CN101303079B - 自适应的集成动力系控制 - Google Patents

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Abstract

用于车辆的动力系控制器包括车辆载荷估算模块、自适应动力需求模块、节气门映射模块和变速器变速映射模块。自适应动力需求模块基于车辆载荷指数选择从踏板位置到动力需求的N个映射之一，并基于接收的踏板位置信号和所选择的N个映射之一确定动力需求信号。节气门映射模块基于动力需求信号选择从速度到节气门控制的P个映射之一，并基于接收的速度信号和所选择的P个映射之一确定节气门控制信号。变速器换档映射模块基于动力需求信号选择从车辆速度到档位的Q个映射之一，并基于接收的车辆速度信号和所选择的Q个映射之一确定档位控制信号。

Description

自适应的集成动力系控制
技术领域
[0001]本公开内容涉及车辆中的动力系控制，并且特别涉及用于自动变速器的档位选择和节气门控制。 
背景技术
[0002]在此提供的背景技术描述是为了总的呈现该公开内容的背景。目前的名义发明人的工作到背景技术部分中描述的程度，以及在提交时没有另外承认为现有技术的描述方面既未明确地也未隐含地承认为针对本公开内容的现有技术。 
[0003]现在参考图1，描述了根据现有技术的发动机系统100的功能方框图。动力系控制器102接收来自车辆传感器104，例如踏板位置传感器和车辆速度传感器的信号。基于这些信号，动力系控制器102向变速器106传递表示选择哪个档位的控制信号。动力系控制器102向发动机108传递表示燃料和点火参数的信号。动力系控制器102向电子节气门控制(ETC)电动机110传递控制信号，该电动机改变了调整发动机108进气的节气门的位置。 
发明内容
[0004]用于车辆的动力系控制器包括车辆载荷估算模块、自适应动力需求模块、节气门映射(map)模块和变速器换档映射模块。车辆载荷估算模块生成车辆载荷指数。自适应动力需求模块基于车辆载荷指数选择从踏板位置到动力需求的N个映射之一，并基于接收到的踏板位置信号和所选择的N个映射之一来确定动力需求信号。 
[0005]该节气门映射模块基于动力需求信号选择从速度到节气门控制的P个映射之一，并基于接收的速度信号和所选择的P个映射之一来确定节气门控制信号。变速器换档映射模块基于动力需求信号选择从车辆速度到档位的Q个映射之一，并根据接收的车辆速度信号和所选择的Q个映射之一来确定档位控制信号。N，P和Q是大于1的整数。 
[0006]在其他的构造中，自适应动力需求模块基于车辆载荷指数选择N个映射中另一个，并基于踏板位置信号和所选择的N个映射之一和所选择的N个映射中另一个的插值来确定动力需求信号。节气门映射模块基于动力需求信号选择P个映射中另一个，并基于速度信号和所选择的P个映射之一和所选择的P个映射中另一个的插值确定节气门控制信号。 
在另一个构造中，变速器换档映射模块基于动力需求信号选择Q个映射中另一个，并基于车辆速度信号和所选择的Q个映射之一和所选择的Q个映射中另一个的插值确定档位控制信号。用于确定节气门控制信号的速度信号包括变速器速度信号。速度信号包括该车辆速度信号。节气门映射模块包括从车辆速度到节气门控制的S组N映射，基于档位控制信号选择S组N映射中的一组，并基于动力需求信号从所选择的S组N映射中的一组中选择N个映射之一。 
在又一个构造中，车辆载荷估算模块基于坡度、牵引载荷量、风阻、有效载荷、速度、海拔和加速度中的至少一个产生车辆载荷指数。该车辆载荷估算模块基于车辆的测量加速度和由发动机转矩所预测的车辆加速度之间的差值来产生车辆载荷指数。踏板位置信号是以来自车辆加速踏板的信号为基础的。 
根据以下提供的详细说明，本公开内容应用性的其他领域是明显的。很清楚详细说明和特定实施例虽然显示了本公开内容的优选实施例，仅仅是图示的目的并没有打算限制本公开内容的范围。 
附图说明
根据详细说明和伴随的附图，将更完全地理解本公开内容，其中： 
图1是根据现有技术的发动机系统的功能方块图； 
图2是根据本公开内容原理的示例性发动机系统的功能方块图； 
图3是根据本公开内容原理的示例性动力系控制器的功能方块图；和 
图4包含了示例性输入/输出关系的图形表示。 
具体实施方式
[0015]以下的描述本质上仅仅是示例性的并且决不打算限制公开内容、其应用或运用。为了清楚起见，在附图中使用相同的附图标记来标识类似的元件。象这里所用的措辞″A、B和C中的至少一个″应该解释为利用非排他的逻辑或表示逻辑(A或B或C)。很清楚在没有改变本公开内容原理的情况下，可以以不同顺序执行方法中的步骤。 
[0016]象这里所用的术语模块指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的，或群)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其他适合元件。 
[0017]现在参考图2，给出根据本公开内容原理的示例性发动机系统200的功能方块图。发动机系统200包括多个传感器20，例如水平传感器202-1、悬挂偏转传感器202-2、加速计202-3和海拔传感器202-4。该传感器202还可能包括节气门位置传感器202-5、踏板位置传感器202-6、变速器速度传感器202-7和车辆速度传感器202-8。 
[0018]来自传感器202的信号由传感器输入模块204接收。传感器输入模块204可以将信号锁定在给定时间、将模拟信号转换为数字信号并且对信号值进行边界检查。动力系控制器206接收来自传感器输入模块204的传感器信号。基于该传感器信号，动力系控制器206将档位选择信号传递到变速器106、将节气门位置控制信号传递到电子节气门控制(ETC)马达110，和将点火和燃料控制信号传递到发动机108。 
[0019]现在参考图3，给出根据本公开内容原理的示例性动力系控制器300的功能方块图。动力系控制器300包括车辆载荷估算模块302、自适应动力需求模块304、节气门映射模块306和变速器换档映射模块308。 
[0020]车辆载荷估算模块302接收发动机转矩信号、车辆速度信号和/或其他信号。基于这些信号，车辆载荷估算模块302产生传递到自适应动力需求模块304的车辆载荷指数。车辆载荷指数是车辆正在经受的载荷测量值。 
[0021]该载荷可能受到车辆行进的坡度、车辆重量、车辆是否在牵引、风阻等等的影响。车辆载荷估算模块302可以使用来自图2中传感器输入模块204的传感器信号来确定车辆载荷指数。车辆载荷估算模块302可以基于车辆速度估算风阻并基于附接于车辆的传感器的测角估算倾斜角。 
[0022]车辆载荷估算模块302可以根据悬挂偏转传感器估算车辆的 有效载荷，可以根据气压传感器估算海拔，并且可以根据加速计或变速器速度读取值估算车辆加速度。在不同实现中，车辆载荷估算模块302可以基于实际车辆加速度和由当前发动机转矩预测的加速度之间的差值来确定或调整该车辆载荷指数。车辆载荷估算模块302的进一步描述可在2006年7月25日提交的、共同转让的美国序列号11/459,703中得到，其公开内容在此全部引用以供参考。 
[0023]自适应动力需求模块304包括存储动力需求对踏板位置的一个或多个数据表的存储器320。踏板位置可根据来自踏板位置传感器的信号决定。可能通过诸如巡航控制和牵引控制的来源改变踏板位置信息。根据来自车辆载荷估算模块302的车辆载荷指数从存储器320中选择数据表。 
[0024]如果车辆载荷指数位于多个表格之间，数值要进行插值计算。例如，在不同实现中，存储器320包括四个数据表并且车辆载荷指数在1到4的范围内。在这种情况下，如果接受2.3的车辆载荷指数，自适应动力需求模块304可以从与2和3的车辆载荷指数对应的数据表中读取动力需求数值。 
[0025]然后自适应动力需求模块304可以利用直线在两个动力需求数值之间进行插值计算。用于上述示例的直线插值将会将来源于数据表2和3的数值差值的30％加到来源于数据表2的数值。如果包括来自其他数据表的动力需求数值，可以采用非线性曲线或最佳拟合线。最终的动力需求数值传递到节气门映射模块306和变速器换档映射模块308。 
[0026]节气门映射模块306包括存储器322，其存储有与节气门位置对变速器速度的曲线图对应的一个或多个数据表。在不同实现中，存储器322可以存储那些实施节气门位置和变速器速度之间的关系的函数而不是存储预计算数据表。节气门映射模块306基于来自自适应动力需求模块304的动力需求信号选择数据表之一。 
[0027]当动力需求信号落在存储器322中的两个数据表之间时，节气门映射模块306可以进行插值计算。节气门映射模块306根据变速器装置输入速度从所选择的数据表或多个数据表确定节气门位置控制信号。节气门映射模块306将节气门位置控制信号传递到图2的ETC马达110。 
[0028]如果节气门映射模块306接收车辆速度而不是变速器速度，节气门映射模块可以包括多组数据表，每组数据表对应于不同的档位或传 动比。档位信号可能来源于变速器换档映射模块308来选择一组数据表；因为档位信号是整数，不需要插值。变速器换档映射模块308包括存储一个或多个数据表的存储器324，该数据表包含从车辆速度到档位控制信号的映射。 
[0029]变速器换档映射模块308基于所接收的动力需求信号从存储器324中选择数据表。如果动力需求信号落在两个数据表之间，变速器换档映射模块308可以进行插值计算。基于车辆速度，变速器换档映射模块308将档位控制信号输出到图2的变速器106。档位控制器信号也可以传递到节气门映射模块306。 
[0030]现在参考图4，给出了通过存储器320、存储器322和/或存储器324以公式和/或表格形式存储的示例性输入/输出关系的图形表示。第一图表402描述了用于自适应动力需求模块，例如图3的自适应动力需求模块304的从踏板位置(例如加速踏板位置)到动力需求的示例性映射。在第一图表402中显示了对应于四个不同车辆载荷指数的四个映射。 
[0031]第二图表404描述了用于节气门映射模块，例如图3的节气门映射模块306的从变速器速度到节气门位置的示例性映射。第二图表404包括对应于四个不同动力需求信号的四个映射。第三图表406描述了用于变速器换档映射模块，例如图3的变速器换档映射模块308的从车辆速度到档位控制的示例性映射。 
[0032]第三图表406包括对应于动力需求信号四个数值的四个映射。这些输入/输出关系可以在发动机的设计期间确定，并且可以在标定期间改变。另外，输入/输出关系可以在驱动时通过动力系控制器300修改以改善燃料经济性。 
[0033]本领域技术人员现在来自上述描述可以理解公开内容的广泛教义可以以各种形式实现。因此，虽然本公开内容包括特定实施例，本公开内容的准确范围不会这样限制，因为当研究附图、说明书及其后的权利要求时，其他的改进对本领域技术人员变得显而易见。 

Claims (18)

1.一种用于车辆的动力系控制器，包括：
车辆载荷估算模块，产生车辆载荷指数；
自适应动力需求模块，包括从踏板位置到动力需求的N映射，基于该车辆载荷指数选择N个映射之一，和基于接收的踏板位置信号和所选择的N个映射之一确定动力需求信号，其中N是大于1的整数；
节气门映射模块，包括从速度到节气门控制的P映射，基于该动力需求信号选择P个映射之一，和基于接收的速度信号和所选择的P个映射之一确定节气门控制信号，其中P是大于1的整数，该速度信号包括变速器速度信号或车辆速度信号；和
变速器换档映射模块，包括从车辆速度到档位选择的Q映射，基于动力需求信号选择Q个映射之一，和基于接收的车辆速度信号和所选择的Q个映射之一确定档位控制信号，其中Q是大于1的整数。
2.如权利要求1所述的动力系控制器，其特征在于该自适应动力需求模块基于车辆载荷指数选择N个映射中另一个，并基于踏板位置信号和所选择的N个映射之一与所选择的N个映射中另一个的插值来确定动力需求信号。
3.如权利要求1所述的动力系控制器，其特征在于该节气门映射模块基于动力需求信号选择P个映射中另一个，并基于所述速度信号和所选择的P个映射之一与所选择的P个映射中另一个的插值来确定节气门控制信号。
4.如权利要求1所述的动力系控制器，其特征在于该变速器换档映射模块基于动力需求信号选择Q个映射中另一个，并基于车辆速度信号和所选择的Q个映射之一与所选择的Q个映射中另一个的插值来确定档位控制信号。
5.如权利要求1所述的动力系控制器，其特征在于用于确定节气门控制信号的该速度信号为变速器速度信号。
6.如权利要求1所述的动力系控制器，其特征在于该速度信号为车辆速度信号，并且节气门映射模块包括从车辆速度到节气门控制的S组N映射，基于档位控制信号选择S组N映射中的一组，并基于动力需求信号从S组N映射中所选择的一组中选择N个映射之一。
7.如权利要求1所述的动力系控制器，其特征在于该车辆载荷估算模块基于坡度、牵引载荷量、风阻、有效载荷、速度、海拔和加速度中的至少一个产生车辆载荷指数。
8.如权利要求7所述的动力系控制器，其特征在于该车辆载荷估算模块基于车辆的测量加速度和由发动机转矩所预测的车辆加速度之间的差值来产生车辆载荷指数。
9.如权利要求1所述的动力系控制器，其特征在于该踏板位置信号基于来自车辆加速踏板的信号。
10.一种用于控制车辆的动力系的方法，包括：
产生用于车辆的车辆载荷指数；
基于该车辆载荷指数选择从踏板位置到动力需求的N个映射之一，其中N是大于1的整数；
接收踏板位置信号、变速器速度信号和车辆速度信号；
基于踏板位置信号和所选择的N个映射之一来确定动力需求信号；
基于动力需求信号选择从速度到节气门控制信号的P个映射之一，其中P是大于1的整数；
基于速度信号和所选择的P个映射之一来确定节气门控制信号，该速度信号包括变速器速度信号或车辆速度信号；
基于动力需求信号选择从车辆速度到档位选择的Q个映射之一，其中Q是大于1的整数；和
基于车辆速度信号和所选择的Q个映射之一来确定档位控制信号。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
基于该车辆载荷指数选择N个映射中另一个；
在所选择的N个映射之一和所选择的N个映射中另一个之间进行插值计算；和
基于踏板位置信号和插值结果确定动力需求信号。
12.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
基于动力需求信号选择P个映射中另一个；
在所选择的P个映射之一和所选择的P个映射中另一个之间进行插值计算；和
基于所述速度信号和插值结果确定节气门控制信号。
13.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
基于动力需求信号选择Q个映射中另一个；
在所选择的Q个映射之一和所选择的Q个映射中另一个之间进行插值计算；和
基于车辆速度信号和插值结果确定档位控制信号。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于用于确定节气门控制信号的该速度信号为变速器速度信号。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于该速度信号为车辆速度信号，并且该方法进一步包括：
基于档位控制信号选择从车辆速度到节气门控制的S组N映射中的一组；和
基于动力需求信号从S组N映射中所选择的一组中选择N个映射之一。
16.如权利要求10所述的方法，进一步包括基于坡度、牵引载荷量、风阻、有效载荷、速度、海拔和加速度中的至少一个产生车辆载荷指数。
17.如权利要求16所述的方法，进一步包括基于车辆的测量加速度和由发动机转矩所预测的车辆加速度之间的差值来产生车辆载荷指数。
18.如权利要求10所述的方法，其特征在于该踏板位置信号基于来自车辆加速踏板的信号。
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