JP5670185B2 - 自動車の坂道運転支援装置におけるデータ処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車の坂道運転支援装置に関する。
その内容が参照によって本発明に組み込まれる、フランス特許出願公開第2828450号明細書(特許文献1)から、かかる支援装置が知られている。この装置は、車両が位置する場所の勾配を推定する手段と、運転手の動作を解釈する手段と、車両のクラッチ特性曲線(すなわち、クラッチペダルの位置をクラッチによって伝達されるトルクに対応させる曲線)を決定する手段と、車両のブレーキ手段を自動的に動作停止させる手段とを主に含む。これらの手段により、自動車は、駆動輪がエンジンからクラッチを切った状態で、勾配内で定位置に維持することができ、アクセル及びクラッチペダルに対する運転手の動作だけで(すなわち、パーキングブレーキを動かす必要なしに)(勾配の上り方向に)動かすことができる。実際に、支援装置の動作戦略は、車輪に伝達される駆動トルクが勾配及び重力による車両に対する応力を補償するのに十分になり次第、ブレーキを緩めることである。
このタイプの装置は、操縦の簡単さ及び快適さの点で多数の利点を有する。しかしながらこれは、以下に述べる2つの不都合を有する。
最初に、緩い勾配の場合に、又は平坦な車道上で始動の問題が存在する。実際に、上記の戦略によれば、ブレーキを緩めるために、十分なトルクが駆動輪に伝達されるまで待つ。この戦略が、車両の利用者及び乗員に奇妙な感覚を生み出す性質のものであることが理解される。すなわち、ブレーキが緩められる前に、車両の結合要素が地面に圧迫されると感じられる。この感覚は、クラッチを繋ぎ始める前にパーキングブレーキシステムを緩める従来の車両において感じられない限りにおいて、奇妙に見える。実際、結合要素の地面へのこの圧迫は、緩い勾配の又は平坦な地面上で車両が、摩擦及び転がり抵抗の影響で、クラッチを切られかつブレーキシステムが緩められた状態でも車両が動かないか又はほぼ動かない状態に留まる限りにおいて必要ない。
最後に、先に言及した支援装置は、走行開始時に過渡的段階を必要とする。この段階において、この装置は使用できないか又は不完全に機能し、クラッチペダル位置に応じて、クラッチによって伝達可能なトルクを与える特性曲線の構築に必要なデータを記録する。この特性曲線は、次にブレーキシステムの緩和を制御しなければならない瞬間を決定するために使用される。通常、この曲線は、厳密に単調である。しかしながら、過渡的学習段階中の所与の瞬間に、記録データが、単調でない特性曲線を定義する可能性があり、この単調でない特性曲線は、支援装置の堅牢性の欠如を生じ、かつ曲線が使用されるようになった場合にその良好な働きを妨げる恐れがある。更に、この過渡的学習段階は、特に高トルクゾーンでデータを学習する場合は十分長い。従って、この支援装置は、迅速に使用可能ではなく、装置がその最も大きな重要性を有する図の場合には、すなわち車両の始動に大きな駆動トルクが必要な急勾配の状況では特に迅速に使用可能でない。
フランス特許出願公開第2828450号
本発明の目的は、先に言及した不都合を予防できるようにし、かつ先行技術の既知のデータ処理方法を改善できるようにするデータ処理方法を提供することである。具体的には、本発明は、車両が緩い勾配又は平坦な地面上に位置するときに、車両の結合要素の地面への圧迫を回避できるようにし、かつクラッチ特性の過渡的学習段階中に支援装置をより堅牢にすることができるデータ処理方法を提案する。
このために、本発明による方法は、データ獲得ステップ中に記録されるデータを処理できるようにする。このデータは、クラッチによって伝達されるトルクの値と、クラッチ制御機構の位置の値との間の対応関係を定義する。この処理方法は、クラッチによって伝達されるトルクの値とクラッチ制御機構の位置の値との間の修正された対応関係を定義するために、記録されたデータを修正するステップを含み、この修正された対応関係は、クラッチとブレーキシステムとを含むパワートレインによって駆動輪に連結されたパワーユニットを備える自動車の坂道運転支援装置内で利用されるためのものであり、支援装置が、ブレーキシステムの締め付け解除を自動的に制御することを特徴とする。
記録データを修正するステップは、クラッチ制御機構の位置の最小値を、その値よりも低い置換値で置き換える手順を含むことができる。
置換値は、事前に定義される値以上であってもよい。
データを修正するステップは、データを追加する手順を含むことができる。
データ追加手順は、追加されるトルクの値が、データ獲得ステップ中に記録されたトルクの値よりも大きくなり、かつ追加されるクラッチ制御機構の位置の値が、データ獲得ステップ中に記録されたクラッチ制御機構の位置の値よりも大きくなるように、クラッチ制御機構の位置の値と、トルクの値との2組を追加することを含むことができる。
本発明によるデータ媒体は、先に定義した処理方法を実施するためのアルゴリズムを含む。
本発明によれば、自動車の坂道運転支援装置は、先に定義した処理方法を実施するためのハードウェア手段及びソフトウェア手段を含む。
本発明によれば、自動車は、先に定義した支援装置を備える。
添付の図面は、本発明による支援装置の一実施形態、及び本発明によるデータ処理方法の一実行形態を例として表す。
本発明による支援装置を備える車両の概略図である。 本発明による支援装置の全体的動作の概略流れ図である。 前図に示した「引き離し」ブロックの詳細な動作を示す概略流れ図である。 本発明によるデータ処理方法の一実行形態を示す図である。 一方が獲得段階の際に記録されるデータによって定義され、他方が本発明の方法による処理によって得られるデータによって定義される、2本のクラッチ曲線を表すグラフである。
図1に表される自動車7は、坂道運転支援装置8を備える。この装置は、車両の残りの部分6に接続され、それらの部分とバスリンクCAN4を介して情報を交換する。
支援装置は主に、
− バスリンクCANに接続された計算装置1と、
− 計算装置に連結された、車両が位置する勾配のセンサ2と、クラッチペダル位置センサと、パーキングブレーキシステム5とを含む。
支援装置の構造及び動作は、フランス特許出願公開第2828450号の12頁23行から33頁27行に、図1から8を参照して詳細に記載されている。特にその構造は、12頁23行から16頁16行に、図1及び2を参照して、かつ20頁4行から22頁23行に、図4を参照して記載されている。
パーキングブレーキシステムは、上述の公開の14頁10行から15頁11行に、図2を参照して、特に記載されている。
車両の残りの部分には、現在の車両の従来の機構と、特に、エンジン回転数、アクセルペダルの速度又は位置などの車両情報を決定し伝達する手段が含まれる。
本明細書の以下の部分において、様々な物理量と、それらの名称が使用されるが、その対応リストを以下に示す。
CT クラッチによって伝達されるトルク、
ECT クラッチ特性曲線の読み取りによる、クラッチによって伝達可能なトルクの推定値、
θacc アクセルペダルの位置、
θclutch クラッチペダルの位置、
θ’clutch クラッチペダルの位置の瞬間導関数、
θtilt 車両が位置する斜面の勾配、
m 車両の質量、
b ギヤボックスレバーの位置、
r(b) エンジン出力軸と駆動車軸の間の減速比を、変速レバーの位置の関数として与える関係式、
ρwheels 荷重下での駆動軸のタイヤの半径、
ω エンジン回転数、
N クラッチ特性曲線を定義する点の数、
CC クラッチによって伝達可能なトルクを横軸のクラッチペダルの位置の関数として縦軸に示す特性曲線、クラッチペダルの位置の値の関数としてのトルクの値の過渡的学習段階の後に生じるような特性曲線、曲線のi番目の点の横軸はθclutch_CC(i)、その縦軸はECTCC(i)と記される、
CCtkf 本発明によるデータ処理方法による特性曲線CCの処理から得られる特性曲線、曲線のi番目の点の横軸は、θclutch_CC_tkf(i)、その縦軸は、ECTCC_tkf(i)と記される。
先に述べたように、勾配θtiltに駐車した質量mの車両のエンジンは、車両を前進させるために、CTseuilより大きなトルクを供給しなければならない。
CTseuil=r(b)×ρwheels×m×g×sin(θtilt
式中、gは、地球の重力定数である。
先に説明したように、この支援装置によって使用される戦略によれば、クラッチによって伝達されるトルクが、トルクCTseuilよりも大きいと推定され次第、ブレーキシステムは、クラッチ段階の停止時に緩められる。支援装置によって行われる微妙な作業は、伝達されるトルクのこの推定にある。そのために、支援装置は、クラッチペダルの位置情報と、クラッチ特性曲線とを特に使用する。
支援装置の全体的動作を、以下に図2を参照して説明する。
第1機能ブロック10において、車両に装備される種々のセンサに由来する信号を獲得し成形する。これらの信号は、特にバスリンクCANを介して伝達される。
第2機能ブロック11において、クラッチ特性曲線を定義する。このブロックは、
− 現在選択されているギヤ比を決定する下位ブロック12と、
− 特にクラッチペダルの位置及びクラッチによって伝達されるトルクのデータを獲得する下位ブロック14と、
− ブロック10並びに下位ブロック12及び14の情報を使用して、クラッチ特性曲線を更新する下位ブロック15とを含む。
第3機能ブロック16において、パーキングブレーキシステムの緩和を制御する出力17が占めなければならない状態を決定するために、ブロック11で定義されたクラッチ特性曲線と、ブロック10の情報とを使用する。
ブロック10及び11の構造、並びにそれらの動作は、フランス特許出願公開第2828450号に記載されたものと同一である。
この第3機能ブロック16の動作は、後で図3を参照して詳細に説明する。
第1ブロック20において、その手前ではブレーキシステムの締め付け解除又は緩和が制御されるべきでない、アクセルペダルの閾値位置を、エンジン回転数及び車両が位置する勾配の関数として提供する。この閾値位置は、マッピングによって定義される。すなわち、支援装置のメモリ内に、横軸にエンジン回転数に関する位置の閾値を、縦軸に勾配の値を立体軸で対応させるデータが記憶される。
ブロック21において、アクセルペダルの瞬間位置θaccを、ブロック20の出力部で確立される閾値と比較する。アクセルペダルの瞬間位置の値が、ブロック20の出力部で確立される閾値よりも大きい場合、ブロック21の出力が、アクティブ又はハイ状態にある。
ブロック22において、クラッチペダルの予想位置θclutch_antを出力部で供給するために、クラッチペダルの位置、この位置の時間に対する瞬間導関数、及び時間パラメータΔTantのデータを使用する。使用される式は、例えば、θclutch_ant=θclutch+θ’clutch×ΔTantである。パラメータΔTantは、1つ又は複数の変数、特に勾配に依存してもよい。
ブロック23において、処理又は修正されたクラッチ特性曲線を出力部で得るために、図2の機能ブロック11から供給される、クラッチ特性曲線を定義するデータを処理する。データ処理方法は、後で詳細に説明する。
ブロック24において、クラッチによって伝達されるトルクの値の推定値ECTを内挿又は外挿によって得るために、修正済みのクラッチ特性曲線と、クラッチペダルの予想位置とを使用する。
ブロック25において、このトルク推定値を、車両を前進させるために必要なトルクCTseuilと比較する。クラッチに伝達されるトルクの推定値が、車両を前進させるために必要なトルクCTseuilより大きい場合、ブロック25の出力は、アクティブ又はハイ状態にある。
ブロック21及び25の出力が、両者ともにアクティブ又は高い状態にあるとき、ブレーキシステムの締め付け解除又は緩和の信号が出力される(図3)
本発明によるデータ処理方法を、次に図4を参照して説明する。
図2のブロック11において、クラッチ特性曲線CCを定義するデータが、より一般的には、トルク値とクラッチペダルの位置の値との間の対応関係が含まれる、2列N行のマトリックスが供給されると仮定する。マトリックスの各行iは、座標CC(θclutch_CC(i),ECTCC(i))の組に対応する。かかる曲線CCは、例えば図5に点線で表されている。

第1の手順において、θclutch_CC_tkf(1)=max(θclutch_CC(1)−Δθclutch_CC;θclutch_LB)を計算する。第1及び第2の値Δθclutch_CC及びθclutch_LBは、支援装置のメモリの一要素に、例えば計算装置1のメモリ内に保存される、事前定義されたパラメータである。例えば、Δθclutch_CCは、クラッチペダルの行程の5%の値を取ることができ、θclutch_LBは、クラッチペダルの行程の15%の値を取ることができる。
換言すると、結果が第2の値θclutch_LBよりも小さくない場合は、クラッチペダルの位置の最小値θclutch_CC(1)から、第1の値Δθclutch_CCを差し引く。逆の場合には、クラッチペダルの位置の最小値θclutch_CC(1)を、第2の値θclutch_LBで置き換える。このようにして得られた新規データは、その後、修正済みクラッチ特性曲線CCtkfの第1点を定義するのに役立つ。この第1の手順において、他のデータは、変わらない。
曲線のかかる修正により、車両が緩い勾配内又は平坦な車道上で固定される場合、ブレーキシステムが、フランス特許出願公開第2828450号に記載された支援装置と同じ条件で行われることに対して予想されるように、締め付け解除又は緩和されることが保証される。その結果、利用者は、車両の始動前に、結合要素の地面への圧迫をもはや感じなくなる、すなわち、車両が地面に押し付けられていると感じられなくなる
第2の手順において、マトリックスを2列、N+2行のマトリックスに変形するために、上記で言及したマトリックス内に新規な2組のデータを追加する。そのために、マトリックス2×Nの第1列に含まれる値の上限、maxi=1〜N(θclutch_CC(i))を選択する。次に、マトリックス内にクラッチペダルの位置の2つの新規な値θclutch_CC_tkf(N+1)及びθclutch_CC_tkf(N+2)を記録する。これらの値は、それぞれ下記の関係式、
θclutch_CC_tkf(N+1)=maxi=1〜N(θclutch_CC(i))+Δθclutch_CC_tkf(N+1)、及び
θclutch_CC_tkf(N+2)=maxi=1〜N(θclutch_CC(i))+Δθclutch_CC_tkf(N+2)によって定義される。Δθclutch_CC_tkf(N+1)及びΔθclutch_CC_tkf(N+2)は、0<Δθclutch_CC_tkf(N+1)<Δθclutch_CC_tkf(N+2)となるように事前定義されたパラメータである。
それぞれクラッチペダルの位置の新規な値θclutch_CC_tkf(N+1)及びθclutch_CC_tkf(N+2)に関連した、2つの新規なトルクの値ECT_cnst_1及びECT_cnst_2を同様にマトリックス内に記録する。パラメータECT_cnst_1及びECT_cnst_2は、
maxi=1〜N(ECTCC(i))<ECT_cnst_1<ECT_cnst_2
となるように選ばれる。
パラメータΔθclutch_CC_tkf(N+1)、Δθclutch_CC_tkf(N+2)、ECT_cnst_1及びECT_cnst_2は、事前定義され、支援装置のメモリの一要素に、例えば計算装置1のメモリ内に保存される。例えば、ECT_cnst_1は、80N/mの値を取ることができ、ECT_cnst_2は、100N/mの値を取ることができ、Δθclutch_CC_tkf(N+1)は、クラッチペダルの行程の2%の値を取ることができ、Δθclutch_CC_tkf(N+2)は、クラッチペダルの行程の1%の値を取ることができる。
このように定義された新規マトリックスは、曲線CCから導かれるクラッチ特性曲線CCtkfを定義するデータを、より一般的には、トルク値とクラッチペダルの位置の値との間の修正された対応関係を含む。かかる曲線CCtkfの一例は、例えば図5に実線で表されている。
かかるデータをマトリックスに追加することにより、クラッチペダルの位置の大きな値が存在する場合に、クラッチによって伝達されるトルクの外挿をうまくこなすことができる。実際に、これらのデータにより、これらの値の外挿に役立つ勾配を定義する。この勾配は関係式、
(ECT_cnst_2−ECT_cnst_1)/(θclutch_CC_tkf(N+2)−θclutch_CC_tkf(N+1)
によって定義される。
これらの様々なデータ処理手順を行うために、支援装置は、適切なハードウェア手段及びソフトウェア手段を含む。具体的には、本装置は、先に言及した事前定義された様々なパラメータだけでなく、マトリックスを構成するクラッチペダルの位置及びトルクの様々な値も含むメモリを備える。このメモリは、例えば計算装置の一部をなすことができる。本装置は、メモリに保存された値に対する数学演算を行うための計算手段と、値をメモリに書き込み及び削除するための手段をも含む。これらの様々な手段も、例えば計算装置内に含まれる。本装置は更に、このデータ処理方法の手順において行うべき演算の連鎖を規定するための、ソフトウェア手段すなわちアルゴリズムを含む。これらのアルゴリズムは計算装置内のメモリに入れてもよい。
具体的には、クラッチペダルの位置の値からクラッチによって伝達されるトルクの値を決定するために、クラッチペダルの位置の値が、曲線CCtkfを定義するマトリックス2×N+2に含まれるクラッチペダルの位置の2つの値の間に含まれる場合には、線形内挿式を使用することができる。この式は、伝達されるトルクを決定しようとするクラッチペダルの位置の値に最も近く、かつ伝達されるトルクを決定しようとするクラッチペダルの位置のこの値を取り囲む、クラッチペダルの位置の2つの値に関するデータを使用する。クラッチペダルの位置の値が、曲線CCtkfを定義するマトリックス2×N+2に含まれるクラッチペダルの位置の最小値よりも小さい場合は、伝達されるトルクの値を0に固定することができる。最後に、クラッチペダルの位置の値が、曲線CCtkfを定義するマトリックス2×N+2に含まれるクラッチペダルの位置の値の最大値よりも大きい場合には、線形外挿式を使用することができる。この線形外挿式は、マトリックス2×N+2に含まれるクラッチペダルの位置の値の最大値に関するデータと、先に言及した外挿勾配の値とを使用する。このようにして、曲線CCtkfが単調でなくてもトルクの値を決定することができる。

Claims (6)

  1. クラッチ操作中に記録される、クラッチによって伝達されるトルクの値とクラッチペダルの行程中の位置との間の対応関係(CC)を定義するデータの処理方法において、
    クラッチによって伝達されるトルクの値と、クラッチペダルの行程中の位置との間の修正された対応関係(CCtkf)を定義するために、記録されたデータを修正するステップを含み、
    当該データを修正するステップが、クラッチペダルの行程中の位置の予め定義された最小値(θclutch_cc(1))が、第2の値(θclutch_LB)以上の場合は、当該最小値を第1の値(Δθclutch_cc)だけ低い値で置き換え、第2の値(θclutch_LB)より小さい場合は、第2の値(θclutch_LB)で置き換える手順を含み、
    現在のクラッチペダルの位置が、当該置き換えられた最小値(θclutch_cc(1))より小さい場合には、伝達されるトルクの値を0に固定し、
    前記修正された対応関係が、クラッチとブレーキシステム(5)とを含むパワートレインによって駆動輪に連結されるパワーユニットを備えた自動車(7)の坂道運転支援装置(8)内で利用されるためのものであり、
    前記支援装置が、前記ブレーキシステムの締め付け解除を自動的に制御することを特徴とする方法。
  2. データの前記修正ステップが、データを追加する手順を含むことを特徴とする請求項1に記載の処理方法。
  3. 前記データ追加手順が、クラッチペダルの行程中の位置の値(θclutch_CC_tkf(N+1),θclutch_CC_tkf(N+2))とトルクの値(ECT_cnst_1,ECT_cnst_2)の2組を、追加される前記トルクの値が、前記データ獲得ステップ中に記録されるトルクの値よりも大きくなり、かつ追加される前記クラッチペダルの行程中の位置の値が、前記データ獲得ステップ中に記録されるクラッチペダルの行程中の位置の値よりも大きくなるように追加することを含むことを特徴とする請求項2に記載の処理方法。
  4. 請求項1から3のいずれか一項に記載の処理方法を利用するためのアルゴリズムを含むデータ媒体。
  5. 請求項1から3のいずれか一項に記載の処理方法を利用するためのハードウェア手段(1)及びソフトウェア手段を含む自動車の坂道運転支援装置(8)。
  6. 請求項5に記載の支援装置(8)を含む自動車(7)。
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