JP5320393B2 - 車両用の支援方法 - Google Patents

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Description

本発明は、クラッチ曲線の学習アルゴリズムを利用した、マニュアルまたはオートマチックトランスミッション車両用の制御支援方法に関する。
詳細には、本発明は、坂道運転での支援の装置および方法に関するが、車両のクラッチ摩耗度の推定、あるいは4x4車両の電子式トラクションコントロールシステム(Electronic Traction Control、ETCの名称でより知られている)の制御にも適用できる。
いくつかの車両については、自動車製造業者は倍力装置付き駐停車ブレーキを提案している。
この倍力装置付き駐停車ブレーキは、従来の駐停車ブレーキという解決法と比較して、相対的に高コストだという理由で、顧客にそれ相応の負担がかかる。
したがって、このシステムにより高い価値を与えるために、製造業者は、これに、坂道運転での支援、特に坂道発進での支援機能を結び付けることを決定している。その原理は、エンジンによって駆動輪に伝達されたトルクが、坂道の勾配の影響を補償するのに十分になるとすぐに、非駆動輪のブレーキを緩めるというものである。
このような装置は既知である。
英国特許2,376,990号は、この観点から、マニュアルトランスミッションを備える自動車用の倍力装置付き駐停車ブレーキの制御モジュールを提案している。これは一方ではアクセルペダルの確実な移動を示し、他方ではクラッチペダルの位置がその咬合点に到達したことを示す信号を受信したとき、駐停車ブレーキに作用する力を緩め、装置がブレーキを緩めるタイミングは、クラッチペダルを踏み込む速度、係合変速比、および車両使用者がいる勾配にも依存する。
この装置には、坂道センサなどのセンサのノイズの影響を受けやすいという欠点がある。さらに、クラッチ曲線上では咬合点しか考慮に入れられない。したがって、急勾配では最適の発進ができない。
最後に、この方法のもう1つの欠点は、この方法が、エンジントルクの推定から出発して、咬合点に対応する、クラッチから伝達されるトルクを計算することに基づいていることである。したがって、クラッチの劣化を考慮に入れておらず、エアコン、オルタネータ、またはエンジンから来るエネルギーの一部を消費する、他のすべての装置など、オンライン利用装置の影響を受けやすい。
フランス特許第2,828,450号では、このクラッチに伝達されるトルクを推定し、それにより発進時にブレーキの緩め方をより正確に制御できるようにするアルゴリズムによって、車両のクラッチの特性を活用する、坂道発進での支援方法が提案されている。
この推定は、クラッチペダルの位置および対応するクラッチから伝達される最大トルクを与える、クラッチ曲線を作成することによって実施する。しかし、この推定は、前記曲線の初期化、およびセンサのノイズの影響を非常に受けやすい。さらに、曲線の更新は遅く、その信頼度が適していない。
本発明の一目的は、オンライン利用装置の影響を受けにくい、特に坂道運転での支援方法を提案することである。
本発明の他の目的は、クラッチ曲線の推定に基づき、前記クラッチ曲線の初期化の影響を受けにくい、特に坂道運転での支援方法を提案することである。
そのために、本発明では、クラッチ曲線を更新し、前記曲線がその信頼性に応じて、クラッチペダルの位置と、対応するクラッチから伝達し得る最大トルクとを関連付け、その信頼性が車両使用初期にはより低く、前記車両の使用に伴って向上することを特徴とする支援方法を提案する。
本発明による方法の、好ましいが限定的ではない、いくつかの態様は以下の通りである。
− 曲線の信頼性に応じて、下記パラメータのうちの少なくとも1つを変動させる。
○ 各トルク範囲について考慮される、変速比の上昇および/または下降変化の数、
○ 偏差閾値、
○ スリップ閾値、または
○ 信頼係数、
− 各トルク範囲に応じて、トルク範囲について考慮される、変速比の上昇および/または下降変化の数、偏差閾値、スリップ閾値、および/または信頼係数をパラメータ化する、
− クラッチ曲線の更新が、車両の寿命の間中、リアルタイムで実施される、
− 本発明による支援装置を利用する。
本発明の最後の態様によれば、車両に対する本発明に記載の支援方法を利用して、車両使用者の坂道運転を行うのを助け、車両のクラッチ摩耗度を推定し、および/または4x4車両の電子式トラクションコントロールシステムを制御することを提供する。
本発明の他の特徴、目的、利点は、限定的ではない例として、添付の図面に照らして、以下に行う詳しい説明を読めば明らかになる。
本発明による装置を装備した車両の機能構造を表す図である。 本発明内で実施される車両の車輪に伝達されるトルクを推定する、オートマトンの動作原理を示す図である。 本発明によるクラッチ曲線の離散化を表す図である。
本発明による坂道発進支援装置を装備した車両は、パワーユニット、倍力装置付き駐停車ブレーキ5、車両の残りの部分6からくる信号が通過するバス4、およびパワーユニットの制御コンピュータを備える。
バス4は、好ましくは、CAN(商標)(Control Area Network、コントローラエリアネットワークの意)規格のバスである。
パワーユニットは、変速機およびクラッチを含むトランスミッション装置によって、変速機のタイプに応じて使用者またはコンピュータによって操作される駆動輪に連結された、熱機関から構成される。
変形形態においては、パワーユニットは、熱機関を備えるまたは備えない、1つまたは複数の電気機械を含むことができる。
坂道発進支援装置は、倍力装置付き駐停車ブレーキ5の制御コンピュータ1と協働し、コンピュータ1はバス4にも接続されている。
コンピュータ1は、公知の通り、倍力装置付き駐停車ブレーキ5をかける、および緩める指令を生成する手段を備えており、前記指令は、いわゆる倍力装置付き駐停車ブレーキ5への接続ライン上に生成される。該当する場合、コンピュータ1は、倍力装置付き駐停車ブレーキ5の状態の情報をバス4に伝送する手段も備えている。
倍力装置付き駐停車ブレーキ5の制御コンピュータ1は、適切なラインによって坂道センサ2に接続される。
車両が坂道で停止した場合には、坂道センサ2が車両の停止した坂道の勾配を表す信号を送出する。
倍力装置付き駐停車ブレーキ5の制御コンピュータ1が、ブレーキをかける指令を出すと、ブレーキの可動部分が倍力装置付き駐停車ブレーキ5をかけるようにディスクを締める。
逆に、倍力装置付き駐停車ブレーキ5の制御コンピュータ1が、倍力装置付き駐停車ブレーキ5を緩める指令を出すと、ブレーキの可動部分が緩められる。
さらに、発進の状況では(坂道の勾配がどうであれ)、車両のパワーユニットは、クラッチがアクティブであるか否か、およびクラッチの位置に依存する部分に従って、車輪に伝達される、または伝達されないトルクを生成する。
このように、本発明の装置は、倍力装置付き駐停車ブレーキ5を緩める条件を、特に坂道の勾配、およびクラッチに伝達されるETCトルクの推定によって決定する。この条件は、車両が、一定の閾値を超えると直ちに、発進の状況になり、坂道の作用が、エンジントルクによって釣り合うように決定される。
発進するためには、坂道で停車している車両が、地球の引力による坂道の作用を克服しなければならない。
この作用は、坂道の勾配および車両の質量の関数であり、下記の値をとる。
m.g.sin(θpente) (式1)
ただし、・ mは車両の質量、
・ gは重力、
・ θpenteは坂道の勾配である。
最小トルクCT_seuilは、車両が発進できる(すなわち、坂道で発進する)ようにするために、パワートレインを介してクラッチに伝達しなければならず、したがって、少なくとも下記に等しくなければならない。
T_seuil=ECT(θemb_seuil)=m.g.sin(θpente).r(b).ρroues (式2)
ただし、・ r(b)は、シフトレバーの位置bに対応する、ギアが入れられた変速比であり、
・ ECT(θemb_seuil)は、ペダルが位置θemb_seuilまで踏み込まれたとき、クラッチから伝達されるトルクであり、
・ ρrouesは、車両の車輪の荷重半径である。
トルクCT_seuilは、実際には発進閾値トルクである。
本発明の提案する戦略は、装置が、その計算に基づく方法よりも、クラッチの摩耗および劣化、ならびにオンライン利用装置の影響を受けにくい形で、クラッチ曲線(これはクラッチペダルの位置を、クラッチによって加えられる最大トルクと関連付けるものであることを想起されたい)を推定することを可能とする装置を提案している、フランス特許出願公開第2,828,450号に示されているアルゴリズムの改良に基づいている。このアルゴリズムは、添付の図2に図示されていて、それ以上の説明はしない。関連する方法では、ETCクラッチに伝達されたトルクが、式2で示される発進トルクCT_seuilよりも大きいとき、倍力装置付き駐停車ブレーキを緩めるよう指令する。
難点は、クラッチに伝達されるトルクをできるだけ正確に推定することにある。
そのために、本発明によって提案されたアルゴリズムおよび方法では、図2のブロックBおよびE、すなわち入力信号の作成ブロック、およびクラッチ曲線の更新ブロックを改良する。
クラッチ曲線上で、クラッチがトルクの伝達を開始するペダル位置に対応するような咬合点を定める。この最小トルクは、例えば3N.m程度である。
したがって、咬合点はクラッチがスリップ段階であるときのクラッチペダルの位置に対応する。
この特性は、時間とともに、クラッチ摩擦板ライニングおよび車両のフライホイールの摩耗、ならびに繰り返し使用によるクラッチに圧力をかけるばね定数の変化に応じて変化する。
したがって、クラッチから伝達されたトルクは、あらかじめクラッチ曲線で得た知識を基にして決定される。そのためには、式2を解いて、発進閾値トルクCT_seuilを伝達するクラッチペダルの位置を求めなければならない。次いで、優れた坂道発進を行うためにクラッチペダルがとるべき位置θemb_seuilを推論する。
クラッチ曲線は、クラッチの摩耗および劣化の影響を受けやすいので、車両の寿命の間中、再調整しなければならない。
以降の説明および添付の図の中で、下記の表記を用いて、本発明に出てくる数学的変数を識別する。
− Cm_CMEは、エンジンコンピュータで推定される、エンジンから送られた有効平均トルクであり、
− ωはエンジン回転角速度であり、
− ωは前輪回転角速度であり、
− vは車両の縦速度であり、
− θembはクラッチペダルの位置であり、
− θaccはアクセルペダルの位置であり、
− θpenteは車両の傾斜であり、
− REは係合変速比である。死点では、RE=0であり、係合速度がどうであれRE=1であるが、ただしバックの場合にはRE=−1であり、

Figure 0005320393

は、変数xの時間に関する導関数である。
本発明によれば、クラッチ曲線は、車両の変速比の変化段階、好ましくは変速比の下降変化のときに獲得された点から推定される。実際、変速比の下降変化のとき、車両のエンジンコンピュータは、ピストンが吸気行程のとき下降している影響のみを考慮すればよいため、より良好なエンジントルク推定値Cm_CMEを送出し、これに対し、変速比の上昇変化では、エンジンコンピュータは混合燃料の温度、効果的に噴射するガソリン量などを考慮しなければならず、そのためエンジントルク推定値Cm_CMEが、より複雑で、不確実なものとなる。
車両のセンサから送出される信号の作成ブロックの改良
本発明の方法が基礎とする動力学の式は下記の通りである。
Figure 0005320393

(式3)
すなわち、
Figure 0005320393

(式4)
ただし、・ r(b).C(θpente,ω−ω)は、位置θembにおけるクラッチから伝達されるトルクであり、ECT(θemb)で表され、
・ Fは、車両と地面の間の接触力の長手方向成分であり、
・ Fresは、車両の動きに対する抵抗の長手方向成分である。
スリップが十分である場合、クラッチ曲線を推定するために式4を用いることができる。すると、下記の式が得られる。
Figure 0005320393

(式5)
第2の式は、スリップに関する条件である。この式は、クラッチから伝達されるトルクが、考慮される位置θembにあるクラッチから伝達し得る最大トルクであることを保証するために、車輪の角速度ωとクラッチ角速度r(b).ωの差が、閾値角速度Δωseuilよりも大きくなければならないことを表している。
クラッチ曲線を推定するためには、式5で示されているように、変数Cm_CME、θemb、ω、ω、及び
Figure 0005320393

が同位相でなければならない。
したがって、ブロックBの入力部で受信された信号に、フィルタリング、および/または微分および/または遅延を適用する。前記信号は、ブロックBの出力信号が同位相になるように、CANバスを介して車両の様々なセンサから来る。
センサは、例えば、坂道センサ、クラッチセンサ、エンジン角回転速度センサなどでよい。
このために、本請求の装置は、FIR(Finite Impulse Response、有限インパルス応答の意味)フィルタを利用する。装置がセンサからの入力信号を受信すると、前記信号に遅延を導入する。その役割は、それ自体公知の様式で、対応するセンサのノイズを軽減することである。したがって、入力信号x(t)に対するFIRフィルタの出力信号y(t)は、下記の通りであり、
Figure 0005320393

(式6)
ただし、・ aは、FIRフィルタのi番目の係数であり、
・ Nは、FIRフィルタの係数の合計数であり、
・ x(t−iT)は、iT秒遅延されたフィルタの入力信号である。
さらに、本発明による装置は、同様にそれ自体公知の遅延を導入する、m個のサンプルに対する(m/2タイプの)微分フィルタを備えることができる。
例えば、このようなフィルタは、下記の式に従って実施することができ、
Figure 0005320393

(式7)
ただし、・ Tsはサンプリング時間である。
また、一定の遅延を導入し、例えば、フィルタリング操作、微分操作(特に
Figure 0005320393

を得るために、ωを微分する操作のとき)、またはCANバス上のサンプリングレートが異なることによる遅延を緩和することもできる。このとき、入力信号x(t)に対して一定の遅延をもつ出力信号y(t)を下記のように表す。
y(t)=x(t−T) (式8)
ただし、・ x(t−T)はT秒遅延された入力信号である。
最後に、可変の遅延を導入することもでき、これらの遅延は、いくつかのセンサの特性に関連する。
例えば、エンジン速度センサは、エンジン回転速度(周/分)に関する情報を送出する。したがって、エンジンが完全に1周したときに情報が得られるので、エンジン回転速度に応じて、情報の送出頻度が高くなったり低くなったりする。このように、エンジントルクの推定値Cm_CMEなど他の信号は、このエンジン信号ωの送出時に同位相でなければならない。このとき、入力信号x(t)に対して可変の遅延をもつ出力信号y(t)を下記のように表す。
Figure 0005320393

(式9)
ただし、・ ω は、エンジンのi番目のエンジン角速度閾値であり、
・ x(t−iT)はi.T秒遅延された入力信号である。
したがって、入力信号へのこれらのフィルタの使用により、クラッチ曲線の推定の際に、いくつかのパラメータを用いることによる遅延を考慮して、本願の装置によって用いられるアルゴリズムのセンサのノイズ耐性を向上させることができる。
クラッチ曲線の更新の改良
クラッチ曲線を得るために、クラッチペダルの位置θembとETCクラッチから伝達し得る最大トルクを関連付ける点CC(θemb_CC,ECTCC)を測定し、記録する。このとき、クラッチ曲線は、添付の図3に示されているように、ETCトルク範囲Nplagesに離散化され、各範囲i(1≦i≦Nplages)は点CC(θemb_CC(i),ECTCC(i))に関連する。
好ましくは、範囲i(1≦i≦Nplages)は、クラッチから伝達されるトルクECTMin(i)およびECTMax(i)で囲まれる規則的な間隔である。ただし、ECTMax(i)=ECTMin(i+1)(1≦i≦Nplages−1のとき)。
他のあらゆる離散化も考えられる。例えば、図3を参照のこと。しかし、咬合点の周囲でより正確なクラッチ曲線を得るために、ETCの値が小さい場合には、より精密な離散化が好ましい。
好ましくは、クラッチ曲線作成のために考慮される信号は、ブロックBの出力部で得られる信号であり、すなわち、センサのノイズの影響を受けにくくするためにフィルタリングされた、および/または同位相にするために遅延された信号である。
本発明によるアルゴリズムおよび方法は、下記のステップに従う。
第1ステップで、変速比の変化が検出されると、クラッチペダルの位置θemb、エンジン回転速度ω、車輪回転速度ω、ETCクラッチから伝達されるトルクの情報が、記録手段によってメモリに入れられるように、点
Figure 0005320393

の記憶コマンドが生成される。ギアダウン時に、多数の点
Figure 0005320393

がこのようにして獲得される。
第2ステップで、本方法は、変速比が与えられたかどうか、そしてそうである場合には、変速比の変化が下降であるかどうか判定する。この条件が満たされない場合、本方法は獲得された点を考慮せず、破棄する。そうでない場合は、獲得した点を分析する、第3ステップに移行する。
もちろん、先に見た通り、ギアダウンの条件は、本方法に関連するアルゴリズムの堅牢性を向上させるためだけに選択されている制限である。エンジントルクの推定が十分信頼できると判断された場合には速度の上昇変化の際に記憶される点も考慮に入れるようにして、この制限を破棄することができる。
獲得された点
Figure 0005320393

を分析する際、第3ステップで、本方法は、各点について、それがクラッチ曲線の範囲iに属しているかどうか、確定する。そうである場合には、次いでそれらの点がメモリに入れられる。そうでない場合は、その点は破棄される。
下記のように記述するとし、

Figure 0005320393

は、変数xについて獲得された情報、

Figure 0005320393

は、変数xに対して実行される平均、
Figure 0005320393

は、クラッチ曲線のi番目の範囲内で、再クラッチの間に獲得されたj番目の点、
装置によってメモリに入れられるために、このような点
Figure 0005320393

が満たなければならない条件は下記の通りである。
− 点は範囲iに属していなければならない:
Figure 0005320393

− スリップは与えられた閾値Δωseuilより大きくなければならない:
Figure 0005320393

− 獲得された点と、範囲i(θemb_CC(i))内で更新すべきクラッチ曲線の点の差が小さい、例えば閾値Δθembより小さくなければならない:
Figure 0005320393
第4ステップは、nre−emb回のギアダウンごとに実行され、各範囲について(すなわち、1からNplagesの間のiについて)、モデル化および測定値の獲得による誤差をフィルタリングするために、範囲iの獲得され、メモリに入れられたn個の点を平均する。
Figure 0005320393

ただし、
Figure 0005320393

は、クラッチ曲線のi番目の範囲内で獲得された点の平均である。
このように、クラッチ曲線は、nre−emb回のギアダウンの間(つまり、変速比のnre−emb回の上昇および/または下降変化の間)に得られた点の集合の獲得および平均化に続いて決定される。
最初の3つのステップは、すべてのギアダウン時に(つまり、速度のすべての上昇および/または下降変化時に)実行され、第4および第5ステップ(後述参照)は、nre−emb回目のギアダウンごと(つまり、nre−emb回目の速度の上昇および/または下降変化ごと)にしか実行されない。
さらに、考慮されるギアダウン数nre−emb、および獲得された点
Figure 0005320393

とクラッチ曲線の点θembとの間の誤差Δθembは、クラッチ曲線の信頼性に応じて変動し得る。したがって、本発明によるアルゴリズムおよび方法の堅牢性を向上させるために、車両の寿命(およびその使用)の間にこれら2つのパラメータを変動させることができる。
例えば、車両がまだあまり使用されておらず、クラッチ曲線の信頼性がより低い、車両の寿命の初期に、すなわち車両で最初のギアダウンが実行されたとき、または車両が最初の数kmを走行したとき、獲得されたすべての点が受け入れられ、測定およびモデル化の誤差が、本方法の間に、緻密にフィルタリングされるように、与えられた範囲iについて、平均化の際に考慮されるギアダウン数nre−embの値および誤差閾値Δθembの値を高い値に固定する。したがって、このパラメータ化により、クラッチ曲線の初期化が大幅に改良される。
その後、車両の使用中、これら2つのパラメータに割り当てられる値を、このとき減らすことができる。本発明に従って得られメモリに入れられたクラッチ曲線は、実際のクラッチ曲線に向けて収束するからである。
最後に、第5ステップで、本方法は、クラッチ曲線の更新を決定する。これは、好ましくはnre−emb回目のギアダウンごとに各トルク範囲(1≦i≦Nplages)に適用される、高性能のローパスフィルタによって実施される、すなわち、
Figure 0005320393

(式10)
ただし、・ αemb_courbeは信頼係数であり、
・ kは計算ピッチ(nre−emb回目のギアダウンごと)を示す。
このように、CC(k)は、トルク範囲i内で、クラッチ曲線の計算ピッチkによる(すなわち、k*nre−emb回のギアダウンの)点である。
CC(k−1)は、トルク範囲i内で、クラッチ曲線の計算ピッチ(k−1)による(すなわち、(k−1)*nre−emb回のギアダウンの)点である。
Figure 0005320393

は、k*nre−emb回のギアダウンと(k−1)*nre−emb回のギアダウンとの間で獲得された点の平均である。
クラッチ曲線の信頼性に応じて、信頼係数αemb_courbeに0から1の間の値を割り当てる。
このようにして、信頼性の高い曲線では、信頼係数αemb_courbeは、信頼性があまり高くないクラッチ曲線よりも、1に近くなり、後者では信頼係数が0に近くなる。
さらに、このパラメータαemb_courbeは、パラメータ化可能であり、平均化の際に考慮される再クラッチ回数の値nre−embおよび誤差閾値Δθembの値とまったく同様に、本発明によるアルゴリズムによって得られた曲線が実際のクラッチ曲線に向けてより迅速に収束するように、車両の寿命の間に変動することができる。
例えば、初期のギアダウンのとき、または車両走行の最初の数kmのときには、値αemb_courbeを小さく(0に近く)選択し、後に徐々に大きくすることができる。したがって、最新に記録された点CC(k−1)の重みは、点CC(k)に割り当てられた値に対する点の平均重み
Figure 0005320393

に比べて小さくなる。
このように、その寿命の間中、車両のクラッチ曲線の、リアルタイムの更新および学習が保証される。

Claims (5)

  1. クラッチによって駆動輪に接続されたパワーユニットを含む車両用の制御支援方法において、クラッチ曲線を更新し、前記曲線が、その信頼性に応じて、クラッチペダルの位置と、対応するクラッチから伝達し得る最大トルクとを関連付け、前記信頼性が車両使用初期にはより低く、前記車両の使用に伴って向上することを特徴とする、支援方法。
  2. 曲線の信頼性に応じて、下記パラメータ、すなわち、
    各トルク範囲について考慮される、変速比の上昇および/または下降変化の数(nre_emb)、
    偏差閾値(Δθemb)、
    スリップ閾値(Δωseuil)、または
    信頼係数(αemb_courbe
    のうちの少なくとも1つを変動させることを特徴とする、請求項1に記載の支援方法。
  3. 各トルク範囲に応じて、該トルク範囲について考慮される、変速比の上昇および/または下降変化の数(nemb_courbe)、偏差閾値(Δθemb)、スリップ閾値(Δωseuil)、および/または信頼係数(αemb_courbe)をパラメータとすることを特徴とする、請求項2に記載の支援方法。
  4. クラッチ曲線の更新が、車両の寿命の間中、リアルタイムで実施されることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の支援方法。
  5. 車両使用者が坂道運転を行うのを助けるため、車両のクラッチの摩耗を推定するため、および/または4x4車両の走行電子指令システムを制御するために、車両に適用されることを特徴とする、請求項1からのいずれか一項に記載の支援方法。
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