(57)【要約】  車両システムは、車両が登っている坂で車両の後退を防ぐために車両の減速に関して０でない上限を決定する。減速に関する０でない上限は、車両によって搬送されたペイロード、車両の速度、および車両が移動したルートの坂に基づいて制御装置によって決定される。制御装置は、車両の減速をモニタリングし、かつ車両のブレーキあるいはモーターの１つ以上を制御することによって車両の減速が０でない上限を越えるのを自動的に防ぐように構成される。制御装置はさらに、車両が０でない速度で坂を上方に移動している間に車両の後退を防ぐために車両のブレーキを作動させること、または車両のモーターに電流を供給することの１つ以上を行うように構成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両制御システムであって、
車両の減速に関する０でない上限を決定するように構成された制御装置を備え、
制御装置は、車両が登っている坂で車両の後退を防ぐために０でない上限を決定するように構成され、
減速に関する０でない上限は、車両によって搬送されたペイロード、車両の速度、車両が移動したルートの坂に基づいて制御装置によって決定され、
ここで、制御装置は、車両の減速をモニタリングするように構成され、制御装置は、車両のブレーキあるいはモーターの１つ以上を制御することによって車両の減速が０でない上限を越えるのを自動的に防ぐように構成され、
ここで、制御装置は、車両が０でない速度で坂を上方に移動している間に車両の後退を防ぐために車両のブレーキを作動させること、または車両のモーターに電流を供給することの１つ以上を行うように構成される、車両制御システム。
【請求項２】
制御装置は、車両の運転手が加速度入力デバイスを始動させ続ける間、車両の後退を防ぐためにブレーキを作動させること、またはモーターに電流を供給することの１つ以上を行うように構成される、請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項３】
制御装置は、運転手による車両の加速度入力デバイスの解除後に、車両の後退を防ぐためにブレーキを作動させること、またはモーターに電流を供給することの１つ以上を行うように構成される、請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項４】
制御装置は、車両が選択された移動方向に移動している間、車両の減速をモニタリングするように構成され、制御装置はさらに、車両が坂を上方へ選択された移動方向に移動している間に、モーターによって生成されたトルクまたは車両のブレーキの作動の１つ以上を自動的に制御することによって車両の減速が０でない上限を越えるのを自動的に防ぐように構成される、請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項５】
制御装置は、車両の減速をモニタリングするように、かつ、車両が０でない坂であるルートの坂を上方へ移動するのに応答して車両の減速が０でない上限を越えるのを自動的に防ぐように構成される、請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項６】
制御装置は、車両が０の速度状態に達するのに応答して、および、および車両が坂を下方に下って後退し始めるよりも前に、車両の減速が０でない上限を越えるのを自動的に防ぐように構成される、請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項７】
制御装置は、車両のブレーキを作動させることによって車両の減速が０でない上限を越えるのを自動的に防ぐように構成され、および、制御装置はその後、ブレーキを解除するように、かつ、車両のモーターを制御することにより車両が坂を下方に後退することなく坂での車両の位置を維持するように構成される、請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項８】
交流電流によって車両を前進させるために、車両のモーターに動力が供給され、および、制御装置はモーターに直流を印加することによって車両の後退を防ぐように構成される、請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項９】
制御装置は、モーターに直流を印加することによって、および、車両のブレーキをかけないことによって、車両の後退を防ぐように構成される、請求項６に記載の車両制御システム。
【請求項１０】
制御装置は、モーターに直流を印加することによって、および、車両のブレーキをかけることによって、車両の後退を防ぐように構成される、請求項６に記載の車両制御システム。
【請求項１１】
制御装置は、車両のモーターによって生成されたトルクをモニタリングするように、かつ、モーターによって生成されたトルクが車両の後退を防ぐのに必要とされる閾値トルクを超えるのに応答してブレーキを解除するように構成される、請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項１２】
制御装置は車両の加速の減少に応答して０でない上限を決定するように構成される、請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項１３】
制御装置は、０でない上限が車両のペイロードが重ければ減少し、車両の速度が遅ければ減少し、または、ルートの坂が急であれば減少するように、および、０でない上限が車両のペイロードが軽ければ増加し、車両の速度が速ければ増加し、または、ルートの坂がより平坦であれば増加するように、０でない上限を決定するように構成される、請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項１４】
方法であって、
車両が登っている坂で車両の後退を防ぐために車両の減速に関して０でない上限を決定する工程であって、減速に関する０でない上限は、車両によって搬送されたペイロード、車両の速度、車両が移動している坂に基づいて決定される、工程と、
車両の減速をモニタリングする工程と、
車両のブレーキあるいはモーターの１つ以上を制御することによって車両の減速が０でない上限を越えるのを自動的に防ぐ工程を含み、
ここで、車両の減速は、車両が０でない速度で坂を上方に移動している間に車両の後退を防ぐために車両のブレーキを作動させること、または車両のモーターに電流を供給することの１つ以上を行うことによって０でない上限を超えるのを防止される、方法。
【請求項１５】
車両が選択された移動方向に移動している間、車両の減速はモニタリングされ、および、車両が坂を上方へ選択された移動方向に移動している間に、モーターによって生成されたトルクまたは車両のブレーキの作動の１つ以上を自動的に制御することによって、車両の減速は０でない上限を超えるのを自動的に防止される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
車両の減速をモニタリングする工程と、車両の減速が０でない上限を越えるのを自動的に防ぐ工程は、車両が０でない坂であるルートの坂を上方へ移動するのに応答して生じる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
車両の減速が０でない上限を越えるのを自動的に防ぐ工程は、車両が０の速度状態に達するのに応答して生じ、および車両が坂を下方に後退し始めるよりも前に始まる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
車両の減速が０でない上限を越えるのを自動的に防ぐ工程は、車両のブレーキを作動させることによって生じ、および、
その後、ブレーキを解除し、かつ、車両のモーターを制御することにより車両が坂を下方に後退することなく坂での車両の位置を維持する工程をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
車両の後退は、交流電動機であるモーターに直流を印加することによって防がれる、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
車両制御システムであって、
車両の選択された移動方向、車両のモーターの動作方向、およびモーターの動作速度を決定するように構成された制御装置を備え、
制御装置は、車両の選択された移動方向とは異なる車両のモーターの動作方向に応答して車両の後退状態を識別するように構成され、
ここで、制御装置はさらに、識別された後退状態と、指定された０でない速度閾値を越えるモーターの動作速度に応答して、車両のブレーキを自動的に作動させることにより車両の動きを自動的に遅延または停止させるように構成される、車両制御システム。
【請求項２１】
制御装置は、選択された移動方向における車両の加速の停止を識別するように構成され、および、制御装置は、識別された後退状態と、速度閾値を越えるモーターの動作速度と、識別された車両の加速の停止とに応答して、車両の移動を自動的に遅延または停止させるように構成される、請求項２０に記載の車両制御システム。
【請求項２２】
車両制御システムであって、
車両速度に関する下限を決定するように構成された制御装置を備え、
制御装置は、車両が登っている坂で車両の後退を防ぐために下限を決定するように構成され、
下限は、車両によって搬送されたペイロード、および車両が移動しているルートの坂に基づいて制御装置によって決定され、
ここで、制御装置は、車両の速度をモニタリングするように、かつ車両のブレーキを作動させることによって車両の速度が下限未満に落ちるのを自動的に防ぐように構成され、
制御装置は、車両の速度に基づいて、および車両の加速とは無関係に、ブレーキを作動させるように構成され、
および、制御装置は、車両が０でない速度で坂を上方に移動している間に車両の後退を防ぐために車両のブレーキを作動させるように構成される、車両制御システム。
【請求項２３】
制御装置は、車両の加速度入力デバイスの解除後に車両の速度をモニタリングするように、かつ、加速度入力デバイスの解除後に車両の速度が下限未満に落ちるのを自動的に防ぐように構成される、請求項２２に記載の車両制御システム。
【請求項２４】
制御装置は、運転手が車両の加速度入力デバイスを始動させるか、押し下げ続ける間、車両の速度をモニタリングするように、かつ、運転手が加速度入力デバイスを始動させるか、押し下げ続ける間、車両の速度が下限未満に落ちるのを自動的に防ぐように、構成される、請求項２２に記載の車両制御システム。
【請求項２５】
方法であって、
車両のブレーキがかけられている間に、車両のスロットル設定の運転手の要求する増加を表すスロットルコマンドを受け取る工程と、
スロットルコマンドの受け取りに応答して車両の１つ以上のモーターによって生成されたトルクを増加させる工程と、
１つ以上のモーターによって生成されたトルクが最大の利用可能なトルクに到達すること、１つ以上のモーターによって生成されたトルクが目標解除加速に到達すること、あるいはあらかじめ定められた０でない持続時間の終了の１つ以上に応答して、車両のブレーキを解除する工程とを含む、方法。
【請求項２６】
方法であって、
車両がルートの坂で停止状態にある間に、車両のブレーキが解除されるかどうかを判定する工程と、
ブレーキが解除されるとの判定に応答して、指定された０でない閾値距離だけ坂を下方に後退させる工程、あるいは、車両の１つ以上のモーターによって生成されたトルクを使用して車両を迅速に加速させる工程の１以上、
および、車両に坂を下りさせること、あるいは車両を迅速に加速させることの１以上の後に、１つ以上のモーターによって生成されたトルクを調節することにより、坂を登る車両の動きをスムーズに移行する工程とを含む、方法。
【請求項２７】
方法であって、
坂の上の静止位置にある車両の１つ以上のブレーキがかけられている間に、１つ以上のブレーキを解除するための運転手の入力がブラキング間隔中に受け取られるかどうかを繰り返し判定する工程と、
ブランキング間隔中に１つ以上のブレーキを解除するという運転手の入力を受け取らないことに応答して車両の１つ以上のブレーキを解除する工程と、
車両に坂を前進させるために車両の１つ以上のモーターでトルクを自動的に生成する工程とを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連文献の相互参照
本出願は、２０１７年４月３日に出願された米国仮出願第６２／４８０，５９０号の優先権を主張する。本出願はさらに、２０１６年１１月１日に出願された米国仮出願第６２／４１５，５５９号の優先権を主張する。
【０００２】
本明細書に記載された本発明の主題の実施形態は車両の制御に関する。他の実施形態は、後退（ｒｏｌｌｂａｃｋ）を防ぐように車両を制御することに関する。
【背景技術】
【０００３】
地下鉱山から重いペイロードを採掘して引っ張るために使用されるオフハイウェイ採鉱車両「ＯＨＶ」およびロードホールダンプ車両「ＬＨＤ」などの車両が周知である。ＬＨＤや他の車両は、ディーゼルバージョンや電気バージョンの両方で一般に利用可能であり、エネルギーに効率的なやり方で車両を進ませるか減速させるための電動ホイールをしばしば使用する。この効率は典型的に、交流発電機、主牽引用インバーター、および車両のタイヤ内に収容されたホイール駆動アセンブリと協働する大馬力ディーゼルエンジンを採用することにより達成される。ディーゼルエンジンは、交流発電機を駆動させるように、交流発電機に直接連結される。交流発電機は主牽引用インバーターに動力を供給し、これは、ホイール駆動アセンブリの電気駆動モーターに対して制御された電圧と周波数を有する電力を供給する。各々のホイール駆動アセンブリは、連結された駆動モーターのエネルギーの回転を、ホイールに供給される高トルク低速速度回転エネルギー出力に変換するプラネタリギヤ変速機を収容する。
【０００４】
主牽引用インバーターと、ゆえに車両を前進させるための電気駆動モーターに動力を供給することに加えて、交流発電機はさらに、バケット動作や常用ブレーキとサイドブレーキの適用などのための様々な予備車両システムによって使用される水圧ポンプと油圧モーターに動力を供給する。
【０００５】
そのような車両の重量、運ばれたペイロード、およびそのような車両が利用される環境により、坂の上のこうした車両を操作することは、とりわけ経験のない運転手に、難題を突きつけることになりかねない。これに応じて、現存するシステムと方法とは異なる、車両を制御するためのシステムと方法を提供することが望まれ得る。
【発明の概要】
【０００６】
一実施形態において、車両を制御するための方法が提供される。上記方法は、選択された移動方向に坂を移動する間に、車両の制御された減速をもたらすために車両の少なくとも１つのトラクションモーターを制御するステップと、車両が選択された移動方向に移動している間に、車両の常用ブレーキを自動的にかけるステップとを含む。
【０００７】
別の実施形態では、システムが提供される。システムは、車両の駆動システムに電気的に接続されるように構成された制御ユニットを含み、上記駆動システムは、車両に動力を提供するための少なくとも１つのトラクションモーターと、車両の少なくとも１つのホイールに連結された常用ブレーキとを含む。選択された移動方向に動力を提供するコマンドがない場合には、制御ユニットは、車両が車両の後退を防ぐために選択された移動方向で動いている間に、常用ブレーキを自動的にかけるように構成される。
【０００８】
一実施形態において、車両を制御するための方法が提供される。方法は、車両の選択された移動方向を決定するステップ、車両のモーターの作用の方向をモニタリングするステップ、モーターの速度をモニタリングするステップ、後退状態が車両の後退を防ぐために検出される場合に車両の常用ブレーキを自動的にかけるステップを含む。
【０００９】
別の実施形態では、システムが提供される。システムは、車両の駆動システムに電気的に接続されるように構成された制御ユニットを含み、上記駆動システムは、車両に動力を提供するための少なくとも１つのトラクションモーターと、車両の少なくとも１つのホイールに連結された常用ブレーキとを含む。制御ユニットは後退状態が車両の後退を防ぐために検出される場合に、常用ブレーキを自動的にかけるように構成される。
【００１０】
さらに別の実施形態では、車両が提供される。車両は駆動システムを含み、駆動システムは、車両のホイールと駆動関係で接続されたトラクションモーターであって、操作の前進モードで選択された移動方向に車両を前進させるための動力を提供するように構成された、トラクションモーターと、駆動システムに電気的に接続された制御装置と、車両の少なくとも１つのホイールに連結された摩擦ブレーキとを含む。制御装置は後退状態が車両の後退を防ぐために検出される場合に、摩擦ブレーキを自動的にかけるように構成される。
【００１１】
一実施形態では、車両用の制御システム（例えば、ブレーキ制御システム）は、車両の少なくとも第１のセット連結された電気駆動システムと、車両を前進させるために車両の少なくとも第１のセットに電気的な動力を選択的に供給し、かつ、車両の速度を落とすべく電気的な減速を選択的にもたらすために電気駆動システムを制御するように構成された駆動システム制御ユニットとを含む。上記制御システムはさらに、車両のホイールの第１のセットとホイールの第２のセットの少なくとも１つに連結された摩擦ブレーキシステムと、車両のホイールの第１のセットとホイールの第２のセットの少なくとも１つに対する摩擦ブレーキの適用のための摩擦ブレーキシステムを制御するように構成された摩擦ブレーキ制御ユニットとを含む。駆動システム制御ユニットはさらに、車両の停止および移動中に摩擦ブレーキ適用量を制御するために、摩擦ブレーキ制御ユニットと通信するように構成される。例えば、駆動システム制御ユニットは、車両が位置している傾斜のある坂における車両の停止および移動中に、摩擦ブレーキ適用量を少なくとも部分的に自動的に制御するために、摩擦ブレーキ制御ユニットと通信するように構成されてもよい。
【００１２】
別の実施形態において、車両を制御する方法は、車両の駆動システム制御ユニットにおいて、車両を前進させるためにホイールの少なくとも第１のセットに電気的な動力を選択的に供給し、かつ、車両の速度を落とすべく電気的な減速を選択的にもたらすために、車両のホイールの少なくとも第１のセットに連結された電気駆動システムを制御する工程を含む。上記方法はさらに、車両を停止位置から傾斜のある坂を上方に移動させるために必要とされるトルクレベルであって、および、車両が傾斜のある坂を上方へ移動するためにオペレータ制御からの入力に応答してトルクレベルを決定する工程と、停止した車両を保持する摩擦ブレーキ適用を取り除くために車両の摩擦ブレーキ制御ユニットと通信する工程と、実質的に後退することなく車両が傾斜のある坂を上方に移動するように、決定されるトルクレベルに従って電気的な動力を供給するために車両の電気駆動システムを同時に制御する工程とを含む。
【００１３】
別の実施形態において、車両を制御する方法は、車両の駆動システム制御ユニットにおいて、車両を前進させるために車両の少なくとも第１のセットに電気的な動力を選択的に供給し、かつ、車両の速度を落とすべく電気的な減速を選択的にもたらすために、ホイールの少なくとも第１のセットに連結された電気駆動システムを制御する工程を含む。上記方法はさらに、車両が位置している傾斜のある坂上で車両を保持するために必要とされる力を決定する工程と、傾斜のある坂上で車両を保持するために決定される力に応じて、車両のホイールの第１のセットとホイールの第２のセットの少なくとも１つに適用される摩擦ブレーキ適用量を増減させるために、車両の摩擦ブレーキ制御ユニットと通信する工程とを含む。
【００１４】
一実施形態では、車両制御システムは、車両の減速に関する０でない上限を決定するように構成された制御装置を含む。制御装置は、車両が登っている坂で車両の後退を防ぐために０でない上限を決定するように構成される。減速に関する０でない上限は、車両によって搬送されたペイロード、車両の速度、車両が移動したルートの坂に基づいて制御装置によって決定される。制御装置は、車両の減速をモニタリングし、かつ車両のブレーキあるいはモーターの１つ以上を制御することによって車両の減速が０でない上限を越えるのを自動的に防ぐように構成される。制御装置はさらに、車両が０でない速度で坂を上方に移動している間に車両の後退を防ぐために車両のブレーキを作動させること、または車両のモーターに電流を供給することの１つ以上を行うように構成される。
【００１５】
一実施形態では、方法は、車両が登っている坂での車両の後退を防ぐために車両の減速に関する０でない上限を決定する工程を含む。減速に関する０でない上限は、車両によって搬送されたペイロード、車両の速度、車両が移動している坂に基づいて決定される。上記方法はさらに、車両の減速をモニタリング工程と、車両のブレーキあるいはモーターの１つ以上を制御することによって車両の減速が０でない上限を越えるのを自動的に防ぐ工程とを含む。車両の減速は、車両が０でない速度で坂を上方に移動している間に車両の後退を防ぐために車両のブレーキを作動させること、または車両のモーターに電流を供給することの１つ以上を行うことによって０でない上限を超えないようにされる。
【００１６】
一実施形態では、車両制御システムは、車両の選択された移動方向、車両のモーターの動作方向、およびモーターの動作速度を決定するように構成された制御装置を含む。制御装置は、車両の選択された移動方向とは異なる車両のモーターの動作方向に応答して車両の後退状態を識別するように構成される。制御装置はさらに、識別される後退状態、および指定された０でない速度閾値を越えるモーターの動作速度に応答して車両のブレーキを自動的に作動させることにより、車両の移動を自動的に遅らせるか停止させるように構成される。
【００１７】
一実施形態では、車両制御システムは、車両の速度に関する下限を決定するように構成された制御装置を含む。制御装置は、車両が登っている坂で車両の後退を防ぐために下限を決定するように構成される。下限は、車両によって搬送されたペイロード、および車両が移動しているルートの坂に基づいて制御装置によって決定される。制御装置は、車両の速度をモニタリングするように、かつ車両のブレーキを作動させることによって車両の速度が下限以下に落ちるのを自動的に防ぐように構成される。制御装置は、車両の速度に基づいて、および車両の加速とは無関係に、ブレーキを作動させるように構成される。制御装置はさらに、車両が０でない速度で坂を上方に移動している間に車両の後退を防ぐために車両のブレーキを作動させるように構成される。
【００１８】
一実施形態では、方法は、車両のブレーキがかけられている間に、車両のスロットル設定の運転手の要求する増加を表すスロットルコマンドを受け取る工程と、スロットルコマンドの受け取りに応答して車両の１つ以上のモーターによって生成されたトルクを増加させる工程と、最大の利用可能なトルクに到達する１つ以上のモーターによって生成されたトルク、目標解除加速に到達する１つ以上のモーターによって生成されたトルク、あるいはあらかじめ定められた０でない持続時間の終了の１つ以上に応答して車両のブレーキを解除する工程を含む。
【００１９】
一実施形態では、方法は、車両がルートの坂で停止状態にある間に、車両のブレーキが解除されるかどうかを判定する工程、ブレーキが解除されるとの判定に応答して、指定された０でない閾値距離だけ坂を下方に後退させる工程、あるいは、車両の１つ以上のモーターによって生成されたトルクを使用して車両を迅速に加速させる工程の１以上、および、車両に坂を下りさせること、あるいは車両を迅速に加速させることの１以上の後に、１つ以上のモーターによって生成されたトルクを調節することにより、坂を登る車両の動きをスムーズに移行する工程とを含む。
【００２０】
一実施形態では、方法は、（坂上の静止位置にある車両の１つ以上のブレーキがかけられている間に）、１つ以上のブレーキを解除するための運転手の入力がブラキング間隔中に受け取られるかどうかを繰り返し判定する工程と、ブランキング間隔中に１つ以上のブレーキを解除するという運転手の入力を受け取らないことに応答して車両の１つ以上のブレーキを解除する工程と、車両に坂を前進させるために車両の１つ以上のモーターでトルクを自動的に生成する工程とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
ここで、添付の図面を簡単に参照する。
【００２２】
【図１】本発明の主題の実施形態にかかる、車両の後退を防ぐためのシステムが装備されたロードホールダンプ車両の側面図である。
【図２】本発明の主題の実施形態にかかる、車両の後退を防ぐためのシステムが装備された別の車両の斜視図である。
【図３】本発明の主題の実施形態にかかる、車両の後退を防ぐためのシステムと駆動システムの概略図である。
【図４】本発明の主題の実施形態にかかる、車両の後退を防ぐための制御ルーチンを描く図である。
【図５】本発明の主題の別の実施形態にかかる、車両の後退を防ぐための制御ルーチンを描く図である。
【図６】本発明の主題の別の実施形態にかかる、車両の後退を防ぐための制御ルーチンを描く図である。
【図７】本発明の主題の別の実施形態にかかる、車両の後退を防ぐための制御ルーチンを描く図である。
【図８】本発明の主題のさらに別の実施形態にかかる、車両の後退を防ぐための制御ルーチンを描く図である。
【図９】本発明の主題の実施形態にかかる、車両の後退を防ぐための制御ルーチンを描く図である。
【図１０】本発明の主題の実施形態にかかる、車両の後退を防ぐためのシステムの操作を描くグラフである。
【図１１】実施形態にかかる電気駆動および減速システムの概略図である。
【図１２】実施形態にかかる、水圧摩擦ブレーキおよび電気式リターダーを含む制御システムを例示するブロック図である。
【図１３】は、坂上の停止位置からの車両の移動を制御するための方法の一実施形態のフローチャートを例示する。
【図１４】車両の運転手から入力が提供されないときに、坂上の車両の移動の自動的な制御のための方法の一実施形態のフローチャートを例示する。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の主題の例証的な実施形態に対する詳細な言及が以下でなされ、その例が添付図面で示されている。可能な場合には、図面全体にわたって使用される同じ符号は同じまたは似た部分を指す。本発明の主題の例証的な実施形態は、地下採鉱産業で利用されるディーゼルエンジンを有するロードホールダンプ車両に関して記載されており、本発明の主題の実施形態はさらに、内燃機関と、一般にそうした内燃機関と使用する車両との使用に対応可能である。例えば、車両は、採鉱、構築、農業等の特定の産業に関連する操作を行なうように設計されたオフハイウェイ車両であってもよく、運搬トラック、クレーン、土木機械、掘削機械、農業機器、トラクター、資材運搬機器、土木機器などを含み得る。代替的に、あるいは、加えて、車両は、トラクター−トレーラーリグ、オンロードダンプカーなどのオンロード車両であってもよい。さらに、本発明の主題の他の実施形態は、電池式車両などの純粋な電気自動車および機構に適用可能である。本明細書で使用されるように、「電気通信」あるいは「電気的に結合された」は、特定のコンポーネントが、直接または間接の電気接続によって直接または間接の信号伝達を介して互いに通信するように構成されることを意味する。さらに本明細書で使用されるように、「ゼロ速度」とは、車両が停止／静止したときの車両の状態を指す。「ゼロに近い」速度とは、ある実施形態では、ほとんど停止したこと（例えば、５ｍｐｈ／８ｋｐｈだけ移動し、あるいは、別の実施形態では、１ｍｐｈ／１．６ｋｐｈだけ移動する）ことを意味する。
【００２４】
本発明の主題の実施形態は、車両を制御するための制御システム（および関連する方法）に関し、これは、車両が坂で後退するのを防ぐ。「坂」とは、０度よりも大きいか０度よりも小さな坂を有する非平面を指す。「常用ブレーキ」は、機械的な摩擦ブレーキ、例えば、典型的には、ホイールまたは軸に接続されるローターまたはディスクを作動させるために大気／空気圧あるいは油圧系統によってブレーキパットが作動し、かつ、一般的に推進システムから離れているタイプを指す。
【００２５】
図１は本発明の主題の制御システムが組み入れられ得るロードホールダンプ車両（１０）を例示する。ＬＨＤ車両は、連結式のジョイント（１６）によってリアシャーシ（１４）に接続されたフロントシャーシ（１２）を含む。車両（１０）はさらに、過度に積み過ぎた堆積物を入れるための、および／または、堆積物ならびに／あるいは掘削物質を移動させるためのバケット（１８）を前部に備える。バケット（１１８）は水圧式リフトアセンブリ（図示せず）によって操作可能である。車両（１００）の後部にはコンパートメント（２０）が設けられ、その内部には、ディーゼルエンジン（ディーゼルエンジン駆動式車両の場合）、あるいは車両（１０）に動力を提供するためのバッテリー（電気駆動車両の場合）とその付属物が収容される。
【００２６】
図２に関して、車両は運搬トラック（３０）であってもよい。運搬トラック（３０）は、高生産採鉱と高荷重な工事環境で使用するために特別に設計されたダンプカーである。運搬トラックの駆動システムは、運搬トラックに動力を供給するディーゼル−電力／牽引システムに接続された駆動輪（３２）を含む。（一実施形態では、本発明の主題のシステムおよび／または方法は、具体的には運搬トラックあるいは地下採鉱車両に実装されるが、運搬トラックと地下採鉱車両は一般に車両の例証となる。）
【００２７】
図３は、ＬＨＤ車両（１０）あるいは運搬トラック（３０）などの電気駆動機械用の駆動システム（１００）の例を概略的に例示する。駆動システム（１００）は、エンジン（１０２）（例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、多燃料機関など）などの一次電源と、エンジン（１０２）に機械的に接続された、またはエンジン（１０２）によって駆動される牽引交流発電機／ジェネレーター（１０４）とを含む。図３に例示されるように、牽引交流発電機（１０４）は牽引バス（１０６）に電気的に接続されている。牽引交流発電機（１０４）は、牽引バス（１０６）によって１つ以上のコンバータ、例えば、第１と第２のインバーター（１１０）、（１１２）に電気的に接続された１つ以上の整流器（１０８）に、ＡＣ電力を供給するように構成される。インバーター（１１０）（１１２）は、車両の第１と第２のホイール、例えば、車両（１０）の後輪（１２）（第１の後輪（１１８）と第２の後輪（１２０）とを含む）にそれぞれ連結された第１と第２のトラクションモーター（１１４）、（１１６）などの１つ以上のモーターに接続される。随意に、車両は単一のモーターあるいは２つを超えるモーターを有することもある。２つのインバーターと２つのモーターが図３に示されているが、本明細書に記載された本発明の主題の１つ以上の実施形態は、車両中に単一のインバーターおよび単一のモーター、あるいは２つを超えるインバーターおよび２つを超えるモーターに関連して使用されてもよい。整流器（１０８）は交流発電機（１０４）から受け取ったＡＣ電力をＤＣ出力へ変換するように構成され、ＤＣ出力はその後、牽引バス（１０６）によってインバーター（１１０）、（１１２）へと供給される。インバーター（１１０）、（１１２）は、車両（１０）の第１の後輪（１１８）と第２の後輪（１２０）に連結された第１と第２のトラクションモーター（１１４）、（１１６）に、三相の周波数可変ＡＣ電力を供給するように構成される。
【００２８】
さらに図３に示されるように、一実施形態では、スターターモーター（１２２）は、当該技術分野で知られているように、操作を開始するべく、エンジン（１０２）を回転させるためにエンジン（１０２）に連結されることもある。加えて、車両は、三次巻線（１２６）と界磁巻線（１２８）によって交流発電機（１０４）に電気的に接続されたバッテリー（１２４）（例えば、２４Ｖのバッテリーを含み得る。バッテリー（１２４）は車両（１０）の電気駆動システム（１００）の操作を開始するために交流発電機界静止励磁器（ａｌｔｅｒｎａｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ  ｓｔａｔｉｃ  ｅｘｃｉｔｏｒ）として機能するように構成される。
【００２９】
トラクションモーター（１１４）、（１１６）は、車両を移動させるためにけん引力を提供し、ＡＣまたはＤＣの電気モーターであってもよい。ＤＣトラクションモーターを使用する場合、交流発電機の出力は典型的に適切なＤＣパワーを提供するために整流される。ＡＣトラクションモーターを使用する場合、交流発電機の出力は典型的にＤＣへ整流され、その後、トラクションモーター（１１４）、（１１６）に供給される前に三相交流に反転される。操作の前進モードの間、力は、動作を達成するために、エンジン（１０２）からトラクションモーター（１１４）、（１１６）、ゆえに、車両（１０）のホイール（１１８）、（１２０）まで伝えられることもある。
【００３０】
動力を供給することに加えて、トラクションモーター（１１４）、（１１６）はさらに、駆動システム（１００）が配備される車両（１０）の速度を制御するために制動力またはブレーキ力を提供することもある。これは一般には発電制動と呼ばれる。車両の動きが減速されることになっているときなどの操作の発電制動モード中に、駆動輪の機械的な回転によって力が生成され、減速グリッド（１３０）の方へ向けられることもある。とりわけ、車両（１０）の運動エネルギーは駆動輪（１１８）、（１２０）で回転力に変換されることもある。駆動輪の回転はさらに、例えば、ＡＣ電力の形態で電力を生成するために、モーター（１１４）、（１１６）を回転させることもある。インバーター（１１０）、（１１２）は、モーター（１１４）、（１１６）によって供給される力をＤＣ電力へと変換するためのブリッジとして役立つこともある。モーター（１１４）、（１１６）によって生成されたＤＣ電力の散逸は、車両（１０）を減速させるために駆動輪（１１８）、（１２０）で反回転トルクを生成することもある。こうした散逸は、示されるように、発電制動グリッド（１３０）または減速グリッドなどの抵抗器を介してインバーター（１１０）、（１１２）によって提供される生成電流を流すことにより遂行されてもよい。
【００３１】
図３においてさらに例示されるように、駆動システム（１００）は、エンジン（１０２）を冷却するためにエンジン（１０２）によって駆動されるエンジンラジエーターファン（１３２）をさらに含む。駆動システム（１００）はさらに、１つ以上の制御部と、交流発電機（１０４）に機械的に接続された電動冷却ファン（１３４）を含む。冷却ファン（１３４）は、インバーター（１１０）、（１１２）、電車電動機（１１４）、（１１６）などのトラクション駆動システムのすべてのコンポーネントの冷却をもたらすように構成される。
【００３２】
交流発電機（１０４）も、車両の付属物あるいは他のコンポーネントによって使用される水圧を提供する水圧ポンプ（１３６）に接続されてもよい。例えば、水圧ポンプ（１３６）は、バケットアーム（１８）、および／または、車両（１０）の１つ以上のホイールに連結された（例えば、ホイール（１１８および１２０）に連結されているものとして図３に図示されている）１つ以上の水圧常用ブレーキ（１３８および１４０）などのブレーキ装置によって使用される水圧を提供するように構成されてもよい。図３では２つのブレーキが示されているが、随意に、車両は１つのブレーキまたは２つを超えるブレーキを含み得る。水圧常用ブレーキ（１３８および１４０）は、車両を停止させるか、減速させるために、車両（１０）のホイール（１１８および１２０）に摩擦の制動力またはブレーキ力を与えるように操作可能であり、操作の発電制動モードで操作する際に、トラクションモーター（１１４および１１６）によって提供されるブレーキ力を補足するために、または上記ブレーキ力の代わりに、利用されることもある。一実施形態では、水圧常用ブレーキ（１３８および１４０）は、水圧ポンプ（１３６）に流体接続され、１つ以上の電気水圧比例バルブ（１４４）を含み、その位置は、ブレーキ（１３８および１４０）によって提供されるブレーキ力の量を制御するために、以下に議論されるように、制御装置によって制御されてもよい。他のタイプのバルブが利用されることもある。
【００３３】
本明細書に記載された車両（１０）は、水圧常用ブレーキの形態のブレーキ装置を含むものとして開示されているが、本発明の主題のより広い態様から逸脱することなく、他のタイプの常用ブレーキも車両に搭載されて利用されてもよい。例えば、常用ブレーキは、車両を減速または停止させるための摩擦によってホイールの回転を減速または停止させるために車両のホイールの回転または移動コンポーネントに（例えば、クランプすることによって、または押圧することによって）接触する摩耗表面を利用する当該技術分野で知られている任意のタイプの摩擦ブレーキであってもよい。ホイール（例えばディスク、ドラムなど）の一部に対して摩擦ブレーキの摩耗表面を押し付けることは、機械的に、水力で、空気的に、あるいは電磁石によって達成されてもよい。本明細書で使用されるように、「常用ブレーキ」とは、車両のサイドブレーキおよび／またはホイールブレーキロックを包含することもある。随意に、適用されるブレーキは、（例えば、選択された、または、以前の移動方向に対して）後方方向に回転しないように噛み合う１つ以上のトラクションモーターであってもよい。
【００３４】
利用される特定のタイプの常用ブレーキにかかわらず、ブレーキ装置（１３８および１４０）は、例えば、運転室内のブレーキペダルを押し下げたり、あるいはユーザーインタフェース上のボタンを押したりすることなどによって、車両の運転手によって手動で配備または作動されてもよく、回転ホイールコンポーネントでブレーキの摩擦接触を開始させる他の手段が利用されることもある。一実施形態では、常用ブレーキ（１３８および１４０）の適用も、車両の制御装置または制御ユニットによって自動的に制御されてもよい。とりわけ、図３でさらに例示されるように、ブレーキ装置（１３８および１４０）を含む駆動システム（１００）とその様々なコンポーネントは、電気的に接続（さもなければ通信）されてもよく、および、制御装置（１４２）によって制御されてもよい。制御装置（１４２）は、１つ以上のプロセッサー（例えば、１以上のマイクロプロセッサー、フィールドプログラマブルゲートアレイ、および／または集積回路）を含み、および／または上記１つ以上のプロセッサーに接続された、ハードウェア回路を表わすことができる。特に、制御装置（１４２）は、トラクションモーターシステム（１００）とその様々なコンポーネント、および、トラクションモーターシステム間で供給される電気を制御するように構成される。
【００３５】
以下に議論されるように、制御装置（１４２）はさらに、常用ブレーキ（１３８、１４０）と駆動システム（１００）の協調制御を介して坂で車両の後退を自動的に防ぐように操作可能である。特に、制御ユニットまたは制御装置（１４２）は、自動的に常用ブレーキ（１３８と１４０）をかけるか、および／または、不注意な後退を防ぐために車両の運転手からの入力なく、様々な操作条件下において坂の上でゼロ速度あるいはほぼゼロ速度で車両（１０）を保持するために、ホイールモータ（１１４および１１６）のトルク出力を制御するように構成される。本明細書で使用されるように、「自動的に」とは、車両の運転手からの入力あるいは介入がないことを意味する。本明細書で使用されるように、「後退状態」とは、選択されたまたは望ましい移動方向とは反対の方向または異なる方向への車両の移動が、ブレーキをかけていないか、車両の加速ペダルを押し下げていない状態で起こりうるという状態または条件を指す。
【００３６】
例えば、車両が坂を移動中で、運転手が車両を停止させようとするときに、後退状態が起こりうる。運転手または制御システムが加速ペダル（あるいは、さもなければ、移動方向への加速を自動的に止める）などの車両の加速度入力デバイスを解除するため、車両は車両が移動している坂のせいですぐに減速し、車両は０の速度に近づく。加えて、運転手がルートの坂のせいで加速度入力デバイスを作動させ（例えば、ペダルを押し下げる）続けても、車両は減速することもある。０の速度閾値に到達すると、車両は、常用ブレーキまたはサイドブレーキをかけない状態で後退することがある。この後退を防ぐために、１つ以上のブレーキが自動的に作動することもあれば、および／または、１つ以上のモーターが正反対方向にトルクを生成するために自動的に動作することもある。この結果、車両は、ルート（例えば、後退しないで）位置を維持するか、あるいは、制御された速度でわずかに後方へ移動する。
【００３７】
１つ以上の方向への車両の移動は、１つ以上のセンサー（３００）を使用して決定可能である。これらのセンサー（３００）は、全地球測位システム受信機、反射型センサー、遮断センサー、光学式エンコーダ、可変磁気抵抗センサー、ウィーガントセンサー、ホール効果センサーなどを含むことができる。制御装置（１４２）は、センサー（３００）からの出力に基づいて車両（１０）の移動方向を決定することができる。
【００３８】
図４は、車両の後退を防ぐための方法（４００）の一実施形態のフローチャートを例示する。フローチャートは、運転手が坂で車両を停止させたいときに車両の後退を防ぐための制御装置（１４２）によって行われた制御ルーチンの監督下で行なわれた操作を表わすことができる。ここで示されるように、運転手が（４１０）で加速ペダルを解除するとき、制御装置（１４２）は（４１２）でペイロード、車両の速度、および／または推定される傾斜に基づいて目標最大減速度を決定するように構成され、および、（４１４）で、最大減速度未満に車両の減速を維持し、かつ車両を減速させるために必要とされるトルクを制御するように構成される。
【００３９】
ペイロードの重量は、運転手、積荷目録、センサー（例えば、ペイロードが置かれるはかり）から制御装置（１４２）に与えられる入力に基づいて決定され得る。車両の速度は、全地球測位システム受信機、タコメーターなどのセンサー（３００）の１つ以上によって決定され得る。推定された傾斜は、運転手によって、あるいは様々な位置のルートの坂を含むデータベースを参照することによって、提供される入力から決定され得る。随意に、センサー（３００）の１つ以上は、ルートの坂または推定される傾斜を示すデータを出力することができる傾斜計、加速度計などを含み得る。目標最大減速度（あるいは減速上限）は、ペイロードが重ければ減少し、（あるいは、ペイロードが軽ければ増加し）、選択されたまたは以前の移動方向とは反対側の方向への車両の速度が遅ければ減少し、（あるいは車両の速度が速ければ増加し）、および／または、坂が急でなければ（例えば、より平坦な坂）減少し、あるいは坂の傾斜が急であれば（例えば、より傾きが急である坂）増加する可能性がある。
【００４０】
駆動システム（１００）は、（単純に重力に任せるのではなく）車両の制御された降下／減速をもたらすために利用される。例えば、駆動システム（１００）のモーターによって生成されたトルクは、車両の目標減速度を達成し、かつ車両の速度を、非常に低いが０でない速度に落とすように（例えば自動的に）制御可能である。車両および車両のモーターは選択された移動方向に動作し続けることもある。すなわち、車両は坂を後退し始めたり、移動を０の速度に停止させたりしないこともある。（４１６）で示されるように、一実施形態では、運転手はその後、０の速度で、あるいは、非常に低い、ほぼ０の（ゼロより大きな）速度で、手動で常用ブレーキ（１３８および１４０）をかけることができる。これにより、駆動システム（１００）は、車両のブレーキをかけることなく、車両の後退を防ぐことができる。例えば、車両の坂の後方への移動は、選択された移動方向（例えば、坂の上に）に車両を前進させないが、車両が坂を下方に後退するのを防ぐ、車両のモーターによりトルクを適用することによって、防ぐことができる。
【００４１】
図４でさらに示されるように、一実施形態では、制御装置（１４２）は、車両が制御された減速下で０の速度に近づくものの、車両が選択されたまたは望ましい移動方向に依然として動いている間に、常用ブレーキ（１３８および１４０）を自動的にかけるに構成されてもよい。とりわけ、制御装置（１４２）は、（４１８）において、ブレーキペダル入力／減速コマンドが存在するか（運転手による入力など）、あるいは、加速ペダルのフィードバックが閾値を越えるかどうかを判断する。減速／ブレーキがＯＮであるかどうか、あるいは、加速ペダルのフィードバックが閾値を超え、および、車両の速度が閾値速度未満である（つまり、車両が０の速度に近づくとき）場合には、制御装置（１４２）は、（４２０）において、制御された減速あるいは異常な０のトルク減速にかかわらず、常用ブレーキ（１３８および１４０）をかける。しかしながら、いかなる加速ペダルまたはブレーキのフィードバックも受信／検出されず、かつ、車両の速度が閾値速度未満である（つまり、車両が０の速度に近づくとき）場合には、制御装置（１４２）は、（４２２）において、ブレーキ遅延時間（つまり、ブレーキを噛み合わせ、かつ、車両を減速／停止させるためにかかる時間）、および車両の減速に基づいて、０の速度またはほぼ０の速度（ただし、ゼロよりも大きい速度）の学習した速度閾値で常用ブレーキ（１３８および１４０）を自動的にかける。
【００４２】
さらに、あらかじめ定められた時間が経過した後に、いかなる加速ペダルまたはブレーキの入力（例えば、運転手がブレーキを手動でかけること）が受信されない場合、ブレーキ（１３８および１４０）は４２４において解除される。いずれかの実施形態では、ブレーキは、ブレーキ遅延時間（つまり、ブレーキをかけて車両を減速／停止させるのにかかる時間）および車両の減速に基づいて、０の速度あるいはほぼ０（ただし、ゼロよりも大きい速度）の学習された速度閾値で自動的にかけられてもよい。例えば、制御装置（１４２）は、高速で減速しているときには早めに、低速で減速しているときには遅めにブレーキをかけるように構成されてもよい。本明細書に記載される本発明の主題は、坂で車両を停止させる際に車両の後退を防ぐための手段と、車両の移動から停止までの滑らかな移行をもたらす。
【００４３】
車両の後退が生じ得る別の状況は坂で車両を発進させることである。車両が坂で停止したとき、典型的には駆動システムはブレーキをかけたままにする。いったん車両が止められると、ブレーキはかけられていたかもしれず、あるいは、上に議論されるように、減速中に自動的にかけられていたかもしれない。図５は、坂で移動を始めるときに車両の後退を防ぐ方法（５００）の一実施形態のフローチャートを例示する。フローチャートは、坂で車両を発進させるときに、車両の後退を防ぐために制御装置（１４２）によって実行または実施された操作を表すことができる。（５１０）で示されるように、当初、車両は停止して、駆動システムは（トラクションモーターの減速動作を介して、あるいは、常用ブレーキ（例えば、サイドブレーキ）をかけることを介して）静止位置で車両を保持する。一実施形態では、（５１２）において、運転手は、車両位置を維持するためにブレーキ制動／減速力を加え、動き始めるべくトルクを増やすために加速ペダルを押す。例えば、運転手は（例えば、１つ以上の入力装置によって制御システムへ入力を提供することによって）移動方向を選択し、車両の移動を命じるためにスロットルを適用することもある。トラクションモーターで利用可能なトルクが後退を防ぐのに十分な閾値を超過する場合（つまり、平衡トルク）、ブレーキは（５１４）で解除され、車両は、選択された移動方向で動くことを許される。さもなければ、トルクが閾値を越えるまで、ブレーキは（５１６）において制御装置（１４２）によって維持され続ける。一実施形態では、トルク閾値は推定された傾斜に依存して選択されることもある。
【００４４】
図５でさらに示されるように、特定の故障状態は他の行動を取るように要求することもある。例えば、駆動システムトルク制御および駆動システムブレーキ制御は可能ではないか、利用可能ではないこともある。そのような故障状態が存在する場合、制御装置（１４２）は運転手の動作を促すために（５１８）においてブレーキ（１３８および１４０）を解除するように構成される。（５２０）において、故障状態が解決すると、制御装置（１４２）は、正常なものとして運転手／ペダル入力に応答するように駆動システム（１００）を制御する。別の実施形態では、駆動システムブレーキ制御は利用可能で機能していることもあるが、駆動システムトルク制御がそうではないこともある。この場合、制御装置（１４２）は、（５２２）において、そのような故障状態の間にブレーキ（１３８および１４０）を保持するように構成される。故障が解決すると、制御ルーチンは初期条件（５１０）に移る。しかしながら、故障があらかじめ定められた時間の後も解決しない場合、制御装置（１４２）はブレーキ（１３８および１４０）を解除するが、（５２４）において運転手に行動（例えば、常用ブレーキをかけ、オーバーライドスイッチを押し、移動を制御するなど）を起こすように促すため、故障は進行中である。
【００４５】
またさらに図５を参照すると、一実施形態において、運転手は制動あるいは加速度入力／スロットルコマンドを適用しないこともあれば、あるいは、運転手は（５２６）において、ブレーキを解除する（あるいは、命じられた減速力を取り除く）こともある。そのような場合、制御装置（１４２）は、（５２８）において、ペダル入力（例えば、減速／ブレーキ／スロットルフィードバック）をあらかじめ定められた時間、待つ。ペダル入力があらかじめ定められた時間／ウィンドウ内で受け取られた場合、制御ルーチンは工程（５１２）に移る。しかしながら、いかなるペダル入力もウィンドウ内で受信されない場合、制御装置（１４２）は、（５２０）において、ブレーキ（１３８および１４０）を解除するか、あるいは、いかなる減速力も取り除くために、駆動システム（１００）を制御する。そのような場合、駆動システム（１００）は、制御装置（１４２）の制御下で、非常に遅い正または負の速度を許可するために、（５３２）においてトルクを適用するか、あるいは、あらかじめ定められた速度限界までの加速を許可する。すなわち、駆動システム（１００）は重力方向への非常に遅い速度を可能にするために利用される（つまり、前進速度を制限し、処置を講ずるように運転手に促す）。（５３４）において、運転手が加速トルクを命じるか、あるいは運転手がブレーキ／減速ペダルを使って車両を停止させるまで、非常に遅い正または負の速度が継続する。
【００４６】
ここで、図６に目を向けると、後退状態中に車両を制御するための方法（６００）の一実施形態のフローチャートが例示されている。フローチャートは、後退状態中に制御装置（１４２）によって実行または実施された操作を表すことができる。運転手が選択された移動方向を変えるか、あるいは、車両があまりにも速く減速し、０速度を超えて、ブレーキをかけることができるようになるよりも先に、正反対の方向に進行し始めと、後退状態は、例えば、駆動システムの故障（例えば、推進力がない）の結果、生じることもある。図６で示されるように、（６１０）は後退状態の存在を示す。一実施形態では、車両の速度がメモリに保存された閾値速度（つまり、後退を示す負の速度）を超え、車両の動きが選択された移動方向とは反対側の方向で検出される場合、制御装置（１４２）は（６１２）で例示されるように、車両を減速させるための減速力を提供するためにトラクションモーター（１１４および１１６）を自動的に制御するように構成される。１つ以上の方向への車両の移動は、図３に示されるセンサー（３００）の１つ以上を使用して決定可能である。一実施形態では、閾値速度はおよそ６ｍｐｈであってもよい。一実施形態では、制御装置（１４２）は、およそ３ｍｐｈで車両の速度を保持する駆動システム（１００）を制御するように構成される。
【００４７】
図６でも示されるように、車両の速度がメモリに保存された閾値速度（つまり、後退を示す負の速度）を超え、セレクターがニュートラルである場合、制御装置（１４２）は（６１４）で例示されるように、車両を減速させるための減速力を提供するためにトラクションモーター（１１４および１１６）を自動的に制御するように構成される。一実施形態では、閾値速度はおよそ５ｍｐｈであってもよい。一実施形態では、制御装置（１４２）は、およそ３ｍｐｈで車両の速度を保持する駆動システム（１００）を制御するように構成される。
【００４８】
一実施形態では、車両の速度が閾値速度を超えないが、依然として後退状態を経験している場合、制御装置（１４２）は（６１６）においてブレーキ（１３８および１４０）を自動的にかけることもある。例えば、これは、車両が負の速度状態下で停止する場合に生じることがある。代替的に、後退状態が生じることなく、あるいは、後退状態が検出されることなく、車両の速度に応答するが閾値速度（さらに速度上の最大寸法と呼ばれた）を超えない状態で（６１６）において、ブレーキが自動的にかけられるか、あるいは他の方法で作動することがある。例えば、車両が坂の上でほとんど平衡が保たれ、意図したまたは選択された移動方向に加速度が低い（例えば、０の速度に向かって）場合、加速度が０またはほぼ０であるかどうかにかかわらず、速度上限（例えば、モーターの毎分３０回転）を超えない非常に低速な速度でブレーキをかけることができる。これにより、車両を坂で後退させることなく、あるいは、坂を下方に後退する（例えば、後退状態）車両を検出することなく、ブレーキをかけることが可能となる。（６１８）で示されるように、制御装置（１４２）は自動的にブレーキを解除し、設定された時間の後に低速での徐行を可能にするトルクを提供するために、トラクションモーター（１１４および１１６）を制御することもある。一実施形態では、後退状態中にブレーキをセットする場合、運転手は車両が動き出す前にブレーキをかけて解除することを要求されることもある。
【００４９】
図７は、車両の動きを制御するための方法（７００）の一実施形態のフローチャートを例示する。フローチャートは、駆動システム（１００）あるいは制御装置（１４２）によって実行または実施された操作を表すことができる。一実施形態では、駆動システム（１００）は、車両が坂で停止し、駆動システムがブレーキをかけ続けている場合、初期状態から制御されることもある。方法（７００）は、運転手が少なくとも５０％のスロットルをかけることによって移動を命じる移動コマンド（７１０）から始まる。移動コマンド（７１０）に応答して、駆動システム（１００）は、命じられたトルクまでのトルクを増大させるか、あるいは（坂で静止した車両を保持するためだけの平衡トルクに対立するものとして）十分なトルクになるまで増やす。例えば、制御装置（１４２）は、所望の加速（例えば、運転手が選択したスロットル設定に基づいて）を達成するために必要とされるトルクの量であるトルク閾値を決定することができる。このトルク閾値は、車両の重量、車両によって搬送されるペイロードの重量、車両が停止している坂などに基づき得る。その後、駆動システム（１００）は、運転手によって示されたトルクまで、あるいはモーターが生成することができる最大トルクまで、車両のモーターによって生成されたトルクを増加させることが可能である。一実施形態では、（７１２）で示されるように、制御装置（１４２）は、利用可能なトルクの最大量を提供し、かつ最大トルク（所望の速度のための閾値トルクではなく）でブレーキを自動的に解除するために、駆動システム（１００）を制御することがある。別の実施形態において、制御装置（１４２）は、加速ペダルを適用した後にあらかじめ定められた（例えば、０でない）持続時間にわたってブレーキを掛け続けて、その後、ブレーキを解除することもある。本実施形態において、制御装置（１４２）はブレーキを解除する前に時間遅延を利用する。別の実施形態において、（７１６）で例示されるように、制御装置（１４２）はブレーキを解除するように運転手に促すこともある。特に、制御装置（１４２）は、閾値トルクが利用可能であること、および、システムがブレーキを解除する準備ができていることを示す、音声による警告または視覚的な表示などによって運転手に示すこともある。さらに別の実施形態では、運転手は、制動機能の制御を引き継ぐこともある。例えば、（７１８）において、制御装置（１４２）は、常用ブレーキ（１３８、１４０）をかけることを運転手に要求することもあり、その後、加速ペダルが押されると、ブレーキは自動的に解除されることもある。０あるいはわずかに正の速度を保持するために平衡トルクを適用することができ、加速ペダルによって要求されるようにトルクを増加させることができる。
【００５０】
図１３は、坂上の停止位置からの車両の移動を制御するための方法（１３００）の一実施形態のフローチャートを例示する。方法（１３００）に関連して記載された操作は、制御装置（１４２）および／または駆動システム（１００）によって実行または実施可能である。方法（１３００）は、車両が坂の上にある間にブレーキの解除後に車両の加速を制御するための閉ループプロセスを提供することができる。（１３０２）において、車両の１つ以上のブレーキはかけられることで、車両を坂の位置で保持する。ブレーキは、本明細書に記載された本発明の主題の１つ以上の実施形態によってかけることができるか、あるいは別のプロセスによってかけられてもよい。（１３０４）において、ブレーキが解除されるかどうかについての決定がなされる。例えば、制御装置（１４２）は運転手の入力の受け取りに応答してブレーキを解除することができる。ブレーキが解除されると、方法（１３００）のフローは（１３０６）の方へ進むことができる。さもなければ、方法（１３００）のフローは（１３０４）方へ戻ることができる。
【００５１】
（１３０６）において、車両は、坂を下方にわずかに後退すること、および／または、ブレーキの解除後、および、ブレーキの解除に応答して速やかに加速することを許可される。例えば、制御装置（１４２）は、車両に坂を前進させるべくトルクを生成するようにモーターに指示をする前に、ルートの長さに沿って、１メートル（あるいは別の距離）の指定された閾値距離未満などのごくわずかな距離だけ車両を坂で下方に後退させることを許可するために、モータートルクを生成することなく、あるいは、ある程度のモータートルクを生成することによって、駆動システム（１００）にブレーキを解除させることができる。別の例として、制御装置（１４２）は、モーターを使用して速やかに加速するように駆動システム（１００）に指示をすることができる。制御装置（１４２）は、駆動システム（１００）が運転手により選択された、または、自動的に実施されたスロットル位置に到達するために（例えば、停止した位置から坂を上がる移動を始めないときに）加速することになるよりももっと速く加速するように駆動システム（１００）に指示をすることができる。（１３０８）において、駆動システム（１００）のモーターによって生成されたトルクは、停止した車両の位置から、運転手により選択された、または、自動的に実施されたスロットル位置に従った移動までスムーズに移行するように迅速に調節される。例えば、駆動システム（１００）によって実行される迅速な加速は、車両を急に動かすことなく減少することもあれば、そうでなければ停止位置からまだ車両を坂で上方へ移動させている間に、車両を突然移動させることなく減少することもある。
【００５２】
図１４は、車両の運転手から入力が提供されないときに、坂上の車両の移動の自動的な制御のための方法（１４００）の一実施形態のフローチャートを例示する。方法（１４００）に関連して記載された操作は、制御装置（１４２）および／または駆動システム（１００）によって実行または実施可能である。（１４０２）において、車両の１つ以上のブレーキはかけられることで、車両を坂の位置で保持する。ブレーキは、本明細書に記載された本発明の主題の１つ以上の実施形態によってかけることができるか、あるいは別のプロセスによってかけられてもよい。（１４０４）において、車両の運転手が指定されたブランキング間隔内で入力を提供したかどうかについての決定がなされる。例えば、制御装置（１４２）は、運転手がブレーキペダルを押し下げたか、ボタンを作動させたか、そうでなければブレーキをかけたままにするために制御装置（１４２）に入力を提供するように行動したかどうか判断することができる。制御装置（１４２）は、５秒ごと（あるいは他の時間間隔）などブランキング間隔ごとに少なくとも一回ブレーキをかけたままにするために運転手が入力を提供したかどうかを判断するために、運転手の入力を定期的にチェックすることができる。運転手がブレーキをかけたままにするために入力を提供していれば、方法（１４００）のフローは（１４０２）へ戻ることができる。あるいは、運転手がブランキング間隔内で入力を提供していなければ、方法（１４００）のフローは（１４０６）の方へ進むことができる。
【００５３】
（１４０６）において、車両のブレーキが解除される。（１４０８）において、車両を、坂をゆっくりと徐行しながら上方へと移動させるために、モータートルクが生成される。例えば、同時に、車両のブレーキが解除されると同時に（あるいはその直後に）、制御装置（１４２）は、車両に低速（例えば、時速５キロメートル未満）で坂を上方へ移動させるために少量のトルクを生成し始めるように駆動システム（１００）のモーターに指示をすることができる。
【００５４】
ある実施形態では、図８に示される方法（８００）のフローチャートによって例示されるように、意図しない後退なく、停止状態から、選択された移動方向への移動まで移行するために、運転手と自動制御の両方を利用することができる。例えば、図４に関連して上に議論されるように、運転手が加速ペダルを解除した後、制御装置（１４２）は最大減速度を制限するのに必要とされるようなトルクを提供するために、目標最大減速度を決定し、駆動システム（１００）を制御することもある。これにより、（８１０）で例示されるように、車両を低速速度に減速させ、命じられた移動方向を維持することが可能となる。その後、（８１２）で示されるように、静止した状態で車両を維持するために、運転手は０の速度で常用ブレーキまたはサイドブレーキをかけることもある。この静止した状態から様々な制御戦略が熟考され、これは、静止した状態から選択された移動方向への移動まで移行する際に、あるレベルの運転手の入力を可能にする。
【００５５】
第１の制御戦略（８２０）は、運転手によるホイールロックの設定と、坂の静止した車両を保持するために、（８２２）において、事前にかけておいた常用ブレーキまたはサイドブレーキの解除とを含む。（８２４）で示されるように、その後、手動と自動の両方の制御を用いて、加速装置フィードバックが検出されたときに、停止から選択された移動方向まで車両をスムーズに移行させる。とりわけ、制御装置（１４２）は、ホイールロックがオン（停止状態（８２２から）になり、加速ペダルフィードバックが閾値を上回るときに、常用ブレーキまたはサイドブレーキをまず命じるように構成される。その後、運転手は、ホイールロックを解除するように促されることもある。いったん、ホイールロックは切られると、制御装置（１４２）は、上記の実施形態で議論されるように、利用可能なトルク閾値が満たされると（つまり、後退を防ぐために十分なトルクが利用可能であるとき）、常用ブレーキまたはサイドブレーキを自動的に解除するように構成される。
【００５６】
第２の制御戦略（８３０）は、運転手がブレーキを使って車両を０速度にした後、（８３２）において、常用ブレーキを自動的にかける制御装置（１４２）を含む。上に記載された実施形態で議論されるように、（８３４）において、制御装置（１４２）は、加速ペダルが運転手によって適用され、利用可能なトルクが車両の後退を防ぐのに十分な閾値レベルを超える場合に、ブレーキを自動的に解除するように構成される。この制御により、車両は、静止した状態から、選択された移動方向への滑らかな移動に移行することができる。
【００５７】
第３の制御戦略（８４０）は、同様に、運転手がブレーキを使って車両を０速度にしたあとに、（８４２）において、自動的に常用ブレーキをかける制御装置（１４２）を含む。その後、運転手はブレーキをかけたまま、加速ペダルを適用して車両に坂を移動させ始めてもよい。この状態に関連して、制御装置（１４２）は、（８３４）で示されるように、利用可能なトルクが車両の後退を防ぐのに十分な閾値レベルを超えるときに、自動的にブレーキを解除するように構成される。一実施形態では、平衡トルクが適用されると、ブレーキ圧はゆっくり減少することもある。
【００５８】
一実施形態では、車両を坂で始動させるとき、運転手（手動始動モード）あるいは制御装置（１４２）（自動始動モード）のいずれかが、可変的にかけることができる油圧ブレーキ、あるいはリストリクターバルブを備える油圧ブレーキのいずれかを利用して後退を防ぐために、ブレーキとトルクの両方の平衡を保つこともある。トルクが増加するにつれて、ブレーキは、例えば、ブレーキ圧を減少させることにより、ゆっくり緩められることもある。このように、ブレーキはクラッチに似たように操作され、それにより、トルクとブレーキの適用が平衡を保たれることで、車両の後退を防ぎ、かつ正の動きへとスムーズに移行する。一実施形態では、ブレーキは、トルクが増加するにつれてブレーキ圧が選択的に減少するように、制御装置（１４２）によって制御可能な連結されたリストリクターを有する油圧ブレーキであってもよい。トルク上昇率は、学習されたブレーキ圧対０の速度を維持するブレーキのトルク率に一致するように、調節されてもよい。システムは、ブレーキが完全に解除されるまで、適用されたトルク上昇率とブレーキ圧ブリーディングを調節し続けるように構成されてもよい。いずれの場合（つまり、適用される変数を備えた油圧ブレーキあるいはリストリクターバルブを備えた油圧ブレーキ）も、ブレーキが完全に解除された後のトルクの継続的な適用は車両の移動を引き起こす。故障状態（例えば、速く加速しすぎて）を示す過剰な車両の移動が検出されると、車両の動きを止めるために自動的にブレーキがかけられることもある。
【００５９】
坂で停止するとき、および、坂で始動するときに、確実に車両の後退を防ぐことに加えて、本発明の主題のシステムと方法はさらに、前進する動きから後退する動きまでの移行、およびその逆の移行の制御レベルの強化を可能にする。例えば、運転手は、駆動システムのインバーターがオフのときにニュートラルを命じるよりもむしろ、速度（例えば、前進から後進、あるいは後進から前進）速度でセレクターを正反対方向に切り替えることにより、方向変換を要求することもある。この状況で、制御装置（１４２）は、減速が重力推定および車両加速に基づいて入力されるかどうかを判断するように構成される。一実施形態では、急勾配の坂を下って移動する場合、制御装置（１４２）は、制御された減速を０の速度にするために駆動システム（１００）を制御する。特に、制御装置（１４２）は、車両の速度が閾値を超えていて、要求された方向とは反対の方向に移動している場合に、要求された方向への駆動トルクを拒むように構成される。いったん、車両の速度が制御された減速を利用して閾値よりも下になると、制御装置（１４２）は、新しく選択された移動方向に利用可能なトルクが車両の後退を防ぐのに十分となるまでブレーキが維持されるように、受信したトルクコマンド、坂でのトルク閾値、および車両の速度に基づいて、ブレーキをかけるように構成される。
【００６０】
しかしながら、車両が比較的平らな面を移動している場合、制御装置（１４２）は、車両の速度と加速に基づいて減速モードに切り替えるように駆動システムを制御し、かつ、加速ペダルフィードバックを減速コマンドとして解釈する。駆動システム（１００）は、新しく選択された移動方向に利用可能なトルクが車両の後退を防ぐのに十分となるまでブレーキが維持されるように、受信したトルクコマンド、坂でのトルク閾値、および車両の速度に基づいて、常用ブレーキを利用して、車両を停止させる。前進コマンドが後退を防ぐのに不適切な場合、後退を防ぐためにブレーキがかけられ、維持される。前進コマンドが後退を防ぐのに適切な場合、車両は上に議論された方法でモーターへの移行を許可される。
【００６１】
随意に、本明細書に記載された駆動システム（１００）と付随する方法は、車両の交流電動機に直流を印加することによって、坂での車両の後退を防ぐことができる。制御装置（１４２）は、あらかじめ決定された量から、あるいはペイロード、坂、および／または（坂を上方へ移動する）車両の速度に基づいて、指定された直流を決定することができる。より重いペイロード、より険しい坂、および／または、より速い速度については、制御装置（１４２）はより大きな直流量を計算することができる。より軽いペイロード、より平坦な坂、および／または、よりゆっくりした速度については、制御装置（１４２）はより小さな直流量を計算することができる。
【００６２】
その後、この決定された直流の量は、駆動システム（１００）の１つ以上の交流電動機（１１４および１１６）に印加または供給される。一実施形態では、交流電動機（１１４および１１６）に印加された直流の量は、駆動システム（１００）が交流電動機（１１４および１１６）に供給することできる直流の最大量である。代替的に、交流電動機（１１４および１１６）に印加される直流の量は、駆動システム（１００）が交流電動機（１１４および１１６）に供給することができる直流の最大量未満である。この電流は、車両のブレーキをかけたり、さもなければ作動させたりすることなく、交流電動機（１１４および１１６）に印加される。交流電動機（１１４および１１６）に供給された直流は、（例えば、車両に坂を後退させるために）交流電動機（１１４および１１６）が正反対方向に移動するのを防ぐ。このように、直流によって、交流電動機（１１４および１１６）は、車両のいかなるブレーキもかけることなくブレーキとして動作する。随意に、車両の位置を維持するために、車両の１つ以上のブレーキをさらにかけることもできる。
【００６３】
かけられるブレーキ（あるいは、あらかじめかけられていたブレーキ）は、直流を交流電動機（１１４および１１６）に供給し続けながら、解除可能である。例えば、制御装置（１４２）は、交流電動機（１１４および１１６）への直流の流れを制御するスイッチを作動させるか、他の方法で制御することができる。交流電動機（１１４および１１６）への直流の印加を維持する間に車両のブレーキを解除することで、交流電動機（１１４および１１６）がスリップ制御に移行して、坂で車両を下方へと引っ張る重力を打ち消す保持トルクを生成するなかで、車両が坂で下方に後退するのを防ぐことができる。
【００６４】
随意に、制御装置（１４２）は、車両が坂で停止するか、後退するよりも前に、交流電動機（１１４および１１６）に最大または１００％の交流電流を印加し、その後、車両が完全に停止する前に、車両の１つ以上のブレーキをかけることができる。例えば、車両が坂を上方へ移動している間、制御装置（１４２）は、駆動システム（１００）が（交流電動機（１１４および１１６）を損傷することなく）交流電動機（１１４および１１６）に供給することができる最大量まで、交流電動機（１１４および１１６）に供給される交流電流を増加させることができ、その後、車両が完全に停止するとき（例えば、車両の速度がゼロになるとき）に車両のブレーキをかけることができる。
【００６５】
別の実施形態において、車両が坂を上方へ移動していて、今にも停止しそうなとき、制御装置（１４２）は速度調整機として動作することができる。制御装置（１４２）は、車両が速度を落として低速（例えば、せいぜい時速６キロあるいは別の速度）で移動するときに、交流電動機（１１４および１１６）によって生成されたトルクを制御することができる。制御装置（１４２）は、車両を坂で後退させることなく、交流電動機（１１４および１１６）を制御して車両を坂で停止させるために、交流電動機（１１４および１１６）の基本励起周波数で交流電動機（１１４および１１６）へ電流を供給することができる。
【００６６】
別の実施形態において、本発明の主題は、車両のトラクションモーターによって提供された減速力を用いて、車両速度を０にするためのシステムおよび方法を提供する。例えば、当初は、車両は所望の移動方向に移動してもよく、運転手は、車両を停止させる十分な／最大の減速力を要求してもよい。減速要求が、レバー、または、車両の減速をもたらすためにレバーを勢いよく保持することは運転手に要求しない他の手段を介する場合、トラクションモーターは、車両の速度を低速、ほぼゼロの速度まで遅くして、その低速を維持する。減速要求がスプリングリターンペダルまたは同様の機構を介する場合、トラクションモーターは、車両の速度を低速、ほぼゼロの速度まで遅くして、その後、車両は常用ブレーキを利用して停止させられる。一実施形態では、運転手は、常用ブレーキまたはサイドブレーキを使用して、停止させた車両を保持することもある。一実施形態では、運転手は、必要に応じて、減速ペダルを連続的に押し下げることによって停止させた車両を維持してもよい。そのような場合、運転手が減速ペダルを解除すると、制御装置（１４２）はあらかじめ定められた時間、停止させた状態（０の速度）を維持するようトラクションモーターに命じるように構成される。車両にオーバーライドスイッチが装備されている場合、遅延の後、加速ペダルは押し下げられたときに減速して後退速度を制御することが許可される。車両にオーバーライドスイッチがない場合、車両は反対の運動閾値まで加速することを許可される。運転手が加速ペダルを適用すると、後退を防ぎ、かつ、上に議論されるように所望の移動方向に車両を移動させるのに十分な量のトルクが利用可能となるまで、０の速度状態が保持され続ける。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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