專利名稱：車輛輔助設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于具有手動或自動變速箱的車輛的控制的輔助設 備，該設備應用離合器曲線學習算法。
本發明具體地涉及一種斜坡起步輔助方法和設備，但是也適用于估算
車輛的離合器磨損，或者是4x4車輛的電子牽引力控制系統(更為普遍的 名稱是電子牽引力控制裝置ETC)的控制。
背景技術：
在一些車輛中，汽車制造商提出一種助動停車制動。
這種助動停車制動應當為客戶帶來有價值的補給，因為其價格比傳統 的停車制動方案要高。
為了使得該系統更有價值， 一些制造商因而決定為其增加斜^步輔 助功能，特別是輔助在斜坡上起動(或駛離)，其原理是一旦發動機傳輸 給驅動輪的扭矩足以補償斜坡傾斜度的作用就松開非驅動輪上的制動器。
已經知道這種設備。
文件GB 2 376 9卯在此觀點上提出 一種用于包括手動變速箱的機動車 輛的助動停車制動設備的控制模塊，當其收到指示加速器踏板的正向移動 以及離合器踏板位置到達觸點的信號時松開施加于停車制動器上的力。設 備松開致動器的時刻還取決于離合器踏板的壓下速度、所接合的傳動比以 及車輛使用者所處斜坡的傾斜度。
這個設備的缺點是對傳感器噪聲相當敏感，例如傾斜度傳感器。另夕卜， 其并未考慮離合器曲線上的觸點。其因而不能實現在傾斜度較大的斜坡上 的最佳駛離。最后，該方法的另一個缺點是關于基于發動機扭矩估算、與觸點相對 應地計算由離合器傳輸的扭矩。其因而未考慮離合器的老化，并且對線路 消糾目當敏感，例如空調、交流發電機或任何其他消耗發動機能量的設備。
文件FR 2 828 450提出一種用于輔助在斜坡上駛離的方法，該方法借 助于一種能夠估算傳輸至該離合器的扭矩的算法、利用車輛離合器的特征 曲線來在駛離時更準確地控制制動器的松開。
這個估算是通過繪制離合器曲線來實現的，該曲線給出了離合器踏板 的位置和相應離合器所傳輸的最大扭矩。然而，它對于該曲線的初始化以 及傳感器噪聲特別敏感。另外，該曲線的更新相當耗時并且不匹配于其可 靠度。

發明內容
本發明的目的是減輕上述現有技術缺陷，并且提出 一種特別針對斜坡 起步的輔助設備，其對于離合器磨損和老化并不敏感。
本發明的另一個目的是提出一種特別針對斜J^步的輔助設備，其能 夠更快地學習離合器曲線。
最后，本發明的另 一個目的是提出一種特別針對斜J^步的輔助設備， 其根據與所記錄的離合器曲線相符的可靠性來對離合器曲線的更新進行參 數化。
為此，本發明提出一種用于車輛的輔助設備，該車輛包括借助于離合 器而連至驅動輪的發動機組、總線以及助動停車制動器，所述設備包括向 總線傳送信號的傳感器、以及用于通過從所述信號中學習離合器曲線來估 算將離合器踏板位置關聯于由相應離合器傳輸的最大扭矩范圍的所述曲 線，其特征在于，還包括用于使得所遞送的信號同相以降低關聯于所述信
號的傳感器噪聲影響的裝置。
才艮據本發明的設備的 一些非限制性優選方面如下 -所述裝置是在信號中引入延遲的濾波器， -所述裝置是FIR (有限脈沖響應)濾波器，
5-其還包括用于在信號中引入固定延遲的裝置， -其還包括用于在信號中引入可變延遲的裝置，
-其還包括用于在對車輛執行升高和/或下降比的改變之后相對于離 合器踏板位置而記錄發動機轉速、車輪轉速和離合器傳輸的扭矩以 離散地估算離合器曲線的裝置，以及用于針對每個扭矩范圍對于在 確定數量的升高和/或下降比改變期間所記錄的點求平均的裝置，
-其還包括
。用于確定在傳動比改變之后是否接合了傳動比的裝置， 。用于控制點的測量的裝置，
。用于分析每個點并且確定其是否滿足下列條件的裝置 ■該點屬于一個扭矩范圍， ■離合器和飛輪之間的滑動大于給定滑動閾值， ■待更新離合器曲線與該點之間的間隔應當小于給定閾值，
。用于在必要時確定相應的點是應當被丟棄還被記錄的裝置， -其還包括用于根據估算的可靠性更新離合器曲線的裝置，所述可靠
性在車輛使用初期較低并且隨著該車輛的使用而增長。


參考附圖，通過閱讀下面作為非限制性例子而給出的詳細描述，本發 明的其他特征、目的和優點將變得明顯，其中
圖1示出了配備有根據本發明的設備的車輛的功能結構；
圖2示出了本發明中應用的車輛中用于估算傳輸至車輪的扭矩的自動 機的工作原理；
圖3示出了根據本發明的離合器曲線的離散性。
具體實施例方式
配備有根據本發明的斜a步輔助設備的車輛包括發動機組、助動停 車制動器5、其上傳輸來自車輛剩余部分6的信號的總線4、以及控制發動
6機組的計算機。
總線4優選地是符合CANTM (用于控制區域網絡的控制局域網)標準 的總線。
發動機組包括通過傳輸設備與驅動輪聯結的熱機，所述傳輸設備包括 可由使用者或計算機控制的變速箱和離合器，這取決于變速箱的類型。
作為變型，發動機組可以包括一個或多個具有或沒有熱機的電動機。
所述斜^動輔助設備與用于控制助動停車制動器5的計算機1配合， 該計算機還連至總線4。
計算機1如已知地那樣配備有用于生成壓緊或松開助動停牟制動器5 的命令的裝置，制動器5的命令是在至該助動停車制動器的連接線上生成 的。必要時，計算機1還配備有用于向總線4傳輸助動停車制動器5的狀 態信息的裝置。
控制助動停車制動器5的計算機1通過合適的線路連至傾斜度傳感器2。
當車輛停在斜坡上時，傾斜度傳感器2遞送代表車輛停止的斜坡的傾 斜度的信號。
當控制助動停車制動器5的計算機1產生壓緊命令時，制動器的活動 部分壓緊圓盤以使得助動停車制動器5被壓緊。
相反，當控制助動停車制動器5的計算機1產生松開助動停車制動器 5的命令時，該制動器的活動部分被松開。
另外，在起動的情況下(無論是在斜坡上還是在平坦路面上)，車輛 的發動機組產生一扭矩，該扭矩按照離合器為激活還是非激活以及取決于 離合器位置的分數而被傳輸或不被傳輸至車輪。
因此，本發明的設備確定助動停車制動器5的松開條件，該條件特別 地取決于斜坡傾斜度以及對傳輸至離合器的扭矩CT的估算。這個條件被 確定成一旦超過特定閾值或斜坡效應被發動機扭矩抵消就使得車輛處于駛 離情形。
為了駛離，斜坡上的靜止車輛應克服由于地心引力造成的斜坡效應。這個效應取決于斜坡特征和車輛質量并且等于
m-g.sin(9pente), (等式1)
其中
。m是車輛質量， ° g是重力加速度，
° e網te是斜坡傾斜度。 應當借助于車輪傳動鏈傳輸至離合器以使得車輛能夠駛離(即在斜坡
上起動)的最小扭矩CT—seuil因而應當至少等于
CT seui| = ECT(0emb—seuil) = m'g.sin(0pente)'r(b)'pr。ues (等式2 )
其中
。r(b)是與變速桿位置b相對應的所接合的傳動比，
。ECT(eemb—s^)是當踏板被壓低至位置e師bseuu時離合器所傳輸 的扭矩，
° Pr。ues是負載下的車輛車輪的半徑。 這個扭矩CT—seuj,是極限駛離扭矩。
本發明提出的策略是基于對法國專利申請FR 2 828 450介紹的算法的 改進的，該法國專利申請提出一種能夠估算離合器曲線(其將離合器踏板 位置關聯于離合器所傳輸的最大扭矩)的設備，對離合器曲線的估算使得 該設備能夠相比基于計算的方法而言對于離合器的磨損和老化以及對線路 損耗較不敏感。這個算法在圖2中示出并且不再對其進行贅述。當傳輸至 離合器的扭矩ECT大于由等式2給出的極P艮駛離扭矩Or一seui,時，有關方 法控制助力停牟制動器的松開。
困難在于盡可能準確地估算傳輸至離合器的扭矩。
為此，本發明所提出的算法和方法改進了圖2中的塊B和E，即輸入 信號產生塊和離合器曲線更新塊。
在離合器曲線上將觸點定義成對應于離合器開始傳輸扭矩時的踏板位 置。這個最小扭矩例如可以是約3 N.m。
觸點因而對應于離合器處于滑動階段時的離合器踏板位置。
8由于車輛的飛輪以及離合器摩擦片的涂層的磨損、對離合器施加壓力 的彈簧由于其重復^f吏用而產生的剛性變化等，這個特征隨時間而演進。
離合器傳輸的扭矩因而基于對離合器曲線的提前獲知而被確定。為此，
應當確定傳輸由等式2確定的極限駛離扭矩CT—seuil時的離合器踏板位置。
由此推導應當踩下離合器踏板以執行成功的斜;^步時的位置eemb一seuu。
由于離合器曲線對于離合器磨損和老化相當敏感，因此應當在車輛的 整個使用期限內反復調整該曲線。
在下文以及附圖中，使用下列符號來標識本發明所使用的數學變量
-CmCME是發動機遞送的有效平均扭矩，其是由發動機計算機估算的，
-COm是發動機轉動角速度，
-(OR是前輪轉動角速度，
-V是車輛的縱向速度，
-eemb是離合器踏板的位置，
-ew是加速器踏板的位置，
-epente是車輛的傾斜度，
-RE是所接合的傳動比，死點時RE = 0，而接合任一傳動比時RE = 1 ， 除非是接合倒檔，接合倒檔時RE = -1 ， -x是變量x相對于時間的導數。
根據本發明，離合器曲線是基于在車輛傳動比改變的階段所獲取的點 來估算的，優選地是在降低比改變的階段。實際上，在降低比改變時，車
輛的發動機計算機遞送最佳發動機扭矩估算值Cm—cme，因為不應當在活塞 的進氣階段考慮其下降帶來的效應，然而當升高比改變時，發動機計算機 應當考慮混合氣體燃燒溫度、實際注入的汽油量等。這使得發動機扭矩的
估算值CmCME變得特別復雜并且不太可靠。 車輛傳感器所遞送的信號的加工塊的改進 本發明的方法所基于的動力學等式是
<formula>formula see original document page 9</formula>也就是說<formula>formula see original document page 10</formula> 等式4
其中
°r(b)'CR(epente， OW(or)是離合器在位置eemb所傳輸的扭矩，其將
表示為ECT(0emb)， 。Fx是車輪與地面之間的接觸力的縱向分量，
° Fres是車輛移動阻力的縱向分量。
當滑動量充足時，可以使用等式4來估算離合器曲線。由此獲得等式
<formula>formula see original document page 10</formula>等式5
第二等式是關于滑動的條件。它表示了車輪角速度o)r與離合器角速度
r(b).①m之差應當大于極限角速度AcOs^，從而保證離合器傳輸的扭矩是離 合器在相關的位置0emb所傳輸的最大扭矩。
為了估算離合器曲線，如等式5所示，變量cmCME、 eemb、 com、 cdr
和Wm應當是同相的。
因此，對于在塊B的輸入端接收的信號實施濾波和/或微分和/或延遲 以使得塊B輸出端的信號是同相的，所述信號通過總線CAN來自車輛的
不同傳感器。
所述傳感器例如可以是傾斜度傳感器、離合器傳感器、發動機轉動角 速度傳感器等。
為此，本申請的設備應用FIR (有限脈沖響應)濾波器。當其收到來
自傳感器的輸入信號時，以已知方式對該信號實施延遲，該延遲的作用是
減少相應傳感器的噪聲。針對輸入信號x(t)的FIR濾波器的輸出信號y(t) 因而是
<formula>formula see original document page 10</formula>等式6 其中
。ai是FIR濾波器的第i個系數，。N是FIR濾波器的系數總數，
° x(t - i.T)是延遲i.T秒的濾波器輸入信號。 根據本發明的設備還可以包括針對m個采樣的微分濾波器，其也以已 知的方式引入了延遲(m/2型)。
例如，這種濾波器可以才艮據下面的等式來實現
、'(/)= ^-^- w ,
'"'7、' 等式7 其中，Ts是采樣時間。
還可以引入常量延遲來彌補由于微分濾波操作(特別是在求O)m的倒數 以獲得Wm這一操作期間)或者是具有總線CAN上的不同采樣間隔的濾波
操作所帶來的延遲，因此，將輸出信號y(t)表示成相對于輸入信號x(t)具有 常量延遲，例如
y(t) = x(t-T) 等式8 其中，x(t - T)是延遲T秒的輸入信號。
最后，可以引入變化的延遲，該延遲與特定傳感器的特性有關。 例如，發動機速度傳感器傳遞關于發動機的以"轉/每分鐘，，為單位的 轉速的信息根據該發動機轉速，可以較為頻繁或較不頻繁地遞送該信息， 因為它是在發動機轉一整圏的時刻獲得的。因此，例如發動機扭矩估算值 CmCME的其他信號應當與發動才幾信號COm的遞送時刻同相。因而將輸出信 號y(t)表示成相對于輸入信號x(t)具有變化的延遲，例如
x"-r)如果氣、氣(0s氣2 沖)= … 如果 ... 等式9
x(, —(/ —如果氣'^氣(f)^氣' ;c[f_/.r] 如果 《m(0^wm'
其中
° <^動機角速度的第i個閾值， ° x(t - iT)是延遲了 i，T秒的輸入信號。 對輸入信號使用這些濾波器因而可以通過在估算離合器曲線時考慮由
ii于使用特定參數而產生的延遲，來增加本申請的設備所使用的算法對于傳
感器噪聲的健壯性。
離合器曲線更新的改進
為了獲得離合器曲線，將離合器踏板位置9emb關聯于離合器所傳輸的 最大扭矩ECT的點CC(eembee， ECTee)被測量，然后被記錄。離合器曲線 因而被分成扭矩ECT的Np,ages個范圍，如圖3所示，每個范圍i( K"Nplages ) 都關聯于一個點CCi(eemb J), ECT"(i))。
優選地，范圍i (BBNp,，)是有規律的間隔，其由離合器傳輸的扭
矩ECT,(i)和EC!W(i)所圍繞，其中ECIW(i) = ECTMin(i+l)(對于
1"N細一1 )。
可以i殳想任4可其他分隔，例如參見圖3。然而，對于較小的ECT值而 言越小的分隔越有利，因為這能夠在觸點附近獲得更準確的離合器曲線。
優選地，為了加工離合器曲線所考慮的信號是在塊B的輸出端所獲得 的信號，即為了對于傳感器噪聲更健壯而進行濾波的信號和/或為了實現同 相而被延遲的信號。
根據本發明的算法和方法包括下列步驟。
在第一步驟期間，如果檢測到傳動比改變，則生成關于存儲點
(《,,t,'^T.^，《)的命令，以使得關于離合器踏板位置0emb、發動機轉速
com、車輪轉速O)R和離合器傳輸的扭矩ECT的信息能夠被存儲在存儲裝置 中。當換低檔時，多個點(lb，l:( UK'《)也因而被捕獲。
在第二步驟期間，該方法確定傳動比是否被接合，并且在必要時確定 傳動比的改變是否是降低。如果這個條件未滿足，則該方法不考慮所捕獲 的點并且將其丟棄。否則，它i^v分析所捕獲的點的第三步驟。
當然，如上文所述，換低擋的條件是只有為了增加該方法的相關算法 的健壯性才選擇的一種限制。如果發動機扭矩的估算值被認為足夠可靠， 則這個限制可以取消，從而在升高的速度變化時也考慮所存儲的點。
當分析所捕獲的點(^b'^K'《)時，在第三步驟期間，該方法對 于每個點確定它是否屬于離合器曲線的范圍i。必要時，該點被存儲。否則200880022468.3
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該點纟皮丟棄。
注意
° ;c是變量X的捕獲信息， 。x是變量X的平均值，
。L^^w，EeT⑧是在離合器曲線的第i個范圍內在重新接通期間所
捕獲的第j個點，
為了由所述設備存儲而應當滿足點(^b'!:fT'^'《)的條件是
-該點應當屬于范圍i: i;(T咖(ixi':。、n(u),
_滑動應當大于給定閾值A";" :Aw = f5 - A'.'仂)〉Aw、—， -所捕獲的點與要在范圍i內更新的，合器曲線上的點(e訓b—cc(i))之 間的間隔應當較小，例如小于閾值^"'"" : 1《'""'—《"'""(i)|<A《"""。
在執行所有Ilre—，b次換低擋的第四步驟期間，針對每個范圍(即對于
在1至Nplages范圍內的i )來對被存儲且被獲取的范圍i內的ni個點求平均， 從而過濾由于測量值捕獲和建模而造成的差錯
—W,
其中，P 一 (《,* (" E^T(i"是在離合器曲線的第i范圍內的被捕獲點的平 均值。
因此，在捕獲了于Ilre—emb次換低擋期間所獲得的一組點并且對其求平 均之后(甚至是在升高和/或降低比的nre—emb次改變期間)，確定了離合器 曲線。
對于所有的換低擋(甚至是對于所有升高和/或降低比的改變)執行前 三個步驟，而只對于全部！lreemb次換低擋(甚至是升高和/或降低比的全部 llre—emb次改變)執行第四和第五步驟(見后文)。
另夕卜，所考慮的換低擋次數nre—emb以及捕獲點L,與離合器曲線上的點 eemb之間的誤差Aeemb可以隨著離合器曲線的可靠性的變化而變化。因此， 為了增加根據本發明的算法和方法的健壯性，可以在車輛壽命(及使用) 期限內改變這兩個參數。例如，在幾乎不太被使用的車輛使用初期，其中離合器曲線較不可靠， 即當在車輛上執行最初的換低檔時或當車輛行駛的前幾千公里時，可以將 所考慮的平均換低檔次數llre一emb的值固定為平均值并且針對給定范圍i將 極限誤差值Ae^b固定在一個較高值，以使得所有被捕獲點都被接受并且由 于測量和建模造成的差錯在實施該方法期間被精細地過濾掉。這個參數化 因而能夠明顯改善離合器曲線的初始化。
接著，在車輛使用期間，可以減少分配給這兩個參數的值，因為根據 本發明而存儲且獲得的離合器曲線趨于向實際離合器曲線靠攏。
最后，在第五步驟期間，該方法確定離合器曲線的更新，其優選地借 助于一階低通濾波器來實現，對于全部nre—emb次換低檔的每個扭矩范圍
(i"^Npl,)實施該濾波 其中
o ^e晚,加是可靠性因子j
。k指示了計算間距(全部nre—emb次換低檔)。
因此，CCi(k)是離合器曲線上的扭矩范圍i內的點，其計算 間隔為k (即在W
n『e emb
次換抵擋之后)。
CCj(k-l)是離合器曲線上的扭矩范圍i內的點，其計算間隔 為(k-l)(即在(k-l"
emb
次換抵擋之后)。
emb
次換抵擋與(k-l" 次換抵擋之間所 捕獲的點的平均值。
根據離合器曲線的可靠性為可靠性因子"e她—咖加分配0至1范圍內的值。
因此，對于可靠的曲線，可靠性因子"的*—纏^與較不可靠的離合器曲 線相比更接近于1，而較不可靠的離合器曲線的可靠性因子接近于零。
這個參數"e^—c。"加還是可參數化的，并且可以在車輛壽命期限內改變 (如所考慮的重新接通次數Ilre一emb的平均值和極限誤差值Aeemb那樣)以 使得通過根據本發明的算法而獲得的曲線更快地向實際離合器曲線靠攏。
14例如，當前幾次換低檔時或當車輛行駛的前幾千公里時，"帥C加的
值可以選的較小(接近于0)，然后逐漸增加。對于分配給點CC《k)的值 而言，上次記錄的點CCi(k-l)的權重因而比平均點權重巧("要小。
因此，在車輛的整個壽命期限內保證了車輛離合器曲線的實時更新和 學習。
權利要求
1.一種用于車輛的輔助設備，所述車輛包括借助于離合器而連至驅動輪的發動機組、總線和助動停車制動器，所述設備包括向總線傳送信號的傳感器、以及用于通過從所述信號中學習離合器曲線來估算將離合器踏板位置關聯于相應離合器所傳輸的最大扭矩的所述曲線，其特征在于，還包括用于使得所遞送的信號同相以降低關聯于所述信號的傳感器噪聲影響的裝置。
2. 根據前一權利要求所述的輔助設備，其特征在于，所述裝 置是在所述信號中引入延遲的濾波器。
3. 根據前述權利要求之一所述的輔助設備，其特征在于，所 述裝置是有限脈沖響應FIR濾波器。
4. 根據前述權利要求之一所述的輔助設備，其特征在于，還 包括用于在所述信號中引入固定延遲的裝置。
5. 根據前述權利要求之一所述的輔助設備，其特征在于，還 包括用于在所述信號中引入可變延遲的裝置。
6. 根據前述權利要求之一所述的輔助設備，其特征在于，還 包括用于在所述車輛上執行升高和/或降低比改變之后記錄與離合器踏板位置(eemb)、發動機轉速(COm)、車輪轉速(C0r)和離合器所傳輸的扭矩(ECT)有關的點((bJ^T"V《)以離散地估算所述離合器曲線的裝置，以及用于針對每個扭矩范圍對于在確定數量的升高和/或降低比改變( Demb courbe)期間所記錄的點求平均的裝置。
7. 根據前一權利要求所述的輔助設備，其特征在于，還包括 -用于確定在傳動比改變之后是否接合了傳動比的裝置， -用于控制點(Ib'ifT"V《)的測量的裝置，-用于分析每個點并且確定其是否滿足下列條件的裝置 i.該點屬于 一 個扭矩范圍(ECT, (i) < e￡t < EC、L Max ，ii. 所述離合器與飛輪之間的滑動大于給定的滑動閾值(Acoseuil) ( △『H KW > A"扁")，iii. 待更新的離會器曲線與該點之間的間隔應當小于給定的閾值(Aeemb) (—《(cc (0I < A《w)， -用于在必要時確定相應的該點是應當被丟棄還是被記錄的 裝置。
8.根據前述權利要求之一所述的輔助設備，其特征在于，還 包括用于根據估算的可靠性來更新所述離合器曲線的裝置，所述 可靠性在車輛使用初期較低并且隨著車輛的使用而增長。
全文摘要
本發明涉及一種用于車輛的輔助設備，所述車輛包括借助于離合器而連至驅動輪的發動機組、總線和助動停車制動器，所述設備包括向總線傳送信號的傳感器、以及用于通過從所述信號中學習離合器曲線來估算將離合器踏板位置關聯于相應離合器所傳輸的最大扭矩的所述曲線，其特征在于，還包括用于使得所遞送的信號同相以降低關聯于所述信號的傳感器噪聲影響的裝置。
文檔編號H03H17/06GK101689848SQ200880022468
公開日2010年3月31日 申請日期2008年7月4日 優先權日2007年7月6日
發明者A·蒙蒂, C·德弗里什, R·波廷 申請人:雷諾股份公司