JP2009536997A5 - - Google Patents

Description

自動車の走行抵抗を検出する方法

この発明は、負荷ギアから目標ギアへの自動変速機の変速と関連して実施される自動車の走行抵抗を検出する方法であって、第一走行抵抗値Ｆ−ｆｗ−１が変速の開始前に検出され、第二走行抵抗値Ｆ−ｆｗ−２がその後の時点に検出されて走行抵抗値の大きな変更ΔＦ−ｆｗ＝Ｆ−ｆｗ−２−Ｆ−ｆｗ−１の際に変速の修正を行う方法に関する。

自動化変速機の変速（シフト）行動を最適的に、つまりそれぞれの走行抵抗に適合されて、制御できるために、自動車の自動変速機の知識が基本的に重要である。実際に設置された負荷ギアが変速によって離れる変速回転数の決定及び変速によって変換される目標ギアの決定は実質的に自動車の実際の走行抵抗により影響される。

車両の走行抵抗Ｆ−ｆｗとは、公知のように、上昇抵抗Ｆ−ｓｔｅｉｇ，転がり抵抗Ｆ−ｒｏｌｌと空気抵抗Ｆ−ｌｕｆｔから総和であり、つまりＦ−ｆｗ＝Ｆ−ｓｔｅｉｇ＋Ｆ−ｒｏｌｌ＋Ｆ−ｌｕｆｔである。一般の公知の走行抵抗方程式により
Ｆ−ｚｕｇ＝Ｆ−ｓｔｅｉｇ＋Ｆ−ｒｏｌｌ＋Ｆ−ｔｒａｇ＝Ｆ−ｆｗ＋Ｆ−ｔｒａｇ
走行抵抗が自動車の駆動車輪に記された駆動原動機の牽引力Ｆ−ｚｕｇや自動車の質量慣性力Ｆ−ｔｒａｇに関係していて、その質量慣性力が実際の走行質量ｍと実際の車両加速度ａから方程式Ｆ−ｔｒａｇ＝ｍ＊ａによって生じる。
それにより走行抵抗Ｆ−ｆｗは次のように与えられる：
Ｆ−ｆｗ＝Ｆ−ｚｕｇ−ｍ＊ａ

変速（シフト）の前と後の走行抵抗Ｆ−ｆｗの検出が、つまりギアを投入して原動機クラッチを閉じた際に問題を示さず、公知の形式に駆動原動機のトルクから牽引力Ｆ−ｚｕｇの算出と投入されたギアの変速比を介して並びに自動車の実際の質量ｍと実際の加速度ａから質量慣性力Ｆ−ｔｒａｇの算出によって行われ得る間に、走行抵抗Ｆ−ｆｗの検出が変速中に困難であり、この位相では大幅な知られおらずに且つ難しく測定できる力或いはトルクが従動側の駆動列に作用するからである。

如何に迅速に駆動原動機が変速中にトルクを低下し、再び上昇させ、どんなトルク割合が目標ギアの同期によって失われ、原動機クラッチの開閉により、負荷ギアの切離と目標ギアの切離及び同期のような変速過程により、或いは走行軌条起伏により励起され得る回転振動がどのように自動車の走行動力学を、つまり実際の加速度を奏させることは広範に知れない。この問題に基づいて伝動装置変速を制御する従来の方法では変速中の走行抵抗の決定を放棄されている。

変速の前、中と後のかなり一定走行抵抗の場合には、これは、完全に問題ない、というのは、変速プログラムの設定された目標ギアがほぼ一定走行抵抗Ｆ−ｆｗの仮定の下で一般に現走行状況に最適に適合されるからである。

しかし、走行抵抗Ｆ−ｆｗが変速プログラム中に強力に変更されるならば、これは問題に導かれ得る、というのは、伝動制御装置の変速プログラムがまず最初に誤った走行抵抗Ｆ−ｆｗから出発して、変更された正しい走行抵抗Ｆ−ｆｗが時間的遅延により変速終了後に検出され得るからである。

自動車が例えば高変速中に平面から大きな勾配に走行するならば、高変速の終了後に上昇する走行抵抗Ｆ−ｆｗに基づいてすぐに小さいギアに戻し接続される。しかし、後進変速が新たに増加した走行抵抗Ｆ−ｆｗの遅れた検出に基づいて遅れて行われるならば、十分に高い牽引力Ｆ−ｚｕｇ用の駆動モータの一時的に設置されたギアによって変更されたトルクがもはや十分ではないときに、自動車が状況に応じて停止状態になる。

この問題のない状況は、そのような後進変速による外に、高変速中の目標ギアの変更によって負荷ギアと目標ギアの間に位置するギア（小さいギアへの高変速）に、元の負荷ギア（目標ギア＝負荷ギア、変速比変更なし）に或いは負荷ギアの下に位置するギア（高変速が後進変速になる）におけるような小さいギアにおいて回避され得る。この種の反応は無論、変更された前記例にて増加した走行抵抗Ｆ−ｆｗの早期の知識を必要とする。
ドイツ特許出願公開第３３１４８００号明細書 欧州特許出願公開第１０６７３１７号明細書 ドイツ特許出願公開第１９８３７３８０号明細書

それ故に、この発明の課題は、走行抵抗Ｆ−ｆｗの変更が変更中に早期に検出できて、変速の場合によっては必要な修正を適宜に実施できる走行抵抗Ｆ−ｆｗを検出する方法を提供することを基礎としている。

この課題の解決は、自動車が自動変速機の変速部と接続していて荷重ギアから目標ギアへ変速され、第一走行抵抗値Ｆｆｗ１が変速の開始前に検出され、第二走行抵抗値Ｆｆｗ２がその後の時点に検出されて走行抵抗値の大きな変更ΔＦ−ｆｗ＝Ｆ−ｆｗ−２−Ｆ−ｆｗ−１の際に変速の修正を行う自動車の走行抵抗を検出する方法によって成功される。

この場合には、第二走行抵抗値Ｆ−ｆｗ−２が変速中に検出され、変速の無牽引力位相を含む時間間隔Δｔにわたり自動車の実際の加速度ａの複数の不連続値ａｉが検出され、この加速度値ａｉから牽引変速の際に加速度最小値ａ−ｍｉｎが決定され、惰走変速の際に加速度最高値ａ−ｍａｘが決定され、この加速度極限値（ａ−ｍｉｎ或いはａ−ｍａｘ）と車両質量ｍにより第二走行抵抗値（変速中の走行抵抗）Ｆ−ｆｗ−２が式Ｆ−ｆｗ−２＝−ｍ＊ａ−ｍｉｎ或いはＦ−ｆｗ−２＝−ｍ＊ａ−ｍａｘにより算出されることが企図されている。

加速度値ａｉが検出される時間間隔Δｔが変速の無牽引力位相を含むので、十分な時間的分解には少なくとも一つの加速度値ａｉが単に走行抵抗Ｆ−ｆｗによって惹起される車両加速度ａに一致し、開放された駆動列に基づいて駆動原動機の牽引力が作用しない（Ｆ−ｚｕｇ＝０）からである。

加速度値ａｉが牽引変速では明らかに加速度値ａｉの最小値、つまり加速度最小値ａ−ｍｉｎに一致し、惰走変速では明らかに加速度値ａｉの最高値、つまり加速度最高値ａ−ｍａｘに一致する。それ故に、加速度（ａ−ｍｉｎ或いはａ−ｍａｘ）のそれぞれの極限値と車両ｍとにより公式により
Ｆ−ｆｗ−２＝−ｍ＊ａ−ｍｉｎ或いはＦ−ｆｗ−２＝−ｍ＊ａ−ｍａｘ
変速中の走行抵抗Ｆ−ｆｗのかなり正確な値が算出されて、その値は時間的に変速のおよそ中心に組入れるべきである。
それにより走行抵抗の変更ΔＦ−ｆｗ＝Ｆ−ｆｗ−２−Ｆ−ｆｗ−１が早期に認識されるならば、走行抵抗の大きな変更ΔＦ−ｆｗの場合には、実際の変速が適宜に修正され得る。

変速中に、つまり変速の無牽引力位相において自動車の加速度（ａ−ｍｉｎ或いはａ−ｍａｘ）の極限値によって検出された加速度ａは同様に車両質量ｍを決定するために利用され得る。しかし、これは他の方法に関係されたので、車両質量ｍが現在には公知の量と見做される。

この発明による方向によると、変速中或いは直後に走行抵抗の大きな変更ΔＦ−ｆｗが確定されるならば、この変更に関する反応が実際の変速の修正の意味において例えば次の様に見做される：
１．走行状況：
平面から勾配への進入の際の牽引力高変速：
・即時後進変速の高変速後に（迅速継続変速）；
・変速中に前もって設置された負荷ギアへ目標ギアの修正（変速比無変換）；
・変速中に小さいギアへの目標ギアの修正（高変速が後進変速になる）。
２．走行状況：
勾配から平面への進入の際の牽引力後進変速：
・即時後進変速の後進変速に（迅速継続変速）；
・変速中に前もって設置された負荷ギアへ目標ギアの修正（変速比無変換）；
・変速中に大きなギアへの目標ギアの修正（後進変速が高変速になる）。
３．走行状況：
傾斜から平面への進入の際の惰走後進変速：
・変速中に前もって設置された負荷ギアへ目標ギアの修正（変速比無変換）；

この発明のような方法の好ましい構成は、請求項２乃至１０の対象である。

加速度（ａ−ｍｉｎ或いはａ−ｍａｘ）の最適極限値を検出するために、加速度値ａｉがそれぞれに好ましくは最高１０ｍｓの時間間隔に検出されることが企図されている。これによってこの発明によると、少なくとも一つの加速度値ａｉが専ら走行抵抗Ｆ−ｆｗによって影響される極限値（ａ−ｍｉｎ或いはａ−ｍａｘ）に一致する。

加速度値ａｉの検出の場合に測定誤差や雑音を除去するために、これは目的に適って加速度（ａ−ｍｉｎ或いはａ−ｍａｘ）の極限値の決定前に濾過され、このために、一般に公知の無数の方法が使用され得る。

加速度値ａｉを検出する時間間隔Δｔが原動機クラッチの開放の開始により開始し、原動機クラッチの閉鎖の終了により終了する。この場合には、確かに加速度値ａｉの開始値と終了値が完全に開放されずに、或いは部分的に再び閉鎖された原動機クラッチや駆動原動機の有効な牽引力或いは惰走力に基づいて強力に品質を落とす。しかし、この加速度値ａｉは極限値（ａ−ｍｉｎ或いはａ−ｍａｘ）の検出の際にどっちみち転がり落ちて、変速中、つまり変速の転がり位相において加速度の決定に影響され、それにより負ではない。しかし、加速度値ａｉを検出する時間間隔Δｔがより短く検出され得て、負荷ギアの切離の開始により開始し、目標ギアの投入の終了により終了する。

この発明による方法は、変速（シフト）中に明白な加速度最小値ａ−ｍｉｎ或いは明白な加速度最高値ａ−ｍａｘが存在するときのみに、好ましくは使用できる。しかし、これは純粋牽引変速（変速の前後の牽引走行）或いは純粋惰走変速（変速の前後の惰走）の場合である。

変速中の走行抵抗Ｆ−ｆｗ−２の検出前、或いは加速度値ａｉの極限値（ａ−ｍｉｎ或いはａ−ｍａｘ）の検出の際にまず最初に、実際の変速の際に純粋牽引変速であるか、或いは純粋惰走変速であるかが検出され、そして純粋牽引変速或いは純粋惰走変速が存在するときのみに、第二走行抵抗値Ｆ−ｆｗ−２（変速中の走行抵抗値）の検出が行われる。

変速種類を確定するために、好ましくは駆動原動機のトルクが変速の開始前Ｍ−ｖＳと変速の終了後Ｍ−ｎＳ検出され、その際に両トルク値がＭ−ｖＳ、Ｍ−ｎＳが零より大きいならば、（Ｍ−ｖＳ＞０とＭ−ｎＳ＞０）、純粋牽引変速が存在し、そして両トルク値Ｍ−ｖＳとＭ−ｎＳが零より小さいならば（Ｍ−ｖＳ＜０とＭ−ｎＳ＜０）、純粋惰走変速が存在する。

変速前の駆動原動機のトルクが第一走行抵抗値Ｆ−ｆｗ−１の決定に入れて、トルク値の検出が絶対的に小さいトルクＭ−ｖＳの場合に比較的に不正確である。その外に、変速前の駆動原動機の絶対的に小さいトルクＭ−ｖＳの場合に変速前の牽引力稼働或いは惰走並びにロールの間の加速度差が無牽引力位相において変速中に比較的に僅かであるので、雑音と測定誤差がこの場合に過度に生じ得る。
それ故に、走行抵抗の変更の検出ΔＦ−ｆｗ＝Ｆ−ｆｗ−２−Ｆ−ｆｗ−１も比較的に不正確であり、状況に応じて伝動装置制御の誤った反応を導かれ得る。

それ故に、走行抵抗Ｆ−ｆｗの欠陥のある決定を回避するために、目的に適ってまず最初に駆動原動機のトルクが変速の開始前Ｍ−ｖＳに検出され、純粋牽引変速の存在の際に前もって確定された最小モーメントＭ−Ｚｍｉｎと比較され、そして駆動原動機のトルクが最小モーメント以上である（Ｍ−ｖＳ≧Ｍ−Ｚｍｉｎ）ときだけに、第二走行抵抗値（変速中の走行抵抗）Ｆ−ｆｗ−２の検出が行われる。

適切には、純粋惰走変速の存在の際に駆動モータのトルクが変速の開始前Ｍ−ｖＳに前もって確定された最大モーメントＭ−Ｓｍａｘと比較され、そして駆動モータのトルクが最大モーメント以下である（Ｍ−ｖＳ≦Ｍ−Ｓｍａｘ）ときだけに、第二走行抵抗値（変速中の走行抵抗）Ｆ−ｆｗ−２の検出が行われる。

同様に、稼働ブレーキ、固定ブレーキ或いは減速機のような減速装置の操作が変速中に加速度（ａ−ｍｉｎ或いはａ−ｍａｘ）の欠陥のある極限値とそれに伴う第二走行抵抗Ｆ−ｆｗ−２を検出するために導かれ、というのは、自動車が無牽引力位相において自由に転動されないからである。この場合には、例えば稼働ブレーキ、つまり車輪ブレーキの操作が運転手によってブレーキペダルを介して並びにえＥＳＰ或いはＡＳＲのような制御装置によって自動的に行われる。走行抵抗Ｆ−ｆｗのこれに関する誤差決定を回避させるために、目的に適って変速中に自動車の減速装置の操作状態が検出され、そして少なくとも一つの減速装置の操作の場合に第二走行抵抗値（変速中の走行抵抗）Ｆ−ｆｗ−２の検出が中断される。

この発明を具体的に説明するために、明細書には図面が添付されている。

この発明による方法では、ギアシフト（変速）中の走行抵抗Ｆ−ｆｗの変更の検出が変速の無牽引力の転がり位相において自動車の加速度ａの正確な検出に基づいている。この加速度値の検出は例として図１の線図に示されていて、自動車の加速度ａの時間経過が牽引力の中断と接続された複数の変速によって図示されている。この図には、描かれた線が濾過された値ａ−ｆｚｇ−ｆｉｌｔに連続し、つまりおよそ１０−２０ｍｓの確定された時間間隔であり、加速度ａｉが再検出される。変速の場合にそれぞれに牽引変速が重要である。

従って、各変速が変速中にそれぞれに負的値＜０ｍ／ｓを採用する加速度ａの進入を導く。自動車がそれぞれに変速中に有効な走行抵抗Ｆ−ｆｗによってブレーキされる、というのは、駆動列が時間的に開放されて、駆動モーメントが牽引力の形態で駆動車輪に伝達されない（Ｆ−ｚｕｇ＝０）。

変速の無牽引力位相において加速度ａを検出するために、各変速では、無牽引力位相を含む時間間隔Δｔにおいてこの時間間隔で検出された加速度値ａｉの極限値が検出される。現在は牽引変速が重要であるから、それぞれに加速度最小値ａ−ｍｉｎが確認される。

この極限値ａ−ｒｏｌｌ−ｐｅａｋの経過は図１において中断された線によって図示されている。これによってこの方法によってそれぞれの変速の開始と終了の強力な雑音にもかかわらずそれぞれの加速度最小値ａ−ｍｉｎが確実に検出されることが明らかである。この加速度最小値ａ−ｍｉｎにそれぞれに瞬間的走行抵抗Ｆ−ｆｗ−２を明白に組入れるべきであるので、これによって走行抵抗の比較的に正確な算出が変速Ｆ−ｆｗ−２中に可能である。

極限値ａ−ｒｏｌｌ−ｐｅａｋの経過が値ａ−ｆｚｇ−ｆｉｌｔと区別すべきである時間的経過ｔの範囲には、特に範囲Δｔの外部には、極限値ａ−ｒｏｌｌ−ｐｅａｋと値ａ−ｆｚｇ−ｆｉｌｔの両経過が考慮される。

この方法のそれ以上に具体的に説明するために、図２には加速度ａの簡略化された時間間隔を備える牽引高変速と時間的解答を備える駆動原動機の駆動車輪に関係した牽引力Ｆ−ｚｕｇが図示されている。変速（シフト）は時点ｔ１で開始し、時点ｔ４に終了する。時点ｔ１とｔ４の間に原動機クラッチが開放されて、駆動原動機のトルクが低下され；場合によっては投入された負荷ギアが切り離される。時点ｔ３の直前に投入すべき目標ギアが同期されて、次に投入される。原動機クラッチの閉鎖と駆動原動機のトルクの上昇は時点ｔ３と時点ｔ４の間で行われる。

それ故に、変速の無牽引力位相がおよそ時点ｔ２と時点ｔ３の間に延びていて、しかし、この時間間隔の開始と終了では公知の様に強力な雑音影響が有効である。けれども、無牽引力位相の中心では、加速度ａが大幅に雑音なく試みた最小値ａ−ｍｉｎに一致する。

加速度最小値ａ−ｍｉｎを確実に検出するために、実際の加速度値ａｉ或いはａ−ｆｚｇ−ｆｉｌｔから加速度最小値ａ−ｍｉｎが決定される時間間隔Δｔは、無牽引力位相が確実に包含されるように選定されている。この時間間隔Δｔは例えば、図２の上部に示されるように、時点ｔ１から時点ｔ４まで、図２の下部に示されるように、時点ｔ２から時点ｔ３まで延びている。

複数の牽引変速によって車両加速度測定された時間経過を示す。 唯一の牽引高変速によって牽引力Ｆと加速度ｍの簡略された時間経過を示す。

ａ．．．．．加速度、長手方向加速度
ａ−ｆｚｇ−ｆｉｌｔ．．．濾過された加速度値
ａ−ｉ．．．．連続的加速度値
ａ−ｍａｘ．．．加速度値ａ−ｉの最高値、加速度最高値
ａ−ｒｏｌｌ−ｐｅａｋ．．．加速度極限値
Ｆ−ｆｗ．．．．走行抵抗
Ｆ−ｆｗ１．．．第一走行抵抗値、変速前の走行抵抗
Ｆ−ｆｗ２．．．第二走行抵抗値、変速中の走行抵抗
Ｆ−ｒｏｌｌ．．．転がり抵抗
Ｆ−ｓｔｅｉｇ．．．上昇抵抗
Ｆ−ｔｒａｇ．．．質量慣性力
Ｆ−ｚｕｇ．．．．牽引力
ΔＦ−ｆｗ．．．走行抵抗の変更
ｍ．．．．．質量、全質量
Ｍ．．．．．トルク
Ｍ−ｎＳ．．．変更後のトルク
Ｍ−Ｓｍａｘ．．．惰走変速の最高モーメント
Ｍ−ｖＳ．．．変更前のトルク
Ｍ−Ｚｍｉｎ．．．牽引変速の最小モーメント
ｔ．．．．．時間
ｔ１．．．．時点
ｔ２．．．．時点
ｔ３．．．．時点
ｔ４．．．．時点
Δｔ．．．．時間間隔

Claims (10)

1. 負荷ギアから目標ギアへの自動変速機の変速と関連して実施される自動車の走行抵抗を検出する方法であって、第一走行抵抗値Ｆ−ｆｗ−１が変速の開始前に検出され、第二走行抵抗値Ｆ−ｆｗ−２がその後の時点に検出されて走行抵抗値の大きな変更ΔＦ−ｆｗ＝Ｆ−ｆｗ−２−Ｆ−ｆｗ−１の際に変速の修正を行う方法において、
   第二走行抵抗値Ｆ−ｆｗ−２が変速中に検出され、変速の無牽引力位相を含む時間間隔Δｔにわたり自動車の実際の加速度ａの複数の不連続値ａｉが検出され、この加速度値ａｉから牽引変速の際に加速度最小値ａ−ｍｉｎが決定され、惰走変速の際に加速度最高値ａ−ｍａｘが決定され、この加速度極限値（ａ−ｍｉｎ或いはａ−ｍａｘ）と車両質量ｍにより第二走行抵抗値（変速中の走行抵抗）Ｆ−ｆｗ−２が式Ｆ−ｆｗ−２＝−ｍ＊ａ−ｍｉｎ或いはＦ−ｆｗ−２＝−ｍ＊ａ−ｍａｘにより算出されることを特徴とする方法。
2. 加速度値ａｉは加速度（ａ−ｍｉｎ或いはａ−ｍａｘ）の最適極限値を検出するためにそれぞれに最高１０ｍｓの時間間隔で検出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 加速度値ａｉは測定誤差と雑音を除去するために加速度（ａ−ｍｉｎ或いはａ−ｍａｘ）の極限値の決定前に濾過されることを特徴とする請求項１或いは２に記載の方法。
4. 加速度値ａｉを検出する時間間隔Δｔが原動機クラッチの開放の開始（ｔ１）により開始し、原動機クラッチの閉鎖の終了（ｔ４）により終了することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 加速度値ａｉを検出する時間間隔Δｔが負荷ギアの切離の開始（ｔ２）により開始し、目標ギアの投入の終了（ｔ３）により終了することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
6. まず最初に変速が純粋牽引変速であるか、或いは純粋惰走変速であるかが検査され、そして純粋牽引変速或いは純粋惰走変速が存在するならば、第二走行抵抗値（変速中の走行抵抗）Ｆ−ｆｗ−２の検出が行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 変速種類を確定するために、変速の開始前と変速終了後の駆動原動機のトルクＭ−ｖＳとＭ−ｎＳが検出され、そして両トルク値Ｍ−ｖＳとＭ−ｎＳが零より大きいならば（Ｍ−ｖＳ＞０とＭ−ｎＳ＞０）、純粋牽引変速が存在し、並びに両トルク値Ｍ−ｖＳとＭ−ｎＳが零より小さいならば（Ｍ−ｖＳ＜０とＭ−ｎＳ＜０）、純粋惰走変速が存在することを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. まず最初に変速の開始前の駆動原動機のトルクＭ−ｖＳが検出され、純粋牽引変速の存在の際に前もって確定された最小モーメントＭ−Ｚｍｉｎと比較され、そして駆動原動機のトルクが最小モーメント以上である（Ｍ−ｖＳ≧Ｍ−Ｚｍｉｎ）ときだけに、第二走行抵抗値（変速中の走行抵抗）Ｆ−ｆｗ−２の検出が行われることを特徴とする請求項６或いは７に記載の方法。
9. 変速の開始前の駆動原動機のトルクＭ−ｖＳが検出され、純粋惰走変速の存在の際に前もって確定された最大モーメントＭ−Ｓｍａｘと比較され、そして駆動原動機のトルクが最大モーメント以下である（Ｍ−ｖＳ≦Ｍ−Ｓｍａｘ）ときだけに、第二走行抵抗値（変速中の走行抵抗）Ｆ−ｆｗ−２の検出が行われることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の方法。
10. 変速中に自動車の減速装置の操作状態が検出され、そして減速装置の少なくとも一つの操作の際に第二走行抵抗値（変速中の走行抵抗）Ｆ−ｆｗ−２の検出が中断されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。