JP2009540242A - 自動車のドライブトレインにおけるクラッチ状態を判定する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な措置により実現可能で、可変に利用可能な、自動車のドライブトレインにおけるクラッチ状態を判定する方法を提供する。
【解決手段】エンジンブレーキトルク制御（ＭＳＲ）中に自動車のドライブトレインにおけるクラッチ状態を判定する方法において、駆動エンジンのエンジン回転数（ｎ_Ｍｏｔ）及び軸速度（ｖ_{Ａｃｈｓ，ｍ}）が算出され、エンジン回転数（ｎ_Ｍｏｔ）及び速度（ｖ_{Ａｃｈｓ，ｍ}）から変速比（ｉｇｅｓ）が形成され、変速比（ｉｇｅｓ）と基準値（ｉｇｅｓ_Ｒｅｆ）との比較からクラッチ状態（Ｓｃｈａｌｔ_Ｋ）が求められる。基準値（ｉｇｅｓ_Ｒｅｆ）が、第１の時間ステップからの変速比（ｉｇｅｓ）と等しくされ、その後、後続の時間ステップにおいて、実際の変速比（ｉｇｅｓ）と基準値（ｉｇｅｓ_Ｒｅｆ）との間の差が形成され、該差が限界値（Δｉｇｅｓ）を超える場合、クラッチが切れている状態（Ｓｃｈａｌｔ_Ｋ）にあると判定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、独立請求項の上位概念による、自動車のドライブトレインにおけるクラッチ状態を判定する方法に関する。

ドイツ公開特許第１０２ ３８ ４６４号では、エンジンブレーキトルク制御中にクラッチ状態を判定する方法が記載されている。変速機を高い方のギヤから低い方のギヤにシフトダウンするとき、又は滑りやすい車道上で急激にアクセルを離すとき、エンジンのブレーキ効果に起因して車両の駆動輪がスリップを生じる可能性があるため、エンジンブレーキトルク制御において、駆動輪におけるスリップ生成を妨害する追加のエンジントルクが生成される。しかし、エンジンブレーキトルク制御によってエンジントルクが増加している間、ドライブトレインにおいてクラッチが繋がっていることを確実にしなければならない。これは、クラッチが切れている状態では、エンジントルクの増加は単に、この時点では負荷を受けていないエンジンの唸りをもたらすだけであり、その結果、駆動される車輪へのトルク伝達は不可能となると考えられるためである。

クラッチ状態を判定するために、ドイツ公開特許第１０２ ３８ ４６４号によれば、エンジン速度及び車輪速度を算出し、これに基づいて変速比を計算することが意図される。変速比と保存されている限界値との比較から、クラッチ状態を判定することができる。この限界値は、車両毎に制御装置内に保存しなければならない、一定に設定される閾値である。

本発明は、簡単な措置により実現可能で可変に利用可能な、自動車のドライブトレインにおけるクラッチ状態を判定する方法を提供するという課題に基づく。

この課題は本発明によれば、独立請求項の特徴によって解決される。従属請求項は、この目的に適ったさらなる構成を提供する。
自動車のドライブトレインにおけるクラッチ状態を判定する、本発明による方法では、駆動エンジンのエンジン回転数と、速度、特に軸速度若しくはカルダン速度（Kardangeschwindigikeit）又は車両速度とに基づいて、エンジン回転数及び速度から、特にエンジン回転数と車両速度との商から変速比が形成され、この変速比に基づいて基準値との比較が行われる。クラッチ状態は、実際の変速比と基準値との比に基づいて確定される。本発明によれば、基準値が第１の時間ステップからの変速比と等しくされ、次いで、後続の時間ステップにおいて実際の変速比と基準値との間の差が形成されることが意図されている。この差が限界値を超える場合、クラッチは切れている状態にあり、超えない場合は入っている状態にある。

この手法の利点は、エンジン回転数と速度とから形成される変速比のための基準値が可変に求められるということにある。基準値は初期設定ステップにおいて割り当てられ、詳細には第１の時間ステップからの変速比の値を割り当てられる。この第１の時間ステップに続く時間ステップのうちの１つにおいて実際の変速比の値が変化し、且つ基準値に対する差が所定の限界値を超える場合、ドライブトレインはクラッチが切れている状態にあると推定することができる。この後に、クラッチが切れている状態を考慮するために、対応するさらなる措置をとることができる。この措置は、特にエンジンブレーキトルク制御ＭＳＲに関する。

従来技術に基づく既知の方法とは異なり、基準値はもはや事前に固定された値として制御装置内に保存されず、方法が進行している間に実際の値から算出される。これは本方法を、異なる車両又は車両タイプに柔軟に適用可能とする。これは、今までは車両の様々なギヤ段のために算出しなければならなかった一定に設定される基準値がもはや不要であるためである。基準値は今や、プロセスの進行中にアルゴリズムから求められる。

クラッチ状態の判定は、特に有利な実施の形態によれば、エンジンブレーキトルク制御ＭＳＲのために利用されるが、さらに、特に駆動スリップ制御ＡＳＲ、電子安定システムＥＳＰ、アンチロックブレーキシステムＡＢＳ、又は他のシステムのような他の車両支援システムのためのさらなる用途も考えられる。エンジンブレーキトルク制御の場合、クラッチが切れている状態にあると判定されると、このエンジンブレーキトルク制御は無効化され、それによって、切り替え動作中のエンジントルクの増加が不可能になる。クラッチが入っている状態になるとすぐに、エンジンブレーキトルク制御は有利には再び有効化され、それによって、車両の運転の安全性を高める追加のエンジントルクが生成され、このエンジントルクはスリップ状態になっている駆動輪に伝達することができる。

有利には、基準値は再帰的アルゴリズムにおいて継続して実現される。ここで、クラッチが切れている状態に続いて、再びクラッチが入っている状態にあると判定される限り、基準値は変速比と等しくされる。この場合、ギヤ切り替えが行われたと推定することができ、新たに入れられたギヤ段に、このギヤ段に関して初めて計算された変速比に対応する新たな基準値が割り当てられる。さらに進行するうちに、変速比がこの新たな基準値から追加の量を超えて離れると、再びクラッチが切れている状態にあると推定することができ、これに従って、対応する措置が新たにとられ、特にエンジンブレーキトルク制御が再び無効化される。このようにして、各ギヤ段に、そのギヤ段に入れた後に実際に算出される変速比に基づく基準値を割り当てることによって、その時々に入れられたギヤ段を考慮する再帰的アルゴリズムが得られる。

実際の変速比と割り当てられた基準値とを比較することによってクラッチが切れている状態が判定される（差が限界値を超える場合、クラッチが切れていることが確定される）一方、有利には、実際の変速比と直前の時間ステップからの変速比との間の差が限界値を下回る場合、クラッチは入っている状態にある。クラッチが入っている状態では、すなわち駆動エンジンと駆動される車輪との間を力の流れが通り抜ける場合、２つの相前後する時間ステップにおける変速比間の差はゼロに等しいか又は概ね等しいが、少なくとも、かなり小さい限界値より小さい。これは、相前後する時間ステップ間に力の流れが通り抜ける場合、変速比の変化は実際には期待できないためである。したがって、クラッチが入っている状態を確認するために、この基準を活用することができる。２つの相前後する変速比が互いに対して比較され、変速比が計算によって求められるため、クラッチが切れている状態を判定する場合と同様に、基準値を車両に特有に設定する必要はなく、これによって、わずかな労力で本方法を各車両に適合させることができる。必要なのは、２つの相前後する時間ステップにおける変速比の差のための限界値の設定のみである。

好ましい実施の形態では、クラッチが切れている状態の判定のためにも、クラッチが入っている状態の判定のためにも、それぞれ、２つの変速比間の差の値が考慮される。これは、変速比の変化の方向を考慮しないという利点を有する。したがって、（高い方のエンジン回転数及び低い方の速度のそれぞれに対応する）変速比が上昇する変化は、（低下したエンジン回転数及び上昇した速度のそれぞれに対応する）低下する変速比と同様に判定される。

クラッチが入っている状態の判定は、２つの相前後する時間ステップにおける変速比間の差を考慮することに加えて、さらなる条件と結びつけることができる。したがって、例えば、考慮される差が関連付けられる限界値を最短期間にわたって下回る場合にのみクラッチが入っている状態を確認することが有効である。さらに、エンジン回転数が好ましくは、特にアイドリングエンジン回転数である最低エンジン回転数を超えるように意図され。これによって、エンジンがより高い回転数で作動する場合にのみエンジンブレーキトルク制御の実行が可能であることを確実にすることが意図される。

本発明の目的に適ったさらなる構成によれば、エンジン回転数を速度で除算することによって形成される変速比の信号は、一次遅れ要素（ＰＴ_１要素）によってフィルタリングされる。このフィルタリングに起因して、信号はクラッチが入っている状態では比較的一定であり、実際の速度伝達比が、例えばＡＢＳブレーキの場合に生じる可能性があるノイズ又は車輪の振動が存在する場合にも良好に再現される。

変速比を算出する基となる速度値として、好ましくは平均駆動軸速度が使用される。しかし、基本的に、他の縦方向速度値、例えば車両の重心又は車輪の領域における速度も考慮に入れられる。

本発明による方法は、特に有利には、駆動エンジンとして内燃機関を備える車両において利用することができる。さらに、本方法は、特に手動変速機を備える車両において使用される。ここで、基本的に、様々なギヤ段間で切り替えが行われる自動変速機を備える車両における利用も考慮に入れられる。

さらなる利点及び本発明の目的に適った実施の形態は、さらなる請求項、図面に基づく説明、及び図面から読み取ることができる。

方法ステップ１において、まずドライブトレインの変速比ｉｇｅｓが、エンジン回転数ｎ_Ｍｏｔと平均軸速度ｖ_{Ａｃｈｓ，Ｍ}との商から算出される。この商はさらに、一定の定数を乗算され、加えて一次遅れ要素（ＰＴ_１要素）によって信号のフィルタリングが行われる。ＰＴ_１フィルタリングは信号の滑らかな推移を確実にする。変速比ｉｇｅｓは、方法の実行毎に新たに算出される。

次の方法ステップ２において、速度に関する判定が行われる。車両の実際の絶対速度ｖ_ａｂｓが、車両の重心に関連して、例えば５．５５ｍ／秒の値に固定される所定の速度閾値ｖ_{Ｓｃｈｗｅｌｌｅ}を超えるか否かが調べられる。この速度閾値ｖ_{Ｓｃｈｗｅｌｌｅ}を上回る場合にのみ、クラッチを切ることが可能である。これに応じて車両速度ｖ_ａｂｓが閾値を下回る場合、次いで否定「ｎｏ」の分岐が方法ステップ１０に進み、この方法ステップでは、後にクラッチが切れていることを判定するために必要なパラメータ及び特性の初期設定が実施される。このようにして、車両の起動時に、後続の方法ステップに必要とされる、クラッチが切れていることを判定するために必要な初期設定値を確定することが確実になる。

方法ステップ１０において、まず、クラッチ状態を表すと共に論理フラグとして実装されているパラメータＳｃｈａｌｔ_Ｋが値「偽」に設定される。本方法の目的のために、この値Ｓｃｈａｌｔ_Ｋ＝偽は、クラッチが入っている状態にあると推定されることを意味する。これに対して、Ｓｃｈａｌｔ_Ｋ＝真によって、クラッチが切られている状態にあると推定される。

さらにブロック１０では、タイムカウンタｔ_{Ｓｃｈａｌｔ}がゼロの値に設定される。さらに変速比のための基準値ｉｇｅｓ_Ｒｅｆが変速比の実際（目下）の値ｉｇｅｓに設定され、これによって基準値ｉｇｅｓ_Ｒｅｆが初期設定される。最後に、方法ステップ１０において、基本的にエンジンブレーキトルク制御ＭＳＲが有効化され、その結果、ＭＳＲによる制御を実施するためのさらなる条件が満たされるならば、エンジンブレーキトルク制御を実施することができる。

方法ステップ１０の実行後は方法ステップ１１に進み、このステップでは、さらなるパラメータとしてｉｇｅｓ_ａｌｔの値が実際の変速比ｉｇｅｓと等しくされ、これによって初期設定される。このパラメータｉｇｅｓ_ａｌｔは、クラッチが切れている変速機状態に続いて、再びクラッチが入っている状態にあると推定することができるか否かという、方法ステップ６による問いに必要である。

方法ステップ１１における初期設定の後、再び本方法の最初に戻り、方法ステップ１において変速比ｉｇｅｓの新たな実際の計算が実施される。方法全体は、典型的には０．０２秒の時間間隔Δｔで循環して実行される。

その後、車両速度ｖ_ａｂｓが関連付けられている速度閾値ｖ_{Ｓｃｈｗｅｌｌｅ}を当面の間（mittlerweile）超えたという前提条件下で、方法ステップ２において、肯定「ｙｅｓ」の分岐が方法ステップ３における次の問いに進み、この問いでは、クラッチ状態Ｓｃｈａｌｔ_Ｋが値「偽」に設定されているか否かが調べられる。「偽」に設定されているならば、クラッチが入っている状態にある、すなわちドライブトレイン内を力の流れが通り抜けていると推定され、次いで否定「ｎｏ」の分岐が次の方法ステップ４に進む。方法ステップ４において、クラッチが入っている状態のための条件がまだ満たされるか否かが問われる。これは、以下の関係式に基づいて調べられる。

この関係式に従って、実際の変速比ｉｇｅｓと変速比の基準値ｉｇｅｓ_Ｒｅｆとの間の差の絶対値が、有利にはシステムにおいて一定に設定されているクラッチ解除閾値Δｉｇｅｓ以上であるか否かが調べられる。この問いによって、ドライブトレインにおいてクラッチが切れている状態で実際の切り替え動作が実施されていると推定しなければならないほど大幅に変速比が変化したか否かが調べられる。Δｉｇｅｓ以上であるならば、次いで肯定「ｙｅｓ」の分岐が次の方法ステップ５に進み、このステップでは、クラッチ状態Ｓｃｈａｌｔ_Ｋが値「真」に設定される。これは、ドライブトレインが、クラッチが切れている状態にあることを意味する。さらに、方法ステップ５においてエンジンブレーキトルク制御ＭＳＲが無効化され、それによって、エンジントルクの増加と、エンジンの望ましくない唸りとが排除される。

さらなる展開において方法ステップ１１に進み、このステップでは、本方法全体を経た後ごとにパラメータｉｇｅｓ_ａｌｔが変速比の実際の値ｉｇｅｓに設定される。
方法ステップ３における問いによって、クラッチ状態のパラメータＳｃｈａｌｔ_Ｋが値「真」に設定されていることが分かった場合、クラッチは切れている状態にあり、次いで否定「ｎｏ」の分岐が方法ステップ６に進み、このステップにおいて、クラッチが依然として切れている状態にあるか否かが問われる。これは、以下の問いに基づいて調べられる。

この問いに従って、実際の変速比ｉｇｅｓと、直前の時間ステップからの変速比ｉｇｅｓ_ａｌｔとの差の絶対値が、変速比のクラッチ接続閾値Δｉｇｅｓ_Ｒｅｓを下回っているか調べられる。クラッチ接続閾値Δｉｇｅｓ_Ｒｅｓを下回っている場合、２つの相前後する時間ステップにおける変速比は変化していないか又はほとんど変化しておらず、したがって、クラッチが入っている状態にあると推測することができる。

ただし、この確認にはさらなる条件が結びついている。方法ステップ６によれば、付加的に（論理演算ＡＮＤを付されて）、内燃機関のエンジン回転数ｎ_Ｍｏｔがアイドリング回転数ｎを超えているか否かが調べられる。これによって、クラッチが切れており定常状態にある、エンジンのアイドリング状態においてスイッチＳｃｈａｌｔ_Ｋが誤って「偽」に設定され、したがって、クラッチが入っている状態の値に設定される可能性はなくなる。

方法ステップ６において両方の条件が満たされると、次いで肯定「ｙｅｓ」の分岐が方法ブロック７に進み、このブロックにおいてタイムカウンタｔ_{Ｓｃｈａｌｔ}が時間間隔Δｔだけ増加する。この時間間隔は、本方法全体を実施するのに用いられるクロック速度である。次の方法ステップ８において、タイムカウンタｔ_{Ｓｃｈａｌｔ}が最短期間Ｔ_{Ｓｃｈａｌｔ，ｍｉｎ}を超えるか否かが問われる。この問いは、クラッチ状態Ｓｃｈａｌｔ_Ｋが、方法ステップ６に基づく条件が所定の最短期間中に満たされている場合にのみ値「偽」に再び設定されることを確実にする。タイムカウンタが最短期間を超えている場合、続いて肯定「ｙｅｓ」の分岐が方法ブロック１０に進み、このブロックにおいて、特に切り替えパラメータＳｃｈａｌｔ_Ｋが「真」から「偽」に設定され、その結果、次の方法の実行は再び、クラッチが入っている状態から開始する。

これに対して、方法ステップ８において、最短期間Ｔ_{Ｓｃｈａｌｔ，ｍｉｎ}がまだ達成されていないことが分かった場合、次いで否定「ｎｏ」の分岐が直接ブロック１１に進み、その後、本方法の最初に進む。

方法ステップ６における問いによって、このステップにおいて調べられる条件の両方のうちの少なくとも１つが満たされていないことが分かった場合、次いで否定「ｎｏ」の分岐が方法ステップ９に進む。このステップでは、タイムカウンタｔ_{Ｓｃｈａｌｔ}が初期値ゼロに設定される。その後、本方法は、方法ブロック１１を経て再び方法ステップ１に戻る。したがって、クラッチ状態を「真」から「偽」に、すなわち切れている状態から入っている状態に戻すことは、本方法のこの実行においてはまだ実施されない。

自動車のドライブトレインにおけるクラッチ状態を判定する方法が展開されているブロック図である。

Claims (13)

1. 特にエンジンブレーキトルク制御（ＭＳＲ）中に自動車のドライブトレインにおけるクラッチ状態を判定する方法であって、駆動エンジンのエンジン回転数（ｎ_Ｍｏｔ）及び速度（ｖ_{Ａｃｈｓ，ｍ}）、特に軸速度が算出され、エンジン回転数（ｎ_Ｍｏｔ）及び速度（ｖ_{Ａｃｈｓ，ｍ}）から変速比（ｉｇｅｓ）が形成され、変速比（ｉｇｅｓ）と基準値（ｉｇｅｓ_Ｒｅｆ）との比較からクラッチ状態（Ｓｃｈａｌｔ_Ｋ）が求められる、クラッチ状態を判定する方法において、
   基準値（ｉｇｅｓ_Ｒｅｆ）が、第１の時間ステップからの変速比（ｉｇｅｓ）と等しくされ、その後、後続の時間ステップにおいて、実際の変速比（ｉｇｅｓ）と基準値（ｉｇｅｓ_Ｒｅｆ）との間の差が形成され、該差が限界値（Δｉｇｅｓ）を超える場合、クラッチが切れている状態（Ｓｃｈａｌｔ_Ｋ）にあると判定されること、
   を特徴とする、自動車のドライブトレインにおけるクラッチ状態を判定する方法。
2. 実際の変速比（ｉｇｅｓ）と基準値（ｉｇｅｓ_Ｒｅｆ）との間の前記差の絶対値が限界値（Δｉｇｅｓ）を超える場合、クラッチが切れている状態（Ｓｃｈａｌｔ_Ｋ）にあると判定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. エンジンブレーキトルク制御（ＭＳＲ）は、クラッチが切れている状態（Ｓｃｈａｌｔ_Ｋ）にあると判定された場合には無効化され、クラッチが入っている状態（Ｓｃｈａｌｔ_Ｋ）にあると判定された場合には有効化されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 実際の変速比（ｉｇｅｓ）と、以前の時間ステップからの変速比（ｉｇｅｓ_{ａｌｔ: old：古い}）との間の差が限界値（Δｉｇｅｓ_Ｒｅｓ）を下回る場合、クラッチが入っている状態（Ｓｃｈａｌｔ_Ｋ）にあると判定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. 実際の変速比（ｉｇｅｓ）と、前記以前の時間ステップからの変速比（ｉｇｅｓ_ａｌｔ）との間の前記差の絶対値が限界値（Δｉｇｅｓ_Ｒｅｓ）を下回る場合、クラッチが入っている状態（Ｓｃｈａｌｔ_Ｋ）にあると判定されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 実際の変速比（ｉｇｅｓ）と、前記以前の時間ステップからの変速比（ｉｇｅｓ_ａｌｔ）との間の前記差が、最短期間（Ｔ_{Ｓｃｈａｌｔ，ｍｉｎ}）の間、限界値（Δｉｇｅｓ_Ｒｅｓ）を下回っている場合、クラッチが入っている状態（Ｓｃｈａｌｔ_Ｋ）にあると判定されることを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
7. 実際のエンジン回転数（ｎ_Ｍｏｔ）が最低回転数（ｎ_{Ｌｅｅｒｌａｕｆ}）を超える場合にのみ、クラッチが入っている状態（Ｓｃｈａｌｔ_Ｋ）にあると判定されることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の方法。
8. クラッチが切れている状態（Ｓｃｈａｌｔ_Ｋ）に続いて、再びクラッチが入っている状態（Ｓｃｈａｌｔ_Ｋ）にあると判定される場合、基準値（ｉｇｅｓ_Ｒｅｆ）は変速比（ｉｇｅｓ）と等しくされることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
9. 変速比（ｉｇｅｓ）の信号は、一次遅れ要素（ＰＴ_１要素）によってフィルタリングされることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
10. 変速比（ｉｇｅｓ）の算出は、平均駆動軸速度（ｖ_{Ａｃｈｓ，ｍ}）に基づくことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
11. 車両速度（ｖ_ａｂｓ）が速度閾値（ｖ_{Ｓｃｈｗｅｌｌｅ}）よりも大きい場合にのみ、クラッチ状態（Ｓｃｈａｌｔ_Ｋ）の判定が実施されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
12. 変速比（ｉｇｅｓ）は、エンジン回転数（ｎ_Ｍｏｔ）と速度（ｖ_{Ａｃｈｓ，ｍ}）との商に応じて形成され、特に、エンジン回転数（ｎ_Ｍｏｔ）と速度（ｖ_{Ａｃｈｓ，ｍ}）との商を乗算された定数からもたらされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法を実施する制御装置。

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