JP2024522517A - 車輪スリップバランス駆動に基づくエネルギー効率の良い推進 - Google Patents

Abstract

第１及び第２の電気機械ＥＭ装置（ＥＭ１、ＥＭ２）を含む大型の車両（１００）の運動を制御するために構成された車両制御ユニット（１３０、１４０）であって、第１のＥＭ装置は、第２のＥＭ装置と比較して異なる効率特性を有し、車両制御ユニット（１３０、１４０）は、それぞれのＥＭ制御ユニットに車輪スリップ要求を送信することによって、第１及び第２のＥＭ装置（ＥＭ１、ＥＭ２）を制御するように構成され、制御ユニット（１３０、１４０）は、第１及び第２のＥＭ装置によって共同で生成されるべき所望の総縦方向の力（Ｆｘ）を取得するように構成され、制御ユニット（１３０、１４０）は、第１のＥＭ装置によって生成される第１の縦方向の力（Ｆ１）に対応する所望の第１の車輪スリップ（λ１）と、第２のＥＭ装置によって生成される第２の縦方向の力（Ｆ２）に対応する所望の第２の車輪スリップ（λ２）とを決定するように構成され、第１の縦方向の力（Ｆ１）と第２の縦方向の力（Ｆ２）との和は、所望の総縦方向の力（Ｆｘ）に一致し、制御ユニット（１３０、１４０）は、第１及び第２のＥＭ装置（ＥＭ１、ＥＭ２）のそれぞれの効率特性に基づいて、第２の車輪スリップ（λ２）の大きさに対して第１の車輪スリップ（λ１）の大きさをバランスさせるように構成されている、車両制御ユニット（１３０、１４０）。【選択図】図１

Description

本開示は、大型の車両の安全でエネルギー効率の良い車両運動管理を確実にするための方法及び制御ユニットに関する。本方法は、複数の車両ユニットを含むトラック及びセミトレーラなどの連結車両との使用に特に好適である。しかし、本発明は、他のタイプの大型の車両、たとえば、建設機械及び鉱業車両にも適用できる。また、本発明は、２つ以上の被駆動車軸を含む電動トレーラー車両ユニット及びドーリー車両ユニットなどの自己動力式の被牽引車両ユニットにも有利に適用できる。

トラック及びセミトレーラ車両などの大型の車両は、重量物を運搬するように設計されている。重量物を積んだ車両は、上り坂の条件でも静止状態から発進し、異なる摩擦係数を有する種々のタイプの路面上で加速し、安定した走行速度を維持し、さらに確実な方法で減速できなくてはならない。同時に、エネルギー効率が、すべての動作シナリオにおいて考えるべき重要な因子である。なぜなら、エネルギー効率は、所与の搬送任務を完了するコストに直接影響するからである。

トラクター、電動トレーラー、及び自己動力式ドーリー車両ユニットなどの電動式大型車両ユニットが開発されている。これらの車両ユニットではエネルギー効率が特に重要である。なぜなら、エネルギー効率は、所与のエネルギー貯蔵容量に対する達成可能な車両範囲に重大な影響を及ぼすからである。そのため、多くの労力が、電動車両のためのエネルギー効率の良い駆動装置の設計に費やされてきた。

しかし、開発された駆動装置の多くは、高度な計算量（ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ）に関連する高度な最適化手法に基づいており、ロバスト性の点から正式に検証することも難しい。これらのアルゴリズムは、たとえば、電動トレーラー及び自己動力式ドーリー車両ユニット内で見られる小さめの制御ユニット上で実行することは実現可能でない場合がある。

ＵＳ２０１０２２２９５３に、所与の車両状態に対して共同の推進システム効率を最大限に利用するために、複数の電気機械／車軸にわたってトルクを分配するための方法が開示されている。共同の推進システム効率は、ここでは、要求トルク、車輪スリップ、及び車両速度の関数として定式化される。

これまでになされた労力にもかかわらず、電動車両ユニットの全潜在能力を最大限に利用するための、駆動装置のさらなる改善が求められている。

電動式大型車両に関連する他の問題は、耐久制動能力の要件である。すべての大型の車両は、長時間の下り坂走行中も制動トルクを提供できなくてはならない。摩擦ブレーキは、長期間の常時使用の間にブレーキフェードが発生するリスクがあるため、何らかの形式の補助ブレーキシステムによって補完されなければならない。電動式大型車両ユニットは、回生制動のために電気機械を使用し得るが、これが生成する電気エネルギーは貯蔵または散逸しなければならない。これは、エネルギー貯蔵システムがフル充電になり、過剰なエネルギーを散逸するために配置されたブレーキ抵抗器が高温に達した場合に、問題になり得る。

したがって、電気機械装置の耐久制動能力も改善する必要がある。

本開示の目的は、前述の問題のうちの少なくとも一部を軽減または打開する技術を提供することである。エネルギー効率の良い電気駆動装置のための単純化された制御メカニズムを提供することが特に望まれている。この目的は、少なくとも部分的には、少なくとも第１及び第２の電気機械（ＥＭ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍａｃｈｉｎｅ）装置を含む大型の車両の運動を制御するように構成された車両制御ユニットによって達成され、第１のＥＭ装置は、第２のＥＭ装置と比較して異なる効率特性を有する。車両制御ユニットは、それぞれのＥＭ制御ユニットに車輪スリップ要求を送信することによって、第１及び第２のＥＭ装置を制御し、第１及び第２のＥＭ装置によって共同で生成されるべき所望の総縦方向の力を取得するように構成されている。制御ユニットは、また、第１のＥＭ装置によって生成される第１の縦方向の力に対応する所望の第１の車輪スリップと、第２のＥＭ装置によって生成される第２の縦方向の力に対応する所望の第２の車輪スリップとを決定するように構成され、第１の縦方向の力と第２の縦方向の力との和は、車両を加速するための推進力または車両を減速するための制動力であり得る所望の総縦方向の力に一致してもよい。制御ユニットは、さらに、第１及び第２のＥＭ装置のそれぞれの効率特性に基づいて、第２の車輪スリップの大きさに対して第１の車輪スリップの大きさをバランス（ｂａｌａｎｃｅ）させるように構成されている。

このように、所与の動作シナリオにおいて各電気機械をその最高効率の動作点のより近くで動作させることができるため、全体的な推進効率を増加させることができる。本明細書では、たとえば、ＵＳ２０１０２２２９５３において提案されるようにトルク要求を変化させる代わりに、駆動車軸の効率特性に基づいて、車両上の異なる駆動車軸に送られるスリップ要求を変化させることを提案する。たとえば、車両が低速度で走行している場合に、より高速用に最適化された他の駆動車軸にスリップ要求を送る場合と比較して、低速用に最適化された車軸により高いスリップ要求値を送る。トルクベースの車輪力制御と比較した利点は、車両制御ユニットがより高い帯域幅においてＥＭアクチュエータを制御することができるため、異なる駆動車軸制御装置に送られたトルク要求に基づく制御システムと比較して、効率バランスがより正確に維持されることである。また、後でより詳細に説明するように、本明細書で提案する車輪スリップバランシングアルゴリズムは、妥当な計算量によって実施することができ、利点である。この利点は、車輪スリップバランシング技術が、電動トレーラー車両ユニットまたは自己動力式ドーリー車両ユニットなどの、高性能な処理回路が無い車両ユニット上で実施される場合に、特に顕著になる。

本明細書で開示した技術は、回生制動にも適用することができ、その代わりに、エネルギー貯蔵がフル容量に近づいていて、ブレーキ抵抗器などのエネルギー散逸装置が危険な高温に達している場合に、長時間の回生制動中の出力パワーを制限するために、低いＥＭ効率が望まれる場合がある。したがって、電気機械のエネルギー効率を最小限にすることによって、制動中の回生エネルギーを制限するための手段も、本明細書で開示した方法によって提供される。言い換えれば、本明細書で説明する技術の適用により、回生制動中のＥＭの温度上昇を確実で効率的な方法において制御することができる。

本明細書で開示した技術は、２つ以上のＥＭ装置にわたって車輪スリップをバランスさせるために適用することができ、ＥＭ装置は、任意選択で差動装置を介して駆動される別個の車輪モジュール及び／または駆動車軸を含んでいてもよいことが理解される。

態様によれば、第１のＥＭ装置（ＥＭ１）は、第２のＥＭ装置（ＥＭ２）と比較して異なる効率特性を、車両速度の関数として有する。したがって、ＥＭ１に送られる車輪スリップ要求は、車両速度に基づいて、ＥＭ２に送られる車輪スリップ要求とバランスされる。たとえば、車両が静止状態から加速しているとき、駆動トルクは、低い車両速度において効率的なＥＭから、より高い車両速度においてより効率的なものへと徐々にシフトされる。これは、２つ以上のＥＭ装置にわたって車輪スリップをバランスさせるための計算効率の良い方法である。また、ＥＭ１は、ＥＭ２と比較して異なる効率特性を、印加されたトルクまたは車輪力の関数として有していてもよい。この場合、車輪スリップ要求は、トルクにおける効率の差を考慮してバランスされる。有利なことに、異なるＥＭは、２次元における効率マップ上で効率特性を変化させ、ここで、第１の次元はトルクを表し、第２の次元は車軸速度または車両速度を表す。

態様によれば、ＥＭ１は、異なるＥＭ設計の１つ以上のＥＭを含み、及び／または第２のＥＭ装置ＥＭ２と比較して異なるギア比を含む。これは、２つのＥＭが異なる効率特性を有することを意味する。たとえば、ＥＭ１は、低い車両速度側における効率に対して構成された始動性のＥＭ装置であってもよく、ＥＭ２は、高い車両速度側における効率に対して構成されたクルーズモードのＥＭ装置であってもよい。また２つのＥＭを、回生制動に関して異なる効率に関連付けてもよい。回生制動中の効率は、エネルギー貯蔵を補充すべき場合には有利に最大限にされ得るが、エネルギー貯蔵が満杯であるかまたは何らかの他の理由で制動から回生エネルギーを受け入れることができない場合には、回生制動中の全体のＥＭ効率を最小限にすることも望まれ得ることが理解される。したがって、車輪スリップバランシングを、車両上のＥＭ装置の全体の効率を最大限にするために、または全体のＥＭ装置効率を最小限にするために、またはその間のどこかで行ってもよい。

いくつかの態様によれば、制御ユニットは、制御パラメータに関するそれぞれのＥＭ装置の効率特性の相対勾配に基づいて、第２の車輪スリップの大きさに対して第１の車輪スリップの大きさをバランスさせるように構成されている。この勾配降下に基づく方法は、低い複雑度で実施することができ、車輪スリップバランスを車両の現在の動作条件に従って自動的に調整する。これは利点である。たとえば、制御ユニットは、車両の現在の状態において、第１のＥＭ装置の効率特性の勾配が第２のＥＭ装置の効率特性の勾配よりも大きい場合には、第１の車輪スリップを増加させてもよく、車両の現在の状態において、第１のＥＭ装置の効率特性の勾配が第２のＥＭ装置の効率特性の勾配よりも小さい場合には、第１の車輪スリップを減少させてもよい。

いくつかの他の態様によれば、制御ユニットは、また、第１の縦方向の力と第２の縦方向の力との間の大小関係と比較して、第１及び第２のＥＭ装置の相対的な電力消費に基づいて、第２の車輪スリップの大きさに対して第１の車輪スリップの大きさをバランスさせるように構成してもよい。実際の電力消費をバランスさせることによって、異なるＥＭ装置に対する正確なモデルへの依存が減る。電力消費は、たとえば、所定の効率モデルに依拠することなく、容易に測定することができる。これは、１つ以上のパラメータに基づくモデリング効率のみに依拠する方法と比較して、より確実な制御方法が提供されることを意味する。たとえば、制御ユニットは、第１のＥＭ装置の電力消費と第２のＥＭ装置の電力消費との間の比が第１の縦方向の力と第２の縦方向の力との間の対応する比よりも小さい場合には第１の車輪スリップを増加させ、第１のＥＭ装置の電力消費と第２のＥＭ装置の電力消費との間の比が第１の縦方向の力と第２の縦方向の力との間の対応する比よりも大きい場合には、第１の車輪スリップを減少させるように構成してもよい。

態様によれば、制御ユニットは、車両速度によってパラメータ化された所定のバランシング関数に基づいて、第２の車輪スリップの大きさに対して第１の車輪スリップの大きさをバランスさせるように構成されている。これは、本明細書で開示した技術のかなり複雑さが低い実施態様である。車両速度と車輪スリップバランスとの間の所定のマッピングを使用することによって、実際のバランシング動作を行うために必要な処理はほとんどない。したがって、提案した技術のこのバージョンは、より強力な計算能力が無い車両ユニットにおける実施態様に適している。

態様によれば、制御ユニットは、総縦方向の力によってパラメータ化された所定のバランシング関数に基づいて、第２の車輪スリップの大きさに対して第１の車輪スリップの大きさをバランスさせるように構成されている。したがって、要求される力に基づいて、それが推進力または制動力であろうとなかろうと、異なる車輪スリップバランスが構成される。特に、車両速度への依存は、マッピング関数が速度及び要求される総車輪力の両方、すなわち２次元関数によってパラメータ化されるように、保持され得る。所定の関数は、有利なことに、事前構成され得るルックアップテーブルとして実現され得る。このわずかに進歩したバージョンは、車両が種々のシナリオで運転されたときに、リアルタイムで関数を適合させる。

態様によれば、送信された車輪スリップ要求は、以下によって与えられる目標の縦方向車輪スリップを含む。

ここで、Ｒは有効車輪半径（メートル）であり、ω_ｘは車輪の角速度であり、ｖ_ｘは地上に対する車輪の縦方向速度である。車輪スリップ要求に基づく車輪端部モジュールの直接制御は、より従来のトルクベースの制御と比べて利点をもたらすことが分かっている。これは主に、制御ループがより高い待ち時間に関連付けられることが多い中央制御装置からトルクの要求を受け取ることと比較して、車輪端部モジュールが、目標車輪スリップに対して印加されたトルクを制御するためにより低い待ち時間で動作し得るからである。送信される車輪スリップ要求は、また、目標の縦方向車輪スリップλ_ｘを取得するために地上に対する車輪の縦方向速度ｖ_ｘに関連して制御ユニットによって決定される、車輪の目標の角速度を含んでいてもよい。

態様によれば、制御ユニットは、推定された結果として生じたタイヤ摩耗に基づいて、第２の車輪スリップの大きさに対して第１の車輪スリップの大きさをバランスさせるように構成されている。このように、タイヤ摩耗を制御できるので、車両上のタイヤの総寿命を延ばすことができる。たとえば、車両のタイヤが等しく速く磨耗するように、タイヤ摩耗をバランスさせることができる。タイヤ摩耗の適応は、有利なことに、たとえば車輪スリップに基づいて事前構成することができるタイヤ摩耗のモデルに基づいてもよい。

態様によれば、制御ユニットは、ＥＭ１及びＥＭ２に関連付けられる車軸に対するそれぞれの垂直荷重に基づいて、第２の車輪スリップの大きさに対して第１の車輪スリップの大きさをバランスさせるように構成されている。この動作の結果、牽引力が増加され得る。

また、本明細書では、前述した利点に関連付けられる方法、コンピュータープログラム、コンピューター可読媒体、コンピュータープログラム製品、及び車両も開示される。

全般的に、特許請求の範囲において使用されるすべての用語は、本明細書において特に明確に規定されない限り、技術分野におけるその通常の意味に従って解釈すべきである。「ａ／ａｎ／ｔｈｅ要素、装置、コンポーネント、手段、ステップなど」へのすべての言及は、特に明確に述べられない限り、要素、装置、コンポーネント、手段、ステップなどの少なくとも１つの例を指すものとしてオープンに解釈すべきである。本明細書で開示した任意の方法のステップは、特に明確に述べられない限り、開示した正確な順番で行う必要はない。本発明のさらなる特徴及び本発明に伴う利点は、添付の特許請求の範囲及び以下の説明を検討すれば明らかになる。当業者であれば理解するように、本発明の異なる特徴を組み合わせて、本発明の範囲から逸脱することなく、以下で説明するもの以外の実施形態を作成し得る。

添付図面を参照して、例として引用した本発明の実施形態のより詳細な説明が以下に続く。

貨物輸送用の大型の車両例を概略的に例示する図である。 タイヤモデルの例を示すグラフである。 運動支援装置制御用のシステムを概略的に例示する図である。 異なる電気機械推進装置を例示する図である。 異なる電気機械推進装置を例示する図である。 電気機械効率を例示するグラフである。 潜在的な駆動車軸を有する連結車両ユニット例を示す図である。 潜在的な駆動車軸を有する連結車両ユニット例を示す図である。 ２つの駆動車軸にわたる車輪スリップバランシングを例示するグラフである。 ３つの駆動車軸にわたる車輪スリップバランシングを例示するグラフである。 車輪スリップ制御システム例を概略的に例示する図である。 車輪スリップ制御システム例を概略的に例示する図である。 他の車両制御システム例を概略的に例示する図である。 他の車両制御システム例を概略的に例示する図である。 階層化された車両制御システム例を示す図である。 本方法を例示するフローチャートである。 センサユニット及び／または制御ユニットを概略的に例示する図である。 コンピュータープログラム製品例を示す図である。

次に、本発明を、本発明の特定の態様を示す添付図面を参照して、以下でより十分に説明する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具体化してもよく、本明細書で述べる実施形態及び態様に限定されると解釈してはならない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完全かつ完璧であり、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるように、一例として提供される。同様の番号は、説明の全体を通して同様の構成要素を指す。

本発明は、本明細書で説明し図面に例示する実施形態に限定されないことを理解されたい。むしろ、当業者であれば分かるように、添付の特許請求の範囲内で、多くの変更及び修正を施してもよい。

図１に大型の車両１００を例示する。この特定の例には、トレーラーユニット１２０を牽引するように構成されたトラクターユニット１１０が含まれる。トラクター１１０は、車両１００の種々の機能を制御するように構成された車両制御ユニット（ＶＣＵ：Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１３０を含む。たとえば、ＶＣＵは、車輪スリップ、車両ユニット安定性などの制御を含む車両運動管理（ＶＭＭ：Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｍｏｔｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）機能を行うように構成してもよい。トレーラーユニット１２０は、任意選択で、ＶＣＵ１４０を含んでいる。これは、トレーラー１２０上の１つ以上の機能を制御する。ＶＣＵまたはＶＣＵ（複数）は、たとえば無線リンクを介して、リモートサーバ１５０に通信可能に接続してもよい。このリモートサーバ１５０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）の種々の構成を行うように、また車載電気機械（ＥＭ）の効率特性に関するデータ、車両１００に取り付けられたタイヤの製造元及びタイプ、及び他の車両データを提供するなど、種々の形式のデータをＥＣＵ１３０に提供するように、構成してもよい。

トレーラーユニット１２０は、１つ以上のＥＭ及び電気エネルギー貯蔵システムを含む自己動力式トレーラーとして構成してもよい。トレーラーＶＣＵ１４０は、これらのＥＭをメイントラクターＶＣＵ１３０から独立して制御するように構成してもよいし、またはメイントラクターＶＣＵ１３０に対して従動する構成としてもよい。車両１００の連結は、当然のことながら、１つ以上のドーリーユニット及び２つ以上のトレーラーユニットなどのさらなる車両ユニットを含んでいてもよい。これらのさらなる車両ユニットも、エネルギー源及びＥＭを含む自己動力式車両ユニットとして構成してもよい。

車両１００は、車輪によって支持され、各車輪はタイヤを含む。トラクターユニット１１０は、前輪１６０（通常は操舵される）と後輪１７０（その少なくとも１対は被駆動車輪である）とを有する。全般的に、トラクター１１０の後輪１７０は、タグ車軸またはプッシャー車軸上に取り付けてもよい。タグ車軸は、最後方の駆動車軸にパワー供給されない場所であり、フリーローリング車軸またはデッド車軸とも言われる。プッシャー車軸は、最前方の駆動車軸にパワー供給されない場所である。トレーラーユニット１２０はトレーラー車輪１８０上に支持される。トレーラー車軸のうちの１つ以上は、被駆動車軸であってもよい。

車輪上のタイヤは、車両１００の挙動及び能力を決定する際に主要な役割を果たす。うまく設計されたタイヤセットであれば、優れた牽引力及び燃費の両方をもたらすが、不十分に設計されたタイヤセットまたは過度に磨耗したタイヤでは、牽引力及び燃費の両方を低下させる可能性があり、不安定な車両の連結を招くことさえあり、これは当然ながら望ましくない。次に、タイヤのいくつかの重要な特性及び特徴パラメータについて説明する。これらのタイヤパラメータは、タイヤの他の能力及び特性をＶＣＵ１３０、１４０が決定できるタイヤパラメータとして、または単純に、種々の制御決定を最適化するためにＶＣＵ１３０、１４０が多かれ少なかれ直接使用できるタイヤ特性として、任意選択でタイヤモデルに含まれる。所与の駆動車軸に取り付けられたタイヤの特性を少なくとも部分的に使用して、関連付けられるＥＭ駆動装置の効率特性を決定してもよい。またタイヤモデルを使用して、所与のタイヤが所与の車輪スリップにおいて動作された場合の摩耗率を決定してもよい。したがって、タイヤモデルを、車両１００上の異なる被駆動車軸から要求された車輪スリップをバランスさせる最適化ルーチンへの入力として使用することができる。

タイヤは、高速で回転するほど、トレッドゴムを車軸から強制的に遠ざける遠心力が原因で、直径が大きくなる、すなわち、転がり半径が大きくなる傾向がある。この効果は、遠心膨張と言われることが多い。タイヤの直径が大きくなると、タイヤの幅は小さくなる。過度の遠心膨張は、タイヤの挙動に著しく影響を与える場合がある。

タイヤのニューマチックトレールは、弾性材料タイヤが硬い表面上を転がり、旋回の場合と同様に横荷重を受けることによって生じるトレール様効果である。タイヤのニューマチックトレールパラメータは、タイヤ横すべりの合成力が、タイヤの接地面の幾何学的中心の後方で生じる場合の距離を記述する。

スリップ角または横すべり角（本明細書ではαと示す）は、転がる車輪の実際の進行方向とそれが向いている方向との間の角度（すなわち、車輪の並進速度のベクトル和の角度）である。

タイヤの緩和長は、スリップ角が導入されたときとコーナリング力がその定常値に達したときの間の遅延を記述する空気タイヤの特性である。通常、緩和長は、タイヤが定常状態の横方向の力の６３％に達するのに必要な転がり距離として定義されるが、他の定義も可能である。

垂直剛性（またはバネ定数）は、タイヤの垂直偏向に対する垂直力の比であり、車両の全体的なサスペンション性能に寄与する。全般的に、バネ定数は膨張圧とともに増大する。

タイヤの接地面（またはフットプリント）は、路面と接触しているトレッドの領域である。この領域は、摩擦を介してタイヤと道路との間の力を伝達する。接地面の縦横比は、操舵挙動及びコーナリング挙動に影響する。タイヤトレッド及び側壁要素は、フットプリントに出入りするときに変形及び回復を受ける。ゴムはエラストマーであるため、このサイクル中に変形する。ゴムが変形及び回復すると、車両内に周期的な力を与える。これらの変動はまとめて、タイヤユニフォミティと言われる。タイヤユニフォミティは、半径方向の力の変動（ＲＦＶ：Ｒａｄｉａｌ Ｆｏｒｃｅ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）、横方向の力の変動（ＬＦＶ：ｌａｔｅｒａｌ ｆｏｒｃｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ）、及び接線方向の力の変動によって特徴付けられる。半径方向の力の変動及び横方向の力の変動は、製造プロセスの最後に力変動機械上で測定される。ＲＦＶ及びＬＦＶに対する指定限界外のタイヤは、却下される。幾何学的パラメータ（縦振れ、横振れ、及び側壁の膨らみを含む）が、品質検査として製造プロセスの最後にタイヤ工場においてタイヤユニフォミティマシンを使用して測定される。

タイヤのコーナリング力または横力は、コーナリング中に車両タイヤによって生成される横方向の（すなわち路面と平行な）力である。

転がり抵抗は、路面と接触しているタイヤの変形によって生じる転がりに対する抵抗である。タイヤが転がると、トレッドが接触領域に入って、道路に沿うように平らに変形される。変形を作るために必要なエネルギーは、タイヤ構造の膨張圧、回転速度、及び多くの物理特性、たとえば、バネ力及び剛性に依存する。タイヤ製造業者は、トラックにおける燃費を向上させるために転がり抵抗がより低いタイヤ構造を探すことが多い。転がり抵抗が燃料消費量の高い割合を占める。

図２は、所与のタイヤの特性、たとえば、前述の特性及びまた他の特性を記述するために、タイヤ特性のうちの少なくとも一部を組み込むタイヤモデル例２００を例示する。タイヤモデルを使用して、所与の車輪に対する縦方向タイヤ力Ｆｘと、その車輪に対する等価な縦方向車輪スリップとの間の関係を規定することができる。縦方向車輪スリップλ_ｘは、車輪回転速度と対地速度との間の差に関係し、後でより詳細に説明する。車輪回転速度ωは、車輪の回転速度であり、たとえば、毎分回転数（ｒｐｍ）、またはラジアン／秒（ｒａｄ／ｓｅｃ）もしくは度／秒（ｄｅｇ／ｓｅｃ）の角速度の単位で与えられる。車輪スリップの関数としての縦方向（転がり方向）及び／または横方向（縦方向に直交する）に生成される車輪力に関する車輪挙動が、「Ｔｙｒｅ ａｎｄ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｙｎａｍｉｃｓ」，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｌｔｄ．２０１２，ＩＳＢＮ９７８－０－０８－０９７０１６－５（Ｈａｎｓ Ｐａｃｅｊｋａ著）に説明されている。たとえば、車輪スリップと縦方向の力との間の関係が説明されている第７章を参照されたい。

縦方向車輪スリップλ_ｘは、ＳＡＥＪ６７０（ＳＡＥ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ，２００８年１月２４日）に従って、以下のように定義してもよい。

ここで、Ｒは有効車輪半径（メートル）であり、ω_ｘは車輪の角速度であり、ｖ_ｘは車輪の縦方向速度（車輪の座標系における）である。したがって、λ_ｘは－１～１に制限され、車輪が路面に対してどのくらいスリップしているかを定量化する。車輪スリップは、本質的に、車輪と車両との間で測定される速度差である。したがって、本明細書で開示した技術は、任意のタイプの車輪スリップ定義と使用するために適応できる。また車輪スリップ値は、車輪の座標系において表面に対する車輪の速度を考慮した車輪速度値と同等であることも理解される。

横方向車輪スリップλ_ｙを以下のように定義することができる。

ここでｖ_ｙは車輪の横方向速度（車輪の座標系における）であり、縦方向速度ｖ_ｘの方向に直交する方向において測定される。本開示は、主に、前進運動を生じさせる車輪スリップである縦方向車輪スリップに焦点を当てている。

車輪（またはタイヤ）が車輪力を生成するためには、スリップが発生する必要がある。スリップ値がより小さい場合、スリップと生成される力との間の関係はほぼ線形であり、比例定数はタイヤのスリップ剛性として示されることが多い。図２を参照して、タイヤ（タイヤ１６０、１７０、１８０のうちのいずれかなど）は、縦方向の力Ｆ_ｘ、横方向の力Ｆ_ｙ、及び垂直力Ｆ_ｚを受ける。垂直力Ｆ_ｚは、いくつかの重要な車両特性を決定するための鍵である。たとえば、垂直力は、車輪によって達成可能な縦方向タイヤ力Ｆ_ｘを、かなりの程度まで決定する。なぜなら、通常はＦ_ｘ≦μＦ_ｚだからである。ここで、μは道路摩擦条件に関連付けられた摩擦係数である。所与の横方向スリップに対して最大の利用可能な横方向の力は、「Ｔｙｒｅ ａｎｄ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｙｎａｍｉｃｓ」，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｌｔｄ．２０１２，ＩＳＢＮ９７８－０－０８－０９７０１６－５（Ｈａｎｓ Ｐａｃｅｊｋａ著）に説明されているいわゆる魔法の公式によって説明することができる。

図２は、車輪スリップの関数としての達成可能なタイヤ力Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙの例を示す。縦方向タイヤ力Ｆ_ｘは、車輪スリップが小さいところでは、ほぼ直線的に増加する部分２１０を示し、それに続いて、車輪スリップがより大きいところでは、より非線形挙動を伴う部分２２０を示す。取得可能な横方向タイヤ力Ｆ_ｙは、縦方向車輪スリップが比較的小さいところでも急速に減少する。線形領域２１０において車両動作を維持することが望ましい。線形領域２１０では、適用されたブレーキコマンドに応じて取得可能な縦方向の力がより予測しやすく、必要に応じて十分な横方向タイヤ力を生成することができる。この領域での動作を確保するために、たとえば、０．１程度の車輪スリップ限界λ_ＬＩＭを、所与の車輪に課すことができる。車輪スリップがより大きいところ、たとえば０．１を超えるところでは、より非線形の領域２２０が見られる。本技術は、主に、課された車輪スリップ限界を下回るところにおいて、すなわち、線形領域２１０において車輪スリップを制御することに焦点を当てている。

この種類のタイヤモデルは、実際的な実験、解析的導出、コンピューターシミュレーション、またはそれらの組み合わせによって決定することができる。実際には、タイヤモデルは、タイヤパラメータによってインデックス付けされたルックアップテーブル（ＬＵＴ）により、または多項式を記述する係数の組などとして、表され得る。係数の組はタイヤパラメータに基づいて選択され、そして、多項式はタイヤ挙動と車両状態との間の関係を記述する。

図３は、いくつかの例示的な運動支援装置（ＭＳＤ：Ｍｏｔｉｏｎ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｄｅｖｉｃｅ）により車輪３１０を制御するための機能３００を概略的に例示する。運動支援装置（ＭＳＤ）は、ここでは、摩擦ブレーキ３２０（ディスクブレーキまたはドラムブレーキなど）及び電気機械（ＥＭ）３３０を含む。摩擦ブレーキ３２０及びＥＭ３３０は、車輪トルク生成デバイスの例である。これは、アクチュエータと言ってもよく、１つ以上の運動支援装置制御ユニット３４０によって制御することができる。制御は、たとえば、車輪回転速度センサ及び他の車両状態センサ（たとえば、レーダーセンサ、ライダーセンサ、また視覚ベースセンサ、たとえばカメラセンサ及び赤外線検出器）から取得される測定データに基づく。ＭＳＤ制御ユニット３４０を、１つ以上のアクチュエータを制御するように構成してもよい。たとえば、ＭＳＤ制御ユニットを、車軸の両方の車輪用のＭＳＤを制御するように構成することは珍しくない。ＭＳＤ制御ユニット３４０は、異なるアクチュエータを制御するために別個の車輪端部モジュール（ＷＥＭ：Ｗｈｅｅｌ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ）制御ユニット３５０、３６０を含んでいてもよい。たとえば、全地球測位システム、視覚ベースセンサ、車輪回転速度センサ、レーダーセンサ、及び／またはライダーセンサを使用して車両ユニット運動を推定し、この車両ユニット運動を所与の車輪のローカル座標系に変換することで（たとえば、縦方向速度成分及び横方向速度成分に関して）、車輪スリップをリアルタイムで正確に推定することが、車輪基準座標系における車両ユニット運動を、車輪に接続して配置された車輪回転速度センサから取得されたデータと比較することによって可能になる。

交通状況管理（ＴＳＭ：Ｔｒａｆｆｉｃ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）機能３８０は、たとえば、１～１０秒ほどのタイムホライズンで運転操作を計画する。このタイムフレームは、たとえば、車両１００がカーブを通り抜けるのにかかる時間に対応する。ＴＳＭによって計画及び実行される車両操舵は、加速度プロファイル及び曲率プロファイルと関連付けることができ、これらは、所与の操舵に対する所望の車両速度及び旋回を記述する。ＴＳＭは、安全で確実な方法でＴＳＭからの要求を満たす力配分を行うＶＭＭ機能３７０から、所望の加速度プロファイルａ_ｒｅｑ及び曲率プロファイルｃ_ｒｅｑを継続的に要求する。所望の加速度プロファイル及び曲率プロファイルは、任意選択で、ハンドル、アクセルペダル、及びブレーキペダルなどの通常の制御入力デバイスを介した大型の車両のヒューマンマシンインターフェースを介した運転者からの入力に基づいて決定してもよいが、本明細書で開示した技術は、自動車両または半自動運転車両に同様に適用できる。加速度プロファイル及び曲率プロファイルを決定するために使用される正確な方法は、本開示の範囲内ではなく、したがって、本明細書ではより詳細には説明しない。

ＶＭＭ機能３７０は、約０，１～１，５秒ほどのタイムホライズンで動作し、加速度プロファイルａ_ｒｅｑ及び曲率プロファイルｃ_ｒｅｑを、車両１００の異なるＭＳＤによって駆動される車両運動機能を制御するための制御コマンドに継続的に変換する。ＭＳＤは、ＶＭＭに能力を報告し返し、そして、その能力は、車両制御における制約として使用される。車両の車輪にトルクを伝えることができるＶＭＭとＭＳＤとの間のインターフェース３７５は従来、車輪スリップを何ら考慮せずにＶＭＭから各ＭＳＤへのトルクベースの要求に焦点を当てていた。しかし、このアプローチには重大な性能限界がある。安全を最重視すべきまたは過度のスリップ状況が生じた場合、別個の制御ユニット上で動作される関連する安全機能（牽引制御、アンチロックブレーキなど）は通常、スリップを制御に戻すために、介入してトルクオーバーライドを要求する。このアプローチに関する問題は、アクチュエータの一次制御とアクチュエータのスリップ制御とが、異なる電子制御ユニット（ＥＣＵ）に割り当てられるため、それらの間の通信に伴う待ち時間によって、スリップ制御性能が著しく制限されることである。また、実際のスリップ制御を実現するために使用される２つのＥＣＵにおいて行われる関連するアクチュエータ及びスリップの想定は一致しない可能性があり、この結果、準最適な性能となる可能性がある。

代わりに、ＶＭＭとＭＳＤ制御装置または制御装置（複数）３５０との間のインターフェース３７５、３６０上で車輪速度または車輪スリップベースの要求を使用することによってかなりの利点を実現することができ、それによって、難しいアクチュエータ速度制御ループがＭＳＤ制御装置に移される。ＭＳＤ制御装置は、全般的に、ＶＭＭ機能のそれと比較してはるかに短いサンプル時間で動作する。このようなアーキテクチャによって、トルクベースの制御インターフェースと比較してはるかに優れた外乱除去を得ることができ、したがって、タイヤ道路接地面において生成される力の予測可能性が改善される。ＶＭＭモジュール３７０は、各車輪または車輪のサブセットに対して決定された必要な車輪力Ｆ_ｘｉ、Ｆ_ｙｉを、同等な車輪速度ω_ｗｉまたは車輪スリップλ_ｉに、図２のタイヤモデルなどのタイヤモデルを使用することによって変換する。そして、これらの車輪速度またはスリップは、それぞれのＭＳＤ制御ユニット３４０に送られる。ＭＳＤ制御装置は、制約として使用できる能力（ＣＡＰ）を報告し返す。

ＶＭＭ機能３７０及び任意選択でＭＳＤ制御ユニット３４０もｖ_ｘについての情報を維持し（車輪の基準フレームにおいて）、一方で、車輪速センサなどを使用してω_ｘ（車輪の回転速度）を決定することができる。

ＶＭＭモジュール３７０は、所定のタイヤモデルをメモリ内に、たとえばルックアップテーブルとして記憶するように構成することができる。逆タイヤモデルが、車輪３１０の現在の動作条件の関数としてメモリ内に記憶されるように構成されている。これは、逆タイヤモデルの挙動が車両の動作条件に基づいて調整されることを意味し、これは、動作条件を考慮しないものと比較して、より正確なモデルが得られることを意味する。メモリ内に記憶されるモデルは、実験及び試行に基づいて、または解析的導出に基づいて、または２つの組み合わせに基づいて決定することができる。たとえば、制御ユニットは、現在の動作条件に応じて選択される異なるモデルの組にアクセスするように構成することができる。ある逆タイヤモデルは、垂直力が大きい高荷重運転用に調整することができ、他の逆タイヤモデルは、道路摩擦が低いなどの滑りやすい道路状態用に調整することができる。使用すべきモデルの選択は、所定の組の選択ルールに基づくことができる。また、メモリ内に記憶されるモデルは、少なくとも部分的に、動作条件の関数とすることができる。したがって、モデルは、たとえば、垂直力または道路摩擦を入力パラメータとして取得し、それによって車輪３１０の現在の動作条件に基づいて逆タイヤモデルを取得するように構成してもよい。動作条件の多くの態様は、初期設定の動作条件パラメータによって近似できるが、動作条件の他の態様は、より小さい数のクラスに大まかに分類できることが理解される。したがって、車輪３１０の現在の動作条件に基づいて逆タイヤモデルを取得することは、多数の異なるモデルを記憶する必要があることも、細かい粒度で動作条件の変動を考慮できる複雑な解析関数を記憶する必要があることも、必ずしも意味しない。むしろ、動作条件に応じて選択される２つまたは３つの異なるモデルがあれば、十分であり得る。たとえば、車両が大量に荷物を積んでいる場合はあるモデルを使用し、そうでない場合は他のモデルを使用する。すべての場合において、タイヤ力と車輪スリップとの間のマッピングは、動作条件に基づいて何らかの方法で変化し、マッピングの精度を向上させる。また逆タイヤモデルは、車両の現在の動作条件に自動的にまたは少なくとも半自動的に適応するように構成された適応モデルとして、少なくとも部分的に実施してもよい。これは、所与の車輪スリップ要求に応答して生成される車輪力に関して所与の車輪の応答を常にモニタリングすること、及び／または車輪スリップ要求に応答する車両１００の応答をモニタリングすることによって達成することができる。そして適応モデルを、車輪からの所与の車輪スリップ要求に応答して取得される車輪力をより正確にモデリングするように、調整することができる。

図４及び５は、駆動装置４００、５００のいくつかの例を示す。ここでは、複数のＥＭ装置、ＥＭ_１、ＥＭ_２、ＥＭ_３が、異なる駆動車軸にパワー供給するように構成されている。全般的に、車両ユニットは任意の数の被駆動車軸を含んでいてもよく、被駆動車軸は、図４に示すような操舵軸であってもよいしそうでなくてもよい。被駆動車軸は、図５に示したようなオープン差動装置、または図４に示したような車輪端部モーターを含んでいてもよい。ＥＭ装置は、第１、第２、及び第３の縦方向の力Ｆ_１、Ｆ_２、及びＦ_３をそれぞれ生成するように構成されており、これらは全体として合計して所望の総縦方向の力Ｆ_ｘになる。

興味深いことに、図４に示す駆動装置４００は、トラクター車両ユニット１００または操舵ドーリー車両ユニットに適している。他方で、駆動装置５００は、自己動力式トレーラー、トラクター、または操舵軸のないドーリー車両ユニットにおける駆動装置であってもよい。２つの駆動車軸を制御するための制御方法は、提案された方法における妥当な計算量により、自己動力式の被牽引車両ユニットに有利に適用され得る。

電気機械は、全般的に、正及び負の印加されたトルクの両方に対して、効率特性に関連付けられる。電動モーター効率は、種々の方法で定義することができる。しかし、ＥＭ効率の一般的な定義は、パワー出力（機械的）とパワー入力（電気）との間の比である。機械動力出力は、必要なトルク及び速度（すなわち、モーターに取り付けられた物体を動かすのに必要なパワー）に基づいて計算され、電力入力は、モーターに供給される電圧及び電流に基づいて計算される。機械動力出力は、常に電力入力よりも低い。なぜなら、エネルギーが、変換（電気的から機械的へ）の間に熱及び摩擦などの種々の形態で失われるからである。電動モーターの設計は、多くの場合に、しかし、いつもとは限らないが、効率を改善するためにこれらの損失を最小限にすることを目的としている。

図６は、ＥＭ効率特性６００の例を示す。ここでは、効率が等高線図としてプロットされている。等高線図（しばしば、レベルプロットと言われる）は、３次元表面を２次元平面上に示す方法である。２つの変数をｘ軸及びｙ軸上でグラフ化し、第３の変数Ｚを等高線６１０、６２０としてグラフ化している。これらの等高線は、しばしば、ｚスライスまたは等応答値と言われる。図６では、正のトルク６０１及び負のトルク６０２の両方に対する効率、すなわち制動を例示する。効率は、多くの場合、モーター車軸速度（ギア比、車輪径などを介して車両速度に変換される）及び印加されたトルクの関数である。特に、例６００にはスイートスポット６３０がある。ここでは、ＥＭが最大効率として動作しており、この最適な動作点からのわずかなずれも効率の低下になる。逆に、最大効率動作点６６０を、最大量のエネルギーが制動中に回復される制動に対しても規定することができる。前述したように、この点において制動を行うことが望ましい場合があり、電池は下り坂走行中に充電される。しかし、電池がすでにフル充電である場合、このスイートスポットにおいて動作することは非常に望ましくない場合がある。

電動車両の駆動車軸上の異なる２つ以上のＥＭ装置を、異なる効率特性で構成してもよい。これは、すなわち、異なるタイプの電気機械を使用することにより、異なる固定ギア比を使用することにより、及び／または異なるタイプのタイヤを異なる車軸上で使用することにより、達成することができる。前述したＵＳ２０１０２２２９５３では、このような異なるエネルギー効率特性を、車両推進を最適化するためにどのように使用し得るかについて説明している。たとえば、ある車軸を、比較的低い車両速度において最適である効率特性で構成することができ、一方で他の車軸を、より高速において最適である効率で構成することができる。そして、第１の車軸を始動性に対して使用することができ、一方で、他方の車軸を、車両がより高速で走行しているときに使用することができる。ある車軸を、大きなトルクを生成するように構成することができ、一方で、他の車軸はトルクを生成する能力が制限されていてもよい。

しかし、ＵＳ２０１０２２２９５３に記載されている手法とは異なり、本明細書では、その代わりに、車両１００上の異なる駆動車軸に送られるスリップ要求を変えることを提案する。したがって、車両が低速度で動作している場合、より高速用に最適化された駆動車軸に送られるスリップ要求と比較して、より高いスリップ要求値が低速用に最適化された車軸に送られる。この利点は、ＭＳＤ制御装置３４０が、より高い帯域幅においてアクチュエータを制御することができ、それによって、異なるＷＥＭに送られるトルク要求に基づく制御システムと比較して、効率バランスがより正確に維持されることである。また、後でより詳細に説明するように、本明細書で提案する車輪スリップバランシングアルゴリズムは妥当な計算量で実施することができ、これは利点である。この利点は、電動トレーラー車両ユニットまたは自己動力式ドーリー車両ユニットなどの、高性能な処理回路が無い車両ユニット上で、車輪スリップバランシング技術が実施される場合には、特に顕著になる。

電気モーターは、通常、最大効率で動作される。すなわち、たとえば、下り坂走行中に可能な限りエネルギーを回復するために、回生制動中に最大出力パワーが生成される。しかし、ほとんどの電気機械を低減された効率で動作させることを可能にする電気機械に関連付けられる制御の自由が存在することが実現されている。このような準最適なエネルギー効率の電気機械制御の一般的な原理は、たとえば、ＧＢ２４７７２２９Ｂ及びまたＵＳ２０１７／０２８２７５１Ａ１に記載されている。それほどエネルギー効率が良くない動作モードで動作される制動トルクを生成するために使用される電気機械は、最大効率で動作される電気機械と比較して、より多くの熱及びより少ない出力電流を生成する。

本開示の態様は、ＧＢ２４７７２２９Ｂ及びＵＳ２０１７／０２８２７５１Ａ１における労力に基づいており、車両制御ユニット１３０が、回生制動中にＥＭ３３０から出力される電流を、制動中のＥＭにおける温度上昇とバランスさせることを可能にする制御メカニズム及び通信インターフェースを提供する。基本的に、制御ユニット１３０は、提案した技術によって、長時間の下り坂走行中のＥＭの温度上昇を蓄電システム（ＥＳＳ）エネルギー吸収能力とバランスさせることができ、それによって、大型の車両１００に対する耐久制動能力の改善が得られ、したがって、ブレーキ抵抗などの車両１００の電気システムコンポーネントを過剰に寸法設計する必要が少なくなる。好ましい実施態様によれば、制御ユニット１３０はまた、運転中のＥＭの電流出力も予測的にバランスさせる。たとえば、ルートには、最初に道路の平坦な区間が含まれ、それに続いて長い下り坂区間があると仮定する。そして、制御ユニットは、ルートの長い下り坂部分の間の十分な耐久制動能力を確実にするために、ルートの平坦な区間上での走行中により多くのパワーを消費するように、エネルギー非効率的な動作モードでＥＭを構成してもよい。車両の異なる被駆動車軸において車輪スリップ間をバランスできるようにすることで、温度制御が行われ得る。ＥＭが制動の推進に使用されるか否かとは関係なく、要求されるスリップが高いほど、ＥＭ内での温度上昇が大きくなる。したがって、いくつかの態様によれば、車両駆動車軸にわたって車輪スリップをバランスさせるときに、ＥＭ温度が考慮される。ＥＭにおいて高温になると、要求される車輪スリップの減少が保証される場合があり、その減少を補償するために他の駆動車軸における車輪スリップが増加する。高温ＥＭが冷却されると、要求される車輪スリップは再び増加する場合がある。

図７及び８は、本明細書で開示した技術を使用し得るいくつかの大型の車両例７００、８００を例示している。車軸７１０、７２０、７３０、７４０、７５０、７６０のいずれも、推進及び回生制動用に構成されたＥＭ装置を含んでいてもよい。上記技術は、トラクターユニット１１０、トレーラーユニット１２０、１３０、及び／またはドーリー車両ユニット１４０において有利に実施し得る。車輪スリップバランシングは、中央ＶＣＵ１３０において、または車両ユニットローカルＶＣＵ１４０において行ってもよい。

図９Ａ及び９Ｂは、開示した技術が図７及び８に例示したような車両においてどのように動作し得るかのいくつかの例を示す。図９Ａにおける車両は、一定の加速度で加速している。すなわち、車両の縦方向速度Ｖｘが直線的に増加する。最初は、第１のＥＭ装置は、要求される推進トルクを提供するのに十分である。制御ユニット１３０（または１４０）は、最も効率的な推進オプションが、第１のＥＭ装置から車輪スリップλ_１を要求することであると判定する。これは、たとえば、トラクター１１０の後車軸７３０またはトレーラー１２０の前車軸７４０に関連付けることができる。しかし、ほとんどのＥＭ装置と同様に、第１のＥＭ装置の効率は、図６において一点鎖線６４０によって例示したように、車両速度の増加をサポートするために必要なモーター車軸速度の増加とともに低下する。したがって、制御ユニットは、車両の他の車軸にパワー供給するように構成された第２のＥＭ装置からも車輪スリップλ_２を要求し始める。これらの２つの車輪スリップ値は、最終的に、車両による所望の動作を維持するために、制御ユニットによって所望の関係であると決定された関係において釣り合わされる。図９Ｂは、車両が、第１、第２、及び第３の被駆動車軸にそれぞれパワー供給するように構成された第１、第２、及び第３のＥＭ装置を含む例を示す。ここで、制御ユニットは、第１の車輪スリップ要求λ_１において車両発進中に、第１のＥＭ装置が単独で最も効率的に動作されていると判定する。そして、制御ユニットは、車輪スリップ要求λ_２において第２のＥＭ装置をブレンドし、その上で、車両推進への第１のＥＭ装置の寄与が段階的に廃止され、最終的に、第３の車輪スリップλ_３が要求される第３のＥＭ装置によって置き換えられる。

前述の考察をまとめると、本明細書では、少なくとも第１及び第２のＥＭ装置ＥＭ１、ＥＭ２を含む大型の車両１００の運動を制御するように構成された車両制御ユニット１３０、１４０が開示されている。第１のＥＭ装置は、第２のＥＭ装置と比較して異なる効率特性を有している。当然のことながら、２つを超えるＥＭ装置も可能である。ＥＭ効率は、たとえば図６に関連して前述しており、推進及び制動中の両方のエネルギー効率に関連し得る。全般的に、ＥＭのＥＭ効率特性は、電気的に蓄積されたエネルギーを、大型の車両を加速するか、または少なくとも、たとえば道路摩擦及び空気抵抗からの損失を打開することによって安定した車両速度を維持する推進力に変換するＥＭの能力を示す。ＥＭ効率特性は、前述したように、たとえば直接及び直交設定点に関して、電気機械の動作点を調整することによって、変更することができてもよい。

第１のＥＭ装置ＥＭ１は、たとえば、第２のＥＭ装置ＥＭ２と比較して異なる効率特性を、車両速度Ｖ_ｘの関数として有していてもよい。これは、ＥＭ装置の一方は全般的に、低い車両速度においてより効率的であり、一方で、他方のＥＭ装置は、高車両速度側においてより効率的であることを意味する。また第１のＥＭ装置ＥＭ１は、第２のＥＭ装置ＥＭ２と比較して異なる効率特性を、印加されたトルクまたは生成された車輪力の関数として有していてもよい。通常は、ＥＭのエネルギー効率特性は、図６に例示したように、速度及びトルクの両方の関数である。しかし、速度またはトルクへの依存性を考慮せず、関連パラメータのサブセットのみを考慮することによって単純化が可能であり、その結果、複雑さの実施態様が低減されることに留意されたい。この効率マップは、前述したように、ＥＭ装置の直接及び直交の電流設定点に関して動作点を調整することによって、特定のＥＭ実施態様に対して調整してもよい。

第１のＥＭ装置ＥＭ１は、第１の車両車軸に関連付けることができ、第２のＥＭ装置ＥＭ２は、大型の車両１００の第２の車両車軸に関連付けることができる。しかし、図８及び９に関連して前述したように、車両の連結は、１つ以上の車両ユニット上に、多数の駆動車軸、さらに別個の車輪端部モーターを含んでいてもよい。したがって、本明細書における教示は、多種多様な異なる車両ユニットタイプ及び組み合わせに適用可能であると解釈すべきである。第１のＥＭ装置ＥＭ１は、任意選択で、低い車両速度側における効率に対して構成された始動性のＥＭ装置であり、そして、第２のＥＭ装置ＥＭ２は、高い車両速度側における効率に対して構成されたクルーズモードのＥＭ装置とすることができる。好ましくは、始動性のＥＭ装置は、車両ユニットの後車軸７２０、７３０にパワー供給するように構成されており、クルーズモードのＥＭ装置は、車両ユニットの操舵軸７１０にパワー供給するように構成されている。これは主に、操舵軸が、より大きい操舵角において荷重がかからないからであり、これは通常、車両がゆっくりと走行しているときにのみ生じる。

異なるエネルギー特性を有するＥＭ装置を実現する１つの方法は、第１のＥＭ装置ＥＭ１として、異なるＥＭ設計の１つ以上のＥＭを含み、及び／または第２のＥＭ装置ＥＭ２と比較して異なるギア比を含むものを提供することである。

本明細書で開示した車両制御ユニットは、第１及び第２のＥＭ装置ＥＭ１、ＥＭ２を、それぞれのＥＭ制御ユニットに車輪スリップ要求を送信することによって制御するように構成されている。ここで、車輪速度要求が、地上に対する車両の速度に関連して、すなわち地上に対する車輪の速度に関連して決定される限り、車輪スリップ要求は、任意選択で、車輪速度要求も含むと解釈される。この場合、少なくとも本明細書の目的に対しては、車輪速度及び車輪スリップは等しい。

したがって、送信された車輪スリップ要求は、任意選択で、以下によって与えられる目標の縦方向車輪スリップを含むかまたは少なくとも示す。

ここで、Ｒは有効車輪半径（メートル）であり、ω_ｘは車輪の角速度であり、ｖ_ｘは地上に対する車輪の縦方向速度である。他のオプションによれば、送信された車輪スリップ要求は、目標の縦方向車輪スリップλ_ｘを取得するために地上に対する車輪の縦方向速度ｖ_ｘに関連して制御ユニット１３０、１４０によって決定される、車輪の目標の角速度ω_ｘを含む。

制御ユニット１３０、１４０は、さらに、第１及び第２のＥＭ装置によって共同で生成されるべきＦｘ所望の総縦方向の力を取得するように構成されている。総縦方向の力は、所望の加速度などの所望の動作を車両によって生成するために決定される。

制御ユニット１３０、１４０は、第１のＥＭ装置によって生成される第１の縦方向の力Ｆ１に対応する所望の第１の車輪スリップλ_１と、第２のＥＭ装置によって生成される第２の縦方向の力Ｆ２に対応する所望の第２の車輪スリップλ_２とを決定するように構成されている。第１の縦方向の力Ｆ１と第２の縦方向の力Ｆ２との和は、所望の総縦方向の力Ｆｘに一致する。これは、少なくとも２つのＥＭ装置が、全体として所望の総縦方向の力になるそれぞれの力を生成するために作動させられることを意味する。なぜなら、制御ユニット１３０、１４０は、第１及び第２のＥＭ装置ＥＭ１、ＥＭ２のそれぞれの効率特性に基づいて、第２の車輪スリップλ２の大きさに対して、第１の車輪スリップλ_１の大きさをバランスさせるからである。これら２つのコンポーネントの縦方向の力は変化する。

大きな車輪スリップによって車両推進または制動に寄与する車輪は、著しい車輪スリップを生成しない車輪と比較して、より高いタイヤ摩耗を受ける可能性がある。車両の車輪にわたってタイヤ摩耗をバランスさせるために、車輪スリップのバランシングにおいて、推定されるタイヤ摩耗を考慮することが望ましい場合がある。ここで、タイヤ垂直荷重も、所与の車輪スリップの結果として予測されるタイヤ摩耗に対して重要な役割を果たし得る。ここで、垂直荷重が高いほど、より小さい垂直荷重のもとでスリップしている車輪と比較して、タイヤ摩耗率が高くなることを意味することが多い。たとえば、垂直荷重及び車輪スリップに基づくタイヤ摩耗のモデルを構築して、車輪スリップバランシングアルゴリズムへの入力として使用してもよい。ある車輪が高いタイヤ摩耗を受けるとモデルによって推定される場合、この車輪から要求される車輪スリップを小さくしてもよく、逆もまた同様である。一つの制御方法例は、所与の車輪スリップを超える動作を防止する車輪スリップ限界を単に実装することである。車輪スリップ限界は、タイヤ垂直荷重に基づいて決定することができる。このように、ある車輪バランシング解決策は、たとえば、エネルギー効率の観点など、何らかの他の観点から効率的であるにもかかわらず、容認できないタイヤ摩耗率につながるであろうから、許容できないものとなる。したがって、いくつかの態様によれば、制御ユニットを、現在の車輪スリップから推定される結果として生じたタイヤ摩耗またはタイヤ摩耗率に基づいて、第２の車輪スリップλ_２の大きさに対して第１の車輪スリップλ_１の大きさをバランスさせるように構成してもよい。また、垂直荷重は、車輪間または被駆動車軸間の車輪スリップのバランシングにおいても考慮してよい。したがって、いくつかの態様によれば、制御ユニット１３０、１４０は、第１のＥＭ装置ＥＭ１及び第２のＥＭ装置ＥＭ２に関連付けられる車軸上のそれぞれの垂直荷重に基づいて、第２の車輪スリップλ_２の大きさに対して第１の車輪スリップλ_１の大きさをバランスさせるように構成されている。

図１０及び１１は、この車輪スリップバランシングを実際にどのように実現できるかの例を示す。ここでは、２つのＥＭ装置のみをバランスさせているが、当然のことながら、２つを超えるＥＭ装置も使用できる。ＭＳＤ連携機能は、生成すべき所望の縦方向の力Ｆ_ｒｅｑを受け取る。この要求を満たすために、ＭＳＤ連携機能は、第１及び第２の車輪スリップ要求λ_１、λ_２を第１及び第２のＥＭ装置ＥＭ１、ＥＭ２に割り当てなければならない。車輪スリップ要求は、第１のＥＭ装置によって生成される第１の縦方向の力Ｆ１と、第２のＥＭ装置によって生成される第２の縦方向の力Ｆ２とに変換され、第１の縦方向の力Ｆ１と第２の縦方向の力Ｆ２との和は、所望の総縦方向の力Ｆｘに一致する。力と車輪スリップとの間のマッピングは、図２に関連して前述したようなタイヤモデルから決定することができる。通常は、必ずしもそうではないが、「一致する」は、ここでは「等しい」を意味するが、ある程度の差も、少なくとも過渡的な時間の間は、当然のことながら許容可能であり得る。全般的に、第１及び第２の車輪スリップ要求は、第１及び第２のＥＭ装置による共同の取り組みが、高位層からの予想に十分な精度で応える車両挙動を一緒に提供するように決定される。印加されたトルクＴ１、Ｔ２、または２つのＥＭ装置によって生成された推定される縦方向の力Ｆ１及びＦ２が、効率勾配関数にフィードバックされる。効率勾配関数は、現在の車両速度Ｖｘ（すなわち、車両が地上をどのくらい速く走行しているか）を示す情報も受け取る。この車両速度Ｖｘは、２つのＥＭ装置に対して等しい車軸速度に変換し得る。なぜなら、ギア比、車輪半径、及び他の車両パラメータが、システムには知られているからである。効率勾配関数は、制御パラメータに対するそれぞれのＥＭ装置ＥＭ１、ＥＭ２の効率特性の相対勾配に基づいて、２つの車輪スリップ要求間の適切なバランスを決定する。このアプローチは、効率のモデルに基づいている。すなわち、効率ηは、印加されたトルクＴまたは生成された縦方向車輪力Ｆ、及びモーター車軸速度または車輪速度ωの関数である。すなわち、以下のとおりである。

このアプローチは、図１１においてさらに可視化されている。図１１は、効率対車輪スリップｌ（またはトルクＴ）のプロットを例示している。図１１における曲線は、破線６５０に沿った図６における等高線図の断面と考えてもよい。第１及び第２のＥＭ装置を含む駆動システムの合同の全体効率は、ＥＭ装置のそれぞれの効率と現在のバランス（すなわち、それらの間の分割）との関数である。図１１を参照して、次のことが理解される。第１のＥＭ装置のトルク（または車輪力または車輪スリップ）に対する効率勾配、
が、第２のＥＭ装置のトルク（または車輪力または車輪スリップ）に対する効率勾配、
と比較して、より大きい場合、正の勾配が大きい方のＥＭ装置上により多くの推進力を伝達することによって、全体効率の増加を達成することができる。２つの勾配が同じであるバランシング点では、一方のＥＭ装置による効率の増加が、他方のＥＭ装置による効率の減少によって相殺されるため、どちらの推進力が伝達され得るかは問題ではない。したがって、一方の勾配が他方の勾配よりも正である限り、効率勾配関数は、勾配が大きい方のＥＭ装置上により多くの推進力を伝達し、これは、エネルギー効率の良い動作モードが得られた、勾配が同じとなる状況に達するまで続く。車両速度の変化または車両による必要加速度の変化などの条件が変更した場合、分割は迅速に調整される。

別の例によれば、勾配降下法ベースのストラテジを使用して、車輪スリップ間の適切なバランスを見つけることができる。車両運動管理モジュールが、総車輪力Ｆ_ｔｏｔが必要であり、３つの被駆動車軸が、各車輪力の寄与Ｆ１、Ｆ２，及びＦ３によってこの合力を生成すべき、すなわちＦ_ｔｏｔ＝Ｆ_１＋Ｆ_２＋Ｆ_３であると決定すると、仮定する。またＥＭパワー（消費及び／または回生される）を車輪力に関係づける近似的な関数Ｐ_１（Ｆ_１）、Ｐ_２（Ｆ_２）、及びＰ_３（Ｆ_３）が利用でき、総消費または回生パワーはＰ_ｔｏｔ＝Ｐ_１（Ｆ_１）＋Ｐ_２（Ｆ_２）＋Ｐ_３（Ｆ_３）であると仮定する。これらの関数を、事前に構成してもよいし、車両動作中に適応的に決定してもよい。車輪力と車輪スリップとの間の関係が利用できるので、総消費または回生パワーは、車輪スリップに関して、以下のように定式化することもできる。Ｐ_ｔｏｔ＝Ｐ_１（λ_１）＋Ｐ_２（λ_２）＋Ｐ_３（λ_３）

コスト関数として、
Ｊ＝Ｐ_１（λ_１）＋Ｐ_２（λ_２）＋Ｐ_３（λ_３）
を定式化し、そして、車輪スリップをバランスさせることで最適化（最小化または最大化）することができる。

Ｊの勾配は以下であると仮定する。

そして、Δλ_ｉによってｉ番目の車輪スリップを調整する勾配降下法を、以下のように定式化することができる。Δλ_１＝ｗｇ_１、Δλ_２＝ｗｇ_２。ここで、ｗはステップ長さであり、第３の車輪スリップλ_２は、次の合力拘束を満たすように調整される。Ｆ_ｔｏｔ＝Ｆ_１＋Ｆ_２＋Ｆ_３。当然のことながら、要求される車輪スリップも、車輪力を生成する際にそれぞれのＭＳＤ能力を満たさなければならない。

まとめると、いくつかの態様によれば、制御ユニット１３０、１４０は、制御パラメータに対するそれぞれのＥＭ装置ＥＭ１、ＥＭ２の効率特性の相対勾配に基づいて、第２の車輪スリップλ_２の大きさに対して第１の車輪スリップλ_１の大きさをバランスさせるように構成されている。たとえば、制御ユニットは、車両１００の現在の状態において、第１のＥＭ装置ＥＭ１の効率特性の勾配が第２のＥＭ装置ＥＭ２の効率特性の勾配よりも大きい場合には、第１の車輪スリップλ_１を増加させ、車両１００の現在の状態において、第１のＥＭ装置ＥＭ１の効率特性の勾配が第２のＥＭ装置ＥＭ２の効率特性の勾配よりも小さい場合には、第１の車輪スリップλ_１を減少させるように構成してもよい。

図１２Ａは、他のＥＭ装置のエネルギー消費量に対するあるＥＭ装置上でのエネルギー消費量が、生成される総推進力に対してＥＭ装置がなす寄与に直接正比例するはずであるという直感に基づく他の制御アプローチを例示する。すなわち、ｉ番目のＥＭ装置によって消費されるエネルギーＥｉ（引き出されたパワーＰｉの関数である）は、車両上のすべてのＥＭ装置によって生成される総推進力に対するｉ番目のＥＭ装置によって生成される推進力の比に、以下のように比例するはずである。

言い換えれば、いくつかの態様によれば、制御ユニット１３０、１４０は、第１の縦方向の力Ｆ１と第２の縦方向の力Ｆ２との間の大小関係と比較して、第１及び第２のＥＭ装置ＥＭ１、ＥＭ２の相対的な電力消費Ｐ１、Ｐ２に基づいて、第２の車輪スリップλ２の大きさに対して第１の車輪スリップλ_１の大きさをバランスさせるように構成されている。これは、車輪スリップをバランスさせる特に簡単な方法を表す。図１２を参照して、ＭＳＤ連携機能は、ＭＳＤ連携器から制御されるＥＭ装置の組によって生成されるべき総縦方向の力の要求を受け取る。ＭＳＤ連携器は、総縦方向の力要求Ｆ_ｒｅｑに共に一致する車輪力に共に変換される第１及び第２の車輪スリップλ_１、λ_２を決定する。上記分割は、エネルギーバランシング機能によって決定される。エネルギーバランシング機能は、２つのＥＭ装置ＥＭ１、ＥＭ２による消費パワーをモニタリングし、これらの引き出されたパワーを、割り当てられた第１の縦方向の力Ｆ１及び第２の縦方向の力Ｆ２と比較した。あるＥＭ装置による寄与が、全体的なエネルギー消費量におけるその配分によって保証されるものよりも少ない場合、各車輪スリップを減少させ、逆もまた同様である。したがって、制御ユニット１３０、１４０は、第１のＥＭ装置ＥＭ１の電力消費と第２のＥＭ装置ＥＭ２の電力消費との間の比が、第１の縦方向の力Ｆ１と第２の縦方向の力Ｆ２との間の対応する比よりも小さい場合には、第１の車輪スリップλ_１を減少させ、第１のＥＭ装置ＥＭ１の電力消費と第２のＥＭ装置ＥＭ２の電力消費との間の比が、第１の縦方向の力Ｆ１と第２の縦方向の力Ｆ２との間の対応する比よりも大きい場合には、第１の車輪スリップλ_１を増加させるように構成される。

車輪スリップバランシング機能性は、当然のことながら、１つ以上の動作シナリオパラメータに基づいてインデックス付け可能なルックアップテーブルなどの所定の車輪スリップ分割を使用することによって、さらに単純化してもよい。いくつかのこのような態様によれば、制御ユニット１３０、１４０は、車両速度によってパラメータ化された所定のバランシング機能に基づいて、第２の車輪スリップλ_２の大きさに対して第１の車輪スリップλ_１の大きさをバランスさせるように構成される。いくつかの他のこのような態様によれば、制御ユニット１３０、１４０は、総縦方向の力Ｆｘによってパラメータ化された所定のバランシング機能に基づいて、第２の車輪スリップλ_２の大きさに対して第１の車輪スリップλ_１の大きさをバランスさせるように構成される。

図１２Ｂは、車輪スリップバランシング機能が既存の車両運動管理システムへのアドオンとして実装される制御アプローチ例を示す。ここで、ＭＳＤ連携ブロックは、総縦方向の力要求Ｆ_ｒｅｑを受け取って、異なる推進ユニットによって生成されるべき好適なトルクＴ_１／Ｔ_２または車輪スリップλ_１／λ_２を決定する。エネルギーバランシング機能が、ＭＳＤ連携ユニットからの要求を、本教示によりバランスされる新しい車輪スリップ要求λ_１’／λ_２’に変更する。特に、バランシングは、車両が直線で走行するときのみ、すなわち、コーナリング中でないときに行ってもよい。なぜなら、車輪スリップバランシングは、コーナリング中の車両挙動に影響を及ぼし得るからである。最大ヨー運動閾値を使用して、スリップバランシングを行えるとき及び作動させないときを決定してもよい。前述したように、Ｅｍｓからのパワーフィードバックを使用して、好適な車輪スリップ分割を決定してもよい。図１３は、本明細書で開示した技術を使用し得る階層化された制御スタックアーキテクチャ例を示す。前述したＴＳＭ機能３８０は、たとえば、１～１０秒ほどのタイムホライズンで運転操作を計画する。ＴＳＭ機能３８０は、約０，１～１，５秒ほどのタイムホライズンで動作するＶＭＭ機能３７０と相互作用し、ＴＳＭ３８０からの加速度プロファイルａ_ｒｅｑ及び曲率プロファイルｃ_ｒｅｑを、車両１００の異なるＭＳＤにより駆動される車両運動機能を制御するための制御コマンドに継続的に変換する。ＭＳＤは、ＶＭＭに能力を報告し返し、そしてその能力は、車両制御における制約として使用される。

ＶＭＭ機能３７０は、車両状態または運動推定１３２０を行う。すなわち、ＶＭＭ機能３７０は、車両の連結における異なるユニットの位置、速度、加速度、ヨー運動、垂直力、及び連結角度を含む車両状態ｓ（多くの場合に、ベクトル変数）を継続的に決定する。これは、車両１００上に配置された種々のセンサ１３１０（多くの場合に、しかし、いつもとは限らないが、ＭＳＤと接続している）を使用して、車両状態及び挙動をモニタリングすることによって行う。

運動推定１３２０の結果、すなわち、推定された車両状態ｓは、大域的力生成モジュール１３３０に入力される。大域的力生成モジュール１３３０は、ＴＳＭ機能３８０からの運動要求を満たすために生成する必要がある車両ユニットに対する必要な大域的力を決定する。ＭＳＤ連携機能１３４０は、たとえば車輪力を割り当て、操舵及びサスペンションなどの他のＭＳＤを連携する。そして、連携されたＭＳＤは共に、車両１００の連結による所望の運動を得るために、車両ユニットに対する所望の横方向Ｆｙ及び縦方向Ｆｘ力、ならびに必要なモーメントＭｚを提供する。図１３に示すように、ＭＳＤ連携機能１３４０は、車輪スリップλ_ｉ、車輪回転速度ω、及び／または操舵角δ_Ｉのうちのいずれかを、異なるＭＳＤに出力してもよい。

前述した車輪スリップバランシング技術は、ここでは、ＭＳＤ連携機能と相互作用するスリップバランス最適化機能１３５０において実現される。スリップバランス最適化機能は、たとえば、図１１または図１２に関連して前述した原理に従って動作してもよく、当然のことながら、他の実施態様も可能である。ＭＳＤ連携機能１３４０は、所望の車輪スリップバランス、またはスリップバランス最適化モジュールによって少なくとも部分的に決定される車輪スリップ分割を考慮しながら、異なるＭＳＤに力を割り当てる。スリップバランス最適化モジュールからの入力は、ＭＳＤ連携機能において、最適化手順全体において考慮すべきさらなる制約として、または前提条件として使用してもよい。

ＭＳＤ連携機能１３４０は、比較的単純な連携機能であってもよく、たとえば、自己動力式トレーラー車両ユニットまたは自己動力式ドーリー車両ユニットによって生成すべき所望の総縦方向の力を、車両ユニットの２つ以上の車軸または連結車両コンビネーションの２つ以上の車軸にわたって分割すべきであることに留意されたい。そして、スリップバランシング機能１３５０からの入力を、さらなる最適化なしで、そのまま実施してもよく、すなわち、所望の力の合計を、スリップバランス最適化機能１３５０から取得された分割決定に基づいて、及び所望の縦方向車輪力を等しい車輪スリップ値（または車両対地速度を考慮した後で決定された車輪速度値）に変換するために使用されるタイヤモデルに基づいて、２つ以上の駆動車軸にわたって分割する。

注目すべきは、スリップバランス最適化１３５０が、車両ユニットごとに別個に、または連結車両全体に対して共同で、車輪スリップ分割を決定し得ることである。

図１４は、前述の考察を要約した方法を例示するフローチャートである。本方法は、第１及び第２の電気機械ＥＭ装置ＥＭ１、ＥＭ２を含む大型の車両１００の運動を制御するように構成された車両制御ユニット１３０、１４０において行われるように設計されている。第１のＥＭ装置は、第２のＥＭ装置と比較して異なる効率特性を有する。また、前述したように、車両制御ユニット１３０、１４０は、第１及び第２のＥＭ装置ＥＭ１、ＥＭ２を、それぞれのＥＭ制御ユニットに車輪スリップ要求を送信することによって制御するように構成されている。

本方法は、第１及び第２のＥＭ装置によって共同で生成されるべき所望の総縦方向の力Ｆｘを取得すること（Ｓ１）と、
第１のＥＭ装置によって生成される第１の縦方向の力Ｆ１に対応する所望の第１の車輪スリップλ_１と、第２のＥＭ装置によって生成される第２の縦方向の力Ｆ２に対応する所望の第２の車輪スリップλ_２とを決定すること（Ｓ２）であって、第１の縦方向の力Ｆ１と第２の縦方向の力Ｆ２との和は所望の総縦方向の力Ｆｘに対応する、決定すること（Ｓ２）と、
第１及び第２のＥＭ装置ＥＭ１、ＥＭ２のそれぞれの効率特性に基づいて、第２の車輪スリップλ_２の大きさに対して第１の車輪スリップλ_１の大きさをバランスさせること（Ｓ３）と、を含む。

図１５は、ＶＵＣ１３０、１４０のうちのいずれかなど、本明細書の説明の実施形態による制御ユニット１３０、１４０のコンポーネントを、いくつかの機能ユニットに関して概略的に例示する。この制御ユニット１３０、１４０は、連結車両１に含まれていてもよい。処理回路１５１０が、たとえば記憶媒体１５３０の形態のコンピュータープログラム製品に記憶されたソフトウェア命令を実行することができる、好適な中央処理ユニットＣＰＵ、マルチプロセッサ、マイクロ制御装置、デジタル信号プロセッサＤＳＰなどのうちの１つ以上の任意の組み合わせを使用して、提供される。処理回路１５１０はさらに、少なくとも１つの特定用途向け集積回路ＡＳＩＣ、またはフィールドプログラマブルゲートアレイＦＰＧＡとして提供してもよい。

特に、処理回路１５１０は、制御ユニット１３０、１４０に、図１４に関連して説明した方法などの一連の動作またはステップを実行させるように構成されている。たとえば、記憶媒体１５３０は一連の動作を記憶してもよく、処理回路１５１０は、記憶媒体１５３０から一連の動作を取り出して、制御ユニット１３０、１４０に一連の動作を実行させるように構成してもよい。一連の動作は、実行可能命令のセットとして提供してもよい。したがって、処理回路１５１０は、それによって、本明細書で開示した方法を実行するように構成されている。

また記憶媒体１５３０には永続記憶装置が含まれていてもよい。これは、たとえば磁気メモリ、光メモリ、ソリッドステートメモリ、またはさらに遠隔に取り付けられたメモリのうちの任意の単一のものまたは組み合わせとすることができる。

制御ユニット１３０、１４０はさらに、少なくとも１つの外部デバイスと通信するためのインターフェース１５２０を含んでいてもよい。したがって、インターフェース１５２０は、アナログ及びデジタルコンポーネントと、好適な数の有線または無線通信用ポートとを含む１つ以上の送信機及び受信機を含んでいてもよい。

処理回路１５１０は、制御ユニット１３０、１４０の一般的な動作を制御する。これは、たとえば、データ及び制御信号をインターフェース１５２０及び記憶媒体１５３０に送ることと、データ及びレポートをインターフェース１５２０から受け取ることと、データ及び命令を記憶媒体１５３０から取り出すことと、により行う。制御ノードの他のコンポーネントならびに関連する機能は、本明細書で提示した考え方を不明瞭にしないように省略する。

図１６に、コンピュータープログラムを保持するコンピューター可読媒体１６１０を例示する。コンピュータープログラムは、前記プログラム製品がコンピューター上で実行されたときに、図１４に例示した方法を行うためのプログラムコード手段１６２０を含む。コンピューター可読媒体及びコード手段は全体として、コンピュータープログラム製品１６００を構成してもよい。

ＵＳ２０１０２２２９５３に、所与の車両状態に対して共同推進システム効率を最大限に利用するために、複数の電気機械／車軸にわたってトルクを分配するための方法が開示されている。共同推進システム効率は、ここでは、要求トルク、車輪スリップ、及び車両速度の関数として定式化される。
ＵＳ２０１６００９１９７にも、電気自動車に対する駆動システムが開示されている。

Claims (22)

1. 第１及び第２の電気機械（ＥＭ）装置（ＥＭ１、ＥＭ２）を含む大型の車両（１００）の運動を制御するために構成された車両制御ユニット（１３０、１４０）であって、前記第１のＥＭ装置は、前記第２のＥＭ装置と比較して異なる効率特性を有し、
   前記車両制御ユニット（１３０、１４０）は、それぞれのＥＭ制御ユニットに車輪スリップ要求を送信することによって、前記第１及び前記第２のＥＭ装置（ＥＭ１、ＥＭ２）を制御するように構成され、
   前記制御ユニット（１３０、１４０）は、前記第１及び第２のＥＭ装置によって共同で生成されるべき所望の総縦方向の力（Ｆｘ）を取得するように構成され、
   前記制御ユニット（１３０、１４０）は、前記第１のＥＭ装置によって生成される第１の縦方向の力（Ｆ１）に対応する所望の第１の車輪スリップ（λ_１）と、前記第２のＥＭ装置によって生成される第２の縦方向の力（Ｆ２）に対応する所望の第２の車輪スリップ（λ_２）とを決定するように構成され、前記第１の縦方向の力（Ｆ１）と前記第２の縦方向の力（Ｆ２）との和は、前記所望の総縦方向の力（Ｆｘ）と一致し、
   前記制御ユニット（１３０、１４０）は、前記第１及び前記第２のＥＭ装置（ＥＭ１、ＥＭ２）の前記それぞれの効率特性に基づいて、第２の車輪スリップ（λ_２）の大きさに対して第１の車輪スリップ（λ_１）の大きさをバランスさせるように構成されている、車両制御ユニット（１３０、１４０）。
2. 前記第１のＥＭ装置（ＥＭ１）は、前記第２のＥＭ装置（ＥＭ２）と比較して異なる効率特性を、車両速度（Ｖｘ）の関数として有する、請求項１に記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）。
3. 前記第１のＥＭ装置（ＥＭ１）は、前記第２のＥＭ装置（ＥＭ２）と比較して異なる効率特性を、印加されたトルクまたは車輪力の関数として有する、請求項１または２に記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）。
4. 前記第１のＥＭ装置（ＥＭ１）は、前記第２のＥＭ装置（ＥＭ２）と比較して、異なるＥＭ設計の１つ以上のＥＭを含み及び／または異なるギア比を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）。
5. 前記第１のＥＭ装置（ＥＭ１）は、前記大型の車両（１００）の第１の車両車軸に関連付けられ、前記第２のＥＭ装置（ＥＭ２）は、前記大型の車両（１００）の第２の車両車軸に関連付けられる、請求項１から４のいずれか１項に記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）。
6. 前記第１のＥＭ装置（ＥＭ１）は、低い車両速度側おける効率に対して構成された始動性のＥＭ装置であり、前記第２のＥＭ装置（ＥＭ２）は、高い車両速度側における効率に対して構成されたクルーズモードのＥＭ装置である、請求項１から５のいずれか１項に記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）。
7. 前記始動性のＥＭ装置は、車両ユニットの後車軸（７２０、７３０）にパワー供給するように構成され、前記クルーズモードのＥＭ装置は、車両ユニットの操舵軸（７１０）にパワー供給するように構成されている、請求項６に記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）。
8. 前記制御ユニット（１３０、１４０）は、制御パラメータに関する前記それぞれのＥＭ装置（ＥＭ１、ＥＭ２）の前記効率特性の相対勾配に基づいて、前記第２の車輪スリップ（λ_２）の前記大きさに対して、前記第１の車輪スリップ（λ_１）の前記大きさをバランスさせるように構成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）。
9. 前記制御ユニットは、前記車両（１００）の現在の状態において、前記第１のＥＭ装置（ＥＭ１）の前記効率特性の前記勾配が、前記第２のＥＭ装置（ＥＭ２）の前記効率特性の前記勾配よりも大きい場合には、前記第１の車輪スリップ（λ_１）を増加させ、前記車両（１００）の前記現在の状態において、前記第１のＥＭ装置（ＥＭ１）の前記効率特性の前記勾配が、前記第２のＥＭ装置（ＥＭ２）の前記効率特性の前記勾配よりも小さい場合には、前記第１の車輪スリップ（λ_１）を減少させるように構成されている、請求項８に記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）。
10. 前記制御ユニット（１３０、１４０）は、前記第１の縦方向の力（Ｆ１）と前記第２の縦方向の力（Ｆ２）との間の大小関係と比較して、前記第１及び前記第２のＥＭ装置（ＥＭ１、ＥＭ２）の相対的な電力消費（Ｐ１、Ｐ２）に基づいて、前記第２の車輪スリップ（λ_２）の前記大きさに対して、前記第１の車輪スリップ（λ_１）の前記大きさをバランスさせるように構成されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）。
11. 前記制御ユニット（１３０、１４０）は、前記第１のＥＭ装置（ＥＭ１）の前記電力消費と前記第２のＥＭ装置（ＥＭ２）の前記電力消費との間の比が、前記第１の縦方向の力（Ｆ１）と前記第２の縦方向の力（Ｆ２）との間の対応する比よりも小さい場合には、前記第１の車輪スリップ（λ_１）を増加させ、前記第１のＥＭ装置（ＥＭ１）の前記電力消費と前記第２のＥＭ装置（ＥＭ２）の前記電力消費との間の前記比が、前記第１の縦方向の力（Ｆ１）と前記第２の縦方向の力（Ｆ２）との間の前記対応する比よりも大きい場合には、前記第１の車輪スリップ（λ_１）を減少させるように構成されている、請求項１０に記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）。
12. 前記制御ユニット（１３０、１４０）は、車両速度によってパラメータ化された所定のバランシング関数に基づいて、前記第２の車輪スリップ（λ_２）の前記大きさに対して、前記第１の車輪スリップ（λ_１）の前記大きさをバランスさせるように構成されている、請求項１から１１のいずれか１項に記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）。
13. 前記制御ユニット（１３０、１４０）は、前記総縦方向の力（Ｆｘ）によってパラメータ化された所定のバランシング関数に基づいて、前記第２の車輪スリップ（λ_２）の前記大きさに対して、前記第１の車輪スリップ（λ_１）の前記大きさをバランスさせるように構成されている、請求項１から１２のいずれか１項に記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）。
14. 前記送信された車輪スリップ要求は、以下によって与えられる目標の縦方向車輪スリップを含み、
    ここで、Ｒは有効車輪半径（メートル）であり、ω_ｘは前記車輪の前記角速度であり、ｖ_ｘは地上に対する前記車輪の縦方向速度である、請求項１から１３のいずれか１項に記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）。
15. 前記送信された車輪スリップ要求は、目標の縦方向車輪スリップλ_ｘを取得するために地上に対する前記車輪の縦方向速度ｖ_ｘに関連して前記制御ユニット（１３０、１４０）によって決定される、前記車輪の目標の角速度（ω_ｘ）を含む、請求項１～１３のいずれかに記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）。
16. 前記制御ユニット（１３０、１４０）は、前記第１の車輪スリップ（λ_１）及び前記第２の車輪スリップ（λ_２）から生じる推定されるタイヤ摩耗またはタイヤ摩耗率に基づいて、前記第２の車輪スリップ（λ_２）の前記大きさに対して、前記第１の車輪スリップ（λ_１）の前記大きさをバランスさせるように構成されている、請求項１から１５のいずれか１項に記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）。
17. 前記制御ユニット（１３０、１４０）は、前記第１のＥＭ装置（ＥＭ１）及び前記第２のＥＭ装置（ＥＭ２）に関連付けられる車軸に対するそれぞれの垂直荷重に基づいて、前記第２の車輪スリップ（λ_２）の前記大きさに対して、前記第１の車輪スリップ（λ_１）の前記大きさをバランスさせるように構成されている、請求項１から１６のいずれか１項に記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）。
18. 請求項１から１７のいずれか１項に記載の車両制御ユニット（１３０、１４０）を含む大型の車両（１００、１１０、１２０）。
19. 請求項１から１８のいずれか１項に記載の車両制御ユニット（１４０）を含む、自己動力式トレーラー（１２０、１３０）または自己動力式ドーリー車両ユニット（１４０）などの被牽引車両ユニットであって、
    前記被牽引車両ユニットは第１の車軸及び第２の車軸を含み、前記第１の車軸は前記第１のＥＭ装置（ＥＭ１）によって駆動されるように構成され、前記第２の車軸は前記第２のＥＭ装置（ＥＭ１）によって駆動されるように構成されている、前記被牽引車両ユニット。
20. 第１及び第２の電気機械（ＥＭ）装置（ＥＭ１、ＥＭ２）を含む大型の車両（１００）の運動を制御するために構成された車両制御ユニット（１３０、１４０）において行われる方法であって、
    前記第１のＥＭ装置は、前記第２のＥＭ装置と比較して異なる効率特性を有し、
    前記車両制御ユニット（１３０、１４０）は、それぞれのＥＭ制御ユニットに車輪スリップ要求を送信することによって、前記第１及び前記第２のＥＭ装置（ＥＭ１、ＥＭ２）を制御するように構成され、
    前記方法は、
    前記第１及び第２のＥＭ装置によって共同で生成されるべき所望の総縦方向の力（Ｆｘ）を取得すること（Ｓ１）と、
    前記第１のＥＭ装置によって生成される第１の縦方向の力（Ｆ１）に対応する所望の第１の車輪スリップ（λ_１）と、前記第２のＥＭ装置によって生成される第２の縦方向の力（Ｆ２）に対応する所望の第２の車輪スリップ（λ_２）とを決定すること（Ｓ２）であって、前記第１の縦方向の力（Ｆ１）と前記第２の縦方向の力（Ｆ２）との和は前記所望の総縦方向の力（Ｆｘ）に対応するようにして、決定すること（Ｓ２）と、
    前記第１及び前記第２のＥＭ装置（ＥＭ１、ＥＭ２）の前記それぞれの効率特性に基づいて、第２の車輪スリップ（λ_２）の大きさに対して第１の車輪スリップ（λ_１）の大きさをバランスさせること（Ｓ３）と、を含む、方法。
21. プログラムコード手段（１６２０）を含むコンピュータープログラムであって、前記プログラムコード手段（１６２０）は、前記プログラムがコンピューター上で実行されたときに請求項２０に記載の前記ステップを行うためのものである、コンピュータープログラム。
22. コンピュータープログラムを保持するコンピューター可読媒体（１６１０）であって、前記コンピュータープログラムは、前記プログラム製品がコンピューター上で実行されたときに請求項２０に記載の前記ステップを行うためのプログラムコード手段を含む、コンピューター可読媒体（１６１０）。