JP2010014272A - 自動車の自動化されたトランスミッションシステムのクラッチの閉じる段階を制御する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】運転者の要求を滑り速度ωslに換算するように変換する。エンジンとクラッチのアクチュエータの動作限界を守るようにエンジンとクラッチのアクチュエータに関する拘束条件が定められ、クラッチ係合段階の快適性を保証するように運転品質の拘束条件が定められる。これらの品質の拘束条件に適合するように、クラッチ係合時間の関数としてωslの参照軌道が定められる。それから、CMPC制御法則によって制御軌道の組をリアルタイムで計算できるようにする解析式が、この参照軌道の式から定められる。アクチュエータに関する拘束条件を順守する軌道が、これらの全ての軌道の中から選択される。最後に、このように選択された制御軌道によってクラッチが制御される。
【選択図】図1
Description
−クラッチ(クラッチアクチュエータ)の位置の(電子的、空気圧、または油圧による)制御
−運転者によって選択されたギアチェンジを表す、ギアボックス(1つまたは複数のギアボックスアクチュエータ)の複数のギアの(電子的、空圧、または油圧による)制御
したがって、自動化されたトランスミッションにおいては、トランスミッション制御専用のECUが、エンジンが発生するトルクを決定するエンジン制御ECUと連動して、前述したアクチュエータによって運転者の複数の要求(発進(standing start)とギアシフト)に応えられるようにする。
−第1軸にゼロのトルクが伝達されるように完全に開いている(係合解除され、噛み合いが外れている)
−エンジントルクが完全に第1軸に伝達されるように、完全に閉じている(係合し、噛み合っている)
−滑っているか、閉じているか、または開いている。エンジントルクが第1軸に徐々に伝達されるのは、閉じつつ滑る段階においてである。
−アクセルペダルでの運転者の要求を、エンジン速度ωeと第1軸の速度ωcとの間の差によって決まる滑り速度ωslに換算するように変換し、
−エンジンとクラッチのアクチュエータの動作限界を守るように、エンジンとクラッチのアクチュエータに関する拘束条件(constraints)を定め、
−クラッチ係合段階中の快適性を保証するように、運転品質の拘束条件を定め、
−前記品質の拘束条件を順守するために、各制御間隔について、クラッチ係合時間N* fの関数として前記滑り速度の設定値ωsl refを定めることによって、前記滑り速度の参照軌道(reference trajectory)を定め、
−前記参照軌道の式から、CMPC制御と呼ばれる拘束モデル予測制御法則によって前記滑り速度の制御軌道(control trajectory)の組をリアルタイムで計算することを可能にする解析式を定め、
−前記制御軌道の組から、アクチュエータに関する拘束条件を順守する軌道を、二分探索技術によって選択し、
−前記クラッチを前記選択された制御軌道によって制御する。
ここで、
−Npは予測区間(prediction horizon)を定義する整数であり、
−λは較正されるパラメータである。
ここで、
−ωe 0は一定のアイドル設定値であり、
−Tは速度ωeに応じて決まる最大トルクであり、
−Te dは運転者によって要求されるエンジントルクであり、
−XPedalはアクセルペダルの位置である。
−パワートレイン(システム)の円滑な動作の維持:失速なし、過剰回転なし
−運転者の快適性:クラッチを閉じるときの振動の最小化
−運転者の要求の順守:例えば、アクセルペダルを強く踏み下げている場合にはより短時間で発進し、ペダルを離した場合には発進が中止される。
−オンボードの一連の車載制御ユニットの計算性能に対応した時間で、リアルタイムで非常に迅速に制御を計算し、
−運転者の意思を、明確にわかるように変換すること
が可能である。
−運転者の要求を、エンジン速度ωeと第1軸の速度ωcとの差によって決まる滑り速度ωslに換算するように変換すること
−エンジンとクラッチのアクチュエータの動作限界を守るように、エンジンとクラッチのアクチュエータに関する拘束条件を定めること
−クラッチの係合段階中の快適性を保証するように品質の拘束条件を定めること
−滑り速度の参照軌跡(reference trajectory)を定めること
−CMPC制御法則によって制御軌道の組を計算すること
−これらのすべての制御軌道から、複数のアクチュエータに関する複数の拘束条件を順守する軌道を、二分探索技術によって選ぶこと。
−エンジン速度などの測定される変数に拘束条件を適用することにより、パワートレインの円滑な動作を維持する:エンジン速度は、失速を防止する最小値よりも高く、過剰回転を防止する最大値よりも低い。
−運転者の要求を、エンジン速度ωeと第1軸の速度ωcとの差によって決まる滑り速度ωslに換算するように変換することにより、運転者の意思を順守する。
−滑り速度(滑り回転数とも言う)ωslに拘束条件を適用することによる、クラッチ係合時の運転者の快適性。
−制御されるべきパラメータとして滑り速度ωslとエンジン速度ωeとを用い、リアルタイムで、これらの仕様を順守するクラッチ用制御法則を決定する。
2−閉じたループ内の所望の動作を定義する参照軌道
3−receding horizonの原理:次のサンプリングの間隔内で全ての計算を繰り返しながら、最適な制御軌道(control trajectory)のうちの第1の構成要素だけを適用する。
4−有限の数の「運動」(または他のパラメータ)による制御軌道の特徴付け
5−将来の制御方策を決めるための、制限されたオンラインでの最適化。
これは、実時間よりも速く、制御されるべきシステムの動作をシミュレーションできる制御モデルを定めることである。一例では、離散時間状態(discrete-time state)の形態の非線形システムが制御モデルとして使用される。
−システムの制御(Uk)すなわちシステムの入力は、以下のものであってよい。すなわち、
−エンジントルクの設定値
−クラッチトルクの設定値
−システムの出力(Yk)は、以下のものであってよい。すなわち、
−エンジン速度ωe
−第1軸の速度ωc
−あるいは、第1軸の速度に直接関連する、トランスミッションの他の速度
−システムの状態Xkは、
パワートレインの物理的な状態を示している全ての変数(速度、または速度の線形結合)であってよい。この状態は、(ねじれ、摩擦、機械的遊びを考慮して)モデルに対して選択された複雑さによって定められる。
Jeは、エンジン、クランク軸、およびエンジン側のクラッチ部分の慣性
Jcは、第1軸とクラッチの他の部分の慣性
Jeq(ig,id)は、係合したギア比(engaged gear ratio)igと差動比(differential ratio)idとに応じて決まる、クラッチの下流のトランスミッションの等価慣性
ωslは、エンジンと第1軸との間の滑り速度
Te SPは、エンジン制御システムがクランク軸の正味トルクTeに変換するエンジントルクの設定値
Tc SPは、クラッチ制御システムがクラッチによって伝達されるトルクTcに変換するクラッチトルクの設定値
項δe(・)は、クランク軸の運動に影響するすべての不確定要素、すなわち、エンジンの摩擦、エンジンパラメータの誤差、クラッチトルクの伝達率曲線の誤差、無視されている運動(neglected dynamics)等を1つにまとめる。
2種類の拘束条件が定義されている。Ck Uで表されるエンジンとクラッチのアクチュエータに関する拘束条件と、Ck Gで表される運転品質の拘束条件である。
これらの拘束条件を順守するために、各制御間隔kについて滑り速度の設定値を定めることによって、滑り速度について参照軌道が定義される。これらの値は、クラッチ係合段階の間およびその最後に、品質の拘束条件を順守するためのものである。
ωe 0は一定のアイドル設定値
Tは速度ωeに応じて決まる最大トルク
Te dは運転者によってペダルトルクマップを介して要求されるトルクである。
滑り速度の軌道の組は、CMPC制御と呼ばれる拘束モデル予測制御法則によって計算される。
前段階で得られたすべての制御軌道の中から、アクチュエータに関する拘束条件を順守する1つが、二分探索技術によって選択される。
Claims (6)
- 自動車クラッチを介して第1軸に接続されているエンジンを有する乗り物内の、自動化されたトランスミッションシステム内の自動車クラッチを制御する方法であって、
−アクセルペダルでの運転者の要求を、エンジン速度ωeと第1軸の速度ωcとの間の差によって決まる滑り速度ωslに換算するように変換する段階と、
−エンジンとクラッチのアクチュエータの動作限界を守るように、前記エンジンと前記クラッチのアクチュエータに関する拘束条件を定める段階と、
−クラッチ係合段階中の快適性を保証するように、運転品質の拘束条件を定める段階と、
−前記品質の拘束条件を順守するために、各制御間隔について、クラッチ係合時間N* fの関数として前記滑り速度の設定値ωsl refを定めることによって、前記滑り速度の参照軌道を定める段階と、
−前記参照軌道の式から、CMPC制御と呼ばれる拘束モデル予測制御法則によって前記滑り速度の制御軌道の組をリアルタイムで計算することを可能にする解析式を定める段階と、
−前記制御軌道の組から、前記アクチュエータに関する前記拘束条件を順守する軌道を、二分探索技術によって選択する段階と、
−前記クラッチを前記選択された制御軌道によって制御する段階と、
を含む、自動化されたトランスミッションシステム内の自動車クラッチを制御する方法。 - 前記アクチュエータに関する前記拘束条件は、エンジントルクとクラッチトルクに最小値と最大値を課すだけでなく、これらのトルクの導関数に最大値と最小値を課すことによって定義される、請求項1に記載の方法。
- 前記運転品質の拘束条件は、前記クラッチ係合段階中のゼロである滑り速度と導関数とを要求することによって決まる、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記パラメータλは、滑り速度の導関数がほぼゼロである係合が生じるように選択される、請求項4に記載の方法。
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