CN101947957B - 使用双请求闭环请求控制发动机和变速器的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用双请求闭环请求控制发动机和变速器的方法和系统，更具体地提供一种响应于巡航控制操作车辆动力系的方法和控制模块，该控制模块包括产生第一闭环控制信号并基于第一闭环控制信号产生第一扭矩请求信号的第一闭环控制模块。该控制模块还包括产生第二闭环控制信号并基于第二闭环控制信号产生第二扭矩请求信号的第二闭环控制模块。变速器控制模块基于第一扭矩请求控制信号和第二扭矩请求信号控制变速器。

Description

使用双请求闭环请求控制发动机和变速器的方法和系统

技术领域

本发明总体上涉及用于控制发动机和变速器的方法和系统，更具体地涉及响应于巡航控制请求而控制发动机和变速器的方法和系统。

背景技术

这里提供的背景描述是用来大致介绍本发明的背景。在本背景技术部分描述的程度上，当前署名的发明人的成果以及本描述的在提交申请时不构成现有技术的方面，既非明示也非暗示地被认为是本发明的现有技术。

历史上，巡航控制系统集成有包括积分器的单一闭环控制装置。一个上边界条件被施加到闭环控制装置以避免积分器饱和(integrator windup)。上边界条件通常基于节气门完全打开(WOT)。为了获得必要的降档，扭矩请求必须能够增加到当前档位的最大扭矩阈值之上。在最大扭矩阈值之上，汽油机变得不再节流。当巡航控制装置使用闭环控制(积分器)将扭矩请求增加到最大扭矩阈值之上但还没有降档时，则没有来自动力系的额外响应。没有额外响应的点就是积分器饱和。一旦请求被增加得足够多并且发生降档，车辆将开始响应。然而，在获得期望的车速之前，不能补偿额外的积分器饱和。因此，车速增加到超过设定速度，直至积分器饱和被补偿。

发明内容

本发明提供一种在系统中控制扭矩以避免超越车辆设定速度的方法和系统。

根据本发明的一个方面，一种方法包括：启动巡航控制系统，产生第一闭环控制信号，基于第一闭环控制信号产生第一扭矩请求信号，产生第二闭环控制信号，基于第二闭环控制信号产生第二扭矩请求信号，以及基于第一扭矩请求信号和第二扭矩请求信号控制变速器。

根据本发明的另一个方面，一种响应于巡航控制而操作车辆动力系的控制模块包括产生第一闭环控制信号并基于第一闭环控制信号产生第一扭矩请求信号的第一闭环控制模块。该控制模块还包括产生第二闭环控制信号并基于第二闭环控制信号产生第二扭矩请求信号的第二闭环控制模块。变速器控制模块基于第一扭矩请求信号和第二扭矩请求信号控制变速器。

方案1、一种方法，包括：

启动巡航控制系统；

产生第一闭环控制信号；

基于所述第一闭环控制信号产生第一扭矩请求信号；

产生第二闭环控制信号；

基于所述第二闭环控制信号产生第二扭矩请求信号；以及

基于所述第一扭矩请求控制信号和所述第二扭矩请求信号控制变速器。

方案2、如方案1所述的方法，其中产生第一闭环控制信号包括响应于第一加速度误差信号产生所述第一闭环控制信号。

方案3、如方案2所述的方法，还包括响应于测量出的加速度信号和预测的加速度信号产生第一加速度信号。

方案4、如方案3所述的方法，还包括基于车辆模型和经限制的巡航扭矩请求产生所述预测的加速度信号。

方案5、如方案1所述方法，其中产生第一扭矩请求包括基于期望车辆加速度和车辆模型产生所述第一扭矩请求。

方案6、如方案1所述的方法，其中产生第二闭环控制信号包括基于第二加速度误差产生所述第二闭环控制信号。

方案7、如方案1所述的方法，还包括基于期望的加速度信号和预测的加速度信号产生所述第二加速度误差信号。

方案8、如方案7所述的方法，还包括基于车辆模型和经限制的巡航扭矩请求产生所述预测的加速度信号。

方案9、如方案1所述的方法，其中产生第二扭矩请求信号包括基于扭矩比率信号产生所述第二扭矩请求信号。

方案10、如方案9所述的方法，还包括基于巡航扭矩请求和最大轴扭矩比率产生扭矩比率信号。

方案11、如方案10所述的方法，其中产生第二闭环控制信号包括基于所述扭矩比率信号产生所述第二闭环控制信号。

方案12、如方案11所述的方法，其中产生第二闭环控制信号包括基于所述扭矩比率信号和车速信号产生所述第二闭环控制信号。

方案13、如方案1所述的方法，还包括基于所述第一扭矩请求控制信号和所述第二扭矩请求信号确定加速器有效踏板位置。

方案14、一种响应于巡航控制操作车辆动力系的控制模块，包括：

产生第一闭环控制信号并基于所述第一闭环控制信号产生第一扭矩请求信号的第一闭环控制模块；

产生第二闭环控制信号并基于所述第二闭环控制信号产生第二扭矩请求信号的第二闭环控制模块；以及

基于所述第一扭矩请求控制信号和所述第二扭矩请求信号控制变速器的变速器控制模块。

方案15、如方案14所述的控制模块，还包括产生第一加速度误差信号的第一加速度误差模块，并且其中所述第一闭环控制模块响应于所述第一加速度误差信号产生所述第一闭环控制信号。

方案16、如方案15所述的控制模块，其中所述第一加速度信号是基于测量出的加速度信号和预测的加速度信号的。

方案17、如方案15所述的控制模块，其中所述第一扭矩请求是基于期望的车辆加速度和车辆模型的。

方案18、如方案15所述的控制模块，其中产生第二闭环控制信号包括基于第二加速度误差产生所述第二闭环信号。

方案19、如方案18所述的控制模块，其中所述第二加速度误差信号是基于期望的加速度信号和预测的加速度信号的。

方案20、如方案14所述的控制模块，其中所述第二扭矩请求信号是基于扭矩比率信号的。

通过下文提供的详细描述，本发明进一步的应用领域将变得更清楚。应当理解，这些详细描述和特定示例仅仅是用来解释而不是用来限定本发明的范围。

附图说明

通过该详细描述和附图将更完整地理解本发明，附图中：

图1是本发明的控制系统的方框示意图；

图2是本发明的控制模块的方框示意图；

图3是控制车辆扭矩和控制变速器的方法的流程图；

图4是图3的第一闭环控制的流程图；

图5是图3的第二闭环控制的流程图；

图6A是变速器档位信号、过滤的瞬时加速度信号、预测加速度信号、车辆加速度信号和巡航轴扭矩相对于时间的图表；以及

图6B是类似于图6A的图表，但是区别在于使用根据本发明所述的超比例踏板确定(over-scale pedal determination)。

具体实施方式

下面的描述本质上仅仅是示例性的，并非用来以任何方式限制本发明、其应用或者用途。为清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记标示类似的元件。如这里使用的，用语“A、B、C中的至少一个”应当基于逻辑上含义进行解释，解释为使用非排他性的逻辑“或”(A或B或C)。应当理解，方法中的各个步骤可在不改变本发明的基本原理的情况下以不同的顺序实施。

如这里所使用的，术语“模块”是指执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的或者成组的)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供上述功能的其他合适元件。

现在参照图1，图中示出了车辆10的方框示意图。车辆10可包括动力系部件，例如发动机12和变速器14。变速器14通过传动轴16传递扭矩。传动轴16机械联接到差速齿轮18。差速齿轮18转动车轮20、22。

发动机12和变速器14可由动力系控制模块30控制。动力系控制模块可包括两个或更多个独立的控制模块，例如发动机控制模块和变速器控制模块。然而，在一些应用中，发动机控制模块和变速器控制模块一起集成在动力系控制模块30内。动力系控制模块30可用来基于加速器踏板32的位置产生请求扭矩。

本体控制模块36与动力系控制模块30通信。本体控制模块36可向动力系控制模块30提供各种输入，用于操作发动机12和变速器14。本体控制模块36可执行巡航控制功能。本体控制模块36可与巡航控制开关38通信，巡航控制开关38可包括开/关开关40、设定开关42、恢复开关44和取消开关46。这些开关可定位成使得驾驶员可容易地触及这些开关。这些开关的常见位置包括轴杆，例如转向信号轴杆或辅助轴杆，或者位于方向盘上。

如下所述，根据本发明所述的巡航控制系统在选定档位中使用最大可得扭矩来提供上限，用以避免上述积分器饱和。上限防止扭矩请求过分增加而获得必要的变速器降档。基本上，当前档位的最大可得扭矩是第一闭环控制的上限。扭矩请求在扭矩传递中由动力系控制模块使用。由于动力系控制模块能够传递请求扭矩，因此避免了积分器饱和。此外，变速器换档扭矩请求信号可添加到扭矩请求信号中。变速器换档扭矩请求信号附加在初始扭矩请求上使用，用来计算由变速器控制使用的加速器有效踏板位置以确定换档确定结果。一旦实现了降档，当前档位的最大扭矩将增加以影响低档位能力。第一闭环控制可增加闭环扭矩请求以便利用增加的最大扭矩。如果换成的低速档不能传递期望的扭矩，则该过程将用来完成进一步降档。一旦切换到了能够传递期望扭矩的档位，将维持一个新的闭环控制扭矩值，直至产生显著的富余动力而允许升档，以防止变速器过于忙碌。

变速器输出速度传感器信号50可与变速器的输出轴通信以提供输出速度。输出速度可对应于车速。

现在参照图2，图中示出了动力系控制模块30的进一步细节。动力系控制模块30可包括用于与图1所示的本体控制模块36接口的本体模块接口模块110。本体模块接口模块110可接收各种信号，例如包括巡航控制开关状态信号的巡航控制信号。

动力系控制模块30还可包括期望加速模块112。期望加速模块112可通过本体模块接口模块110接收来自巡航控制开关38的信号或者来自加速踏板32的信号以确定用于车辆的期望加速度。

动力系控制模块还可包括车辆模型模块114，车辆模型模块114包括车辆的各种机械特征的模型，这些机械特征包括差速齿轮和变速器齿轮。这使得动力系模块知道车辆将如何响应于例如扭矩输入等各种输入而做出反应。

车辆模型模块114可与确定第一闭环控制信号和第一扭矩的第一闭环控制模块120通信。

第二闭环控制模块130也可包括在动力系动作模块30内。第二闭环控制模块130可产生第二闭环控制信号和第二扭矩。

加速器有效踏板位置模块140也可包括在动力系控制模块30内。加速器有效踏板位置模块140可产生在换档确定中使用的加速器有效踏板位置。加速器有效踏板位置可使用来自加速器踏板32的加速器位置，其基于第一闭环控制模块120和第二闭环控制模块130而被调节，如下面将描述的。

加速器有效踏板位置模块140可用来控制变速器控制模块142及由此产生的换档。

第一闭环控制模块120也可用来向发动机控制模块152发出扭矩命令。

第一闭环控制模块120可包括第一加速度误差模块162。第一加速度误差模块可基于车辆的测量加速度和预测加速度产生第一加速度误差。第一加速度误差可从第一加速度误差模块162传递到第一闭环控制(CLC)更新模块164。第一闭环控制更新模块164可将第一闭环控制信号传递到第一扭矩请求模块166。第一扭矩请求模块166可使用期望加速度、第一闭环控制和车辆模型产生用于待传递扭矩的第一扭矩请求。第一扭矩请求信号可随后被传递到发动机控制模块152。

第二闭环控制模块130可包括扭矩比率模块172，其用于产生巡航扭矩请求和最大轴扭矩的扭矩比率。扭矩比率模块可将扭矩比率传递到德尔塔扭矩比率模块(delta torque ratio module)174。德尔塔扭矩比率模块174可确定对应于扭矩比率减去校准阈值的德尔塔扭矩比率信号。

第二闭环控制模块还可包括第二加速度误差模块176。第二加速度误差模块176可基于期望加速度和预测加速度产生第二加速度误差。第二加速度误差信号和德尔塔扭矩比率信号可用来产生第二闭环控制更新，其包括第二闭环控制(CLC)更新模块178中的第二扭矩请求。第二扭矩请求可被提供给加速器有效踏板位置模块140。来自第一闭环控制模块120的信号可被提供给加速器有效踏板位置模块140和发动机控制模块152。

现在参照图3，图中示出了用于操作该系统的方法。系统从步骤210开始。在步骤212中，确定巡航控制系统是否启动。如果巡航控制系统没有启动，系统在步骤240中终结。当巡航控制启动时，本系统可适用。在步骤214中，确定期望的加速度水平。期望的加速度水平可通过来自巡航控制系统的扭矩请求、车辆响应或巡航开关状态确定。

在步骤216中，使用车辆模型和第一闭环控制条件将期望加速度转换为巡航轴扭矩请求。在步骤218中，确定在步骤216中确定的巡航轴扭矩请求是否大于可获得的最大轴扭矩。可获得的最大轴扭矩可由图2所示的车辆模型模块114提供。如果巡航轴扭矩请求大于最大可得轴扭矩，则在步骤220中巡航轴扭矩请求被限制为最大可得轴扭矩。在步骤220之后并且当巡航轴扭矩请求不大于最大可得轴扭矩时，则执行步骤222。在步骤222中，使用经限制的巡航扭矩请求、车辆模型和第一闭环控制条件计算预测加速度。

在步骤224中，确定车辆的测量加速度。车辆的测量加速度可通过图1所示的变速器输出速度传感器50确定。还可以多种方式确定加速度，这些方式包括直接传感器或者通过例如车辆的车辆速度传感器等其他类型的传感器得到。

在步骤226中，执行用于扭矩传递的第一闭环控制。这将在下面的图4中更详细地描述。步骤226基本上使用第一加速度误差和对应于此的第一扭矩请求返回一个更新的第一闭环控制。

在步骤228中，输出使用第一闭环控制传递扭矩的第一扭矩请求。第一扭矩控制可由图1所示的动力系控制模块30的发动机控制部分以及动力系控制模块30的变速器控制部分使用。

在步骤230中，执行用于变速器换档控制的第二闭环控制模块。该步骤将在下面的图5中更详细地描述。图5的输出是第二加速度误差和第二闭环控制。在步骤232中，输出将要由变速器换档确定使用的第二扭矩请求，其中变速器换档确定使用第一闭环控制条件和第二闭环控制条件的组合。在步骤234中，加速器有效踏板位置(AEPP)可在变速器换档确定中被确定。在步骤236中，利用加速器有效踏板位置控制变速器。在步骤238中，用于降档齿轮的最大扭矩被增加，并且系统再次被操作。在新档位下可以相同方式确定另一次降档。在步骤238之后，执行步骤240。步骤240结束该方法。

现在参照图4，图中更详细地示出了执行第一闭环控制的方法。第一闭环控制确定方法开始于步骤310。在步骤312中，通过从测量加速度中减去预测加速度来确定第一加速度误差。

在步骤314中，使用在步骤312中产生的第一加速度误差更新第一闭环控制信号。在步骤316中，使用期望加速度、第一闭环控制加速度条件和车辆模型确定用于待传递扭矩的第一扭矩请求。第一闭环控制在步骤318中终结。如上所述，图4的输出被提供给图3的步骤228。

现在参照图5，图中示出了第二闭环控制方法。第二闭环控制模块起始于步骤410。在步骤412中，通过从期望加速度中减去预测加速度得到第二加速度误差。在步骤414中，确定扭矩比率。扭矩比率可通过巡航扭矩请求与最大轴扭矩的比率来确定。

在步骤416中，车速与设定速度减去校准偏差相比较。当车速小于设定速度减去校准偏差时，执行步骤418。在步骤418中，如果第二加速度误差大于校准偏差，步骤420将第二闭环控制启动标志设定为真。在步骤418中，如果第二加速度误差不大于校准偏差，或者在步骤416中，如果车速不小于设定车速减去校准偏差，则执行步骤422。在步骤422中，监测第二闭环控制启动标志。如果第二闭环控制启动标志不为真，则步骤424结束该过程。在步骤422中，当第二闭环控制启动标志为真时，步骤426确定扭矩比率是否大于一个可校准的启用阈值。如果扭矩比率大于启用阈值，步骤428使用第二加速度误差沿递增方向更新第二闭环控制。此后，步骤430终结该过程。

返回步骤426，当扭矩比率不大于启用阈值时，执行步骤432。在步骤432中，一个德尔塔扭矩比率被确定为扭矩比率和校准阈值之间的差。在步骤432之后，步骤434使用德尔塔扭矩比率沿递减方向更新第二闭环控制。此后，执行步骤436。步骤436确定第二闭环控制是否等于零。如果第二闭环控制值不等于零，则步骤440终结此过程。如果在步骤436中第二闭环等于零，则执行步骤438，步骤438将第二闭环控制启动标志设定为假。在步骤438之后，执行步骤440。

现在参照图6A，图中示出了各种信号的图表，其中包括一个由底部的车速相对于顶部的存储速度限定的速度误差。图中示出了一个三角形的速度误差区域。图中示出过滤的加速度瞬时信号(期望加速度)，其限定了一个可得扭矩不足的区域。预测加速度在底部限定了可得扭矩不足的区域。五档的可得扭矩不足由具有向下换档到四档的五档线表示。

现在参照图6B，通过使用本发明的超比例踏板位置确定，使可得扭矩不足的区域最小化。此外，还使得速度误差最小化。

本发明的广义教导可通过多种形式来实施。因此，虽然本发明包括特定例子，然而本发明的真正范围不应当受此限制，因为通过研究附图、说明书和所附权利要求书，其他变型对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

Claims (20)

1.一种响应于巡航控制操作车辆动力系的方法，包括：

启动巡航控制系统；

产生第一闭环控制信号；

基于所述第一闭环控制信号产生第一扭矩请求信号；

产生第二闭环控制信号；

基于所述第二闭环控制信号产生第二扭矩请求信号；以及

基于所述第一扭矩请求信号和所述第二扭矩请求信号控制变速器。

2.如权利要求1所述的方法，其中产生第一闭环控制信号包括响应于第一加速度误差信号产生所述第一闭环控制信号。

3.如权利要求2所述的方法，还包括响应于测量出的加速度信号和预测的加速度信号产生第一加速度误差信号。

4.如权利要求3所述的方法，还包括基于车辆模型和经限制的巡航扭矩请求产生所述预测的加速度信号。

5.如权利要求1所述方法，其中产生第一扭矩请求包括基于期望车辆加速度和车辆模型产生所述第一扭矩请求。

6.如权利要求1所述的方法，其中产生第二闭环控制信号包括基于第二加速度误差信号产生所述第二闭环控制信号。

7.如权利要求1所述的方法，还包括基于期望的加速度信号和预测的加速度信号产生所述第二加速度误差信号。

8.如权利要求7所述的方法，还包括基于车辆模型和经限制的巡航扭矩请求产生所述预测的加速度信号。

9.如权利要求1所述的方法，其中产生第二扭矩请求信号包括基于扭矩比率信号产生所述第二扭矩请求信号。

10.如权利要求9所述的方法，还包括基于巡航扭矩请求和最大轴扭矩比率产生扭矩比率信号。

11.如权利要求10所述的方法，其中产生第二闭环控制信号包括基于所述扭矩比率信号产生所述第二闭环控制信号。

12.如权利要求11所述的方法，其中产生第二闭环控制信号包括基于所述扭矩比率信号和车速信号产生所述第二闭环控制信号。

13.如权利要求1所述的方法，还包括基于所述第一扭矩请求信号和所述第二扭矩请求信号确定加速器有效踏板位置。

14.一种响应于巡航控制操作车辆动力系的控制模块，包括：

产生第一闭环控制信号并基于所述第一闭环控制信号产生第一扭矩请求信号的第一闭环控制模块；

产生第二闭环控制信号并基于所述第二闭环控制信号产生第二扭矩请求信号的第二闭环控制模块；以及

基于所述第一扭矩请求信号和所述第二扭矩请求信号控制变速器的变速器控制模块。

15.如权利要求14所述的控制模块，还包括产生第一加速度误差信号的第一加速度误差模块，并且其中所述第一闭环控制模块响应于所述第一加速度误差信号产生所述第一闭环控制信号。

16.如权利要求15所述的控制模块，其中所述第一加速度误差信号是基于测量出的加速度信号和预测的加速度信号的。

17.如权利要求15所述的控制模块，其中所述第一扭矩请求是基于期望的车辆加速度和车辆模型的。

18.如权利要求15所述的控制模块，其中产生第二闭环控制信号包括基于第二加速度误差信号产生所述第二闭环控制信号。

19.如权利要求18所述的控制模块，其中所述第二加速度误差信号是基于期望的加速度信号和预测的加速度信号的。

20.如权利要求14所述的控制模块，其中所述第二扭矩请求信号是基于扭矩比率信号的。

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