CN101443580A - 用于测定汽车行驶阻力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于测定汽车行驶阻力的方法，该方法在与自动变速器从负荷档到目标档的换档相结合下实施，其中，第一行驶阻力值F_fw_1在换档开始之前测定和第二行驶阻力值F_fw_2在稍后的时间点上测定，以便在行驶阻力的变化ΔF_fw＝Fw_2－F_fw_1较大时对换档进行修正。为及时测定换档期间行驶阻力F_fw的变化，第二行驶阻力值F_fw_2在换档期间测定，方法是在包含换档的无牵引力阶段的时间间隔Δt内，采集汽车当前加速度a的多个不连续的值a_i，由这些加速度值a_i确定换高速档时的加速度最小值a_min以及在滑移换档时确定加速度最大值a_max，并利用加速度的该极限值(a_min或者a_max)以及汽车质量m按照公式F_fw_2＝－m*a_min或_fw_2＝－m*a_max计算第二行驶阻力(换档期间的行驶阻力)F_fw_2。

Description

用于测定汽车行驶阻力的方法
技术领域
本发明涉及一种用于测定汽车行驶阻力的方法，该方法在与自动变速器从负荷档到目标档的换档相结合下实施，其中，第一行驶阻力值F_fw_1在换档开始之前被确定并且第二行驶阻力值F_fw_2在稍后的时间点上被确定，以便在行驶阻力的变化△F_fw＝F_fw_2-F_fw_1较大时对换档进行修正。
背景技术
对于汽车的行驶阻力的认识具有极其重要的意义，以便可以最佳地控制自动变速器的换档表现，也就是与当时的行驶状况相配合。这样换档转速的确定(在该换档转速下当前挂入的负荷档通过换档而分离)和目标档的确定(通过换档切换到该目标档)主要受到当前汽车行驶阻力的影响。
已知地，汽车的行驶阻力F_fw被理解为是指爬坡阻力F_steig、滚动阻力F_roll以及空气阻力F_luft的总和，也就是F_fw＝F_steig+F_roll+F_luft。通过普遍公知的行驶阻力等式
F_zug＝F_steig+F_roll+F_luft+F_tr
Figure A200780017305D0004162545QIETU
g＝F_fw+F_tr
Figure A200780017305D0004162545QIETU
g，行驶阻力与传动发动机的对于汽车驱动轮的牵引力F_zug和汽车的质量惯性力F_tr
Figure A200780017305D0004162545QIETU
g相关，汽车的质量惯性力F_tr
Figure A200780017305D0004162545QIETU
g由当前汽车质量m和当前汽车加速度a的乘积通过等式F_tr
Figure A200780017305D0004162545QIETU
g＝m*a得出。行驶阻力F_fw因此可以被如下表达：
F_fw＝F_zug-m*a。
在换档之前和之后，也就是挂入档位和闭合发动机离合器的时候测定行驶阻力F_fw是没有问题的并可以以已知的方式由传动发动机转矩和挂入档位的传动比计算牵引力F_zug以及借助由汽车的当前质量m和当前加速度a计算质量惯性力F_tr
Figure A200780017305D0004162545QIETU
g进行，而测定换档期间的行驶阻力F_fw却很困难，因为在该阶段很大程度上未知的和难于测量的力或转矩作用于从动侧的传动系。
这样在很大程度上未知的是，传动发动机在换档期间其转矩以多快的速度解除和重新形成(这部分转矩通过目标档的同步而失去)，以及可能通过换档过程，诸如通过发动机离合器的打开和闭合、通过负荷档的摘档以及通过目标档的同步和挂入或者通过路面不平度产生的扭转振动对汽车行驶动力，也就是对当前加速度产生怎样的影响。由于这些问题，在迄今为止用于控制变速器换档的方法中，取消对换档期间行驶阻力的确定。
在换档之前、期间和之后行驶阻力很大程度上恒定的情况下，确定行驶阻力是完全没有问题的，因为所选取的额定档位由换档程序在假设行驶阻力F_fw接近恒定的情况下通常最佳地配合于现有的行驶状况。
但如果行驶阻力F_fw在换档期间变化剧烈，那么会招致问题，因为变速器控制装置的换档程序首先从错误的行驶阻力F_fw出发，并且改变了的真实行驶阻力F_fw具有时间上延迟性地、在换档结束之后才能测定。
如果汽车例如在换高速档期间从平道驶入较大的上坡道，那么在换高速档结束后，这样由于行驶阻力F_fw上升应该立即回档到较低档位。但如果这种回档由于对新的提高的行驶阻力F_fw延迟的测定而过迟进行，在传动发动机的通过瞬间挂入的档位所转变的转矩对于足够高的牵引力F_zug不再足够的情况下，汽车出现停驶。
这种有问题的状况除了通过立即回档外，也可以通过换高速档期间将目标档变到较低的档位得以避免，如变到处于负荷档与目标档之间的档位(换高速档到较低的档位)、变到原负荷档(目标档＝负荷档，不切换传动比)或者变到处于负荷档以下的档位(换高速档变为回档)。但这种反应要求及早地获知变化的、在上述举例中提高的行驶阻力F_fw。
发明内容
本发明的任务因此在于，说明一种用于测定行驶阻力F_fw的方法，利用该方法可以及早地测定换档期间行驶阻力F_fw的变化，以便可以及时地对换档实施需要时必需的修正。
该任务的解决方案通过一种用于测定汽车行驶阻力的方法得以实现，该方法在与自动变速器从负荷档到目标档的换档相结合下实施，其中，第一行驶阻力值F_fw_1在换档开始之前被确定和第二行驶阻力值F_fw_2在稍后的时间点上被确定，以便在行驶阻力的变化△F_fw＝F_fw_2-F_fw_1较大时对换档进行修正。
在此设置为，第二行驶阻力值F_fw_2在换档期间测定，方法是在包含换档的无牵引力阶段的时间间隔△t内采集汽车当前加速度a的多个不连续的值a_i，由这些加速度值a_i确定牵引换档时的加速度最小值a_min和滑移换档时的加速度最大值a_max，并利用加速度的该极限值(a_min或者a_max)和汽车质量m按照公式
F_fw_2＝-m*a_min或_fw_2＝-m*a_max计算第二行驶阻力(换档期间的行驶阻力)F_fw_2。
因为用于采集加速度值a_i的时间间隔△t包含换档的无牵引力阶段，所以在足够的时间分辨情况下，仅由行驶阻力F_fw引起的那个汽车加速度a与所述加速度值a_i中的至少一个一致，因为传动发动机由于传动系断开而不产生牵引力(F_zug＝0)。
该加速度值a_i在牵引换档时明确地与加速度值a_i的最小值一致，也就是与加速度最小值a_min一致，而在滑移换档时明确地与加速度值a_i的最大值一致，也就是与加速度最大值a_max一致。因此，利用加速度的各极限值(a_min或者a_max)以及汽车质量m按照公式F_fw_2＝-m*a_min或F_fw_2＝-m*a_max计算出换档期间行驶阻力F_fw的比较精确的数值(该数值在时间上归属于大约在换档过程的中间)。因此及早确定行驶阻力的变化△F_fw＝F_fw_2-F_fw_1，从而在行驶阻力△F_fw变化较大时可以及时地修正当前的换档。
换档期间，也就是换档的无牵引力阶段由加速度值的极限值(a_min或者a_max)测定的汽车加速度a同样可以用于确定汽车质量m。但因为这一点涉及另一种方法，所以汽车质量m主要视为已知的数值。
如果按照依据本发明的方法换档期间或者直接在换档之后确定较大的行驶阻力的变化△F_fw，那么对此的反应以修正当前的换档为意图例如可以表现如下：
1.行驶状况：
在从平道驶入上坡道时牵引换高速档：
-在换高速档之后立即回档(快速顺序换档)；
-换档期间将目标档修正到此前挂入的负荷档(不切换传动比)；
-换档期间将目标档修正到较低档位(换高速档变为回档)。
2.行驶状况：
在从上坡道驶入平道时牵引回档：
-在回档之后立即换高速档(快速顺序换档)；
-换档期间将目标档修正到此前挂入的负荷档(不切换传动比)；
-换档期间将目标档修正到较高档位(回档变为换高速档)。
3.行驶状况3：
在从下坡道驶入平道时滑移回档：
-换档期间将目标档修正到此前挂入的负荷档(不切换传动比)。
依据本发明的方法的有利的构造方案是权利要求2到10的主题。
为采集加速度的最佳极限值(a_min或者a_max)，分别优选以最大10ms的时间间距测定加速度值a_i。由此根据本发明确保，至少一个加速度值a_i与仅受行驶阻力F_fw影响的极限值(a_min或者a_max)一致。
为消除采集加速度值a_i时的测量误差和干扰，适当地在确定加速度极限值(a_min或者a_max)之前过滤该加速度值a_i，为此应用普遍公知的数值方法。
用于采集加速度值a_i的时间间隔△t可以随着发动机离合器打开的开始而开始并随着发动机离合器闭合的结束而结束。在此，虽然加速度值a_i的初始值和最终值由于发动机离合器尚未完全打开或者部分地已经重新闭合以及由于传动发动机的因此起作用的牵引力或滑移力而大大失真。但这些加速度值a_i总归在测定极限值(a_min或a_max)时表现出来并影响换档期间，也就是换档的滚动阶段对加速度的确定，因此并非不利。但用于采集加速度值a_i的时间间隔△t也可以缩短并随着负荷档摘档的开始而开始以及随着目标档挂入的结束而结束。
根据本发明的方法优选仅在下述情况下使用，即换档期间存在明确的加速度最小值a_min或者明确的加速度最大值a_max。但这一点是指纯牵引换档(换档之前和之后牵引运转)或纯滑移换档(换档之前和之后滑移运转)的情况。
因此适当的是，在由加速度值a_i测定换档期间的行驶阻力F_fw_2或测定极限值(a_min或者a_max)之前，首先检查对于当前的换档是纯牵引换档还是纯滑移换档，以及如果存在纯牵引换档或者纯滑移换档的话，仅对第二行驶阻力(换档期间的行驶阻力)F_fw_2进行测定。
为确定换档类型，优选测定换档开始之前的传动发动机的转矩M_vS和换档结束之后的传动发动机的转矩M_nS，其中，如果两个转矩值M_vS、M_nS大于零(M_vS>0和M_nS>0)，那么存在纯牵引换档以及如果两个转矩值M_vS、M_nS小于零(M_vS<0和M_nS<0)，那么存在纯滑移换档。
换档之前的传动发动机转矩M_vS用于确定第一行驶阻力值F_fw_1，其中，对该转矩值的确定在转矩M_vS绝对小的情况下比较不精确。此外，在换档之前传动发动机的转矩M_vS绝对小的情况下，换档之前牵引运转或滑移运转以及换档期间无牵引力阶段的滚动之间的加速度差比较小，使得干扰和测量误差会在这种情况下过度地产生影响。因此，于是对行驶阻力的变化△F_fw＝F_fw_2-F_fw_1的测定也比较不精确，这样也许会导致变速器控制装置做出错误反应。
因此，为避免错误确定行驶阻力F_fw适当地设置，首先测定换档开始之前的传动发动机转矩M_vS并在存在纯牵引换档的情况下与事先确定的最小转矩M_zmin进行比较，以及在传动发动机的转矩大于等于最小转矩(M_Vs>＝M_Zmin)的情况下，仅对第二行驶阻力值(换档期间的行驶阻力)F_fw_2进行测定。
于是相应地，在存在纯滑移换档的情况下将换档开始之前的传动发动机转矩M_vS与事先确定的最大转矩M_Smax进行比较，以及在传动发动机的转矩小于等于最大转矩(M_Vs<＝M_Smax)的情况下，仅对第二行驶阻力值(换档期间的行驶阻力)F_fw_2进行测定。
在换档期间，对减速装置(如行车制动器、驻车制动器或者减速器)的操作同样可能导致对加速度极限值(a_min或者a_max)错误的测定并因此导致对第二行驶阻力F_fw_2错误的测定，因为汽车于是在无牵引力的阶段不自由滚动。在此，例如对行车制动器，也就是车轮制动器无论是由驾驶员通过制动踏板的操作还是由诸如ESP(电子稳定装置)或者ASR(驱动防滑系统)的控制装置的操作均自动进行。为避免与此相关地对行驶阻力F_fw的错误确定，适当地在换档期间采集汽车的减速装置的操作状态，以及对至少一个减速装置进行操作时中断对第二行驶阻力值(换档期间的行驶阻力)F_fw_2的测定。
附图说明
为阐明本发明，说明书配有附图。在附图中：
图1示出在多个牵引换档过程中所测量的汽车加速度a随时间的变化以及
图2示出在唯一的牵引换高速档的过程中，牵引力F_zug和加速度a简化的随时间的变化。
具体实施方式
在依据本发明的方法中，换档期间对行驶阻力F_fw变化的测定以对汽车在换档无牵引力滚动阶段的加速度a的准确采集为基础。图1的图表中举例示出对所述加速度值的测定，图中示出在与牵引力被打断相关联的多次换档过程中汽车加速度a随时间的变化。其中实线示出连续地，也就是在约10-20ms的确定时间间隔中测定的加速度值a_i的过滤值a_fzg_filt。所述换档分别为牵引换档。
因此每次换档均导致对加速度a的扰动，假设所述加速度a在换档期间分别为负值<0m/s。汽车因此分别在换档期间通过有效的行驶阻力F_fw制动，因为传动系暂时断开于是没有牵引力方式的传动力矩传递到驱动轮上(F_zug＝0)。
为测定换档的无牵引力阶段中的加速度a，现在每次换档时分别以包含无牵引力阶段的时间间隔△t测定在该时间段内所采集的加速度值a_i的极限值。因为存在的是牵引换档，所以分别确定加速度最小值a_min。
这种极限值a_roll_peak随时间的变化在图1中分别通过虚线示出。由此表明，通过该方法尽管各换档的开始和结束时存在强烈的干扰，但仍可靠测定各加速度最小值a_min。该加速度最小值a_min分别明确地配属于瞬间行驶阻力F_fw_2，从而由此使相对精确地计算换档期间的行驶阻力F_fw_2成为可能。
在时间变化历程t的范围内(在该范围内a_roll_peak的变化历程与a_fzg_filt的变化历程无法区分)，特别是在△t范围的外部，a_roll_peak与a_fzg_filt二者的变化历程相覆盖。
为进一步阐明该方法，图2中以较大的时间分辨率凭借传动发动机的加速度a以及与驱动轮相关的牵引力F_zug的简化的随时间的变化示出牵引换高速档过程。换档开始于时间点t1并结束于时间点t4。在时间点t1与t2之间发动机离合器被打开和传动发动机的转矩被解除；需要时也已设有挂入的负荷档。待挂入的目标档直接在时间点t3之前同步化并随后挂入。发动机离合器的闭合以及传动发动机转矩的重新形成在时间点t3与时间点t4之间进行。
换档的无牵引力阶段因此大概在时间点t2与t3之间延伸，但其中该时间段开始和结束时，公知还会有强烈的干扰影响起作用。但在无牵引力阶段的中间，加速度a很大程度上不受干扰并与所寻找的最小值a_min一致。
为可靠地测定加速度最小值a_min而这样选择时间间隔△t(在该时间间隔内由当前的加速度值a_i或a_fzg_filt来确定加速度最小值a_min)，即该时间间隔△t可靠地包含无牵引力阶段。时间间隔△t例如可以如图2的上部所标注的那样，从时间点t1一直延伸至时间点t4，或者如图2的下部所标注的那样，从时间点t2一直延伸到时间点t3。
附图标记
a                 加速度，纵向加速度
a_fzg_filt        过滤的加速度值
a_i               不连续的的加速度值
a_max             a_i的最大值，加速度最大值
a_min             a_i的最小值，加速度最小值
a_roll_peak       加速度的极限值
F_fw              行驶阻力
F_fw_1            第一行驶阻力，换档之前的F_fw
F_fw_2            第二行驶阻力，换档期间的F_fw
F_luft            空气阻力
F_roll            滚动阻力
F_steig           爬坡阻力
F_tr
Figure A200780017305D0004162545QIETU
g            质量惯性力
F_zug             牵引力
△F_fw            行驶阻力的变化
m                 质量，总质量
M                 转矩
M_nS              换档之后的转矩
M_Smax            用于滑移换档的最大转矩
M_vS              换档之前的转矩
M_Zmin            用于牵引换档的最小转矩
t                 时间
t1                时间点
t2                时间点
t3                时间点
t4                时间点
△t               时间间隔

Claims (10)

1.用于测定汽车行驶阻力的方法，该方法在与自动变速器从负荷档到目标档的换档相结合下实施，其中，第一行驶阻力值F_fw_1在换档开始之前被测定以及第二行驶阻力值F_fw_2在稍后的时间点上被测定，以便在行驶阻力的变化△F_fw＝F_fw_2-F_fw_1较大时对换档的进行修正，其特征在于，在所述换档期间测定所述第二行驶阻力值F_fw_2，方法是在包含所述换档的无牵引力阶段的时间间隔△t内，采集所述汽车的当前加速度a的多个不连续的值a_i，由这些加速度值a_i在牵引换档时确定加速度最小值a_min以及滑移换档时确定加速度最大值a_max，并利用所述加速度的该极限值(a_min或者a_max)以及所述汽车质量m按照公式F_fw_2＝-m*a_a_min或F_fw_2＝-m*a_max计算所述第二行驶阻力(所述换档期间的行驶阻力)F_fw_2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别以最大为10ms的时间间距测定用于采集所述加速度的最佳极限值(a_min或者a_max)的加速度值a_i。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在确定所述加速度的所述极限值(a_min或者a_max)之前为了消除测量误差和干扰，所述加速度值a_i被过滤。
4.根据权利要求1到3中至少之一所述的方法，其特征在于，用于采集所述加速度值a_i的所述时间间隔△t随着所述发动机离合器打开的开始(t1)而开始并随着所述发动机离合器闭合的结束(t4)而结束。
5.根据权利要求1到3中至少之一所述的方法，其特征在于，用于采集所述加速度值a_i的所述时间间隔△t随着所述负荷档摘档的开始(t2)而开始并随着所述目标档挂入的结束(t3)而结束。
6.根据权利要求1到5中至少之一所述的方法，其特征在于，首先检查所述换档是纯牵引换档还是纯滑移换档，以及如果存在纯牵引换档或者纯滑移换档的话，仅对所述第二行驶阻力(所述换档期间的行驶阻力)F_fw_2进行测定。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，为确定所述换档类型而测定所述换档开始之前的所述传动发动机的所述转矩M_vS以及所述换档结束之后的所述传动发动机所述转矩M_nS，并在所述两个转矩值M_vS、M_nS大于零(M_vS>0和M_nS>0)的情况下存在纯牵引换档和在所述两个转矩值M_vS、M_nS小于零(M_vS<0和M_nS<0)的情况下，存在纯滑移换档。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，首先测定所述换档开始之前的所述传动发动机的所述转矩M_vS并在存在纯牵引换档的情况下与事先确定的最小转矩M_Zmin进行比较，以及在所述传动发动机的所述转矩大于等于所述最小转矩(M_Vs>＝M_Zmin)的情况下，仅测定所述第二行驶阻力值(所述换档期间的行驶阻力)F_fw_2。
9.根据权利要求6到8之一所述的方法，其特征在于，测定所述换档开始之前的所述传动发动机的所述转矩M_vS并在存在纯滑移换档的情况下与事先确定的最大转矩M_Smax进行比较，并在所述传动发动机的所述转矩小于等于所述最大转矩(M_Vs<＝M_Smax)的情况下，仅对所述第二行驶阻力值(所述换档期间的行驶阻力)F_fw_2进行测定。
10.根据权利要求1到9之一所述的方法，其特征在于，在所述换档期间测定所述汽车的所述减速装置的所述操作状态，以及在对所述减速装置中的至少一个进行操作时中断对所述第二行驶阻力值(所述换档期间的行驶阻力)F_fw_2进行测定。
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