(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動変速装置を備える燃焼式またはハイブリッド式自動車の負荷を推定するためのデバイスであって、
前記自動車の負荷（Ｃｏｎｓ＿ｌｏａｄ）の判定を行うことによって、前記自動車に負荷がかけられているか否かを判定することが可能な自動車負荷判定モジュール（３）と、
前記自動車負荷判定モジュール（３）からの前記自動車の負荷（Ｃｏｎｓ＿ｌｏａｄ）の判定結果に応じて前記自動変速装置（２）を制御する起動モジュール（４）と
を備え、
前記自動車負荷判定モジュール（３）が、
駆動手段から導出される前記自動車のエンジン加速度（Ａｅｎｇｉｎｅ）であって、ホイールの回転速度（ωｗｈｅｅｌ）の時間（ｔ）についての導関数に相当するエンジン加速度（Ａｅｎｇｉｎｅ）並びに、加速度計からの合成加速度（Ａｔｏｔａｌ）であって、前記自動車に係る道路の傾斜に応じた傾斜重力加速度（Ａｓｌｏｐｅ）にエンジン加速度（Ａｅｎｇｉｎｅ）を合成したものに相当する合成加速度（Ａｔｏｔａｌ）に基づいて、傾斜重力加速度（Ａｓｌｏｐｅ）を推定する第１のユニット（５）と、
前記自動車の駆動されていないホイールに加えられる慣性モーメント（Ｊ）、エンジントルク（Ｃｍ）および抵抗トルク（Ｃｒｅｓ）に基づいて傾斜トルク値（Ｃｓｌｏｐｅ）を推定する第２のユニット（６）と、
前記第１のユニット（５）からの前記傾斜重力加速度（Ａｓｌｏｐｅ）、および前記第２のユニット（６）からの前記傾斜トルク値（Ｃｓｌｏｐｅ）に基づいて前記自動車の負荷（Ｃｏｎｓ＿ｌｏａｄ）を判定する第３のユニット（７）とを備える、デバイス。
【請求項２】
前記傾斜重力加速度（Ａｓｌｏｐｅ）を推定する第１のユニット（５）は、前記ホイールの回転速度（ωｗｈｅｅｌ）の時間（ｔ）についての導関数と、前記加速度計からの合成加速度（Ａｔｏｔａｌ）とに基づいて前記傾斜重力加速度（Ａｓｌｏｐｅ）を計算することが可能な比較器（９）を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記傾斜トルク値（Ｃｓｌｏｐｅ）を推定する第２のユニット（６）は、前記ホイールの質量（ｍ）、前記エンジンの慣性（Ｊｅｎｇｉｎｅ）、前記エンジンの出力と入力との間の減速比（Ｋ）、および、前記ホイールの半径（Ｒ）に基づいて前記慣性モーメント（Ｊ）を算定する慣性モーメント算定モジュール（１０）と、前記慣性モーメント（Ｊ）を、前記ホイールの回転速度（ωｗｈｅｅｌ）の時間（ｔ）についての導関数と乗算する乗算モジュール（１１）とを備える、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記傾斜トルク値（Ｃｓｌｏｐｅ）を推定する第２のユニット（６）は、前記ホイールの半径（Ｒ）、空気力（Ｆａｅｒｏ）および転がり抵抗力（Ｆｒｏｌｌ）に基づいて前記抵抗トルク（Ｃｒｅｓ）を計算するモジュール（１２）を備える、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記第３のユニット（７）は、入力において前記傾斜重力加速度（Ａｓｌｏｐｅ）および前記傾斜トルク値（Ｃｓｌｏｐｅ）を受信し、負荷値（Ｍ＿ｌｏａｄ）を算定することが可能な推定ユニット（１４）を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記第３のユニット（７）は、前記負荷値（Ｍ＿ｌｏａｄ）を閾値（Ｓ）と比較する比較手段（１５）であって、前記自動車の負荷（Ｃｏｎｓ＿ｌｏａｄ）を判定することが可能な、比較手段を備える、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のデバイスを用いて、自動変速装置を備える燃焼式またはハイブリッド式自動車の負荷を推定するための方法であって、
第１のユニット（５）により、駆動手段から導出される前記自動車のエンジン加速度（Ａｅｎｇｉｎｅ）であって、ホイールの回転速度（ωｗｈｅｅｌ）の時間（ｔ）についての導関数に相当するエンジン加速度（Ａｅｎｇｉｎｅ）並びに、加速度計からの合成加速度（Ａｔｏｔａｌ）であって、前記自動車に係る道路の傾斜に応じた傾斜重力加速度（Ａｓｌｏｐｅ）にエンジン加速度（Ａｅｎｇｉｎｅ）を合成したものに相当する合成加速度（Ａｔｏｔａｌ）に基づいて、傾斜重力加速度（Ａｓｌｏｐｅ）を推定するステップと、
第２のユニット（６）により、前記自動車の駆動されていないホイールに加えられる慣性モーメント（Ｊ）、エンジントルク（Ｃｍ）および抵抗トルク（Ｃｒｅｓ）に基づいて傾斜トルク値（Ｃｓｌｏｐｅ）を推定するステップと、
第３のユニット（７）により、推定された前記傾斜重力加速度（Ａｓｌｏｐｅ）、および推定された前記傾斜トルク値（Ｃｓｌｏｐｅ）に基づいて前記自動車の負荷（Ｃｏｎｓ＿ｌｏａｄ）を判定するステップと、
起動モジュール（４）により、判定された前記自動車の負荷（Ｃｏｎｓ＿ｌｏａｄ）に基づいて、自動変速機を制御するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼式またはハイブリッド式自動車の負荷を推定するためのデバイスおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の負荷の知識は、特に、ブレーキ管理デバイスまたは自動ギアボックス管理デバイスのような、自動車内に設置された多数のデバイスが正確に機能するために必要である。
【０００３】
自動車の質量を推定するためのデバイスが存在する。
【０００４】
これに関して、再帰的最小二乗アルゴリズムに基づいて質量を推定するための方法を記載している、仏国公開特許第２８５７０９０号明細書を参照することができる。しかしながら、そのような推定方法は、自動車の質量を迅速に推定することを可能にしない。
【０００５】
また、種々の運転状況を考慮に入れながら自動車の質量を求めるための方法を記載している、欧州公開特許第１２９８０２０号明細書も参照することができる。しかしながら、そのような方法は、自動車が停止しているときに自動車の質量を推定することを可能にしない。
【０００６】
加えて、今日の自動車では、ユーザは、自動車に負荷がかけられているときに制御ボタンを押下しなければならない。その後、制御ボタンは、負荷をかけられたまたは負荷をかけられていない自動車に適切な自動変速装置のコンピュータを制御するためのプログラムを起動することになり、負荷をかけられていない状態が「公称」という用語によって参照される。しかしながら、そのような制御ボタンを設置するのは相対的に費用がかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】仏国公開特許第２８５７０９０号明細書
【特許文献２】欧州公開特許第１２９８０２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
それゆえ、本発明の目的はこれらの欠点を克服することである。
【０００９】
それゆえ、本発明の目的は、自動車のユーザが制御ボタンを押下する必要なく、自動車が停止状態にあるときであっても、自動車の負荷に関する情報を迅速に得ることを可能にするデバイスおよび方法を提供することである。
【００１０】
本発明の目的は、パワートレインの動作を最良に最適化するように、自動車の負荷状態に基づいて自動変速装置のコンピュータを制御することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、燃焼式またはハイブリッド式のいずれであるかにかかわらず、任意のタイプのエンジンに関する。
【００１２】
一実施形態において、本発明は、自動変速装置を備える燃焼またはハイブリッド自動車の負荷を推定するためのデバイスであって、自動車に負荷がかけられているか否かを判定することが可能な、自動車の負荷を判定するためのモジュールと、自動車の負荷の判定に基づいて自動変速装置を制御するためのプログラムを起動するためのモジュールとを備える、デバイスに関する。
【００１３】
負荷を判定するためのモジュールは、駆動手段から導出される自動車の加速度および自動車の縦加速度に基づいて第１の傾斜値を推定するための第１のユニットと、自動車の駆動されていないホイールおよびエンジンに加えられる慣性モーメントおよび抵抗トルクに基づいて第２の傾斜値を推定するための第２のユニットと、第１の傾斜値および第２の傾斜値に基づいて自動車の負荷を判定するための第３のユニットとを備える。
【００１４】
したがって、制御ボタンを押下する必要なく、自動車が停止状態にあるときであっても、自動車の負荷に関する情報が迅速かつ経済的に得られる。
【００１５】
第１の傾斜値を推定するための第１のユニットは、有利には、時間の関数としてのホイールの回転速度の導関数に対応する駆動手段から導出される自動車の加速度を計算するためのモジュールを備える。
【００１６】
第１の傾斜値を推定するための第１のユニットは、時間の関数としてのホイールの回転速度の導関数および自動車の縦加速度に基づいて第１の傾斜値を計算することが可能な比較器を備えてもよい。
【００１７】
第２の傾斜値を推定するための第２のユニットは、有利には、自動車の質量、エンジンの慣性、エンジンの出力と入力との間の減速比、および、ホイールの半径に基づいて慣性モーメントを求めるためのモジュールと、慣性モーメントを、時間の関数としてのホイールの回転速度の導関数と乗算するためのモジュールとを備える。
【００１８】
第２の傾斜値を推定するための第２のユニットは、ホイールの半径、空気力および転がり抵抗力に基づいて抵抗トルクを計算するためのモジュールを備えてもよい。
【００１９】
第３のユニットは、有利には、入力において第１の傾斜値および第２の傾斜値を受信し、負荷値を求めることが可能な推定ユニットを備える。
【００２０】
たとえば、第３のユニットは、負荷値を閾値と比較するための手段であって、自動車の負荷を判定し、負荷がかけられたまたは負荷がかけられていない状態の設定点を、負荷モードまたは公称モードにおける自動変速装置のコンピュータの制御装置を起動するためのモジュールに送信することが可能な、手段を備える。
【００２１】
自動車の縦加速度は、たとえば、加速度計によって測定される。
【００２２】
第２の態様によれば、本発明は、自動変速装置を備える燃焼式またはハイブリッド式自動車の負荷を推定するための方法であって、自動車に負荷がかけられているか否かが判定され、自動車の負荷の判定に基づいて自動変速装置を制御するためのプログラムが起動される、方法に関する。
【００２３】
駆動手段から導出される自動車の加速度および自動車の縦加速度に基づいて第１の傾斜値が推定され、自動車の駆動されていないホイールおよびエンジンに加えられる慣性モーメントおよび抵抗トルクに基づいて第２の傾斜値が推定され、第１の傾斜値および第２の傾斜値に基づいて自動車の負荷が判定される。
【００２４】
駆動手段から導出される自動車の加速度が、有利には、時間の関数としてのホイールの回転速度を導出することによって計算され、時間の関数としてのホイールの回転速度の導関数が、自動車の縦加速度と比較される。
【００２５】
たとえば、自動車の質量、エンジンの慣性、エンジンの出力と入力との間の減速比、および、ホイールの半径に基づいて慣性モーメントが求められ、慣性モーメントを、時間の関数としてのホイールの回転速度の導関数と乗算するためのモジュールが提供され、ホイールの半径、空気力および転がり抵抗力に基づいて抵抗トルクが計算される。
【００２６】
第１の傾斜値および第２の傾斜値に基づいて負荷値が求められる。
【００２７】
加えて、負荷値を閾値と比較することができ、自動車の負荷が判定される。
【００２８】
本発明のさらなる目的、特徴および利点は、以下の説明を読むと明らかとなろう。以下の説明は、添付の図面を参照して非限定例としてのみ与えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】自動車の負荷を推定するためのデバイスを示す概略図である。
【図２】図１による自動車の負荷を判定するためのモジュールを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１による自動車の負荷を推定するためのデバイスは、自動車の自動変速装置（図示せず）のコンピュータ２を制御するように意図されている電子制御ユニット１を備える。
【００３１】
制御ユニット１は、自動車の負荷を判定するためのモジュール３を備え、上記モジュールは、自動車に負荷がかけられているか否かを判定し、負荷の設定点信号Ｃｏｎｓ＿ｌｏａｄを、自動車の負荷に基づいてコンピュータ２を制御するためのプログラムを起動するためのモジュール４に送信することが可能である。自動変速装置のコンピュータ２は、デフォルトでは負荷モードにおいて制御される。自動車の負荷を判定するためのモジュール３が、自動車に負荷がかけられていないと判定するとき、制御装置を起動するためのモジュール４は、公称モード制御設定点Ｃｏｎｓ＿ｎｏｍｉｎａｌをコンピュータ２に送信することによって、公称制御モードを起動する。
【００３２】
図２に詳細に示されている自動車の負荷を判定するためのモジュール３は、入力において、ホイールの回転速度ωｗｈｅｅｌ、自動車の縦加速度Ａｔｏｔａｌ、自動車の質量ｍ、エンジンの慣性Ｊｅｎｇｉｎｅ、エンジンの出力と入力との間の減速比Ｋ、ホイールの半径Ｒ、空気力Ｆａｅｒｏ、転がり抵抗力Ｆｒｏｌｌ、およびエンジントルクＣｍを受信する。
【００３３】
自動車の負荷を判定するためのモジュール３は、道路の傾斜の第１の値Ａｓｌｏｐｅを推定するための第１のユニット５と、道路の傾斜の第２の値Ｃｓｌｏｐｅを推定するための第２のユニット６と、負荷設定点信号Ｃｏｎｓ＿ｌｏａｄを判定するためのユニット７とを備える。
【００３４】
道路の傾斜の第１の値Ａｓｌｏｐｅを推定するための第１のユニット５は、入力において、自動車の縦加速度を測定する加速度計（図示せず）から導出される加速度値Ａｔｏｔａｌと、センサ（図示せず）によって測定される時間の関数としての自動車の駆動されていないホイールの回転速度値ωｗｈｅｅｌとを受信する。
【００３５】
ホイールの回転速度を測定するセンサは、たとえば、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の実装に使用されるセンサである。
【００３６】
加速度計は、道路の傾斜によって引き起こされる加速度Ａｓｌｏｐｅと、自動車のエンジンと関連付けられる加速度Ａｅｎｇｉｎｅとの合計に対応する縦または合計加速度Ａｔｏｔａｌを測定する。したがって、水平動輪上で停止しているとき、加速度計によって測定される値はゼロである。
【００３７】
電子制御ユニット１は、種々のセンサによって送信される情報を受信し、この情報を第１のユニット５に送信する。
【００３８】
第１のユニット５は、時間ｔの関数としてのホイールの回転速度ωｗｈｅｅｌを表す信号の時間に関係する導関数を計算するためのモジュール８を備え、これは、自動車のエンジンと関連付けられる加速度に等しい。
0006419699.tif 000002
【００３９】
第１のユニット５は、縦加速度Ａｔｏｔａｌと自動車のエンジンと関連付けられる加速度Ａｅｎｇｉｎｅとを比較して、道路の傾斜と関連付けられる自動車の、結果としての加速度Ａｓｌｏｐｅを求める比較器９を備える。
0006419699.tif 000003
【００４０】
瞬間ｔにおける道路の勾配αは、結果としての加速度Ａｓｌｏｐｅに基づいて以下の力学の基本原則に従って、
0006419699.tif 000004
この式から、
0006419699.tif 000005
として求めることができ、式中、ｇは、約９．８１ｍ／ｓ２に等しい地球の重力加速度であり、関数ａｒｃｓｉｎは逆サイン関数を示す。
【００４１】
道路の勾配αはここで角度として表され、以下の式に従って道路の割合として表すことができ、
0006419699.tif 000006
式中、ｔａｎは正接関数を示す。
【００４２】
道路の傾斜の第２の値Ｃｓｌｏｐｅを推定するための第２のユニット６は、自動車の質量ｍ、エンジンの慣性Ｊｅｎｇｉｎｅ、エンジンの出力と入力との間の減速比Ｋ、およびホイールの半径Ｒに基づいて慣性モーメントＪを求めるためのモジュール１０と、慣性モーメントＪを、導出モジュール８によって求められるホイールの回転速度ωｗｈｅｅｌの導関数と乗算するためのモジュール１１と、ホイールの半径Ｒ、空気力Ｆａｅｒｏおよび転がり抵抗力Ｆｒｏｌｌに基づいて抵抗トルクＣｒｅｓを計算するためのモジュール１２と、道路の勾配の力と関連付けられるトルクＣｓｌｏｐｅを求めるためのモジュール１３とを備える。
【００４３】
駆動されていないホイールの１つにおけるトルクの平衡の式は、以下の式に従って、力学の基本法則を適用することによって求められる。
0006419699.tif 000007
【００４４】
ここで、Ｊはｋｇ．ｍ２単位で表されるホイールの慣性であり、
0006419699.tif 000008
は、ｒａｄ．ｓ−２単位で表されるホイールの加速度であり、
Ｃｍは、Ｎ．ｍ単位で表されるエンジントルクであり、
Ｃｒｅｓは、Ｎ．ｍ単位で表される抵抗トルクであり、
Ｃｓｌｏｐｅは、Ｎ．ｍ単位で表される、道路の勾配と関連付けられるトルクである。
【００４５】
慣性モーメントＪを求めるためのモジュール１０から導出されるホイールの慣性Ｊは、
ｋｇ．ｍ２単位で表される
0006419699.tif 000009
に等しい。
【００４６】
ここで、Ｊｖｅｈｉｃｌｅ＝ｍ．Ｒ２は自動車の慣性であり、Ｍはｋｇ単位で表される自動車の質量であり、Ｒはｍ単位で表されるホイールの半径であり、Ｋは、機械的定数である、エンジンホイールの出力と入力との間の減速比であり、Ｊｅｎｇｉｎｅは、ｋｇ．ｍ２単位で表される、機械的定数である、エンジンの慣性である。
【００４７】
計算モジュール１２によって計算される抵抗トルクＣｒｅｓは、は、ホイールに加わる抵抗力の合計に対応する。
0006419699.tif 000010
【００４８】
ここで、Ｒはｍ単位で表されるホイールの半径であり、Ｆａｅｒｏは、Ｎ単位で表される、自動車が受ける空気力であり、
0006419699.tif 000011
であり、式中、ρは空気のかさ密度であり、Ｓは自動車の基準面であり、Ｃｘは自動車の空力係数であり、Ｖは自動車の速度である。
Ｆｒｏｌｌは、自動車の速度に基づいてマッピングによって求められる、Ｎ単位で表される、ホイールの道路への接触に対する抵抗力である。
Ｆａｅｒｏは以下の式に対応する。
したがって、傾斜トルクＣｓｌｏｐｅは、判定モジュール１３によって得られる。
0006419699.tif 000012
【００４９】
ここで、Ｊｖｅｈｉｃｌｅ＝ｍ．Ｒ２は自動車の慣性であり、ｍはｋｇ単位で表される自動車の質量であり、Ｒはｍ単位で表されるホイールの半径であり、
Ｋは、機械的定数である、エンジンホイールの出力と入力との間の減速比であり、
Ｊｅｎｇｉｎｅは、ｋｇ．ｍ２単位で表される、機械的定数である、エンジンの慣性である。
【００５０】
負荷の設定点信号Ｃｏｎｓ＿ｌｏａｄを求めるためのユニット７は、入力において、第１のユニット５によって推定される、結果としての加速度Ａｓｌｏｐｅおよび第２のユニット６によって推定される傾斜トルクＣｓｌｏｐｅを受信する推定ユニット１４を備える。
【００５１】
このとき、傾斜トルクＣｓｌｏｐｅは、以下に等しい。
0006419699.tif 000013
ここで、ｍはｋｇ単位で表される、自動車の質量であり、
Ｒはｍ単位で表される、ホイールの半径であり、
ｇは、９．８１ｍ／ｓ２に等しい重力の係数であり、
αは度単位で表される、道路の傾斜である。
【００５２】
式（１）および（３）に従って、以下のようになる。
0006419699.tif 000014
したがって、式（２）に従って、以下のようになる。
0006419699.tif 000015
この式から、自動車の質量ｍを推定することができる。
0006419699.tif 000016
【００５３】
このように、推定ユニット１４は、自動車の質量ｍと、前もって分かっている空車の質量Ｍ＿ｅｍｐｔｙとの間の差に対応する、ｋｇ単位で表される、負荷値Ｍ＿ｌｏａｄを求める。
Ｍ＿ｌｏａｄ＝ｍ−Ｍ＿ｅｍｐｔｙ．
その後、負荷値Ｍ＿ｌｏａｄが比較器１５において、閾値Ｓと比較される。
【００５４】
負荷値Ｍ＿ｌｏａｄが閾値Ｓを超えるとき、ユニット７は負荷の設定点信号Ｃｏｎｓ＿ｌｏａｄを判定し、これを、負荷モードにおいて制御プログラムを起動するためのモジュール４に送信する。負荷値Ｍ＿ｌｏａｄが閾値Ｓを下回るとき、ユニット７は負荷の設定点信号Ｃｏｎｓ＿ｌｏａｄを判定し、これを、公称モード、すなわち、負荷をかけられていないモードにおいて制御プログラムを起動するためのモジュールに送信する。
【００５５】
このように、自動車が停止状態にある場合であっても、自動変速装置のコンピュータが負荷モードにおいて制御される。
【図１】
0006419699.tif 000017
【図２】
0006419699.tif 000018