СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ В УСТРОЙСТВЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МАНЕВРИРОВАНИЯ НА СКЛОНЕ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHOD OF DATA PROCESSING IN VEHICLE SLOPE-MANOEUVERING DEVICE

Изобретение относится к устройству обеспечения маневрирования автотранспортного средства на склоне.
Из документа FR 2828450, приведенного в данном описании в качестве ссылки, известно такое устройство обеспечения маневрирования. В основном оно содержит средство оценки наклона склона, на котором находится транспортное средство, средство для интерпретации действий водителя, средство для определения характеристической кривой сцепления транспортного средства (то есть кривой соответствия между положением педали сцепления и моментом, передаваемым сцеплением) и средство для автоматической деактивации средства торможения транспортного средства. Благодаря этим средствам, автотранспортное средство можно удерживать в положении на склоне в состоянии, в котором ведущие колеса отключены от двигателя, и можно привести в движение (в направлении подъема склона) простыми действиями водителя на педали акселератора и сцепления (то есть при этом ему нет необходимости воздействовать на стояночный тормоз). Особенность работы устройства обеспечения маневрирования состоит в отключении торможения, как только крутящий момент, передаваемый на колеса, становится достаточным, чтобы компенсировать усилие, действующее на транспортное средство и связанное с крутизной склона и с силой земного притяжения.
Этот тип устройства имеет много преимуществ с точки зрения простоты и удобства вождения. Однако он имеет два следующих недостатка.
Прежде всего, существует проблема трогания с места в случае небольшого склона или на ровной дороге. Согласно вышеизложенному, для отпускания тормоза ожидают, когда на ведущие колеса будет передаваться достаточный момент. Очевидно, что эта стратегия может привести к появлению странного ощущения у водителя и пассажиров транспортного средства. Перед отключением тормоза появляется ощущение напряжения в элементах, связывающих транспортное средство с землей. Это ощущение кажется странным, так как оно не возникает в классическом транспортном средстве, в котором перед включением сцепления отпускают стояночный тормоз. Действительно, создание этого напряжения в элементах соединения с землей не является необходимым, так как на небольшом склоне или на ровном месте транспортное средство остается неподвижным или почти неподвижным под действием трения и сопротивления качению даже в состоянии отключенного сцепления и отключенной тормозной системы.
Наконец, вышеупомянутое устройство обеспечения маневрирования требует переходной фазы в начале движения, во время которой это устройство не работает или работает не в достаточной мере и во время которой это устройство записывает данные, необходимые для построения характеристической кривой, показывающей момент, передаваемый сцеплением, в зависимости от положения педали сцепления. Эту характеристическую кривую используют в дальнейшем для определения момента времени, в который должна подаваться команда на отключение тормоза. Как правило, эта кривая является строго монотонной. Однако, в определенный момент во время переходной фазы накопления данных, записанные данные определяют не монотонную характеристическую кривую, которая может привести к ухудшению надежности устройства обеспечения и помешать его нормальной работе, если использовать эту кривую. Кроме того, эта фаза сбора данных является достаточно продолжительной, в частности, при сборе данных в зоне повышенных моментов сил. Следовательно, устройство обеспечения не может быть использовано быстро и, в частности, в случае, когда оно необходимо больше всего, то есть в ситуации крутого склона, когда для трогания с места транспортного средства требуется большой крутящий момент.
Настоящее изобретение относится также к способу обработки данных, позволяющему избежать вышеупомянутых недостатков и усовершенствовать известные способы обработки. В частности, предлагается способ обработки данных, позволяющий избежать появления напряжения в элементах соединения с землей транспортного средства, когда оно находится на небольшом склоне или на ровном месте, и обеспечивающий большую надежность устройства обеспечения маневрирования во время переходной фазы сбора данных для характеристики сцепления.
Для этого способ в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает обработку данных, записанных на этапе сбора данных, причем эти данные определяют отношение соответствия между значениями моментов, передаваемых сцеплением, и значениями положений органа управления сцеплением. Способ обработки данных содержит этап изменения записанных данных для определения измененного отношения соответствия между значениями моментов, передаваемых сцеплением, и значениями положений органа управления сцеплением, при этом указанное измененное отношение соответствия предназначено для использования в устройстве обеспечения маневрирования на склоне транспортного средства, оборудованного силовой установкой, соединенной с ведущими колесами через кинематическую цепь, содержащую сцепление и систему торможения, при этом устройство обеспечения маневрирования автоматически управляет отключением системы торможения.
Этап изменения записанных данных может содержать операцию замещения наименьшего значения положения органа управления сцеплением значением замещения, меньшим замещаемого значения.
Значение замещения может превышать или быть равным заранее определенному значению.
Этап изменения данных может содержать операцию добавления данных.
Операция добавления данных может содержать добавление двух пар значений положений органа управления сцеплением и значений моментов таким образом, чтобы добавляемые значения моментов превышали записанные значения моментов и чтобы добавляемые значения положений органа управления сцеплением превышали значения положений органа управления сцеплением, записанные во время этапа сбора данных.
Носитель данных в соответствии с настоящим изобретением содержит алгоритм для применения вышеуказанного способа обработки.
Согласно изобретению, устройство обеспечения маневрирования на склоне транспортного средства содержит аппаратные и программные средства для применения вышеуказанного способа обработки.
Согласно изобретению, автотранспортное средство содержит вышеуказанное устройство обеспечения маневрирования.
Ниже описан вариант выполнения устройства обеспечения маневрирования в соответствии с настоящим изобретением и вариант осуществления способа обработки данных в соответствии с настоящим изобретением.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - схема транспортного средства, оборудованного устройством обеспечения маневрирования в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 - блок-схема общей работы устройства обеспечения маневрирования в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.3 - блок-схема работы блока «трогания с места», показанного на фиг.2;
фиг.4 - диаграмма, иллюстрирующая вариант осуществления способа обработки данных в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.5 - график с двумя кривыми сцепления, одна из которых определяется данными, записанными во время фазы сбора, а другая определяется данными, полученными в ходе обработки при помощи способа в соответствии с настоящим изобретением.
Автотранспортное средство 7, показанное на фиг.1, содержит устройство 8 обеспечения маневрирования на склоне. Это устройство соединено с остальной частью 6 транспортного средства, с которой оно обменивается данными через коммуникационную шину CAN 4.
Устройство обеспечения в основном содержит:
- вычислительное устройство 1, соединенное с коммуникационной шиной CAN 4, и
- датчик 2 наклона склона, на котором находится транспортное средство, датчик положения педали сцепления и систему 5 стояночного тормоза, соединенные с вычислительным устройством.
Структура и работа устройства обеспечения подробно описаны в документе FR 2828450 - А1, страница 12, строка 23 - страница 33, строка 27, фиг.1-8. В частности, его структура описана на странице 12, строка 23 - страница 16, строка 16 со ссылками на фиг.1 и 2 и на странице 20, строка 4 - страница 22, строка 23 со ссылками на фиг.4.
Система стояночного тормоза описана, в частности, на странице 14, строка 10 - страница 15, строка 11 вышеуказанной публикации со ссылками на фиг.2.
Остальная часть транспортного средства содержит классические органы современного транспортного средства и, в частности, средства для определения и передачи данных транспортного средства, таких как режим двигателя, скорость или положение педали акселератора.
В остальной части описания будут использованы различные физические величины и их обозначения согласно нижеследующему списку:
СТ
Момент, передаваемый сцеплением
ЕСТ
Оценка момента, передаваемого сцеплением, по характеристической кривой сцепления
θ<sub>асс</sub>
Положение педали акселератора
θ<sub>clutch</sub>
Положение педали сцепления
θ'<sub>clutch</sub>
Моментальная производная положения педали сцепления
θ<sub>tilt</sub>
Наклон склона, на котором находится транспортное средство
m
Масса транспортного средства
b
Положение рычага коробки передач
r(b)
Отношение, дающее понижающее передаточное число между выходным валом двигателя и валом ведущего колеса в зависимости от положения рычага передач
ρ<sub>wheels</sub>
Радиус шин ведущих колес под нагрузкой
ω<sub>М</sub>
Режим двигателя
N
Число точек, определяющих характеристическую кривую сцепления
СС
Характеристическая кривая, показывающая на оси ординат момент, передаваемый сцеплением, в зависимости от положения педали сцепления на оси абсцисс, при этом характеристическая кривая является кривой, построенной в результате переходной фазы сбора данных значений моментов в зависимости от положений педали сцепления, при этом абсциссу i<sup>e</sup> точки кривой обозначают θ<sub>clutch_CC(i)</sub>, а ее ординату обозначают ECT<sub>CC(i)</sub>
CCtkf
Характеристическая кривая, получаемая в результате обработки характеристической кривой СС при помощи способа обработки данных в соответствии с настоящим изобретением, при этом абсциссу i<sub>e</sub> точки кривой обозначают θ<sub>clutch_CC_tkf(i)</sub>, а ее ординату обозначают ECT<sub>CC_tkf(i)</sub>.
tilt
seuil
Как было указано выше, двигатель транспортного средства массой m, находящегося на склоне θ, должен развить момент, превышающий пороговое значение CT, чтобы заставить двигаться транспортное средство.
seuil
wheels
tilt
CT=r(b)×ρ×m×g×sin(θ), где g является нормой поля земного притяжения.
seuil
Как было указано выше, согласно стратегии, используемой устройством обеспечения маневрирования, тормозная система отключается после остановки в фазе включения сцепления, как только оценочный момент, передаваемый сцеплением, превышает момент CT. Сложность операции, совершаемой устройством обеспечения, состоит в этой оценке передаваемого момента. Для этого устройство обеспечения использует, в частности, информацию о положении педали сцепления и характеристическую кривую сцепления.
Общая работа устройства обеспечения описана ниже со ссылками на фиг.2.
В первом функциональном блоке 10 получают и формируют сигналы, поступающие от различных датчиков, которыми оборудовано транспортное средство. Эти сигналы передаются, в частности, через коммуникационную шину CAN.
Во втором функциональном блоке 11 определяют характеристическую кривую сцепления. Этот блок содержит:
- субблок 12, в котором определяют выбранное передаточное число коробки передач,
- субблок 14, в котором получают данные, в частности, о положении педали сцепления и о передаваемом сцеплением моменте, и
- субблок 15, в котором используют данные от блока 10 и субблоков 12 и 14 для обновления характеристической кривой сцепления.
В третьем функциональном блоке 16 используют характеристическую кривую сцепления, определенную в блоке 11, и данные блока 10 для определения состояния, которое должен занимать выход 17, управляющий отключением системы стояночного тормоза.
Структура блоков 10 и 11 и их работа идентичны описанным в публикации заявки FR 2828450-A1.
Далее со ссылками на фиг.3 следует описание работы этого третьего функционального блока 16.
В первом блоке 20 в зависимости от режима двигателя и от наклона склона, на котором находится транспортное средство, получают пороговое значение педали акселератора, ниже которого не должна подаваться команда на отключение тормозной системы. Это пороговое значение определяют при помощи картографии, то есть в памяти устройства обеспечения маневрирования записаны данные, позволяющие привести в размерное соответствие пороговое значение положения для значений режима двигателя на оси абсцисс и наклона на оси ординат.
асс
В блоке 21 сравнивают моментальное положение педали акселератора θ с пороговым значением, установленным на выходе блока 20. Если моментальное значение положения педали акселератора превышает пороговое значение, установленное на выходе блока 20, выход блока 21 активируется или переходит в верхнее состояние.
ant
clutch_ant
clutch_ant
clutch
clutch
ant
ant
В блоке 22 используют данные положения педали сцепления, моментальную производную относительно времени этого положения и временной параметр ΔT для получения на выходе упреждающего положения педали сцепления θ. Например, используют формулу: θ=θ+θ'×ΔT. Параметр ΔT может зависеть от одной или нескольких переменных, в частности, от наклона склона.
В блоке 23 обрабатывают данные, полученные в функциональном блоке 11, показанном на фиг.3, и определяющие характеристическую кривую сцепления, для получения на выходе обработанной или измененной характеристической кривой сцепления. Более подробно способ обработки данных будет описан ниже.
В блоке 24 используют измененную характеристическую кривую сцепления и упреждающее положение педали сцепления для получения, путем интерполяции или экстраполяции, оценки значения момента ЕСТ, передаваемого сцеплением.
seuil
seuil
Это оценочное значение момента сравнивают в блоке 25 с моментом CT, необходимым для трогания с места транспортного средства. Если оценочное значение момента, передаваемого на сцепление, превышает момент CT, необходимый для трогания с места транспортного средства, выход блока является активным или находится в верхнем положении.
Выходы блоков 21 и 25 выходят на логический порт ЕТ, управляющий на выходе отключением тормозной системы, когда он является активным или находится в верхнем состоянии.
Далее со ссылками на фиг.4 следует описание способа обработки данных в соответствии с настоящим изобретением.
i
clutch
CC
CC(i)
Предположим, что блок 11, показанный на фиг.3, выдает матрицу с двумя столбцами и с N строками, в которой содержатся данные, определяющие характеристическую кривую сцепления СС и, в целом, отношение соответствия между значениями моментов и значениями положений педали сцепления. Каждая строка i матрицы соответствует кривой с координатами CC(θ_(i), ECT. Такая кривая СС показана, например, на фиг.5 пунктирной линией.
clutch
CC
tkf(1)
clutch
CC
clutch
CC
clutch
LB
clutch
CC
clutch
LB
clutch
CC
clutch_LB
Согласно первой операции, вычисляют θ__=max(θ_(1)-Δθ_; θ_), при этом первое и второе значения Δθ_ и θ_ являются заранее определенными параметрами, сохраненными в памяти вычислительного устройства 1. Например, Δθ_ может составлять 5% хода педали сцепления, и θ может составлять 15% хода педали сцепления.
clutch
CC
clutch_CC
clutch
LB
clutch
CC
clutch
LB
Таким образом, из наименьшего значения положения педали сцепления θ_(1) вычитают первое значение Δθ, если результат не меньше второго значения θ_. В противном случае наименьшее значение положения педали сцепления θ_(1) заменяют на второе значение θ_. В этом случае полученная новая данная служит для определения первой точки измененной характеристической кривой сцепления CCtkf. В этой первой операции другие данные остаются неизменными.
Благодаря такому изменению кривой, в случае, когда транспортное средство стоит на небольшом склоне или на ровной дороге, обеспечивается, чтобы система торможения была отключена или ослаблена с упреждением по сравнению с тем, что произошло бы в таких же условиях с устройством обеспечения маневрирования, описанным в документе FR 2828450-А1. Отсюда следует, что пользователь больше не ощущает напряжения в элементах соединения с землей перед троганием с места транспортного средства.
i=1 при N
clutch
CC
clutch
CC
tkf(N+1)
clutch
CC
tkf(N+2)
Во второй операции в вышеупомянутую матрицу добавляют две новые пары данных для ее преобразования в матрицу с двумя столбцами и с N+2 строками. Для этого выбирают верхний предел значений, содержащихся в первом столбце матрицы 2×N:max(θ_(i)). Затем в матрицу записывают два новых значения положений педали сцепления θ__ и θ__, причем эти значения определяют соответственно при помощи отношений:
clutch
CC
tkf(N+1)
i=1 при N
clutch
CC(i)
clutch
CC
tkf(N+1)
θ__=max(θ_)+Δθ__, и
clutch
CC
tkf(N+2)
i=1 при N
clutch
CC(i)
clutch
CC
tkf(N+2)
clutch
CC
tkf(N+1)
clutch
CC
tkf(N+2)
clutch
CC
tkf(N+1)
clutch
CC
tkf(N+2)
θ__=max(θ_)+Δθ__, при этом Δθ__ и Δθ__ являются заранее определенными параметрами, при которых 0<θ__<Δθ__.
clutch
CC
tkf(N+1)
clutch
CC
tkf(N+2)
В матрицу записывают также два новых значения моментов ECT_cnst_1 и ECT_cnst_2, соответственно связанные с новыми положениями педали сцепления θ__ и θ__. Значения параметров ECT_cnst_1 и ECT_cnst_2 выбирают таким образом, чтобы:
i=1 при N
CC(i)
max(ECT)<ECT_cnst_1<ECT_cnst_2.
clutch
CC
tkf(N+1)
clutch
CC
tkf(N+2)
clutch
CC
tkf(N+1)
clutch_CC_tkf(N+2)
Параметры Δθ__, Δθ__, ECT_cnst_1 и ΔECT_cnst_2 заранее определяют и записывают в память элемента устройства обеспечения маневрирования, например, в память вычислительного устройства 1. Например, ECT_cnst_1 может составлять 80 Н/м, ECT_cnst_2 может составлять 100 Н/м, Δθ__ может составлять 2% хода педали сцепления, и Δθ может составлять 1% хода педали сцепления.
Полученная таким образом новая матрица содержит данные, определяющие характеристическую кривую сцепления CCtkf, выведенную из кривой СС, или в целом отношение соответствия между значениями моментов и значениями положений педали сцепления. Пример такой кривой CCtkf показан на фиг.5 сплошной линией.
Благодаря добавлению таких данных в матрицу, можно контролировать экстраполяцию момента, передаваемого сцеплением, при наличии большого значения положения педали сцепления. Действительно, при помощи этих данных определяют наклон склона, который служит для экстраполяции этих значений. Этот наклон определяют отношением:
clutch
CC
tkf(N+2)
clutch
CC
tkf(N+1)
(ECT_cnst_2-ECT_cnst_1)/(Δθ__-Δθ__)
Для осуществления этих различных операций обработки данных устройство обеспечения содержит соответствующие материальные средства и программные средства. В частности, устройство содержит память, содержащую не только различные вышеупомянутые заранее определенные параметры, но также различные значения положений педали сцепления и моментов, образующие матрицы. Эта память может, например, входить в состав вычислительного устройства. Устройство содержит также средства вычисления для выполнения математических операций на сохраненных в памяти значениях и средства для записи и стирания из памяти значений. Эти различные средства могут тоже входить в состав вычислительного устройства. Устройство содержит также программные средства, то есть алгоритмы для управления последовательностями операций, осуществляемых в операциях этого способа обработки данных. Эти алгоритмы могут тоже быть записаны в память вычислительного устройства.
В частности, для определения значения момента, передаваемого сцеплением, на основании значения положения педали сцепления можно использовать формулу линейной интерполяции, если значение положения педали сцепления находится между двумя значениями положений педали сцепления, содержащимися в матрице 2×N+2, определяющей кривую CCtkf. Эта формула использует данные, связанные с двумя значениями положений педали сцепления, наиболее близкими к значению положения педали сцепления, для которого необходимо определить передаваемый момент, и окаймляющими это значение положения педали сцепления, для которого необходимо определить передаваемый момент. Значение передаваемого момента можно зафиксировать на нуле, если значение положения педали сцепления меньше наименьшего значения положения педали сцепления, содержащегося в матрице 2×N+2, определяющей кривую CCtkf. Наконец, можно использовать формулу линейной экстраполяции, если значение положения педали сцепления превышает наибольшее из значений положений педали сцепления, содержащихся в матрице 2×N+2, определяющей кривую CCtkf. Эта формула линейной экстраполяции использует данные, связанные с наибольшим из значений положений педали сцепления, содержащихся в матрице 2×N+2, и упомянутое ранее значение наклона экстраполяции. Таким образом, значение момента можно определить, даже если кривая CCtkf не является монотонной.