用于车辆的辅助方法

专利名称：用于车辆的辅助方法
技术领域：
本发明涉及一种用于具有手动或自动变速箱的车辆的控制的辅助方法，该方法应用离合器曲线学习算法。
本发明具体地涉及一种斜坡起步辅助方法和设备，但是也适用于估算
车辆的离合器磨损，或者是4x4车辆的电子牵引力控制系统(更为普遍的名称是电子牵引力控制装置ETC)的控制。
背景技术：
在一些车辆中，汽车制造商提出一种助动停车制动。
这种助动停车制动应当为客户带来有价值的补给，因为其价格比传统的停车制动方案要高。
为了使得该系统更有价值， 一些制造商因而决定为其增加斜J^步辅助功能，特别是辅助在斜坡上起动(或驶离)，其原理是一旦发动机传输给驱动轮的扭矩足以补偿斜坡倾斜度的作用就松开非驱动轮上的制动器。
已经知道这种设备。
文件GB 2 376 990在此观点上提出一种用于包括手动变速箱的机动车辆的助动停车制动设备的控制模块，当其收到指示加速器踏板的正向移动以及离合器踏板位置到达触点的信号时松开施加于停车制动器上的力。设备松开致动器的时刻还取决于离合器踏板的压下速度、所接合的传动比以及车辆使用者所处斜坡的倾斜度。
这个设备的缺点是对传感器噪声相当敏感，例如倾斜度传感器。另夕卜，其并未考虑离合器曲线上的触点。其因而不能实现在倾斜度较大的斜坡上的最佳-使离。最后，该方法的另一个缺点是关于基于发动机扭矩估算、与触点相对 应地计算由离合器传输的扭矩。其因而未考虑离合器的老化，并且对线路 消糾目当敏感，例如空调、交流发电机或任何其他消耗发动机能量的设备。
文件FR 2 828 450提出 一种用于辅助在斜坡上驶离的方法，该方法借 助于一种能够估算传输至该离合器的扭矩的算法、利用车辆离合器的特征 曲线来在一驶离时更准确地控制制动器的木〉开。
这个估算是通it^制离合器曲线来实现的，该曲线给出了离合器踏板 的位置和相应离合器所传输的最大扭矩。然而，它对于该曲线的初始化以 及传感器噪声特别敏感。另外，该曲线的更新相当耗时并且不匹配于其可 靠度。

发明内容
本发明的目的是提出一种特别是针对斜^L步的辅助方法，该方法对 于线路消耗并不敏感。
本发明的另一个目的是提出一种特别是针对斜^步的辅助方法，该 方法基于对离合器曲线的估算并且对于所述离合器曲线的初始化不太敏 感。
为此，本发明提出一种辅助方法，其特征在于，它更新离合器曲线， 所述曲线才艮据其可靠性而将离合器踏板位置关联于相应离合器所传输的最 大扭矩，其可靠性在车辆使用初期较低并且随着该车辆的使用而增长。
根据本发明的一些非限制性优选方面如下
-根据曲线的可靠性而使得下列参数中的至少一个改变
。针对每个扭矩范围而考虑的升高和/或降低比的改变次数，
° 极限间隔，
。
滑动阈值，或
°可靠性因子，
-根据每个扭矩范围，对于针对该扭矩范围而考虑的升高和/或降低比 的改变次数、极限间隔、滑动阔值、和/或可靠性因子进行参数化，-离合器曲线的更新是在整个车辆寿命期限内实时进行的， -其应用根据本发明的辅助设备。
最后，根据本发明的最后一个方面，为了协助车辆使用者执行斜i^
步、为了估算车辆离合器磨损、和/或为了控制4x4车辆的电子牵引力控制 系统，提出一种才艮据本发明的辅助方法对于车辆的应用。


参考附图，通过阅读下面作为非限制性例子而给出的详细描述，本发 明的其他特征、目的和优点将变得明显，其中
图1示出了配备有根据本发明的设备的车辆的功能结构；
图2示出了自动机的工作原理，该自动机估算本发明所应用的车辆的、 传输至车轮的扭矩；
图3示出了根据本发明的离合器曲线的离散性。
具体实施例方式
配备有根据本发明的斜坡起步辅助设备的车辆包括发动机组、助动停 车制动器5、其上传输来自车辆剩余部分6的信号的总线4、以及控制发动 机组的计算机。
总线4优选地是符合CANTM (用于控制区域网络的控制局域网)标准 的总线。
发动机组包括通过传输设备与驱动轮联结的热机，所述传输设备包括 可由使用者或计算机控制的变速箱和离合器，这取决于变速箱的类型。
作为变型，发动机组可以包括一个或多个具有或没有热机的电动机。
所迷斜J^动辅助设备与用于控制助动停车制动器5的计算机l配合， 该计算机还连至总线4。
计算机1如已知地那样配备有用于生成压紧或松开助动停车制动器5 的命令的装置，制动器5的命令是在至该助动停车制动器的连接线上生成 的。必要时，计算机1还配备有用于向总线4传输助动停车制动器5的状态信息的装置。
控制助动停车制动器5的计算机1通过合适的线路连至倾斜度传感器2。
当车辆停在斜坡上时，倾斜度传感器2递送代表车辆停止的斜坡的倾 斜度的信号。
当控制助动停车制动器5的计算机1产生压紧命令时，制动器的活动 部分压紧圆盘以使得助动停车制动器5被压紧。
相反，当控制助动停车制动器5的计算机1产生松开助动停车制动器 5的命令时，该制动器的活动部分被^^开。
另外，在起动的情况下(无论是在斜坡上还是在平坦路面上)，车辆 的发动机组产生一扭矩，该扭矩按照离合器为激活还是非激活以及取决于 离合器位置的分数而被传输或不被传输至车轮。
因此，本发明的设备确定助动停车制动器5的木^开条件，该条件特别 地取决于斜坡倾斜度以及对传输至离合器的扭矩CT的估算。这个条件被 确定成一旦超过特定阈值或斜坡效应被发动机扭矩抵消就使得车辆处于驶 离'清形。
为了驶离，斜坡上的静止车辆应克服由于地心引力造成的斜坡效应。 这个效应取决于斜坡特征和车辆质量并且等于
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中
。m是车辆质量， ° g是重力加速度，
° 6pente是斜坡倾斜度。 应当借助于车轮传动链传输至离合器以使得车辆能够驶离(即在斜坡 上起动)的最小扭矩CTseuil因而应当至少等于
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中
。r(b)是与变速杆位置b相对应的所M的传动比，。ECT(eemb—柳u)是当踏板被压低至位置e训bseui,时离合器所传输 的扭矩，
° Pr隱s是负载下的车辆车轮的半径。 这个扭矩CT^i,是极P艮驶离扭矩。
本发明提出的策略是基于对法国专利申请FR 2 828 450介绍的算法的 改进的，该法国专利申请提出一种能够估算离合器曲线(其将离合器踏板 位置关联于离合器所传输的最大扭矩)的设备，对离合器曲线的估算使得 该设备能够相比基于计算的方法而言对于离合器的磨损和老化以及对线路 损耗较不敏感。这个算法在图2中示出并且不再对其进行赘述。当传输至 离合器的扭矩ECT大于由等式2给出的极限驶离扭矩Crseui，时，有关方 法控制助力停车制动器的松开。
困难在于尽可能准确地估算传输至离合器的扭矩。
为此，本发明所提出的算法和方法改进了图2中的块B和E，即输入 信号产生块和离合器曲线更新块。
在离合器曲线上将触点定义成对应于离合器开始传输扭矩时的i^板位 置。这个最小扭矩例如可以是约3N.m。
触点因而对应于离合器处于滑动阶段时的离合器踏板位置。
由于车辆的飞轮以及离合器摩擦片的涂层的磨损、对离合器施加压力 的弹簧由于其重复使用而产生的刚性变化等，这个特征随时间而演进。
离合器传输的扭矩因而基于对离合器曲线的提前获知而被确定。为此， 应当确定传输由等式2确定的极P艮驶离扭矩CTseuil时的离合器踏板位置。 由此推导应当踩下离合器踏板以执行成功的斜坡起步时的位置e師b seuil。
由于离合器曲线对于离合器磨损和老化相当敏感，因此应当在车辆的 整个使用期限内反复调整该曲线。
在下文以及附图中，使用下列符号来标识本发明所使用的数学变量
-Cm一CME是发动机递送的有效平均扭矩，其是由发动机计算机估算的，
画Q)m狄动才几转动角速度，
-COR是前轮转动角速度，
7画V是车辆的纵向速度， -9emb是离合器踏板的位置， -9ace是加速器踏板的位置， 画9pente是车辆的倾斜度，
-RE是所接合的传动比，死点时RE = 0 ，而接合任一传动比时RE = 1, 除非是接合倒档，接合倒档时RE = -1, -;是变量x相对于时间的导数。
根据本发明，离合器曲线是基于在车辆传动比改变的阶段所获取的点 来估算的，优选地是在降低比改变的阶段。实际上，在降低比改变时，车
辆的发动机计算机递送最佳发动机扭矩估算值Cm cme,因为不应当在活塞 的进气阶段考虑其下降带来的效应，然而当升高比改变时，发动机计算机 应当考虑混合气体燃烧温度、实际注入的汽油量等。这使得发动机扭矩的 估算值Cm—CME变得特别复杂并且不太可靠。
车辆传感器所递送的信号的加工块的改进 本发明的方法所基于的动力学等式是
mi> = Fx - Fr
■ = CR (《励，wm —) — /jro, ' Fx 4 . < = C ,—CM￡ ( m, (c) — r(W . & (Aml;'气-^) 等式3
也就是说
尸x =" + /7"s
cR d,气-《s) = K p證，.&
Cm rM￡ (w ， 6附)=/m ■ &m + r(W CR (^mfc, wm — )
其中:
等式4
所传输的扭矩，其将
。r(b).CR(epente， COnrO)R)是离合器在位置eemb
表示为ECT(Gemb)， 。Fx是车轮与地面之间的接触力的纵向分量，
° Fres是车辆移动阻力的纵向分量。
当滑动量充足时，可以使用等式4来估算离合器曲线。由此获得等式:
等式5第二等式是关于滑动的条件。它表示了车轮角速度(OR与离合器角速度
r(b),(0m之差应当大于极限角速度AC0seui,，从而保证离合器传输的扭矩是离 合器在相关的位置9emb所传输的最大扭矩。
为了估算离合器曲线，如等式5所示，变量Cm CME、 0emb、 0>m、 COr 和w应当是同相的。
因此，对于在块B的输入端接收的信号实施滤波和/或微分和/或延迟 以使得块B输出端的信号是同相的，所述信号通过总线CAN来自车辆的 不同传感器。
所述传感器例如可以是倾斜度传感器、离合器传感器、发动机转动角 速度传感器等。
为此，本申请的设备应用FIR (有限脉冲响应)滤波器。当其收到来 自传感器的输入信号时，以已知方式对该信号实施延迟，该延迟的作用是 减少相应传感器的噪声。针对输入信号x(t)的FIR滤波器的输出信号y(t) 因而是
fr 等式6
其中-.
。aj是FIR滤波器的第i个系数，
° N是FIR滤波器的系数总数，
。x(t - i.T)是延迟i.T秒的滤波器输入信号。 根据本发明的设备还可以包括针对m个采样的微分滤波器，其也以已 知的方式引入了延迟(m/2型)。
例如，这种滤波器可以冲艮据下面的等式来实现
其中，Ts是采样时间。
还可以引入常量延迟来弥补由于微分滤波操作(特别是在求O)m的倒数 以获得Wm这一操作期间)或者是具有总线CAN上的不同采样间隔的滤波 操作所带来的延迟，因此，将输出信号y(t)表示成相对于输入信号x(t)具有
9常量延迟，例如
y(t) = x(t - T) 等式8
其中，x(t-T)是延迟T秒的输入信号。
最后，可以引入变化的延迟，该延迟与特定传感器的特性有关。 例如，发动机速度传感器传递关于发动机的以"转/每分钟"为单位的 转速的信息根据该发动机转速，可以较为频繁或较不频繁地递送该信息， 因为它是在发动机转一整圈的时刻获得的。因此，例如发动机扭矩估算值 Cm CME的其他信号应当与发动机信号①m的递送时刻同相。因而将输出信
号y(t)表示成相对于输入信号x(t)具有变化的延迟，例如
x(O 如果气。s (rX 4卜71) 如果wm、^(0s m2 少(0" ...如果 ... 等式9
x(卜如果《《m(。^气'' x[/ —如果 wm(f)》《m'
其中
。气'M动机角速度的笫i个阈值，
。x(t - iT)是延迟了 i.T秒的输入信号。 对输入信号使用这些滤波器因而可以通过在估算离合器曲线时考虑由 于使用特定参数而产生的延迟，来增加本申请的设备所使用的算法对于传 感器噪声的健壮性。 离合器曲线更新的改进
为了获得离合器曲线，将离合器踏板位置9emb关联于离合器所传输的
最大扭矩ECT的点CC(eembee， ECTee)被测量，然后被记录。离合器曲线 因而被分成扭矩ECT的Nplages个范围，如图3所示，每个范围i( 1 &、 Npl，)
都关联于一个点CCi(eemb—ce(i)， ECTee(i))。
优选地，范围i (ld《Np—)是有规律的间隔，其由离合器传输的扭
矩ECT,(i)和ECTMax(i)所围绕，其中ECTMax(i) = ECTMin(i+l)(对于
l化Np一广1 )。
可以设想任何其他分隔，例如参见图3。然而，对于较小的ECT值而
10言越小的分隔越有利，因为这能够在触点附近获得更准确的离合器曲线。
优选地，为了加工离合器曲线所考虑的信号是在块B的输出端所获得 的信号，即为了对于传感器噪声更健壮而进行滤波的信号和/或为了实现同 相而被延迟的信号。
根据本发明的算法和方法包括下列步骤。
在第一步骤期间，如果检测到传动比改变，则生成关于存储点
(d"'^K'《)的命令，以使得关于离合器踏板位置9emb、发动机转速 (Dm、车轮转速CDR和离合器传输的扭矩ECT的信息能够被存储在存储装置 中。当换低档时，多个点(《'""E(~K'《)也因而被捕获。
在第二步骤期间，该方法确定传动比是否被接合，并且在必要时确定 传动比的改变是否是降低。如果这个条件未满足，则该方法不考虑所捕获 的点并且将其丢弃。否则，它i^分析所捕获的点的第三步骤。
当然，如上文所述，换低挡的条件是只有为了增加该方法的相关算法 的健壮性才选择的一种限制。如果发动机扭矩的估算值被认为足够可靠， 则这个限制可以取消，从而在升高的速度变化时也考虑所存储的点。
当分析所捕获的点(《,*'EfK'《)时，在第三步骤期间，该方法对 于每个点确定它是否属于离合器曲线的范围i。必要时，该点被存储。否则 该点4皮丢弃。
注意
° x是变量X的捕获信息，
°;是变量x的平均值，
。^^、,jaEeixi》是在离合器曲线的第i个范围内在重新接通期间所 捕获的第j个点，
为了由所述设备存储而应当满足点(Ib，l《W《)的条件是 -该点应当属于范围i: ncu)<WT<ix"Ki)， -滑动应当大于给定阈值A";"" :Aw = @ -. > Ar ,"，
-所捕获的点与要在范围i内更新的离合器曲线上的点(e柳b—cc(i))之
间的间隔应当较小，例如小于阈值A^在执行所有llre，b次换低挡的第四步骤期间，针对每个范围(即对于
在1至Nplages范围内的i )来对被存储JU皮获取的范围i内的ni个点求平均， 从而过滤由于测量值捕获和建模而造成的差错
—仏
其中，B =， d^，E5T仰是在离合器曲线的笫；范围内的被捕获点的平 均值。
因此，在捕获了于nre—師b次换低挡期间所获得的一组点并且对其求平 均之后(甚至是在升高和/或降低比的nre—^次改变期间)，确定了离合器 曲线。
对于所有的换低挡(甚至是对于所有升高和/或降低比的改变)执行前
三个步骤，而只对于全部llre一emb次换低挡(甚至是升高和/或降低比的全部
nre—园b次改变)执行第四和第五步骤(见后文)。
另夕卜，所考虑的换低挡次数nre emb以及捕获点乙与离合器曲线上的点
0emb之间的误差AGemb可以随着离合器曲线的可靠性的变化而变化。因此， 为了增加根据本发明的算法和方法的健壮性，可以在车辆寿命(及使用) 期限内改变这两个参数。
例如，在几乎不太被使用的车辆使用初期，其中离合器曲线较不可靠， 即当在车辆上执行最初的换低档时或当车辆行驶的前几千公里时，可以将 所考虑的平均换低档次数nreemb的值固定为平均值并且针对给定范围i将
极限误差值Ae训b固定在一个较高值，以使得所有被捕获点都被接受并且由
于测量和建模造成的差错在实施该方法期间被精细地过滤掉。这个参数化 因而能够明显改善离合器曲线的初始化。
接着，在车辆使用期间，可以减少分配给这两个参数的值，因为根据 本发明而存储且获得的离合器曲线趋于向实际离合器曲线靠拢。
最后，在第五步骤期间，该方法确定离合器曲线的更新，其优选地借
助于一阶低通滤波器来实现，对于全部nre—emb次换低档的每个扭矩范围 )实施该滤波
12其中
°"e"A—courts是可靠'〖生因子，
。k指示了计算间距(全部nreemb次换低档)。
因此，CCi(k)是离合器曲线上的扭矩范围i内的点，其计算 间隔为k (即在k*nreemb次换抵挡之后)。 CCj(k-l)是离合器曲线上的扭矩范围i内的点，其计算间隔 为(k-l)(即在(卜1)*次换抵挡之后)。
^"—》是在k*nre—emb次换抵挡与(k-l)、re—emb次换抵挡之间所 捕获的点的平均值。 根据离合器曲线的可靠性为可靠性因子"e晚c。励e分配0至1范围内的值。
因此，对于可靠的曲线，可靠性因子"e晚c。袖e与较不可靠的离合器曲 线相比更接近于1，而较不可靠的离合器曲线的可靠性因子接近于零。
这个参数"e"乾咖力e还是可参数化的，并且可以在车辆寿命期限内改变
(如所考虑的重新接通次数nre—emb的平均值和极限误差值Ae训b那样)以
使得通过才艮据本发明的算法而获得的曲线更快地向实际离合器曲线靠拢。
例如，当前几次换低档时或当车辆行驶的前几千公里时，"，f加的
值可以选的较小(接近于0)，然后逐渐增加。对于分配给点CCj(k)的值
而言，上次记录的点CCi(k-l)的权重因而比平均点权重巧("要小。
因此，在车辆的整个寿命期限内保证了车辆离合器曲线的实时更新和学习。
1权利要求
1.一种用于车辆的控制的辅助方法，所述车辆包括借助于离合器连至驱动轮的发动机组，其特征在于，更新离合器的曲线，所述曲线根据其可靠性而将离合器踏板的位置关联于相应离合器所传输的最大扭矩，其可靠性在该车辆的使用初期较低并且随着该车辆的使用而增加。
2. 根据权利要求1所述的辅助方法，其特征在于，根据所述曲线的可靠性来改变下列参数中的至少一个_针对每个扭矩范围而考虑的升高和/或降低比的改变次数(H| e—emb )，-极限间隔(Aeemb)，-滑动阈值(A(Oseuil ), 或— 可靠性因子 ("e晚c。u广te )。
3. 根据权利要求2所述的辅助方法，其特征在于，根据每个扭矩范围来对针对每个扭矩范围所考虑的所述升高和/或降低比的改变次数(nre—emb )、所述极限间隔(Aeemb )、所述滑动阔值(Acoseu )和/或所述可靠性因子(加)进行参数化。
4. 根据权利要求1至3之一所述的辅助方法，其特征在于，所述离合器的曲线的更新是在整个车辆寿命期限内实时进行的。
5. 根据权利要求1至4之一所述的辅助方法，其特征在于，该方法应用根据权利要求1至8之一所述的设备。
6. 根据权利要求1至5之一所述的辅助方法，其特征在于，该方法被应用于车辆从而协助该车辆的使用者执行斜坡起步、估算该车辆的离合器的磨损、和/或控制4x4车辆的电子牵引力控制系统。
全文摘要
本发明涉及一种用于车辆的控制的辅助方法，该车辆包括借助于离合器连至驱动轮的发动机组，其特征在于，更新离合器的曲线，所述曲线根据其可靠性而将离合器踏板的位置关联于相应离合器所传输的最大扭矩，其可靠性在该车辆的使用初期较低并且随着该车辆的使用而增加。
文档编号F16D48/08GK101689847SQ200880022458
公开日2010年3月31日 申请日期2008年7月4日 优先权日2007年7月6日
发明者A·蒙蒂, C·德弗里什, R·波廷 申请人:雷诺股份公司