(57)【要約】  プライマリシャフトであって、車両の牽引機械により駆動される、および、シンクロメッシュ機構を有さない平行シャフトギアボックスのセカンダリシャフトに回転可能に接続される、プライマリシャフト上で回転する、ピニオン（６）の同期を制御することを、牽引機械に、プライマリシャフトへのピニオンの結合の前に、プライマリ速度（ω１）と、これらの２つのシャフトの間の減速比（Ｋ）を乗算されるセカンダリ速度（ω２）との間の不一致（σ）を最小化するように計算されるトルク信号（Ｔ１ｃａｌｃ）に依存的であるトルクコマンド（Ｔ１ｒｅｆ）を送ることにより行うための方法であって、計算されるトルク（Ｔ１ｃａｌｃ）は、セカンダリシャフトの加速度（θ）により補正されることが、速度不一致（σ）を最小化するように牽引機械により供給されるエネルギーを考慮に入れる、中間信号（Ｔ１＊）を構築するために行われることを特徴とする、方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の牽引機械により駆動されるプライマリシャフトであって、平行シャフトを有し、同期機構を有していないギアボックスのセカンダリシャフトに回転可能に接続されるプライマリシャフト上での回転するピニオン（６）の同期を制御することを、前記牽引機械に、前記プライマリシャフトへの前記ピニオンの結合の前に、プライマリ速度（ω１）と、これらの２つのシャフトの間の減速比（Ｋ）を乗算されるセカンダリ速度（ω２）と、の間の差（σ）を最小化するように計算されるトルク信号（Ｔ１ｃａｌｃ）に依存するトルクコマンド（Ｔ１ｒｅｆ）を送ることにより行うための方法であって、前記計算されるトルク（Ｔ１ｃａｌｃ）は、前記セカンダリシャフトの加速度
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により補正され、前記速度差（σ）を最小化するように前記牽引機械により供給されるエネルギーを斟酌した中間信号（Ｔ１＊）を構築することを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記加速度
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は、前記速度（Ｋω２）の測定値と、前記速度の積分されるモデル（Ｋωｍ）の測定値との間の差（ｅ＝Ｋω２−Ｋωｍ）を基に計算されることを特徴とする、請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記速度差（σ）は、較正されるパラメータ（εｔ）と前記加速度
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の積と比較されることを、および、前記計算されるトルク信号（Ｔ１ｃａｌｃ）は、前記積
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が、絶対値において、前記速度差（σ）より大きいならば調整されることを特徴とする、請求項１または２に記載の制御方法。
【請求項４】
前記差（σ）が、絶対値において、同期段階の終わりでの目標とされる前記プライマリ速度（ω１）に関する所望される精度（ε）より大きいならば、前記計算されるトルク信号（Ｔ１ｃａｌｃ）の大きさは、前記牽引機械の最大（Ｔ１ｍａｘ）および最小（Ｔ１ｍｉｎ）トルクの、制限の較正される係数（α）に対する比に等しい値へと制限されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項５】
前記差（σ）が、絶対値において、前記同期段階の前記終わりでの目標とされる前記プライマリ速度（ω１）に関する前記所望される精度（ε）より大きいならば、前記計算されるトルク（Ｔ１ｃａｌｃ）は、平滑化されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項６】
前記速度差（σ）が、絶対値において、前記所望される精度（ε）より低いならば、前記牽引機械により付与されるトルク（Ｔ１ａｐｐｌｉ）の値は、非ゼロの較正されるゲイン（Ｋｉ）を伴う前記差（σ）を積分することにより前記中間トルク（Ｔ１＊）を補正することにより確立されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項７】
前記牽引機械の前記トルクコマンド（Ｔ１ｒｅｆ）は、前記付与されるトルク信号（Ｔ１ａｐｐｌｉ）を、前記牽引機械の最大トルク（Ｔ１ｍａｘ）および最小トルク（Ｔ１ｍｉｎ）の値の間で制限することにより得られることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のギアシフティングの方法であって、前記ピニオンを前記ピニオンのシャフトに結合する第２の段階に先立つ、請求項１から７のいずれか一項に記載の同期の第１の段階を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱牽引エンジンおよび／または電気牽引機械などの、少なくとも１つのエネルギー源を有する車両のギアボックスでのギアシフトの制御に関係する。
【０００２】
本発明は、プライマリシャフトであって、車両の牽引機械により駆動される、ならびに、平行シャフトを有し、同期機構を有していないギアボックスのセカンダリシャフトに回転可能に接続されるプライマリシャフト上での、回転するピニオンの同期を制御することを、牽引機械に、プライマリシャフトへのピニオンの結合の前に、プライマリ速度と、これらの２つのシャフトの間の減速比を乗算されるセカンダリ速度と、の間の差を最小化するように計算されるトルク信号に依存するトルクコマンドを送ることにより行うための方法を提案する。
【０００３】
本発明はさらには、シャフトおよびピニオンの速度を同期させることの第１の段階と、結合の第２の段階とを含む、ギアシフトのための方法を提案する。
【０００４】
この発明は、比の変更が、特に電気およびハイブリッドパワーユニットで、同期リングを伴わない結合手段を動かすことにより為される、任意の平行シャフトトランスミッションに適用可能である。
【背景技術】
【０００５】
スライディングギアをピニオンにロックすることによる結合のシステムが、機械的な同期手段を有さない場合、回転する要素は、ギアボックスのプライマリ速度を制御することにより同期させられ得る。この形式の制御は、トルク動揺を回避するために、牽引機械によるプライマリ速度の精密な制御を要する。
【０００６】
公報ＤＥ  １０  ２００６  ０１９  ２３９は、ピニオンの、そのピニオンのシャフトとの同期を制御するための方法を開示している。円滑な結合をもたらすために、電気牽引機械のトルクは、速度の間の差が所定のしきい値より下に低減されるまで、一定の高い値に保たれ、そのことの後で、それは、シャフトとピニオンとの間の速度差に比例するようになる。
【０００７】
しかしながら、この方法の精度は、牽引機械の慣性、および、トルク制御設定点に対するその牽引機械の応答時間により、とりわけ、この牽引機械が熱エンジンであるときは、影響を及ぼされる。結果的に、結合は、ドライバに対して完全に意識されないというわけではない。実際、速度差は、ホイールでのドライバのトルク要求を満たし続けるために、３０回毎分の範囲に、非常に迅速に達しなければならないことになる。主な困難は、ブレーキが、急峻な斜面で付与されるときに生起し、その際、この方法は、結合の間のトルク動揺を回避し得ないものであり、かくして、数ある問題の中でも、必然的に含まれる機械部品上の望ましくない摩耗を引き起こす。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、最も短い時間での２つのギアボックスシャフトの同期をもたらし、一方で、結合段階の間に生起し得るトルク動揺の主な源を除去することを意図される。
【０００９】
この目的で、本発明は、計算されるトルクが、セカンダリシャフトの加速度により補正され、速度差を最小化するように牽引機械により供給されるエネルギーを斟酌した中間トルク信号を構築するよう提案する。
【００１０】
この配置構成は、トランスミッションに導入されるエネルギーを制御することを、そのエネルギーが過剰でないように、同期に対して要されるエネルギーとの比較により行うことを可能にする。
【００１１】
提案される方法は、比を緩やかに変更することを、すべての環境で、とりわけ、ブレーキが、急峻な下り坂の斜面で付与されるときに行うことを可能にする。その方法は、結合段階の間に生起し得るトルク動揺の主な源を除去する。この方策では、結合システムの機械部品の過剰な摩耗が回避される。
【００１２】
本発明の他の特性および利点は、添付される図面への参照を伴う、本発明の非制限的な実施形態の以下の説明から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ−Ｃ】結合の概略表現の図である。
【図２】本発明の方法の論理的概要の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１Ａから１Ｃは、ギアシフトスライディングギア２、および、そのスライディングギア２のスリーブ３、そのスライディングギア２の動作しているフォーク４、および、ギアピニオン６を概略的に示す。線図の下側部分は、さらには、スライディングギアおよびピニオンの、歯２ａおよび６ａを示す。スライディングギア２およびピニオン６は、車両のエネルギー源（牽引機械）に接続されるプライマリギアボックスシャフト（示されない）上で同軸である。ピニオン６は、車両のホイールに接続されるセカンダリギアボックスシャフトに回転可能に接続される。
【００１５】
図１Ａは、ちょうど中心での、システムの初期状態を示す。スライディングギア２は、プライマリシャフトの速度である、速度ω１で回転する。ピニオン６は、ギアボックスのセカンダリシャフトにより決定される、ω１とは異なる、速度ω２で回転する。図１Ｂでは、スライディングギア２は、そのスライディングギア２の歯２ａが、ピニオン６の歯に逢着するまで動いている。それらのスライディングギア２およびピニオン６の回転速度が等しくされるとき、すなわち、同期段階の終わりでは、スライディングギアの歯は、ギアと係合するように、ピニオンの歯の間に入り込み、これが、ピニオンおよびスライディングギアを結合することの段階である。
【００１６】
図２で例示される方法の以下の説明では、以下の表記が使用される。
ω１：エネルギー源に接続される、プライマリシャフトおよびスライディングギア２の速度
Ｔ１：エネルギー源のトルク
Ｔｄ１：エネルギー源の抵抗トルク（未知の外部入力）
Ｊ１：スライディングギア２のシャフトに関係付けられる慣性
ω２：到達されることになる目標として働くピニオン６の速度
Ｔｄ２：ピニオン６の抵抗トルク（未知の外部入力）
Ｊ２：ピニオン６に関係付けられる慣性
Ｋ：セカンダリシャフトとプライマリシャフトとの間の減速比
【００１７】
ギアボックスの２つのシャフトは、初期状態では、全体的に非結合であるということを想定し、力学の基本原理を適用すると、以下の動的モデルが得られる：
−  セカンダリシャフト（ピニオン６）に対して、
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、セカンダリの抵抗トルク、ならびに、
−  プライマリシャフト（スライディングギア２）に対して、
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、エンジントルク、および、プライマリの抵抗トルクの総和。
【００１８】
図２によれば、プライマリシャフトおよびセカンダリシャフトの同期（ギア減速比Ｋに対する斟酌を伴う）は、車両の牽引機械により駆動されるプライマリシャフト上で回転する、ピニオン６を同期させるための、基準コマンド信号Ｔ１ｒｅｆを生成することにより制御される。このプライマリシャフトは、同期機構を有さない平行シャフトギアボックスのセカンダリシャフトに回転可能に接続される。基準トルクＴ１ｒｅｆは、プライマリ速度ω１と、これらの２つのシャフトの間の減速比Ｋを乗算されるセカンダリ速度ω２との間の差σを最小化するように計算されるトルク信号Ｔ１ｃａｌｃに依存する。以下の方策で構築されるトルクコマンドＴ１ｒｅｆは、それゆえに、牽引機械に、ピニオンがプライマリシャフトに結合される前に送られる。測定される基準信号ω２ｍｅｓ（セカンダリ速度）は、減速比Ｋを乗算されることが、積Ｋ．ω２ｍｅｓを基準信号ω１ｍｅｓ（プライマリ速度）と比較するために行われる。差σ＝Ｋ．ω２ｍｅｓ−ω１ｍｅｓの符号および大きさは、熱または電気牽引機械などのエネルギー源の入力に付与可能な、計算されるトルク値Ｔ１ｃａｌｃを計算することを可能にする。トルクＴ１ｃａｌｃは、プライマリ速度ω１と、これらの２つのシャフトの間の減速比Ｋを乗算されるセカンダリ速度ω２との間の差σを最小化するように計算される。
【００１９】
速度差σは、プライマリ速度目標に関して成し遂げることが望ましい精度を表す、較正されるパラメータεと比較される。精度εは、目標と、同期段階の終わりに得られるプライマリ速度値との間の、許容される速度差である。σ＞εまたはσ＜−ε（絶対値において、同期段階の終わりでの、目標とされるプライマリ速度ω１に関する、所望される精度εより大きい差σ）であるならば、計算されるトルクＴ１ｃａｌｃは、大きさにおいて、１以上の較正される係数αにより、牽引機械の最大Ｔ１ｍａｘおよび最小Ｔ１ｍｉｎトルクの、制限の較正される係数α＞１に対する比に等しい値へと制限される。値Ｔ１ｍｉｎ／αまたはＴ１ｍａｘ／αは、同期に対して使用され得る牽引トルクを決定する。反対の事例では、差σが、絶対値において、精度εより大きくない際に、計算されるトルクＴ１ｃａｌｃは、有利には、以下のタイプの算式を、その計算されるトルクＴ１ｃａｌｃに適用することにより平滑化される。
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【００２０】
このステップの後、計算されるトルクＴ１ｃａｌｃは、セカンダリシャフトの加速度
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（測定される速度ω２の微分である）により補正され、速度差σを最小化するように牽引機械により供給されるエネルギーを斟酌した中間トルク信号Ｔ１＊を構築するために行われ得る。
【００２１】
図２で指示されるように、加速度
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は、速度（Ｋω２）の測定値と、その速度の積分されるモデルＫωｍの測定値との間の差ｅ＝Ｋω２−Ｋωｍを基に計算される。この計算のために、較正可能ゲイン（ｃａｌｉｂｒａｔａｂｌｅ  ｇａｉｎ）Ｌｐにより重み付けされる速度差ｅ、および、第２の較正可能ゲインＬｉにより重み付けされる、差ｅの積分が、一体に加算される。
【００２２】
加速度
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を与えられると、速度での差σが、絶対値において、
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および、較正されることになるパラメータεｔの積と比較されることが、計算されるトルク目標Ｔ１ｃａｌｃを、必要であるならば調整するために行われ得る。かくして、計算される値Ｔ１ｃａｌｃから、中間信号Ｔ１＊への移行が行われ、そのことは、速度差σ、および、較正されるパラメータεｔと加速度
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の積を比較することにより、ならびに、計算されるトルク信号Ｔ１ｃａｌｃを加速度
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により調整することを、積
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が、絶対値において、速度差（σ）より大きいならば行うことにより行うものである。この調整は、設定点に達するようにシステムに供されるエネルギーを斟酌するものであり、
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であるならば、Ｔ１＊＝βＴ１ｃａｌｃであり、さもなければ、Ｔ１＊＝Ｔ１ｃａｌｃである（ただし、０≦β≦１）。
【００２３】
本発明の別の提供によれば、この差が、絶対値において、所望される精度εより小さいならば、較正されるゲインＫｉを乗算される速度差σを積分するように動作が活動化されることが行われる。ゲインＫｉは、非ゼロ値Ｋｉ＃を有する。反対の事例では、Ｋｉはゼロであり、積分される補正項もまたゼロである。図２で示されるように、中間トルク信号Ｔ１＊は、この積分項により補正されることが、付与されるトルク信号Ｔ１ａｐｐｌｉを与えるために行われる。
【００２４】
牽引機械に対するトルクコマンド信号Ｔ１ｒｅｆは次いで、付与されるトルクＴ１ａｐｐｌｉを、最終的な「リミッタ」で、牽引機械の最大トルクＴ１ｍａｘおよび最小トルクＴ１ｍｉｎの値の間で制限することにより得られる。この制限は、付与されるトルクに関して、必要であるならば、積分される項による中間信号Ｔ１＊の補正の後、実行される。付与されるトルクＴ１ａｐｐｌｉは、かくして、その付与されるトルクＴ１ａｐｐｌｉが、牽引機械の最小トルクＴ１ｍｉｎと最大トルクＴ１ｍａｘとの間にあるかどうかを決定するために監視される。この、付与されるトルクＴ１ａｐｐｌｉが、最小トルクＴ１ｍｉｎと最大トルクＴ１ｍａｘとの間にあるということが実情でないならば、その付与されるトルクＴ１ａｐｐｌｉは、これらの値の１つに飽和させられる。
【００２５】
この計算を基に、提案される制御方法は、かくして、２つの主な段階ＡおよびＢ、ならびに、様々なステップに細分化され得る。
【００２６】
第１の段階（Ａ）は、シャフト（ピニオン）の速度ω１を、シャフト（ピニオン）の速度ω２と同期させることを、ギア減速比に対する斟酌を伴って行い、かくして、基準信号Ｔ１ｒｅｆを生成することに本質がある。この基準信号を生成するために要される様々なステップは、以下のものである。
ａ）図２のブロックＡでの、計算されるトルク信号Ｔ１ｃａｌｃを構築するステップであって、測定される基準信号ω２ｍｅｓ（シャフト（ピニオン）２の速度）に減速比Ｋを乗算することであって、その乗算したものが、基準信号ω１ｍｅｓ（シャフト（ピニオン）１の速度）と比較され得るように行う、乗算することにより行う、構築するステップ；誤差ｓ＝Ｋω２−ω１の符号および大きさによって、エネルギー源（例えば、電気機械）の入力に付与するためのトルクを計算する。
ｂ）ブロックＢでの、加速度信号
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を構築するステップ；この測定値の有用性は、その測定値のロバスト性にあり、なぜならば、信号の微分は、その信号のダイナミックレンジの何らのナレッジにもよらずに、および、測定値ノイズを補整するフィルタによって生成されるからである。
ｃ）ブロックＣでの、中間トルク信号Ｔ１＊を構築することを、システムが、速度差σを低減するための必要なエネルギーを有するかどうかを決定することにより行うステップ：この、システムが、速度差σを低減するための必要なエネルギーを有するということが実情であるならば、エネルギーは、何らかの過剰を防止するために、低減される（または、打ち切られる）。
ｄ）付与されるトルク信号Ｔ１ａｐｐｌｉを生成するステップであって、積分される項を、ブロックＤから結果として生じる中間トルク信号Ｔ１＊に加算することを、速度誤差が−εとεとの間にあるならば行うことにより行う、生成するステップ。
ｅ）付与されるトルク信号Ｔ１ａｐｐｌｉを、この信号が値Ｔ１ｍｉｎとＴ１ｍａｘとの間にあるか否かをチェックするために監視するステップ；この、この信号が値Ｔ１ｍｉｎとＴ１ｍａｘとの間にあるということが実情でないならば、信号Ｔ１ａｐｐｌｉが飽和させられ、一方で、積分器が、同じ時間にロックされることが、モータ端子に付与されることになる基準信号Ｔ１ｒｅｆを生成するために行われる。
【００２７】
回転する要素が同期させられるとき、提案されるギアシフト方法の第２の段階（または、結合段階）が遂行され得るものであり、その段階の中で、スライディングギアは、そのスライディングギアの「オープン」位置から、そのスライディングギアの「クローズされる」位置に動かされる。
【００２８】
結論として、本発明は、速度差が、非常に迅速に、約３０回毎分の値に達するように低減されることを可能なものにする。方法は、２つのシャフトを結合することの、次の段階を、ユーザにとって満足がゆくものにする、すなわち、トルク調節にもかかわらず、最も少ない起こり得るトルク動揺を伴うものにする。とりわけ、その方法は、上記で述べられたブレーキングの不都合な事例に対応する軌跡などのランプタイプ軌跡を監視することを可能にする。最後に、目標速度に向けての収束は、決して、システムの固有パラメータ（アクチュエータおよび／もしくは牽引機械の、慣性および応答時間、または、何らかの遅延など）に依存せず、そのことが、この方法をロバストにする。その方法は、同期に対して使用される、任意のタイプのエネルギー源に対して有効であり、そのことは、そのエネルギー源が、電気機械であるか、それとも熱エンジンであるか、そのエネルギー源が、減速度モードで作動しているか否か、および、そのエネルギー源が、トルクをホイールに伝達しているか否かとは無関係である。
【図１Ａ−Ｃ】
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【図２】
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【国際調査報告】
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