(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に取り付けられたトレーラの揺動を安定させるためのシステムであって、
第１のコントローラと、
前記車両の運転状態を知覚するように構成され、前記第１のコントローラと電子通信する複数のセンサであって、各センサが前記第１のコントローラにセンサデータを送信する、複数のセンサと、
偏揺れ率誤差をフィルタリングし、それにより実際のトレーラ偏揺れ率を決定する帯域通過フィルタを有し、
命令を記憶する第１のコンピュータ可読メモリであって、前記命令が前記第１のコントローラによって実行されると、前記第１のコントローラが、
前記センサから受け取る前記センサデータを評価し、それにより前記車両の現在の車両偏揺れ率、目標車両偏揺れ率、および前記目標車両偏揺れ率と前記現在の車両偏揺れ率との差に基づく前記偏揺れ率誤差を決定し、
前記センサデータに基づいて、前記車両がまっすぐに走行しているかどうかを決定し、
前記実際のトレーラ偏揺れ率とトレーラ目標偏揺れ率とに基づいてトルク分配信号を決定し、前記トルク分配信号は、前記目標車両偏揺れ率が前記現在の車両偏揺れ率を超過したときに、前記車両の第１の後輪に加えられる増加したトルクを示し且つ第２の後輪に加えられる増加したトルクを示し、かつ、
前記トルク分配信号をトルクベクトル化デバイスに送信する、
ことになる、第１のコンピュータ可読メモリと、を有し、
前記トルクベクトル化デバイスは前記車両の制動を伴うことなく前記トレーラの前記揺動を安定させるように構成され、
前記トルクベクトル化デバイスは、
前記第１のコントローラと電子通信する第２のコントローラと、
命令を記憶する第２のコンピュータ可読メモリであって、前記命令が前記第２のコントローラによって実行されると、前記第２のコントローラが、
前記トルク分配信号に基づいて前記第１の後輪及び前記第２の後輪にトルクを加え、且つ
前記トルク分配信号及び前記車両の前記第１の後輪及び前記第２の後輪に現在利用可能なトルク量に基づいて車両エンジンからの追加の補償トルクを要求する、
ことになる、第２のコンピュータ可読メモリと、を含む、
システム。
【請求項２】
前記第１のコンピュータ可読メモリが、ソフトウェアモジュールからの命令をさらに記憶し、
前記ソフトウェアモジュールが、前記第１のコントローラによって実行されると、前記現在の車両偏揺れ率および前記目標車両偏揺れ率を決定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記目標車両偏揺れ率と前記現在の車両偏揺れ率の差を計算し、かつ、前記偏揺れ率誤差を決定する第１の加算ノード回路をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記実際のトレーラ偏揺れ率および前記トレーラ目標偏揺れ率を使用して非対称コントローラ信号を決定する第２の加算ノード回路をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記非対称コントローラ信号を受け取り、かつ、前記トルク分配信号を前記トルクベクトル化デバイスに出力する比例積分微分コントローラをさらに備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記トルク分配信号が、前記トルクベクトル化デバイスが前記トレーラの前記揺動を安定させるために１つまたは複数の車両車輪に分配する補償車輪トルクに関する情報を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記トルクベクトル化デバイスが、前記トルク分配信号に基づいて、制御可能４輪駆動結合デバイスに補償車輪トルク要求を送る、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
補償車輪トルクがエンジンによって生成され、前記制御可能４輪駆動結合デバイスによって前記トルクベクトル化デバイスに伝達される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
車両に取り付けられたトレーラの揺動を安定させるための方法であって、
コントローラが前記車両の運転状態を知覚するように構成される複数のセンサからセンサデータを受け取るステップと、
前記センサから受け取った前記センサデータを評価するステップと、
前記車両の現在の車両偏揺れ率、目標車両偏揺れ率、および前記目標車両偏揺れ率と前記現在の車両偏揺れ率との差に基づく偏揺れ率誤差を決定するステップと、
前記センサデータに基づいて、前記車両がまっすぐに走行しているかどうかを決定するステップと、
前記偏揺れ率誤差をフィルタリングするための帯域通過フィルタを使用してトレーラの実際の偏揺れ率を決定するステップと、
前記実際のトレーラ偏揺れ率とトレーラ目標偏揺れ率とに基づいてトルク分配信号を決定するステップであって、前記トルク分配信号は、前記目標車両偏揺れ率が前記現在の車両偏揺れ率を超過したときに、前記車両の第１の後輪に加えられる増加したトルクを示し且つ第２の後輪に加えられる増加したトルクを示す、ステップと、
前記トルク分配信号をトルクベクトル化デバイスに送信するステップと、
前記現在の車両偏揺れ率が前記目標車両偏揺れ率を超過したときに前記車両の第１の後輪に増加したトルクを加え、且つ
前記トルク分配信号及び前記車両の前記第１の後輪及び前記第２の後輪に現在利用可能なトルク量に部分的に基づいて車両エンジンからの追加の補償トルクを要求する、
ことにより、前記トルクベクトル化デバイスにより受け取られた前記トルク分配信号に基づいて、前記車両の制動を伴うことなく前記トレーラの前記揺動を安定化させるステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
前記現在の車両偏揺れ率および前記目標車両偏揺れ率を決定するステップが、ソフトウェアモジュールを実行するステップをさらに含み、前記偏揺れ率誤差を決定するステップが、第１の加算ノード回路を実行するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記実際のトレーラ偏揺れ率および前記トレーラ目標偏揺れ率を入力する第２の加算ノード回路を使用して非対称コントローラ信号を決定するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記トルクベクトル化デバイスが前記トレーラの前記揺動を安定させるために１つまたは複数の車両車輪に分配する補償車輪トルクに関する情報を提供するステップをさらに含み、この情報が前記トルク分配信号の中に含まれる、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記補償車輪トルクを左側後輪、右側後輪、または両方の後輪に分配するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記補償車輪トルクを前記右側後輪から前記左側後輪へ伝達するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記補償車輪トルクを前記左側後輪から前記右側後輪へ伝達するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記トルク分配信号に基づいて、制御可能４輪駆動結合デバイスに補償車輪トルク要求を送るステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
エンジンによって補償車輪トルクを生成し、かつ、前記制御可能４輪駆動結合デバイスによって前記補償車輪トルクを前記トルクベクトル化デバイスに伝達するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、トレーラ揺動を抑制するためのシステムに関する。より詳細には、本発明の実施形態は、トルクベクトル化デバイスの使用による、車両の制動すなわち減速を伴わない、車両牽引システムにおけるトレーラ振動すなわち揺動の安定化に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]牽引車両によって牽引されるトレーラは、多くの異なる理由で前後に振動する、すなわち揺動することがあり、この揺動は、場合によっては車両安定性の問題をもたらしている。トレーラが揺動する原因になっているいくつかの理由の中には、道路の状態、交通、天候状態、荷重の位置、荷重の量および車両の速度がある。トレーラの大きな揺動は、車両の後端が持ち上がり、また、車両が側方へ押される原因になり、そのために車両の制御が失われ、転覆事故を起こす危険が著しく高くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
[0003]トレーラ揺動を制御し、かつ、抑制するための既存のシステムが存在しているが、これらの既存のシステムには、一般に、車両の制動すなわち減速を伴うことなくトレーラ揺動を抑制するシステムは含まれていない。
【０００４】
[0004]車両におけるトレーラ揺動を検出し、かつ、制御する既存のシステムは、トレーラまたは車両の車輪を制動し、かつ、トレーラ揺動を制御するために、一般に、車両のブレーキシステムを制御している。この状況では、車両は、最終的には減速するかあるいは停止することになる。制動を利用しているトレーラ揺動抑制システムの場合、運転者に干渉するレベルでときどき唐突にブレーキがかかる。したがって運転者は、このようなシステムが邪魔であるか、あるいは落ち着かないものと感じていることがしばしばである。さらに、いくつかの従来の車両システムは、車両が曲がる際に（例えば車両が角の周りを進行する際に）、左側の車両車輪と右側の車両車輪の間に駆動トルクを伝達している。しかしながら、トレーラは、曲がる状況の間のみ揺動するのではなく、車両がまっすぐに走行している（前方または後方に向かって）場合にも揺動する。したがって、トルクベクトル化デバイスを使用して、車両の減速すなわち制動を伴うことなく後部車輪間に駆動トルクを伝達する、トレーラ揺動を安定させるための改良型システムおよび方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]本発明によれば、車両に取り付けられたトレーラの揺動を安定させるためのシステムが提供される。システムは、コントローラ、およびコントローラと電子通信し、コントローラにセンサデータを送信する複数のセンサを含む。トルクベクトル化デバイスはコントローラと電子通信し、コンピュータ可読メモリは、コントローラによって実行される命令を記憶する。コントローラは、これらの命令によって、センサから受け取るセンサデータを評価し、それにより車両の現在の車両偏揺れ率、目標車両偏揺れ率および偏揺れ率誤差を決定する。コントローラは、これらの命令によって、さらに、車両がまっすぐに走行しているかどうかを決定し、トルク分配信号を決定し、かつ、このトルク分配信号をトルクベクトル化デバイスに送信し、それにより車両の制動を伴うことなくトレーラの揺動を安定させる。
【０００６】
[0006]また、本発明によれば、車両に取り付けられたトレーラの揺動を安定させるための方法が提供される。この方法は、コントローラが複数のセンサからセンサデータを受け取るステップと、センサから受け取ったセンサデータを評価するステップと、車両の現在の車両偏揺れ率、目標車両偏揺れ率および偏揺れ率誤差を決定するステップとを含む。この方法は、車両がまっすぐに走行しているかどうかを決定するステップと、トルク分配信号を決定するステップと、車両の制動を伴うことなくトレーラの揺動を安定させるために、トルク分配信号をトルクベクトル化デバイスに送信するステップとをさらに含む。
【０００７】
[0007]本発明の他の態様については、以下の詳細な説明および添付の図面を考察することによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】[0008]本発明の実施形態による、トレーラ揺動を安定させるためのシステムを含んだ牽引システムを示す図である。
【図２】[0009]図１に示されている牽引システムの１つのタイプのトレーラ揺動を示す図である。
【図３】[0010]図１に示されている牽引システムの他のタイプのトレーラ揺動を示す図である。
【図４】[0011]トレーラ揺動を安定させるためのシステムのコントローラのコンポーネントおよび接続を示す図である。
【図５】[0012]トレーラ揺動を安定させるためのシステムの概括的な動作を示す図である。
【図６】[0013]トレーラ揺動を安定させるためのシステムを使用してトレーラの揺動を安定させるための方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0014]本発明の何らかの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その出願において、以下の説明の中で示されている、あるいは添付の図面に示されているコンポーネントの構造および配置の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、また、様々な方法で実践することができ、あるいは様々な方法で実施することができる。
【００１０】
[0015]図１は、牽引車両１５およびトレーラ２０を示したものである。車両１５は、連結システム２５によってトレーラ２０に結合されている。図に示されている例では、連結システム２５は、連結ボールおよびボールレシーバを含む。いくつかの実施形態では、他の連結システムを使用して牽引車両１５がトレーラ２０に結合される。車両１５のオペレータ（つまり運転者）は、スロットルおよびブレーキを操作し、ステアリングホイールを回して車両を所望の方向に向ける。トレーラ揺動を安定させるためのシステム３０（以下でより詳細に説明する）は、車両１５またはトレーラ２０の制動または停止を伴うことなくトレーラ揺動を制御するために、トレーラ２０が揺動しているかどうかを決定し、かつ、車両１５の車輪に分配されるトルクを調整する。２００９年７月３０に出願した米国特許出願第１２／５１２７８３号（参照により本明細書に組み込まれている）に、車両牽引システムにおけるトレーラ揺動を検出し、かつ、決定する方法が記載されている。
【００１１】
[0016]図５に最も良好に示されているように、トレーラ揺動安定化システム３０は、電子制御装置（ＥＣＵ）（つまりコントローラ）３２、複数のセンサ４０、ならびに車両のエンジン５０およびトランスミッション５５とトルクベクトル化デバイス６０とを接続している制御可能４輪駆動結合デバイス４５を含む。車両１５は４つの車輪６５を含み、そのうちの２つの車輪（６５Ａおよび６５Ｂ）は車両の前端に位置し、他の２つの車輪（６５Ｃおよび６５Ｄ）は車両の後端に位置している。２つの後輪６５Ｃおよび６５Ｄは、トルクベクトル化デバイス６０に機械的に接続されている。トルクベクトル化デバイス６０は、車両が走行している間、トレーラ２０によって生成される揺動を抑制するために、コントローラ３２から命令を受け取り、かつ、後輪６５Ｃと６５Ｄの間に駆動トルクを伝達するように動作することができる。一実施形態では、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｂｏｓｃｈによって創出されたＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｐｒｏｇｒａｍシステム（「ＥＳＰ（登録商標）」）のＥＳＰコントローラが、本明細書における教示によるソフトウェアを使用して修正され、コントローラ３２として使用される。
【００１２】
[0017]センサ４０を使用して車両１５の現在の運転状態が知覚され、かつ、現在の運転状態を表す情報がコントローラ３２に提供される。センサ４０は、アナログデータまたはディジタルデータを含むことができる定義済みデータ構造でセンサ測定データを送信する。これらのセンサ４０は、１つまたは複数の車輪速度センサ、偏揺れ率センサ、横方向加速度センサ、ステアリング角度センサおよびブレーキ圧センサを含む。他の実施形態では、車両１５は、もっと多くの、あるいはもっと少ないセンサを含むことができる。ＥＳＰシステムを利用している実施形態では、これらのセンサ４０は、ＥＳＰシステムに組み込まれたセンサである。これらのセンサは、較正回路またはプロセッサを備えている場合、知覚した状態を較正済みの形態に内部で変換することができる。これらのセンサが較正回路またはプロセッサを備えていない場合は、他の外部プロセス、例えばＥＣＵ３２によって、知覚した状態を較正済み信号に変換することができる。センサ４０は、直接ＥＣＵ３２に接続することも、あるいはコントローラ３２に接続されているコントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）バス７０などのネットワークに接続することも可能である。ＣＡＮバス７０は他の車両システムに接続されている。
【００１３】
[0018]図１に最も良好に示されているように、トレーラ２０は、タン８０を備えたフレーム７５、前方桁８５および後方桁９０を含む。タン８０は、第１の端部に連結ボールレシーバ８７を含み、後方桁９０まで延在している。タンは、トレーラ２０の左側の車輪９５Ａ／９５Ｂと右側の車輪９５Ｃ／９５Ｄの間のほぼ中央に位置している。左側の車輪９５Ａ／９５Ｂおよび右側の車輪９５Ｃ／９５Ｄは、車軸１０５によって結合されている。トレーラ２０は、異なる数（例えば２つ）の車軸を有することができ（したがって異なる数の車輪を有することができ）、また、トレーラ２０は、セミトレーラ、フルサイズトレーラ、ボートトレーラ、キャンパー、等々であってもよい。個々の車輪９５Ａおよび９５Ｂには、関連する車輪に制動力を供給するために使用されるトレーラブレーキ１１０が取り付けられている。油圧制動システムを使用している実施形態では、油圧制動装置１１５はトレーラ２０上に含まれている。
【００１４】
[0019]図２および図３は、システム３０によって制御されるトレーラ２０の異なる揺動変化のいくつかを示したものである。図２には、車両１５が左側（つまり反時計回り方向）に曲がり、したがって連結システム２５によってトレーラ２０が車両の方向に導かれるため、トレーラが同じく左側に揺動する状況が示されている。矢印ΜＴは、トレーラ揺動に基づいてトレーラ２０によって生成されるトルクを表している。トレーラ揺動によって生成されるこのトルクΜＴは、トレーラトルクΜＴの方向とは逆の方向を有する合成車両トルクＭＶの形で車両１５に伝達される。トレーラ２０によって生成される車両トルクＭＶと釣り合いを取り、かつ、トレーラ揺動を制御するために、システム３０は、逆トルクＭＴＶＤを車両１５の左後輪６５Ｃに分配する。このトルクＭＴＶＤは、エンジン５０によって生成され、トルクベクトル化デバイス６０によって、以下でより詳細に説明するプロセスで分配される。
【００１５】
[0020]図３には、車両１５が右側（つまり時計回り方向）に曲がり、したがってトレーラ２０が同じく右側に揺動する状況が示されている。矢印ΜＴは、この場合もトレーラ揺動のためにトレーラ２０によって生成されるトルクを表している。このトレーラ揺動トルクΜＴは、この場合もトレーラトルクΜＴの方向とは逆の方向を有する合成車両トルクＭＶの形で車両１５に伝達される。この状況では、トレーラ２０によって生成される車両トルクＭＶと釣り合いを取り、かつ、トレーラ揺動を制御するために、システム３０は、トルクベクトル化デバイス６０を使用して、逆トルクＭＴＶＤを車両１５の右後輪６５Ｄに分配する。
【００１６】
[0021]上で言及したように、トレーラは、曲がる状況の間のみ振動するのではなく、車両１５がまっすぐに走行している（前方または後方に向かって）場合にも振動することがある。このタイプのトレーラ揺動が生じる原因のいくつかには、道路の状態（例えば穴ぼこ、道路隆起または道路上の他の物体上での運転）、交通（例えば交通渋滞または交通事故による突然の制動）、トレーラ２０の荷重の位置および量、および車両１５の速度がある。以下で説明するように、システム３０は、まっすぐに走行している間、または角を曲がっている間に生成されるトレーラ揺動を、車両１５の制動すなわち減速を伴うことなく調整するように構成されている。システム３０は、トルクベクトル化デバイス６０を使用して、後輪６５Ｃと６５Ｄの間にトルクを分配する。
【００１７】
[0022]図４は、ＥＣＵ３２のコンポーネント、およびＥＣＵ３２、センサ４０、トルクベクトル化デバイス６０およびＣＡＮバス７０の間の接続を略図で示したものである。コントローラ３２は、センサからセンサ読値（センサデータ）を受け取り、受け取ったデータをコントローラ３２を使用して処理し、それによりトレーラ揺動を安定させる。いくつかの実施形態では、コントローラ３２は、バス７０を介してではなく、センサ４０から直接センサ読値を獲得する。図に示されている実施形態では、システム３０は、車輪速度センサ１６０、偏揺れ率センサ１６５、横方向加速度センサ１７０、ステアリング角度センサ１７５およびブレーキ圧センサ１８０を含む。
【００１８】
[0023]図４に示されている実施形態では、コントローラ３２は、ＥＰＵ１２０、入力／出力インタフェース１２５、およびランダム・アクセス・メモリ（「ＲＡＭ」）１３０およびリード・オンリ・メモリ（「ＲＯＭ」）１３５などの１つまたは複数のメモリモジュールを含む。ＥＰＵ１２０は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラまたは他のプログラマブルデバイス（例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、専用集積回路（ＡＳＩＣ）、等々）として実施される。ＥＰＵ１２０は、ＲＡＭ１３０（とりわけ実行中）、ＲＯＭ１３５（概して永久的に）、または他のメモリあるいはディスクなどの他の非一時的コンピュータ可読媒体に記憶することができるソフトウェアを実行する。必要に応じて、このようなソフトウェアを読み出すために、このようなメモリまたはディスクドライブにマイクロコントローラを接続することができる。
【００１９】
[0024]ＲＡＭ１３０およびＲＯＭ１３５は、プロセッサ１２０の内部に存在させることも、プロセッサ１２０の外部に存在させることも、あるいはプロセッサ１２０の内部および外部の両方に存在させることも可能である。ＥＰＵ１２０は、情報（例えばバス７０から受け取る情報、またはＥＰＵ１２０によって実行されるモジュールによって生成される情報）をＲＡＭ１３０に送る。さらに、ＲＡＭ１３０は、システム３０の他のコンポーネントからデータを受け取り、記憶することができる。図５に示されている実施形態ではＲＡＭ１３０が使用されているが、他のメモリデバイスを実施することも可能である。コントローラ３２は、トレーラ揺動を調整するために、センサ４０およびトルクベクトル化デバイス６０と電子通信する。入力／出力インタフェース１２５は、センサ４０からのセンサ読値を含む情報をバス７０を介して送信および／または受信する。
【００２０】
[0025]コントローラ３２は、さらに、様々なシステム（例えばハードウェアの形態の）を含み、また、命令としてメモリ（例えばＲＡＭ１３０またはＲＯＭ１３５）に記憶され、かつ、ＥＰＵ１２０によって実行されるモジュールを含む。ある特定の構成では、コントローラ３２は、アプリケーションまたはソフトウェアモジュール１４０、帯域通過フィルタ１４５、複数の加算ノード回路１５０および比例積分微分（「ＰＩＤ」）コントローラ１５５を備えている。一実施形態では、ソフトウェアモジュール１４０は、Ｒｏｂｅｒｔ  ＢｏｓｃｈのＥＳＰシステム内のＥＳＰコントローラのＳｏｆｔｗａｒｅモジュールである。
【００２１】
[0026]以下でより詳細に説明するように、ソフトウェアモジュール１４０は、ＥＰＵ１２０によって実行されるソフトウェアプログラムであり、センサ４０から受け取るセンサデータを評価し、それにより車両１５の現在の車両偏揺れ率、目標車両偏揺れ率および偏揺れ率を決定するために設計される。さらに、ソフトウェアモジュール１４０は、コントローラ３２の他のエレメント（例えば帯域通過フィルタ１４５およびＰＩＤコントローラ）と通信し、それによりトレーラ偏揺れ率およびトルク分配信号を決定し、このトルク分配信号をトルクベクトル化デバイス６０に送信するように設計される。トルクベクトル化デバイス６０は、トレーラの揺動を安定させるために、トルク分配信号に基づいて補償車輪トルクを車輪６５に分配するように動作することができる。
【００２２】
[0027]図５は、システム３０の動作を示したものである。システム３０は、車両が依然として走行している間、コントローラ３２およびトルクベクトル化デバイス６０を使用して、車両１５によって引っ張られるトレーラ２０の揺動を制御し、安定させるように構成されている。最初に、コントローラ３２のソフトウェアモジュール１４０が、センサ４０からセンサ読値を受け取る。偏揺れ率センサ１６５が車両１５の偏揺れ率を測定し、また、ステアリング角度センサ１７５が車両１５のステアリングホイールのステアリング角度を測定する。これらの読値が他の測定データと共に、ディジタル信号またはアナログ信号としてコントローラ３２のソフトウェアモジュール１４０に出力される。いくつかの実施形態では、偏揺れ率センサ１６５のうちの１つが故障し、あるいは誤差が生じた場合の冗長性を提供するために、複数の偏揺れ率センサ１６５が使用される。
【００２３】
[0028]ソフトウェアモジュール１４０は、センサ４０からセンサ読値を受け取り、また、ソフトウェアモジュール１４０は、受け取った読値を処理するように構成されている。上で言及したように、モジュール１４０への入力のうちの１つは、車両１５の車両偏揺れ率１８３である。ソフトウェアモジュール１４０は、センサデータに基づいて車両１５の速度を計算する。さらに、ソフトウェアモジュール１４０は、ステアリング角度センサ１７５から受け取るステアリングホイール角度に関する情報を解析する。モジュール１４０は、運転者が実際に車両を故意に操縦しているか、あるいは車両の振動がトレーラ揺動によるものであるかどうかを決定する。モジュール１４０は、さらに、車両１５がまっすぐに走行しているか、あるいは角を曲がっているかどうかを決定する。ソフトウェアモジュールは、決定された車両速度、車両偏揺れ率１８３を使用し、センサ４０からのデータを評価することにより、目標車両偏揺れ率１８５を決定する。目標偏揺れ率１８５は、解析された特性に基づく、車両１５の運転者が意図する偏揺れ率を表している。
【００２４】
[0029]次に、コントローラ３２は、ソフトウェアモジュール１４０によって決定された目標車両偏揺れ率１８５を第１の加算ノード回路１５０に提供する。第１の加算ノード回路１５０へのもう１つの入力は、ソフトウェアモジュール１４０によってフィルタリングされた現在の車両偏揺れ率１８３である。第１の加算ノード回路１５０からの出力は、運転者が意図する目標車両偏揺れ率１８５と、システム３０によって測定される現在の車両偏揺れ率１８３との差を示す偏揺れ率誤差信号Ｅ１である。偏揺れ率誤差信号Ｅ１は、車両偏揺れ率に対するトレーラ揺動の入力のレベルを表している。
【００２５】
[0030]決定された偏揺れ率誤差信号Ｅ１は、帯域通過フィルタ１４５に入力される。帯域通過フィルタ１４５は、偏揺れ率誤差信号Ｅ１をフィルタリングし、トレーラ揺動を表す特定の周波数の信号を通過させる。これにより、実際のトレーラ揺動と、ステアリングホイールを動かすことによって運転者が故意に車両を曲げることによって生じる車両振動である運転者促進揺動との間の区別が補助される。例えば、帯域通過フィルタ１４５は、受け取った信号をフィルタリングし、０．５Ｈｚと１．５Ｈｚの間の周波数を有する信号を通過させるように構成することができる。偏揺れ率誤差信号が極めて低い周波数または極めて高い周波数を有している場合、システムは、これはトレーラ揺動によるものではないことを決定する。偏揺れ率誤差信号のこのような低い周波数または高い周波数は、運転者が車両を高速で運転し、あるいは操縦することによって生成されることがある。
【００２６】
[0031]帯域通過フィルタ１４５は、トレーラ２０の実際の偏揺れ率を表す信号１８７を出力する。この信号は、第２の加算ノード回路１５０に入力される。第２の加算ノード回路１５０の第２の入力は、トレーラ目標偏揺れ率１８９である。トレーラ目標偏揺れ率１８９の値は、車両およびトレーラの移動方向で決まる。例えば車両およびトレーラがまっすぐの方向に移動している場合、トレーラ目標偏揺れ率１８９は、運転者がまっすぐの移動を希望しているため、常に一定のゼロである。トレーラ目標偏揺れ率１８９を一定のゼロにし、これと実際のトレーラ偏揺れ率１８７とを加算することにより、システム３０は、車両およびトレーラの決定された特性に基づいて実際のトレーラ偏揺れ率１８７を制御することができ、延いてはトレーラ揺動を制御することができる。さらに、車両およびトレーラが角を曲がっている場合、トレーラ偏揺れ率１８７は、角を曲がる半径と関連した特定の値である。第２の加算ノード回路１５０の出力は、車両およびトレーラを安定状態（例えば運転者が意図する状態）にする非対称コントローラ信号Ｅ２である。
【００２７】
[0032]出力される非対称コントローラ信号Ｅ２は、車両１５およびトレーラ２０の現在の走行状況に応じて異なっていてもよい。例えば車両１５が角を曲がっている間、トレーラ２０は、車両と共に角を曲がるためには特定の偏揺れ率に耐えなければならない。その場合、トレーラ目標偏揺れ率１８９はゼロより大きい。コントローラ３２は、車両１５およびトレーラ２０の速度および位置を評価し、トレーラがその角を曲がるために必要なトレーラ目標偏揺れ率を決定する。コントローラ３２は、その決定に基づいて適切な非対称コントローラ信号Ｅ２（ゼロより大きい信号）を出力する。他の例では、コントローラ３２は、トレーラが偏揺れ率が全くない状態で走行しなければならず（例えば車両がまっすぐに走行している場合）、全く振動してはならないことを決定する。その場合、トレーラ目標偏揺れ率１８９はゼロであり、出力される非対称コントローラ信号Ｅ２は、トレーラ２０を完全に安定させることになる適切な量のトルクの生成をシステム３０に要求することになる。
【００２８】
[0033]第２の加算ノード回路１５０から出力される非対称コントローラ信号Ｅ２は、ＰＩＤコントローラ１５５に入力される。ＰＩＤコントローラの役割は、その非対称コントローラ信号Ｅ２を電圧信号に変換することによって増幅することである。ＰＩＤコントローラ１５５は、トルクベクトル化デバイス６０に送信される連続非対称トルク分配信号１９０を出力する。連続非対称トルク分配信号１９０は、トレーラの揺動を安定させるためにトルクベクトル化デバイス６０が車両１５の後輪に分配しなければならない補償車輪トルクに関する情報を含む。車両１５の車輪と車輪の間に伝達されるトルクは、トレーラ揺動に対抗し、車両の制動すなわち減速を伴うことなくトレーラ２０を安定させる。
【００２９】
[0034]いくつかの構成では、トルクベクトル化デバイス６０は、メモリ（図示されていないエレメント）に記憶されているソフトウェアを実行するコントローラを含む。トルクベクトル化デバイス６０は、連続非対称トルク分配信号１９０を受け取り、トレーラ揺動を安定させるために、信号１９０の指示に従って左側後輪または右側後輪のいずれか、または両方の後輪に補償車輪トルクを分配する。例えばトルクベクトル化デバイス６０は、トルクを右側後輪から左側後輪へ伝達する（例えば図２のようにトレーラが左側へ揺動する場合）。さらに、トルクベクトル化デバイス６０は、トルクを左側後輪から右側後輪へ伝達する（例えば図３のようにトレーラが右側へ揺動する場合）。さらに、トルクベクトル化デバイス６０は、必要に応じてトルクを右側および左側の両方の後輪に伝達する（例えば図１のようにトレーラが左右に揺動するが、車両がまっすぐに走行している場合）。
【００３０】
[0035]一実施形態では、トルクベクトル化デバイス６０には、トレーラ揺動を制御するための追加補償車輪トルクが必要である。トルクベクトル化デバイス６０は、それ自体では何らかのトルクを生成することはなく、単に非対称トルク分配信号１９０に基づいてトルクを分配するだけである。追加トルクは、通常、エンジン５０によってもたらされる、つまり生成される。トルクベクトル化デバイス６０は、トルク分配信号１９０に基づいて４輪駆動結合デバイス４５に補償車輪トルク要求を送る。４輪駆動結合デバイス４５は、メモリに記憶されているソフトウェアを実行し、かつ、エンジン５０からトルクベクトル化デバイス６０へ現在伝達されているトルクの大きさを決定するコントローラを含む。４輪駆動結合デバイス４５は、その決定およびトルクベクトル化デバイス６０からの要求に基づいて、必要なトルクをエンジン５０からトルクベクトル化デバイス６０へ伝達する。
【００３１】
[0036]トルクベクトル化デバイス６０から後輪６５Ｂへのトルクの伝達および制御は、ある構成では、クラッチ板（図示せず）を使用することによって完了する。エンジン５０からクラッチ板に伝達されるトルクの大きさは、トルクベクトル化デバイス６０によって調整され、また、クラッチ板は、車輪６５Ｂにトルクを分配する出力軸を駆動する入力軸にトルクを分配する。他の実施形態では、トルクの伝達および制御は、トルクベクトル化デバイス６０および後輪６５Ｂを接続する電動機（図示せず）を使用することによって完了する。
【００３２】
[0037]図６は、車両１５が移動している間、システム３０を使用してトレーラ２０のトレーラ揺動を安定させる方法２００を示したものである。いくつかの実施形態では、方法２００は、図４に示されているＥＣＵ３２によって実施される。システム３０のコントローラ３２がセンサ４０からセンサデータを受け取り（ステップ２０５）、受け取ったセンサデータをソフトウェアモジュール１４０を使用して処理する（ステップ２１０）。ソフトウェアモジュール１４０は、センサデータに基づいて、車両１５がまっすぐに走行しているか、あるいは角を曲がっているかどうかを決定し、また、目標車両偏揺れ率１８５および現在の車両偏揺れ率１８３を決定する（ステップ２１５）。次のステップでシステム３０が、第１の加算ノード回路１５０を使用して、運転者が意図する目標車両偏揺れ率１８５と現在の車両偏揺れ率１８３の差を表す偏揺れ率誤差Ｅ１を決定する（ステップ２２０）。
【００３３】
[0038]次に、システム３０が、偏揺れ率誤差信号Ｅ１を帯域通過フィルタ１４５に通すことによってトレーラ２０の実際のトレーラ偏揺れ率１８７を決定する（ステップ２２５）。次に、システム３０が、実際のトレーラ偏揺れ率１８７およびゼロ（まっすぐに走行している場合）に等しいか、あるいはゼロより大きい（角を曲がっている場合）トレーラ目標偏揺れ率１８９を入力する第２の加算ノード回路１５０を使用して非対称コントローラ信号Ｅ２を決定する（ステップ２３０）。車両の制動を伴うことなくトレーラの振動を安定させるために、ＰＩＤコントローラ１５５を使用して、システムは非対称コントローラ信号Ｅ２を変換し、トルクベクトル化デバイス６０に提供される連続非対称トルク分配信号１９０を生成する（ステップ２３５）。
【００３４】
[0039]トルクベクトル化デバイス６０がトルク分配信号１９０を解析し、後輪に伝達するのに必要なトルクの大きさを決定する（ステップ２４０）。トルクベクトル化デバイス６０が、後輪に現在利用することができるトルクの大きさがトレーラ揺動を安定させるのに十分であることを決定すると（ステップ２４５）、トルクベクトル化デバイス６０が、トルク分配信号１９０の指示に従って車輪と車輪の間にトルクを伝達する（ステップ２５０）。伝達されるトルクがトレーラ揺動と対抗し、それによりトレーラ２０が安定する。トルクベクトル化デバイス６０が、後輪に現在利用することができるトルクの大きさがトレーラ揺動を安定させるのに不十分であることを決定すると（ステップ２４５）、トルクベクトル化デバイス６０が、制御可能４輪駆動結合デバイス４５から追加トルクを要求する（ステップ２５５）。トルクベクトル化デバイス６０がエンジン５０から４輪駆動結合デバイス４５を介して必要なトルクを受け取ると、トルクベクトル化デバイス６０が車輪にトルクを伝達し、トレーラの揺動を安定させる（ステップ２５０）。
【００３５】
[0040]本発明の様々な特徴および利点は、以下の特許請求の範囲に示されている。
以下に本明細書が開示する形態のいくつかを記載しておく。
［形態１］
車両に取り付けられたトレーラの揺動を安定させるためのシステムであって、
コントローラと、
前記コントローラと電子通信する複数のセンサであって、各センサが前記コントローラにセンサデータを送信する、複数のセンサと、
前記コントローラと電子通信するトルクベクトル化デバイスと、
命令を記憶するコンピュータ可読メモリであって、前記命令が前記コントローラによって実行されると、前記コントローラが、
前記センサから受け取る前記センサデータを評価し、それにより前記車両の現在の車両偏揺れ率、目標車両偏揺れ率および偏揺れ率誤差を決定し、
前記車両がまっすぐに走行しているかどうかを決定し、
トルク分配信号を決定し、かつ、前記トルク分配信号を前記トルクベクトル化デバイスに送信し、それにより前記車両の制動を伴うことなく前記トレーラの前記揺動を安定させる
ことになる、コンピュータ可読メモリと
を備えるシステム。
［形態２］
前記コンピュータ可読メモリが、ソフトウェアモジュールからの命令をさらに記憶し、
前記ソフトウェアモジュールが、前記コントローラによって実行されると、前記現在の車両偏揺れ率および前記目標車両偏揺れ率を決定する、形態１に記載のシステム。
［形態３］
前記目標車両偏揺れ率と前記現在の車両偏揺れ率の差を計算し、かつ、前記偏揺れ率誤差を決定する第１の加算ノード回路をさらに備える、形態１に記載のシステム。
［形態４］
前記偏揺れ率誤差をフィルタリングし、それにより実際のトレーラ偏揺れ率を決定する帯域通過フィルタをさらに備える、形態１に記載のシステム。
［形態５］
前記実際のトレーラ偏揺れ率およびトレーラ目標偏揺れ率を使用して非対称コントローラ信号を決定する第２の加算ノード回路をさらに備える、形態４に記載のシステム。
［形態６］
前記非対称コントローラ信号を受け取り、かつ、前記トルク分配信号を前記トルクベクトル化デバイスに出力する比例積分微分コントローラをさらに備える、形態５に記載のシステム。
［形態７］
前記トルク分配信号が、前記トルクベクトル化デバイスが前記トレーラの前記揺動を安定させるために１つまたは複数の車両車輪に分配する補償車輪トルクに関する情報を含む、形態１に記載のシステム。
［形態８］
前記トルクベクトル化デバイスが、前記トルク分配信号に基づいて、制御可能４輪駆動結合デバイスに補償車輪トルク要求を送る、形態１に記載のシステム。
［形態９］
前記補償車輪トルクがエンジンによって生成され、前記制御可能４輪駆動結合デバイスによって前記トルクベクトル化デバイスに伝達される、形態８に記載のシステム。
［形態１０］
車両に取り付けられたトレーラの揺動を安定させるための方法であって、
コントローラが複数のセンサからセンサデータを受け取るステップと、
前記センサから受け取った前記センサデータを評価するステップと、
前記車両の現在の車両偏揺れ率、目標車両偏揺れ率および偏揺れ率誤差を決定するステップと、
前記車両がまっすぐに走行しているかどうかを決定するステップと、
トルク分配信号を決定するステップと、
前記車両の制動を伴うことなく前記トレーラの前記揺動を安定させるために、前記トルク分配信号をトルクベクトル化デバイスに送信するステップと
を含む方法。
［形態１１］
前記現在の車両偏揺れ率および前記目標車両偏揺れ率を決定するステップが、ソフトウェアモジュールを実行するステップをさらに含み、前記偏揺れ率誤差を決定するステップが、第１の加算ノード回路を実行するステップをさらに含む、形態１０に記載の方法。
［形態１２］
前記偏揺れ率誤差をフィルタリングするための帯域通過フィルタを使用して前記トレーラの実際の偏揺れ率を決定するステップをさらに含む、形態１０に記載の方法。
［形態１３］
前記実際のトレーラ偏揺れ率およびトレーラ目標偏揺れ率を入力する第２の加算ノード回路を使用して非対称コントローラ信号を決定するステップをさらに含む、形態１０に記載の方法。
［形態１４］
前記トルクベクトル化デバイスが前記トレーラの前記揺動を安定させるために１つまたは複数の車両車輪に分配する補償車輪トルクに関する情報を提供するステップをさらに含み、この情報が前記トルク分配信号の中に含まれる、形態１０に記載の方法。
［形態１５］
前記補償車輪トルクを左側後輪、右側後輪、または両方の後輪に分配するステップをさらに含む、形態１４に記載の方法。
［形態１６］
前記補償車輪トルクを前記右側後輪から前記左側後輪へ伝達するステップをさらに含む、形態１４に記載の方法。
［形態１７］
前記補償車輪トルクを前記左側後輪から前記右側後輪へ伝達するステップをさらに含む、形態１４に記載の方法。
［形態１８］
前記トルク分配信号に基づいて、制御可能４輪駆動結合デバイスに補償車輪トルク要求を送るステップをさらに含む、形態１０に記載の方法。
［形態１９］
エンジンによって補償車輪トルクを生成し、かつ、前記制御可能４輪駆動結合デバイスによって前記補償車輪トルクを前記トルクベクトル化デバイスに伝達するステップをさらに含む、形態１８に記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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