JP5320398B2 - クラッチが自動車内で伝達するトルクのマッピングを設定する装置及び方法、並びにこのような装置を備える自動車の坂道発進アシストシステム - Google Patents

クラッチが自動車内で伝達するトルクのマッピングを設定する装置及び方法、並びにこのような装置を備える自動車の坂道発進アシストシステム Download PDF

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Description

本発明は、運転アシストの分野に関し、特に車両の始動または発車に関する。
クラッチ曲線の推定、または更に正確には、原動機付き車両に取り付けられるクラッチが伝達するトルクのマッピングの推定は、原動機付き車両に搭載される種々のシステムに、特に原動機付き車両の坂道発進をアシストするシステムに利用することができる。
フランス特許出願第2,828,450号(ルノー)は、原動機付き車両の坂道発進アシスト装置について記載している。当該アシスト装置は主として、車両が位置している坂道の勾配を推定する手段と、運転者の動作を分析する手段と、車両のクラッチの特性曲線を求める手段と、車両のブレーキ手段の作動を自動的に解除する手段と、を備える。従って、原動機付き車両を坂道の所定位置に、駆動輪とエンジンとの動力伝達が遮断された状態で保持することができ、上向き勾配方向に、運転者が加速ペダル及びクラッチペダルを操作するだけで発車させることができ、運転者が駐車ブレーキを操作する必要がない。アシスト装置は、車輪に伝達されるトルクが、勾配及び重力に起因して車両に加わる力を打ち消すために十分大きくなると直ちに、ブレーキの解除を制御する。
原動機付き車両に取り付けられるクラッチが伝達するトルクのマッピングは、従来の方法では、車両が移動しているときに、所定かつ不変の位置閾値を利用して更新される。
従って、これら閾値の事前設定が正しく行なわれない場合、クラッチが伝達するトルクのマッピングの更新が不正に行なわれ、そして当該マッピングの更新が行なわれないことさえある。
更に、事前設定閾値は、クラッチが新品である場合にマッピングを更新するのに適しているが、クラッチが所定の摩耗度に達した後には適さなくなることが起こり得る。
フランス特許出願第2,828,450号
本発明の1つの目的は、クラッチが摩耗している状態のクラッチが伝達するトルクのマッピングの更新の精度を高めることにある。
本発明の別の目的は、運転精度を高めた原動機付き車両の坂道発進アシストシステムを提供することにある。
本発明の一態様によれば、車両の走行中に、原動機付き車両に取り付けられるクラッチが伝達するトルクのマッピングを、クラッチ制御部材の位置の関数として求める装置が提案される。前記装置は、前記マッピングを、前記クラッチ制御部材の位置閾値の関数として更新する手段を備える。前記更新手段は、前記閾値の値を、前記マッピングに記録された前記制御部材の前記位置の最小値及び最大値の関数として、かつ前記閾値の現在値の関数として変更する計算手段を含む。
従って、クラッチ曲線がこれら閾値によって変わるということの他に、これら閾値はクラッチ曲線の変化によっても変わる。別の表現をすると、クラッチ曲線及び閾値は相互に依存する。クラッチ制御部材はクラッチペダルとすることができる。
一実施形態では、前記位置閾値は、上位閾値と、下位閾値と、中間閾値と、を含む。
クラッチ制御部材の位置、普通はクラッチペダルの位置は、クラッチペダルの回動範囲のパーセンテージとして定義され、この場合、0%は、クラッチペダルを完全に踏み込んだ状態、すなわちクラッチが完全に切断された状態に対応し、そして100%は、クラッチペダルが踏み込まれていないか、または完全に放された状態、すなわちクラッチが完全に接続している状態に対応する。
上位閾値はクラッチペダルの1つの位置閾値に対応し、この位置閾値を上回ると、またはこの位置閾値に対応して、クラッチが完全に接続していると考えられ、この上位閾値は、例えば95%である。下位閾値、例えば5%は、クラッチペダルの1つの位置閾値に対応し、この位置閾値を下回ると、またはこの位置閾値に対応して、クラッチが完全に切断されていると考えられる。更に、中間閾値、例えば80%は1つの値であり、この値に対応して、クラッチが完全には接続していないと考えられ、そしてこの中間閾値を使用して、ギアボックスの変速比を特定する。従って、クラッチペダルの位置が中間閾値と上位閾値との間である場合、クラッチ及び特定される変速比の状態は、ヒステリシス現象が生じるので前のクラッチ状態によって変わる。
一実施形態では、前記更新手段は、前記マッピングの更新完了のカウンタを含む。
従って、クラッチマッピングの更新完了が所定回数行なわれた後に、繰り返すようにして位置閾値を再計算する、または更新することができる。
一実施形態では、前記更新手段は、前記カウンタの現在値を所定の値と比較するコンパレータを含む。
この所定の値は、クラッチペダルの位置閾値を変更する前に連続して行なわれたマッピングの更新完了の回数に対応する。
一実施形態では、前記更新手段は、前記コンパレータが前記カウンタの前記現在値が前記所定の値に等しいと判断する場合に、前記計算手段を実行するのに適している。
本発明の別の態様によれば、上述のようにクラッチが伝達するトルクのマッピングを求める装置を取り付けた原動機付き車両の坂道発進を、勾配センサ及び被制御ブレーキ装置を用いてアシストするシステムが更に提案される。前記坂道発進アシストシステムは、重力に打ち勝つために前記クラッチが伝達する必要のある前記トルクを推定する手段と、伝達する必要のある前記トルクと、前記マッピングから得られる前記クラッチが伝達するトルクとを比較する手段と、を備える。
従って、坂道発進アシストシステムは、特に当該システムがクラッチの摩耗を考慮に入れるので精度を高めることができる。
一実施形態では、前記ブレーキ装置を制御する前記手段は、前記クラッチが伝達する前記トルクが、重力に打ち勝つために伝達する必要のあるトルク以上である場合に、前記ブレーキ装置のブレーキの解除を制御するのに適している。
従って、坂道発進中に、ブレーキの解除を車両で自動的に管理し、そして運転者は、加速ペダル及びクラッチペダルにのみ専念することができ、駐車ブレーキについて心配する必要がない。
一実施形態では、重力に打ち勝つために前記クラッチが伝達する必要のあるトルクを推定する前記手段は、伝達する必要のある前記トルクを次の関係式に基づいて計算するのに適しており:
CT=r(b).ρwheels.m.g.sin(θtilt
上の関係式では:
CTは、重力に打ち勝つためにクラッチが伝達する必要のあるNmで表わされるトルクであり;
r(b)は、ギアチェンジレバーのポジションbに対応する無次元で表わされる変速比であり;
ρwheelsは、mで表わされる車両の車輪の半径であり;
mは、kgで表わされる車両の重量であり;
gは、9.81m.s−2にほぼ等しい地球の表面における重力場であり;そして
θtiltは、車両が置かれている表面の傾斜であり、勾配センサから得られ、かつrad(ラジアン)で表わされる傾斜である。
本発明の別の態様によれば、原動機付き車両に取り付けられるクラッチが伝達するトルクのマッピングを、クラッチ制御部材の位置の関数として求める方法が更に提案され、前記車両の走行中に、前記マッピングが、前記クラッチ制御部材の位置閾値に基づいて更新される。更に、前記更新中に、前記閾値の値を、前記マッピングに記録された前記制御部材の前記位置の最小値及び最大値の関数として、かつ前記閾値の現在値の関数として変更する。
本発明は、決して制限的ではなく、かつ添付の図面によって示される例として挙げられる多くの実施形態についての以下の詳細な説明を一読することにより一層明確に理解されるものと思われる。
図1は、本発明の一態様による、原動機付き車両に取り付けられるクラッチが伝達するトルクのマッピングを、クラッチ制御部材の位置の関数として求める装置の模式図である。 図2は、図1に係る装置を取り付けた原動機付き車両の坂道発進アシストシステムを表わすブロック図である。
図1は、本発明の一態様による、車両の走行中に原動機付き車両に取り付けられるクラッチが伝達するトルクのマッピングを、クラッチ制御部材、この例ではクラッチペダルの位置の関数として求める装置の一例を示している。
装置1では、原動機付き車両に取り付けられるクラッチが伝達するトルクのマッピング2を、車両の運転者が作動可能なクラッチペダル3の位置の関数として行なう。マッピング2を電子制御ユニット4に取り込み、メモリに保存することができる。電子制御ユニット4は、マッピング2を更新するモジュール5を含む。マッピング2を更新するモジュール5は、第1メモリモジュール6に保存されるクラッチ制御部材の位置閾値を使用する。
更新モジュール5は計算モジュール7を含み、これにより、クラッチペダル3の位置閾値の値を、クラッチマッピング2に記録されたクラッチペダル3の位置の最小値及び最大値の関数として、かつ、保存閾値の現在値または実際値の関数として変更することができる。
カウンタ8によってどの時点においても、所定の初期マッピング2に基づいて、車両が使用され始めた時点以降に実行されたマッピング2の更新完了回数を認識することが可能になる。更新モジュール5でマッピング2の更新完了を確認するたびに、カウンタ8が1単位インクリメントされる。
コンパレータ9は、カウンタ8の現在値を第2メモリモジュール10に保存された所定の値Nretroと比較する。従って、マッピング2の更新がNretro回連続して行なわれた場合、更新モジュール5は計算モジュール7に指令して、第1メモリモジュール6に保存された閾値の値を、クラッチマッピング2に記録されたクラッチペダル3の位置の最小値及び最大値の関数として、そして第1メモリモジュール6に現時点で保存されている閾値の現在値の関数として変更させる。次に、カウンタ8がゼロにリセットされる。
更新モジュール5は、クラッチペダル3の位置を表わす情報アイテムをセンサ11から接続手段12を介して受信する。更に、クラッチが伝達するトルクのセンサ13は、更新モジュール5に接続手段14を介して、クラッチが伝達するトルクを表わす情報アイテムを供給する。一変形例として、トルクセンサ13は推定器に置き換えることができる。
クラッチペダルの位置θclutchは、クラッチペダル3の最大回動範囲に対するパーセンテージで表わされる。パーセンテージ0%は、クラッチが完全に切断された状態、すなわちクラッチペダル3が最大回動範囲の位置に踏み込まれた状態に対応し、パーセンテージ100%は、クラッチが完全に接続している状態、すなわちクラッチペダル3が完全に放された状態に対応する。マッピング2では、トルク値は最小トルク値と最大トルク値との間で変化し、そしてトルク値のこの範囲は、所定数の範囲Nrangeに分割される。これらのトルク範囲の各々では、当該装置はこの範囲において測定される幾つかの値に基づいて、範囲iに対応する平均トルク:
CC(θclutch_CC(i),ECTCC(i))
を求める。この場合、θclutch_CC(i)は、現在範囲iに対応するクラッチペダル3の平均位置をパーセンテージで表わし、そしてECTCC(i)は、現在範囲iにおける平均トルクをNmで表わしている。
上位閾値θclutchHBは、クラッチが当該位置を超えると接続すると考えられるクラッチペダル3の位置に対応する、すなわちトルク伝達状態にあるクラッチペダルの位置に対応する;当該上位閾値は、例えば最初は95%とすることができる。下位閾値θclutchLBは、クラッチが当該閾値を下回ると切断されると考えられるクラッチペダル3の位置閾値に対応する、すなわちトルクを全く伝達しない状態にあるクラッチペダルの位置に対応し、例えば最初は5%に等しい。上位位置閾値θclutchHBに比較的近い中間位置閾値θclutchLBも使用され、例えば最初は80%に等しい。
別の表現をすると、これらの位置閾値に、学習された、または更新されたクラッチ曲線に関してインデックスを付ける。これらの位置閾値の変化は、クラッチマッピング2の推定値の収束よりはるかに遅くなければならない。例えば、これらの位置閾値の値は、例えばNretro=30とした場合に、マッピング2の更新完了がNretro回行なわれた後に更新することができる。
下位位置閾値θclutchLBに関して、下位限界値θclutchLB_lim B及び上位限界値θclutchLB_lim Hを、次の方程式が常に成り立つように定めることができる:
θclutchLB_lim B≦θclutchLB(k)≦θclutchLB_lim H
上の方程式では、kは、行なわれる閾値更新の回数を表わす。
同様に、上位位置閾値θclutchHBに関して、下位限界値θclutchHB_lim B及び上位限界値θclutchHB_lim Hを、次の方程式が常に成り立つように定めることができる:
θclutchHB_lim B≦θclutchHB(k)≦θclutchHB_lim H
更に、次の条件式が満たされる必要がある:
Figure 0005320398
クラッチ曲線のテンプレートを用いる、すなわち上位位置閾値θclutchHBと下位位置閾値θclutchLBとの差を限定することもできる。
ΔθclutchHBLB_lim B≦θclutchHB(k)−θclutchLB(k)≦ΔθclutchHBLB_lim H
上の条件式では、次の関係が成り立つ:
0<ΔθclutchHBLB_lim B<ΔθclutchHBLB_lim H<100
上に挙げたこれらの方程式を考慮に入れるために、次の汎用閾値を定義することができる:
Figure 0005320398
従って、クラッチマッピング2の更新をNretro回行なうたびに、位置閾値をクラッチマッピング2の最小値θclutchCC_min(k)及び最大値θclutchCC_max(k)に関して更新して、次の等式が成り立つようにする:
Figure 0005320398

上の等式では、θclutchCC(i)は、クラッチマッピング2に登録されたi番目のポイントである。
常に、次の関係が成り立つ:
0≦θclutchLB(k)≦θclutchCC_min(k)≦θclutchCC_max(k)≦θclutchHB(k)≦100
k回更新後のこれらの閾値は、k回目の更新前であって、かつ(k−1)回目の更新後の値に基づいて、次の方程式を用いて計算することができる:
Figure 0005320398

上の方程式では、αclutchLB及びαclutchHBは、これらの閾値に対する収束係数であり、次の関係が成り立つ:
Figure 0005320398

更に上の方程式では、ΔθclutchLB及びΔθclutchHBは、クラッチ曲線に関する加速ペダル3の位置閾値の補正係数であり、次の関係が成り立つ:
Figure 0005320398
簡易的には、補正係数は定数として考えることができる。中間位置閾値θclutchMBは、簡易的に次の方程式により求めることができる:
θclutchMB(k)=(θclutchHB(k)−θclutchLB(k))0.8+θclutchLB(k)
上の方程式では、中間位置閾値θclutchMBは、例えば範囲[θclutchLB(k),θclutchHB(k)]の80%に等しい。
更新されたクラッチマッピング2に適合する位置閾値に向かって収束する速度を速くするために、収束係数αclutchLB,αclutchHBを、車両を使用している間に変化させることができる。車両が最初に逆進している間に、または最初に数キロメートル進んでいる間に、大きい値を収束係数αclutchLB,αclutchHBに関して選択することができる。例えば、αclutchLB=1及びαclutchHB=1となるよう選択することができる;従って、クラッチ曲線は、閾値一定の状態で学習されるか、または更新される;その後、値を小さくして、位置閾値をクラッチマッピング2に高速に適合させることができ、最後に、1よりも小さいが1に非常に近いデフォルト値に切り替えて、これらの閾値を車両の使用中に非常にゆっくりと変化させることができる。
図2は、図1に示すようなクラッチが伝達するトルクのマッピングを求める装置1を取り付けた原動機付き車両の坂道発進または坂道運転をアシストするシステムの一例を示している。
坂道発進アシストシステムは更に制御モジュール17を備え、当該制御モジュール17は電子制御ユニット4に属し、そしてクラッチが伝達するトルクで、勾配により生じる影響を打ち消すときに、ブレーキ装置18を制御してブレーキを坂道発進中に接続手段19を介して解除する。制御モジュール17は、重力に打ち勝つためにクラッチによって伝達される必要のあるトルクを推定するモジュール20、及び、重力に打ち勝つために伝達される必要のあるトルクとマッピング2から得られるクラッチによって伝達される必要のあるトルクとのコンパレータ21を備える。制御モジュール17は更に、ギアチェンジレバーのポジションbに対応する変速比を求めるモジュール22を備える。
また、電子制御ユニット4は勾配θtiltを表わす情報アイテムを勾配センサ23から接続手段24を介して受信する。電子制御ユニット4はまた、車両に搭載される種々のセンサまたは推定器により供給される複数の他の信号25を受信する。これらの信号は、車両の種々の運転パラメータの値を表わす。
車両の運転者が坂道発進または坂道運転をしている間、推定モジュール20は、始動するために車輪に伝達される必要のあるトルクCTを次の関係式を用いて見積もる:
CT=r(b).ρwheels.m.g.sin(θtilt
上の関係式では:
CTは、重力に打ち勝つためにクラッチが伝達する必要のあるトルクをNmで表わし;
r(b)は、ギアチェンジレバーのポジションbに対応する変速比を無次元で表わし;
ρwheelsは、車両の車輪の半径をmで表わし;
mは、車両の重量をkgで表わし;
gは、9.81m.s−2に等しい地球の表面における重力場を表わし;そして
θtiltは、車両が置かれている表面の傾斜であって、勾配センサが供給する傾斜をrad(ラジアン)で表わしている。
この計算を行なうために、モジュール22は推定モジュール20に、ギアチェンジレバーのポジションbに対応する変速比を供給する。コンパレータ21は、伝達される必要があり、かつ推定モジュール20により推定されるトルクとクラッチが伝達するトルクとを比較し、クラッチが伝達するトルクの値はマッピング2から得られる。クラッチが伝達するトルクが、伝達される必要があり、かつ推定モジュール20により推定されるトルクと等しいかまたはそれより大きい場合、制御モジュール17はブレーキ装置18を制御してブレーキを解除する。
本発明によって、クラッチマッピングをクラッチの摩耗を考慮に入れて経時的に更新することができるので、高精度のクラッチマッピングの実現が可能となる。
本発明によって更に、坂道発進を行なう運転者に対するアシストを、クラッチの摩耗を考慮に入れながら、より高い精度で行なうことができる。

Claims (9)

  1. 車両の走行中に、原動機付き車両に取り付けられるクラッチが伝達するトルクのマッピング(2)を、クラッチ制御部材(3)の位置の関数として求める装置であって、
    前記装置は、前記マッピング(2)を、前記クラッチ制御部材(3)の位置閾値の関数として更新する手段(5)を備え、
    前記位置の閾値は、上位閾値θ clutchHB 、下位閾値θ clutchLB 、中間閾値θ clutchMB を含み、上位閾値は前記クラッチ制御部材(3)の位置がこの閾値を上回るとクラッチが完全に接続していると考えられる位置であり、下位閾値は、この位置を下回るとクラッチが完全に切断されるいると考えられる位置であり、中間閾値は、クラッチが完全には接続していないと考えられる位置であり、
    前記更新手段(5)は、マッピングの更新完了のカウンタ(8)を含み、当該カウンタ(8)は、前記マッピング(2)が更新されるたびにプラス1され、
    前記更新手段(5)は、前記カウンタ(8)が所定の回数N retro となったときに、前記マッピング(2)に記録された前記制御部材(3)の位置の最小値及び最大値の関数として前記上位閾値、下位閾値、及び中間閾値を変更する計算手段(7)を含むことを特徴とする装置。
  2. k番目の中間閾値θ clutchMB (k)は、k番目の上位閾値θ clutchHB (k)、下位閾値θ clutchLB (k)から下記の式により決定され、
    θ clutchMB (k)=(θ clutchHB (k)−θ clutchLB (k))*補正定数+θ clutchLB (k)
    ここでkは、閾値更新の回数を表す、 請求項1に記載の装置。
  3. 前記補正定数が0.8である、請求項2に記載の装置。
  4. 前記所定の回数N retro が30である、請求項1に記載の装置。
  5. 前記更新手段(5)は、前記カウンタ(8)の現在値を所定の値と比較するコンパレータ(9)を含む、請求項1に記載の装置。
  6. クラッチが伝達するトルクのマッピング(2)を求める請求項1から5のいずれか1項に記載の装置を取り付けた原動機付き車両の坂道発進を、勾配センサ(23)及び被制御ブレーキ装置(18)を用いてアシストするシステムであって、前記システムは、前記ブレーキ装置(18)を制御する手段(17)を含み、前記手段(17)は、重力に打ち勝つために前記クラッチが伝達する必要のある前記トルクを推定する手段(20)と、伝達する必要のある前記トルク、及び、前記クラッチが伝達しかつ前記マッピング(2)から得られるトルクのコンパレータ(21)と、を備えることを特徴とするシステム。
  7. 前記ブレーキ装置(18)を制御する前記手段(17)は、前記クラッチが伝達する前記トルクが、重力に打ち勝つために伝達する必要のあるトルク以上である場合に、前記ブレーキ装置(18)のブレーキの解除を制御するのに適している、請求項6に記載のシステム。
  8. 重力に打ち勝つために前記クラッチが伝達する必要のあるトルクを推定する前記手段(20)は、伝達する必要のある前記トルクを次の関係式に基づいて計算するのに適しており:
    CT=r(b).ρwheels.m.g.sin(θtilt
    上の関係式では:
    CTは、重力に打ち勝つためにクラッチが伝達する必要のあるNmで表わされるトルクであり;
    r(b)は、ギアチェンジレバーのポジションbに対応する無次元で表わされる変速比であり;
    ρwheelsは、車両の車輪の半径をmで表わし;
    mは、kgで表わされる車両の重量であり;
    gは、9.81m.s−2にほぼ等しい地球の表面における重力場であり;そして
    θtiltは、車両が置かれている表面の傾斜であり、勾配センサから得られ、かつrad(ラジアン)で表わされる傾斜である、請求項6又は7に記載のシステム。
  9. 原動機付き車両に取り付けられるクラッチが伝達するトルクのマッピング(2)を、クラッチ制御部材(3)の位置の関数として求める方法であって、
    前記車両の走行中に、前記マッピング(2)が、前記クラッチ制御部材(3)の位置閾値に基づいて更新され、
    前記マッピング(2)が更新されるたびに更新完了のカウンタ(8)がプラス1され、
    前記位置の閾値は、上位閾値θ clutchHB 、下位閾値θ clutchLB 、中間閾値θ clutchMB を含み、上位閾値は前記クラッチ制御部材(3)の位置がこの閾値を上回るとクラッチが完全に接続していると考えられる位置であり、下位閾値は、この位置を下回るとクラッチが完全に切断されていると考えられる位置であり、中間閾値は、クラッチが完全には接続していないと考えられる位置であり、
    当該カウンタ(8)が所定の回数N retro となったときに、前記マッピング(2)に記録された前記制御部材(3)の位置の最小値及び最大値の関数として前記上位閾値、下位閾値、及び中間閾値が変更されることを特徴とする方法。
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