닛(230)을 구성하는 것(SF1)과,
MSD 제어 유닛(230)에 전송된 제어 커맨드들을 통하여 하나 이상의 MSD들(220, 250)에 의한 차량 모션 관리를 수행하도록 차량 모션 관리(VMM) 유닛(260)을 구성하는 것(SF2)과,
VMM 유닛(260)이 제어 커맨드들에 의하여 휠의 거동에 영향을 미치는 것이 허용되는 휠(210)의 휠 거동들의 범위를 나타내는 능력 범위를 정의하는 것(SF3)과,
휠 거동을 모니터링하는 것(SF4)과,
모니터링된 휠 거동이 정의된 능력 범위의 밖에 있는 경우, MVD 제어 유닛(230)에 의한 제어 개입 기능을 트리거링하는 것(SF5)을 포함한다.
Claims (102)
- 차량을 위한 차량 모션 관리 시스템(260)으로서, 상기 차량 모션 관리 시스템은 제어 신호들의 커뮤니케이션을 위하여 모션 서포트 시스템(230)에 연결되고, 상기 차량 모션 관리 시스템은,
- 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션에서 상기 차량을 오퍼레이팅시키기 위한 원하는 토크를 결정하고;
상기 차량의 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립 리미트를 결정하고,
적어도 상기 휠 슬립 리미트에 기반하여, 상기 차량의 상기 적어도 하나의 휠에 대한 휠 스피드 리미트를 결정하고,
상기 원하는 토크 및 상기 휠 스피드 리미트를 나타내는 제어 신호를 상기 모션 서포트 시스템(230)으로 전송하도록 구성되는,
차량 모션 관리 시스템(260).
- 제1항에 있어서,
상기 휠 스피드 리미트는 추가적으로 상기 원하는 토크 및/또는 현재 휠 스피드에 기반하는,
차량 모션 관리 시스템(260).
- 제2항에 있어서,
상기 휠 스피드 리미트는 상한 휠 스피드 리미트 및 하한 휠 스피드 리미트를 포함하고,
상기 차량 모션 관리 시스템은,
적어도 상기 원하는 토크가 0을 초과할 때, 상기 모션 서포트 시스템(230)으로 상기 상한 휠 스피드 리미트를 전송하고,
적어도 상기 원하는 토크가 0 미만일 때, 상기 모션 서포트 시스템(230)으로 상기 하한 휠 스피드 리미트를 전송하도록 구성되는,
차량 모션 관리 시스템(260).
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차량 모션 관리 시스템(260)은 추가적으로,
오프셋 휠 스피드 파라미터를 결정하고,
상기 차량에 대한 휠 스피드를 나타내는 신호를 얻고,
상기 휠 스피드가 쓰레숄드 차량 스피드 리미트 미만일 때, 상기 오프셋 휠 스피드 파라미터에 기반하여 상기 휠 슬립 리미트를 결정하도록 구성되는,차량 모션 관리 시스템(260).
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차량 모션 관리 시스템(260)은 추가적으로,
상기 차량의 상기 휠들 중 적어도 하나에 대한 현재 회전 휠 스피드와 현재 종방향 휠 스피드를 결정하고,
상기 현재 회전 휠 스피드와 상기 현재 종방향 휠 스피드에 기반하여 상기 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립을 결정하도록 구성되는,
차량 모션 관리 시스템(260).
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 휠 슬립 리미트는 기설정된 휠 슬립 범위 내에 있는,
차량 모션 관리 시스템(260).
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차량 모션 관리 시스템은 추가적으로,
상기 차량의 가속 페달의 현재 가속 페달 포지션을 나타내는 신호를 얻고,
상기 현재 가속 페달 포지션에 기반하여 상기 원하는 토크를 결정하도록 구성되는,
차량 모션 관리 시스템(260).
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원하는 토크는 자율 주행 차량 오퍼레이팅 시스템으로부터 수신된 신호에 기반하여 결정되는,
차량 모션 관리 시스템(260).
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차량 모션 관리 시스템(260)은 추가적으로,
적어도 하나의 휠과 노면 사이의 휠 마찰 레벨을 결정하고,
상기 결정된 휠 마찰 레벨에 기반하여 상기 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션을 결정하도록 구성되는,
차량 모션 관리 시스템(260).
- 차량을 위한 모션 서포트 시스템(230)으로서, 상기 모션 서포트 시스템(230)은 상기 차량의 적어도 하나의 휠에 토크를 인가하도록 구성된 적어도 하나의 액츄에이터와 차량 모션 관리 시스템(260)에 연결될 수 있고, 상기 모션 서포트 시스템(230)은,
상기 차량을 현재 차량 오퍼레이팅 컨디션에서 오퍼레이팅시키기 위한 원하는 토크를 나타내고, 상기 차량의 상기 적어도 하나의 휠에 대한 휠 스피드 리미트를 나타내는 제어 신호를 상기 차량 모션 관리 시스템(260)으로부터 수신하고,
상기 차량에 대한 현재 차량 드라이브라인 상태를 결정하고,
상기 현재 차량 드라이브라인 상태, 상기 원하는 토크 및 상기 휠 스피드 리미트에 기반하여, 오퍼레이팅 토크 및 액츄에이터 회전 스피드 리미트를 결정하고,
상기 액츄에이터 회전 스피드 리미트를 초과함이 없이 상기 액츄에이터가 상기 적어도 하나의 휠에 상기 오퍼레이팅 토크를 발생시키도록, 상기 액츄에이터(220, 250)에 액츄에이터 신호를 전송하도록 구성되는,
모션 서포트 시스템(230).
- 제10항에 있어서,
상기 현재 차량 드라이브라인 상태는, 현재 차량 트랜스미션 상태, 상기 차량 트랜스미션을 위한 기어 스테이지 또는 트랜스미션 클러치 액츄에이션 상태 중 하나인,
모션 서포트 시스템(230).
- 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 휠 모션 시스템(230)은 상기 차량의 단일 휠을 제어하도록 구성된 휠 고유 액츄에이터에 연결될 수 있는 탈중앙화된 휠 모션 시스템(230)인,
모션 서포트 시스템(230).
- 차량의 액츄에이터를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 액츄에이터는 상기 차량의 적어도 하나의 휠(210)에 토크를 인가하도록 구성되고, 상기 방법은,
현재 차량 오퍼레이팅 컨디션에서 상기 차량을 오퍼레이팅시키기 위한 원하는 토크를 결정하는 것(S1)과,
상기 차량의 상기 적어도 하나의 휠에 대한 휠 슬립 리미트를 결정하는 것(S2)과,
상기 휠 슬립 리미트에 기반하여, 상기 차량의 상기 적어도 하나의 휠에 대한 휠 스피드 리미트를 결정하는 것(S3)과,
상기 원하는 토크, 상기 휠 스피드 리미트 및 현재 차량 드라이브라인 상태에 기반하여, 오퍼레이팅 토크 및 액츄에이터 회전 스피드 리미트를 결정하는 것(S4)과,
상기 액츄에이터 회전 스피드 리미트를 초과함이 없이 상기 적어도 하나의 휠에 상기 오퍼레이팅 토크를 발생시키도록 상기 액츄에이터를 제어하는 것(S5)을 포함하는,
방법.
- 모션 서포트 시스템(230)에 의하여 실행될 명령들을 나타내는 제어 신호로서, 상기 제어 신호는,
상기 모션 서포트 시스템(230)이 오퍼레이팅 토크를 결정할 수 있도록 하는 토크 콤포넌트와,
상기 모션 서포트 시스템(230)에 의하여 실행될 때, 현재 차량 드라이브 라인 상태를 고려하여, 상기 휠 스피드 리미트 콤포넌트에 기반하여 결정될 수 있는 액츄에이터 회전 스피드 리미트에 종속하는 상기 오퍼레이션 토크에 대응되는 액츄에이터 신호를 상기 모션 서포트 시스템(230)이 발생시키도록 만드는 휠 스피드 리미트 데이터를 나타내는 휠 스피드 리미트 콤포넌트를 포함하는,
제어 신호.
- 중량 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140)으로서,
상기 제어 유닛은, 상기 차량(100)의 적어도 하나의 휠(210)에 의하여 발생될 원하는 휠 포스(Fx, Fy)를 나타내는 입력 데이터를 얻고,
상기 휠(210)에 대한 인버스 타이어 모델(f-1)에 기반하여 상기 원하는 휠 포스(Fx, Fy)를 발생시키기 위하여, 상기 입력 데이터를 상기 휠(210)에 의하여 유지될 각각의 등가 휠 스피드 또는 휠 슬립으로 변환하도록 배치되고,
상기 제어 유닛(130, 140)은, 상기 휠(210)의 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 상기 인버스 타이어 모델을 얻도록 배치되고,
상기 제어 유닛(130, 140)은, 상기 등가 휠 스피드 또는 휠 슬립에 기반하고 및/또는 상기 등가 휠 스피드 또는 휠 슬립과 관려된 휠 스피드 리미트 또는 휠 슬립 리미트에 기반하여, 상기 중량 차량(100)을 제어하도록 배치되는,
제어 유닛(130, 140).
- 제15항에 있어서,
상기 제어 유닛은 또한, 하나 이상의 조향된 휠들의 스티어링각()을 할당하도록 배치되는,
제어 유닛(130, 140).
- 제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 원하는 휠 포스(Fx, Fy)를 나타내는 상기 데이터는 원하는 휠 토크(Treq) 및 휠 롤링 반경(R)을 포함하는,
제어 유닛(130, 140).
- 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 현재 오퍼레이팅 컨디션은 차량 레벨 포스 분포(Fx, Fy, Mz) 및/또는 그라운드 위에서의 휠 스피드 벡터(Vx, Vy)를 포함하는,
제어 유닛(130, 140).
- 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 현재 오퍼레이팅 컨디션은 상기 휠(210)의 법선 하중(Fz)을 포함하는,
제어 유닛(130, 140).
- 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 현재 오퍼레이팅 컨디션은 상기 휠(210)의 추산된 타이어 스티프니스(Cest)를 포함하는,
제어 유닛(130, 140).
- 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오퍼레이팅 컨디션은, 상기 휠과 관련된 타이어 도로 마찰 계수()를 포함하는,
제어 유닛(130, 140).
- 제15항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 현재 오퍼레이팅 컨디션은 상기 휠(210)의 최소 요구 측방향 포스 능력(Fy,min)을 포함하는,
제어 유닛(130, 140).
- 제15항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 현재 오퍼레이팅 컨디션은 상기 휠(210)의 최대 허용 측방향 슬립 각()을 포함하는,
제어 유닛(130, 140).
- 제15항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인버스 타이어 모델(f-1)은 상기 휠(210)의 잔여 측방향 포스 능력(Fy,rem)을 제공하도록 구성되는,
제어 유닛(130, 140).
- 제15항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인버스 타이어 모델(f-1)은 원하는 휠 포스 및 상기 휠의 현재 오퍼레이팅 컨디션과 관련된 타이어 오퍼레이팅 포인트에서의 휠 스피드 또는 휠 슬립에 대한 상기 원하는 휠 포스(dFx, dFy)의 구배를 제공하도록 구성되는,
제어 유닛(130, 140).
- 제15항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 메모리에 기설정된 인버스 타이어 모델(f-1)을 저장하도록 배치되고, 상기 인버스 타이어 모델은 상기 휠(210)의 상기 현재 오퍼레이팅 컨디션의 함수로 상기 메모리에 저장되는,
제어 유닛(130, 140).
- 제15항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 상기 등가 휠 스피드 또는 휠 슬립에 기반하여 상기 중량 차량(100)의 상기 제어에 응답하여, 측정된 휠 거동 및/또는 차량 거동에 기반하여 상기 인버스 타이어 모델(f-1)을 조정하도록 배치되는,
제어 유닛(130, 140).
- 제27항에 있어서,
상기 인버스 타이어 모델(f-1)은, 휠 슬립 또는 휠 스피드에 따라 휠 포스의 기설정된 상한 및/또는 하한 리미트들 내에 항상 있도록 조정되는,
제어 유닛(130, 140).
- 제15항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 룩-업 테이블로 상기 인버스 타이어 모델(f-1)을 표현하도록 배치되는,
제어 유닛(130, 140).
- 제15항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 뉴럴 네트워크로 상기 인버스 타이어 모델(f-1)을 표현하도록 배치되는,
제어 유닛(130, 140).
- 중량 차량(100)을 제어하기 위하여 제어 유닛(130, 140)에서 수행되는 방법으로서, 상기 방법은,
상기 차량(100)의 적어도 하나의 휠에 의하여 발생될 원하는 휠 포스(Fx, Fy)를 나타내는 입력 데이터를 얻는 것(SA1)과,
상기 휠(210)과 관련된 인버스 타이어 모델(f-1)을 얻는 것(SA2)과, 여기서 상기 인버스 타이어 모델은 상기 휠(210)의 현재 오퍼레이팅 컨디션에 종속하고,
상기 휠(210)의 인버스 타이어 모델에 기반하여 상기 원하는 휠 포스(Fx, Fy)를 발생시키도록 상기 휠(210)에 의하여 유지될 각각의 등가 휠 스피드 또는 휠 슬립으로 상기 입력 데이터를 변환하는 것(SA3)과,상기 등가 휠 스피드 또는 휠 슬립에 기반하고, 및/또는 상기 등가 휠 스피드 또는 휠 슬립에 관련된 휠 스피드 리미트 또는 휠 슬립 리미트에 기반하여 상기 중량 차량(100)을 제어하는 것(SA4)을 포함하는,
방법.
- 중량 차량(100)을 시동시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
상기 차량(100)을 시동시키기 위한 모션 명령을 얻는 것(SB1)과,
상기 모션 명령을 실행시키는데 적합한 휠 슬립과 관련된 타겟 휠 슬립 리미트 값()을 결정하는 것(SB2)과,
상기 차량(100)을 상기 타겟 휠 슬립 리미트 값() 미만으로 유지시키도록 휠 스피드()를 제어하는 것(SB3)을 포함하는,
방법.
- 제32항에 있어서,
의
관계에 기반하여 상기 타겟 휠 슬립 리미트 값() 미만으로 상기 차량(100)의 각각의 휠의 휠 슬립을 유지하도록 휠 스피드()를 제어하는 것(SB31)을 포함하고,
여기서,는 휠 스피드를 나타내고,은 상기 타겟 휠 스피드 리미트를 나타내고,는 기준 속도이고,는 상기 휠의 상기 기준계의 차량 속도이고, R은 휠 반경을 나타내는,
방법.
- 제32항 또는 제33항에 있어서,
상기 모션 명령(SB11)은 상기 차량(100)의 요청 가속도(areq)를 포함하고, 상기 타겟 휠 슬립 리미트()는 상기 요청 가속도에 도달하는데 요구되는 종방향 포스(Fx')에 따라 결정되는(SB21),
방법.
- 제34항에 있어서,
상기 요청 가속도에 도달하는데 요구되는 상기 종방향 포스(Fx')로부터 그리고 측방향(Fy) 및 종방향 휠 슬립 비 사이의 기설정된 관계(400)에서 상기 타겟 휠 슬립 리미트 값()을 결정하는 것(SB212)을 포함하는,
방법.
- 제34항 또는 제35항에 있어서,
관계 Fx=m* areq 에 기반하여 상기 요청 가속도에 도달하는데 요구되는 상기 종방향 포스(Fx')를 결정하는 것(SB211)을 포함하고, 여기서 m은 상기 차량(100)의 질량이고, areq 는 상기 차량(100)의 상기 요청 가속도인,
방법.
- 제35항 또는 제36항에 있어서,
종방향 포스(Fx)와 종방향 휠 슬립 비 사이의 상기 기설정된 관계(400)는 추산된 도로 컨디션에 따라 기-구성되는(SB213),
방법.
- 제32항 또는 제33항에 있어서,
상기 모션 명령(SB12)은 상기 차량(100)의 요청 마지막 속도(vreq)를 포함하고, 상기 타겟 휠 슬립 리미트()는 기-구성된 휠 슬립 리미트 값인(SB22),
방법.
- 제38항에 있어서,
의
관계에 기반하여 상기 타겟 휠 슬립 리미트 값() 미만으로 상기 차량(100)의 휠 슬립을 유지하도록 휠 스피드를()를 제어하는 것(SB311)을 포함하고,
여기서,는 상기 차량(100)의 상기 요청 마지막 속도(vreq)로 설정되는,
방법.
- 제32항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
차량 가속도를 기구성된 최대 가속도 값 미만으로 유지하도록 휠 스피드()를 제어하는 것(SB32)을 포함하는,
방법.
- 제32항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
휠 스피드를 기구성된 최대 휠 스피드 값 미만으로 유지시키도록 휠 스피드()를 제어하는 것(SB33)을 포함하는,
방법.
- 제32항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차량 속도()가 구성된 쓰레숄드 속도()를 초과하면, 고정 휠 슬립 리미트로 토크 요청에 기반하여 차량 속도()를 제어하는 것(SB34)을 포함하는,
방법.
- 제32항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모션 명령(SB13)은 정지로부터 정지까지 상기 차량(100)에 의하여 횡단될 거리(dreq)를 포함하고, 상기 방법은
과 같이 상기 거리(dreq)에 도달하기 위한 시간에 걸쳐 휠 스피드를 적분하는 것(SB4)을 포함하는,
방법.
- 제32항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모션 명령은 제한된 시간 동안 인가될 피크 토그에 대한 요청에 대응되는,
방법.
- 제32항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
오픈 디퍼렌셜 배치를 통하여 드라이브 휠들에 연결된 전기 머신에 휠 스피드 요청을 전송하는 것(SB5)을 포함하고, 상기 방법은 상기 차량(100)의 휠 슬립을 상기 타겟 휠 슬립 리미트 값() 마만으로 유지하도록 상기 전기 머신에 의한 휠 스피드()를 제어하는 것을 포함하는,
방법.
- 제32항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
구성된 시간동안 최초 값으로부터 기설정된 마지막 값까지 상기 타겟 휠 슬립 리미트 값()을 증가시키는 것을 포함하는,
방법.
- 차량(100)의 적어도 하나의 액츄에이터(220, 250)를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 액츄에이터(220, 250)는 상기 차량(100)의 적어도 하나의 휠(210)에 토크를 인가하도록 구성되고, 상기 인가된 토크는 제어 대역폭과 관련된 제어 기능에 의하여 결정되고, 상기 방법은,
상기 휠(210)의 현재 회전 스피드에 관련된 제1 파라미터 값과 상기 휠(210)의 타겟 회전 스피드 리미트와 관련된 제2 파라미터 값 사이의 차이를 감소시키도록 상기 인가된 토크를 제어하기 위하여 상기 제어 기능을 구성하는 것(SC1)과,
상기 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션을 나타내는 데이터를 얻는 것(SC2)과,
상기 차량(100)의 상기 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 상기 제어 기능의 상기 대역폭을 설정하는 것(SC3)과,
상기 제어 기능을 사용하여 상기 액츄에이터(220, 250)를 제어하는 것(SC4)을 포함하는,
방법.
- 차량(100)의 적어도 하나의 휠(210)에 토크를 인가하도록 적어도 하나의 액츄에이터(220, 250)를 제어하기 위한 액츄에이터 제어 시스템에서 수행되는 방법으로서, 상기 액츄에이터 제어 시스템은 제어 기능을 포함하고, 상기 인가된 토크는 제어 대역폭과 관련된 상기 제어 기능에 의하여 결정되고, 상기 방법은,
상기 휠(210)의 현재 회전 스피드에 관련된 제1 파라미터 값을 결정하는 것(SC10)과,
상기 제1 파라미터 값과, 상기 휠(210)의 타겟 회전 스피드와 관련된 제2 파라미터 값 사이의 차이를 감소시키도록 상기 인가된 토크를 제어하기 위하여 상기 제어 기능을 구성하는 것(SC20)과,
상기 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션을 나타내는 데이터를 얻는 것(SC30)과,
상기 차량의 상기 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 상기 제어 기능의 상기 제어 대역폭을 설정하는 것(SC40)과,
상기 제어 기능을 사용하여 상기 액츄에이터를 제어하는 것(SC50)을 포함하는,방법.
- 제48항에 있어서,
상기 제어 기능은 상기 액츄에이터(220, 250)의 스피드를 제어하도록 구성되는,
방법.
- 제48항 또는 제49항에 있어서,
상기 제어 기능의 증가된 대역폭은 상기 액츄에이터에 대한 증가된 토크 응답에 관련되는,
방ㅂ버.
- 제48항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 기능의 상기 제어 대역폭은, 상기 액츄에이터에 대한 피드백 게인들의 기설정된 세트를 사용하여 제어되고, 각각의 피드백 게인은 상기 차량의 고유 오퍼레이팅 컨디션에 관련되는,
방법.
- 제51항에 있어서,
상기 제어 기능은 PID-컨트롤러인,
방법.
- 제48항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 기능은 비례 컨트롤러이고, 상기 방법은,
상기 제어 기능에 대한 타겟 대역폭을 나타내는 부호를 얻는 것과,
상기 차량의 상기 현재 오퍼레이팅 컨디션에 관련된 비례 파라미터와 상기 타겟 대역폭을 사용하여 상기 제어 기능을 구성하는 것을 포함하는,방법.
- 차량의 차량 모션 관리 시스템(260)에서 수행되는 방법으로서, 상기 차량 모션 관리 시스템은 제어 신호들의 커뮤니케이션을 위하여 액츄에이터 제어 시스템에 연결될 수 있고, 상기 방법은,
상기 차량(100)의 현재 스피드를 얻는 것(SC100)과,
상기 차량(100)의 현재 오퍼레이팅 컨디션을 결정하는 것(SC200)과,
상기 액츄에이터 제어 시스템에 제어 신호를 전송하는 것(SC300)을 포함하고, 상기 제어 신호는, 상기 액츄에이터 제어 시스템에 의하여 실행될 때, 상기 차량의 상기 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 결정될 수 있는 제어 대역폭과 관련하여 상기 휠의 타겟 회전 스피드에 관련된 제2 파라미터 값과, 상기 차량의 상기 현재 스피드에 기반하여 상기 휠의 현재 회전 스피드에 관련된 제1 파라미터 값 사이의 차이를 감소시키도록 상기 차량의 적어도 하나의 휠에 상기 액츄에이터 제어 시스템의 제어 기능이 토크를 인가하도록 만드는 명령들을 나타내는,방법.
- 제54항에 있어서,상기 현재 오퍼레이팅 컨디션에 기반하여 상기 차량의 타겟 스피드를 결정하는 것을 추가적으로 포함하고, 상기 휠의 상기 타겟 회전 스피드는 상기 차량의 상기 타겟 스피드에 기반하는,
방법.
- 제54항 또는 제55항에 있어서,
상기 현재 오퍼레이팅 컨디션에 기반하여, 상기 차량의 원하는 오퍼레이션 퍼포먼스를 결정하는 것을 추가적으로 포함하고, 상기 제어 대역폭은 추가적으로 상기 차량의 상기 원하는 오퍼레이션 퍼포먼스에 따라 결정될 수 있는,
방법.
- 제54항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서,
타겟 대역폭을 결정하는 것과,
상기 결정된 타겟 대역폭을 포함하는 상기 제어 신호를 전송하는 것을 추가적으로 포함하고, 상기 제어 대역폭은 추가적으로 상기 타겟 대역폭에 따라 결정될 수 있는,
방법.
- 제54항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차량의 상기 현재 오퍼레이팅 컨디션은 현재 차량 컨디션 및 상기 차량이 주행하는 현재 도로 컨디션 중 적어도 하나에 기반하는,
방법.
- 제54항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 현재 오퍼레이팅 컨디션은, 현재 차량 질량, 상기 차량이 주행하는 상기 도로의 기울기, 차량 스피드, 상기 차량의 상기 휠과 도로 표면 사이의 마찰 레벨 및 현재 타이어 스티프니스 중 적어도 하나인,
방법.
- 차량(100)의 액츄에이터 제어 시스템으로서, 상기 액츄에이터 제어 시스템은 적어도 액츄에이터(220, 250)가 차량의 적어도 하나의 휠에 토크를 인가하도록 제어하게 구성되고, 상기 액츄에이터 제어 시스템은 제어 기능을 포함하고, 상기 인가된 토크는 제어 대역폭과 관련하여 상기 제어 기능에 의하여 결정되고, 상기 액츄에이터 제어 시스템은,
상기 휠의 현재 회전 스피드에 관련된 제1 파라미터를 결정하고,
상기 휠의 타겟 회전 스피드와 관련된 제2 파라미터 값과 상기 제1 파라미터 값 사이의 차이를 감소시키도록 상기 인가된 토크를 제어하기 위하여 상기 제어 기능을 구성하고,
상기 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션을 나타내는 데이터를 얻고,
상기 차량의 상기 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 상기 제어 기능의 상기 제어 대역폭을 설정하고,
상기 제어 기능을 사용하여 상기 액츄에이터를 제어하도록 구성되는,
액츄에이터 제어 시스템.
- 차량(100)의 차량 모션 관리 시스템(260)으로서, 상기 차량 모션 관리 시스템(260)은 제어 신호들의 커뮤니케이션을 위하여 액츄에이터 제어 시스템과 연결될 수 있고, 상기 차량 모션 관리 시스템은,
상기 차량의 현재 스피드를 얻고,
상기 차량의 현재 오퍼레이팅 컨디션을 결정하고,
상기 액츄에이터 제어 시스템으로 제어 신호를 전송하도록 구성되고, 상기 제어 신호는, 상기 액츄에이터 제어 시스템에서 실행될 때, 상기 차량의 상기 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 결정되는 제어 대역폭과 관련하여, 상기 휠의 타겟 회전 스피드에 관련된 제2 파라미터 값과 상기 차량의 상기 현재 스피드에 기반하는 상기 휠의 현재 회전 스피드에 관련된 제1 파라미터 값 사이의 차이를 감소시키기 위하여 상기 차량의 적어도 하나의 휠에 상기 액츄에이터 제어 시스템의 제어 기능이 토크를 인가하도록 만드는 명령들을 나타내는,
차량 모션 관리 시스템(260).
- 차량(100)의 액츄에이터 제어 시스템에 의하여 실행되는 명령들을 나타내는 제어 신호로서, 상기 제어 신호는,
상기 차량의 현재 회전 스피드를 상기 액츄에이터 제어 시스템이 결정할수 있도록 하는 차량 스피드 콤포넌트와,
상기 액츄에이터 제이 시스템에 의하여 실행될 때, 상기 차량의 상기 현재 오퍼레이팅 컨디션에 따라 결정될 수 있는 제어 대역폭과 관련하여, 상기 휠의 타겟 회전 스피드에 관련된 제2파라미터 값과, 상기 차량의 상기 현재 스피드에 기반한 상기 휠의 현재 회전 스피드에 관련된 제1 파라미터 값 사이의 차이를 감소시키기 위하여 상기 차량의 적어도 하나의 휠에 상기 액츄에이터 제어 시스템의 제어 기능이 토크를 인가할 수도 있게 만드는 명령들을 나타나내는 차량 오퍼레이팅 컨디션 콤포넌트를 포함하는,
제어 신호.
- 타이어(1502)가 구비된 차량 휠(210)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140)으로서, 상기 제어 유닛은 데이터 스토리지를 포함하거나 또는 작동되게 연결되고, 상기 데이터 스토리지는 상기 타이어에 대한 저장된 타이어 모델(400)을 갖고, 상기 타이어 모델 내에 종방향 타이어 포스(Fx)가 종방향 휠 슬립()의 함수로 표현되고, 종방향 휠 슬립은 상기 휠의 회전 스피드 및 상기 차량의 속도에 종속되고,
상기 제어 유닛은,
상기 타이어의 상기 종방향 슬립 스티프니스에 영향을 미치는 적어도 하나의 파라미터의 측정된 값을 포함하는 적어도 하나의 타이어 파라미터 입력을 수신하고,
상기 수신된 타이어 파라미터 입력에 기반하여 상기 저장된 타이어 모델 내의 상기 기능을 수정하고,
휠 토크 요청을 얻거나 발생시키고,
상기 수정된 기능에 기반하여 상기 얻거나 발생된 휠 토크 요청을 휠 회전 스피드 리미트 요청으로 변환하고,
상기 휠 회전 스피드 리미트 요청 미만의 회전 스피드를 제공하도록 상기 휠 회전 스피드 리미트 요청을 액츄에이터로 보내도록 구성되는,제어 유닛.
- 제63항에 있어서,
상기 적어도 하나의 파라미터는 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 제어 유닛(130, 140):
- 상기 타이어의 수명(tact),
- 주위 온도 (Tact),
- 상기 타이어의 타이어 압력 (Pact),
- 상기 타이어에 인가되는 법선 하중,
상기 타이어에 의하여 주행되는 상기 거리(dact)로 적절히 근사화되는, 상기 타이어의 마모.
- 제63항 또는 제64항에 있어서,
상기 제어 유닛은 상기 기능에 슬립 스티프니스 수정 인자(cp, cT, ca, cw)를 인가함으로써 상기 저장된 타이어 모델(400) 내의 상기 기능을 수정하도록 구성되는,
제어 유닛(130, 140).
- 제63항 내지 제65항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 복수의 서로 다른 타이어 파라미터 입력들을 수신하도록 구성되고, 각 타이어 파라미터 입력은 상기 타이어의 상기 종방향 슬립 스티프니스에 영향을 미치는 복수의 파라미터들 중 각각의 측정된 값을 포함하고, 상기 제어 유닛은 컴바인된 수정 인자를 상기 기능에 적용함으로써 상기 저장된 타이어 모델(400) 내의 상기 기능을 수정하도록 구성되고, 상기 컴바인된 수정 인자는 복수의 슬립 스티프니스 수정 인자들의 함수이고, 각 슬립 스티프니스 인자는 상기 복수의 파라미터들의 각각에 대하여 차이를 갖는,
제어 유닛(130, 140).
- 제63항 내지 제66항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 타이어 파라미터 입력은 주 타이어 파라미터 입력이고, 상기 적어도 하나의 파라미터는 주 파라미터이고, 상기 제어 유닛은 추가적으로, 적어도 하나의 제2 파라미터 입력의 측정된 값을 포함하는 적어도 하나의 제2 타이어 파라미터 입력에 기반하여 상기 저장된 타이어 모델(400) 내의 상기 기능을 수정하도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 제2 파라미터는 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 제어 유닛:
- 롤링 반경,
- 공칭 피크 마찰, 및
- 롤링 저항 계수.
- 제63항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 휠 회전 스피드 요청으로 상기 휠 토크 요청를 변환하는 변환에서, 상기 제어 유닛은 상기 수정된 기능에 기반하여 슬립 요청을 계산하고, 다음의 슬립 공식을 사용하여 상기 휠 요청을 상기 휠 회전 스피드 요청으로 변환하도록 구성되고,
여기서,는 상기 종방향 휠 슬립이고,는 상기 휠의 상기 회전 스피드이고, R은 미터 단위의 상기 휠 반경이고,는 상기 휠의 각속도이고,는 상기 휠의 상기 종방향 스피드.
- 타이어가 구비된 차량 휠에 인가되는 토크를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
상기 타이어의 상기 종방향 슬립 스티프니스에 영향을 미치는 적어도 하나의 파라미터의 측정된 값을 포함하는 적어도 하나의 타이어 파라미터 입력을 수신하는 것(SD1)과,
상기 수신된 타이어 파라미터 입력에 기반하여 상기 타이어에 대한 타이어 모델을 수정하는 것(SD2)과, 상기 타이어 모델에서, 종방향 타이어 포스는 종방향 휠 슬립의 함수로 표현되고, 종방향 휠 슬립은 상기 휠의 회전 스피드 및 상기 차량의 속도에 종속되고, 상기 타이어 모델을 수정하는 단계는 상기 기능을 수정하는 것을 포함하고,
- 휠 토크 요청을 얻거나 발생시키는 것(SD3)과,
상기 수정된 기능에 기반하여, 상기 얻거나 발생된 휠 토크 요청을 휠 회전 스피드 요청으로 변환하는 것(SD4)과,
상기 휠 회전 스피드 요청 또는 휠 스피드 리미트 요청에 대응되는 상기 휠의 회전 스피드를 제공하기 위하여 상기 휠 회전 스피드 요청 또는 관련된 휠 스피드 리미트를 액츄에이터로 보내는 것(SD5)을 포함하는,
방법.
- 제69항에 있어서,
상기 적어도 하나의 파라미터는 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 방법:
- 상기 타이어의 수명,
- 주위 온도,
- 상기 타이어의 타이어 압력,
상기 타이어에 인가되는 법선 하중,
- 상기 타이어에 의하여 주행되는 거리로 적절히 근사화되는, 상기 타이어의 마모.
- 제69항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서,
수정하는 것은 상기 기능에 슬립 스티프니스 수정 인자를 적용하는 것을 포함하고, 상기 슬립 스티프니스 수정 인자는 상기 파라미터에 대하여 차이를 갖는,
방법.
- 제69항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 서로 다른 타이어 파라미터 입력들을 수신하는 것을 포함하고, 각 타이어 파라미터 입력은 상기 타이어의 상기 종방향 슬립 스티프니스에 영향을 미치는 복수의 파라미터들의 각각의 측정된 값을 포함하고, 수정하는 상기 단계는 컴바인된 수정 인자를 상기 기능에 적용하는 것을 포함하고, 상기 컴바인된 수정 인자는 복수의 슬립 스티프니스 수정 인자들의 함수이고, 각각의 슬립 스티프니스 수정 인자는 상기 복수의 파라미터들의 각각에 대하여 차이를 갖는,방법.
- 제69항 내지 제72항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 타이어 파라미터 입력은 주 타이어 파라미터 입력이고, 상기 적어도 하나의 파라미터는 주 파라미터이고, 수정하는 것(SD2)은 적어도 하나의 제2 파라미터의 측정된 값을 포함하는 적어도 하나의 제2 타이어 파라미터 입력에 기반하여 상기 저장된 타이어 모델 내의 상기 기능을 수정하는 것을 포함하고, 상기 적어도 하나의 제2 파라미터는 다음으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 방법:
- 롤링 반경,
- 공칭 피크 마찰, 및
- 롤링 저항 계수.
- 제69항 내지 제73항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변환하는 것은 상기 수정된 기능에 기반하여 슬립 리미트 요청을 계산하는 것과, 다음의 슬립 공식을 사용하여 상기 슬립 리미트 요청을 상기 휠 회전 스피드 리미트 요청으로 변환하는 것을 포함하고,
여기서,는 상기 종방향 휠 슬립이고,는 상기 휠의 상기 회전 스피드이고, R은 미터 단위의 휠 반경이고,는 상기 휠의 각속도이고,는 상기 휠의 상기 종방향 스피드.
- 타이어(1502) 및 타이어 모델 신호(1504)를 포함하는 키트(1500)로서, 상기 타이어 모델 신호는, 차량에 탑재될 때, 상기 타이어의 종방향 휠 슬립의 함수로 종방향 타이어 포스의 값을 발생시키도록 조정되는,
키트(1500).
- 중량 차량(100)을 제어하기 위한 제어 유닛(130, 140)으로서,
상기 제어 유닛은 상기 차량(100)에 의한 원하는 기동을 나타내는 가속도 프로파일(areq) 및 곡률 프로파일(creq)를 얻도록 배치되고,
상기 제어 유닛(130, 140)은 상기 원하는 기동을 실행하는데 요구되는 포괄적 차량 포스들 및 모멘트들의 세트를 결정하도록 구성되고,
상기 제어 유닛(130, 140)은 추가적으로 하나 이상의 각각의 휠 포스들을 발생시킴으로써 상기 포괄적 차량 포스들 및 모멘트들의 세트를 전체로서 제공하기 위하여 하나 이상의 MSD들을 코디네이팅하도록 배치되는 모션 서포트 디바이스(MSD) 코디네이션 모듈(320)과,
상기 하나 이상의 휠 포스들을 등가 휠 슬립들()로 매핑하도록 구성되는 인버스 타이어 모델 블록(330)을 포함하고,
상기 제어 유닛(130, 140)은 원하는 기동 중에 상기 중량 차량을 제어하기 위하여 상기 MSD들로부터의 상기 휠 슬립들()에 기반하여 휠 슬립 리미트들을 요청하도록 배치되는,
제어 유닛(130, 140).
- 제76항에 있어서,
추가적으로, 그라운드 위에서의 차량 스피드()가 제1 쓰레숄드(vlow) 미만이면, 그라운드 위에서의 상기 차량 스피드()로부터의 휠 스피드 오프셋()로 휠 슬립()을 요청하도록 배치되는,
제어 유닛(130, 140).
- 제77항에 있어서,
MSD에 의하여 유지될 원하는 휠 스피드는 다음과 같이 결정되는 제어 유닛:
여기서,는 그라운드 위에서의 상기 차량 스피드이고, R은 휠 반경이고,는 상기 휠 스피드 오프셋이고,는 0과 1 사이의 가속 페달 포지션.
- 제78항에 있어서,
상기 휠 스피드 오프셋는 운전자 선호에 관련된 게인 인자및/또는 저속 오프셋 리미트에 따라 결정되는,
제어 유닛(130, 140).
- 제76항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
그라운드 위에서의 상기 차량 스피드()가 제2 쓰레숄드(vhigh)를 초과하면, 상기 휠 스피드및 그라운드 위에서의 차량 스피드 () 사이의 정규화된 차이로 휠 슬립 리미트()를 요청하도록 배치되는,
제어 유닛(130, 140).
- 제80항에 있어서,
MSD에 의하여 유지될 원하는 휠 스피드()는 다음과 같이 결정되는, 제어 유닛(130, 140)
또는
여기서,는 그라운드 위에서의 상기 차량 스피드이고, R은 휠 반경이고,는 상기 요청 휠 슬립.
- 제80항 또는 제81항에 있어서,
상기 제2 쓰레숄드(vhigh)는 상기 제1 쓰레숄드( vlow)와 동등한,
제어 유닛(130, 140).
- 제80항 또는 제81항에 있어서,
상기 제2 쓰레숄드(vhigh)는 기설정된 스피드 값 만큼 상기 제1 쓰레숄드(vlow)로부터 오프셋되고, 상기 제어 유닛은 상기 차량 스피드가 상기 제1 및 제2 쓰레숄드들 사이에 있으면, 스피드 오프셋에 대응되는 휠 스피드()와 그라운드 위에서의 스피드에 대한 휠 스피드 차이에 대응되는 휠 스피드 사이의 인터폴레이션(interpolation)을 나타내는 휠 거동을 요청하도록 구성되는,
제어 유닛(130, 140).
- 제76항 내지 제83항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 하나 이상의 MSD들의 능력을 나타내는 데이터를 수신하고, 상기 요청 휠 슬립들()이 상기 각각의 MSD들의 능력 내에 있는지를 검증하도록 배치되는,
제어 유닛(130, 140).
- 중량 차량(100)의 적어도 하나의 휠에 관련된 하나 이상의 MSD들(220, 250)을 제어하도록 구성되는 중량 차량(100)을 위한 모션 서포트 디바이스(MSD) 제어 유닛(230)으로서,
상기 MSD 제어 유닛(230)은, 상기 하나 이상의 MSD들(220, 250)에 의한 차량 모션을 제어하기 위하여 휠 스피드 리미트 및/또는 휠 슬립 리미트를 포함하는 상기 VMM 유닛(260)으로부터의 제어 커맨드들을 수신하기 위하여 차량 모션 관리(VMM) 유닛(260)에 소통되게 연결되도록 배치되고,
상기 MSD 제어 유닛(230)은 VMM 유닛(260)이 상기 제어 커맨드들에 의하여 상기 휠의 상기 거동에 영향을 미치는 것이 허용되는 상기 휠의 일련의 휠 거동들을 나타내는 능력 범위를 얻도록 배치되고,
상기 MSD 제어 유닛(230)은 휠 거동을 모니터링하고, 휠 거동이 상기 능력 범위의 밖에 있는지를 감지하도록 배치되고,
상기 MSD 제어 유닛(230)은, 모니터링된 휠 거동이 상기 능력 범위의 밖에 있는 경우 제어 개입 기능을 트리거하도록 배치되는,MSD 제어 유닛(230).
- 제85항에 있어서,
상기 하나 이상의 MSD들은 상기 휠에 의하여 음의 토크를 발생시키도록 배치된 적어도 하나의 서비스 브레이크(220)를 포함하는,
MSD 제어 유닛(230).
- 제85항 또는 제86항에 있어서,
상기 하나 이상의 MSD들은 상기 휠(210)에 의하여 양의 및/또는 음의 토크를 발생시키도록 배치되는 적어도 하나의 추진 유닛(250)을 포함하는,
MSD 제어 유닛(230).
- 제85항 내지 제87항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 능력 범위는 허용 양의 및/또는 음의 종방향 휠 슬립 및/또는 휠 회전 스피드에 대한 상한을 포함하는,
MSD 제어 유닛(230).
- 제85항 내지 제88항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 능력 범위는 허용 양의 및/또는 음의 종방향 휠 가속도에 대한 상한을 포함하는,
MSD 제어 유닛(230).
- 제85항 내지 제89항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 능력 범위는 허용 양의 및/또는 음의 차량 요 레이트에 대한 상한을 포함하는,
MSD 제어 유닛(230).
- 제85항 내지 제90항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 능력 범위는 허용 양의 및/또는 음의 종방향 휠 슬립 및/또는 휠 회전 스피드에 대한 하한을 포함하는,
MSD 제어 유닛(230).
- 제85항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 능력 범위는 허용 양의 및/또는 음의 종방향 휠 가속도에 대한 하한을 포함하는,
MSD 제어 유닛(230).
- 제85항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 능력 범위는 허용 양의 및/또는 음의 요 레이트에 대한 하한을 포함하는,
MSD 제어 유닛(230).
- 제85항 내지 제93항 중 어느 한 항에 있어서,
휠 스피드 센서(240)로부터 상기 휠(210)과 관련된 휠 스피드 데이터를 수신하고, 상기 휠 스피드 데이터에 기반하여 휠 거동이 상기 능력 범위 밖에 있는지를 감지하도록 배치되는,
MSD 제어 유닛(230).
- 제85항 내지 제94항 중 어느 한 항에 있어서,
메모리로부터 로딩되거나 외부 구성 개체로부터 수신된 파라미터로 고정 능력 범위를 얻도록 배치되는,
MSD 제어 유닛(230).
- 제85항 내지 제95항 중 어느 한 항에 있어서,
업데이트된 능력 범위를 계속적으로 얻도록 배치되는,
MSD 제어 유닛(230).
- 제85항 내지 제96항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 개입 기능은 상기 MSD들 중 하나 이상에 의하여 개입 기능을 실행하는 것을 포함하는,
MSD 제어 유닛(230).
- 제85항 내지 제97항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 개입 기능은, 상기 MSD 제어 유닛(230)에 의한 MSD 제어를 감독하기 위하여 외부 중재자 기능에 대한 요청을 트리거링하는 것을 포함하는,
MSD 제어 유닛(230).
- 제85항 내지 제98항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 MSD 제어 유닛(230)은 시간의 경과에 따라 휠 거동의 샘플들을 필터링함으로써 휠 거동을 모니터링하고, 상기 필터링의 결과에 기반하여 휠 거동이 상기 능력 범위의 밖에 있는지를 감지하도록 배치되는
MSD 제어 유닛(230).
- 차량(100)의 적어도 하나의 휠(210)과 관련된 하나 이상의 모션 서포트 디바이스들(MSD)에 의한 중량 차량(100)의 모션을 제어하기 위하여 차량 모션 관리를 수행하도록 배치되는 차량 모션 관리(VMM) 유닛(260)으로서,
상기 VMM 유닛은 상기 하나 이상의 MSD들(220, 250)에 의한 차량 모션을 제어하기 위하여 상기 MSD 제어 유닛(230)으로 휠 스피드 및/또는 휠 슬립 요청들을 포함하는 제어 커맨드들을 전송하도록 MSD 제어 유닛(230)에 소통되게 연결(365)되도록 배치되고,
상기 VMM 유닛(260)은, 상기 VMM 유닛(260)이 상기 제어 커맨드들에 의하여 상기 휠의 상기 거동에 영향을 미치는 것이 허용되는 상기 휠(210)의 일련의 휠 거동들을 나타내는 능력 범위를 얻도록 배치되고,
상기 VMM 유닛(260)은 상기 휠 거동이 상기 능력 범위 내에 있도록 상기 제어 커맨드들을 발생시키도록 배치되는,VMM 유닛(260).
- 제100항에 있어서,
상기 MSD 제어 유닛(230)에 의한 직접 MSD 제어를 위한 요청을 수신하고, 휠 거동이 기설정된 휠 거동 안전 범위의 밖에 있는 경우 상기 MSD 제어 유닛(230)으로 차량 제어를 이양하도록 구성되는 중재자 기능을 포함하는,
VMM 유닛(260).
- 중량 차량(100)에 의한 모션을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
상기 차량(100)의 적어도 하나의 휠(210)에 관련된 하나 이상의 MSD들(220, 250)을 제어하기 위하여 모션 서포트 디바이스(MSD) 제어 유닛(230)을 구성하는 것(SF1)과,
상기 MSD 제어 유닛(230)으로 전송된 제어 커맨드들을 통하여 상기 하나 이상의 MSD들(220, 250)에 의한 차량 모션 관리를 수행하기 위하여 차량 모션 관리(VMM) 유닛(260)을 구성하는 것(SF2)과,
상기 VMM 유닛(260)이 상기 제어 커맨드들에 의하여 상기 휠의 상기 거동에 영향을 미치는 것이 허용되는, 상기 휠(210)의 일련의 휠 거동들을 나타내는 능력 범위를 정의하는 것(SF3)과,
휠 거동을 모니터링하는 것(SF4)과,
상기 모니터링된 휠 거동이 상기 정의된 능력 범위의 밖에 있는 경우, 상기 MSD 제어 유닛(230)에 의한 제어 개입 기능을 트리거링하는 것(SF5)을 포함하는,
방법.
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