(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-04-19
(54)【発明の名称】動的タイヤモデルに基づいたタイヤ転がり抵抗の推定
(51)【国際特許分類】
B60W 30/02 20120101AFI20240412BHJP
B60C 23/04 20060101ALI20240412BHJP
G01M 17/02 20060101ALI20240412BHJP
B60C 19/00 20060101ALI20240412BHJP
【ＦＩ】
B60W30/02
B60C23/04
G01M17/02
B60C19/00 H
B60C19/00 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2023561077
(86)(22)【出願日】2021-04-07
(85)【翻訳文提出日】2023-12-04
(86)【国際出願番号】 EP2021059094
(87)【国際公開番号】W WO2022214173
(87)【国際公開日】2022-10-13
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】512272672
【氏名又は名称】ボルボトラックコーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100099623
【弁理士】
【氏名又は名称】奥山 尚一
(74)【代理人】
【識別番号】100168642
【弁理士】
【氏名又は名称】関谷 充司
(74)【代理人】
【識別番号】100169018
【弁理士】
【氏名又は名称】網屋 美湖
(74)【代理人】
【識別番号】100217076
【弁理士】
【氏名又は名称】宅間 邦俊
(72)【発明者】
【氏名】レイン，レオ
(72)【発明者】
【氏名】ヘンダーソン，レオン
(72)【発明者】
【氏名】ステンブラット，ウルフ
(72)【発明者】
【氏名】アリカー，アディシャ
(72)【発明者】
【氏名】スブラマニアン，チダンバラム
【テーマコード（参考）】
3D131
3D241
【Ｆターム（参考）】
3D131BB03
3D131BB04
3D131BC02
3D131BC11
3D131BC12
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3D131LA34
3D241BA49
3D241DB01Z
3D241DB42Z
3D241DB44Z
3D241DC51Z
3D241DC53Z
(57)【要約】
大型車両（１００）の運動を制御するための方法であって、この方法は、大型車両（１００）のタイヤ（１５０、１６０、１７０）の１つ以上のタイヤパラメータに関連した入力データを取得することと、入力データに基づいて、１つ以上のタイヤパラメータのうちの少なくとも一部を推定することと、タイヤモデルを設定することであって、このタイヤモデルはタイヤ車輪転がり抵抗と車両運動状態との間の関係を定義し、タイヤモデルは１つ以上のタイヤパラメータによってパラメータ化される、設定することと、車両運動状態を推定することと、タイヤモデル及び車両運動状態に基づいて大型車両の運動を制御することとを含む。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
大型車両（１００）の運動を制御するための方法であって、前記大型車両（１００）のタイヤ（１５０、１６０、１７０）の１つ以上のタイヤパラメータに関連した入力データ（５６１、５６２）を取得する（Ｓｃ１）ことと、
前記入力データに基づいて、前記１つ以上のタイヤパラメータのうちの少なくとも一部を推定する（Ｓｃ２）ことと、
タイヤモデルを設定する（Ｓｃ３）ことであって、前記タイヤモデルはタイヤ車輪転がり抵抗と車両運動状態との間の関係を定義し、前記タイヤモデルは前記１つ以上のタイヤパラメータによってパラメータ化される、前記設定することと、
車両運動状態を推定する（Ｓｃ４）ことと、
前記タイヤモデル及び前記車両運動状態に基づいて前記大型車両の運動を制御する（Ｓｃ５）ことと
を含む、方法。
【請求項2】
前記入力データ（Ｓｃ１１）は、前記タイヤの１つ以上のパラメータを測定するように構成された１つ以上のセンサ（５１０）からの入力データを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記１つ以上のタイヤパラメータは、タイヤ圧、タイヤ温度、タイヤひずみ、タイヤＧＰＳ位置、気象、周囲温度、及び雨クラス分類データのいずれかを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記入力データ（Ｓｃ１２）は、タイヤ設計に関連したメモリ（５６５）から取得されたデータを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項5】
前記タイヤ設計に関連した前記データは、タイヤ公称寸法、タイヤ構造特性、タイヤ化学組成、タイヤ履歴のいずれかを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
推定された前記１つ以上のタイヤパラメータ（Ｓｃ２１）は、タイヤ摩耗、タイヤ縦剛性、タイヤ横剛性、タイヤ転がり抵抗、タイヤピーク摩擦、タイヤ転がり半径、タイヤコンタクトパッチ特性、タイヤバランス特性及び車輪アライメント特性のいずれかを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項7】
更新された入力データに基づいて、前記１つ以上のタイヤパラメータのうちの少なくとも一部を繰り返し更新する（Ｓｃ２２）ことを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項8】
前記車両運動状態は、前記タイヤのそれぞれの車輪の縦方向の車輪スリップを含む（Ｓｃ３１）、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項9】
前記車両運動状態は、前記タイヤの前記それぞれの車輪の横方向の車輪スリップを含む（Ｓｃ３２）、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項10】
前記車両運動状態は、前記タイヤの前記それぞれの車輪の正規荷重を含む（Ｓｃ３３）、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項11】
前記車両運動状態は、前記タイヤの前記それぞれの車輪の回転速度を含む（Ｓｃ３４）、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項12】
前記車両運動状態に対応する前記転がり抵抗に応じて車輪スリップを制御する（Ｓｃ５１）ことを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項13】
前記車両運動状態に対応する前記転がり抵抗に応じて正規荷重を制御する（Ｓｃ５２）ことを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項14】
前記転がり抵抗に応じて前記車両のリフトアクスルの設定を調整する（Ｓｃ５２１）ことにより、正規荷重を制御する、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記転がり抵抗に応じて車輪回転速度を制御する（Ｓｃ５３）ことを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項16】
設定された目標転がり抵抗に基づいて前記大型車両の運動を制御する（Ｓｃ５４）ことを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項17】
運動要求の履行を含む制約下でタイヤ転がり抵抗を低減させるように、前記大型車両（１００）の１つ以上の運動支援装置を調整する（Ｓｃ５５）ことをさらに含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項18】
前記大型車両（１００）の停止距離を減少させるために、前記大型車両（１００）の１つ以上の運動支援装置を調整する（Ｓｃ５６）ことをさらに含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項19】
プログラムがコンピュータで、または制御ユニット（７００）の処理回路（８１０）で実行される場合、請求項１～１８のいずれかに記載のステップを行うためのプログラムコード手段を備える、コンピュータプログラム（８２０）。
【請求項20】
プログラム製品がコンピュータで、または制御ユニット（７００）の処理回路（８１０）で実行される場合、請求項１～１８のいずれかに記載のステップを行うためのプログラムコード手段を備える、コンピュータプログラム（８２０）を保持するコンピュータ可読媒体（８１０）。
【請求項21】
連結車両（１）の許容可能な車両状態空間を決定するための制御ユニット（１３０、１４０、７００）であって、請求項１～１８のいずれかに記載の方法のステップを行うように構成される、制御ユニット。
【請求項22】
請求項２１に記載の制御ユニット（８００）を備える、車両（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、大型車両の安全及び効率的な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備えるトラック及びセミトレーラ等の連結車両での使用に特に適している。しかしながら、本発明は、他のタイプの大型車両、例えば建設機器及び鉱山車にも適用できる。
【背景技術】
【0002】
トラック及びセミトレーラ車両のような大型車両は、重荷重を搬送するように設計されている。重い荷を載せた車両は、上り坂でも停車状態から出発可能であり、様々な種類の路面で加速可能であり、最も重要であるのは、速度を常に制御された信頼できる方法で低減可能であること、すなわち、制動可能である必要がある。また、車両が、不必要な構成要素の摩耗なしにエネルギー効率のよい方法で運転され得ることも重要である。この機能を達成するための重要な特性は、適切に設計されたタイヤセットである。そのため、大型車両用タイヤの開発には多くの労力が費やされており、適切に設計されたタイヤには高い摩擦と低い転がり抵抗の組み合わせがもたらされる。適切に設計されたタイヤは、摩耗率も低く、すなわち、機械的に耐久性があり、長持ちする。
【0003】
過度の車輪スリップは、路面摩擦と比較して、過大なトルクがアクスルまたは車輪に加えられる場合に生じる。過度の車輪スリップは、予測不能な車両挙動が生じ、そのうえエネルギー効率の悪い動作が生じることから望ましくない。
【0004】
ＧＢ２５６２３０８Ａには、車輪スリップについて論じられており、車輪に加えられ得る最大回生制動トルクを制限するための方法が提案されている。コントローラは、タイヤモデルを用いて、車輪ごとに使用可能な最大トラクションを決定し、このタイヤモデルに基づいて各車輪に加えられるべき最大回生制動力を計算する。
【0005】
しかし、大型車両での車両運動管理には、さらなる改善が継続して必要である。
【発明の概要】
【0006】
本開示の目的は、上述の問題の少なくとも一部を軽減またはさらに克服する技術を提供することである。この目的は、大型車両の運動を制御するための方法によって少なくとも部分的に達成される。この方法は、大型車両のタイヤの１つ以上のタイヤパラメータに関連した入力データを取得することと、入力データに基づいて１つ以上のタイヤパラメータの少なくとも一部を推定することと、タイヤモデルを設定することであって、タイヤモデルはタイヤ車輪転がり抵抗と車両運動状態との間の関係を定義し、タイヤモデルは１つ以上のタイヤパラメータによってパラメータ化される、設定することとを含む。また方法は、車両運動状態を推定することと、タイヤモデル及び車両運動状態に基づいて大型車両の運動を制御することとを含む。開示された方法により、タイヤ転がり抵抗が最適化パラメータを形成する車両制御が可能になる。これにより、タイヤ転がり抵抗を改善しつつ車両運動管理を行うことができ、エネルギー消費の削減につながることが多いため有利である。同様の車両運動を達成するための異なる制御ストラテジは、異なる制御ストラテジに起因するタイヤ転がり抵抗を予測することによって比較されることができる。このようにして、転がり抵抗の低減に関連する制御ストラテジは、増大した転がり抵抗に関連する制御ストラテジに有利になるように選択されることができる。タイヤモデルは、タイヤ転がり抵抗に対する種々の車両設定の効果、例えば、１つもしくは複数のアクスルを持ち上げる効果、または車両のアクティブサスペンションシステムを設定する効果も予測することができる。
【0007】
態様によれば、入力データは、タイヤの１つ以上の動作パラメータを測定するように配置された１つ以上のセンサからの入力データを含む。タイヤからリアルタイムデータを提供するように、センサを構成することができることによって、タイヤ特性における変化に迅速に反応するタイヤモデルのリアルタイムで動的な適応が可能になる。したがって、タイヤの特性が変化する場合、タイヤモデルも変化するという利点がある。
【0008】
態様によれば、１つ以上のタイヤパラメータは、タイヤ圧、タイヤ温度、タイヤひずみ、タイヤＧＰＳ位置、気象、周囲温度、及び雨クラス分類データのいずれかを含む。これらの異なるタイヤパラメータすべてをタイヤモデルによって捕捉することができることは有利である。これらのパラメータのうちの１つ以上についての正確な情報を有することにより、タイヤ転がり抵抗を改善するという目的で、効率的及び／または安全な車両制御が容易になる。
【0009】
態様によれば、入力データは、タイヤ設計に関連したメモリから取得されたデータを含む。異なるタイプのタイヤは、異なる特性を有し得、低い路面摩擦、高温、雨などの事象に異なって反応し得る。タイヤ設計を考慮することにより、モデルをより正確にすることができる。タイヤ設計に関連したデータは、例えば、タイヤ公称寸法、タイヤ構造特性、タイヤ化学組成、タイヤ履歴のいずれかを含んでもよい。
【0010】
態様によれば、１つ以上の推定されたタイヤパラメータは、タイヤ摩耗、タイヤ縦剛性、タイヤ横剛性、タイヤ転がり抵抗、タイヤピーク摩擦、タイヤ転がり半径、タイヤコンタクトパッチ特性、タイヤバランス特性及び車輪アライメント特性のいずれかを含む。これらのパラメータはすべて、タイヤの転がり抵抗特性に寄与する。このように、パラメータを正確に推定することにより、タイヤ車輪の転がり抵抗と車両運動状態との間の関係をより正確に決定することが可能になるという利点がある。
【0011】
態様によれば、方法は、更新された入力データに基づいて、１つ以上のタイヤパラメータのうちの少なくとも一部を繰り返し更新することを含む。これにより、例えば動作条件及びタイヤ状態における変化にかかわらず、タイヤモデルが最新の状態に維持される。
【0012】
態様によれば、車両運動状態は、タイヤのそれぞれの車輪の縦方向車輪スリップ、タイヤのそれぞれの車輪の横方向車輪スリップ、タイヤのそれぞれの車輪の正規荷重を含む。したがって、タイヤモデルを介して、予測された転がり抵抗に関して任意の車両動作及び／または車両操縦を特徴付けることができると、車両制御の最適化によって転がり抵抗が改善されることにより、例えば、操縦または運送経路に沿って費やされるエネルギーが低減することが可能になることから有利である。
【0013】
態様によれば、車両運動状態は、タイヤのそれぞれの車輪の回転速度を含む。回転速度は、転がり抵抗全体に重要な影響を及ぼす可能性があるので、モデルの一部として回転速度を有すると、転がり抵抗の予測におけるその精度が向上することが多くなる。
【0014】
態様によれば、方法は、車両運動状態に対応する転がり抵抗に応じて車輪スリップを制御することを含む。したがって、転がり抵抗を低減させるように車両制御を最適化することができるという利点がある。また方法は、車両運動状態に対応する転がり抵抗に応じて正規荷重を制御することを含み得る。例えば、タイヤの転がり抵抗を改善するようにリフトアクスルの設定を操作することができるという利点がある。リフトアクスルの設定が異なると、タイヤに異なる転がり抵抗が生じる可能性があり、リフトアクスルの設定の観点から転がり抵抗を予測することが困難になる場合がある。このタイヤモデルは、リフトアクスルに適した状態を選択することを容易にする。
【0015】
態様によれば、方法は、転がり抵抗に応じて車輪回転速度を制御することを含む。これにより、タイヤモデルからの出力に基づいて、全体の転がり抵抗を低減させるように運送任務計画を行うことができる。また、設定された目標転がり抵抗、すなわち、コーナをどのように攻めるべきか、どの速度で異なる操縦を行うべきかなどに基づいて、大型車両によるより短期間の運動を制御することが可能になる。これらの最適化は、以前は実行するには極めて困難であったが、本明細書に開示されているようなタイヤモデルを利用できることにより、最適化が容易になる。
【0016】
態様によれば、方法は、運動要求の履行を含む制約下で転がり抵抗率を低減させるように、大型車両の１つ以上の運動支援装置を調整することを含む。大型車両は、多くの場合、同じタイプの車両運動を達成するために異なる方法で調整されることができる運動支援装置を含む。例えば、車両の旋回は、操舵によっても、車両上の車輪の一部の選択的な制動によっても達成可能である。本明細書に開示されるタイヤモデルを使用して、種々の制御オプションから結果として生じるタイヤ転がり抵抗を推定し、より小さいタイヤ転がり抵抗に関連する制御ストラテジを、より大きいタイヤ転がり抵抗に関連するものと比較して選択することができることにより、車両のエネルギー効率が向上することができる。
【0017】
態様によれば、方法は、大型車両の停止距離を減少させるように、大型車両の１つ以上の運動支援装置を調整することを含む。したがって、本明細書に開示されるタイヤモデルを使用して、特定の制御アクションによって発生する制動力を予測することにより、より効率的に制動することができる。例えば、いくつかのタイヤのおそらく１つは、他のタイヤと比較してより大きい制動力をサポートすることができる。この場合、これらのタイヤに割り当てられることができる制動トルクは、例えば経年劣化の影響等による摩耗のために、制動力が大きいとサポートすることができない他のタイヤと比較してより大きくなる。
【0018】
本明細書では、上述の利点と関連付けられた制御ユニット、コンピュータプログラム、コンピュータ可読媒体、コンピュータプログラム製品、及び車両も開示されている。
【0019】
一般に、特許請求の範囲で使用される全ての用語は、本明細書で明示的に定義されていない限り、技術分野における通常の意味に従って解釈するべきである。「１つの／その（ａ／ａｎ／ｔｈｅ）要素、装置、コンポーネント、手段、ステップ等」への全ての言及は、例えば、明示的に別段の記載がない限り、要素、装置、コンポーネント、手段、ステップ等の少なくとも１つの実例を指すものとして公然と解釈するべきである。本明細書に開示される任意の方法のステップは、明示的に記載されない限り、開示された順序で正確に行われる必要はない。添付の特許請求の範囲及び以下の説明を検討するとき、本発明のさらなる特徴及び本発明による利点が明らかになるであろう。本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の異なる特徴を組み合わせて、以下に説明されるもの以外の実施形態を創出し得ることを当業者は認識している。
【0020】
添付の図面を参照して、例として挙げた本発明の実施形態のより詳細な説明が下記に続く。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】カーゴ運送用の車両を概略的に示す。
【図2】タイヤモデルの一例を示すグラフである。
【図3】運動支援装置の制御を示すブロック図である。
【図4】車両を制御するための制御アーキテクチャを示す。
【図5】車両運動支援装置制御システムの一例を示す。
【図6A】例示的な方法を示すフローチャートである。
【図6B】例示的な方法を示すフローチャートである。
【図6C】例示的な方法を示すフローチャートである。
【図7】センサユニット及び／または制御ユニットを概略的に示す。
【図8】コンピュータプログラム製品の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0022】
ここで、本発明のある態様を示す付随の図面を参照して、本発明はより完全に以下に説明される。しかしながら、本発明は多くの異なる形態で具体化され得、本明細書に記載される実施形態及び態様に限定されるものとして解釈するべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的及び完全なものとなり、本発明の範囲が当業者に十分に伝わるように、例として提供されるものである。説明全体を通じて、同様の番号は同様の要素を指す。
【0023】
本発明は、本明細書に説明され、図面に示される実施形態に限定されないことを理解されたい。むしろ、当業者は、添付の特許請求の範囲内で多くの変更及び修正がなされ得ることを認識するであろう。
【0024】
図１には、大型車両１００が示されている。この特定の例は、トレーラユニット１２０を牽引するように配置されるトラクタユニット１１０を含む。トラクタ１１０は、車両１００の様々な機能を制御するように構成された車両制御ユニット（ＶＣＵ）１３０を含む。例えば、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）機能を実行するように構成されてもよい。トレーラユニット１２０は、トレーラ１２０に関する１つまたは複数の機能を制御するＶＣＵ１４０も任意選択で含む。１つまたは複数のＶＣＵを、例えば無線リンクを介して、リモートサーバ１５０と通信可能に結合することができる。このリモートサーバは、ＥＣＵの種々の設定を実行し、さらに以下で詳細に述べられるように、車両１００に取り付けられているタイヤのメーカー及び種類に関するデータを提供するなど、ＥＣＵ１３０に種々の形式のデータを提供するように構成されることができる。
【0025】
当然ながら、連結車両１００は、１つ以上のドーリユニット及び１つより多いトレーラユニットのような付加的な車両ユニットを含んでもよい。
【0026】
車両１００は車輪によって支持され、各車輪はタイヤを含む。トラクタユニット１１０は、通常操舵される前輪１６０と、少なくとも１対の従動輪である後輪１７０とを含む。一般に、トラクタ１１０の後輪は、タグアクスルまたはプッシャアクスルに取り付けられてよい。タグアクスルは、最も後方のドライブアクスルが動力を供給されない位置であり、自由転がりアクスルまたはデッドアクスルとも呼ばれる。プッシャアクスルは、最も前方のドライブアクスルが動力を供給されない位置である。トレーラユニット１２０は、トレーラ車輪１８０に支持されている。従動輪、さらにはステアードアクスルを備えたトレーラも可能である。
【0027】
トレーラ１２０のリヤアクスルのうちの１つ以上及び／またはアクスルのうちの１つは、リフトアクスルであってよい。引き込み可能なアクスルとしても知られているリフトアクスルは、そのタイヤが路面に接触しないように持ち上げられることができるアクスルである。これにより、燃費が改善され、メンテナンス及びタイヤの摩耗が減少する。車両の動的安定性特徴を減少または増加させてもよく、また車両の荷重、持ち上げられているアクスル、及びアクスルが持ち上げられる運転状況に応じて、道路摩耗を増加または減少させることができる。
【0028】
トレーラ１２０のリヤアクスルのうちの１つ及び／またはアクスルのうちの１つは、リフトアクスルであってよい。引き込み可能なアクスルとしても知られているリフトアクスルは、そのタイヤが路面に接触しないように持ち上げられることができるアクスルである。これは、道路摩耗を増加させるが、燃費を改善し、メンテナンス及びタイヤ摩耗を減少させる。例えば、１つ以上のタイヤの垂直抗力を調整するために、ＶＣＵ１３０、１４０によって制御され得るアクティブサスペンションを、車輪のうちの１つ以上に取り付けることもできる。
【0029】
車輪上のタイヤは、車両１００の挙動及び性能を決定する上で主要な役割を果たす。適切に設計されたタイヤセットは、良好なトラクション及び燃費の両方を提供するのに対し、不適切に設計されたタイヤセット、または過度に摩耗したタイヤは、トラクション及び燃費の両方を低減させる可能性が高く、その結果、連結車両が不安定になることさえあり得、これは当然ながら望ましくない。
【0030】
本開示は、タイヤパラメータ及びタイヤ挙動、例えば車両速度、正規荷重などの所与の車両状態をモデル化するソフトウェアタイヤモデルに関する。これらのタイヤモデルは、車両１００の制御を最適化するために、ＶＣＵによって有利に使用されることができる。例えば、本明細書で開示されるタイヤモデルを使用して、発生した車輪力と車輪スリップとの間の関係をモデル化することができ、この関係によって、トルクに対する直接的な要求の代わりに、トルク発生装置から車輪スリップを要求することによって、ＶＣＵが車両をより良好に制御することが可能になる。この場合、トルク発生装置は、局所的に、すなわち、車輪端部のより近くで、実行される制御ループの帯域幅が高くなることが原因で、生成される車輪力をより安定して維持することができる。いくつかの例示的なタイヤモデルを使用して、車両状態に応じてタイヤ摩耗率を、すなわち、特定の車両操縦または操作の結果、タイヤが過度に摩耗するか否かを推定することもできる。本明細書で論じられるさらなる例示的なタイヤモデルがタイヤ転がり抵抗をモデル化するため、ＶＣＵは、タイヤ転がり抵抗を低減させるように車両制御を最適化することにより、所与の運送任務に対して、または単に単一操縦に対して、増加したエネルギー効率を得ることができる。本明細書で説明されるタイヤモデルは、車両が操作されている場合、動的に更新されるように構成される。したがって、好ましくは、タイヤモデルは動的であり、静的ではなく、つまり、摩耗と膨張圧及び温度における変動とが原因でタイヤ特性が変化するにつれて、例えば全体的な運転シナリオ及びタイヤ状態に応じて、タイヤモデルがより良好かつより厳密にタイヤパラメータをモデル化することができることを意味する。
【0031】
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、タイヤの他の性能及び特性がＶＣＵ１３０、１４０によって決定されることができるタイヤパラメータ、または単に種々の制御決定を最適化するために多かれ少なかれＶＣＵ１３０、１４０によって直接使用されることができるタイヤ特性のいずれかとしてタイヤモデルに任意選択で含まれる。
【0032】
より高い速度で回転するタイヤは、トレッドゴムを回転軸から引き離す遠心力が原因で、より大きい直径、すなわち、より大きい転がり半径を生じる傾向がある。この効果は、遠心成長（centrifugal growth）と呼ばれることが多い。タイヤの直径が大きくなると、タイヤの幅は小さくなる。過度の遠心成長は、タイヤの挙動に著しい影響を与えることがある。
【0033】
タイヤのニューマチックトレールは、硬い表面上で転動し、旋回時には、側面荷重を受ける弾性材料のタイヤによって生じるトレール状の効果である。タイヤのニューマチックトレールパラメータは、タイヤのコンタクトパッチ（接地面、contact patch）の幾何学的形状中心の後方で、タイヤの横滑りの合力が発生する距離を表す。
【0034】
本明細書でαとして示される、スリップ角または横滑り角は、転動輪の実際の走行方向と、転動輪が向いている方向との間の角度である（すなわち、転動輪の並進速度のベクトル和の角度である）。
【0035】
タイヤの緩和長は、スリップ角が導入される時間から旋回求心力がその定常値に達する時間の間の遅延を表すニューマチックタイヤの特性である。通常、緩和長は、定常状態の横力の６３％に達するためにタイヤが必要とする転がり距離として定義されるが、他の定義も可能である。
【0036】
縦剛性またはばね定数は、タイヤの縦たわみに対する垂直抗力の比率であり、車両の全体的なサスペンション性能に寄与する。一般的に、ばね定数は膨張圧と共に増大する。
【0037】
タイヤのコンタクトパッチ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、タイヤと道路との間で摩擦によって力を伝達する。コンタクトパッチの長さ対幅の比率は、ステアリング及びコーナリング挙動に影響を与える。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場合、変形及び回復を受ける。ゴムは、エラストマーであるので、このサイクルの間に変形する。ゴムが変形して回復すると、ゴムは、車両に周期的な力を与える。これらの変動はタイヤユニフォミティと総称される。タイヤユニフォミティは、ラジアルフォースバリエイション（ＲＦＶ）、ラテラルフォースバリエイション（ＬＦＶ）及びタンジャンシャルフォースバリエイションによって特徴付けられる。ラジアルフォースバリエイション及びラテラルフォースバリエイションは、製造プロセスの最後にフォースバリエイションマシンで測定される。ＲＦＶ及びＬＦＶの指定限界外のタイヤは不合格とされる。ラジアルランナウト、ラテラルランナウト及びサイドウォールバルジを含む幾何学的形状パラメータは、製造プロセスの最後にタイヤ工場でタイヤユニフォミティマシンを使用して品質検査として測定される。
【0038】
タイヤの旋回求心力または横力は、コーナリング時に車両タイヤによって発生する横方向（すなわち、路面に対して平行）の力である。
【0039】
転がり抵抗は、路面に接す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。タイヤが転動するにつれて、トレッドは、接地面積に入り、車道に沿うように平らに変形する。変形するために必要なエネルギーは、膨張圧、回転速度、ならびにばね力及び剛性などのタイヤ構造の多数の物性に依存する。タイヤメーカーは、転がり抵抗が燃料消費に占める割合が高い、トラックの燃費を改善するために、転がり抵抗が低いタイヤ構造を求めることが多い。
【0040】
乗り心地は、車両に乗る際の運転者または同乗者の一般的な体験に関する。乗り心地は車両の挙動に依存し、車両の挙動はタイヤの特性に依存する。
【0041】
セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）は、タイヤが転動するときに発生するトルクであり、それに沿って、タイヤを操舵する、すなわち、その垂直軸を中心にタイヤを回転させる傾向がある。
【0042】
タイヤモデルを使用して、所与のタイヤの特性、例えば上述のもの、そのうえ他の特性も説明することができる。例えば、タイヤモデルを使用して、所与の車輪のタイヤ縦力Ｆｘと、車輪の等価の縦方向車輪スリップとの間の関係を定義することができる。縦方向車輪スリップλｘは、車輪の回転速度と対地速度との間の差に関係し、下記でより詳細に説明される。車輪回転速度ωは、車輪の回転速度であり、例えば、１分あたりの回転数（ｒｐｍ）、またはラジアン／秒（ｒａｄ／ｓｅｃ）もしくは度／秒（ｄｅｇ／ｓｅｃ）で表される角速度の単位で与えられる。車輪スリップの関数として、縦方向（転がり方向）及び／または横方向（縦方向に直交）で発生した車輪力に関する車輪挙動は、Hans Pacejkaによる「Tyre and vehicle dynamics」、Elsevier Ltd. 2012, ISBN 978-0-08-097016-5で論じられている。例えば、車輪スリップと縦力との関係について説明している第７章を参照されたい。
【0043】
縦方向の車輪スリップλｘは、ＳＡＥＪ６７０（SAE Vehicle Dynamics Standards Committee January 24, 2008）に従って、下式のように定義され得る。
ここで、Ｒはメートル単位の有効車輪半径であり、ωｘは車輪の角速度であり、ｖｘは車輪の縦方向速度（車輪の座標系）である。したがって、λｘは－１～１に制限され、車輪が路面に対して滑っている量がどれくらいかを定量化する。車輪スリップは、本質的に、車輪と車両との間で測定された速度差である。したがって、本明細書で開示される技術は、任意のタイプの車輪スリップに関する定義での使用に適応できる。また、車輪スリップ値は、車輪の座標系において、表面上の車輪の速度が与えられた場合の車輪速度値に等しいことを認識されたい。
【数1】
【0044】
タイヤの横滑りは、タイヤが移動する方向と、タイヤが向いている方向との間の角度である。横滑りは、例えばコーナリング中に発生する可能性があり、タイヤ構造及びトレッドの変形により可能になる。その名称にも関わらず、小さいスリップ角に対する実際の摺動は不要である。横方向の車輪スリップは通常、下式のように定義される。
式中、ｖｘは車輪運動の縦方向速度成分であり、ｖｙは車輪運動の横方向速度成分である。横方向タイヤスリップは、例えば、Hans Pacejkaによる「Tyre and vehicle dynamics」、Elsevier Ltd. 2012, ISBN 978-0-08-097016-5に詳細に記載されている。
【数2】
【0045】
また横方向の車輪スリップλｙは下式のように任意選択で定義できる。
式中、ｖｙは縦方向速度ｖｘの方向に直交する方向で測定される車輪の（車輪の座標系での）横方向速度である。
【数3】
【0046】
車輪（またはタイヤ）が車輪力を発生するためには、スリップが発生する必要がある。スリップ値が小さい場合、スリップと生成される力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表されることが多い。図２を参照すると、タイヤ２３０（例えばタイヤ１６０、１７０、１８０のいずれか）は、縦方向の力Ｆｘ、横方向の力Ｆｙ、及び垂直抗力Ｆｚを受ける。垂直抗力Ｆｚは、いくつかの重要な車両特性を判定するのに重要である。例えば、垂直抗力は、車輪によって達成可能なタイヤ縦力Ｆｘを大部分判定する。なぜなら、通常Ｆｘ≦μＦｚであり、μは道路摩擦条件と関連付けられた摩擦係数であるためである。所与の横滑りに対して利用可能な最大横力は、Hans Pacejkaによる「Tyre and vehicle dynamics」、Elsevier Ltd. 2012, ISBN 978-0-08-097016-5に説明されているように、いわゆるマジックフォーミュラによって表すことができる。
【0047】
図２は、達成可能なタイヤ力Ｆｘ、Ｆｙの例を車輪スリップの関数として示すグラフ２００を示す。タイヤ縦力Ｆｘは、小さな車輪スリップに対してほぼ直線的に増加する部分２１０を示し、その後、大きな車輪スリップに対してより非線形の挙動を示す部分２２０が続く。得られるタイヤ横力Ｆｙは、縦方向車輪スリップが比較的小さい場合でも急激に減少する。適用されたブレーキコマンドに応答して得られる縦力が予測しやすく、必要に応じて十分なタイヤ横力を生成できる線形領域２１０で車両の運転を維持することが望ましい。この領域での運転を確実にするために、例えば０．１程度の車輪スリップ限界λＬＩＭを所与の車輪に課すことができる。例えば０．１を超える大きな車輪スリップの場合、より非線形の領域２２０が見られる。
【0048】
車輪力は、線形領域では、タイヤの縦力及び横力の両方に関する剛性によって説明されることができる。
Ｆｘ＝Ｃｘ（ｗ，Ｆｚ）λｘ
Ｆｙ＝Ｃｙ（ｗ，Ｆｚ）α
式中、ｗはタイヤ摩耗を示すパラメータであり、αはタイヤのスリップ角であり、Ｃｘ及びＣｙは剛性の関数である。タイヤの剛性Ｃｘ及びＣｙは通常、摩耗ｗ及び垂直抗力Ｆｚと共に増加する。上記の両方の関数は、タイヤパラメータ及び車両状態特性に依存するタイヤモデルを表す。関数Ｃｘ（・）λｘ及び／または関数Ｃｙ（・）αなどのタイヤモデル、及びタイヤパラメータｗ、Ｆｚに関連する入力データが与えられると、ＶＣＵは、発生する車輪力と車輪スリップとの間の正確な関係を取得することが可能になる。この関係は、タイヤパラメータに応じて変化し、すなわち、この関係は、タイヤが摩耗するにつれて、そしてタイヤの垂直抗力Ｆｚが変化するにつれて、経時的に更新される動的な関係である。
Ｆｘ＝Ｃｘ（ｗ，Ｆｚ）λｘ
Ｆｙ＝Ｃｙ（ｗ，Ｆｚ）α
式中、ｗはタイヤ摩耗を示すパラメータであり、αはタイヤのスリップ角であり、Ｃｘ及びＣｙは剛性の関数である。タイヤの剛性Ｃｘ及びＣｙは通常、摩耗ｗ及び垂直抗力Ｆｚと共に増加する。上記の両方の関数は、タイヤパラメータ及び車両状態特性に依存するタイヤモデルを表す。関数Ｃｘ（・）λｘ及び／または関数Ｃｙ（・）αなどのタイヤモデル、及びタイヤパラメータｗ、Ｆｚに関連する入力データが与えられると、ＶＣＵは、発生する車輪力と車輪スリップとの間の正確な関係を取得することが可能になる。この関係は、タイヤパラメータに応じて変化し、すなわち、この関係は、タイヤが摩耗するにつれて、そしてタイヤの垂直抗力Ｆｚが変化するにつれて、経時的に更新される動的な関係である。
【0049】
この種のタイヤモデルは、実用的な実験、分析的な導出、コンピュータシミュレーション、または上記の組み合わせによって決定されることができる。実際には、タイヤモデルは、タイヤパラメータによりインデックス付けされたルックアップテーブル（ＬＵＴ）によって、または多項式などを記述する係数セットとして、表されてよい。そこでは、タイヤパラメータに基づいて係数セットが選択され、その際、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。
【0050】
対象となる他のタイヤモデルは、代替または補完モデルとして、例えば車両速度及び正規荷重に応じたタイヤ摩耗率、及び／または所与の車両状態のタイヤ転がり抵抗であってもよく、この転がり抵抗は、所与の車輪に目下取り付けられているタイヤの特定のタイヤパラメータに依存する。
【0051】
図３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等）及び推進デバイス３１０（電気機械または燃焼機関等）を含むいくつかの例示的なＭＳＤによって、車輪３３０を制御するための機能３００を概略的に示す。摩擦ブレーキ３２０及び推進デバイス３１０は、車輪トルク生成デバイスの例であり、これは、アクチュエータとも呼ばれ得、１つ以上の運動支援装置制御ユニット３４０によって制御できる。制御は、例えば、車輪回転速度センサ３５０から得られる測定データと、レーダセンサ、ライダセンサ、ならびにカメラセンサ及び赤外線検出器などの視覚ベースのセンサなどの他の車両状態センサから得られる測定データとに基づく。本明細書で説明される原理に従って制御され得るトルク発生運動支援装置の他の例は、エンジンリターダー及びパワーステアリングデバイスを含む。ＭＳＤ制御ユニット３４０は、１つ以上のアクチュエータを制御するように構成され得る。例えば、ＭＳＤ制御ユニットがアクスルの両方の車輪を制御するように構成されていることは珍しくない。例えば、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、レーダセンサ、及び／またはライダセンサを使用して車両ユニットの運動を推定し、この車両ユニットの運動を所与の車輪のローカル座標系に変換することによって（例えば、縦及び横の速度成分に関して）、車輪基準座標系の車両ユニットの運動を、車輪に接続して配置された車輪回転速度センサ３５０から取得したデータと比較することによって、車輪スリップをリアルタイムで正確に推定することが可能になる。
【0052】
摩擦ブレーキ３２０及び推進デバイスは双方とも、タイヤを含む車輪３３０を介して路面とインタラクトする。したがって、タイヤ特性及び挙動特性は、摩擦ブレーキ３２０及び推進デバイス３１０による種々の制御アクションがどのように車両運動を生じるのかに影響する。ソフトウェアベースのタイヤモデル３８０はシステムに含まれる。このタイヤモデルは、車輪３３０に目下取り付けられているタイヤに関する情報、その特性、及び挙動特性を提供する。ＶＭＭ３６０及び／またはＭＳＤ制御ユニット３４０は、タイヤモデルによって提供される情報を使用して、異なる制御配分の結果を予測する。つまり、ＶＭＭ及び／またはＭＳＤ制御ユニットは、タイヤの特定の特徴及び特性に応じて制御アクションを最適化することができる。
【0053】
第一の例によれば、ＶＭＭ３６０は、車輪スリップの関数として生成された車輪力を予測するために、タイヤモデルからの入力を使用する。予測関数、すなわち、スリップと力との間のマッピングは、タイヤスリップ剛性特性、タイヤスレッド領域温度、タイヤ公称膨張圧、現在のタイヤ垂直抗力、車輪回転速度、タイヤ摩耗、及び道路摩擦係数などの現在のタイヤパラメータによって決定される。
【0054】
第二の例によれば、タイヤモデルは、タイヤのタイヤ摩耗率を、次回の操縦に向けてｇ／ｋｍまたはｇ／ｓ単位で予測するように構成され、ここでも、タイヤ摩耗率と車両状態との間のマッピングは、現在のタイヤパラメータによって決定される。これにより、ＶＭＭ機能３６０は、すべて所望の総力の発生を満たすが、タイヤ摩耗率における著しい差異に関連付けられ得る、異なる制御オプション間で選択することが可能になる。
【0055】
第三の例によれば、タイヤモデルは、次回の操縦、車両状態、及び車両設定についてタイヤのタイヤ転がり抵抗を予測するように構成される。これにより、ＶＭＭ機能３６０は、すべて所望の総力の発生を満たすが、タイヤ転がり抵抗における著しい差異に関連付けられ得る、異なる制御オプションと車両設定との間で選択することが可能になる。したがって、ＶＭＭ関数は、例えば、リフトアクスルが所与の運転シナリオにおいて地面から持ち上げられる場合、転がり抵抗及びタイヤ摩耗率の両方の観点から有利であると決定することができる。
【0056】
第四の例によれば、タイヤモデルは、タイヤモデルによって予測されるような、操縦の間のタイヤの応答及び挙動に基づいて、次回の操縦のための車両の乗り心地メトリックを予測するように構成される。これもまた、ＶＭＭ機能３６０が、乗り心地を反映する二次的目的による操縦を安全かつ効率的な方法で完了するための異なる制御オプションとストラテジとの間で選択することを可能にする。したがって、ＶＭＭ機能３６０は、従来の車両と比較してより高い乗り心地レベルで動作するように車両を制御することができる。
【0057】
タイヤモデルは、上述のように、ルックアップテーブルまたは他の種類の関数として実装されることができる。タイヤモデルは、１つまたは複数のタイヤパラメータによってパラメータ化される、すなわち、定義される。これは、関数自体がタイヤ特性に応じて変動することを意味する。タイヤモデルを使用して、上記に例示されるような、様々な関係、例えば、車輪スリップと生成された車輪力との間の関係またはマッピング、及び／またはタイヤ摩耗率と車両状態、例えばタイヤ正規荷重、車両速度、及び車輪スリップとの間のマッピングをモデル化することができる。本開示がいかなる特定の形式のタイヤモデル構造にも限定されないことが理解される。むしろ、タイヤモデルとして、多くの異なる種類の数学及び／または実験に基づいた関数及びマッピングを使用することができることが理解される。
【0058】
図４及び図５も参照すると、交通状況管理（ＴＳＭ）機能３７０は、例えば、１～１０秒程度のタイムホライズン（time horizon）で運転操作を計画する。このタイムフレームは、例えば、車両１００がカーブ等を通過す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た車両の操作は、所与の操作で所望の車両速度及び旋回を表す加速度プロファイル及び曲率プロファイルと関連付けできる。ＴＳＭは、安全かつロバストな方法でＴＳＭからの要求を満たす力配分を行うＶＭＭ機能３６０から所望の加速度プロファイルａｒｅｑ及び曲率プロファイルｃｒｅｑを継続的に要求する。図３に示されるように、ＴＳＭ機能３７０は、タイヤモデル３８０に基づいて車両操縦を決定することもできる。例えば、ＴＳＭ機能３７０は、例えばタイヤ摩耗及び／または転がり抵抗に関して同じ目的を達成する２つ以上の異なる操縦を比較し得、その後、これらの点で最も好ましいものを選択することができる。
【0059】
所望の加速度プロフィル及び曲率プロフィルは、ステアリングホイール、アクセルペダル及びブレーキペダルなど、通常の制御入力装置を介して大型車両のヒューマンマシンインタフェース４４０を介した運転者からの入力に基づいて任意選択で決定されることができるが、本明細書に開示される技術は、自律走行車両または半自律走行車両にも同様に適用可能である。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いため、本明細書でより詳細に説明されることはない。特に、交通状況管理及び／または運送任務及びルート計画機能４２０は、リフトアクスルの上昇及び下降、サスペンションの調整など、車両の様々な特性を設定することができる。
【0060】
車両環境４３０に関するデータを提供するように構成されたセンサは、制御スタック４００全体に入力を提供し、クラウドベースの処理リソース４１０などのリモート処理リソースへの接続も、任意選択で制御スタックに含まれる。図１のリモートサーバ１５０は、このタイプのクラウド層４１０に含まれてよい。
【0061】
ＶＭＭ機能３６０は、約０．１～１．５秒等のタイムホライズンで動作し、加速度プロファイルａｒｅｑ及び曲率プロファイルｃｒｅｑを車両１００の異なるＭＳＤによって作動す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し、ＭＳＤは能力をＶＭＭに報告し、次に、その報告は車両制御の制約として使用される。この制御の精度は、本明細書で考察される高度なタイヤモデル３８０を用いて改善される。
【0062】
主に図５を参照すると、ＶＭＭ機能３６０は車両状態または運動推定５２０を行う。すなわち、ＶＭＭ機能３６０は、ＭＳＤに接続していることが多いが必ずしも接続しているわけではない車両１００に配置された様々なセンサ５１０を使用して車両状態及び挙動を監視することによって、連結式車両の異なるユニットの位置、速度、加速度、ヨー運動、垂直抗力及び連結角度を含む車両状態ｓ（多くの場合、ベクトル変数）を継続的に判断する。
【0063】
運動推定５２０の結果、すなわち推定された車両状態ｓは、総力発生モジュール５３０に入力され、この総力発生モジュールは、ＴＳＭ３７０からの運動要求を満たすために発生する必要がある車両ユニットで必要な総力を決定する。ＭＳＤ協調機能５４０は、例えば、車輪力を割り当て、ステアリングやサスペンションなどの他のＭＳＤを協調させる。次に、協調されたＭＳＤは一緒に、連結車両１００によって所望の運動を得るために、車両ユニットへの所望の横力Ｆｙ及び縦力Ｆｘ、ならびに必要なモーメントＭｚを提供する。図５に示されるように、ＭＳＤ協調機能５４０は、車輪スリップλｉ、車輪回転速度ω、トルクＴｉ、及び／または操舵角δＩのいずれかを種々のＭＳＤに出力してもよい。
【0064】
ＭＳＤ協調機能５４０は、車両上のタイヤのソフトウェアベースのモデルを継続的に更新することができるタイヤモデル機能３８０によってサポートされる。ＭＳＤ協調機能５４０は例えば、タイヤモデルを使用して、図２に関連して述べられるように車輪スリップと発生した車輪力との間の関係を決定することができる。また、別の例によれば、ＭＳＤ協調機能は、ＴＳＭ３７０からの現在の要求をすべて満たす複数の異なる制御オプション及び／または異なるＭＳＤ協調解を決定することができることにより、転がり抵抗を低減させることによってタイヤ摩耗率の低減及び／または運送任務のエネルギー効率の改善などのいくつかの二次的な目的も改善することができる。この選択及び／または最適化は最適化モジュール５５０によって実行されることができる。換言すれば、ＭＳＤ協調を実施するときに、付加的な自由度が利用可能であることが多く、所与の総力セットが多くの場合、多くの様々な方法で得られることを意味することが理解される。かかる各ＭＳＤ協調解は、タイヤモデル３８０に基づいて評価できることにより、タイヤの摩耗が低減する、及び／または転がり抵抗が低減する、何らかの特定の解を優先することができる。
【0065】
タイヤモデルは、タイヤ摩耗、タイヤ正規荷重、タイヤスリップ剛性などの１つ以上のタイヤパラメータによってパラメータ化される。これらのタイヤパラメータは当然、予め設定されてもよい。しかし、タイヤパラメータがメモリ５６５から得られたタイヤデータに基づいて、または１つ以上のセンサ５１０から得られたタイヤデータに基づいて推定される、またはその他の方法で決定される場合、付加的な利点を得ることができる。タイヤパラメータは、タイヤパラメータ推定ソフトウェア（ＴＹＰＲＥＳＳＷ）モジュール５６０によって推定されてもよく、または少なくとも定期的に更新されてもよい。
【0066】
一般に、本明細書に開示される車両制御方法及び異なる例示的なタイヤモデル３８０は、圧力センサ、スレッド摩耗センサ、温度センサ、振動センサ、リムベースのセンサなどのタイヤベースのセンサを含む入力信号に基づいていてもよい。入力信号はまた、車輪回転速度センサ、レーダセンサ、ライダセンサ、振動センサ、音響センサなど、車両１００に配置された他のセンサから取得されたデータを含み得る。本明細書に開示された方法及びタイヤモデルは、リモートデバイス、例えばリモートサーバ１５０から無線リンクを介して受信した情報だけでなく、運転者要求及び種々のアクチュエータ状態を取得して使用することもできる。
【0067】
ＴＹＰＲＥＳＳＷモジュール５６０への入力及び任意選択でタイヤモデル３８０への入力は、路面に対する車輪速度ｖｘ、車輪回転速度ωｘ、タイヤ加速度、タイヤ圧、タイヤ温度、タイヤひずみ、タイヤＧＰＳ位置及び気象データ、周囲温度、雨クラス分類（雨センサ及び／またはワイパー速度などから取得）、正規荷重Ｆｚ、スリップ角α及び／または操舵角δ、及び加えられたトルク（推進及び／または制動トルク）を含んでよい。
【0068】
したがって、ＶＣＵ１３０、１４０等の車両制御ユニットが、タイヤモデル３８０をメモリに、例えばルックアップテーブルまたは数学の関数として格納するように構成されることができることが理解される。タイヤモデルは、タイヤの現在の動作条件及びパラメータの関数としてメモリに記憶されるように構成される。これは、タイヤモデルがタイヤの動作条件及び一般的な状態に従って有利に調整されることができることを意味し、これは、タイヤの詳細を考慮しないモデルと比較して、より正確なモデルが得られることを意味する。メモリに格納されるモデルは、車輪に取り付けられるタイヤの構造設計詳細及び化学組成に基づいて、分析または実験で決定されることができる。また制御ユニットは、現在のタイヤの動作条件に応じて選択される一連の異なるモデルにアクセスするように構成されることができる。あるタイヤモデルは、垂直抗力が大きい高荷重運転用に調整することができ、別のタイヤモデルは、道路摩擦が低いなど滑りやすい道路条件用に調整することができる。使用するモデルの選択は、所定の一連の選択ルールに基づくことができる。
【0069】
したがって、モデルは、例えば垂直抗力または道路摩擦を入力パラメータとして取得し、それによって車輪の現在の動作条件に従ってタイヤモデルを取得するように構成されてよい。当然ながら、動作条件の多くの側面は、デフォルトの動作条件パラメータによって近似することができ、動作条件の他の側面は、より少数のクラスに大まかに分類することができる。したがって、車輪の現在の動作条件に従って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分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、３の異なるモデルを使用すれば十分である。例えば、車両の積載量が多い場合はあるモデルを使用し、それ以外の場合は別のモデルを使用する。いずれの場合も、タイヤ力と車輪スリップの間のマッピングは、動作条件に従って何らかの形で変化し、マッピングの精度を向上させる。
【0070】
タイヤモデルはまた、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装されてよい。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監視すること、及び／または車輪スリップ要求に応答する車両１００の応答を監視することによって達成することができる。次に、車輪からの所与の車輪スリップ要求に応答して得られる車輪力をより正確にモデル化するように適応モデルを調整することができる。
【0071】
タイヤモデル３８０からの出力は、現在の状態推定値とモデルパラメータとの２つのカテゴリに任意選択で群化されることができる。現在の状態推定値は、瞬時のタイヤ及び車輪状態の推定値を表す。モデルパラメータは、共有された共通タイヤモデルの定義に基づいている、現在の推定タイヤモデルの「係数」を表す信号群である。１つのタイヤモデル（または複数のモデル）がＶＣＵ１３０、１４０によって使用されると、例えば、現在のタイヤ状態及び車両運動特性が与えられることにより、予想されることができる力、転がり半径、転がり抵抗及び摩耗率が予測されることができる。
【0072】
このタイヤモデルは、多種多様なタイヤパラメータを互いに独立して、または組み合わせてモデル化し、タイヤ設計、タイヤ状態、及び車両運動状態に応じた性能をモデル化するように適応されてもよい。
［Ｆｘ，ｓｔａｔ，Ｆｙ，ｓｔａｔ］＝ｆ１（Ｃｘ０，Ｃｙ０，Ｔｓ０，Ｐ０，Ｆｚ０，ｖｘ０，Ｔｓ，Ｐ，Ｆｚ，ｖｘ，ｗ，λｘ，λｙ／α，μ，ｓｃ）、
［σｘ，σｙ］＝ｆ２（σｘ０，σｙ０，Ｔｓ０，Ｐ０，Ｆｚ０，ｖｘ０，Ｔｓ，Ｐ，Ｆｚ，ｗ，λｘ，λｙ／α，μ，ｓｃ）、
Ｒ＝ｆ３（Ｒ０，Ｔｓ０，Ｐ０，Ｆｚ０，ｖｘ０，Ｔｓ，Ｐ，Ｆｚ，ｖｘ，ｗ）、
Ｍｒｒ＝ｆ４（Ｔｓ０，Ｐ０，Ｆｚ０，ｖｘ０，ＸＭ，Ｔｓ，Ｐ，Ｆｚ，ｖｘ，ｗ，λｘ，λｙ／α，μ，ｓｃ）、
式中、ｆ１～ｆ５は分析関数、数値近似、または単なるルックアップテーブルであってよい関数である。上記の式では、
Ｆｘ，ｓｔａｔ、Ｆｙ，ｓｔａｔは、それぞれ縦方向と横方向に計算された定常状態の力であり、
σｘ、σｙは、それぞれ縦方向及び横方向における瞬時の緩和長であり、
Ｃｘ０、Ｃｙ０は、公称条件でのタイヤの縦及び横滑り剛性であり、
σｘ，０、σｙ，０は、公称条件での縦及び横の緩和長であり、
Ｔｓ，０は、瞬時の構造上のタイヤトレッド領域温度であり、
Ｔｓは、公称の構造上のタイヤトレッド領域温度であり、
Ｐは、瞬時の膨張圧であり、
Ｐ０は、公称膨張圧であり、
Ｆｚは、瞬時垂直荷重であり、
Ｆｚ，０は、公称垂直荷重であり、
ｖｘは、タイヤの（地上での）実際の縦速度であり、
ｖｘ，０は、公称縦速度であり、
ｗは、摩耗（０～１００％）であり、０％は新品の条件に相当し、
σｘ、σｙは、それぞれ縦方向及び横方向における瞬時の緩和長であり、
λｘ、λｙは、瞬時スリップ値であり、
μは、瞬時摩擦推定値であり、
ｓｃは、瞬時離散状態表面条件であり、
Ｒは、計算された瞬時（自由）転がり半径であり、
Ｒ０は。公称条件下での（自由）転がり半径であり、
Ｍｒｒは、転がり抵抗から計算されたトルクであり、
は、タイヤの摩耗率（ｇ／ｋｍまたはｇ／ｓ単位）である。
［Ｆｘ，ｓｔａｔ，Ｆｙ，ｓｔａｔ］＝ｆ１（Ｃｘ０，Ｃｙ０，Ｔｓ０，Ｐ０，Ｆｚ０，ｖｘ０，Ｔｓ，Ｐ，Ｆｚ，ｖｘ，ｗ，λｘ，λｙ／α，μ，ｓｃ）、
［σｘ，σｙ］＝ｆ２（σｘ０，σｙ０，Ｔｓ０，Ｐ０，Ｆｚ０，ｖｘ０，Ｔｓ，Ｐ，Ｆｚ，ｗ，λｘ，λｙ／α，μ，ｓｃ）、
Ｒ＝ｆ３（Ｒ０，Ｔｓ０，Ｐ０，Ｆｚ０，ｖｘ０，Ｔｓ，Ｐ，Ｆｚ，ｖｘ，ｗ）、
Ｍｒｒ＝ｆ４（Ｔｓ０，Ｐ０，Ｆｚ０，ｖｘ０，ＸＭ，Ｔｓ，Ｐ，Ｆｚ，ｖｘ，ｗ，λｘ，λｙ／α，μ，ｓｃ）、
【数4】
Ｆｘ，ｓｔａｔ、Ｆｙ，ｓｔａｔは、それぞれ縦方向と横方向に計算された定常状態の力であり、
σｘ、σｙは、それぞれ縦方向及び横方向における瞬時の緩和長であり、
Ｃｘ０、Ｃｙ０は、公称条件でのタイヤの縦及び横滑り剛性であり、
σｘ，０、σｙ，０は、公称条件での縦及び横の緩和長であり、
Ｔｓ，０は、瞬時の構造上のタイヤトレッド領域温度であり、
Ｔｓは、公称の構造上のタイヤトレッド領域温度であり、
Ｐは、瞬時の膨張圧であり、
Ｐ０は、公称膨張圧であり、
Ｆｚは、瞬時垂直荷重であり、
Ｆｚ，０は、公称垂直荷重であり、
ｖｘは、タイヤの（地上での）実際の縦速度であり、
ｖｘ，０は、公称縦速度であり、
ｗは、摩耗（０～１００％）であり、０％は新品の条件に相当し、
σｘ、σｙは、それぞれ縦方向及び横方向における瞬時の緩和長であり、
λｘ、λｙは、瞬時スリップ値であり、
μは、瞬時摩擦推定値であり、
ｓｃは、瞬時離散状態表面条件であり、
Ｒは、計算された瞬時（自由）転がり半径であり、
Ｒ０は。公称条件下での（自由）転がり半径であり、
Ｍｒｒは、転がり抵抗から計算されたトルクであり、
【数5】
【0073】
これらの式は、例えば上述のαまたはλｙなどの横滑りの種々の異なる定義に依存すると言い換えることができると理解される。
【0074】
動的な（瞬時の）力も導出することができる。少なくとも２つの代替の方法は、計算された静的な力を緩和するか、計算され緩和したスリップ角（ｓｉ，ｄｙｎ）に静的な力の式を適用するかいずれかを、上記の式のλｘ、λｙをλｘ－ｄｙｎ、λｙ－ｄｙｎに置き換えることによって可能になる。
式中、ｉはｘまたはｙのいずれか、すなわち縦方向または横方向のいずれかである。
【数6】
【数7】
【0075】
図６Ａ～図６Ｃは、上述の議論を要約し、例示するフローチャートである。これらの方法は、車両１００内のＶＣＵ１３０、１４０によって実行されてもよく、またはリモートサーバ１５０によって少なくとも部分的に実行されてもよい。このＶＣＵは、１つの中央処理装置に実装されてもよく、またはいくつかのユニットに分散されてもよい。
【0076】
図５も参照すると、図６Ａには、大型車両１００の運動を制御する方法が示されている。この方法は、大型車両１００のタイヤ１５０、１６０、１７０の１つ以上のパラメータに関連する入力データ５６１、５６２を取得する（Ｓａ１）ことを含む。入力データＳａ１２は、タイヤ設計に関連する、メモリデバイス５６５から取得されたデータを任意選択で含む。入力データは、例えば、タイヤのブランド及び／またはモデル、タイヤの化学組成、タイヤ公称寸法、またはタイヤの他の構造的及び機械的特性及び特徴に関する設定データ５６２を含んでもよい。任意選択で、タイヤ設計に関するデータは、タイヤがタイヤの挙動を変化させた可能性のある任意の処理またはイベントを受けているかどうかを示すタイヤ履歴も含む。例えば、タイヤはリトレッドを受けた可能性があり、及び／またはそのタイヤの挙動特性に影響を与え得る方法で修理された可能性がある。入力データは、実際のタイヤに関連して配置されたセンサ及び／または車両１００に配置されたセンサの両方である、１つ以上のセンサ５１０からのデータ５６１をさらに含むことができる。これらの任意選択のセンサ５１０は、タイヤの１つまたは複数の動作パラメータを測定するように構成され、１つまたは複数の動作パラメータは、車両速度、車輪回転速度、タイヤ圧、タイヤ温度、タイヤ加速度、タイヤひずみ、タイヤＧＰＳ位置、気象、周囲温度、雨クラス分類データ、正規荷重、スリップ角、操舵角、及びタイヤに印加される正／負のトルクのいずれかを含み得る。
【0077】
この方法はまた、入力データに基づいて１つ以上のタイヤパラメータの少なくとも一部を決定する（Ｓａ２）ことを含む。いくつかのパラメータは、直接決定されてもよい。例えば、公称タイヤ圧は、タイヤ圧を測定するように配置された圧力センサから直接与えられてもよい。タイヤの他のパラメータは入力データに基づいて推定されることができる。例えば、有効タイヤ転がり半径は、公称タイヤ寸法、タイヤ圧及びタイヤ回転速度の組み合わせから決定されることができる。タイヤ摩耗は、推定されたタイヤ摩耗率を積分することによって、または単純にタイヤ使用年数に基づいて推定されることができる。１つ以上の推定されたタイヤパラメータＳａ２１は、タイヤ摩耗、タイヤ縦剛性、タイヤ横剛性、タイヤ転がり抵抗、タイヤピーク摩擦、タイヤ転がり半径、タイヤコンタクトパッチ特性、タイヤバランス特性及び車輪アライメント特性のいずれかを任意選択で含む。
【0078】
次に、タイヤモデルは、Ｓａ３において構成され、タイヤモデルは、例えば図２に関連して上述のように、車輪スリップと発生した車輪力との間の関係を定義する。このタイヤモデルは、次いで、１つまたは複数のタイヤパラメータによってパラメータ化される。例えば、わかりやすい例を挙げると、タイヤモデルは、タイヤのスリップ剛性パラメータから決定された、車輪スリップと発生した力との間の関係の線形近似のみを含み得る。上述のように、本明細書に開示される技術の１つの重要な概念は、タイヤモデル及び種々の推定及び測定されたタイヤパラメータを、更新された入力データに基づいて繰り返し更新する（Ｓａ２２）ことができることである。これは、タイヤのライフサイクルを通じて、新品のタイヤからほとんど摩耗して交換が必要なタイヤへとタイヤが進行するにつれて、タイヤモデル及び様々なタイヤパラメータが最新に保たれることを意味している。その結果、タイヤモデルは、固定して設定されているタイヤモデルと比較してより正確なものとなる。また、タイヤモデルは、設定ミスに反応し、事前設定されたデータとタイヤの実際の挙動との間のいかなる矛盾も取り除く。
【0079】
いくつかの態様によれば、タイヤモデルＳａ３１は、図２に関連して上述のように、縦方向及び横方向における車輪スリップと発生した車輪力との間の関係を定義するように構成される。車両１００のＶＭＭ機能は、このタイヤモデルを有利に使用して、ＭＳＤ協調を実行することができ、連結式大型車両の種々の車両ユニットにわたって所望の総力分布をより正確な方法で生成することができる。例えば、加速度が望ましい場合、ＶＭＭ機能は、ＭＳＤを協調して、車輪スリップを発生することができ、これら車輪スリップを合わせて所望の加速度の方向に所望の力が与えられる。タイヤモデルＳａ３４は、車輪スリップと、推進及び制動の両方、または推進もしくは制動のうちの１つのみの車輪力との間の関係を定義するように任意選択で構成される。
【0080】
他の態様によれば、タイヤモデルＳａ３２は、タイヤの転がり抵抗をモデル化するように構成される。つまり、ＶＭＭ機能は、ＭＳＤ協調問題に対して転がり抵抗の点で異なる解を比較して、解を１つ選択することができ、この選択された解は、ＭＳＤ協調問題に対する他の解に比べて小さい転がり抵抗に関連付けられている。また、車両１００が１つまたは複数のリフトアクスルを含む場合、ＶＭＭ機能は、アクスルを上昇させると、転がり抵抗に対する動作がより好ましくなるかどうかを評価することができる。このように、ＶＭＭ機能は、より低い転がり抵抗を達成することを目的として、車両制御を最適化してもよく、または少なくとも改善してもよい。その結果、本明細書で開示される方法により、車両１００の全体的な転がり抵抗が有利に低減する可能性がある。
【0081】
さらなる態様によれば、タイヤモデルＳａ３３は、例えば車両状態及び／または操縦に応じて、タイヤの摩耗率をモデル化するように構成される。したがって、様々な車両制御機能は、タイヤ摩耗率を考慮することができる。これは、異なるＭＳＤによって所望の総力セットを生成するための１つ以上の実現可能な解が、タイヤ摩耗率が過剰になることから、破棄されることができることを意味する。これは、例えば、車両が、制御配分によってはスクラブが激しくなるコーナリング中に発生する可能性がある。異なる車両状態及びタイヤパラメータについて出力されたタイヤ摩耗率を含むタイヤモデルを組み込むことによって、高いタイヤ摩耗率に関連する車両操縦を回避することで、タイヤ寿命を延ばすことができる。
【0082】
タイヤモデルＳａ３５は、タイヤのセルフアライニングトルクをモデル化するように構成されてもよい。このセルフアライニングトルクは、ＭＳＤ協調機能の構成要素である場合もある。したがって、この重要な力について良い理解があれば、正確な車両運動管理の実行が容易になる。
【0083】
この方法は、車輪スリップと発生した車輪力との間の関係に基づいて、大型車両の運動を制御する（Ｓａ４）ことも含む。制御の例は、例えば、上記の図３及び図４に関連して説明された。例えば、方法は、運動要求の履行を含む制約下で、タイヤ摩耗率を低減させるために大型車両１００の１つまたは複数の運動支援装置を調整する（Ｓａ４１）ことを含むことができる。これは、ＶＭＭ機能が、車両１００内の異なる車両ユニットに作用する総力及びモーメントの所望のセットをどのように生成すべきかについていくつかの可能な解を有することができることを意味する。次いで、タイヤモデルによってタイヤ摩耗率の観点から各解を評価することができ、タイヤ摩耗率が過剰にならないものを選択することができる。このタイプの機能を使用して、限られたタイヤ摩耗率に関連付けられた制御解のみを選択するように車両運動管理を制約することができる。この特徴を使用して、高いタイヤ摩耗率に関連付けられる車両制御を運転者が実行するときに、警告信号を運転者に提供することもできる。この場合、運転者がタイヤに有害な操縦を行うと、車室内で警告灯または他の通知手段、例えば可聴警報信号がトリガされる場合があり、現下で発生している高いタイヤ摩耗率を運転者に知らせるメッセージを表示することができる。
【0084】
本明細書に開示されたこれらの方法は、運動要求の履行を含む制約下で、タイヤ転がり抵抗を低減させるために大型車両１００の１つまたは複数の運動支援装置を調整する（Ｓａ４２）ことをさらに含むことができる。したがって、タイヤ摩耗率に関して、ＶＭＭ機能は、すべてが所望の総力セットを生成する様々なＭＳＤ協調解の中から選択してもよく、許容可能な転がり抵抗またはさらに最小の転がり抵抗に関連付けられるものを選択してもよい。したがって、低減した転がり抵抗に関連付けられる制御配分を選択することにより、車両１００のエネルギー効率が改善されるという利点がある。
【0085】
いくつかの態様によれば、タイヤモデルを使用して、車両の停止距離を推定または予測することができる。したがって本明細書に開示された方法は、大型車両１００の停止距離を減少させるために、大型車両１００の１つ以上の運動支援装置を調整する（Ｓａ４３）ことを任意選択で含む。この調整は、リフトアクスルを調整すること、及びまたは例えば、調整可能なサスペンションシステムなどによって、正規荷重における変化を生じることを含んでもよい。この特徴を使用して、例えば、停止距離をある最大値より下に維持しながら、燃費または他の形式のエネルギー効率に、さらなる最適化を行うことができる。
【0086】
本明細書に開示された方法は、大型車両１００の走行距離性能を向上させるために、大型車両１００の１つ以上の運動支援装置を調整する（Ｓａ４４）ことも含んでよい。
【0087】
本明細書に開示された機能及び特徴の多くが、互いに独立してまたは組み合わせて実装されることができることが理解される。特に、タイヤ摩耗率推定及びタイヤ転がり抵抗推定に関する特徴は、タイヤ力推定に関する特徴から独立して、または１つより多い形式の出力データを出力することができるより高度なタイヤモデルとして組み合わせて実装されてよい。
【0088】
図６Ｂは、大型車両１００の運動を制御するための方法、特に車両運動状態に応じて車両に関する１つ以上のタイヤの摩耗率を推定するための方法を示すフローチャートである。例えば図５も参照すると、この方法は、大型車両１００上のタイヤ１５０、１６０、１７０の１つ以上のタイヤパラメータに関連する入力データ５６１、５６２を取得する（Ｓｂ１）ことを含む。摩耗率を決定することに関連し得るタイヤパラメータは、例えば、タイヤの化学組成及び機械構造、コンタクトパッチ幾何学的形状、膨張圧等を含むことができる。この方法はまた、入力データに基づいて１つ以上のタイヤパラメータの少なくとも一部を推定する（Ｓｂ２）ことを含む。上述のように、入力データは、タイヤパラメータ（例えば、メモリに格納されたデータから取得されることができる化学組成）を直接に識別するか、タイヤパラメータに間接的に関連付けられるかいずれかであってもよい。センサデータを使用して、例えば現在のタイヤコンタクトパッチ幾何学的形状などを推定することができる。
【0089】
概して、１つ以上のタイヤパラメータは、タイヤ圧、タイヤ温度、タイヤひずみ、タイヤＧＰＳ位置、気象、周囲温度、及び雨クラス分類データのいずれかを含んでもよい。タイヤ設計に関連したデータは、タイヤ公称寸法、タイヤ構造特性、タイヤ化学組成、及びタイヤ履歴のいずれかを任意選択で含む。
【0090】
また、この方法は、タイヤモデルを設定する（Ｓｂ３）ことを含み、タイヤモデルは、タイヤの摩耗率と車両運動状態との間の関係を定義し、タイヤモデルは、１つ以上のタイヤパラメータによってパラメータ化される。したがって、あるタイヤモデル構造が与えられると、まず、車両に取り付けられている所与のタイヤに適合するように調整され、つまりパラメータ化される。１つの車両の異なるタイヤが異なるタイヤモデルのパラメータ化に関連付けられている可能性が高いことが理解され、これは、車両の異なる車輪に適合されたタイヤが同じブランド及び種類のものであっても、これらが異なる動作条件を受ける可能性が高いため、異なるタイヤモデルのパラメータ化を有する可能性が高いためである。タイヤモデルは、現在または今後の車両運動状態とタイヤ摩耗率との間の関係を定義する。これは、タイヤモデルを、車両運動状態とタイヤ摩耗率との間の関数またはマッピングとしてみることができることを意味する。
【0091】
一般的に、車両運動状態は、車両速度、車輪回転速度、タイヤ加速度、タイヤ正規荷重、スリップ角、操舵角、及び印加されるトルクのいずれかを含んでよい。また、車両運動状態は、タイヤの各車輪の縦方向の車輪スリップＳｂ３１、タイヤの各車輪の横方向の車輪スリップＳｂ３２、タイヤの各車輪の正規荷重Ｓｂ３３、及びタイヤの各車輪の回転速度Ｓｂ３４のいずれかを任意選択で含む。
【0092】
方法は、車両運動状態を推定する（Ｓｂ４）ことと、そのうえタイヤモデル及び車両運動状態に基づいて大型車両の運動を制御する（Ｓｂ５）こととをさらに含む。このタイヤモデルは、様々な車両制御機能に使用されることができる。例えば、所与の車両でのタイヤ摩耗を減少させることが望ましい場合、タイヤ摩耗率に関して異なる制御オプションまたはＭＳＤ協調解を比較することができ、許容可能なタイヤ摩耗率またはさらに最小のタイヤ摩耗率を有する制御オプションを選択することができる。またタイヤ摩耗率を低減させることを目的として、車両設定を決定することができる。例えば、車両が、１つ以上のリフトアクスル、またはＶＣＵが種々のアクスルの正規荷重、もしくはさらに個々のタイヤの正規荷重を調整することを可能にするアクティブサスペンションシステムを含むと仮定する。この場合、結果としてタイヤ摩耗の程度が高くなる構成に有利であるように、タイヤの摩耗を減少させる結果となる正規荷重分布を選択することができる。したがって、車両１００のタイヤ摩耗を低減させることができるという利点がある。
【0093】
態様によれば、１つ以上の推定されたタイヤパラメータＳｂ２１は、タイヤ摩耗、タイヤ縦剛性、タイヤ横剛性、タイヤ転がり抵抗、タイヤピーク摩擦、タイヤ転がり半径、タイヤコンタクトパッチ特性、タイヤバランス特性及び車輪アライメント特性のいずれかを含む。これらのタイヤパラメータを使用して、所与のタイヤに適合するようにタイヤモデルを「カスタマイズ」することができる。このタイヤモデルは、所与のタイヤに適合するようにカスタマイズされていないより一般的なタイヤモデルと比較して、車両動作条件とタイヤ摩耗率との間のより正確なマッピングを提供する。本明細書で提案されるタイヤモデルを、入力データに基づいて、１つ以上のタイヤパラメータの少なくとも一部について繰り返し更新する（Ｓｂ２２）ことができることが利点である。したがって、タイヤの特性が経時的に変化する場合、車両動作条件とタイヤの摩耗率との間の正確なマッピングを維持するためにモデルも変化する。
【0094】
車両動作状態に応じてタイヤモデルによって与えられるような、タイヤ摩耗率を考慮して、どのように車両制御を適応させることができるかについて多くの異なる例が存在する。タイヤ摩耗率によって、現在の車両状態、すなわち、現在の車両状態がタイヤ摩耗の観点からタイヤにどの程度影響を与えるかについて判断するか、または今後の車両動作について予測するかのいずれかができる。例えば、車両が旋回に近づいていると想定すると、旋回をうまく通り抜けるために、すなわち、制動によって、ステアードアクスルによって、またはこれら２つの組み合わせによって操舵するために、いくつかの異なるオプションが存在する。車両は、カーブを通る経路を選択することもできる。次いで、種々の制御オプションに関連するタイヤ摩耗を決定するために、タイヤモデルを考慮に入れることができ、最も低いタイヤ摩耗率に関連するオプションを選択することができる。タイヤモデルが転がり抵抗などに関連するデータも出力するように構成される場合、タイヤ摩耗の妥当な量を有すると同時に、転がり抵抗の許容可能な程度を提供する制御オプションを見いだすために、２つの選択基準の組み合わせを使用することができることが理解される。
【0095】
利点として、車両運動制御のための車輪スリップ限界は、予め決定された許容可能な目標摩耗率に応じて構成されることができる。したがって、車両が危険な状況にない限り、車両がこの好ましい車輪スリップ限界以下で動作することで、タイヤ摩耗を大幅に減少させることができる。
【0096】
また方法は、車両運動状態に対応する摩耗率に応じて車輪スリップを制御する（Ｓｂ５１）こと、例えば摩耗率及び／またはアクティブサスペンションシステムの設定に応じて車両のリフトアクスルの設定を調整することによって、車両運動状態に対応する摩耗率に応じて正規荷重を制御する（Ｓｂ５２）ことのいずれかを任意選択で含む。また方法は、摩耗率に応じて車輪回転速度を制御する（ｂＳ５３）ことと、設定された目標摩耗率に基づいて大型車両の運動を制御する（Ｓｂ５４）ことと、運動要求の履行を含む制約下でタイヤ摩耗率を低減させるように大型車両１００の１つまたは複数の運動支援装置を調整する（Ｓｂ５５）ことのいずれかを任意選択で含む。
【0097】
さらに車両制御は、最大または少なくとも好ましい停止距離の要件下で実行されてもよく、すなわち、車両が、指定された距離内で完全に停止できることが要求される必要がある場合がある。この場合、方法は、大型車両１００の停止距離を減少させるために、大型車両１００の１つ以上の運動支援装置を調整する（Ｓｂ５６）ことを含んでもよい。
【0098】
図６Ｃは、大型車両１００の運動を制御するための方法、特に車両運動状態に応じて車両に関する１つ以上のタイヤの転がり抵抗を推定するための方法を示すフローチャートである。例えば図５も参照すると、この方法は、大型車両１００上のタイヤ１５０、１６０、１７０の１つ以上のタイヤパラメータに関連する入力データ５６１、５６２を取得する（Ｓｃ１）ことを含む。転がり抵抗を決定することに関連し得るタイヤパラメータは、例えば、タイヤの化学組成及び機械構造、コンタクトパッチ幾何学的形状、膨張圧等を含むことができる。この方法はまた、入力データに基づいて１つ以上のタイヤパラメータの少なくとも一部を推定する（Ｓｃ２）ことを含む。上述のように、入力データは、タイヤパラメータ（例えば、メモリに格納されたデータから取得されることができる化学組成）を直接に識別するか、タイヤパラメータに間接的に関連付けられるかいずれかであってもよい。センサデータを使用して、例えば、現在のタイヤコンタクトパッチ幾何学的形状、現在の膨張圧などを推定することができる。
【0099】
概して、１つ以上のタイヤパラメータは、タイヤ圧、タイヤ温度、タイヤひずみ、タイヤＧＰＳ位置、気象、周囲温度、及び雨クラス分類データのいずれかを含んでもよい。
【0100】
タイヤ設計に関連したデータは、タイヤ公称寸法、タイヤ構造特性、タイヤ化学組成、及びタイヤ履歴のいずれかを任意選択で含む。
【0101】
また、この方法は、タイヤモデルを設定する（Ｓｃ３）ことを含み、タイヤモデルは、タイヤの転がり抵抗と車両運動状態との間の関係を定義し、タイヤモデルは、１つ以上のタイヤパラメータによってパラメータ化される。したがって、あるタイヤモデル構造が与えられると、まず、車両に取り付けられている所与のタイヤに適合するように調整され、つまりパラメータ化される。１つの車両の異なる車輪に適合されたタイヤが同じブランド及び種類のものであっても、異なるタイヤは異なる動作条件を受ける可能性が高く、異なるタイヤモデルのパラメータ化を有する可能性が高いため、１つの車両の異なるタイヤは異なるタイヤモデルのパラメータ化に関連付けられている可能性が高いことが理解される。タイヤモデルは、現在または今後の車両運動状態とタイヤ転がり抵抗との間の関係を定義する。これは、タイヤモデルを、車両運動状態とタイヤ転がり抵抗との間の関数またはマッピングとしてみることができることを意味する。
【0102】
一般的に、車両運動状態は、車両速度、車輪回転速度、タイヤ加速度、タイヤ正規荷重、スリップ角、操舵角、及び印加されるトルクのいずれかを含んでよい。
【0103】
また車両運動状態は、タイヤの各車輪の縦方向の車輪スリップＳｃ３１、タイヤの各車輪の横方向の車輪スリップＳｃ３２、タイヤの各車輪の正規荷重Ｓｃ３３、及びタイヤの各車輪の回転速度Ｓｃ３４のいずれかを任意選択で含む。
【0104】
方法は、車両運動状態を推定する（Ｓｃ４）ことと、タイヤモデル及び車両運動状態に基づいて大型車両の運動を制御する（Ｓｃ５）こととをさらに含む。このタイヤモデルは、様々な車両制御機能に使用されることができる。例えば、所与の車両でのタイヤ摩耗を減少させることが望ましい場合、タイヤ転がり抵抗に関して異なる制御オプションまたはＭＳＤ協調解を比較することができ、許容可能なタイヤ転がり抵抗またはさらに最小のタイヤ転がり抵抗を有する制御オプションを選択することができる。またタイヤ転がり抵抗を低減させることを目的として、車両設定を決定することができる。例えば、車両が、１つ以上のリフトアクスル、またはＶＣＵが種々のアクスルの正規荷重、もしくはさらに個々のタイヤの正規荷重を調整することを可能にするアクティブサスペンションシステムを含むと仮定する。この場合、結果としてタイヤ摩耗の程度が高くなる構成に有利であるように、タイヤの摩耗を減少させる結果となる正規荷重分布を選択することができる。したがって、車両１００のタイヤ摩耗を低減させることができるという利点がある。
【0105】
態様によれば、１つ以上の推定されたタイヤパラメータＳｃ２１は、タイヤ摩耗、タイヤ縦剛性、タイヤ横剛性、タイヤ転がり抵抗、タイヤピーク摩擦、タイヤ転がり半径、タイヤコンタクトパッチ特性、タイヤバランス特性及び車輪アライメント特性のいずれかを含む。これらのタイヤパラメータを使用して、所与のタイヤに適合するようにタイヤモデルを「カスタマイズ」することができる。このタイヤモデルは、所与のタイヤに適合するようにカスタマイズされていないより一般的なタイヤモデルと比較して、車両動作条件とタイヤ転がり抵抗との間のより正確なマッピングを提供する。本明細書で提案されるタイヤモデルを、入力データに基づいて、１つ以上のタイヤパラメータの少なくとも一部について繰り返し更新する（Ｓｃ２２）ことができることが利点である。したがって、タイヤの特性が経時的に変化する場合、車両動作条件とタイヤの転がり抵抗との間の正確なマッピングを維持するためにモデルも変化する。
【0106】
車両動作状態に応じてタイヤモデルによって与えられるような、タイヤ転がり抵抗を考慮して、どのように車両制御を適応させることができるかについて多くの異なる例が存在する。タイヤ転がり抵抗によって、現在の車両状態、すなわち、現在の車両状態がタイヤ摩耗の観点からタイヤにどの程度影響を与えるかについて判断するか、または今後の車両動作について予測するかのいずれかができる。例えば、車両が旋回に近づいていると想定すると、旋回をうまく通り抜けるために、すなわち、制動によって、ステアードアクスルによって、またはこれら２つの組み合わせによって操舵するために、いくつかの異なるオプションが存在する。次いで、種々の制御オプションに関連するタイヤ摩耗を決定するために、タイヤモデルを考慮に入れることができ、最も低いタイヤ転がり抵抗に関連するオプションを選択することができる。タイヤモデルが転がり抵抗などに関連するデータも出力するように構成される場合、タイヤ摩耗の妥当な量を有すると同時に、転がり抵抗の許容可能な程度を提供する制御オプションを見いだすために、２つの選択基準の組み合わせを使用することができることが理解される。
【0107】
方法は、車両運動状態に対応する転がり抵抗に応じて車輪スリップを制御する（Ｓｃ５１）こと、例えば転がり抵抗及び／またはアクティブサスペンションシステムの設定に応じて車両のリフトアクスルの設定を調整することによって、車両運動状態に対応する転がり抵抗に応じて正規荷重を制御する（Ｓｃ５２）ことのいずれかを任意選択で含む。また方法は、転がり抵抗に応じて車輪回転速度を制御する（ｂＳ５３）ことと、設定された目標転がり抵抗に基づいて大型車両の運動を制御する（Ｓｃ５４）ことと、運動要求の履行を含む制約下でタイヤ転がり抵抗を低減させるように大型車両１００の１つまたは複数の運動支援装置を調整する（Ｓｃ５５）こととのいずれかを任意選択で含む。
【0108】
さらに車両制御は、最大または少なくとも好ましい停止距離の要件下で実行されてもよく、すなわち、車両が、指定された距離内で完全に停止できることが要求される必要がある場合がある。この場合、方法は、大型車両１００の停止距離を減少させるために、大型車両１００の１つ以上の運動支援装置を調整する（Ｓｃ５６）ことを含んでもよい。
【0109】
【0110】
図７は、ＶＵＣ１３０、１４０のいずれか等、本明細書の説明の実施形態による制御ユニット７００の構成要素を、いくつかの機能ユニットに関して概略的に示す。この制御ユニット７００は連結車両１に含まれ得る。例えば、記憶媒体７３０の形態のコンピュータ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可能である、適切な中央処理装置ＣＰＵ、マルチプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサＤＳＰ等の１つ以上の任意の組み合わせを使用して、処理回路７１０が提供される。処理回路７１０は、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）としてさらに提供されてよい。
【0111】
特に、処理回路７１０は、図７に関連して説明した方法等の動作またはステップのセットを制御ユニット７００に行わせるように構成される。例えば、記憶媒体７３０は動作のセットを記憶し得、処理回路７１０は記憶媒体７３０から動作のセットを読み出し、制御ユニット７００に動作のセットを行わせるように構成され得る。動作のセットは、実行可能な命令のセットとして提供され得る。したがって、処理回路７１０は、それによって、本明細書に開示の命令を実行するように構成される。
【0112】
例えば、記憶媒体７３０は、また、磁気メモリ、光学メモリ、ソリッドステートメモリ、またはさらにリモートに搭載さ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であり得る永続記憶装置を含み得る。
【0113】
制御ユニット７００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フェース７２０を含み得る。したがって、インタフェース７２０は、アナログコンポーネント及びデジタルコンポーネントと、有線通信または無線通信のための適切な数のポートとを含む、１つ以上の送信機及び受信機を含み得る。
【0114】
処理回路７１０は、例えば、インタフェース７２０及び記憶媒体７３０にデータ及び制御信号を送信することによって、インタフェース７２０からデータ及び報告を受信することによって、ならびにデータ及び命令を記憶媒体７３０から読み出すことによって、制御ユニット７００の通常の動作を制御する。制御ノードの他のコンポーネント及び関連する機能は、本明細書で提示される概念を不明瞭にしないために省略される。
【0115】
図８は、該プログラム製品がコンピュータで起動されるとき、図６Ａ～図６Ｃに示される方法を行うためのプログラムコード手段８２０を備えるコンピュータプログラムを保持するコンピュータ可読媒体８１０を示す。コンピュータ可読媒体及びコード手段は一緒に、コンピュータプログラム製品８００を形成し得る。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【手続補正書】
【提出日】2022-03-23
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
大型車両（１００）の運動を制御するための方法であって、前記大型車両（１００）のタイヤ（１５０、１６０、１７０）の１つ以上のタイヤパラメータに関連した入力データ（５６１、５６２）を取得する（Ｓｃ１）ことと、
前記入力データに基づいて、前記１つ以上のタイヤパラメータのうちの少なくとも一部を推定する（Ｓｃ２）ことと、
タイヤモデルを設定する（Ｓｃ３）ことであって、前記タイヤモデルはタイヤ車輪転がり抵抗と車両運動状態との間の関係を定義し、前記タイヤモデルは前記１つ以上のタイヤパラメータによってパラメータ化される、前記設定することと、
車両運動状態を推定する（Ｓｃ４）ことと、
前記タイヤモデル、前記車両運動状態、及び前記車両運動状態に対応する転がり抵抗に基づいて、前記大型車両の運動を制御する（Ｓｃ５）ことと
を含む、方法。
【請求項2】
前記入力データ（Ｓｃ１１）は、前記タイヤの１つ以上のパラメータを測定するように構成された１つ以上のセンサ（５１０）からの入力データを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記１つ以上のタイヤパラメータは、タイヤ圧、タイヤ温度、タイヤひずみ、タイヤＧＰＳ位置、気象、周囲温度、及び雨クラス分類データのいずれかを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記入力データ（Ｓｃ１２）は、タイヤ設計に関連したメモリ（５６５）から取得されたデータを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項5】
前記タイヤ設計に関連した前記データは、タイヤ公称寸法、タイヤ構造特性、タイヤ化学組成、タイヤ履歴のいずれかを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
推定された前記１つ以上のタイヤパラメータ（Ｓｃ２１）は、タイヤ摩耗、タイヤ縦剛性、タイヤ横剛性、タイヤ転がり抵抗、タイヤピーク摩擦、タイヤ転がり半径、タイヤコンタクトパッチ特性、タイヤバランス特性及び車輪アライメント特性のいずれかを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項7】
更新された入力データに基づいて、前記１つ以上のタイヤパラメータのうちの少なくとも一部を繰り返し更新する（Ｓｃ２２）ことを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項8】
前記車両運動状態は、前記タイヤが配置される車輪の縦方向の車輪スリップを含む（Ｓｃ３１）、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項9】
前記車両運動状態は、前記タイヤが配置される前記車輪の横方向の車輪スリップを含む（Ｓｃ３２）、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項10】
前記車両運動状態は、前記タイヤが配置される前記車輪の正規荷重を含む（Ｓｃ３３）、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項11】
前記車両運動状態は、前記タイヤが配置される前記車輪の回転速度を含む（Ｓｃ３４）、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項12】
前記車両運動状態に対応する前記転がり抵抗に応じて車輪スリップを制御する（Ｓｃ５１）ことを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項13】
前記車両運動状態に対応する前記転がり抵抗に応じて正規荷重を制御する（Ｓｃ５２）ことを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項14】
前記転がり抵抗に応じて前記車両のリフトアクスルの設定を調整する（Ｓｃ５２１）ことにより、正規荷重を制御する、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記転がり抵抗に応じて車輪回転速度を制御する（Ｓｃ５３）ことを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項16】
設定された目標転がり抵抗に基づいて前記大型車両の運動を制御する（Ｓｃ５４）ことを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項17】
運動要求の履行を含む制約下でタイヤ転がり抵抗を低減させるように、前記大型車両（１００）の１つ以上の運動支援装置を調整する（Ｓｃ５５）ことをさらに含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項18】
前記大型車両（１００）の停止距離を減少させるために、前記大型車両（１００）の１つ以上の運動支援装置を調整する（Ｓｃ５６）ことをさらに含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項19】
プログラムがコンピュータで、または制御ユニット（７００）の処理回路（８１０）で実行される場合、請求項１～１８のいずれかに記載のステップを行うためのプログラムコード手段を備える、コンピュータプログラム（８２０）。
【請求項20】
プログラム製品がコンピュータで、または制御ユニット（７００）の処理回路（８１０）で実行される場合、請求項１～１８のいずれかに記載のステップを行うためのプログラムコード手段を備える、コンピュータプログラム（８２０）を保持するコンピュータ可読媒体（８１０）。
【請求項21】
連結車両（１）の許容可能な車両状態空間を決定するための制御ユニット（１３０、１４０、７００）であって、請求項１～１８のいずれかに記載の方法のステップを行うように構成される、制御ユニット。
【請求項22】
請求項２１に記載の制御ユニット（８００）を備える、車両（１００）。
【国際調査報告】