JP2013018487A - 車両トレーラに接続される牽引車を制御する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】トレーラを牽引する牽引車を制御するための、改善された方法及びシステムを提供する。
【解決手段】車両トレーラ１０２に接続されている牽引車１００を制御する方法、及び当該方法を使用するシステム。本方法は、車両目標のセット及び当該車両目標のセットに応答する車両状態のセットを検知することを含む。本方法は、車両目標のセットと車両状態のセットとの間の複数の差を求めること、当該複数の差の傾向を求めること、当該傾向に基づいて対称信号及び非対称信号のうちの少なくとも一方を生成すること、並びに、当該対称信号及び非対称信号のうちの少なくとも一方を用いて車両システムを作動させることも含む。
【選択図】図９

Description

本発明の実施の形態は、トレーラを牽引する自動車両を制御する方法及び装置に関する。

トレーラを牽引する車両にとって、特にその牽引車が高速で走行しているか又は方向転換しているとき、安定性は重要である。トレーラは牽引車の動特性に大きな影響を与えるため、多くの制御システムが、牽引車の安定性を向上させる技法を使用する。たとえば、アンチロックブレーキシステム（「ＡＢＳ」）、トラクションコントロールシステム（「ＴＣＳ」）、及び車両動特性制御（vehicle dynamics control:横滑り防止）（「ＶＤＣ
」）システムのようなシステムを、車両が安定性を向上させるための様々な機能を実行するように構成することができる。

トレーラの振動を抑制するか又は安定性を向上させるための既存の方法及びシステムは、通常、トレーラの振動が閾値よりも大きいときに、牽引車によって、牽引車を通じて、若しくは牽引車に対して対称ブレーキ又は対称トルクを加えること、続いて（ここでもまた牽引車によって、牽引車を通じて、若しくは牽引車に対して）非対称ブレーキ又は非対称トルクを加えることを必要とする。これらの制御方法及びシステムが不適切な時点で対称トルクを加えると、トレーラはさらに振動する場合がある。他方で、これらの制御方法及びシステムは、典型的には、トレーラが一定の状況下で振動すると、振動を抑制するために非対称トルクを伝達し始める。たとえば、幾つかの方法及びシステムは、トレーラの振動が振動数閾値に達した後、任意の対称トルク又は非対称トルクを伝達するために、或る時間待機する。換言すると、これらの制御方法及びシステムは、振動が閾値を下回って発生する限り、トレーラを振動したままにする。しかしながら、この時間中、特に牽引車が高速で走行しているときに、振動が激しくなると共に極度に損害を与えるものになる場合がある。

したがって、トレーラを牽引する牽引車を制御するための、改善された方法及びシステムに対する需要が存在する。以下の概要は、そのような方法及びシステムの特定の実施の形態を説明する。しかしながら、以下の概要は、すべてのそのような実施の形態を説明するものではなく、複数の他の実施の形態があり得る。

本発明の一形態によれば、通常、制御システムは最初に、操舵角、ヨーレート、車両速度、及び横加速度の信号のようなパラメータを使用して、実験に基づいて開発される。これらのパラメータは、通常、電子安定化プログラム（「ＥＳＰ」）システムのような車両制御システム内で利用可能である。また、制御システムは、車両制御システムから継続的にパラメータ又は信号を受信し、それらの信号を制御システムモデルのパラメータと比較する。比較に基づいて、次に、振動を抑制するのに適切なタイプのブレーキが選択される。

別の形態では、本発明は、車両トレーラに接続されている牽引車を制御する方法を提供する。本方法は、車両目標のセット及び当該車両目標のセットに応答する車両状態のセットを検知することを含む。本方法は、車両目標のセットと車両状態のセットとの間の複数の差を求めること、当該複数の差の傾向を求めること、当該傾向に基づいて対称信号及び
非対称信号のうちの少なくとも一方を生成すること、並びに、対称信号及び非対称信号のうちの少なくとも一方を用いて車両システムを作動させることも含む。

別の形態では、本発明は、車両トレーラに接続されている牽引車を制御するシステムを提供する。本システムは、第１のセンサ及び第２のセンサと、比較器と、傾向モジュールと、コントローラと、車両システムとを備える。第１のセンサは、牽引車の車両目標のセットを検知し、一方で第２のセンサは、当該車両目標のセットに応答して牽引車が呈する動きを示す車両状態のセットを検知する。比較器は、車両目標のセットと車両状態のセットとの間の複数の差を求める。傾向モジュールは、当該複数の差の傾向を求め、一方でコントローラは、当該傾向に基づいて対称信号及び非対称信号のうちの少なくとも一方を生成する。車両システムは、対称信号及び非対称信号のうちの少なくとも一方に基づいて作動される。

別の形態では、本発明は、車両トレーラに接続されている牽引車を制御する方法を提供する。本方法は、複数の動特性に基づいて牽引車のモデルを確定すること、牽引車の車両目標のセットを検知すること、及び当該車両目標のセットに応答して牽引車が呈する動きを示す車両状態のセットを検知することを含む。本方法は、車両目標のセット及び車両状態のセットに基づいてモデルを用いて切り換え信号を確定すること、並びに、当該切り換え信号に基づいて、対称ブレーキ及び非対称ブレーキのうちの少なくとも一方を選択的に加えることも含む。

本発明の他の態様は、詳細な説明及び添付の図面を熟考することによって明らかになるであろう。

トレーラを牽引する車両の概略平面図である。 図１の車両内に適用することができる振動制御システムのブロック図である。 図２の振動制御システム内に適用することができるバンドパスフィルタの振幅特性を示す図である。 図３のバンドパスフィルタの位相特性を示す図である。 図２の振動制御システム内に適用することができる非対称比例積分微分（「ＰＩＤ」）制御システムを示す図である。 図５の非対称ＰＩＤコントローラ内に適用することができる比例利得関数を示す図である。 図５の非対称ＰＩＤコントローラ内に適用することができる微分利得関数を示す図である。 図２の振動制御システム内に適用することができる対称ＰＩＤ制御システムを示す図である。 本発明の一実施形態による振動制御プロセスのフローチャートである。

本発明の任意の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その用途において、以下の説明において記載されるか又は以下の図面において示される、構成要素の構成及び配置の詳細に限定されないことは理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施又は実行することができる。

同じく当業者に明らかであるはずであるが、図示されるシステムは、実際のシステムが類似し得るシステムのモデルである。説明されるモジュール及び論理構造のうちの多くは、マイクロプロセッサ又は同様の装置によって実行されるソフトウェア内に実装すること
ができるか、又はたとえば特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）を含む様々な構成要素を使用するハードウェアにおいて実施することができる。「プロセッサ」のような用語はハードウェア及び／又はソフトウェアの両方を含むか又は指すことができる。さらに、本明細書の全体を通じて、大文字で始まる用語が使用される。そのような用語は一般的な慣習に合うように使用され、説明をコーディング例、式、及び／又は図面に相関させるのに役立つ。しかしながら、大文字の使用のみに起因して、いかなる特定の意味も暗示することもなければ、推測されるべきでもない。

本発明の実施形態は、振動しているトレーラ又はセミトレーラに接続されている自動車両を制御する方法及びシステムに関する。一実施形態では、制御システムモデルが展開される。制御システムモデルは、受信した信号を、当該制御システムモデルのパラメータと比較する。次に、比較に基づいて、振動を抑制するための適切なタイプのブレーキ又はトルクが選択される。

特定の実施形態では、牽引車の目標となる動きを示す車両状態の第１のセットを検知する。車両状態の第１のセットに応答して牽引車が呈する動きを示す、車両状態の第２のセットも検知する。次に、車両状態の第１のセット及び車両状態の第２のセットから、コントローラ信号を生成する。次に、コントローラ信号を使用して、対称ブレーキ及び非対称ブレーキのうちの少なくとも一方を選択的に加えて振動を抑制する。

図１は、矢印１０３によって示される方向に走行する、トレーラ１０２を牽引する自動車両１００の概略平面図を示している。牽引車１００は、４つの車輪１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、及び１０４Ｄを有し、トレーラ１０２は、４つの車輪１０４Ｅ、１０４Ｆ、１０４Ｇ、及び１０４Ｈを有する。図１では、運転者（図示せず）は、車両１００の左側１０５Ａに座ると想定される。他の実施形態では、運転者は車両１００の右側１０５Ｂに座ってもよい。車両１００及びトレーラ１０２は、他の数の車輪を有してもよい。さらに、トレーラ１０２はセミトレーラ、フルサイズトレーラ、ボートトレーラ、キャンピングカー等であってもよい。車輪１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、及び１０４Ｄは２つの車軸１０８Ａ及び１０８Ｂに接続される。車両１００はエンジン１１９も備える。４つの車輪は複数の車輪速度センサ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、及び１１２Ｄによって監視される。車輪速度センサ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、及び１１２Ｄは電子処理ユニット（「ＥＣＵ」）１１６と通信する。

車両１００は、操舵角センサ１２０、ヨーレートセンサ１２４、及び横加速度センサ１２８のような他のセンサも備える。車輪速度センサ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、及び１１２Ｄ、操舵センサ１２０、ヨーレートセンサ１２４、並びに横加速度センサ１２８は、全般的に個別のセンサとして示される。これらのセンサ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄ、１２０、１２４、及び１２８は、たとえば、ＥＣＵ１１６に結合することができる複数のセンサアレイ内の複数のセンサを含むこともできる。車体滑り角センサ１３２、及びエンジントルクセンサ１３６のような他のタイプのセンサも車両１００において使用することができる。車両１００は、トレーラ１０２に結合されているヒッチ１５２も備える。

幾つかの実施形態では、センサ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄ、１２０、１２４、１２８、１３２、及び１３６は、自動車両１００の全体にわたって埋め込まれているセンサアレイの複数の部分である。センサアレイは、車両１００の特定の状態を検出及び監視する。たとえば、センサ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、及び１１２Ｄは、牽引車１００の速度を示す車両１００の状態を検知するのに使用される。次に、検知された状態は車両１００の速度を示す較正された信号に転換及び変換される。たとえば、センサ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、及び１１２Ｄに較正回路又はプロセッサが装備されている場
合、速度を、センサ内で内部的に較正された形態に変換することができる。そうでない場合、状態は、当該技術分野において既知の態様で他の外部プロセスによって較正された信号に変換することができる。さらに、操舵センサ１２０、ヨーレートセンサ１２４、及び横加速度センサ１２８のような他のセンサを使用して、牽引車の左右の動き、左右の加速ような事象、及び動きの角度が検出又は検知される。センサ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄ、１２０、１２４、１２８のようなセンサによって出力される信号の値は、これ以降、まとめて検知された値又は値と呼ばれる。結果として、ＥＣＵ１１６は内部又は外部の振動制御システムを支援するのに利用可能な既存のセンサからのデータを使用して、トレーラ１０２によって呈される振動を抑制することができる。

１つの例示的な振動制御システム２００が図２に示される。図示する実施形態では、制御システム２００は、ＥＣＵ１１６内に埋め込まれているデータモジュール１６０を備え、センサ１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄ、１２０、１２４、１２８、１３２、１３６等を含む牽引車センサアレイ１６４から値を受け取る。以下で詳述するように、ＥＣＵ１１６は、車両システム１６８に結合されると共に、車両システム１６８と通信する。コントローラ又はプロセッサ１７２は、メモリ１７６内に記憶されているプログラムに従って、センサアレイ１６４からの値を処理する。

データモジュール１６０がＥＣＵ１１６内に示されるが、システム２００は、データモジュール１６０のような様々な構成要素がＥＣＵ１１６のような他の構成要素の外側又は遠隔に配置される分散アーキテクチャを用いて設計することができる。データモジュール１６０は、プロセッサ１７２のような他の構成要素内に組み込むか、又は車両１００の他の制御システム内に組み込むこともできる。同様に、メモリ１７６はプロセッサ１７２の外側に示されるが、プロセッサ１７２の内部にあってもよい。

プロセッサ１７２は、汎用マイクロコントローラ、汎用マイクロプロセッサ、専用マイクロプロセッサ又は専用マイクロコントローラ、信号プロセッサ、ＡＳＩＣ等とすることができる。幾つかの実施形態では、データモジュール１６０及び説明されるその機能は、ファームウェア、ソフトウェア、及びハードウェアの組合わせにおいて実施される。

データモジュール１６０は、比較器モジュール１８２と、バンドパスフィルタ１８５を含むフィルタモジュール１８４と、ピーク探索器モジュール１８８を含む傾向モジュール１８６とを備える。言及したように、図示される実施形態では、ＥＣＵ１１６は車両システム１６８と通信する。車両システム１６８は、油圧系統１９０と、ブレーキ系統１９２と、トルク制御モジュール１９４とを備える。上述したように、実施形態は、集中アーキテクチャが望まれるのか、若しくは分散アーキテクチャが望まれるのか、又は集中アーキテクチャ及び分散アーキテクチャの何らかの組み合わせが望まれるのかに応じて変更することができる。したがって、油圧系統１９０、ブレーキ系統１９２、及びトルク制御モジュール１９４のハードウェア構成要素及びソフトウェア構成要素は、ＥＣＵ１１６内に埋め込んでもよい。油圧系統１９０、ブレーキ系統１９２、及びトルク制御モジュールは、油圧管路、ポンプ、液体タンク、ブレーキディスク及びブレーキパッド、エンジン、変速機、駆動軸、並びに駆動車軸のような、様々な機械的構成要素を備えることができることが明らかであろう。

データモジュール１６０は、牽引車１００の少なくとも１つの機械的モデル又はコントローラモデルを使用して、車両動特性に応じて対称トルク信号及び非対称トルク信号を同時に生成する。そのモデルは、トレーラ１０２が振動している間にセンサアレイ１６４において測定された複数の車両動特性又は複数のパラメータを用いて実験的に確定される。幾つかの実施形態では、車両動特性は、操舵角（δ_ｆ）、横加速度（ａ_ｙ）、車輪速度（ｖ）、前輪トルク（Τ_ｆ）、後輪トルク（Τ_ｒ）、車体滑り角（β）、及びヨーレート

を含む。以下で詳述するように、実験的に生成されたモデルは複数の係数を用いて記述される。

幾つかの実施形態では、モデルの係数はメモリ１７６内に記憶され、プロセッサ１７２によって処理される。図示される実施形態では、コントローラモデルは比例積分微分（「ＰＩＤ」）コントローラモデルに基づく。特に、プロセッサ１７２は、比例コントローラ１９５と、積分コントローラ１９６と、微分コントローラ１９７とを備える。しかしながら、比例コントローラモデル、比例微分（「ＰＤ」）コントローラモデル、及び比例積分（「ＰＩ」）コントローラモデルのような他のモデルも使用することができる。モデルが確定されると、データモジュール１６０は、確定されたモデルと、センサアレイ１６４から取得した値とを使用して、対称信号又は非対称信号を生成する。

ＥＣＵ１１６は、牽引車１００の車両目標のセットを確定する。特に、運転者が特定の方向に、又は特定の速度で牽引車１００を動かそうと試みるとき、運転者の入力が検知され、運転者の入力を示す信号がＥＣＵ１１６に送信される。結果として、ＥＣＵ１１６は運転者の入力を示す車両目標のセットを確定する。たとえば、運転者が牽引車１００を、ハンドルを用いて特定の方向に操舵しようと試みるとき、ＥＣＵ１１６は、運転手の入力する操舵角に対応する車両目標のセットを生成する。幾つかの実施形態では、車両目標のセットは、ヨーレートのセットを含む。結果として、車両状態のセットは、牽引車１００によって実際に呈されるヨーレートのセットと、センサアレイ１６４によって検出される操舵角に対応するヨーレートのセットとを含む。

牽引車１００及びその周囲によって生成されるノイズは、センサアレイ１６４によって検出される車両状況に悪影響を及ぼす場合がある。結果として、ＥＣＵ１１６は、通常、フィルタモジュール１８４を使用してノイズをフィルタリング除去して、フィルタリングされた車両状態のセットを取得する。次に、ＥＣＵ１１６は比較器１８２を使用して、フィルタリングされた車両状態と車両目標との間の複数の差を取得する。牽引車１００及びトレーラ１０２が偏揺れ又は振動しているときのように、車両状態がヨーレートであるとき、複数の差は、目標ヨーレートと呈されるヨーレートとの間のヨーレート誤差のセットを表す。

言及したように、幾つかの実施形態では、フィルタモジュール１８４はまた、バンドパスフィルタ１８５を備える。一実施形態では、バンドパスフィルタ１８５は、式（１）に示すような一般的な伝達関数を有する。

Ｈ（ｚ）＝Ｂ（ｚ）／Ａ（ｚ）＝（ｂ_０＋ｂ_１ｚ^−１＋ｂ_２ｚ^−２＋．．．．．＋ｂ_ｎｚ^−ｎ）／（ａ_０＋ａ_１ｚ^−１＋ａ_２ｚ^−２＋．．．．．＋ａ_ｎｚ^−ｎ） （１）式中、ｎはフィルタの次数であり、ａ_ｉ及びｂ_ｉは伝達関数のｉ番目の係数である。複数のフィルタリングされた差は、通常、トレーラ１０２が受けた振動を表す。特定の一実施形態では、バンドパスフィルタ１８５は、式（２）示すような伝達関数を有する二次（ｎ＝２）バターワースバンドパスフィルタのフィルタ特性を有する。

Ｈ（ｚ）＝Ｂ（ｚ）／Ａ（ｚ）＝（ｂ_０＋ｂ_１ｚ^−１＋ｂ_２ｚ^−２）／（ａ_０＋ａ_１ｚ^−１＋ａ_２ｚ^−２） （２）
バンドパスフィルタ１８５は、約０．３７５Ｈｚ〜約１．１２５Ｈｚの通過帯域（又はカ
ットオフ振動数）、及び約２５Ｈｚのサンプリングレート（又は約０．０４秒のサンプリング期間）のような他のフィルタ特性も有する。上述したようなサンプリングレートを有する通過帯域を達成するために、当該技術分野において既知の様態で係数を確定することができる。たとえば、Ｍａｔｌａｂ（登録商標）ツールを使用して、以下の伝達関数係数、ａ_０＝１、ａ_１＝−１．８０２９、ａ_２＝０．８２７２、ｂ_０＝０．０８６３６、ｂ_１＝０、及びｂ_２＝−０．０８６３６が取得された。ｕ（ｚ）が複数の差又は複数のヨーレート誤差を表す場合、式（３）に示すように、ｙ（ｚ）によって表される複数のフィルタリングされた差、すなわちＢＰＡｕｓが求められる。

ｙ（ｚ）＝（ｂ_０−ｂ_１ｚ^−１＋ｂ_２ｚ^−２）／（ａ_０−ａ_１ｚ^−１＋ａ_２ｚ^−２）×ｕ（ｚ） （３）他のフィルタ特性、チェビシェフフィルタのようなフィルタタイプ、ツール、及び係数も、利用する用途及び車両に応じて使用することができる。

図３及び図４は、上述したようなフィルタ特性を有する二次バンドパスフィルタの振動数特性プロットを示している。特に、図３は振幅特性プロット３００を示し、振動数値（Ｈｚ）がｘ軸３０４に沿って測定され、振幅値（ｄＢ）がｙ軸３０８に沿って測定される。特に、曲線３１２は二次バンドパスフィルタの振幅特性を表す。曲線３１２は、約０．３７５Ｈｚ〜約１．１２５Ｈｚの範囲にわたる概ね平坦な通過帯域３１６も示している。同様に、図４は位相特性プロット４００を示し、振動数値（Ｈｚ）がｘ軸４０４に沿って測定され、位相値（度）がｙ軸４０８に沿って測定される。曲線４１２は二次バンドパスフィルタの振動数特性を表す。曲線４１２は、通過帯域３１６内の本質的に線形の位相特性も有する。

複数のフィルタリングされた差が正である場合、トレーラは車両１００の右側１０５Ｂに向かって傾いているとみなされる。そのような場合、車輪１０４Ｃ及び１０４Ｄは外輪とみなされ、車輪１０４Ａ及び１０４Ｂは内輪とみなされる。逆に、複数のフィルタリングされた差が負である場合、トレーラは車両１００の左側１０５Ａに向かって傾いているとみなされる。そのような場合、車輪１０４Ｃ及び１０４Ｄは内輪とみなされ、車輪１０４Ａ及び１０４Ｂは外輪とみなされる。

図５は、振動制御システム２００内に適用することができる例示的な非対称比例積分微分（「ＰＩＤ」）制御システム５００を示している。図５では、システム２００の特定の部分しか示されない。それにもかかわらず、上記で言及したように、図５に示されないシステム２００の部分はシステム２００内で機能し続ける。

言及したように、フィルタモジュール１８４は、車両状態と車両目標との間の複数の差をフィルタリングして、複数のフィルタリングされた差を取得する。牽引車１００及びトレーラ１０２が偏揺れ又は振動しているときのように、車両状態がヨーレートであるとき、複数のフィルタリングされた差は、トレーラ１０２又はトレーラの振動が呈する振動周波数を表す。非対称制御システム５００は、センサアレイ１６４からフィードバックされた値を使用して（適切な制御信号を生成することによって）トレーラの振動を低減しようと試みる。幾つかの実施形態では、非対称制御システム５００は、トレーラの振動を低減又は最小化して、低減された振動を有するか、最小の振動を有するか、又は振動を全く有しない（ゼロ振動の）定常状態にしようと試みる。たとえば、非対称制御システム５００は、最初に複数のフィルタリングされた差をゼロと比較して、システム２００又は非対称制御システム５００を駆動して定常状態にするための複数の制御偏差又は制御誤差を取得する。複数の制御誤差の値が所定の閾値を上回る（比較器１８２において比較される）とき、システム２００は非対称ブレーキ又は抑制プロセスを開始する。特に、非対称制御システム５００は、複数の制御誤差をプロセッサ１７２を通じて渡して、トレーラ１０２が
呈する振動の抑制を開始する。図示される実施形態では、プロセッサ１７２は、以下で詳述するように、比例コントローラ１９５内に比例利得関数を制御するためのＰ_Ａ利得モジュール５０４と、積分コントローラ１９６内に積分利得関数を制御するためのＩ_Ａ利得モジュール５０８と、微分コントローラ１９７内に微分利得関数を制御するためのＤ_Ａ利得モジュール５１２とを備える。特定の一実施形態では、Ｉ_Ａ利得は定数、たとえばゼロである。したがって、その特定の実施形態では、非対称制御システム５００はＰ_Ａ利得関数及びＤ_Ａ利得関数しか適用しない。しかしながら、他の実施形態では、他の非ゼロＩ_Ａ利得関数、及び線形関数又は非線形関数も使用することができる。非対称制御システム５００がＰ_Ａ利得関数及びＤ_Ａ利得関数を複数の制御誤差に適用した後、プロセッサ１７２によって複数の非対称制御信号が生成される。次に、非対称制御信号は、車両システム１６８に与えられる。たとえば、幾つかの実施形態では、制御信号はトルク制御モジュール１９４に提供される。次に、トルク制御モジュールは信号を生成して、油圧系統１９０内の複数の油圧ポンプ及び油圧バルブを作動させ、次にブレーキ系統１９２の複数のブレーキに圧力を加える。電動ブレーキ系統を装備した車両のような他の実施形態では、ブレーキを電気的に作動させることができると共に、油圧系統１９０の必要性を低減又は排除することができる。これらの例のいずれにおいても、トルク制御モジュール１９４が車輪１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、及び１０４Ｄのそれぞれのトルクの量を求め、関連する機械系統（たとえば、ブレーキ系統１９２、油圧系統１９０、又はその両方）を制御して、車輪１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、及び１０４Ｄのそれぞれにおいて求められたトルクを加える。

幾つかの実施形態では、トレーラの振動方向の反転が発生する前に、非対称トルクが加えられるか又は伝達されて、抑制プロセスの効果を高めるか、ブレーキング中に発生する場合があるブレーキ待ち時間を排除するか、過度のブレーキを防止するか、又は過度の振動が生じるのを防止する。たとえば、非対称トルクは、トレーラの振動方向に応じて幾つかの成分にさらに分散することができる。特に、非対称制御システム５００は、センサアレイ１６４からの車体滑り角のようなパラメータを使用して、非対称トルクを前輪トルク成分及び後輪トルク成分のような２つの成分に分散させて、過度のブレーキを防止する。このような場合、後輪１０４Ｂ及び１０４Ｄが呈する車体滑り角が所定の最大閾値に近づくと、トルク制御モジュール１９４は、後輪１０４Ｂ及び１０４Ｄに加えられる非対称後輪トルクを、非対称前輪トルクで補償する。

図６は、図５の非対称制御システム５００内に適用することができる例示的な比例利得関数６００を示している。車両速度値（ｍ／ｓ）がｘ軸６０４に沿って測定され、Ｐ_Ａ利得値（Ｎｍ／ｒａｄ／ｓ）がｙ軸６０８に沿って測定される。特に、曲線６１２は異なる車両速度におけるＰ_Ａ利得関数の値を表す。曲線６１２は通常、区分的線形比例利得を表すが、利用する用途及び車両に応じて区分的非線形又は概ね非線形とすることもできる。曲線６１２は、車両速度（ｖ）が比較的低いとき、対応するＰ_Ａ利得値も低いことも示している。しかしながら、曲線６１２は、車両速度が所定の値より大きくなった後、Ｐ_Ａ利得値の変化率が比較的高いことも示している。図示される実施形態では、所定の値は２４ｍ／ｓである。さらに、車両１００が最小速度に達する前、又は車両速度（ｖ）が最大速度を超えた後、Ｐ_Ａ利得値は概ね一定である。たとえば、車両速度（ｖ）が２０ｍ／ｓを下回る場合、Ｐ_Ａ利得値は約４，０００Ｎｍ／ｒａｄ／ｓである。車両速度（ｖ）が例示的な最大閾値を超えると、Ｐ_Ａ利得値は約２６，０００Ｎｍ／ｒａｄ／ｓから変化しない。換言すれば、幾つかの実施形態では、非対称制御システム５００は通常、トレーラ１０２が呈する振動が所定の振動閾値を超えると、或る量の非対称ブレーキ又はトルクを加えるが、以下で詳述するように、加えられる非対称ブレーキの量は、最小にすることができ、様々な状況下で中断することができる。

図７は、図５の非対称制御システム５００内に適用することができる例示的な微分利得
関数７００を示している。車両速度値（ｍ／ｓ）がｘ軸７０４に沿って測定され、Ｄ_Ａ利得値（Ｎｍ／ｒａｄ／ｓ^２）がｙ軸７０８に沿って測定される。曲線７１２は異なる車両速度（ｖ）におけるＤ_Ａ利得関数の値を表す。曲線７１２は通常、線形微分利得を表すが、利用する用途及び車両に応じて区分的非線形又は概ね非線形とすることもできる。したがって、曲線７１２は、微分利得が車両速度（ｖ）に比例することも示している。たとえば、車両速度（ｖ）が比較的低いとき、対応するＤ_Ａ利得値も低い。同様に、車両速度（ｖ）が比較的高いとき、対応するＤ_Ａ利得値はそれに比例して高い。比例利得関数６００と同様に、車両が最小速度に達する前、又は車両速度（ｖ）が最大閾値を超えた後、Ｄ_Ａ利得値は概ね一定である。たとえば、車両速度（ｖ）が２０ｍ／ｓを下回る場合、Ｄ_Ａ利得値は約１００Ｎｍ／ｒａｄ／ｓ^２である。車両速度（ｖ）が例示的な最大閾値を超えると、Ｄ_Ａ利得値は約２００Ｎｍ／ｒａｄ／ｓ^２から変化しない。

非対称ブレーキを加えることに加えて、システム２００は、トレーラ１０２が振動するときに、対称トルクも加えて車両速度（ｖ）を低減することができる。たとえば、システム２００は、対称トルクを４つすべての車輪１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、及び１０４Ｄに加えて車両速度を低減することができる。対称トルクは、複数のフィルタリングされた差が或る所定の状態を概ね満たすときに生成されることができる。図８は、図２のシステム２００内に適用して対称トルクを生成することができる対称ＰＩＤ制御システム８００をブロック図のフォーマットで示す。図５と同様に、図８では、システム２００の特定の部分しか示されない。それにもかかわらず、上記で言及したように、図８に示されないシステム２００の部分はシステム２００内で機能し続ける。

車両状態とセンサアレイ１６４からの車両目標との間の複数のフィルタリングされた差は、フィルタ１８４によって取得又は生成される。ピーク探索器１８８は、フィルタリングされた差の最大値を求める。対称制御システム８００は、比較器１８２において、複数のフィルタリングされた差を、当該フィルタリングされた差の最大値と比較する。比較器１８２において、複数のフィルタリングされた差が、当該フィルタリングされた差の最大値を下回る場合、トレーラ１０２は振動がより小さいとみなされる。次に、対称制御システム８００は切換器８０４を作動させて、以下で詳述する対称ブレーキプロセスに入る。しかしながら、比較器１８２において、複数のフィルタリングされた差が、当該フィルタリングされた差の最大値を超える場合、トレーラ１０２は振動がより大きいとみなされる。結果として、対称制御システム８００は切換器８０４を作動させて、上述した非対称ブレーキプロセスに入る。

他の実施形態では、傾向モジュール１８６は、たとえば複数のフィルタリングされた差の変化率を求めることによって、複数のフィルタリングされた差の傾向を求める。変化率が負でない場合、振動は増加傾向を有するとみなされる。そのような場合、対称制御システム８００は、切換器８０４を通じて非対称制御システム５００と通信して、上述したようにトレーラ振動を安定化する有効なトルクを生成する非対称ブレーキプロセスを実行する。他方で、変化率が負である場合、振動は減少傾向を有するとみなされ、対称制御システム８００は、切換器８０４を作動させて、以下のように車両１００を減速させる対称ブレーキプロセスに入る。

対称ブレーキプロセスでは、対称制御システム８００は、複数の制御誤差をプロセッサ１７２を通じて渡して、トレーラ１０２が呈する振動の抑制を開始する。図示される実施形態では、プロセッサ１７２は、以下で詳述するように、比例コントローラ１９５内に対称比例利得関数を制御するためのＰ_Ｓ利得モジュール８０８と、積分コントローラ１９６内に対称積分利得関数を制御するためのＩ_Ｓ利得モジュール８１２と、微分コントローラ１９７内に対称微分利得関数を制御するためのＤ_Ｓ利得モジュール８１６とを備える。特定の一実施形態では、Ｉ_Ｓ利得及びＤ_Ｓ利得は定数、たとえばゼロであり、Ｐ_Ｓ利得は、
４００ｍｓ^２／ｒａｄ／ｓのような非ゼロ定数である。すなわち、対称制御システム８００は、定数のＰ_Ｓ利得関数のみを複数の制御誤差に適用する。しかしながら、他の実施形態では、他の非ゼロＰ_Ｓ利得関数、非ゼロＩ_Ｓ利得関数、及び非ゼロＤ_Ｓ利得関数、並びに線形関数又は非線形関数も使用することができる。

対称制御システム８００がＰ_Ｓ利得関数を複数の制御誤差に適用した後、複数の対称制御信号が生成され、メモリ１７６から取り出された最小対称トルクと比較される。幾つかの実施形態では、最小対称トルクは約−０．５ｍ／ｓ^２である。この方法で、対称制御システム８００は、最小対称トルクを加えてブレーキ待ち時間を低減又は最小化すると共に、必要な場合、任意の非対称ブレーキを準備することができる。次に、継続的な対称トルク又はブレーキを分散させるか又は加えるために、対称制御信号が車両システム１６８に与えられて、油圧系統１９０及びトルク制御モジュール１９４、又はそれらの組合わせのような構成要素を作動させる。

さらに、幾つかの実施形態では、複数のフィルタリングされた差が増大しているとき、又は振動が増加傾向を有するとき、幾つかの非対称ブレーキを調整して抑制効果を増大させるように、対称ブレーキ信号の部分が変更される。たとえば、対称制御システム８００は、対称制御信号の値を減少させて、内輪１０４Ａ及び１０４Ｂにおけるブレーキを低減することができる。対称制御システム８００は、対称制御信号の値を減少させる一方で、システム２００とも通信して、外輪１０４Ｃ及び１０４Ｄにおける非対称制御信号を増大させる。このように、システム２００は反対のトルクを増大させるか又は最大化して車両１００を安定化すると共に、トレーラ振動及び偏揺れモーメントを低減又は最小化することができる。

複数のフィルタリングされた差が減少しているとき、又は振動が減少傾向を有するとき、幾つかの非対称ブレーキを調整して抑制効果を増大させるように、対称制御信号の部分も変更される。たとえば、対称制御システム８００は、対称制御信号の値を増加させて、外輪１０４Ａ及び１０４Ｂにおけるブレーキを増大させることができる。対称制御システム８００は、対称制御信号の値を増加させる一方で、システム２００とも通信して、内輪１０４Ｃ及び１０４Ｄにおける非対称制御信号を減少させる。このように、システム２００は反対のトルクを増大させるか又は最大化して車両１００を安定化すると共に、トレーラ振動及び偏揺れモーメントを低減又は最小化することもできる。

図９は、ソフトウェア、ファームウェア、又はハードウェアによって実行することができるプロセスを含む、幾つかの構成において発生する振動制御プロセス９００のフローチャートである。言及したように、センサアレイ１６４は、ブロック９０４において、上述したようにヨーレートのような複数の車両状態を検知する。次に、システム２００は、ブロック９０８において、複数の車両状態を複数の車両目標と比較して、複数の差を取得する。幾つかの実施形態では、複数の差は、目標ヨーレートと、車両１００が呈するヨーレートとの間の複数のヨーレート誤差を表す。次にシステム２００は、ブロック９１２において、複数の差をフィルタリングして、複数のフィルタリングされた差を取得する。システム２００は、ブロック９１６において、上述したように定常状態誤差を求め続ける。定常状態誤差に基づいて、システム２００は、ブロック９２０において、車両システム１６８（図２）に非対称制御を適用する。

システム２００は、ブロック９２４において、複数のフィルタリングされた差の最大値又はピークも求める。ピークに基づいて、システム２００は、ブロック９２８において、複数のフィルタリングされた差の傾向を求める。ブロック９３２において求められた複数のフィルタリングされた差の傾向が増大傾向を示す場合、プロセッサ１７２は、ブロック９３４において、上述のように車輪１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、及び１０４Ｄに適用
される非対称制御信号及び対称制御信号を変更する。しかしながら、ブロック９３２において求められた複数のフィルタリングされた差の傾向が減少傾向を示す場合、プロセッサ１７２は、ブロック９３６において、対称ブレーキを作動させるように切り換わり、またブロック９３８において、上述のように車輪１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、及び１０４Ｄに適用される非対称制御信号及び対称制御信号を変更する。その後、上述のように、システム２００は、ブロック９４０において対称制御システム８００によって実行されるプロセスを、ブロック９２０において非対称制御システム５００によって実行されるプロセスをそれぞれ適用する。

以下の特許請求の範囲において、本発明の様々な特徴及び利点が記載される。

Claims (18)

1. 車両トレーラに接続されている牽引車を制御する方法であって、
   前記牽引車の車両目標のセットを決定することであって、前記車両目標のセットは、前記牽引車に配置される複数の車両センサのうちの異なる１つに各々が対応する複数の目標値を含む、決定すること、
   前記車両目標のセットに応答して前記牽引車が呈する動きを示す車両状態のセットを検知することであって、前記車両状態のセットは、前記牽引車に配置される前記複数の車両センサのうちの異なる１つによって各々が検知される複数の状態値を含む、検知すること、
   前記車両目標のセットと前記車両状態のセットとの間の複数の差を求めること、
   前記複数の差の傾向を求めること、
   前記傾向に基づいて、前記複数の差を低減するために対称な力と非対称な力との間で選択をすること、並びに
   前記対称な力又は前記非対称な力を前記牽引車に加えるように車両システムを作動させること、
   を含む、方法。
2. 前記複数の差の傾向を求めることは、
   前記複数の差の変化率を求めること、
   前記変化率が正の値を含むとき、前記傾向が増加であることを示すこと、及び
   前記変化率が負の値を含むとき、前記傾向が減少であることを示すこと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記複数の差の傾向を求めることは、
   前記複数の差のピーク値を求めること、
   前記複数の差のうちの１つが前記ピーク値を上回るとき、前記傾向が増加であることを示すこと、及び
   前記複数の差のうちの１つが前記ピーク値を下回るとき、前記傾向が減少であることを示すこと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記対称な力と非対称な力との間で選択をすることは、
   前記傾向が差の増加を示しているとき、前記非対称な力を選択すること、及び
   前記傾向が差の減少を示しているとき、前記対称な力を選択すること
   を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記車両システムを作動させることは、前記選択された力に基づいて、対称ブレーキ及び非対称ブレーキのうちの少なくとも一方を加えることを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記方法は、前記複数の差をバンドパスフィルタリングすることをさらに含み、前記傾向を求めることは、前記複数のフィルタリングされた差の傾向を求めることを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記車両目標のセットは複数のヨーレートを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記車両状態のセットを検知することは、前記牽引車が呈する複数のヨーレートを求めることを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記車両システムを作動させることは、前記選択された力に基づいて、対称トルク及び非対称トルクのうちの少なくとも一方を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
10. 車両トレーラに接続されている牽引車を制御するシステムであって、
    前記牽引車の車両目標のセットを決定するように構成される第１の複数のセンサであって、前記車両目標のセットは、前記牽引車に配置される第２の複数の車両センサのうちの異なる１つに各々が対応する複数の目標値を含む、第１の複数のセンサと、
    前記車両目標のセットに応答して前記牽引車が呈する動きを示す車両状態のセットを検知するように構成される前記第２の複数のセンサであって、前記車両状態のセットは、前記第２の複数の車両センサのうちの異なる１つによって各々が検知される複数の状態値を含む、第２の複数のセンサと、
    前記車両目標のセットと前記車両状態のセットとの間の複数の差を求めるように構成される比較器と、
    前記複数の差の傾向を求めるように構成される傾向モジュールと、
    前記傾向に基づいて、前記複数の差を低減するために対称な力と非対称な力との間で選択をするように構成されるコントローラと、
    前記対称な力又は前記非対称な力を前記牽引車に加えるように前記コントローラにより作動されるように構成される車両システムと、
    を備える、システム。
11. 前記傾向は前記複数の差の変化率を含み、前記コントローラは、前記変化率が正の値を含むとき、前記傾向が増加であることを示し、前記変化率が負の値を含むとき、前記傾向が減少であることを示すようにさらに構成される、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記傾向モジュールは、前記複数の差のピーク値を求めるように構成されるピーク探索器を備え、前記コントローラは、前記複数の差のうちの１つが前記ピーク値を上回るとき、前記傾向が増加であることを示し、前記複数の差のうちの１つが前記ピーク値を下回るとき、前記傾向が減少であることを示すようにさらに構成される、請求項１０に記載のシステム。
13. 前記コントローラは、前記傾向が差の増加を示しているとき、前記非対称な力を選択し、前記傾向が差の減少を示しているとき、前記対称な力を選択するようにさらに構成される、請求項１０に記載のシステム。
14. 前記車両システムは油圧ブレーキ系統を備え、該油圧ブレーキ系統は、前記コントローラによる前記選択に基づいて、対称ブレーキ又は非対称ブレーキを加えるように構成される、請求項１０に記載のシステム。
15. 前記システムは、前記複数の差をフィルタリングするように構成されるバンドパスフィルタをさらに備え、前記コントローラは、該複数のフィルタリングされた差に基づいて前記複数の差の前記傾向を求めるようにさらに構成される、請求項１０に記載のシステム。
16. 前記車両目標のセットは複数のヨーレートを含む、請求項１０に記載のシステム。
17. 前記車両状態のセットは、前記牽引車が呈する複数のヨーレートを含む、請求項１０に記載のシステム。
18. 前記車両システムは油圧系統を備え、該油圧系統は、前記コントローラによる前記選択に基づいて、前記牽引車のための対称トルク又は非対称トルクを生成するように構成される、請求項１０に記載のシステム。

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