(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライブラインの第１の車軸の１つまたはそれ以上の駆動輪のスリップ値が所定の第１の閾値より大きいとき、第１の車軸の該駆動輪に付加される正味の駆動トルクの大きさを低減するように構成された動力車両コントローラであって、
動力車両コントローラは、ドライブラインの左右車輪可変トルク連結手段を用いて、第２の車軸の左側車輪および右側車輪に付加されるトルクの大きさを制御するように構成され、
動力車両コントローラは、第１および第２の車軸の一方側にある駆動輪のスリップ値が、第１および第２の車軸の対向する他方側にある駆動輪のスリップ値に所定値を加えた値より大きな値となる摩擦係数不一致状態で車両が走行していることを判断する手段を有し、
動力車両コントローラは、摩擦係数不一致状態で車両が走行していると判断したとき、
第１の車軸の駆動輪のうち、より大きなスリップ値を有する駆動輪のスリップ値が、第１の閾値より小さい第２の閾値を超えたとき、該駆動輪に付加される正味の駆動トルクを低減する摩擦係数不一致緩和動作を実行するように構成された、動力車両コントローラ。
【請求項２】
第１の動作モードで、前記車両が第１の地形タイプの上を走行中、第１の車軸の駆動輪のスリップ値が第１の閾値より大きいとき、ドライブラインの第１の車軸の１つまたはそれ以上の駆動輪に付加される正味の駆動トルクの大きさを低減し、
第２の動作モードで、前記車両が第１の地形タイプと異なる地形タイプの上を走行中、該より大きなスリップ値を有する駆動輪のスリップ値が、第１の閾値より小さい第２の閾値を超えたとき、該駆動輪に付加される正味の駆動トルクを低減するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の動力車両コントローラ。
【請求項３】
摩擦係数不一致緩和動作を実行するとき、ドライブラインの左右車輪可変トルク連結手段を用いて、より大きいスリップ値を有する車輪である第２の車軸の左側車輪または右側車輪の一方の車輪に付加される駆動トルクの大きさを低減するように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の動力車両コントローラ。
【請求項４】
左右車輪可変トルク連結手段の左側クラッチ装置および右側クラッチ装置を介して伝達されるトルクの大きさを低減させることにより、第２の車軸の左側車輪または右側車輪の一方に付加される駆動トルクを低減するように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の動力車両コントローラ。
【請求項５】
車両走行中の地形を示す信号を受信するように動作可能であり、
さらに地形を示す信号に基づいて、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように動作可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の動力車両コントローラ。
【請求項６】
車両が動作している動作モードを示す信号を受信することにより、車両走行中の地形を示す信号を受信するように構成され、好適にはマニュアル動作モードセレクタダイヤルの状態に基づいて、摩擦係数不一致緩和動作を実行するか否かを判断するように構成されたことを特徴とする請求項５に記載の動力車両コントローラ。
【請求項７】
複数の動作モードのうちの１つまたはそれ以上の所定の動作モードが選択された場合のみ、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように動作可能であることを特徴とする請求項５または６に記載の動力車両コントローラ。
【請求項８】
１つまたはそれ以上の所定のオフロード動作モードが選択された場合のみ、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように動作可能であることを特徴とする請求項７に記載の動力車両コントローラ。
【請求項９】
摩擦係数不一致状態で車両が動作していることを判断する手段は、第１および第２の車軸の車輪が車両の一方側であって、第１および第２の車軸の同一側のみに過剰なスリップが生じている横方向の摩擦係数不一致状態で車両が動作していることを判断する手段を含み、
動力車両コントローラは、横方向の摩擦係数不一致状態が生じている場合に、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように構成されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の動力車両コントローラ。
【請求項１０】
横方向の摩擦係数不一致状態が生じていると実質的に判断された場合のみ、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように構成されたことを特徴とする請求項９に記載の動力車両コントローラ。
【請求項１１】
摩擦係数不一致状態で車両が動作していることを判断する手段は、第１および第２の車軸のそれぞれの一方の車輪であって、第１および第２の車軸の車両に対して反対側にある
車輪にのみ過剰なスリップが生じている対角方向の摩擦係数不一致状態で車両が動作していることを判断する手段を含み、
対角方向の摩擦係数不一致状態が生じていると判断された場合に、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように構成されたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１に記載の動力車両コントローラ。
【請求項１２】
対角方向の摩擦係数不一致状態が生じていると実質的に判断された場合のみ、対角方向の摩擦係数不一致緩和動作を実行するように構成されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１を引用する請求項１１に記載の動力車両コントローラ。
【請求項１３】
複数の動作モードのうち、自動動作モード選択手段によって自動的に選択された動作モードの特定に基づいて、摩擦係数不一致緩和動作を実行すべきか否かを判断するように構成され、摩擦係数不一致緩和動作を実行すべきか否かを判断する際、車両走行中の地形を示す信号に基づいて、複数の動作モードのうち車両を動作させるべき動作モードを特定するように構成された請求項６に記載された動力車両コントローラを含む動力車両制御システムを備えたドライブライン。
【請求項１４】
第１の車軸は左側車輪および右側車輪を有し、第２の車軸は左側車輪および右側車輪を有し、
ドライブラインは、第１の車軸の車輪および第２の車軸の車輪を駆動するように動作可能であり、動力車両制御システムの制御下で、第２の車軸の左側車輪および右側車輪に出力されるトルク値を変更するように構成された左右車輪可変トルク連結手段を有することを特徴とする請求項１３に記載のドライブライン。
【請求項１５】
計算デバイスを用いて動力車両のドライブラインを制御する方法であって、
ドライブラインの第１の車軸の１つまたはそれ以上の駆動輪のスリップ値が所定の第１の閾値より大きいとき、第１の車軸の該駆動輪に付加される正味の駆動トルクの大きさを低減するステップと、
ドライブラインの左右車輪可変トルク連結手段を用いて、第２の車軸の左側車輪および右側車輪に付加されるトルクの大きさを制御するステップと、
第１および第２の車軸の一方側にある駆動輪のスリップ値が、第１および第２の車軸の対向する他方側にある駆動輪のスリップ値に所定値を加えた値より大きな値となる摩擦係数不一致状態で車両が走行していることを判断するステップと、
摩擦係数不一致状態で車両が走行していると判断したとき、第１の車軸の駆動輪のうち、より大きなスリップ値を有する駆動輪のスリップ値が、第１の閾値より小さい第２の閾値を超えたとき、該駆動輪に付加される正味の駆動トルクを低減する摩擦係数不一致緩和動作を実行するステップとを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力車両および動力車両を制御する方法に関する。とりわけ本発明は、これに限定するものではないが、車両を駆動するトルクを出力する車輪の数を変更するように動作可能なドライブラインを有する全地形万能車（オール・テレイン・ビークル：ＡＴＶ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の２組の車輪のそれぞれに動力パワーが供給される４輪駆動モードを有する動力車両が提供される。動力パワーは、ドライブラインを介して車両に供給される。
【０００３】
いくつかの既知の車両は、動力パワーが両方の組の車輪に定常的に出力され、車両が定常的に４輪駆動形態に構成されたドライブラインを有する。いくつかの他の車両は、動力パワーが一方の組の車輪または両方の組の車輪の選択的に供給されるように構成されている。ドライバが２輪駆動走行または４輪駆動走行を選択できるように、ドライバにより操作可能なセレクタが設けられている。いくつかのドライブラインシステムは、２輪駆動モードと４輪駆動モードの間で移行するとき、車両を静止させる必要がある。こうしたシステムは、静的な切断／再接続ドライブラインシステムと呼ばれる。英国特許第2407804号に開示されたような、より進化したドライブラインシステムは、車両走行中に、２輪駆動走行と４輪駆動走行との間を切り換えることができる。こうしたシステムは、動的なドライブラインシステムと呼ばれる。
【０００４】
本発明に係る実施形態の目的は、既存の動的ドライブラインシステムの問題点を少なくとも部分的に軽減する改良型のドライブラインシステムを提供することを目的とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】英国特許第2407804号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明に係る実施形態は、添付クレームを参照することにより理解される。
【０００７】
本発明に係る態様は、コントローラ、制御システム、動力車両、コンピュータ可読媒体、および方法を提供するものである。
【０００８】
保護を求める本発明に係る１つの態様によれば、ドライブラインの第１の車軸の１つまたはそれ以上の駆動輪のスリップ値が所定の第１の閾値より大きいとき、第１の車軸の該駆動輪に付加される正味の駆動トルクの大きさを低減するように構成された動力車両コントローラが提供され、
動力車両コントローラは、ドライブラインの左右車輪可変トルク連結手段を用いて、第２の車軸の左側車輪および右側車輪に付加されるトルクの大きさを制御するように構成され、
動力車両コントローラは、第１および第２の車軸の一方側にある駆動輪のスリップ値が、第１および第２の車軸の対向する他方側にある駆動輪のスリップ値に所定値を加えた値より大きな値となる摩擦係数不一致状態で車両が走行していることを判断する手段を有し、
動力車両コントローラは、摩擦係数不一致状態で車両が走行していると判断したとき、第１の車軸の駆動輪のうち、より大きなスリップ値を有する駆動輪のスリップ値が、第１の閾値より小さい第２の閾値を超えたとき、該駆動輪に付加される正味の駆動トルクを低減する摩擦係数不一致緩和動作を実行するように構成されている。
【０００９】
動力車両コントローラは、第１の車軸の駆動輪のスリップ値が第１の閾値より大きいとき、第１の制御モードで、ドライブラインの第１の車軸の１つまたはそれ以上の駆動輪に付加される正味の駆動トルクの大きさを低減するとともに、より大きなスリップ値を有する駆動輪のスリップ値が、第１の閾値より小さい第２の閾値を超えたとき、第２の制御モードで、該駆動輪に付加される正味の駆動トルクを低減する。
【００１０】
動力車両コントローラは、車輪速度値を示す１つまたはそれ以上の信号を受信するための信号入力部を含む電子プロセッサと、電子プロセッサに電気的に接続され、指令を格納する電子メモリデバイスとを備える。電子プロセッサは、メモリデバイスにアクセスして、メモリデバイスに格納された指令を実行して、上述のように動作することができる。
【００１１】
すなわち摩擦係数不一致状態で車両が走行していない場合、動力車両コントローラは、第１の車軸の駆動輪のスリップ値が第１の閾値（第１の閾値は第２の閾値より大きい）より大きくなければ、摩擦係数不一致緩和動作を実行せず、第１の車軸の１つまたはそれ以上の駆動輪に付加される正味の駆動トルクの大きさを低減することはない。
【００１２】
理解されるように、より大きいスリップ値を有する第１の車軸の駆動輪に付加される正味の駆動トルクの大きさを低減するのは、車輪の回転速度を低減するためである。正味の駆動トルクの低減は、当該駆動輪にブレーキを負荷し、および／または当該駆動輪に付加される駆動トルクを低減することにより実現することができる。
【００１３】
理解されるように、第１の車軸は、開放ディファレンシャルを備える。プロペラシャフトまたは他の駆動力伝達手段が第１および第２の車軸に連結されるため、左右車輪可変トルク連結手段は、第１の車軸のより速く回転する駆動輪と同じ速度で回転する。したがって、摩擦係数不一致状態で車両が走行していない場合、可変トルク連結手段は、第１の閾値までの速度で回転し、摩擦係数不一致状態で車両が走行している場合、第２の閾値までの速度で回転する。
【００１４】
理解されるように、摩擦係数不一致状態で車両が走行している場合、第２の車軸に付随する左右車輪可変トルク連結手段は、より大きいレベルのスリップが生じている第２の車軸の駆動輪の速度は、トルク連結手段を介して車輪に伝達されるトルクの大きさを低減することにより低減される。その結果、速度差がトルク連結手段の入力部と当該駆動輪への出力部との間で生じる。この速度が過剰である場合、トルク連結手段は、オーバーヒートを起こし、目標達成能力（性能）が損なわれることがある。
【００１５】
本発明に係るいくつかの実施形態は、摩擦係数不一致状態が生じていない場合に比して、摩擦係数不一致状態が生じていない場合の方が、正味の駆動トルクが低減される前に許容された第１の車軸の車輪のスリップ値がより小さく、第２の車軸に付随する左右車輪可変トルク連結手段により達成する必要があるスリップ値を低減することができるという利点を有する。これは、入力部と出力部との間の所定の第１の閾値に相当するスリップ値に適合する条件に起因して、可変トルク連結手段の性能劣化が抑制されるという利点を有する。この特徴は、困難な摩擦係数不一致状態において、より長い期間の車両を動作させることができ、こうした状況は、急勾配を登坂しようとするときに直面する。
【００１６】
理解されるように、左右車輪可変トルク連結手段は、一対のクラッチ装置を含み、より大きいスリップ値を有する第２の車軸の車輪を駆動するクラッチ装置は、当該車輪の駆動を低減または実質的に回避するように開放される。したがって、所定の第２の閾値を第１の閾値より小さい値に設定することにより、当該クラッチの入力部と出力部との間の速度差に起因して生じる熱を低減することができる。
【００１７】
理解されるように、車輪スリップ値とは、地面に対する車輪スリップ値を意味する。地面に対する車輪スリップは、車輪速度が車両基準速度を超えたときに生じると判断され、車両基準速度は車両の対地速度に相当するものである。車両基準速度は、たとえば最も遅く回転する車輪の速度を参照して、２番目に最も遅く回転する車輪の速度を参照して、カメラデバイスによって得られた画像データを参照して、および／またはレーダシステムまたは超音波送受信システムによって得られたデータを参照して計算することができる。多他の構成も同様に有用である。
【００１８】
理解されるように、摩擦係数不一致状態には、第１および第２の車軸の駆動輪が車両の同一側（たとえば左側）において過剰なスリップが生じるような状態がある。これは、表面摩擦係数（μ）が車両の縦方向軸に沿って異なるので、横方向の摩擦係数不一致状態ともいう。択一的には、摩擦係数不一致状態には、第１および第２の車軸の駆動輪が互いに対向する側において過剰なスリップが生じるような状態がある。この場合、第１の車軸が車両の（第２の側ではなく）第１の側で過剰なスリップが生じる一方、第２の車軸が車両の（第１の側ではなく）第２の側で過剰なスリップが生じる。この特別な摩擦係数不一致状態は、格子状または対角方向の摩擦係数不一致状態ともいう。
【００１９】
動力車両コントローラは、横方向の摩擦係数不一致状態が検出された場合のみ、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように構成してもよい。択一的には、動力車両コントローラは、対角方向の摩擦係数不一致状態が検出された場合のみ、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように構成してもよい。いくつかの実施形態では、動力車両コントローラは、横方向または対角方向の摩擦係数不一致状態が検出された場合に、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように構成してもよい。
【００２０】
動力車両コントローラは、摩擦係数不一致緩和動作を実行するとき、ドライブラインの左右車輪可変トルク連結手段を用いて、より大きいスリップ値を有する車輪である第２の軸の左側車輪または右側車輪のいずれか一方に付加される駆動トルクの大きさを低減するように構成されてもよい。
【００２１】
動力車両コントローラは、左右車輪可変トルク連結手段の左側クラッチ装置および右側クラッチ装置を介して伝達されるトルクの大きさを低減させることにより、第２の車軸の左側車輪または右側車輪の一方に付加される駆動トルクを低減するように構成されてもよい。
【００２２】
理解されるように、左側クラッチ装置および右側クラッチ装置は、ＧＫＮ社のツインスター（TWINSTER、登録商標）リア駆動モジュール等の後輪駆動ユニット（ＲＤＵ）の一部を構成するものであってもよい。後輪駆動ユニット（ＲＤＵ）は、車両のドライブラインの第２の車軸の一部を構成するものであってもよい。
【００２３】
任意的には、所定の第１の閾値は５ｋｍ／ｈ〜１０ｋｍ／ｈの範囲にあり、任意的には、所定の第２の閾値は１ｋｍ／ｈ〜４ｋｍ／ｈの範囲にある。
【００２４】
任意的には、所定の第１の閾値は５ｋｍ／ｈ〜８ｋｍ／ｈの範囲にあり、任意的には、所定の第２の閾値は１ｋｍ／ｈより大きく５ｋｍ／ｈ未満である。
【００２５】
動力車両コントローラは、車両走行中の地形を示す信号を受信するように動作可能であり、さらに地形を示す信号に基づいて、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように動作可能であってもよい。
【００２６】
すなわち、いくつかの実施形態では、動力車両コントローラは、地形を示す信号が所定タイプの地形であることを示す場合のみ、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように構成してもよい。
【００２７】
地形を示す信号に走行表面の起伏を示す情報には、岩、浮石または砂利、草、雪、氷、アスファルト、泥、および／または轍を示す情報、および他の任意の適当に情報が含まれる。
【００２８】
動力車両コントローラは、車両が動作している動作モードの同一性を示す信号を受信することにより、車両走行中の地形を示す信号を受信するように構成されてもよい。
【００２９】
理解されるように、動作モードは、１つまたはそれ以上の車両動作パラメータが、車両が動作している地形の特定のタイプに基づいて設定されるモードであってもよい。すなわち、１つまたはそれ以上の車両動作パラメータは、選択された動作モードに基づいて設定される。
【００３０】
動力車両コントローラは、摩擦係数不一致緩和動作を実行するか否かを判断する際、車両走行中の地形を示す信号に基づいて、複数の動作モードのうち車両を動作させる動作モードを決定するように構成してもよい。
【００３１】
動力車両コントローラは、マニュアル動作モードセレクタダイヤルの状態に基づいて、摩擦係数不一致緩和動作を実行するか否かを判断するように構成してもよい。
【００３２】
動力車両コントローラは、複数の動作モードのうち、自動動作モード選択手段によって自動的に選択された動作モードの特定に基づいて、摩擦係数不一致緩和動作を実行すべきか否かを判断するように構成してもよい。
【００３３】
自動動作モード選択手段は、複数の動作モードのうち、適当な動作モードを選択し、選択されたモードで車両を動作させるように構成されたコンピュータソフトウェアコードの形態を有してもよい。自動動作モード選択手段は、ソフトウェアコード、ファームウェア、またはハードウェアで具現化される自動モードセレクタであってもよい。
【００３４】
動力車両コントローラは、複数の動作モードのうちの１つまたはそれ以上の所定の動作モードが選択された場合のみ、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように動作可能であってもよい。
【００３５】
動力車両コントローラは、１つまたはそれ以上の所定のオフロード動作モードが選択された場合のみ、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように動作可能であってもよい。
【００３６】
動力車両コントローラは、草、砂利、または雪の上の走行に対応する動作モードが選択された場合に、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように動作可能であってもよい。
【００３７】
動力車両コントローラは、車両が草、砂利、または雪の上を走行していると判断されたとき、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように動作可能であってもよい。
【００３８】
動力車両コントローラは、車両が砂の上を走行していると判断されたとき、摩擦係数不一致緩和動作を実行しないように構成してもよい。
【００３９】
任意的には、摩擦係数不一致状態で車両が動作していることを判断する手段は、第１および第２の車軸の車輪が車両の一方側であって、第１および第２の車軸の同一側のみに過剰なスリップが生じている横方向の摩擦係数不一致状態で車両が動作していることを判断する手段を含み、動力車両コントローラは、横方向の摩擦係数不一致状態が生じている場合に、横方向の摩擦係数不一致緩和動作を実行するように構成されてもよい。
【００４０】
すなわち動力車両コントローラは、第１および第２の車軸の左側車輪に過剰なスリップが生じ、右側車輪に過剰なスリップが生じていない場合、または第１および第２の車軸の右側車輪に過剰なスリップが生じ、左側車輪に過剰なスリップが生じていない場合、横方向の摩擦係数不一致状態が生じていると判断する。
【００４１】
動力車両コントローラは、横方向の摩擦係数不一致状態が生じていると実質的に判断された場合のみ、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように構成されてもよい。
【００４２】
摩擦係数不一致状態で車両が動作していることを判断する手段は、第１および第２の車軸のそれぞれの一方の車輪であって、第１および第２の車軸の車両に対して反対側にある車輪にのみ過剰なスリップが生じている対角方向の摩擦係数不一致状態で車両が動作していることを判断する手段を含み、動力車両コントローラは、対角方向の摩擦係数不一致状態が生じていると判断された場合に、摩擦係数不一致緩和動作を実行するように構成されてもよい。
【００４３】
すなわち動力車両コントローラは、第１の車軸の左側車輪および第２の車軸の右側車輪に過剰なスリップが生じ、第１の車軸の右側車輪および第２の車軸の左側車輪に過剰なスリップが生じない場合、または第１の車軸の右側車輪および第２の車軸の左側車輪に過剰なスリップが生じ、第１の車軸の左側車輪および第２の車軸の右側車輪に過剰なスリップが生じない場合、対角方向の摩擦係数不一致状態が生じていると判断する。
【００４４】
任意的には、動力車両コントローラは、対角方向の摩擦係数不一致状態が生じていると実質的に判断された場合のみ、対角方向の摩擦係数不一致緩和動作を実行するように構成される。
【００４５】
保護を求める本発明に係る１つの態様によれば、別の態様に係る動力車両コントローラを備えた動力車両制御システムが提供される。
【００４６】
動力車両制御システムは、動作モードが少なくとも１つの車両サブシステムの制御モードである場合、複数のサブシステム制御モードのうちの選択された１つの制御モードで車両サブシステムを制御するサブシステムコントローラを有する。
【００４７】
動作モードは、車両のための１つまたはそれ以上の異なる動作状況に対応するものであってもよい。
【００４８】
理解されるように、異なる動作状況は、異なるタイプの地形上の走行に対応する動作状況を含んでもよい。たとえば１つの動作状況は、草／砂利／雪の上の走行に対応し、別の動作状況は、砂等の上の走行に対応するものであってもよい。
【００４９】
動力車両制御システムは、それぞれのサブシステム制御モードが適当である程度を特定する１つまたはそれ以上の動作状況指標を評価するための評価手段を有してもよい。
【００５０】
動力車両制御システムは、最も適当であるサブシステム制御モードで前記サブシステムを制御するようにサブシステムコントローラを自動的に制御するように構成された自動動作モード選択状況で動作可能であってもよい。
【００５１】
各動作モードにおいて、動力車両制御システムは、複数の車両サブシステムのそれぞれを、動作状況に適した複数のサブシステム制御モードのうちの選択された１つの制御モードで車両サブシステムを動作させるように構成されてもよい。
【００５２】
動作モードは、
エンジン制御システム、トランスミッションシステム、ステアリングシステム、ブレーキシステム、サスペンションシステムの中から選択された少なくとも１つの車両サブシステムの制御モードと、
複数のサブシステム構成モードが複数の最低地上高を有するサスペンションシステムの制御モードと、
車両の対向側の車輪用サスペンション間が流体連通され、複数のサブシステム構成モードが異なるレベルの連通を提供する流体サスペンションシステムの制御モードと、
複数のサブシステム構成モードが異なるレベルでステアリングを支援するステアリング支援可能なステアリングシステムの制御モードと、
複数のサブシステム構成モードが異なるレベルでブレーキを支援するブレーキ支援可能なブレーキシステムの制御モードと、
複数のサブシステム構成モードが異なるレベルで車輪スリップを可能にする、アンチロック機能を提供して車輪スリップを制御可能なブレーキ制御システムの制御モードと、
パワートレイン制御手段およびアクセルすなわちスロットルペダルを含むパワートレインシステムの制御モードと、サブシステム構成モードが、アクセルまたはスロットルペダルの移動に対してパワートレイン制御手段の異なるレベルの応答性を実現し、
車輪スピンを制御するように配置される静止摩擦制御システムの制御モードと、複数のサブシステム構成モードが異なるレベルの車輪スピンを可能にし、
車両揺れを制御するように構成される揺れ制御システムの制御モードと、複数のサブシステム構成モードが、予測される揺れから異なる相違度の車両揺れを可能にし、
領域変化トランスミッションの制御モードと、サブシステム構成モードはトランスミッションの高域モードと低域モードを含んでもよく、トランスミッションシステムの制御モードは、複数のトランスミッション比で動作可能であり、車両の少なくとも１つのパラメータを監視し、応答してギア比を選択するように構成されるトランスミッション制御手段を含み、サブシステム構成モードは、ギア比が少なくとも１つのパラメータに応答して別々に選択される複数のトランスミッション構成モードを含み、
上記の制御モードの中から選択される１つまたはそれ以上の制御モードであってもよい。
【００５３】
保護を求める本発明に係る１つの態様によれば、別の態様に係る動力車両制御システムを有するドライブラインを備えた動力車両制御システムが提供される。
【００５４】
ドライブラインは、左側車輪および右側車輪を有する第１の車軸と、左側車輪および右側車輪を有する第２の車軸とを備え、第１および第２の車軸の車輪を駆動するように動作可能であり、動力車両制御システムの制御下で第２の車軸の左側車輪および右側車輪に出力されるトルクの大きさを調整するように構成された左右車輪可変トルク連結手段を備える。
【００５５】
左右車輪可変トルク連結手段は、左側クラッチ装置および右側クラッチ装置を有してもよい。
【００５６】
左側クラッチ装置および右側クラッチ装置はそれぞれ、摩擦クラッチ装置であってもよい。
【００５７】
摩擦クラッチ装置は、マルチプレートクラッチ装置の形態を有し、任意的には湿式マルチプレートクラッチ装置の形態を有してもよい。
【００５８】
保護を求める本発明に係る１つの態様によれば、上述の態様に係るドライブラインを備えた車両が提供される。
【００５９】
保護を求める本発明に係る１つの態様によれば、ドライブラインの第１の車軸の１つまたはそれ以上の駆動輪のスリップ値が所定の第１の閾値より大きいとき、第１の車軸の該駆動輪にブレーキトルクを付加するように構成された動力車両コントローラが提供され、
動力車両コントローラは、ドライブラインの左右車輪可変トルク連結手段を用いて、第２の車軸の左側車輪および右側車輪に付加されるトルクの大きさを制御するように構成され、
動力車両コントローラは、第１および第２の車軸の一方側にある駆動輪と第１および第２の車軸の対向する他方側にある駆動輪の表面摩擦係数に差異が所定値を大きい摩擦係数不一致状態を判断する手段を有し、
動力車両コントローラは、摩擦係数不一致状態にあると判断したとき、より大きなスリップ値を有する第１の車軸の駆動輪のスリップ値が、第１の閾値より小さい第２の閾値を超えたとき、該駆動輪にブレーキトルクを付加するように構成される。
【００６０】
保護を求める本発明に係る１つの態様によれば、計算デバイスを用いて動力車両のドライブラインを制御する方法が提供され、この方法は、
ドライブラインの第１の車軸の１つまたはそれ以上の駆動輪のスリップ値が所定の第１の閾値より大きいとき、第１の車軸の該駆動輪に付加される正味の駆動トルクの大きさを低減するステップと、
ドライブラインの左右車輪可変トルク連結手段を用いて、第２の車軸の左側車輪および右側車輪に付加されるトルクの大きさを制御するステップと、
第１および第２の車軸の一方側にある駆動輪のスリップ値が、第１および第２の車軸の対向する他方側にある駆動輪のスリップ値に所定値を加えた値より大きな値となる摩擦係数不一致状態で車両が走行していることを判断するステップと、
摩擦係数不一致状態で車両が走行していると判断したとき、第１の車軸の駆動輪のうち、より大きなスリップ値を有する駆動輪のスリップ値が、第１の閾値より小さい第２の閾値を超えたとき、該駆動輪に付加される正味の駆動トルクを低減する摩擦係数不一致緩和動作を実行するステップとを有する。
【００６１】
理解されるように、車両の車軸とは、一対の前輪または一対の後輪等の所与の横方向の対の車輪を意味し、横方向に一対の車輪が連結されているか否かによらない。
【００６２】
動力車両コントローラは、４輪駆動車の少なくとも前輪車軸が摩擦係数不一致状態にあることを判断することができる。すなわち前輪車軸の一方の車輪は、そのスリップ値が他方の車輪よりスリップ値に所定値を加えた値より大きいスリップ値を有するようにスリップしている。クラッチ装置は、左側車輪と右側車輪の車輪速度の差を吸収するように構成されているため、典型的にはディファレンシャルギアボックス装置により実行される機能を実現する。摩擦係数不一致状態にあるとき、後輪駆動ユニットの入力シャフト等の入力部が、前輪車軸のより速く回転する車輪に対応する速度で回転するため、より速く回転する前軸の車輪に比して、より小さいスリップ値を有する後軸の車輪を駆動する左側クラッチ装置および／または右側クラッチ装置が、その両端の実質的に大きな速度差を吸収することが要求されるという問題が生じる。したがって動力車両コントローラは、前軸が摩擦係数不一致状態にあることを判断し、より大きいスリップ値を有する前軸の車輪速度を低減する。これにより、後輪駆動ユニットの一方または両方のクラッチ間の速度差を低減し、後輪駆動ユニットの熱負荷を低減することができる。本発明によれば、摩擦係数不一致状態において、後輪駆動ユニットの損傷および／または所与のタイミングにおける後輪駆動ユニットの負荷サイクルの低減を招く過剰な熱負荷を後輪駆動ユニットに与えることなく、車両をより長時間動作させることができる。
【００６３】
本願の範疇において、上記段落、クレーム、および／または以下の明細書および図面に記載された、さまざまな態様、実施形態、実施例、および択一例、特に個々の特徴物は、独立してまたは組み合わせて採用することができる。たとえば１つの実施形態に関連して説明された特徴物は、その特徴物が矛盾するものでなければ、すべての実施形態に適用することができる。
【００６４】
疑義を解消するため、本発明の１つの態様に関して記載された特徴物は、単独で、または１つもしくはそれ以上のその他の特徴物と適当に組み合わせて、本発明のその他の任意の態様に含めてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
添付図面を参照しながら、本発明に係る実施形態について以下説明する。
【図１】本発明に係る実施形態による車両の概略図である。
【図２】図１の実施形態による車両の制御システムの一部を示す概略図である。
【図３】図１の実施形態による車両のドライブラインの動作方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
図１において、本発明に係る実施形態による動力車両１のドライブライン５が概略的に図示されている。ドライブライン５は、ギアボックス１８を介して、内燃エンジン１１の形態を有する原動機に接続され、一組の前輪１２，１３と、補助部１０と、一組の後輪１４，１５とを備える。
【００６７】
ドライブライン５は、内燃エンジン１１からギアボックス１８を介してドライブラインに出力されるパワーを、選択的に、前輪１２，１３（２輪駆動モード）、または前輪１２，１３ならびに同時に後輪１４，１５の両方に（４輪駆動モード）伝達するように構成されている。
【００６８】
パワーは、内燃エンジン１１から、クラッチ１７、ギアボックス１８、および一組の前輪駆動シャフト１９を介して前輪１２，１３に伝達される。前輪駆動シャフト１９は、前輪１２，１３を含めて、前軸（フロント・アクスル）１９Ｆともいう。
【００６９】
一方、プロペラシャフト２３は、これを後輪駆動シャフト２６に連結するように動作可能な後輪駆動ユニット（ＲＤＵ）３０に連結される。
【００７０】
後輪駆動ユニット（ＲＤＵ）３０（図１）は、一対のクラッチ２７を有し、このクラッチを用いて、ＲＤＵ３０は、４輪駆動動作モードが要求されたとき、プロペラシャフト２３を後輪駆動シャフト２６に接続するように動作可能である。各クラッチ２７の入力シャフトは、クラウン歯車３０ｃによって駆動され、クラウン歯車は、プロペラシャフト２３に固定的に連結されるベベルギア３０ｂによって駆動される。
【００７１】
ドライブライン５のコントローラ４０は、パワー伝達ユニット（ＰＴＵ）２４および後輪駆動ユニット（ＲＤＵ）３０のクラッチ２７の動作を制御するように構成されている。４輪駆動動作モードが要求されたとき、コントローラ４０は、ＰＴＣ２２を閉じ、後輪駆動ユニット（ＲＤＵ）３０のクラッチ２７を閉じる（接続する）ように構成される。ドライブライン５は、エンジン１１とギアボックス１８とを含むパワートレインの一部を構成するため、コントローラ４０は、いくつかの実施形態では、ドライブライン５に加えてエンジン１１、および任意的にはギアボックス１８を制御してもよく、パワートレインコントローラということがある。
【００７２】
図１の実施形態では、パワー伝達クラッチ（ＰＴＣ）２２およびディファレンシャルクラッチ２７はそれぞれ、複数の異なるレート（速度）の中から選択されたレートで、各クラッチ２７を閉じるように動作可能なアクチュエータを有する。これにより、２輪駆動動作モードから４輪駆動動作モードへの移行を、対応する複数の異なるレートのうちの１つのレートで実行することができる。理解されるように、摩擦クラッチの場合、クラッチの入力部から出力部に伝達できる最大トルクの大きさを、クラッチが閉じている状態、すなわち完全に閉じている状態にあるときの最大伝達トルク値に増大させることができる。湿式マルチプレートクラッチの場合、クラッチが伝達できる最大トルクの大きさは、クラッチを閉じたい状態に維持するためにクラッチのプレートに加わる圧力の大きさに少なくとも部分的に依存し得る。
【００７３】
理解されるように、本実施形態では、コントローラ４０は、要求された車両動作モードの選択もしくはドライバの特性に応じて、または１つまたはそれ以上の車両動作パラメータの値に基づいて自動的に４輪駆動動作モードを実行するようにドライブライン５を制御するように動作可能である。
【００７４】
本実施形態では、ドライブライン５が２輪駆動モードにあり、コントローラ４０は、たとえば走行中の表面状況に対してトルクを過剰に供給したことにより、車両１の前輪１２，１３に所定値を超えるスピンが生じたことを検出した場合、４輪駆動動作モードを自動的に実行するようにドライブライン５を制御してもよい。こうして後輪１４，１５が前輪１２，１３に加えて車両を駆動することにより、表面を走行している車両１の動作を改善することができる。
【００７５】
この車両１は、スリップを防止するために、必要に応じてブレーキ動作の制動力を低減させるように車両１の１つまたはそれ以上の車輪を制御するように構成されたアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）コントローラ５０を備える。また、この車両１は、地面上の所望の経路（軌跡）を維持するように車両を支援するために、車両１の１つまたはそれ以上の車輪に出力されるトルクの大きさを制御するように構成された動的安定性制御コントローラ（ＤＳＣ）６０を備える。さらに車両１は、その駆動輪の速度および地面に対する車両の実際の速度をモニタするように構成されたトラクション制御システム（ＴＣＳ）コントローラ７０を備える。ＴＣＳコントローラ７０は、車輪速度が地面に対する車両速度より大きくなることに起因した車輪スリップを検出するように構成されている。車輪スリップの大きさが所定値を超えると、ＴＣＳコントローラ７０は、車輪にブレーキを掛けるか、パワートレインから車輪に加わるトルク値を低減させることにより、車輪に加わる正味トルクを低減させるように指令する。
【００７６】
図１に示す車両１は、車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０を有する。図２は、車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０をより詳細に示す。車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０は、複数の車両サブシステム１１２を制御するように動作可能であり、車両サブシステムは、これに限定するものではないが、エンジン制御システム１１２ａ、トランスミッションシステム１１２ｂ、電動アシストステアリングユニット（ｅＰＡＳユニット）１１２ｃ、ＡＢＳコントローラ５０を有するブレーキシステム１１２ｄ、およびサスペンションシステム１２１ｅを含む。５つの車両サブシステム１１２は、車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０に制御されるものとして図示したが、実際には、より数多くの車両サブシステム１１２が車両に搭載され、車両制御ユニット１１０により制御される。車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０は、サブシステム制御モジュール１１４を有し、これは、ライン１１３を介して制御信号を各車両サブシステム１１２に出力し、地形表面または車両走行中の運転表面等の運転状況（地形状況ともいう。）に適した手法でサブシステム１１２の制御を開始する。サブシステム１１２は、信号ライン１１３を介してサブシステム制御モジュール１１４と通信して、サブシステムの状況に関する情報をフィードバックする。
【００７７】
本願開示内容の目的において、上記説明とは関係なく、本願に記載されたコントローラまたは電子制御ユニット（ＥＣＵ）はそれぞれ、１つまたはそれ以上の電子プロセッサを含む制御ユニットまたは計算デバイスを備える。車両１および／またはサブシステム１２が単一の制御ユニットまたは電子コントローラを備えるか、択一的には、コントローラのさまざまな機能を、異なる制御ユニットまたはコントローラで実現し、制御してもよい。ここで利用される「制御ユニット」の用語は、単一の制御ユニットまたはコントローラと、要求された制御機能を提供するように全体として動作する複数の制御ユニットまたはコントローラとを含むものと理解される。一連の指令は、実行されたとき、制御ユニットまたはコントローラに本願明細書に開示された制御技術（以下説明する方法を含む）を実行させるためのものである。一連の指令は、１つまたはそれ以上の電子プロセッサに組み込まれるか、択一的には１つまたはそれ以上の電子プロセッサにより実行されるソフトウェアとして提供される。たとえば第１のコントローラが１つまたはそれ以上の電子プロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成され、または１つまたはそれ以上の電子プロセッサが電子プロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成され、任意的には、同じ１つまたはそれ以上の電子プロセッサが第１のコントローラであってもよい。ただし理解されるように、他の構成も同様に有用であるので、本発明が特定の構成に限定されるように意図するものではない。いずれにせよ、上述の一連の指令は、マシン、電子プロセッサ／計算デバイスによる可読形態で情報を保存する機構を有する（非一時的記憶媒体等の）コンピュータ可読記憶媒体に組み込まれ、こうした機構は、これに限定するものではないが、（フロッピーディスク等の）磁気記憶媒体、（ＣＤ−ＲＯＭ等の）光記憶媒体、光磁気記憶媒体、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、（ＥＰＲＯＭおよびＥＥＰＲＯＭ等の）消去可能なプログラマブルメモリ、フラッシュメモリ、こうした情報／司令を記憶できる電子式または他のタイプの媒体を含む。
【００７８】
理解されるように、上記説明は、車両１に搭載され得る特定のサブシステム、および車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０の構成に関するいくつかの可能性を言及したものに過ぎない。したがって、他の、または追加的なサブシステムを含む車両１の実施形態、およびサブシステム／ＶＣＵは、本発明の精神および範疇に含まれる。
【００７９】
より詳細に後述するように、車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０は、運転モードまたは地形応答（ＴＲ）モードとも呼ばれる複数の制御モードのうちの１つで動作するように複数のサブシステムを制御するように動作可能である。各制御モードにおいて、各サブシステムは、複数のサブシステム構成モードのうちの１つを実行する。制御モードは、車両が草、砂利、または雪の地形上を走行するのに適した草／砂利／雪・制御モード（ＧＧＳモード）、車両が泥および轍の地形上を走行するのに適した泥／轍制御モード（ＭＲモード）、車両が岩または巨礫の地形上を走行するのに適した岩徐行／巨礫モード（ＲＢモード）、車両が砂地形（または深くて柔らかな雪）の地形の地形上を走行するのに適した砂モード、すべての地形状況、とりわけ高速道路および整然とした車道上を走行するときに好適な折衷モード、すなわち一般モードである特別プログラムオフモード（ＳＰオフモード）を含む。他の数多くの制御モードも想定される。
【００８０】
さまざまな地形タイプは、地形の摩擦力および地形の凹凸に基づいて分類される。例えば、草、砂利、および雪は摩擦力が小さく、滑らかな表面を有する地形として分類され、岩および巨礫は摩擦力が大きく、きわめて凹凸の大きい表面を有する地形として分類されることが適当である。
【００８１】
ユーザは、図１に示す制御モードセレクタ１１０Ｓを用いて、必要な制御モードを選択することができる。セレクタ１１０Ｓは、適当な制御モードを選択するように回転させることができるダイアルの形態を有する。この機能を実行するシステムは既知であり、たとえば米国特許出願公開第2003/0200016号に記載されており、その開示内容は参照に本明細書に一体のものとして統合される。
【００８２】
さらに、必要な制御モードを手動で選択可能であることに加え、車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０は、後述する自動選択モードまたは自動選択条件に設定されたとき、適当な制御モードを自動的に決定するように構成されている。
【００８３】
車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０は、複数の車両センサから、符号１１６，１１７で概略的に示される複数の信号を受信し、これらの信号は、車両の動作および状態と関連付けられるさまざまな異なるパラメータを表す。より詳細に後述するように、信号１１６、１１７を用いて、車両走行中の地形の性状を示す複数の運転状態インジケータ（地形インジケータともいう。）が計算される。本発明に係るいくつかの実施形態の有益な特徴の１つによれば、ＶＣＵ１１０は、地形インジケータに基づいて各種サブシステムに最適な制御モードを決定し、それに従ってサブシステムを自動的に制御することである。
【００８４】
車両に搭載されたこれらのセンサ（図示せず）は、これに限定するものではないが、車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０に連続的なセンサ信号１１６を出力するセンサであって、車輪速度センサ、周囲温度センサ、大気圧センサ、タイヤ圧センサ、車両のヨー角、ロール角、ピッチ角を検出するヨーセンサ、車両速度センサ、縦方向加速度センサ、エンジントルクセンサ（エンジントルク推定器）、ステアリング角度センサ、ステアリング角速度センサ、勾配センサ（勾配推定器）、横方向加速度センサ（ＤＳＣ６０の一部）、ブレーキペダル位置センサ、アクセルペダル位置センサ、および縦方向・横方向・垂直方向モーションセンサを含む。
【００８５】
別の実施形態では、上記センサのうちから選択されたセンサのみが使用される。車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０は、車輪に与える操舵力を示す信号を、車両１の電動アシストステアリングユニット（ｅＰＡＳユニット１１２ｃ）から受信する（操舵力はドライバが与える操舵力にｅＰＡＳユニット１１２ｃが与える操舵力を加えた力に相当する。）。
【００８６】
また車両１は、離散的なセンサ信号１１７を車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０に出力する複数のセンサを備える。これらの信号は、クルーズ制御状態信号（ＯＮ／ＯＦＦ）、トランスファボックスまたはパワー伝達ユニット（ＰＴＵ）状態信号１３７（ＰＴＵ１３７のギア比がＨＩレンジまたはＬＯレンジであるかを示す信号）、ヒルディセント制御（ＨＤＣ）状態信号（ＯＮ／ＯＦＦ）、トレーラ接続状態信号（ＯＮ／ＯＦＦ）、安定性制御システム（ＳＣＳ）が作動したことを示す信号（ＯＮ／ＯＦＦ）、ウィンドスクリーンワイパー信号（ＯＮ／ＯＦＦ）、エアサスペンション状態信号（ＨＩ／ＬＯ）、動的安定性制御（ＤＳＣ）信号（ＯＮ／ＯＦＦ）、およびＴＣＳ信号（ＨＩ／ＬＯ）を含む。理解されるように、動的安定性制御（ＤＳＣ）信号およびトラクション制御システム（ＴＣＳ）信号は、ブレーキトルクおよび／またはパワートレイントルクを適当に与えて車両の安定性を改善するために、ＤＳＣシステムまたはＴＣＳシステムが現在介入しているか否かを示すものである。
【００８７】
車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０は、推定モジュールまたは推定プロセッサ１１８の形態を有する評価手段と、選択モジュールまたは選択プロセッサ１２０の形態を有する計算・選択手段とを備える。まず、連続的な信号１１６が複数のセンサから推定モジュール１１８に出力され、離散的な信号１１７が選択モジュール１２０から出力される。
【００８８】
推定モジュール１１８の第１の段階において、さまざまなセンサ出力信号１１６を用いて、数多くの地形指標を求める。推定モジュール１１８の第１の段階において、車両速度が車輪速度センサから求められ、車両加速度が車輪速度センサから求められ、車輪に加わる縦方向の力が車両縦方向加速度センサから求められ、（車輪スリップが生じた場合の）車輪スリップが生じたときのトルクは、エンジン制御システム１１２ａから出力されるエンジントルク信号から求められる。いくつかの実施形態では、車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０がエンジン制御システム１１２ａからの信号を、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）バスまたは同様のものを介して受信する。
【００８９】
推定モジュール１１８の第１の段階で実行される他の計算は、車輪慣性トルク（回転する車輪を加速または減速させるためのトルク）、「推進連続性」（たとえば車両が岩石の多い地形上を走行している場合のように車両が発進および停止しようとしているか否かについての評価）、空気力学的抵抗力、ヨー角、および車両横方向加速度を含む。
【００９０】
推定モジュール１１８は、第２段階を有し、このとき次の地形指標が計算される。すなわち計算される地形指標とは、（車輪慣性トルク、車両の縦方向の力、空気力学的抵抗力、および車輪に加わる縦方向の力に基づく）表面転がり抵抗、（横方向加速度およびステアリングホイールセンサからの出力信号に基づく）ステアリングホイールに加わる操舵力、（車輪に加わる縦方向の力、車輪加速度、ＤＳＣ／ＴＣＳ動作、および車輪スリップが生じたことを示す信号に基づく）車輪の縦方向スリップ、（測定された横方向加速度、および予想された横方向加速度に対するヨー角から計算された）横方向摩擦力、および凹凸検出（洗濯板のような凹凸表面を示す、振動数が高く、振幅が小さい車輪の高さ振動）を含む。
【００９１】
また推定モジュール１１８は、ウィンドスクリーンワイパー信号（ＯＮ／ＯＦＦ）に基づいて、ウィンドスクリーンワイパーが動作状態（オン状態、すなわち降雨時間信号）にあった時間を計算する。
【００９２】
車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０は、エアサスペンションセンサ（車高センサ）および車輪加速度計に基づいて地形の凹凸を計算するための路面凹凸モジュール１２４を備える。凹凸出力信号１２６の形態を有する地形指標信号は、路面凹凸モジュール１２４から出力される。
【００９３】
推定モジュール１１８において、確からしさ（確度）をチェックするために、車輪の縦方向スリップの推定値と横方向摩擦力の推定値とが互いに比較される。
【００９４】
車輪速度の変動ならびに路面凹凸の計算値、路面転がり抵抗の推定値、および車輪の縦方向スリップならびに路面凹凸の検出値が、摩擦確度チェックとともに、推定モジュール１１８から出力され、車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０でさらに処理するために、車両走行中の地形の性状を示す地形指標出力信号１２２が出力される。
【００９５】
車両走行中の地形のタイプを示す指標に基づいて複数の車両サブシステム制御モードのうち最も適当な制御モードを特定するために、推定モジュール１１８から出力された地形指標信号１２２が選択モジュール１２０に出力される。推定モジュール１１８および路面凹凸モジュール１２４から出力された地形指標信号１２２，１２６に基づいて、さまざまな制御モードのそれぞれが適当である確からしさ（確度）を分析することにより、最も適当な制御モードが特定される。
【００９６】
上述のように、車両サブシステム１１２は、ドライバ入力を必要とすることなく、選択モジュール１２０からの制御出力信号１３０に呼応して自動的に制御されてもよい（「自動モード」ともいう。）。択一的には、車両サブシステム１１２は、セレクタ１１０Ｓをからのドライバ手動入力信号に呼応して制御されてもよい（「マニュアルモード」ともいう。）。サブシステム制御モジュール１１４自身が信号ライン１１３を介して直接的に車両サブシステム１１２ａ〜１１２ｅを制御してもよいし、択一的には、関連する車両サブシステム１１２ａ〜１１２ｅを制御するための中間的な制御モジュールを備えていてもよい。後者の場合、サブシステム制御モジュール１１４は、車両サブシステム１１２ａ〜１１２ｅの最も適当なサブシステム制御モードの選択のみを制御し、車両サブシステムの実際の制御ステップを実行するものではない。中間的な制御モジュールは、実際には主たるサブシステム制御モジュール１１４の一体不可分な部品を構成するものであってもよい。
【００９７】
自動モードで動作しているときの車両制御ユニット（ＶＣＵ）１１０が最も適当なサブシステム制御モードを選択する方法は、英国特許第2492655号に開示されており、その開示内容は参考にここに一体のものとして統合される。
【００９８】
４輪駆動モードで動作しているとき、パワー伝達クラッチ（ＰＴＣ）２２が閉じ、後輪駆動ユニット（ＲＤＵ）３０のクラッチ２７が後輪１４，１５に駆動トルクを伝達するように構成され、ドライブラインコントローラ４０は、車両速度センサにより生成された車輪速度信号に基づいて、車両１の車輪１２〜１５のそれぞれの速度をモニタする。
【００９９】
トラクション制御システム（ＴＣＳ）コントローラ７０は、車輪速度値を示す１つまたはそれ以上の信号を受信する信号入力部を含む電子プロセッサと、電子プロセッサに電気的に接続され、指令を格納する電子メモリデバイスとを有する。プロセッサはメモリデバイスにアクセスして、以下のとおり動作するように格納された指令を実行する。ＴＣＳコントローラ７０は、車輪速度が対地車両速度を超えることにより、車両１の任意の車輪にスリップが生じているか否かを判断するために、車両の各車輪１２〜１５の速度を継続的にモニタする。ＴＣＳコントローラ７０は、ＡＢＳコントローラ５０により計算された車両基準速度に対する各車輪速度をモニタし、このときコーナーリングに起因する車両基準速度に対する車輪速度の変化を参酌する。ＴＣＳコントローラ７０は、車両１の１つまたはそれ以上の車輪１２〜１５の速度が、車両基準速度に比して所定の第１のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_1）以上大きくなったと判断したとき、その車輪の速度を低減させる。前軸１９Ｆの一方または両方の車輪の速度が車両基準速度から所定の第１のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_1）以上に大きい場合、ＴＣＳコントローラ７０は、ブレーキ負荷要求信号をＡＢＳコントローラ５０に出力して、その車輪にブレーキを掛けるような指令を出力する。択一的または追加的には、いくつかの実施形態では、ＴＣＳコントローラ７０は、ドライブラインコントローラ４０および／またはエンジン制御システム１１２ａにブレーキ負荷要求信号に相当する要求信号を出力して、その車輪に対するパワートレイントルクを低減させる。
【０１００】
ＴＣＳコントローラ７０は、後軸（リア・アクスル）１９Ｒの一方または両方の車輪の速度が車両基準速度から所定の第１のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_1）以上に大きいと判断した場合、対応するクラッチ２７の両端に加わる力トルクの大きさを低減することにより、その一方または両方の車輪に出力されるトルクの大きさを低減するようにドライブラインコントローラ４０に指令する。いくつかの実施形態において、ＴＣＳコントローラ７０は、対応するクラッチを開く（非接続状態にする）ように指令し、その両端でトルクの伝達を防止する。その後、ＴＣＳコントローラ７０は、それぞれの車輪を車両速度に対応する速度で駆動するように、クラッチ２７の両端で連結する（伝達される）トルク値を増大させ始めてもよい。車両１００が制止状態から加速するとき、過剰な車輪スリップの問題に直面した場合、クラッチ２７の両端で伝達されるトルクは、車両速度が増大するにつれて増大させ、車両速度に従って回復する。その他の構成も同様に有用である。
【０１０１】
本願出願人は、走行中の地形において「μ（摩擦係数）不一致」状態が生じたとき、車両性能が損なわれ得ることを見出した。前軸１９Ｆおよび後軸１９Ｒの左側および右側の各車輪に対する表面摩擦係数（「表面μ」）の違いに起因して、前軸１９Ｆの各車輪１２，１３間の速度差および後軸１９Ｒの各車輪１４，１５間の速度差が、所定値を超えた場合に、μ不一致状態が生じたと判断される。理解されるように、前軸および後軸の車輪が異なる速度で回転する場合、少なくとも一方の車輪がスリップするか、２つの車輪は異なるレート（速度）でスリップすることになり、いずれの場合も前軸および後軸の車輪に対する表面摩擦係数が異なることを示す。対応する後輪１４，１５の回転速度を低減させるために、クラッチ２７を開いたことにより、より小さい表面摩擦係数を有する地形上の後輪１４，１５により、対応するクラッチを長時間にわたって比較的に大きな速度差が生じるため、後輪駆動ユニット（ＲＤＵ）３０の温度が上昇し、車両性能が損なわれることがある。
【０１０２】
本実施形態において、μ不一致表面の有無を判断するために、このシステムは、前軸および後軸のそれぞれの一方の車輪のスリップ値が他方の車輪のスリップ値を超えたか否かを特定する。これを実施するためには、ＴＣＳコントローラ７０は、各車輪１２〜１５の速度をモニタし、前軸１９Ｆおよび後軸１９Ｒの左側および右側の各車輪の速度の差が所定値を超えるか否かを判断する。こうした状況が確認された場合、コントローラ４０は、μ不一致状態が生じたと判断する。
【０１０３】
μ不一致状態が生じたと判断された場合、その後、ＴＣＳコントローラ７０は、同様にコーナーリングに起因して車両基準速度に対する車輪速度の変化を参酌しつつ、ＡＢＳコントローラ５０で計算された車両基準速度に対する各車輪の速度をモニタする。ＴＣＳコントローラ７０は、車両１の１つまたはそれ以上の車輪１２〜１５の速度が車両基準速度に比して所定の第２のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_2）以上大きくなったと判断したとき、その車輪の速度を低減させる。前軸１９Ｆの一方または両方の車輪の速度が車両基準速度から所定の第２のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_2）以上に大きい場合、ＴＣＳコントローラ７０は、その車輪１２，１３に対するブレーキ負荷をＡＢＳコントローラ５０に指令して、その車輪にブレーキを掛けて減速させる。択一的または追加的には、いくつかの実施形態では、ＴＣＳコントローラ７０は、ドライブラインコントローラ４０および／またはエンジン制御システム１１２ａに対応する要求信号を出力して、その車輪に対するパワートレイントルクを低減させる。ＴＣＳコントローラ７０は、ドライブラインコントローラ４０に指令して、より速く回転する後輪１４，１５に出力されるトルクの大きさを低減させ、その車輪１４，１５を減速させる。ドライブラインコントローラ４０は、後輪駆動ユニット（ＲＤＵ）３０の対応するクラッチ２７に加える圧力を低減させることにより、より速く回転する車輪１４，１５に伝達されるトルクの大きさを低減させるように応答する。
【０１０４】
第２のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_2）は、第１のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_1）より小さい。本実施形態において、第２のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_2）は、２ｋｍ／ｈと実質的に同等の値であるが、他の値も同様に有用である。さらに第２のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_2）は、調整可能であってもよく、たとえばいくつかの実施形態、または過剰な変更を受けることなく、より大きなスリップ値を許容する表面上を走行している場合、この値を大きくすることは有用である。
【０１０５】
第２のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_2）は、典型的には、クラッチ２７をμ不一致状態で長時間の動作させたときの過剰な熱または摩耗が回避されるのに十分に小さい値に設定される。第２のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_2）は、車両速度、スリップしている車輪に対するクラッチ２７の温度、後輪駆動ユニット（ＲＤＵ）３０に付随する別の温度、または任意の他の適当なパラメータのうちの１つまたはそれ以上に基づいて設定してもよい。第２のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_2）は、増大する車両速度の関数として増大するように構成してもよい。択一的または追加的に、第２のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_2）は、一方または両方のクラッチ２７の温度、またはこの温度を示す後輪駆動ユニット（ＲＤＵ）３０に付随する温度の関数として低減させるように構成してもよい。
【０１０６】
理解されるように、後軸１９Ｒのより速く回転する車輪１４，１５の速度は、車輪にブレーキを掛けることなく低減することができるので、車両１の推進を維持するためにエンジン１２１が出力する必要のあるトルクを低減させることができる。ドライブライン５は、通常、エンジン１２１による駆動力に対してより小さい抵抗力を与え、エンジン１２１により出力されるより少ないエネルギは、熱として消散する。車両１の地形上の推進を促進するために、ブレーキ力の負荷に対抗したであろうトルクは、後軸１９Ｒの他方の車輪１５，１４に伝達される。したがって、第２のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_2）は、第１のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_1）より小さく、その後のブレーキまたはパワー出力の低減が対応するより小さいエンジン速度で指令された事実があっても、車両１の地形上の推進レート（推進速度）が過剰に損なわれることはない。
【０１０７】
理解されるように、後輪駆動ユニット（ＲＤＵ）３０が従来式のディファレンシャルと置換され、後輪を減速するためにブレーキ力が負荷された場合、ブレーキによりドライブライン５に負荷されるトルクはドライブラインの回転に対抗するものであるので、とりわけ登坂走行時に十分な車両推進力を得るためには、より大きなエンジン速度が必要となる。
【０１０８】
図３は、本発明に係る実施形態により車両制御方法を示す。
【０１０９】
ステップＳ１０１において、ＴＣＳコントローラ７０は、車両１の各車輪１２〜１５の速度をモニタし、前軸１９Ｆおよび後軸１９Ｒの左側車輪と右側車輪の速度差を計算する。車両１がコーナーリングしている場合、ＴＣＳコントローラ７０は、車輪がスリップせずにコーナーリングしている場合の車輪速度の予想される速度差を計算し、外側にある車両速度から、上記速度差を差引いて補正された速度値を得る。コントローラ７０は、前軸１９Ｆおよび後軸１９Ｒの左側車輪と右側車輪の速度差を、補正速度値を用いて求める。
【０１１０】
ステップＳ１０３において、ＴＣＳコントローラ７０は、前軸１９Ｆおよび後軸１９Ｒの左側車輪と右側車輪の速度差が所定値より大きいか否かを判断することにより、μ不一致状態の有無を判断する。上記速度差が所定値より大きい場合、ＴＣＳコントローラ７０は、ステップＳ１０５に進み、そうでなければステップＳ１０１に進む。
【０１１１】
本実施形態において、ＴＣＳコントローラ７０がμ不一致状態である判断するには、前軸および後軸の左側車輪と右側車輪の車輪スリップ値の差が２ｋｍより大きいことが必要である。理解されるように、本実施形態において、所定の値は、車両速度とともに大きくなり、たとえば車両速度が５０ｋｍ／ｈを超える場合、ＴＣＳコントローラ７０がμ不一致状態である判断するには、車輪速度差は５ｋｍより大きいことが必要としてもよい。
【０１１２】
ステップＳ１０５において、ＴＣＳコントローラ７０は、前軸１９Ｆの左側車輪または右側車輪のうちより速く回転する車輪のスリップ値が所定の第２のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_2）よりも大きいことを、この車輪の速度と車両基準速度との速度差が示すか否かを判断する。この条件に合致する場合、ＴＣＳコントローラ７０は、ステップＳ１０７に進み、そうでなければステップＳ１０１に進む。本実施形態では、第２のＴＣＳ閾値（TCS_thresh_2）は２ｋｍ／ｈであるが、他の値も同様に有用である。
【０１１３】
ステップＳ１０７において、ＴＣＳコントローラ７０は、その車輪にブレーキトルクを負荷するようにＡＢＳコントローラ５０に要求することにより、前軸１９Ｆのより速く回転する車輪に加えられる正味トルクの大きさを低減させる。
【０１１４】
ステップＳ１０９において、ＴＣＳコントローラ７０は、後軸１９Ｒのより速く回転する車輪に駆動トルクを出力するクラッチ２７のクラッチ圧力を低減させる。理解されるように、いくつかの実施形態では、ステップＳ１０９はステップＳ１０７の前に実行してもよい。本実施形態では、ステップＳ１０７およびステップＳ１０９は、実質的に同時に効率よく実行される。
【０１１５】
ステップＳ１１１において、ＴＣＳコントローラ７０は、前軸１９Ｆの車輪に負荷されるブレーキ力の大きさを、ブレーキトルクを掛けたときの大きさまで低減させ、クラッチ圧力が低減されたクラッチ２７に加わる圧力を徐々に増大させる。理解されるように、駆動トルクの再び加えて、車両が走行表面上を推進することができるように、ブレーキ力の低減およびクラッチ圧力の増大は、所定時間が経過した後に行ってもよいし、またはいくつかの実施形態では、所定距離だけ走行した後に行ってもよい。他の構成も同様に有用である。
【０１１６】
その後、この方法はステップＳ１０１に進む。
【０１１７】
本発明に係るいくつかの実施形態は、より長い時間、車両をμ不一致表面上で走行させ、および／または既知のドライブラインに比して、本発明の実施形態に係るドライブラインの統合性または性能の劣化を低減するように車両をμ不一致表面上で走行させるといった利点を有する。これは、少なくとも部分的に、μ不一致状況にない場合と比較して、トラクション制御システムまたは他の車両車輪のスリップ制御システムを起動するための閾値を小さくして、いくつかの実施形態では、動力車両の後輪間の駆動トルクの配分を制御する後輪駆動ユニットの両端の相対的な回転（差）を低減させることによるものである。他の利点には、車両を推進させるために、エンジンや電気モータ等の原動力、および／または他の原動力が出力しなければならないパワートレイン駆動トルクを低減することが含まれる。これは、少なくとも部分的に、ドライブライントルクに対抗するブレーキ力を負荷するのではなく、後輪に伝達されるトルクを低減させることにより、後輪に対する駆動トルクを低減させることによるものである。
【０１１８】
いくつかの実施形態は、フルタイム４輪駆動車両等のフルタイム全輪駆動車両や、４輪駆動構成から２輪駆動構成に切り換えられる車両等を含む数多くのさまざまなタイプの車両で採用されるのに適したものである。本発明に係るいくつかの実施形態は、複数の車軸がドライブラインにより駆動され、原動機とドライブラインにより駆動される一方または両方の車軸との間で伝達されるトルクの大きさが調整できる車両で採用されるのに適したものである。伝達トルクの大きさは、たとえば速度、加速度、および／または他の任意の択一的または追加的な適当なパラメータに基づいて値を調整することができる。
【０１１９】
本願明細書の発明の詳細な説明およびクレームを通して、「備える（comprise）」ならびに「含む（contain）」の用語、およびこれらの用語から派生した「備えた（comprising）」ならびに「備え（comprises）」の用語は、「これらに限定することなく有する」という意味であり、その他の部分、付随物、成分、完成物、またはステップを排除することを意図したものではない。
【０１２０】
本願明細書の発明の詳細な説明及びクレームを通して、単数形は、文脈上要求されるものでなければ、複数形のものを含む。特に、不定冠詞を用いた場合には、文脈上要求されるものでなければ、単数形のみならず、複数形のものを含むものと理解すべきである。
【０１２１】
本発明に係る特定の態様、実施形態、または実施例に関連して説明した特徴物、完成物、特性、成分、化学成分、または化学塩基は、矛盾するものでなければ、任意の他の態様、実施形態、または実施例に適用可能であるものと理解すべきである。
【符号の説明】
【０１２２】
１…動力車両、５…ドライブライン、１０…補助部、１１…内燃エンジン、１２，１３…前輪、１４，１５…後輪、１７…クラッチ、１８…ギアボックス、１９…前輪駆動シャフト、１９Ｆ…前軸、１９Ｒ…後軸、２２…パワー伝達クラッチ（ＰＴＣ）、２３…プロペラシャフト、２４…パワー伝達ユニット（ＰＴＵ）、２６…後輪駆動シャフト、２７…ディファレンシャルクラッチ、３０…後輪駆動ユニット（ＲＤＵ）、４０…ドライブラインコントローラ、５０…アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）コントローラ、６０…動的安定性制御コントローラ（ＤＳＣ）、７０…トラクション制御システム（ＴＣＳ）コントローラ、１１０…車両制御ユニット（ＶＣＵ）、１１０Ｓ…制御モードセレクタ、１１２ａ〜１１２ｅ…車両サブシステム、１１４…サブシステム制御モジュール、１１８…推定モジュール、１２０…選択モジュール、１２４…路面凹凸モジュール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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