(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と、発電機と、電気モータとを含む駆動システムによって駆動される航空機を牽引するための車両の動作を制御するように構成された主要コントローラであって、前記原動機は、前記発電機にエネルギーを提供するように構成され、前記発電機は、前記電気モータを駆動するように構成され、前記主要コントローラは、
・外部から供給された速度入力と、前記原動機の動力出力と、前記電気モータの測定された実際の速度とに応じて前記電気モータの目標速度を決定するように構成された速度コントローラと、
・外部から供給されたトルク入力と、前記車両のパラメータと、前記測定された実際の速度と、前記電気モータの測定された実際のトルクとに基づいて、前記電気モータの目標トルクを決定するように構成されたトルクコントローラと、を含み、
前記主要コントローラは、
・前記目標速度および前記目標トルクを同時に決定するステップと、
・前記電気モータを前記目標速度および前記目標トルクで動作させるように、前記原動機、前記発電機および前記電気モータを同時に制御するステップと、
を行うように構成される、主要コントローラ。
【請求項２】
前記トルクコントローラは、前記目標速度に基づいて前記目標トルクを決定するようにさらに構成される、請求項１に記載の主要コントローラ。
【請求項３】
前記外部から供給された速度入力は、所望のユーザから供給された所望の車速を含む、請求項１または２に記載の主要コントローラ。
【請求項４】
前記外部から供給されたトルク入力は、最大設計トルクおよび最小設計トルクについての情報を含む、請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項５】
前記原動機はエンジンであり、前記主要コントローラは、少なくとも前記原動機の速度に影響を与えることにより前記原動機を制御するように構成される、請求項１乃至４のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項６】
前記主要コントローラは、前記駆動システムによって駆動された際の前記車両上への外乱に起因する前記原動機、前記電気モータの速度、および前記電気モータのトルクへの影響を軽減するようにさらに構成される、請求項１乃至５のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項７】
前記外乱は、傾斜、風および転がり摩擦を含む群から選択される、請求項６に記載の主要コントローラ。
【請求項８】
前記駆動システムは、負荷を受けた際の前記車両を駆動するように構成され、前記主要コントローラは、前記車両が前記負荷を受けた際の前記車両の動作時における前記負荷の共振を低減するように構成される、請求項１乃至７のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項９】
前記駆動システムは電気駆動システムである、請求項１乃至８のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項１０】
前記原動機は、ディーゼルエンジン、１つ以上のバッテリーおよび１つ以上の燃料電池からなる群から選択される、請求項９に記載の主要コントローラ。
【請求項１１】
駆動システムによって駆動される航空機を牽引するための車両の動作を制御するように構成された主要コントローラであって、前記主要コントローラは、
・外部から供給された速度入力と、原動機の動力と、前記車両の測定された実際の速度とに応じて前記車両の目標速度を決定するように構成された速度コントローラと、
・外部から供給された牽引力入力と、前記車両のパラメータと、前記測定された実際の速度と、前記車両の牽引力とに基づいて前記車両の目標牽引力および加速を決定するように構成された牽引力コントローラと、を含み、
前記主要コントローラは、
・前記目標速度、加速および牽引力を同時に決定するステップと、
・前記車両を前記目標速度、加速および牽引力で駆動するように、前記駆動システムの原動機、発電機および電気モータを同時に制御するステップと、
を行うように構成される、主要コントローラ。
【請求項１２】
前記車両の測定された実際の速度は、前記車両のホイールの角速度の測定によって測定される、請求項１１に記載の主要コントローラ。
【請求項１３】
前記主要コントローラは、
・少なくとも前記電気モータの速度に影響を与えることにより、前記車両の速度に影響を与えるステップと、
・少なくとも前記電気モータのトルクに影響を与えることにより、前記車両の牽引力に影響を与えるステップと、
を行うように構成される、請求項１１に記載の主要コントローラ。
【請求項１４】
前記牽引力コントローラは、前記目標速度に基づいて前記目標牽引力を決定するようにさらに構成される、請求項１１乃至１３のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項１５】
前記外部から供給された速度入力は、所望の車速を含む、請求項１１乃至１４のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項１６】
前記外部から供給された牽引力入力は、最大設計車両牽引力および最小設計車両牽引力についての情報を含む、請求項１１乃至１５のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項１７】
前記原動機はエンジンであり、前記主要コントローラは、少なくとも前記原動機の速度に影響を与えることにより前記原動機を制御するように構成される、請求項１１乃至１６のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項１８】
前記主要コントローラは、前記車両上への外乱に起因する前記速度および牽引力への影響を軽減するようにさらに構成される、請求項１１乃至１７のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項１９】
前記外乱は、傾斜、風および転がり摩擦を含む群から選択される、請求項１８に記載の主要コントローラ。
【請求項２０】
前記車両は負荷を搬送するように構成され、前記主要コントローラは、前記負荷を受けた前記車両の動作時における前記負荷の共振を低減するように構成される、請求項１１乃至１９のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項２１】
前記駆動システムは電気駆動システムである、請求項１１乃至２０のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項２２】
前記原動機は、ディーゼルエンジン、１つ以上のバッテリーおよび１つ以上の燃料電池からなる群から選択される、請求項２１に記載の主要コントローラ。
【請求項２３】
原動機と、油圧ポンプと、油圧モータとを含む駆動システムによって駆動される航空機を牽引するための車両の動作を制御するように構成された主要コントローラであって、前記原動機は、前記油圧ポンプにエネルギーを提供するように構成され、前記油圧ポンプは、前記油圧モータを駆動するように構成され、前記主要コントローラは、
・外部から供給された速度入力と、前記原動機の動力出力と、前記油圧モータの測定された実際の速度とに応じて前記油圧モータの目標速度を決定するように構成された速度コントローラと、
・外部から供給されたトルク入力と、前記車両のパラメータと、前記測定された実際の速度と、前記油圧モータの測定された実際のトルクとに基づいて、前記油圧モータの目標トルクを決定するように構成されたトルクコントローラと、を含み、
前記主要コントローラは、
・前記目標速度および前記目標トルクを同時に決定するステップと、
・前記油圧モータを前記目標速度および前記目標トルクで動作させるように、前記原動機、前記油圧ポンプおよび前記油圧モータを同時に制御するステップと、
を行うように構成される、主要コントローラ。
【請求項２４】
前記トルクコントローラは、前記目標速度に基づいて前記目標トルクを決定するようにさらに構成される、請求項２３に記載の主要コントローラ。
【請求項２５】
前記外部から供給された速度入力は、所望のユーザから供給された所望の車速を含む、請求項２３または２４に記載の主要コントローラ。
【請求項２６】
前記外部から供給されたトルク入力は、最大設計トルクおよび最小設計トルクについての情報を含む、請求項２３乃至２５のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項２７】
前記原動機はエンジンであり、前記主要コントローラは、少なくとも前記原動機の速度に影響を与えることにより前記原動機を制御するように構成される、請求項２３乃至２６のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項２８】
前記主要コントローラは、前記駆動システムによって駆動された際の前記車両上への外乱に起因する前記原動機、前記油圧モータの速度、および前記油圧モータのトルクへの影響を軽減するようにさらに構成される、請求項２３乃至２７のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項２９】
前記外乱は、傾斜、風および転がり摩擦を含む群から選択される、請求項２８に記載の主要コントローラ。
【請求項３０】
前記駆動システムは、負荷を受けた際の前記車両を駆動するように構成され、前記主要コントローラは、前記車両が前記負荷を受けた際の前記車両の動作時における前記負荷の共振を低減するように構成される、請求項２３乃至２９のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項３１】
前記駆動システムは電気駆動システムである、請求項２３乃至３０のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項３２】
前記原動機は、ディーゼルエンジン、１つ以上のバッテリーおよび１つ以上の燃料電池からなる群から選択される、請求項３１に記載の主要コントローラ。
【請求項３３】
駆動システムによって駆動される航空機を牽引するための車両の動作を制御するように構成された主要コントローラであって、前記主要コントローラは、
・外部から供給された速度入力と、原動機の動力と、前記車両の測定された実際の速度とに応じて前記車両の目標速度を決定するように構成された速度コントローラと、
・外部から供給された牽引力入力と、前記車両のパラメータと、前記測定された実際の速度と、前記車両の牽引力とに基づいて前記車両の目標牽引力および加速を決定するように構成された牽引力コントローラと、を含み、
前記主要コントローラは、
・前記目標速度、加速および牽引力を同時に決定するステップと、
・前記車両を前記目標速度、加速および牽引力で駆動するように、前記駆動システムの原動機、油圧ポンプおよび油圧モータを同時に制御するステップと、
を行うように構成される、主要コントローラ。
【請求項３４】
前記車両の測定された実際の速度は、前記車両のホイールの角速度の測定によって測定される、請求項３３に記載の主要コントローラ。
【請求項３５】
前記主要コントローラは、
・少なくとも前記油圧モータの速度に影響を与えることにより、前記車両の速度に影響を与えるステップと、
・少なくとも前記油圧モータのトルクに影響を与えることにより、前記車両の牽引力に影響を与えるステップと、
を行うように構成される、請求項３３に記載の主要コントローラ。
【請求項３６】
前記牽引力コントローラは、前記目標速度に基づいて前記目標牽引力を決定するようにさらに構成される、請求項３３乃至３５のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項３７】
前記外部から供給された速度入力は、所望の車速を含む、請求項３３乃至３６のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項３８】
前記外部から供給された牽引力入力は、最大設計車両牽引力および最小設計車両牽引力についての情報を含む、請求項３３乃至３７のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項３９】
前記原動機はエンジンであり、前記主要コントローラは、少なくとも前記原動機の速度に影響を与えることにより前記原動機を制御するように構成される、請求項３３乃至３８のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項４０】
前記主要コントローラは、前記車両上への外乱に起因する前記速度および牽引力への影響を軽減するようにさらに構成される、請求項３３乃至３９のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【請求項４１】
前記外乱は、傾斜、風および転がり摩擦を含む群から選択される、請求項４０に記載の主要コントローラ。
【請求項４２】
前記車両は負荷を搬送するように構成され、前記主要コントローラは、前記負荷を受けた前記車両の動作時における前記負荷の共振を低減するように構成される、請求項３３乃至４１のうちいずれか１つに記載の主要コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧駆動システムによって動力供給される車両に関し、より詳細には前記油圧駆動システムのための制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、車両用駆動システムは、原動機（例えば、ディーゼルエンジン）を含む。前記原動機は通常は、一定の動力を出力し、発電機に動力供給をする。その後前記発電機は、車両ホイールそれぞれ内のモータを駆動する。システムの応答速度、操縦性および変動条件は通常は問題とならない。このような駆動システムが複数の自由度を有する負荷を搬送する場合において、共振周波数が駆動システムそのものの共振周波数よりも低い場合、当該車両の操縦が（不可能ではないにしろ）困難となる。
【発明の概要】
【０００３】
コントローラが提供される。前記コントローラは、制御可能な可変排気量油圧モータを用いることにより、車速および牽引力双方を同時に制御する。これは、速度コントローラと、牽引力コントローラとによって達成される。前記速度コントローラは、いくつかのシステム入力を制御することにより、車速を制御する。前記牽引力コントローラは、前記車両のパラメータの制御に基づいて、同一入力を制御する車両牽引力を決定する。これを達成するために、前記２つのコントローラはそれぞれ、原動機ＲＰＭ、油圧ポンプ変位および油圧モータ変位を制御して、前記車両を駆動する。前記原動機の測定されたＲＰＭは、前記速度コントローラへのフィードバックとして用いられ、前記測定された車速は、前記速度コントローラおよび前記牽引力コントローラ双方へのフィードバックとして用いられ、前記車両の油圧システムの測定駆動圧力は、前記牽引力コントローラへのフィードバックとして用いられる。
【０００４】
車速、加速および牽引力が、コントローラによって同時に制御される。前記コントローラは、車両移動パラメータ、原動機速度、車速および牽引力全てをリアルタイムで動的に常時制御する。システム制御全体は、以下によって達成される。すなわち、速度コントローラが、ユーザが望む速度入力に基づいて車速を制御する。力コントローラが、現在の車速を考慮に入れつつ、ユーザ入力および力エンベロープ、道路条件、車両パラメータ、および誘起構造制限に基づいて、所望の速度および前記車両の牽引力に到達するための加速を決定する。これを達成するために、前記２つのコントローラはそれぞれ、前記原動機、前記油圧ポンプおよび前記油圧モータを制御して、前記車両を駆動する。前記原動機の測定されたＲＰＭを前記速度コントローラへのフィードバックとして用い、所望の動力出力と比較する。前記測定された車速は、前記速度コントローラおよび前記力コントローラ双方へのフィードバックとして用いられ、前記車両の前記測定された加速および牽引力（これらは、いくつかの公知の方法のうちいずれか１つによって測定可能である）は、前記力コントローラへのフィードバックとして用いられる。本発明により、変動型制御規則に従った油圧駆動車両のリアルタイム制御が可能となる。前記変動型制御規則は、現在では不可能であることの多い、特定の要求に従った制御規則に従い、また変動条件の関数でもある。
【０００５】
本開示内容による一局面によれば、駆動システムの動作を制御するように構成された主要コントローラが提供される。前記駆動システムは、原動機と、発電機と、モータとを含む。前記原動機は、前記発電機へエネルギーを提供するように構成される。前記発電機は、前記モータを駆動するように構成される。前記コントローラは、以下を含む。
・外部から供給された速度入力に応じて前記モータの目標速度を決定するように構成された速度コントローラと、
・外部から供給されたトルク入力および前記車両のパラメータに基づいて、前記モータの目標トルクを決定するように構成されたトルクコントローラ。
【０００６】
前記主要コントローラは、以下を行うように構成される。
【０００７】
・前記目標速度および前記目標トルクを同時に決定するステップと、
【０００８】
・前記モータを前記目標速度および前記目標トルクで動作させるように、前記原動機、発電機およびモータを同時に制御するステップ。
【０００９】
前記速度コントローラは、前記原動機の動力出力と、前記モータの測定された実際の速度とに基づいて前記目標速度を決定するように、さらに構成され得る。前記トルクコントローラは、前記測定された実際の速度と、前記モータの測定された実際のトルクとに基づいて前記目標トルクを決定するように、さらに構成される。
【００１０】
本開示の内容の別の局面によれば、駆動システムによって駆動される車両の動作を制御するように構成された主要コントローラが提供される。前記コントローラは、以下を含む。
【００１１】
・外部から供給された速度入力に基づいて前記車両の目標速度を決定するように構成された速度コントローラと、
【００１２】
・外部から供給された牽引力入力および前記車両のパラメータに基づいて前記車両の目標牽引力および加速を決定するように構成された牽引力コントローラ。
【００１３】
前記主要コントローラは、以下を行うように構成される。
【００１４】
・前記目標速度、加速および牽引力を同時に決定するステップと、
【００１５】
・前記車両を前記目標速度、加速および牽引力で駆動するように、前記駆動システムの原動機、発電機およびモータを同時に制御するステップ
【００１６】
前記速度コントローラは、原動機の動力および前記車両の測定された実際の速度に基づいて前記車両の前記目標速度を決定するように、さらに構成され得る。前記牽引力コントローラは、前記測定された実際の速度および前記車両の牽引力に基づいて前記車両の前記目標牽引力を決定するように、さらに構成される。
【００１７】
前記車両のホイールの角速度を測定することにより、前記車両の前記測定された実際の速度を測定することができる。
【００１８】
前記主要コントローラは、以下を行うように構成され得る。
【００１９】
・少なくとも前記モータの速度に影響を与えることにより、前記車両の速度に影響を与えるステップと、
【００２０】
・少なくとも前記モータのトルクに影響を与えることにより、前記車両の牽引力に影響を与えるステップ。
【００２１】
これらの局面双方によれば、前記トルクコントローラは、前記目標速度に基づいて前記目標トルクを決定するように、さらに構成され得る。
【００２２】
さらにこれらの局面双方によれば、前記外部から供給された速度入力は、所望のユーザから供給された所望の車速を含み得る。
【００２３】
さらにこれらの局面双方によれば、前記外部から供給されたトルク入力は、最大設計トルクおよび最小設計トルクについての情報を含み得る。
【００２４】
さらにこれらの局面双方によれば、前記原動機は、エンジンであり得る。前記主要コントローラは、少なくとも前記原動機の速度に影響を与えることにより前記原動機を制御するように、構成される。
【００２５】
さらにこれらの局面双方によれば、前記主要コントローラは、前記駆動システムによって駆動された際の前記車両上への力外乱（例えば、傾斜、風、および転がり摩擦）に起因する前記原動機、前記モータ速度および前記モータトルクへの効果を軽減するように、さらに構成され得る。
【００２６】
さらにこれらの局面双方によれば、前記駆動システムは、負荷を受けた際に前記車両を駆動するように構成され得る。前記主要コントローラは、前記負荷を受けているときの前記車両の動作時における前記負荷の共振を低減するように、構成される。
【００２７】
さらにこれらの局面双方によれば、前記駆動システムは、電気駆動システムであり得る。前記原動機は、ディーゼルエンジン、１つ以上のバッテリーおよび１つ以上の燃料電池からなる群から選択され得る。前記発電機は、発電機であり得る。前記モータは、電気モータであり得る。
【００２８】
さらにこれらの局面双方によれば、前記駆動システムは、油圧駆動システムであり得る。前記原動機は、ディーゼルエンジンであり得る。前記発電機は、油圧ポンプであり得る。前記主要コントローラは、少なくとも前記油圧ポンプの変位に影響を与えることによって前記油圧ポンプを制御するように、構成され得る。前記モータは、油圧モータであり得る。前記主要コントローラは、少なくとも前記油圧モータの変位に影響を与えることによって前記油圧モータを制御するように、構成され得る。
【００２９】
本開示の内容のさらなる局面によれば、駆動システムの動作を制御するように構成された主要コントローラが提供される。前記駆動システムは、原動機と、発電機と、モータとを含む。前記原動機は、前記発電機へエネルギーを提供するように構成される。前記発電機は、前記モータを駆動するように構成される。前記コントローラは、以下を含む。
【００３０】
・少なくとも２つの異なる入力パラメータに基づいて前記モータの目標速度を決定するように構成された速度コントローラと、
【００３１】
・少なくとも２つの異なる入力パラメータに基づいて前記モータの目標トルクを決定するように構成されたトルクコントローラ。
【００３２】
前記主要コントローラは、以下を行うように構成される。
【００３３】
・前記目標速度およびトルクを同時に決定するステップと、
【００３４】
・前記モータを前記目標速度および前記目標トルクで動作させるように、前記原動機、発電機およびモータを同時に制御するステップ。
【００３５】
前記入力パラメータは、測定された入力パラメータであり得る。前記測定された入力パラメータは、前記原動機の動力出力、前記車両の測定された実際の速度、前記油圧モータの測定された速度、および前記車両の測定された実際の牽引力からなる群から選択される。
【００３６】
前記入力パラメータは、ユーザ入力パラメータであり得る。前記ユーザ入力パラメータは、ユーザから供給された所望の速度、前記所望の速度に到達するための最大加速、ユーザから供給されたトルク、最大および最小設計トルク、所望のモータ速度、前記車両のパラメータについての情報（例えば、前記車両の寸法および重量）、ならびに前記車両によって操縦される実際の負荷のパラメータからなる群から選択される。
【００３７】
前記入力パラメータは、外部入力パラメータであり得る。前記外部入力パラメータは、他の車両の位置、前記道路の傾斜、風および転がり摩擦からなる群から選択される。
【００３８】
前記少なくとも２つの異なる入力パラメータは、前記測定された入力パラメータ、前記ユーザ入力パラメータおよび前記外部入力パラメータのうち２つ以上それぞれからの少なくとも１つのパラメータを含み得る。
【００３９】
本開示の内容のさらなる局面によれば、前記請求項のうちいずれか１つに記載の主要コントローラを含む車両が提供される。前記車両は、航空機を牽引するように構成され得、前記航空機の着陸装置を受容するように、さらに構成され得る。
【００４０】
本発明の理解および本発明の実際の実行様態の理解のために、以下において、添付図面を参照して、実施形態について説明する。実施形態は、ひとえに非限定的な例である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１Ａ】駆動システムを有する車両の模式図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す車両および油圧駆動システムの模式図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示す車両および電気駆動システムの模式図である。
【図２】本発明による主要コントローラの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１Ａに模式的に示すように、車両１０が提供される。車両１０は、前記車両を駆動するように設計された駆動システム１２によって動力供給される。車両１０は、前記車両を移動させるためのホイール１４と、負荷を搬送するプラットフォーム１６とをさらに含む。プラットフォーム１６は、飛行機（例えば、民間航空機）の着陸装置（図示せず）であり得る。加えて、コントローラ（図１中図示せず）が提供される。前記コントローラは、ＨＤＳ１２を介して前記車両の動作を制御する。
【００４３】
上記に加えて、車両１０は、車両を牽引する航空機であり得、よって適切な要素を備えている。このような車両および要素のうちのいくつかについての例について、例えばＷＯ２００８／０３８２７０、ＷＯ２００８／１３９４３７およびＷＯ２００８／１３９４４０のうち１つ以上に開示されている。本明細書中、同文献の開示内容全体を参考のため援用する。
【００４４】
駆動システム１２は、原動機１８（例えば、ディーゼルエンジン）と、発電機２０と、モータ２２とを含む。モータ２２は、車両１０の各ホイール１４と関連付けられかつ各ホイール１４を駆動するように構成される。（駆動システム１２が１つの原動機１８および１つの発電機２０を有する様態で説明しているが、駆動システム１２は、例えば冗長性を得るためにこれらの要素のうちいくつかを含み得ることが理解される。）駆動システム１２は、当該分野において公知のものと同様である。詳細には、原動機１８は、動力を発電機２０へ提供する。発電機２０は、各モータ２２を駆動する。上記したように、モータ２２は、ホイール１４へ動力を供給するように、ホイール１４に機能的に接続される。
【００４５】
プラットフォーム１６は、多段階の自由度負荷の一部としての既知のバネ特性および減衰特性により、車両１０のシャーシへと接続される。これらのパラメータは、任意の公知の手段によって経験的に測定および／または推定され得る。加えて、負荷に応じて所望の特性が得られるように、適切なコネクタ（例えば、バネおよび／またはダンパー）をプラットフォーム１６と車両１０のシャーシとの間に設けることができる。
【００４６】
プラットフォーム１６は典型的には、複数の自由度を有する重い負荷を搬送するように設計される。例えば、車両１０は、航空機（例えば、民間ジャンボジェット）を牽引するように構成され得る。この場合、プラットフォーム１６は、航空機の着陸装置（例えば、前脚）を搬送するように設計され得る。
【００４７】
車両１０には、主要コントローラがさらに設けられる。主要コントローラの一例を図２に模式的に示し、参照符号２４によって示す。主要コントローラ２４は、速度コントローラ２６と、力コントローラ２８とを含む。速度コントローラ２６は、前記車両の目標速度（すなわち、前記車両が最も理想的に動作することが可能である速度として前記速度コントローラが計算した速度であって、前記速度は、入力を考慮し、以下のようにして計算される）を決定するように構成される。力コントローラ２８は、前記車両の目標加速および目標牽引力（すなわち、前記車両が最も理想的に動作することが可能である加速および牽引力として前記速度コントローラが計算した加速および牽引力であって、前記加速および牽引力は、入力を考慮し、以下のようにして計算される）を決定するように構成される。（「力コントローラ」という用語を車両の特定の例について用いているが、この用語は、トルクコントローラに相当する。前記トルクコントローラは、主要コントローラによって用いられ得る。前記主要コントローラは、車両以外のもの（例えば、昇降装置、アンテナ）を駆動するように設計されたＨＤＳの動作を制御するように、設計されることが理解される。）
【００４８】
速度コントローラ２６は、いくつかの入力を考慮して前記目標速度を決定するように、構成される。前記いくつかの入力は、以下を含み得る。
【００４９】
・ユーザから供給された所望の速度（Ｖｄｅｓ（例えば、前記所望の車速についてのもの（前記所望の速度は、コンピュータインターフェースによって提供することもできるし、あるいは従来のウフットペダルから得ることもできる）、
・前記所望の速度に到達するための最大加速、
・原動機の動力出力１８、および
・車両１０の実際の速度（例えば、前記車両のホイールの角速度の測定によって得られたもの）。
【００５０】
力コントローラ２８は、いくつかの入力を考慮しつつ、前記目標加速および牽引力を決定するように構成される。前記いくつかの入力は、以下を含み得る。
【００５１】
・ユーザから供給された牽引力入力（Ｆｄｅｓ、前記牽引力入力は、設計者から事前に提供された最大設計車両牽引力および最小設計車両牽引力を含み得る）、
・前記車両のパラメータ（例えば、前記車両の寸法および重量）、
・前記車両によって操縦される実際の負荷のパラメータ、
・車両１０の実際の速度、
・速度コントローラ２６によって決定された目標速度、
・車両１８の実際の牽引力。
【００５２】
主要コントローラ２４は、前記目標速度、加速、および牽引力を同時に決定するステップと、目標値を実行するように原動機１８、発電機２０、およびモータ２２を同時に制御するステップとを行うように、構成される。最適な車両性能のために、主要コントローラ２４は、車両１０の動力出力（すなわち、牽引力×速度）が常に原動機１８からの動力出力にできるだけ近づくように、駆動システム１２の動作を制御し得る。
【００５３】
前記目標値の実現のために、主要コントローラ２４は、原動機１８からの動力出力と、発電機２０およびモータ２２の動作とに影響を与えるように、構成される。
【００５４】
上記に加えて、主要コントローラ２４は、車両１０上の外乱に起因する外力による影響を検出および軽減するように、構成され得る。これらの外乱を挙げると、前記車両が走行している道路の傾斜、前記車両および／または前記負荷に対する風の影響、前記車両および牽引負荷の転がり摩擦による影響がある。
【００５５】
図１Ｂに示す一例によれば、駆動システム１２は、油圧駆動システム（ＨＤＳ）である。原動機１８は、任意の適切な原動機（例えば、ディーゼルエンジン）であり得る。発電機２０は、可変排気量油圧ポンプ２０ａであり得、モータ２２は、可変排気量油圧モータ２２ａであり得る。このような配置構成によれば、原動力の出力は、その速度に関連し、前記油圧ポンプから油圧流体が前記油圧モータへ提供される。
【００５６】
周知のように、車両１０の速度は前記油圧モータの速度と関連付けられ、前記油圧モータの牽引力は、車両１０の油圧モータのトルクと関連付けられたことが理解される。
【００５７】
主要コントローラ２４は、負荷共振周波数が駆動システム１２のシステム帯域幅に近づかないように前記負荷共振周波数を低減することにより、システム安定性を維持するように、さらに構成され得る。負荷共振が駆動システム１２のシステム帯域幅に近づくかまたは前記システム帯域幅を下回った場合、車両１０の制御が失われるかまたは再開困難となる。
【００５８】
負荷ダイナミクス、車両および駆動システムダイナミクスおよび制御システムダイナミクスを分析することにより、以下の１２個の変数によってシステム状態空間を規定することが可能となる。
【００５９】
【表１】
0005985469.tif 000002
【００６０】
前記システムは、以下の変数によってさらに規定される。
【００６１】
システム入力……………………ωｄｅｓ（所望の速度）；ｅＶｐ；ｅＶｍ（ポンプ＆モータ制御）
システム出力…………Ｖｔ（Ｘ４）；ωｅ（Ｘ５）；Ｐ（Ｘ６）；Ｐｃ１（Ｘ１１）；Ｐｃ２（Ｘ１２）
システム外乱（高速）……………………………………………………………………Ｆｌｏａｄ
システム外乱（低速）………………………Ｆｄｉｓｔｕｒｂ（Ｆｒｏｌｌ＋Ｆｓｌｏｐｅ＋Ｆｗｉｎｄ）
一定パラメータ（制御ループ内）……………Ｆｐｒｅｌｏａｄ  ｐｕｍｐ（ポンプバネプレロード）
一定パラメータ（制御ループ内）…………Ｆｐｒｅｌｏａｄ  ｍｏｔｏｒ（モータバネプレロード）
【００６２】
状態空間方程式を以下に示す（Ｘ５＊は前記システムに対する第１の入力であり、Ｘ１１＊は第２の入力であり、Ｘ１２＊は第３の入力であることが理解される）。
【００６３】
Ｘ１＊＝Ｘ２
Ｘ２＊＝-（Ｋｐ／Ｍｐ）Ｘ１-（Ｂｐ／Ｍｐ）Ｘ２＋（Ｋｐ／Ｍｐ）Ｘ３＋（Ｂｐ／Ｍｐ）Ｘ４-Ｆｌｏａｄ／Ｍｐ
Ｘ３＊＝Ｘ４
Ｘ４＊＝Ｄｍ０（ｒ／ＲＭｔ）Ｘ６＋Ｐ０（ｒ／ＲＭｔ）Ｘ９-（Ｂｍ／Ｍｔ）Ｘ４-（Ｂｐ／Ｍｔ）Ｘ４-（Ｋｐ／Ｍｔ）Ｘ３＋（Ｋｐ／Ｍｔ）Ｘ１＋（Ｂｐ／Ｍｔ）Ｘ２-Ｆｄｉｓｔｕｒｂ／Ｍｔ
Ｘ５＊＝-（Ｋｅ／Ｊｅ）Ｘ５-（Ｄｐ０／Ｊｅ）Ｘ６-（Ｐ０／Ｊｅ）Ｘ７＋（Ｋｅ／Ｊｅ）ωｄｅｓ
Ｘ６＊＝Ｄｐ０（βｅ／Ｖ０）Ｘ５＋ωｅ０（βｅ／Ｖ０）Ｘ７-（Ｃｔβｅ／Ｖ０）Ｘ６-Ｄｍ０（ｒ／Ｒ）（βｅ／Ｖ０）Ｘ４-ωｍ０（βｅ／Ｖ０）Ｘ９
Ｘ７＊＝Ｘ８ 
Ｘ８＊＝（ＡｃｐＫｐｕｍｐ／Ｍｐｃｐ）Ｘ１１-（Ｂｃｐ／Ｍｐｃｐ）Ｘ８-（Ｋｃｐ／Ｍｐｃｐ）Ｘ７-（ＫｐｕｍＦｐｒｅｐ／Ｍｐｃｐ）
Ｘ９＊＝Ｘ１０
Ｘ１０＊＝（ＡｃｍＫｍｏｔｏｒ／Ｍｍｃ）Ｘ１２-（Ｂｍ／Ｍｍｃｍ）Ｘ１０-（Ｋｍ／Ｍｍｃ）Ｘ９-（ＫｍｏｔｏｒＦｐｒｅｍ／Ｍｍｃ）
Ｘ１１＊＝Ｋｅ（βｅ／Ｖ０）ｅＶｐ-Ａｃｐ（βｅ／Ｖ０Ｋｐｕｍｐ）Ｘ８-（Ｃ＋Ｋｐ）（βｅ／Ｖ０）Ｘ１１
Ｘ１２＊＝Ｋｅ（βｅ／Ｖ０）ｅＶｍ-Ａｃｍ（βｅ／Ｖ０Ｋｍｏｔｏｒ）Ｘ１０-（Ｃ＋Ｋｐ）（βｅ／Ｖ０）Ｘ１２
【００６４】
ここで、
Ｂｐ＝ダンパー減衰
Ｃｔ＝油圧システム漏れの合計
Ｆｄｉｓｔｕｒｂ＝全ての外乱力の合計
Ｆｌｏａｄ＝負荷に起因する力
Ｋｐ＝ダンパー剛性
Ｍｐ＝負荷質量
Ｍｔ＝車両質量
Ｖ０＝油圧流体量
βｅ＝油圧流体の体積弾性率
ωｄｅｓ＝原動機の所望の速度
Ｄｍ０、Ｄｐ０、ωｅ０、ωｍ０、およびＰ０は、システム動作点値である。
Ｒはギア比である。
Ｒはホイール半径である。
ＪｅおよびＫｅは、ディーゼルエンジン慣性および制御ゲイン定数である。
Ｋｐｕｍｐ、Ｋｍｏｔｏｒ、Ｋｍ、Ｋｐ、ＦｐｒｅｐおよびＦｐｒｅｍは、ポンプおよびモータのコントローラパラメータである。
Ｍｍ、Ｍｐ、Ｂｍ、ｃｍ、ｃｐは、ポンプおよびモータのコントローラピストンパラメータである。
【００６５】
加えて、前記状態空間は、以下のように規定される。
【００６６】
【表２】
0005985469.tif 000003
【００６７】
上記のシステム状態空間表記の記載を利用することにより、ωｅ、ＶｔおよびＰをシステム出力として制御することにより、車両１０を動作させるために主要コントローラ２４から入力される基本数値としてｙ＝ｆ（ｕ）、Ｄｐ、Ｄｍ、およびωｄｅｓを用いる。任意の公知の数値計算環境（例えば、（Ｓｉｍｕｌｉｎｋ（登録商標）が付記されているかまたは付記されていない）ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）下で販売されているもの）を用いて、開ループ伝達関数Ｇ（ｓ）を展開することが可能である。
【００６８】
前記開ループ伝達関数を解くことにより、前記システムの動的挙動（すなわち、その支配極）が得られる。同時に、パラメータおよび概算分析を行うことで、有意でない要素を除去し、高速応答ダイナミクスを軽減し、これにより、状態行列Ａ、ＢおよびＣを簡潔にする。例えば、ポンプおよびモータバルブ制御システムの設計を行う際、前記システムの動的応答および関連スワッシプレート（ポンプおよびモータ）の動きが入力サーボバルブ電圧に相対して高速となり、純粋なゲインとしてみなすことができるように、設計を行う。
【００６９】
同様に、低速で変化する外乱負荷（例えば、風および傾斜）および制御ピストンバネプレロード係数（ポンプおよびモータ）も無視してよい。
【００７０】
さらに図２に示すように、速度コントローラ２６および力コントローラ２８は、油圧ポンプ２０ａの変位（Ｄｐ）と、油圧モータ２２ａの変位（Ｄｍ）と、原動機１８の所望の速度（ωｄｅｓ）とを制御する。これらの変位および速度は、ＨＤＳ１２を介して実行される。その結果、特に、原動機１８の実際の速度（ωｅ）と、車両の牽引力（Ｆ）と、ＨＤＳの圧力（Ｐ）と、車両１０の速度（Ｖｔ）と、油圧モータの速度（ωｍ）とに影響が出る。前記車両に対し、これらの値を測定するための１つ以上の器具を供給することができることが理解される（例えば、原動機速度センサー３０、車両牽引力センサー３２、ＨＤＳ圧力センサー３４、車両速度センサー３６、およびモータ速度センサー３８）。これらのセンサーはそれぞれ、例えば当該分野において公知の様態で設けることができる。
【００７１】
詳細には、速度コントローラ２６は、目標速度の決定および／または油圧ポンプ２０ａの変位（Ｄｐ）、油圧モータ２２ａの変位（Ｄｍ）および原動機１８の所望の速度（ωｄｅｓ）の制御方法、の決定を行うように構成され得る。前記決定は、前記原動機の動力出力（これは、その実際の速度ωｅに予測可能に関連する）と、油圧モータの測定された実際の速度ωｍとに基づいて、行われる。加えて、前記力コントローラは、目標トルクの決定および／または油圧ポンプ２０ａの変位（Ｄｐ）、油圧モータ２２ａの変位（Ｄｍ）および原動機１８の所望の速度（ωｄｅｓ）の制御方法の決定を行うように構成され得る。前記決定は、前記油圧モータの測定された実際の速度ωｍと、車両の測定された牽引力Ｆに基づいて行われる（牽引力Ｆは、油圧モータ２２ａのトルクに関連する）。
【００７２】
図１Ｃに示す別の例によれば、駆動システム１２は電気駆動システムである。原動機１８は、任意の適切な原動機であり得る（例えば、ディーゼルエンジン）。発電機２０は発電機２０ｂであり得、モータ２２は、任意の適切な種類の電気モータ２０ｂであり得る。電気モータ２２ｂの速度およびトルクは、周知のように用いられる電気モータの種類に基づいて任意の適切な方法で制御することが可能であることが理解される。
【００７３】
前記電気駆動システムのための開ループ伝達関数は、上記したような方法と同様の方法で適宜決定することが可能である。
【００７４】
図１Ｃに示す例は、１つよりも多くの発電機２０ｂを含み、これらの発電機２０ｂはそれぞれ、実線で示すように１つ以上の電気モータ２０ｂを駆動することが理解される。このような場合、各発電機２０ｂは、電気モータ２２ｂへとさらに接続され得る。電気モータ２２ｂは、破線によって示すように１つ以上の他の発電機によって駆動される。よって、発電機２０ｂのうち１つが故障した場合でも、その他の発電機２０ｂのうち１つ以上により、前記故障した発電機によって今まで駆動されていた電気モータ（単数または複数）２２ｂが自動的に駆動されるように構成することができる。よって、駆動システム１２において冗長性が得られる。前記車両は、図示のように１つの原動機１２を含んでもよいし、あるいは１つよりも多くの原動機１２を含んでもよい（例えば、各発電機２０ｂと関連付けられたもの）。
【００７５】
本明細書中に記載のような電気駆動システムにより、いくつかの利点が得られ得る。例えば、このようなシステムにより、車両１０の低速動作が容易化される。すなわち、前記車両が飛行機を牽引する車両である場合、車両１０によってプッシュバック動作を行うことが可能となる。加えて、駆動システム１２による高レベル制御も可能となり、その結果、高負荷に起因する損傷から飛行機の前脚をより良好に保護することができる。飛行機の前脚は典型的には、車両１０から直接力を受ける要素である。
【００７６】
上述するように動作する主要コントローラ２４を提供することにより、複数の入力を用いて複数の出力を同時に決定することが可能となることが理解される。
【００７７】
本発明に関連する当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく多数の変更、改変および改造が適宜可能であることを容易に理解する。例えば、ＨＤＳによって駆動されかつ多自由度の負荷を受ける任意の種類のシステム（例えば、構造物および／または昇降装置、アンテナ）と共に用いられるように前記主要コントローラを適宜構成することが可能である。
【図１Ａ】
0005985469.tif 000004
【図１Ｂ】
0005985469.tif 000005
【図１Ｃ】
0005985469.tif 000006
【図２】
0005985469.tif 000007