检测机动车辆的不合时宜的加速的方法

摘要

本发明涉及一种用于检测机动车辆的不合时宜的加速的方法，其中，确定理论加速度和实际加速度之间的差值(e)，并且如果差值(e)大于检测阈值(s)，则发送警报信息(w2)，其特征在于，该方法包括对至少一个参数进行校准的阶段，当车辆处于不需要发动机扭矩的运行情况时执行该校准。本发明还提供了一种车辆，其包括被配置用于实施本发明的方法的至少一个计算机。

说明书

技术领域

本发明涉及机动车辆的安全性。

更特别地，本发明涉及用于检测机动车辆的不合时宜的加速的方法。

背景技术

机动车辆的不合时宜的加速如果突然发生，会构成可怕事件，其可能 使车辆乘客的安全受到质疑。因此，能够监视和识别这样的事件的出现是 很重要的。

当车辆加速而驾驶员未踩压踏板时，或者更通常地，当车辆加速超出 驾驶员对其的要求时，加速被认为是不合时宜的。确定加速是否是不合时 宜的已知方法包括通过以下监视手段之一来检测过加速：

-在脚抬起或更通常地在未要求发动机扭矩的情况下，对发动机扭矩 的监视：其因此指的是确认在该情况过程中没有喷射；

-对发动机扭矩的持续监视：其因此指的是将要求的扭矩与实现的扭 矩进行比较；

-对车辆加速的持续监视：此时，其指的是将根据驾驶员所要求的发 动机扭矩而估计的车辆的理论加速度与例如通过对测得的车辆速度求 导所计算获得的实际加速度进行比较。

然而，这些监视手段具有某些缺点：

在不需要发动机扭矩的情况下仅仅对发动机扭矩进行监视是不够的： 只限于车辆寿命的某些情况。此外，在不需要发动机扭矩的情况下，例如 在所述的脚抬起的情况下检测到喷射，并不是故障的征兆：在正常运行模 式下，该情况可能发生，例如用于加热催化剂的喷射。

此外，对于某些类型的发动机而言，对发动机扭矩的持续监视是棘手 的，例如分层燃烧(charge stratifiée)的汽油发动机，对于扭矩的估计是困 难的。

对车辆加速的持续监视可能适用于所有类型的车辆。然而，该方法的 效率尤其取决于对以下差值的估计值的准确性：

-未知的车辆实际质量与用作参考而采用的质量之间的差值，

-未知的刹车片的实际摩擦系数与用作参考而采用的摩擦系数之间的

差值。

这些差值越大，对理论加速度的估计值就越错误。如果发生这种情况， 若高估理论加速度则有不检测的风险，或者是若低估理论加速度则有假警 告的风险。

发明内容

本发明的一个目的是解决这些缺点中的一个或多个缺点。

本发明还提供了一种用于检测机动车辆的不合时宜的加速的方法，其 中，确定理论加速度和实际加速度之间的差值，并且如果差值大于检测阈 值，则发送警报信息，其特征在于，该方法包括对至少一个参数进行校准 的阶段，当车辆处于不需要发动机扭矩的运行情况时进行该阶段。事实上， 该运行情况能够进行可靠的校准，并因此改进差值估计的准确性。

优选地，对至少一个参数进行校准的阶段包括对车辆的质量和/或车辆 刹车片的摩擦系数进行校准。

更优选地，对于包括未踩压刹车踏板、坡度几乎为零的补充校准条件， 执行对车辆质量的校准。

更优选地，对于包括踩压刹车踏板，坡度几乎为零的补充校准条件， 执行对刹车片摩擦系数的校准。

在一个变化方案中，补充校准的条件包括在不需要发动机扭矩的运行 情况下需要的持续时间，其被包括在最小持续时间和最大持续时间之间。

优选地，在不需要发动机扭矩的运行情况下需要的持续时间被包括在 300微秒和2秒之间。

优选地，在需要的持续时间上，求车辆的质量和/或摩擦系数的平均值。

优选地，当车辆处于需要发动机扭矩的运行情况下时，执行对差值的 确定。

在一个变化方案中，当车辆处于不需要发动机扭矩的运行情况时，监 视喷射参数，并且当检测到碳氢燃料的异常喷射时发送警报信号。

本发明还旨在提供一种车辆，其包括被配置用于实施本发明的方法的 至少一个计算机。

附图说明

在参考附图阅读了本发明的非限制性的特定实现方式的如下描述之 后，其它特性和优点将显现，在附图中：

-图1是本发明的用于检测不合时宜的加速的方法的逻辑结构的示意图。

-图2是计算理论加速度和实际加速度之间的差值的示意图。

-图3是计算车辆质量或刹车片的摩擦系数的校准值的示意图。

-图4是计算车辆质量的示意图。

-图5是计算刹车片摩擦系数的示意图。

具体实施方式

图1以功能模块图的方式示出了本发明的用于检测不合时宜的加速的 方法。该方法可以由机动车辆的至少一个计算机来实施，该计算机从车辆 所包括的传感器或测量器接收合适信息。在该方法中，当车辆处于要求的 发动机扭矩为零的情况下，执行模块1，而当要求的发动机扭矩不为零时， 执行模块2。例如通过接收逻辑信息t来决定恰当的模块1或2的执行，例 如逻辑信息t在要求的发动机扭矩为零的情况下，采用值1，在其它情况下， 则采用值0。

模块1和2使用来自多个源的信息：

-第一组信号a，来自由A表示的传感器和发动机控制器，例如转速传感器，

-第二组信号b，来自由B表示的车辆传感器和接地，

-第一组参数c，来自可读写的存储器C。参数c包括车辆的质量以及刹车片 的摩擦系数，

-第二组参数d，来自只读存储器D。

在下文和图2至图5中，不同组的信号a、b、c、d由下标来区分。

模块1包括用于监视喷射参数的模块10和用于校准读写参数C的模块 11：车辆质量和刹车片的摩擦系数。在模块10检测到碳氢燃料的异常喷射 的情况下，模块1发出警报信号w1。事实上，这样的碳氢燃料的异常喷射 可能是车辆的不合时宜的加速的原因。例如，可以监视诸如喷射角度、喷 射持续时间、发动机转速的数据之类的喷射参数以确认几乎为零的发动机 扭矩的合理性。

模块2包括：

-用于计算理论加速度γ_th和实际加速度γ_r之间的差值的模块21。

可以通过下列基本关系式应用动力学基本原理(或被缩写为PFD)来估计理 论加速度：

${\gamma }_{\mathrm{th}}=\frac{{\eta }_{\mathrm{trans}}·r_{\mathrm{trans}}·r_{\mathrm{roue}}}{J_{\mathrm{tot}}}·[C_{\mathrm{mot}}-C_{\mathrm{pertes}\_\mathrm{mot}}]-\frac{r_{\mathrm{roue}}}{J_{\mathrm{tot}}}·C_{\mathrm{frein}}-\frac{{r_{\mathrm{roue}}}^2}{J_{\mathrm{tot}}}·[F_{X,\mathrm{roulement}}-F_{\mathrm{aero}}-m_{\mathrm{veh}}·g·\sin \left({\theta }_{\mathrm{pente}}\right)]$

其中：

C_mot是要求的指定发动机扭矩。更确切地说，要求的指定发动机扭矩对应于 从驾驶员意愿解释(interprétation Volonté Conducteur)所呈现的扭矩的标定值(或 要求值)的计算链产生的发动机扭矩，所述驾驶员意愿解释能够确定驾驶员所要 求的、为了考虑发动机损耗(驱动皮带、泵……)、外部的扭矩要求(例如，esp、 速度调节器、变速箱)、娱乐需求而调整的曲柄扭矩。

C_{pertes_mot}是发动机损耗扭矩，发动机损耗包括例如泵损耗、用于驱动交流发电 机皮带和配件的损耗，(对应于指定的发动机扭矩和有效发动机扭矩之间的差)

m_veh是车辆质量，

θ_pente是坡度，

η_trans＝η_pont·η_BV是传动功率，包括分别为η_pont和η_BV的产出的差分桥和变速箱。

r_trans＝r_pont·r_BV是桥的比例r_pont乘以变速箱比例r_BV得到的传动比。

r_roue是车轮半径，

F_{x，roulement}、F_aero是分别为滚动摩擦和空气阻力的外部阻力，

C_frein＝P_frein·μ_frein·S_frein·R_frein是由刹车压力P_frein、刹车片面积S_frein、刹车片中心半 径R_frein以及刹车片的摩擦系数μ_frein相乘得到的刹车扭矩。

J_tot＝m_veh·r_roue²+η_roue·r_trans²·J_mot是车辆的总惯性，其中J_mot是发动机的惯性。

至于实际加速度γ_r，其根据车辆动力的至少一个测量值来计算。例如，可以 有利地通过对测得的车辆速度v_veh进行求导来计算实际加速度：

${\gamma }_r=\frac{{\mathrm{dv}}_{\mathrm{veh}}}{\mathrm{dt}}$

模块2还包括：

-用于计算检测阈值s的模块22，检测阈值s根据车辆变速箱的比例而变化，

-用于比较差值e和检测阈值s的模块20，在差值e大于检测阈值s的情况 下，发送警报信号w2。

检测阈值s是理论加速度γ_th和车辆的实际加速度γ_r之间的允许差值。在希望 检测由过扭矩造成的加速度差值的情况下，换言之，超过发动机扭矩ΔC，检测阈 值s通过以下关系式应用动力基本原理表达为所啮合的变速箱的比例的函数：

$s=\frac{{\eta }_{\mathrm{trans}}·r_{\mathrm{trans}}·r_{\mathrm{roue}}}{J_{\mathrm{tot}}}·\mathrm{\Delta C}$

可以选择检测阈值s以检测25Nm的过发动机扭矩。

如图2中更精确所示，模块21包括：

-用于估计发动机损耗扭矩C_{pertes_mot}的模块210。模块210使用发动机转速作 为输入数据a2。

-用于估计传动到车轮的扭矩的模块211，采用以下值作为输入：由模块210 确定的发动机损耗扭矩C_{pertes_mot}、图2中由a1表示的要求的扭矩C_mot，以及 补充参数，例如图2中由b5表示的变速箱比例r_BV或者离合器踏板的位置b6。

-用于估计滚动摩擦F_{X，roulement}的模块212，其根据图2中由c1表示的车辆质 量m_veh。

-用于估计刹车扭矩C_frein的模块213，其根据图2中分别由c2和b4表示的 刹车片的摩擦系数μ_frein和刹车压力P_frein。

-用于估计空气阻力F_aero的模块214，采用图2中由b1表示的车辆速度v_veh作为输入。

-用于计算实际加速度γ_r的模块215，采用图2中由b1表示的车辆速度v_veh作为输入。

-用于计算坡度θ_pente的模块216，其通过比较纵向加速度b2和在模块215处 计算获得的实际加速度γ_r。

可以通过使用以下关系式来估计坡度θ_pente：

g·sin(θ_pente+θ_assiette)＝a_inertielle-ε(v_veh)·γ_r-a_centrifuge

其中：

α_inertielle：纵向加速度，在图2中由b2表示。

θ_assiette：近似的底盘角度，由车辆的实际加速度γ_r和比例系数k得到：

θ_assiette＝k·γ_r

α_centrifuge：离心加速度，例如可以通过以下形式的关系式由行驶角度θ_volant以及 几何特征来计算得到α_centrifuge，几何特征例如轴距E、车轮角度/行驶角度的齿轮减 速比系数D_volant、以x表示的传感器位置x_capteur，(其中，x＝0是指位于后轮上)：

$a_{\mathrm{centrifuge}}=\frac{{v_{\mathrm{veh}}}^2}{E^2}·x_{\mathrm{capteur}}·\sin {\left(\frac{{\theta }_{\mathrm{volant}}}{D_{\mathrm{volant}}}\right)}^2$

还可以由轨迹控制装置(通常被称为ESP)的弯曲速度传感器来计算该离心 加速度。在诸如信号不稳定、检测到滑动、刹车之类的某些情况下，可能使得对 坡度的估计无效。因此将坡度θ_pente固定为其最新值。

模块21还包括：

-用于计算理论加速度γ_th的模块217，其通过应用更详细的动力基本原理，

采用模块211、212、213、214和216的结果，以及图2中由c1表示的车辆 质量m_veh作为输入。

-用于比较在模块217处获得的理论加速度γ_th和在模块215处计算的实际加 速度γ_r以及确定这两个计算的加速度之间的差值并输出的模块218。

关于校准模块11，如图3中更精确所示，其包括：

-用于确认用于对图3中由c1表示的车辆质量m_veh或者刹车片的摩擦系数 μ_frein进行校准操作的条件已收集的模块110。模块110还采用诸如坡度估计值 θ_pente、图3中由b5表示的变速箱比例r_BV、离合器踏板的位置b6、刹车踏板 的位置b7、所要求的扭矩的逻辑信息t之类的参数作为输入。

-用于计算收集用于进行校准操作的条件的持续时间T的模块111。在该持 续时间T期间，记录实际加速度γ_r的变化。

-用于计算车辆质量m_veh或者刹车片的摩擦系数μ_frein的模块112。

模块111还包括模块113，其用于根据在整个持续时间T上的加速度的平均 变化来计算车辆质量m_veh或者刹车片的摩擦系数μ_frein在持续时间T上的平均值。 这能够过滤参数的估计值。模块113还可以包括对在该校准阶段期间计算得的值 相对于假定的值的范围的一致性进行确认的步骤，并且，诸如小于空重的质量之 类的异常估计值可能与增强方法的可靠性的估计值有差距。此外，如果对摩擦系 数μ_frein的估计值被包括在0.1和0.55之间的区间内，可以认为其是有效的。同样 地，如果对质量m_veh的估计值大于空重，可以认为其是有效的。

关于用于对车辆质量m_veh进行校准操作而收集的条件，当车辆处于要求的扭 矩为零的情况，并且处于以下补充状况时予以执行：

-未踩压刹车踏板，

-坡度θ_pente几乎为零，优选地，绝对值小于1°。

-在要求的扭矩为零的情况下所需的持续时间T大于最小阈值t_min，最小阈值 t_min对应于能够保持稳定并对要求的扭矩为零的情况进行确认的最小持续时 间。有利地，最小阈值t_min约为300ms。

-在要求的扭矩为零的情况下所需的持续时间T小于最大阈值t_max。该最大阈 值对应于充分减速以及同时滚动摩擦有小变化之间记录的点的数量找到的 折衷，其取决于速度。有利地，最大阈值t_max例如为2秒。

关于用于对刹车片的摩擦系数μ_frein进行校准操作而收集的条件，当车辆处于 要求的扭矩为零的情况，并且处于以下的补充状况时予以执行：

-踩压刹车踏板，

-坡度θ_pente几乎为零，

-要求的扭矩为零的持续时间大于最小持续时间t_min，例如300ms，

-要求的扭矩为零的持续时间小于最大持续时间t_max，例如2秒。

因为知晓给定的持续时间T上的加速度值，此处包括在最小持续时间t_min和 最大持续时间t_max之间，并且根据动力基本原理，所以可从中推断车辆质量m_veh(在这些条件下，发动机扭矩C_mot、刹车扭矩C_frein、坡度θ_pente为零)，或者刹车扭 矩C_frein以及因此的摩擦系数μ_frein(在这些条件下，发动机扭矩C_mot、坡度θ_pente为 零)。随后，可以在持续时间T上，求车辆质量m_veh或摩擦系数μ_frein的平均值(模 块113)。

图4和图5分别示出了由模块112进行的用于确定附图中由c1表示的车辆质 量m_veh以及附图中由c2表示的刹车片的摩擦系数μ_frein的计算。

在图4中，模块112包括：

-用于估计发动机损耗扭矩C_{pertes_mot}的模块1120。模块1120可以包括泵损耗 而由于驱动皮带配件和交流发电机而引起的损耗的绘图。模块1120使用发动 机转速作为输入a2。模块1120等同于模块210。

-用于估计传动至车轮的发动机损耗扭矩C_{pertes_mot}的模块1121。模块1121使 用图4中由b5表示的传动比/变速箱比值r_BV或者离合器踏板的位置b6(输 入未示出)作为输入。模块1121等同于模块211。

-用于根据车辆质量m_veh来估计滚动摩擦F_{X，roulement}的模块1122。滚动摩擦可 以表达为如下形式：

F_{X，roulement}＝(a+b.v_veh)·m_veh

其中a和b为常数。

-用于估计空气阻力F_aero的模块1124，采用图4中由b1表示的车辆速度v_veh作为输入。空气阻力可以表达为如下形式：

$F_{\mathrm{aero}}=\frac{1}{2}·\rho ·S·C_x·{v_{\mathrm{veh}}}^2$

其中：ρ是空气密度，S是车辆的参考表面，C_x是阻力系数。

-用于估计实际加速度γ_r的模块1126，通过对图4中由b1表示的车辆速度 v_veh进行求导来获得实际加速度γ_r。

-用于通过应用如下已经详细的关系式来计算坡度θ_pente估计值的模块1125：

g·sin(θ_pente+θ_assiette)＝a_inertielle-ε(v_veh)·γ_r-a_centriluge

-用于计算车辆质量m_veh(在图4中由C1表示)的模块1127，其根据动力 基本原理以及模块1121、1124、1125、1126的输入，故表达为如下形式：

m_veh·(r_roue²·γ_r+(a+b.v_veh)+g.sin(θ_pente))＝

-η_trans·r_trans².J_mot·γ_r-η_trans·r_trans.·r_roue·C_{pertes_mot}-r_roue²·F_aero

其中，根据车辆质量m_veh来估计滚动摩擦F_{X，roulement}。滚动摩擦可以表达为如 下形式：

F_{X，roulement}＝(a+b.v_veh)·m_veh

其中a和b为常数。

在图5中，模块112重新采用图4中所示的模块1120、1121、1124、1125。 如图5中再次所示，模块112还包括：

-用于计算刹车扭矩C_frein的模块1127’，其根据动力基本原理以及模块1121、 1122、1124、1125、1126的输入。

-用于计算摩擦系数μ_frein(在图5中由c2表示)的模块。模块1123采用在 模块1127’处确定的刹车扭矩C_frein以及刹车压力P_frein(输入未示出)作为输 入。

本发明的优点在于能够通过利用其中未要求任何扭矩的情况(例如由于驾驶 员未踩压在加速踏板上)来：

-持续监视车辆的加速，

-减少参数的不确定性，并因此降低错误检测和不检测的风险。

-确保针对不合时宜的加速的可怕事件的安全运行需求。

本发明提供了对估计值的更简单的校准以及方法的横向性，换句话说，该方 法可以容易地适用于所有车辆。