使用雙請求閉環請求控制發動機和變速器的方法和系統的製作方法

2023-09-21 13:10:35

專利名稱：使用雙請求閉環請求控制發動機和變速器的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及用於控制發動機和變速器的方法和系統，更具體地涉及響應於 巡航控制請求而控制發動機和變速器的方法和系統。
背景技術：
這裡提供的背景描述是用來大致介紹本發明的背景。在本背景技術部分描述的程 度上，當前署名的發明人的成果以及本描述的在提交申請時不構成現有技術的方面，既非 明示也非暗示地被認為是本發明的現有技術。歷史上，巡航控制系統集成有包括積分器的單一閉環控制裝置。一個上邊界條件 被施加到閉環控制裝置以避免積分器飽和(integrator windup)。上邊界條件通常基於節 氣門完全打開(WOT)。為了獲得必要的降檔，扭矩請求必須能夠增加到當前檔位的最大扭 矩閾值之上。在最大扭矩閾值之上，汽油機變得不再節流。當巡航控制裝置使用閉環控制 (積分器)將扭矩請求增加到最大扭矩閾值之上但還沒有降檔時，則沒有來自動力系的額 外響應。沒有額外響應的點就是積分器飽和。一旦請求被增加得足夠多並且發生降檔，車 輛將開始響應。然而，在獲得期望的車速之前，不能補償額外的積分器飽和。因此，車速增 加到超過設定速度，直至積分器飽和被補償。

發明內容
本發明提供一種在系統中控制扭矩以避免超越車輛設定速度的方法和系統。根據本發明的一個方面，一種方法包括啟動巡航控制系統，產生第一閉環控制信 號，基於第一閉環控制信號產生第一扭矩請求信號，產生第二閉環控制信號，基於第二閉環 控制信號產生第二扭矩請求信號，以及基於第一扭矩請求信號和第二扭矩請求信號控制變 速器ο根據本發明的另一個方面，一種響應於巡航控制而操作車輛動力系的控制模塊包 括產生第一閉環控制信號並基於第一閉環控制信號產生第一扭矩請求信號的第一閉環控 制模塊。該控制模塊還包括產生第二閉環控制信號並基於第二閉環控制信號產生第二扭矩 請求信號的第二閉環控制模塊。變速器控制模塊基於第一扭矩請求信號和第二扭矩請求信 號控制變速器。方案1、一種方法，包括啟動巡航控制系統；產生第一閉環控制信號；基於所述第一閉環控制信號產生第一扭矩請求信號；產生第二閉環控制信號；基於所述第二閉環控制信號產生第二扭矩請求信號；以及基於所述第一扭矩請求控制信號和所述第二扭矩請求信號控制變速器。方案2、如方案1所述的方法，其中產生第一閉環控制信號包括響應於第一加速度
3誤差信號產生所述第一閉環控制信號。方案3、如方案2所述的方法，還包括響應於測量出的加速度信號和預測的加速度 信號產生第一加速度信號。方案4、如方案3所述的方法，還包括基於車輛模型和經限制的巡航扭矩請求產生 所述預測的加速度信號。方案5、如方案1所述方法，其中產生第一扭矩請求包括基於期望車輛加速度和車 輛模型產生所述第一扭矩請求。方案6、如方案1所述的方法，其中產生第二閉環控制信號包括基於第二加速度誤 差產生所述第二閉環控制信號。方案7、如方案1所述的方法，還包括基於期望的加速度信號和預測的加速度信號 產生所述第二加速度誤差信號。方案8、如方案7所述的方法，還包括基於車輛模型和經限制的巡航扭矩請求產生 所述預測的加速度信號。方案9、如方案1所述的方法，其中產生第二扭矩請求信號包括基於扭矩比率信號 產生所述第二扭矩請求信號。方案10、如方案9所述的方法，還包括基於巡航扭矩請求和最大軸扭矩比率產生 扭矩比率信號。方案11、如方案10所述的方法，其中產生第二閉環控制信號包括基於所述扭矩比 率信號產生所述第二閉環控制信號。方案12、如方案11所述的方法，其中產生第二閉環控制信號包括基於所述扭矩比 率信號和車速信號產生所述第二閉環控制信號。方案13、如方案1所述的方法，還包括基於所述第一扭矩請求控制信號和所述第 二扭矩請求信號確定加速器有效踏板位置。方案14、一種響應於巡航控制操作車輛動力系的控制模塊，包括產生第一閉環控制信號並基於所述第一閉環控制信號產生第一扭矩請求信號的 第一閉環控制模塊；產生第二閉環控制信號並基於所述第二閉環控制信號產生第二扭矩請求信號的 第二閉環控制模塊；以及基於所述第一扭矩請求控制信號和所述第二扭矩請求信號控制變速器的變速器 控制模塊。方案15、如方案14所述的控制模塊，還包括產生第一加速度誤差信號的第一加速 度誤差模塊，並且其中所述第一閉環控制模塊響應於所述第一加速度誤差信號產生所述第 一閉環控制信號。方案16、如方案15所述的控制模塊，其中所述第一加速度信號是基於測量出的加 速度信號和預測的加速度信號的。方案17、如方案15所述的控制模塊，其中所述第一扭矩請求是基於期望的車輛加 速度和車輛模型的。方案18、如方案15所述的控制模塊，其中產生第二閉環控制信號包括基於第二加 速度誤差產生所述第二閉環信號。
方案19、如方案18所述的控制模塊，其中所述第二加速度誤差信號是基於期望的 加速度信號和預測的加速度信號的。方案20、如方案14所述的控制模塊，其中所述第二扭矩請求信號是基於扭矩比率 信號的。通過下文提供的詳細描述，本發明進一步的應用領域將變得更清楚。應當理解，這 些詳細描述和特定示例僅僅是用來解釋而不是用來限定本發明的範圍。


通過該詳細描述和附圖將更完整地理解本發明，附圖中圖1是本發明的控制系統的方框示意圖；圖2是本發明的控制模塊的方框示意圖；圖3是控制車輛扭矩和控制變速器的方法的流程圖；圖4是圖3的第一閉環控制的流程圖；圖5是圖3的第二閉環控制的流程圖；圖6A是變速器檔位信號、過濾的瞬時加速度信號、預測加速度信號、車輛加速度 信號和巡航軸扭矩相對於時間的圖表；以及圖6B是類似於圖6A的圖表，但是區別在於使用根據本發明所述的超比例踏板確 定(over-scale pedal determination)0
具體實施例方式下面的描述本質上僅僅是示例性的，並非用來以任何方式限制本發明、其應用或 者用途。為清楚起見，在附圖中將使用相同的附圖標記標示類似的元件。如這裡使用的， 用語「A、B、C中的至少一個」應當基於邏輯上含義進行解釋，解釋為使用非排他性的邏輯 「或」 (A或B或C)。應當理解，方法中的各個步驟可在不改變本發明的基本原理的情況下以 不同的順序實施。如這裡所使用的，術語「模塊」是指執行一個或多個軟體或固件程序的專用集成電 路(ASIC)、電子電路、處理器(共享的、專用的或者成組的)和存儲器、組合邏輯電路、和/ 或提供上述功能的其他合適元件。現在參照圖1，圖中示出了車輛10的方框示意圖。車輛10可包括動力系部件，例 如發動機12和變速器14。變速器14通過傳動軸16傳遞扭矩。傳動軸16機械聯接到差速 齒輪18。差速齒輪18轉動車輪20、22。發動機12和變速器14可由動力系控制模塊30控制。動力系控制模塊可包括兩個 或更多個獨立的控制模塊，例如發動機控制模塊和變速器控制模塊。然而，在一些應用中， 發動機控制模塊和變速器控制模塊一起集成在動力系控制模塊30內。動力系控制模塊30 可用來基於加速器踏板32的位置產生請求扭矩。本體控制模塊36與動力系控制模塊30通信。本體控制模塊36可向動力系控制 模塊30提供各種輸入，用於操作發動機12和變速器14。本體控制模塊36可執行巡航控 制功能。本體控制模塊36可與巡航控制開關38通信，巡航控制開關38可包括開/關開關 40、設定開關42、恢復開關44和取消開關46。這些開關可定位成使得駕駛員可容易地觸及這些開關。這些開關的常見位置包括軸杆，例如轉向信號軸杆或輔助軸杆，或者位於方向盤 上。如下所述，根據本發明所述的巡航控制系統在選定檔位中使用最大可得扭矩來提 供上限，用以避免上述積分器飽和。上限防止扭矩請求過分增加而獲得必要的變速器降檔。 基本上，當前檔位的最大可得扭矩是第一閉環控制的上限。扭矩請求在扭矩傳遞中由動力 系控制模塊使用。由於動力系控制模塊能夠傳遞請求扭矩，因此避免了積分器飽和。此外， 變速器換檔扭矩請求信號可添加到扭矩請求信號中。變速器換檔扭矩請求信號附加在初 始扭矩請求上使用，用來計算由變速器控制使用的加速器有效踏板位置以確定換檔確定結 果。一旦實現了降檔，當前檔位的最大扭矩將增加以影響低檔位能力。第一閉環控制可增 加閉環扭矩請求以便利用增加的最大扭矩。如果換成的低速檔不能傳遞期望的扭矩，則該 過程將用來完成進一步降檔。一旦切換到了能夠傳遞期望扭矩的檔位，將維持一個新的閉 環控制扭矩值，直至產生顯著的富餘動力而允許升檔，以防止變速器過於忙碌。變速器輸出速度傳感器信號50可與變速器的輸出軸通信以提供輸出速度。輸出 速度可對應於車速。現在參照圖2，圖中示出了動力系控制模塊30的進一步細節。動力系控制模塊30 可包括用於與圖1所示的本體控制模塊36接口的本體模塊接口模塊110。本體模塊接口模 塊110可接收各種信號，例如包括巡航控制開關狀態信號的巡航控制信號。動力系控制模塊30還可包括期望加速模塊112。期望加速模塊112可通過本體模 塊接口模塊110接收來自巡航控制開關38的信號或者來自加速踏板32的信號以確定用於 車輛的期望加速度。動力系控制模塊還可包括車輛模型模塊114，車輛模型模塊114包括車輛的各種 機械特徵的模型，這些機械特徵包括差速齒輪和變速器齒輪。這使得動力系模塊知道車輛 將如何響應於例如扭矩輸入等各種輸入而做出反應。車輛模型模塊114可與確定第一閉環控制信號和第一扭矩的第一閉環控制模塊 120通信。第二閉環控制模塊130也可包括在動力系動作模塊30內。第二閉環控制模塊130
可產生第二閉環控制信號和第二扭矩。加速器有效踏板位置模塊140也可包括在動力系控制模塊30內。加速器有效踏 板位置模塊140可產生在換檔確定中使用的加速器有效踏板位置。加速器有效踏板位置可 使用來自加速器踏板32的加速器位置，其基於第一閉環控制模塊120和第二閉環控制模塊 130而被調節，如下面將描述的。加速器有效踏板位置模塊140可用來控制變速器控制模塊142及由此產生的換 檔。第一閉環控制模塊120也可用來向發動機控制模塊152發出扭矩命令。第一閉環控制模塊120可包括第一加速度誤差模塊162。第一加速度誤差模塊可 基於車輛的測量加速度和預測加速度產生第一加速度誤差。第一加速度誤差可從第一加速 度誤差模塊162傳遞到第一閉環控制(CLC)更新模塊164。第一閉環控制更新模塊164可 將第一閉環控制信號傳遞到第一扭矩請求模塊166。第一扭矩請求模塊166可使用期望加 速度、第一閉環控制和車輛模型產生用於待傳遞扭矩的第一扭矩請求。第一扭矩請求信號
6可隨後被傳遞到發動機控制模塊152。第二閉環控制模塊130可包括扭矩比率模塊172，其用於產生巡航扭矩請求和最 大軸扭矩的扭矩比率。扭矩比率模塊可將扭矩比率傳遞到德爾塔扭矩比率模塊(delta torque ratio module) 174。德爾塔扭矩比率模塊174可確定對應於扭矩比率減去校準閾 值的德爾塔扭矩比率信號。第二閉環控制模塊還可包括第二加速度誤差模塊176。第二加速度誤差模塊176 可基於期望加速度和預測加速度產生第二加速度誤差。第二加速度誤差信號和德爾塔扭矩 比率信號可用來產生第二閉環控制更新，其包括第二閉環控制(CLC)更新模塊178中的第 二扭矩請求。第二扭矩請求可被提供給加速器有效踏板位置模塊140。來自第一閉環控制 模塊120的信號可被提供給加速器有效踏板位置模塊140和發動機控制模塊152。現在參照圖3，圖中示出了用於操作該系統的方法。系統從步驟210開始。在步 驟212中，確定巡航控制系統是否啟動。如果巡航控制系統沒有啟動，系統在步驟240中終 結。當巡航控制啟動時，本系統可適用。在步驟214中，確定期望的加速度水平。期望的加 速度水平可通過來自巡航控制系統的扭矩請求、車輛響應或巡航開關狀態確定。在步驟216中，使用車輛模型和第一閉環控制條件將期望加速度轉換為巡航軸扭 矩請求。在步驟218中，確定在步驟216中確定的巡航軸扭矩請求是否大於可獲得的最大 軸扭矩。可獲得的最大軸扭矩可由圖2所示的車輛模型模塊114提供。如果巡航軸扭矩請 求大於最大可得軸扭矩，則在步驟220中巡航軸扭矩請求被限制為最大可得軸扭矩。在步 驟220之後並且當巡航軸扭矩請求不大於最大可得軸扭矩時，則執行步驟222。在步驟222 中，使用經限制的巡航扭矩請求、車輛模型和第一閉環控制條件計算預測加速度。在步驟224中，確定車輛的測量加速度。車輛的測量加速度可通過圖1所示的變 速器輸出速度傳感器50確定。還可以多種方式確定加速度，這些方式包括直接傳感器或者 通過例如車輛的車輛速度傳感器等其他類型的傳感器得到。在步驟226中，執行用於扭矩傳遞的第一閉環控制。這將在下面的圖4中更詳細 地描述。步驟226基本上使用第一加速度誤差和對應於此的第一扭矩請求返回一個更新的 第一閉環控制。在步驟228中，輸出使用第一閉環控制傳遞扭矩的第一扭矩請求。第一扭矩控制 可由圖1所示的動力系控制模塊30的發動機控制部分以及動力系控制模塊30的變速器控 制部分使用。在步驟230中，執行用於變速器換檔控制的第二閉環控制模塊。該步驟將在下面 的圖5中更詳細地描述。圖5的輸出是第二加速度誤差和第二閉環控制。在步驟232中， 輸出將要由變速器換檔確定使用的第二扭矩請求，其中變速器換檔確定使用第一閉環控制 條件和第二閉環控制條件的組合。在步驟234中，加速器有效踏板位置(AEPP)可在變速器 換檔確定中被確定。在步驟236中，利用加速器有效踏板位置控制變速器。在步驟238中， 用於降檔齒輪的最大扭矩被增加，並且系統再次被操作。在新檔位下可以相同方式確定另 一次降檔。在步驟238之後，執行步驟240。步驟240結束該方法。現在參照圖4，圖中更詳細地示出了執行第一閉環控制的方法。第一閉環控制確定 方法開始於步驟310。在步驟312中，通過從測量加速度中減去預測加速度來確定第一加速 度"^差ο
在步驟314中，使用在步驟312中產生的第一加速度誤差更新第一閉環控制信號。 在步驟316中，使用期望加速度、第一閉環控制加速度條件和車輛模型確定用於待傳遞扭 矩的第一扭矩請求。第一閉環控制在步驟318中終結。如上所述，圖4的輸出被提供給圖 3的步驟228。現在參照圖5，圖中示出了第二閉環控制方法。第二閉環控制模塊起始於步驟 410。在步驟412中，通過從期望加速度中減去預測加速度得到第二加速度誤差。在步驟 414中，確定扭矩比率。扭矩比率可通過巡航扭矩請求與最大軸扭矩的比率來確定。在步驟416中，車速與設定速度減去校準偏差相比較。當車速小於設定速度減去 校準偏差時，執行步驟418。在步驟418中，如果第二加速度誤差大於校準偏差，步驟420將 第二閉環控制啟動標誌設定為真。在步驟418中，如果第二加速度誤差不大於校準偏差，或 者在步驟416中，如果車速不小於設定車速減去校準偏差，則執行步驟422。在步驟422中， 監測第二閉環控制啟動標誌。如果第二閉環控制啟動標誌不為真，則步驟424結束該過程。 在步驟422中，當第二閉環控制啟動標誌為真時，步驟426確定扭矩比率是否大於一個可校 準的啟用閾值。如果扭矩比率大於啟用閾值，步驟428使用第二加速度誤差沿遞增方向更 新第二閉環控制。此後，步驟430終結該過程。返回步驟426，當扭矩比率不大於啟用閾值時，執行步驟432。在步驟432中，一個 德爾塔扭矩比率被確定為扭矩比率和校準閾值之間的差。在步驟432之後，步驟434使用 德爾塔扭矩比率沿遞減方向更新第二閉環控制。此後，執行步驟436。步驟436確定第二閉 環控制是否等於零。如果第二閉環控制值不等於零，則步驟440終結此過程。如果在步驟 436中第二閉環等於零，則執行步驟438，步驟438將第二閉環控制啟動標誌設定為假。在 步驟438之後，執行步驟440。現在參照圖6A，圖中示出了各種信號的圖表，其中包括一個由底部的車速相對於 頂部的存儲速度限定的速度誤差。圖中示出了一個三角形的速度誤差區域。圖中示出過濾 的加速度瞬時信號(期望加速度)，其限定了一個可得扭矩不足的區域。預測加速度在底部 限定了可得扭矩不足的區域。五檔的可得扭矩不足由具有向下換檔到四檔的五檔線表示。現在參照圖6B，通過使用本發明的超比例踏板位置確定，使可得扭矩不足的區域 最小化。此外，還使得速度誤差最小化。本發明的廣義教導可通過多種形式來實施。因此，雖然本發明包括特定例子，然而 本發明的真正範圍不應當受此限制，因為通過研究附圖、說明書和所附權利要求書，其他變 型對於本領域技術人員來說將變得顯而易見。
權利要求
一種方法，包括啟動巡航控制系統；產生第一閉環控制信號；基於所述第一閉環控制信號產生第一扭矩請求信號；產生第二閉環控制信號；基於所述第二閉環控制信號產生第二扭矩請求信號；以及基於所述第一扭矩請求控制信號和所述第二扭矩請求信號控制變速器。
2.如權利要求1所述的方法，其中產生第一閉環控制信號包括響應於第一加速度誤差 信號產生所述第一閉環控制信號。
3.如權利要求2所述的方法，還包括響應於測量出的加速度信號和預測的加速度信號 產生第一加速度信號。
4.如權利要求3所述的方法，還包括基於車輛模型和經限制的巡航扭矩請求產生所述 預測的加速度信號。
5.如權利要求1所述方法，其中產生第一扭矩請求包括基於期望車輛加速度和車輛模 型產生所述第一扭矩請求。
6.如權利要求1所述的方法，其中產生第二閉環控制信號包括基於第二加速度誤差產 生所述第二閉環控制信號。
7.如權利要求1所述的方法，還包括基於期望的加速度信號和預測的加速度信號產生 所述第二加速度誤差信號。
8.如權利要求7所述的方法，還包括基於車輛模型和經限制的巡航扭矩請求產生所述 預測的加速度信號。
9.如權利要求1所述的方法，其中產生第二扭矩請求信號包括基於扭矩比率信號產生 所述第二扭矩請求信號。
10.一種響應於巡航控制操作車輛動力系的控制模塊，包括產生第一閉環控制信號並基於所述第一閉環控制信號產生第一扭矩請求信號的第一 閉環控制模塊；產生第二閉環控制信號並基於所述第二閉環控制信號產生第二扭矩請求信號的第二 閉環控制模塊；以及基於所述第一扭矩請求控制信號和所述第二扭矩請求信號控制變速器的變速器控制 模塊。
全文摘要
本發明涉及使用雙請求閉環請求控制發動機和變速器的方法和系統，更具體地提供一種響應於巡航控制操作車輛動力系的方法和控制模塊，該控制模塊包括產生第一閉環控制信號並基於第一閉環控制信號產生第一扭矩請求信號的第一閉環控制模塊。該控制模塊還包括產生第二閉環控制信號並基於第二閉環控制信號產生第二扭矩請求信號的第二閉環控制模塊。變速器控制模塊基於第一扭矩請求控制信號和第二扭矩請求信號控制變速器。
文檔編號B60W10/06GK101947957SQ20101017386
公開日2011年1月19日 申請日期2010年5月6日 優先權日2009年5月6日
發明者B·A·舒勒, P·J·奧利裡 申請人:通用汽車環球科技運作公司