CN107914710B - 用于车辆推进***控制的***和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的推进***控制器，该车辆包括可操作用于在输入轴上生成输入扭矩的原动机，以及配置为从输入轴接收输入扭矩并在输出轴上产生输出扭矩的连接至原动机的变速器。控制器被编程以生成扭矩阶段比，并且向原动机提交基于以扭矩阶段比相除的期望输出扭矩的扭矩请求。

Description

用于车辆推进***控制的***和方法
技术领域
本公开涉及控制车辆推进***的***和方法。
背景技术
本部分大致呈现出本公开的背景。在本部分以及本说明书的各个方面中描述的指出姓名的发明人的工作所进行的程度并不表明其在本申请提交时作为现有技术，从未明示或暗示其被承认为本公开的现有技术。
机动车辆包括生成输入扭矩的原动机。所接收输入扭矩通过输入轴传递至变速器。变速器接收输入扭矩并将其传送至输出轴上的输出扭矩。输出扭矩是输入扭矩的倍数和变速器的传动比。
通常，原动机被控制，使得其提供期望或指令的输入扭矩量。控制器一般通过确定期望的车轴扭矩量或其它输出扭矩并将该期望的车轴扭矩量除以变速器的传动比来确定从原动机请求或指令的期望的输入扭矩量。传动比通常基于来自变速器输入轴速度传感器和变速器输出轴速度传感器的信号在处理器中计算。
该过程为传动比提供了一个值，传动比是当接合元件替代脱离元件时由变速器提供的机械优点的实际变化的滞后指示。由于原动机正基于该滞后指示进行控制，因此需要诸如工作量密集型的校准表创建过程的附加补偿，以在为计算传动比而进行的测量之前预测机械优点的变化。当这种附加补偿不准确时，在换挡之前、之中或之后，车轴扭矩瞬变可能是可察觉地平滑。目标是提供车辆乘坐者不可察觉的平滑换挡。
此外，在换挡期间，发送至发动机控制器的请求或指令可能经受扭矩管理，这可能导致发动机控制器遵循扭矩管理分布。发动机控制器遵循扭矩管理分布，以试图避免扭矩瞬变。扭矩管理分布是试图补偿或最小化扭矩瞬变而进行的工作量密集型校准努力的结果。
发明内容
在一个示例性方面，车辆包括可操作用于在输入轴上生成输入扭矩的原动机、配置为从输入轴接收输入扭矩并在输出轴上产生输出扭矩的连接至原动机的变速器、以及与变速器和原动机连通的控制器。控制器被编程以生成扭矩阶段比，并且向原动机提交基于以扭矩阶段比相除的期望输出扭矩的扭矩请求。
在另一个示例性方面，基于扭矩阶段开始时的到达传动比和扭矩阶段结束时的指令传动比来确定扭矩阶段比。
在另一个示例性方面，扭矩阶段比遵循扭矩阶段开始时的到达传动比和扭矩阶段结束时的指令传动比之间的线性投影。
在另一个示例性方面，当接合离合器充满时，扭矩阶段开始。
在另一个示例性方面，当接合离合器能够有效地承载期望扭矩并且对发动机速度有影响时，扭矩阶段结束。
在另一个示例性方面，当脱离离合器释放时，扭矩阶段结束。
在另一个示例性方面，变速器提供离合器容量反馈，并且扭矩阶段比基于离合器容量反馈而生成。
在另一个示例性方面，基于扭矩阶段开始时的到达传动比和扭矩阶段结束时的指令传动比来进一步确定扭矩阶段比。
以这种方式，可最小化和/或避免不利的瞬变，因为提交至原动机的扭矩请求更准确且更及时地反映实际比率变化，而不是被延迟或者以它方式要求并非基于实际比率变化的人造的、昂贵的、耗时的复杂的校准努力。因此，利用本发明，可以发生比率变化，使得实际施加到车轴的扭矩对于车辆乘坐者是不可察觉的。
通过以下提供的详细描述，本公开的其它适用领域将变得明显。应当理解，详细描述和具体实例仅旨在用于示例目的而非旨在限定本公开的范围。
当结合附图时，通过详细描述，包括权利要求和示例性实施例，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将很明显。
附图说明
通过详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：
图1是具有变速器和被编程为执行车辆推进***控制方法的控制器的示例性车辆的示意图；
图2是用于车辆推进***的示例性指令结构的示意图；
图3示出了根据本发明的示例性实施例的模拟车辆推进***控制；以及
图4是示出根据本发明的示例性实施例的车辆推进***控制方法的流程图。
具体实施方式
参照图1，示例性车辆100示意性地绘示有原动机102，例如发动机、电动机和/或类似物。原动机102向连接至变速器106的输入轴104提供扭矩。变速器基于变速器106的传动比将来自输入轴104的输入扭矩转换为输出轴108上的输出扭矩。输出轴108可形成驱动轴的一部分或连接至驱动轮，驱动轴向推动车辆100的驱动轮110提供动力。输入轴104上的期望输入扭矩根据下列公式来控制：
Te＝Taxl/比 (1)
其中：Te是输入轴上的期望输入扭矩(也称为发动机扭矩)，Taxl是输出轴上的期望输出扭矩(也可称为车轴扭矩)，并且“比”表示发动机102与驱动轮110之间的所有传动比。该比率可包括取决于具体动力系配置的多个部件。例如，动力系可包括变矩器、分动箱、最终驱动器、链条驱动器和/或类似物中的每一个的比率。一般地，对应于这些部件中的任何一个或全部的Ratio(比)的部分不变化或变化很小。相比之下，该比值的最大变化取决于表示变速器传动比(TGR)的部分。变速器106可为任何类型，例如但不局限于离合器对离合器、双离合器、无极变速器及类似物。变速器106用于将从输入轴104接收的速度和扭矩转换为提供给输出轴108的不同速度和扭矩。
如下文和参照图4更详细地说明的，车辆100进一步包括控制器112，控制器112被编程为执行用于车辆推进***控制的方法400。控制器112与诸如踏板位置传感器114的用户界面连通，并且还与变速器输入速度传感器116和变速器输出速度传感器118连通。尽管图1示出了作为单个部件的控制器112，控制器112可包括但不局限于任何数量的分离模块和/或部件，例如一起位于或分布在本地网络上且通过使用控制器区域网总线(也可称为CAN总线)120可互相连通的发动机控制模块和/或变速器控制模块。
现在参照图2，示出了示意的示例性车辆推进控制***。***200中的部件对应于编程到控制器112中以执行车辆推进控制方法的模块或子例程。车辆推进控制***200包括经由控制器区域网总线120互相连通的发动机扭矩主干202和变速器动力传输主干204。发动机扭矩主干202为发动机控制***提供指令结构。发动机扭矩主干202包括扭矩请求模块206、车轴扭矩仲裁模块208和原动机扭矩控制器210。扭矩请求模块206可与诸如但不限于踏板位置传感器、变速器输出轴传感器118及类似物的用户界面114连通。扭矩请求模块206基于对来自诸如踏板位置传感器及类似物的用户界面的车轴扭矩的请求生成车轴扭矩请求。车轴扭矩仲裁模块208从扭矩请求模块206接收车轴扭矩请求并生成仲裁的原动机扭矩请求。车轴扭矩仲裁模块208可基于从扭矩请求模块206接收的车轴扭矩请求和从其它部件和/或模块接收的扭矩请求来确定仲裁的原动机扭矩请求，例如但不限于可基于驱动轮110的所测量滑移来请求扭矩修改的牵引控制模块、可基于变速器106的扭矩容量来请求扭矩修改的变速器控制模块或类似物。
进一步，车轴扭矩仲裁模块208可经由控制器区域网120从变速器动力传输主干204接收扭矩阶段比TPR 212，并且可输出基于上面提供的公式(1)且通过使用TPR代替变速器传动比TGR计算的仲裁的原动机扭矩请求。换句话说，仲裁的原动机扭矩请求可通过将期望的输出扭矩除以扭矩阶段比来计算。为避免不利的瞬变并且预测由变速器提供的机械比的变化，由车轴扭矩仲裁模块208使用的扭矩阶段比TPR 212经由控制器区域网120从变速器动力传输骨干204接收。扭矩阶段比TPR 212已经由变速器动力传输主干204生成，以使得原动机能够提供适当地预测机械比变化的输入扭矩，其可导致从变速器的输出的基本平坦或其它期望的车轴扭矩。
车轴扭矩仲裁模块208向原动机扭矩控制器210提供仲裁的原动机扭矩请求。操作原动机扭矩控制器210，以将导致原动机在输入轴104上提供与从车轴扭矩仲裁模块208接收的仲裁的原动机扭矩请求相对应的输入扭矩的方式来控制原动机102。例如，用于内燃机的原动机扭矩控制器210可包括发动机控制模块，发动机控制模块将扭矩请求转换成控制但不限于火花、燃料、可变气门正时、电子节气门控制及类似物的对发动机的指令，以使发动机输出所请求扭矩。
图3示出了根据本发明的示例性实施例的模拟车辆推进***控制。在升挡期间，发动机速度330在升挡的扭矩阶段332期间将升高，并且当接合离合器开始变得有效地承载足以影响发动机速度的期望扭矩时，发动机速度330将开始下降。
传统上，发动机扭矩主干202将生成提交给原动机控制器210的扭矩请求，其基于将期望的车轴扭矩除以传动比。如图3所示，该传动比值318基于由变速器输入速度传感器116和变速器输出速度传感器118生成的实际测量值。使用这些值，基于以来自变速器输出速度传感器118的值相除的来自变速器输入传感器116的值来确定所测量传动比值318。所测量传动比值318在升挡中从到达传动比314转换到较低的指令传动比316。可以清楚地看到，直到当脱离元件322在时刻326释放时扭矩阶段已经完成之后并且实际比率变化已经完成之后，所测量传动比值318不会从到达传动比314开始移动。因此，实际比率变化与所测量传动比318的变化之间存在延迟。
由于所测量传动比值318的变化与实际比率变化之间的延迟，由原动机请求和提供的期望输入扭矩310被延迟。原动机也可包括固有延迟或响应滞后。例如，当指令换挡时，原动机控制器可用作称为扭矩管理的功能。燃烧发动机的扭矩管理可通过例如拉动火花同时保持空气和燃料的流动来实现。然而，为了进行扭矩管理，控制器依赖于由发动机扭矩主干计算的所测量传动比值。如上所述，所测量传动比值被延迟。进一步，原动机自身可具有固有延迟或滞后。例如，燃烧发动机依赖于流经歧管的空气。进入发动机的空气质量中存在固有的传输滞后，尽管指令火花基本上立即改变，但其仍然导致响应延迟。因此，如图3所示，从原动机请求并实际接收的输入扭矩310被延迟。这导致车轴扭矩302具有图3所示的“扭矩洞”，其作为理想或期望输入扭矩与从原动机接收的实际扭矩之间的交叉阴影区域。车轴扭矩302低于期望的车轴扭矩300，从而导致“扭矩洞”。理想地，车轴扭矩300将保持完全平坦或遵循另一个期望的扭矩分布。然而，由于传统***中固有的滞后，车轴扭矩302不遵循期望分布300。
与此完全不同，本发明的示例性实施例生成代替变速器传动比TGR318的扭矩阶段比TPR 320值。以这种方式，扭矩阶段比TPR 320使得发动机控制器能够指令原动机提供避免“扭矩洞”的输入扭矩312，并产生遵循期望的车轴扭矩分布300的车轴扭矩304。例如，车轴扭矩304保持平坦，并且因此，避免了不利的瞬变，并且车辆乘坐者觉察不到换挡。
扭矩阶段比320可基于时刻324处的到达比率314处(例如接合离合器328接合的地方)与时刻326处(脱离离合器322释放的地方)的指令比率316之间的转换来确定。图3所示的扭矩阶段比320在这两个点之间线性转换。然而，应当理解，用于转换的任何分布都是可能的，而不限于这两点之间，并且仍然能实践本发明。
图4示出了根据本发明的示例性实施例的车辆推进***控制方法的流程图400。方法开始于步骤402并继续到步骤404。在步骤404中，变速器动力传输主干204确定升挡是否正在发生。如果在步骤404中，变速器动力传输主干204确定没有发生升挡，则该方法继续到步骤406。在步骤406中，发动机扭矩主干202使用由变速器输入速度传感器除以变速器输出速度传感器计算的所测量传动比MGR基于如上所述的期望车轴扭矩来确定输入扭矩请求。
然而，如果在步骤404中，变速器动力传输主干204确定正在发生升挡，则该方法继续到步骤408。在步骤408中，变速器动力传输主干204确定变速器106是否提供用于确定离合器容量的反馈信号。如果在步骤408中，变速器动力传输主干204确定变速器106不提供离合器容量反馈信号，则该方法继续到步骤410。在步骤410中，变速器动力传输主干204基于百分比-扭矩-阶段完成计算来生成扭矩阶段比，扭矩阶段比遵循扭矩阶段开始时的到达传动比与扭矩阶段比结束时的指令比率之间的线性投影。具体地说，扭矩阶段比的值基于线性投影和确定线性投影上的具体的值或点而经过的扭矩阶段内的时间量来确定。该方法随后继续到步骤414。
然而，如果在步骤408中，变速器动力传输主干204确定变速器106提供离合器容量反馈信号，则该方法继续到步骤412。在步骤412中，***变速器动力传输主干204基于离合器容量信号来确定百分比-扭矩-阶段完成。例如，如果离合器容量信号指示接合离合器已达到百分之五十的容量，则***可以决定变速器为扭矩阶段路程的百分之五十，并且输出对应于沿扭矩阶段开始时的到达传动比与扭矩阶段结束时的指令比率之间的线性投影路程的百分之五十的扭矩阶段比值。
然后，该方法继续到步骤414，其中变速器动力传输主干204代替取代所测量传动比的当前扭矩阶段比值，供发动机扭矩主干202使用，主干202通过使用当前扭矩阶段比值生成产生遵循期望车轴扭矩分布300的车轴扭矩304的发动机扭矩请求312。
另外，虽然上述描述描述了线性扭矩阶段比投影，但是例如当早于或晚于预期检测到接合离合器容量时该投影可为非线性的。一般地，可生成任何扭矩阶段比，使得更紧密地遵循期望的车轴扭矩分布。
另外，应当理解，扭矩阶段一般在接合元件充满时开始并且在脱离元件下降时或在接合元件开始变得有效时(例如可通过调低发动机速度330被指示)结束。优选地，在改变发动机速度时，扭矩阶段最迟在接合元件开始变得有效时结束。
描述本质上仅是示例性的，并且绝非旨在限制本公开、其应用或使用。本公开的广泛教导可以通过各种形式来实施。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应该局限于此，因为在研究附图、说明书和所附权利要求之后，其它修改将变得明显。

Claims (8)

1.一种车辆，包括：
原动机，其可操作用于生成输入轴上的输入扭矩；
连接至所述原动机的 变速器，其配置为从所述输入轴接收所述输入扭矩并在输出轴上产生输出扭矩；以及
控制器，其与所述变速器和所述原动机连通，其中，所述控制器被编程为：
生成阶段扭矩比；以及
向所述原动机提交基于以所述阶段扭矩比相除的期望输出扭矩的扭矩请求。
2.如权利要求1所述的车辆，其中，基于扭矩阶段的开始时的获得传动比和扭矩阶段的结束时的指令传动比来确定所述阶段扭矩比。
3.如权利要求2所述的车辆，其中，所述阶段扭矩比遵循所述扭矩阶段的所述开始时的所述获得传动比与所述扭矩阶段的所述结束时的所述指令传动比之间的线性投影。
4.如权利要求2所述的车辆，其中，当接合离合器充满时，所述扭矩阶段开始。
5.如权利要求2所述的车辆，其中，当接合离合器能够有效地承载期望扭矩时，所述扭矩阶段结束。
6.如权利要求2所述的车辆，其中，当脱离离合器释放时，所述扭矩阶段结束。
7.如权利要求1所述的车辆，其中，所述变速器提供离合器容量反馈，并且所述阶段扭矩比基于所述离合器容量反馈而确定。
8.如权利要求7所述的车辆，其中，基于扭矩阶段的开始时的获得传动比和扭矩阶段的结束时的指令传动比来进一步确定所述阶段扭矩比。
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