CN106696765B - 车辆速度控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的电动机控制系统包括确定车辆速度的车辆速度模块。闭环(CL)模块基于目标车辆速度与车辆速度之间的差值确定闭环扭矩。电动机扭矩模块基于闭环扭矩和基于加速器踏板位置确定的电动机扭矩请求确定电动机扭矩。切换控制模块基于电动机扭矩控制逆变器切换以控制施加到车辆的电动机的功率。

Description

车辆速度控制系统和方法
技术领域
本发明涉及车辆发动机和马达，特别是涉及控制车辆速度的系统和方法。
背景技术
本文提供的背景描述是为了一般地呈现本发明的上下文的目的。当前署名的发明人的工作(就其在该背景部分所描述的)以及在提交时可以不另外被作为是现有技术的多个方面的描述既不明确地也不隐含地被认可为是本发明的现有技术。
内燃机在汽缸内燃烧空气和燃料混合物以驱动活塞，这产生驱动扭矩。进入发动机的空气流通过节流阀调节。更具体地说是，该节流阀调节节流阀面积，这增加或减小进入发动机的空气流量。随着节流阀面积的增加，进入发动机的空气流增加。燃料控制系统调节所喷射燃料的速率，以便把所需的空气/燃料混合物供给到汽缸和/或实现所需的扭矩输出。增加供给到汽缸的空气和燃料的量增加发动机的扭矩输出。
除了内燃机，或者作为内燃机的替代物，一些车辆可以包括一个或多个产生推进扭矩的电动机或电动发电机。此类车辆有时被称为混合动力车或电动车。
发明内容
在一个特征中，描述了用于车辆的电动机控制系统。车辆速度模块确定车辆速度。闭环(CL)模块基于目标车辆速度和车辆速度之间的差值确定闭环扭矩。电动机扭矩模块基于闭环扭矩和电动机扭矩请求确定电动机扭矩，其中电动机扭矩请求基于加速器踏板位置确定。切换控制模块基于电动机扭矩控制逆变器的切换，以控制施加到车辆的电动机的功率。
在进一步的特征中，目标速度模块基于把车辆速度调整至为零的预定速度选择性地设置目标车辆速度。
在进一步的特征中，响应于所接收的输入，目标速度模块将车辆调整为零的预定速度来设置目标车辆速度，该输入由驾驶员输入至不同于加速器踏板和制动踏板的输入装置。
在进一步的特征中，闭环模块确定闭环扭矩来调节目标车辆速度和趋向于零的车辆速度之间的差值。
在进一步的特征中，电动机扭矩模块进一步基于前馈(FF)扭矩来确定电动机扭矩。
在进一步的特性中，电动机扭矩模块：基于闭环扭矩、前馈扭矩和电动机扭矩请求的总和确定第一电动机扭矩；把第一电动机扭矩的速率变化限制至第一和第二最大量，以产生速率受限的电动机扭矩；基于速度受限的扭矩和选定扭矩的总和确定第二电动机扭矩；并且把第二电动机扭矩限制在最高和最低扭矩极限之间，以产生电动机扭矩。
在进一步的特征中，当闭环状态处于第一状态时，电动机扭矩模块将第一和第二最大量分别设定至第一和第二预定值；当闭环状态处于第二状态时，将第一和第二最大量分别设定至第三和第四预定值；
在进一步的特征中，当闭环状态处于第一状态时，电动机扭矩模块将选定扭矩设置为闭环扭矩；且当闭环状态处于第二状态时，将选定扭矩设置为零。
在进一步的特征中，当车辆速度为零且车辆模式从驾驶模式转换到低速模式时，前馈模块基于前馈扭矩的存储值设置前馈扭矩。
在进一步的特征中，当发生下面至少一个情况时，存储模块存储闭环扭矩：驾驶员促使加速器踏板离开第一静止位置；以及驾驶员促使制动踏板离开第二静止位置。当加速器踏板和制动踏板中至少一个致动后，其中加速器踏板和制动踏板分别在第一和第二静止位置，闭环模块将闭环扭矩设置为等于所存储的闭环扭矩；并且基于该设定后的差值确定闭环扭矩。
在一个特征中，用于车辆的电动机控制方法包括：确定车辆速度；基于目标车辆速度和车辆速度之间的差值确定闭环(CL)扭矩：基于闭环扭矩和电动机扭矩请求确定电动机扭矩，其中电动机扭矩请求基于加速器踏板的位置确定；以及基于电动机扭矩来控制逆变器的开关，以控制施加到车辆的电动机的功率。
在进一步的特征中，电动机控制方法还包括基于将车辆速度调整至为零的预定速度选择性地设置目标车辆速度。
在进一步的特征中，选择性地设置目标车辆速度包括，基于根据所接收的输入将车辆调整为零的预定速度来设置目标车辆速度，该输入由驾驶员输入至不同于所述加速器踏板和制动踏板的输入装置。
在进一步的特征中，确定闭环扭矩包括确定闭环扭矩来调节目标车辆速度和趋向于零的车辆速度之间的差值。
在进一步的特征中，确定电动机扭矩包括基于前馈(FF)扭矩来确定电动机扭矩。
在进一步的特性中，确定电动机扭矩包括基于闭环扭矩、前馈扭矩和电动机扭矩请求的总和确定第一电动机扭矩；将第一电动机扭矩的速率变化限制为第一和第二最大量，以产生速率受限的电动机扭矩；基于速率受限的电动机扭矩和选定扭矩的总和确定第二电动机扭矩；并且将第二电动机扭矩限制在最高和最低扭矩极限之间，以产生电动机扭矩。
在进一步的特征中，确定电动机扭矩包括：当闭环状态处于第一状态时，将第一和第二最大量分别设置为第一和第二预定值；当闭环状态处于第二状态时，将第一和第二最大量分别设置为第三和第四预定值。
在进一步的特征中，确定电动机扭矩包括：当闭环状态处于第一状态时，将选定扭矩设置为闭环扭矩；且当闭环状态处于第二状态时，将选定扭矩设置为零。
在进一步的特征中，电动机控制方法还包括，当车辆速度为零且车辆模式从驾驶模式转换到低速模式时，基于前馈扭矩的存储值设置前馈扭矩。
在进一步的特征中，电动机控制方法还包括，当发生下面至少一个情况时，存储闭环扭矩：驾驶员促使加速器踏板离开第一静止位置；以及驾驶员促使制动踏板离开第二静止位置。设置闭环扭矩包括：当加速器踏板和制动踏板中至少一个致动后，其中加速器踏板和制动踏板分别在第一和第二静止位置，将闭环扭矩设置为等于所存储的闭环扭矩：并且基于该设定后的差值确定闭环扭矩。
本发明的其他适用方面通过详细描述、权利要求和附图将变得显而易见。详细描述和具体实例仅用于说明的目的并且不旨在限制本发明的范围。
附图说明
从详细描述和附图中，本发明将更变得更透彻理解，其中：
图1是示例性发动机系统的功能框图；
图2是示例性发动机控制系统的功能框图；
图3是包括一个混合动力控制模块的示例性实施方式的功能框图；
图4是包括一个电动机扭矩模块的示例性实施方式的功能框图；
图5是包括前馈(FF)模块的示例性实施方式的功能框图；
图6是描绘存储和更新用于电动机控制的闭环扭矩的示例性方法的流程图；以及
图7是描绘控制电动机的示例性方法的流程图。
在附图中，附图标记可以被重新使用，以标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
一种车辆包括一个或多个电动发电机模块(MGUS)，其可以产生用于车辆的推进扭矩。例如，当驾驶员促动加速器踏板时，MGU可以被控制成输出正扭矩来推进车辆。正扭矩输出可以单独使用或与内燃机的扭矩输出组合来推进车辆。有些情况下，MGU也能被控制成输出负推进扭矩，例如把车辆保持静止在斜坡上。
有些情况下，MGU也能被用于将机械能转换成电能。例如，当驾驶员松开加速器踏板时，可操作MGU以将机械能转换成电能。控制MGU以将机械能转换成电能可以被称为再发电。
除了加速器踏板和制动踏板，车辆包括用于接收驾驶员输入的输入装置(例如，踏板、按钮、开关等)，以使车辆减速。驾驶员可以与输入装置交互，例如，使车辆减速至停止。输入装置的使用可能够使驾驶员减慢车辆，同时最小化机械致动的使用/磨损。
根据使用闭环控制的目标车辆速度曲线，控制模块控制车辆的MGU(多个)，以控制车辆的减速。一旦停止，则控制模块控制MGU(多个)以保持车辆停止，甚至在非零级道路上。如果车辆面对下坡停下来，同时在前进驾驶模式，则控制模块控制MGU(多个)，以产生负扭矩以保持车辆停止。
现参考图1，示例性发动机系统100的功能框图被示出。发动机系统100包括发动机102，其基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动扭矩。发动机102可以是汽油火花点火内燃机或另一种合适类型的发动机。同时，示出了包括发动机器的车辆的实例，本申请也适用于不包括发动机的车辆，如电动汽车。
空气通过节流阀112吸入到进气歧管110中。仅作为示例性，节流阀112可包括蝶形阀，其具有可旋转的叶片。发动机控制模块(ECM)114控制节流阀致动器模块116，其调控节流阀112的开度，以控制吸入到进气歧管110的空气的量。
空气从进气歧管110被吸入到发动机102的汽缸中。同时发动机102可以包括多个汽缸，出于说明目的，单个代表性汽缸118被示出。仅作为示例性，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10或12个汽缸。ECM 114可指示汽缸致动器模块120以选择性地停用一些汽缸。停用一个或多个汽缸可在某些发动机操作条件下提高燃料经济性。
发动机102可以使用四冲程循环或其他操作循环来操作。下面描述的四冲程循环的四个冲程，可以被称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴(未示出)的每一个旋转期间，四个冲程中的两个发生在汽缸118内。因此，两个曲轴的旋转对于汽缸118是必须的，以便经历所有四种冲程。
在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气阀122吸入汽缸118中。ECM114控制燃料致动器模块124，其调控燃料喷射来完成实现目标空气/燃料比。燃料可以在中央位置或在多个位置，例如在每个汽缸的进气阀附近被喷射入进气歧管110中。在各种实施方式中(未示出)，燃料可以被直接喷射入汽缸或进入与汽缸相关联的混合室中。燃料致动器模块124可以停止燃料喷射到被停用的汽缸中。
被喷射的燃料与空气混合并形成汽缸118中的空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，在汽缸118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。火花致动器模块126基于来自ECM114的信号激励汽缸118中的火花塞128，这将点燃空气/燃料混合物。火花的正时可以相对于当活塞在其最高位置的时间来指定，该最高位置被称为上止点(TDC)。
火花致动器模块126可以通过正时信号来控制，该正时信号指定在TDC之前或之后多远来产生火花。因为活塞位置直接关系到曲轴的转动，火花致动器模块126的操作可与曲轴角同步。产生火花可以被称为点火事件。火花致动器模块126可以具备针对每次点火事件改变火花正时的能力。当火花正时在最后点火事件和下一点火事件之间改变时，火花致动器模块126可改变下一点火动作的火花正时。火花致动器模块126可以停止提供火花，以停用汽缸。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞远离TDC，从而驱动曲轴。燃烧冲程可以被定义为在活塞到达TDC和活塞到达下止点(BDC)之时之间的时间。在排气冲程期间，活塞开始移动远离BDC，并通过排气阀130排出燃烧的副产物。燃烧的副产物经由排气系统134从车辆排出。
进气阀122可以通过进气凸轮轴140进行控制，而排气阀130可以通过排气凸轮轴142进行控制。在不同实施方式中，多个进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140)可以控制汽缸118的多个进气阀(包括进气阀122)，和/或可控制多排汽缸(包括汽缸118)的进气阀(包括进气阀122)。类似的，多个排气凸轮轴(包括排气凸轮轴142)可控制汽缸118的多个排气阀，和/或可以控制多排汽缸(包括汽缸118)的排气阀(包括排气阀130)。在其他不同的实施方式中，进气阀122和/或排气阀130可以通过除凸轮轴以外的装置来控制，例如无凸轮阀致动器。汽缸致动器模块120可以通过禁用进气阀122和/或排气阀130的打开来停用汽缸118。
进气阀122打开的时间可通过进气凸轮相位器148相对于活塞TDC而变化。排气阀130打开的时间可通过排气凸轮相位器150相对于活塞TDC而变化。相位器致动器模块158可以基于来自ECM 114的信号控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。在实施时，可变阀升程(未示出)也可通过相位器致动器模块158控制。
发动机系统100可以包括一个或多个增压装置，如涡轮增压器。涡轮增压器包括热涡轮160-1，其通过流经排气系统134的热废气驱动。涡轮增压器还包括冷空气压缩机160-2，其通过涡轮1601驱动。压缩机160-2压缩领先进入节流阀112的空气。在不同实施方式中，由曲轴驱动的增压器(未示出)，可以压缩来自节流阀112的空气并将压缩空气输送到进气歧管110。
废气门162可允许排气绕过涡轮160-1，从而减少了由涡轮增压器提供的增压(吸入空气压缩量)。增压致动器模块164可以通过控制控制废气门162的开度来控制涡轮增压器的增压。在不同实施方式中，可实施两个或更多个涡轮增压器，并由增压致动器模块164控制。
空气冷却器(未示出)可将热量从压缩空气充量传递至冷却介质，诸如发动机冷却剂或空气。利用发动机冷却剂冷却压缩空气充量的空气冷却器可以被称为作为中间冷却器。利用空气冷却压缩空气充量的空气冷却器可以被称为作为充量空气冷却器。压缩的空气充量可吸收热量，例如，通过压缩和/或来自排气系统134的组件。尽管为了说明目的而分开示出，涡轮160-1和压缩机160-2可彼此附接，把吸入空气放置靠近热排气。
发动机系统100可以包括废气再循环(EGR)阀170，其选择性地把废气重新引导回进气歧管110。EGR阀170可以位于涡轮增压器的涡轮160-1的上游。EGR阀170可以通过基于来自ECM 114的信号由EGR致动器模块172控制。
车辆可以包括驾驶员能够致动的踏板，例如，以尽量最小化或防止利用机械/摩擦致动使车辆减速。驾驶员能够通过压下制动踏板(未示出)的来施加机械制动。然而，踏板的使用使得驾驶员能够使车辆减速，而无需使用机械致动，从而最小化机械致动的磨损。减速可例如通过再生制动和/或使用一个或多个电动机来完成。踏板传感器174监测踏板的致动并生成信号，指示踏板是否被致动。虽然给出了踏板的实例，然而也可以使用按钮、开关、旋钮、或另一种合适种类的致动器。当踏板没有被致动时，在某些情况下，再生制动可以附加地或可替代地执行。再生制动可以单独使用，或与机械制动结合使用。
曲轴的位置可以使用曲轴位置传感器180测得。曲轴的转速(发动机速度)可以基于曲轴位置来确定。发动机冷却剂的温度可以使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182来测量。ECT传感器182可以位于发动机102内或在其他冷却剂被循环的位置，如散热器(未示出)。
进气歧管110内的压力可以使用的歧管绝对压力(MAP)传感器184来测量。在不同实施方式中，可以测量发动机真空，该真空是环境空气压力和进气歧管110内压力的差值。流入进气歧管110的空气的质量流率可以使用质量空气流量(MAF)传感器186来测量。在不同实施方式中，MAF传感器186可以位于外壳中，该外壳还包括节流阀112。
节流阀致动器模块116可以用一个或多个节流阀位置传感器(TPS)190监控节流阀112的位置。待被吸入到发动机102中的空气的环境温度可以用进气温度(IAT)传感器192测量。发动机系统100还可以包括一个或多个其他传感器193，如环境湿度传感器，一个或多个爆震传感器，压缩机出口压力传感器和/或节流阀进口压力传感器，废气门位置传感器、EGR位置传感器，和/或一个或多个其他合适的传感器。ECM 114可以用传感器的信号来对发动机系统100做出控制决定。
ECM 114可以与变速器控制模块194通信以协调变速器(未示出)的换档。例如，ECM114可以在换档期间减少发动机扭矩。ECM 114可以与混合控制模块196通信以协调发动机102和一个或多个电动发动机单元(MGUs)例如MGU 198的运行。MGU能生成用于预定行进方向的扭矩(有时称为正扭矩)并能生成用于与预定行进方向相反方向的扭矩(有时称为负扭矩)。负扭矩可以用于例如在驾驶车辆时使车辆保持面对下山。MGU还能操作为发电机产生电能，例如供车辆电气系统使用和/或储存在电池中。在不同实施方式中，ECM 114、变速器控制模块194和混合控制模块196的各种功能可以集成在一个或多个模块中。
每个改变发动机参数的系统都可以被称为发动机致动器。例如，节流阀致动器模块116可以调节节流阀112的开度以实现目标节流阀面积面积。火花致动器模块126控制火花塞以实现相对于活塞TDC的目标火花正时。燃料致动器模块124控制燃料喷射器以实现目标燃料供给参数。相位器致动器模块158可以控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150以分别实现目标进气和排气凸轮相位器角度。EGR致动器模块172可以控制EGR阀170以实现目标EGR打开面积。增压致动器模块164控制废气门162以实现目标废气门打开面积。汽缸致动器模块120控制汽缸停用以实现激活或停用汽缸的目标数量。ECM 114生成用于发动机致动器的目标值以使发动机102生成目标发动机输出扭矩。
现参考图2，示出了示例性发动机控制系统的功能框图。ECM 114包括基于驾驶员输入212确定驾驶员扭矩请求208的驾驶员扭矩模块204。驾驶员输入212可以包括例如加速器踏板位置(APP)、制动踏板位置(BPP)和/或巡航控制输入。在不同实施方式中，巡航控制输入可以由试图在车辆路径中在车辆和物体之间保持至少一个预定距离的自适应巡航控制系统提供。驾驶员扭矩模块204基于把驾驶员输入与驾驶员扭矩请求联系起来的一个或多个查询表确定驾驶员扭矩请求208。APP和BPP可以分别用一个或多个APP传感器和BPP传感器测量。
驾驶员扭矩请求208是车轴扭矩请求。车轴扭矩(包括车轴扭矩请求)是指车轮处的扭矩。如下文将进一步讨论的，推进扭矩(包括推进扭矩请求)与车轴扭矩的不同在于推进扭矩可以指变速器输入轴处的扭矩。
车轴扭矩仲裁模块216在驾驶员扭矩请求208和其他车轴扭矩请求220之间仲裁。车轴扭矩(车轮处的扭矩)可以通过不同来源包括发动机102和/或一个或多个MGU例如MGU198产生。其他车轴扭矩请求220的实例包括但不限于：在检测到正车轮滑移时由牵引力控制系统所请求的扭矩减少，为了抵消负车轮滑移的扭矩增加请求，为了减少车轴扭矩以确保车辆停止时车轴扭矩不超出致动保持车辆能力的制动管理请求，以及为了减少车轴扭矩以防止车辆超过预定速度的车辆超速扭矩请求。车轴扭矩仲裁模块216基于在所接收的车轴扭矩请求208和220之间的仲裁结果输出一个或多个车轴扭矩请求224。
混合模块228可以确定发动机102应产生多少扭矩以及MGU 198应产生多少扭矩。混合模块228向推进扭矩仲裁模块236输出一个或多个发动机扭矩请求232。发动机扭矩请求232指示所请求的发动机102的扭矩输出。混合模块228还向混合控制模块196输出电动机扭矩请求234。电动机扭矩请求234指示所请求的MGU 198的扭矩输出(正或负)。
推进扭矩仲裁模块236将发动机扭矩请求232从车轴扭矩域(车轮处的扭矩)转换成推进扭矩域(例如，变速器输入轴处的扭矩)。推进扭矩仲裁模块236仲裁所转换的扭矩请求与其他推进扭矩请求240。其他推进扭矩请求240的实例包括但不限于：用于发动机超速保护而请求的扭矩减少和用于防止失速而请求的扭矩增加。推进扭矩仲裁模块236可以输出一个或多个推进扭矩请求244作为仲裁结果。
致动器控制模块248基于推进扭矩请求244控制发动机102的一个或多个致动器252。基于推进扭矩请求244，致动器控制模块248可以控制节流阀112的开度、火花塞所提供的火花的正时、燃料喷射器喷射燃料的正时和量、汽缸致动/停用、进气及排气阀相位、一个或多个增压装置(例如，涡轮增压器、增压器等)的输出、EGR阀170的开度、和/或一个或多个其他发动机致动器。在不同实施方式中，推进扭矩请求244可以在致动器控制模块248使用之前调节或修改，例如建立扭矩储备。
混合控制模块196基于电动机扭矩请求234控制逆变器模块256的开关。逆变器模块256的开关控制从能量存储设备(ESD)260例如一个或多个电池到MGU 198的功率流。因此，逆变器模块256的开关控制MGU 198的扭矩。逆变器模块256的开关还控制从MGU 198到ESD 260的功率流，例如机械能由MGU 198通过再生转换成电能。
图3包括混合控制模块196的示例性实施方式的功能框图。混合控制模块196包括基于电动机扭矩请求234确定用于MGU 198的电动机扭矩308的电动机扭矩模块304(见图4)、闭环(CL)扭矩312和前馈(FF)扭矩316。电动机扭矩模块304在下文进一步讨论。
闭环模块320确定闭环扭矩312。例如，闭环模块320可以基于在闭环状态330处于活动状态时用闭环反馈控制将车辆速度324与目标车辆速度328之间的差值朝着零调节而确定闭环扭矩312。闭环扭矩312可以是正或负。例如，在车辆向前行驶下坡而目标车辆速度328是零时，闭环扭矩312可以是负的。负的闭环扭矩312使得MGU 198产生负扭矩来使车辆尽管向下朝着该坡仍能停止和保持在零速。一般来说，闭环扭矩312可以在车辆速度324大于目标车辆速度328时是负的，在车辆速度324小于目标车辆速度328时是正的。
闭环模块320可以包括例如基于车辆速度324与目标车辆速度328之间的差值确定闭环扭矩312的比例积分(PI)控制器。虽然提供了比例积分控制器的实例，仍可以使用另一个合适的闭环控制器。
车辆速度模块332确定车辆速度324。例如，车辆速度模块332可以分别基于MGU198的一个或多个电动机速度336确定车辆速度324。车辆速度模块332可以例如基于电动机速度336的平均值设定车辆速度324或设定成等于电动机速度336的平均值。电动机速度336可以例如用与MGU 198相关联的电动机速度(或位置)传感器测量。虽然提供了基于电动机速度336确定车辆速度324的实例，仍可以以另一种合适的方式确定车辆速度324，例如基于车辆的一个或多个车轮速度或基于变速器轴的转速或车辆传动系统。
车辆加速度模块340基于车辆速度324确定当前车辆加速度334。例如，车辆加速度模块340可以基于预定时间段(例如一个控制循环内)车辆速度324的变化确定车辆速度324。
目标速度模块348确定用于未来时间段的目标车辆速度概况，更具体地，是用于闭环状态330变换到活动状态时未来控制循环的数量。在每个控制循环期间闭环状态330处于活动状态时，目标速度模块348从目标车辆速度概况选择下一个目标车辆速度并将目标车辆速度328设置为选定车辆速度。
踏板传感器174可以生成踏板状态352来指示踏板是否被致动。目标速度模块348可以确定目标车辆速度概况，用于在踏板状态352指示踏板被致动时将车辆从当前车辆速度324调节为零。
目标速度模块348可以例如在闭环状态330变换为活动状态时和/或当踏板状态352变化而闭环状态330为活动状态时基于当前车辆速度324和当前车辆加速度344，确定目标车辆速度概况用于调节车辆速度324(例如，调节为零)。
目标车辆速度概况可以包括三个阶段，第一阶段出现在未来时段的第一时段，第二阶段出现在未来时段的第二时段，第三阶段出现在未来时段的第三时段。当启用条件满足时第一时段开始，第一时段结束时第二时段开始，第二时段结束时第三时段开始并对应于未来时段的结束。减速度在第一时段可以增加(即，加速度可以减小)，减速度在第二时段可以近似恒定或最低限度地减小，减速度在第三时段可以减至零。
目标速度模块348可以基于在启用条件满足时的当前车辆速度324和当前车辆加速度344，分别确定未来时段和未来时段的第一、第二和第三时段的百分比。百分比之和等于100％，且每个百分比小于或等于100％。
例如，目标速度模块348可以用把车辆速度和加速度与未来时段以及第一、第二、第三百分比联系起来的一个或多个函数和/或映射基于当前车辆速度324和当前车辆加速度344，确定未来时段以及第一、第二和第三百分比。目标速度模块348可以接下来基于未来时段和第一百分比的设置第一时段。目标速度模块348可以接下来基于未来时段和第二百分比设置第二时段。目标速度模块348可以接下来基于未来时段和第三百分比设置第三时段。在不同实施方式中，当启用条件满足时，目标速度模块348可以直接基于当前车辆速度324和当前车辆加速度344确定第一、第二和第三时段。
当启用条件满足时，目标速度模块348还可以基于当前车辆速度324和当前车辆加速度344，确定未来时段的第一、第二和第三时段的第一、第二和第三减速率。例如，目标速度模块348可以用把车辆速度和加速度与第一、第二、第三减速率联系起来的一个或多个函数和/或映射，基于当前车辆速度324和当前车辆加速度344，确定第一、第二和第三减速率。第一、第二和第三减速率中的一个或多个可以不同于第一、第二和第三减速率中其他的一个或多个。第一、第二和/或第三减速率在第一、第二或第三时段内分别可以发生变化。然而，一个时段结束时的减速率可以等于下一时段开始时预定量的减速率或在下一时段开始时预定量的减速率范围内，使得减速中不出现跳跃或大的变化。目标速度模块348基于在未来时段的第一、第二和第三时段实现第一、第二和第三减速率而生成目标车辆速度概况。目标车辆速度概况控制使车辆停止的方式，使得将车辆停止可以被驾驶员感知为平稳、舒适、可重复，并在闭环状态330变换为活动状态之前与车辆行为(例如，减速)连续。
当闭环状态330处于暂停状态或非活动状态时，目标速度模块348可以将目标车辆速度以预定速率向当前车辆速度324渐变。
如上所述，闭环模块320确定闭环扭矩312以向目标车辆速度328调节车辆速度324。换种方式描写，闭环模块320确定闭环扭矩312以将车辆速度324与目标车辆速度328之间的差值向零调节。由于道路坡度影响车辆速度324，当闭环状态330处于活动状态时，闭环模块320获知道路坡度信息，而不直接感测道路坡度。道路坡度信息可以包括或者由例如闭环扭矩312和/或一个或多个其他获知的参数来表示。当闭环状态330处于非活动状态时，闭环模块320重置获知的道路坡度信息(例如，闭环扭矩312)。然而，当闭环状态330为暂停状态时，闭环模块320不重置获知的道路坡度信息(例如，闭环扭矩312)。
闭环状态模块356设置闭环状态330。例如，车辆速度324小于预定速度(预定速度大于零)，闭环状态模块356可以在驾驶员扭矩请求208(或者根据驾驶员扭矩请求208生成的电动机扭矩请求234)为零或小于预定扭矩时，将闭环状态330设置为活动状态。附加地或可选地，当驾驶模式360为倒档时车辆朝着坡道向下行驶时或者当驾驶模式360为前进、低速或另一个前进档时车辆沿坡道向下后移时，闭环状态模块356可以将闭环状态330设置为活动状态。驾驶模式360在一些车辆中可以是例如驻车、前进、低速、空档或倒档。驾驶模式360可以基于驻车、倒档、空档、前进、低速(PRNDL)选择器或由使用者致动的操纵杆的位置而提供。在这些情况下，将闭环状态330变换为活动状态的目的是为了在驾驶员的扭矩请求不足以阻止车辆沿与意图运动相反的方向行驶时，不管驾驶员经由加速器踏板和/或制动踏板请求的扭矩，用闭环控制主动使车辆停止。
当APP和/或BPP大于零(指示加速器踏板和/或制动踏板被压下或施力)，和/或驾驶员扭矩请求208大于零或大于预定扭矩时，闭环状态模块356可以将闭环状态330设置为暂停状态。当车辆速度324在预定速度范围之外、未检测到驾驶员的占用时，和/或当一个或多个其他条件被满足时，闭环状态模块356可以将闭环状态330设置为非活动状态。
当车辆速度324为零、驾驶员将驾驶模式360从驱动模式变为低速模式时，前馈模块364(见图5)确定前馈扭矩316以将车辆保持在山坡上。在这种情况下，驾驶模式360的改变可以没有前馈模块364而允许车辆下坡。前馈模块364在后文进一步讨论。
如上所述，电动机扭矩模块304基于电动机扭矩请求234、闭环扭矩312和前馈扭矩316确定电动机扭矩308。切换控制模块370基于电动机扭矩308控制逆变器模块256开关的切换，以控制至/自MGU 198的功率流。
图4是电动机扭矩模块304的示例性实施方式的功能框图。第一加和模块404基于电动机扭矩请求234、闭环扭矩312和前馈扭矩316的和设定第一电动机扭矩408或将第一电动机扭矩408或设定为等于电动机扭矩请求234、闭环扭矩312和前馈扭矩316的和。
速率限制模块412通过第一电动机扭矩408中的速率限制变化来产生速率受限的电动机扭矩416。更具体地，当速率受限的电动机扭矩416小于第一电动机扭矩408时，速率限制模块412朝着第一电动机扭矩408将速率受限的电动机扭矩416每个控制循环增加高达第一最大量。当速率受限的电动机扭矩416大于第一电动机扭矩408时，速率限制模块412朝着第一电动机扭矩408将速率受限电动机扭矩416每个控制循环减少高达第二最大量。当速率受限的电动机扭矩416与第一电动机扭矩408之间的差值小于第一和第二最大量中的一个时，速率限制模块412将速率受限的电动机扭矩416设置为第一电动机扭矩408。
第一和第二最大量通过最大量模块420设置并统一由424示出。当闭环状态330处于活动状态时，最大量模块420将第一和第二最大量分别设置成第一和第二预定值。当闭环状态330处于暂停状态时，最大量模块420将第一和第二最大量424分别设定成第三和第四预定值。第一和第二预定值比第三和第四预定值允许每个控制循环更大的变化。
第二加和模块428基于速率受限的电动机扭矩416和选定扭矩436的和设置第二电动机扭矩432或将第二电动机扭矩432设置为等于速率受限电动机扭矩416和选定扭矩436的和。选择模块440基于闭环状态330将选定扭矩436设置成闭环扭矩312和零444中的一个。当闭环状态330处于活动状态时，选择模块440将选定扭矩436设置成闭环扭矩312。当闭环状态330处于暂停状态或活动状态时，选择模块440将选定扭矩436设定成零444。
限制模块448将第二电动机扭矩432限制在上扭矩极限和下扭矩极限(包括上限和下限)之间，并输出电动机扭矩308。上扭矩极限和下扭矩极限可以为固定的预定值或限制模块448可基于一个或多个当前的操作参数，例如ESD 260的充量状态来确定上限和下限。
图5为前馈模块364的示例性实施方式的功能框图。触发模块504基于驾驶模式360和车辆速度324选择性地产生触发信号508。更具体地说，当出现所有下述情况时，触发模块504产生触发信号508：(i)驾驶模式360从驱动转换到低速；(ii)车辆速度324为零(并且目标车辆速度328也为零)；和(iii)制动踏板位置(BPP)536表明驾驶员未施加制动踏板(例如，BPP＝0)。在(i)、(ii)和(iii)的至少一个未满足时，触发模块504可不产生触发信号508。在驾驶模式360从驱动转换到低速时，同时当车辆速度324为零时，车辆可在车辆处于非零坡路上时移动。在这种情况下，闭环模块320将以产生闭环扭矩312的方式给予响应，以将车辆速度324恢复到零，而该车辆将移动。前馈模块364在这种情况下将车辆移动最小化或阻止车辆移动。
当产生触发信号508时，即使驾驶模式360从驱动转换到低速，前馈确定模块528确定前馈扭矩316以防止车辆运动。前馈确定模块528基于驾驶模式360从驱动转换到低速确定前馈扭矩316。驾驶模式360从驱动转换到低速时，前馈扭矩316可为校准后保持车辆停止的固定的预定值。
再参考图3，存储模块380在一些情况下选择性地存储闭环扭矩312。例如，在闭环模块320基于目标车辆速度328趋于零减慢/减小到零产生闭环扭矩312的同时，存储模块380在至少下述一种情况时存储闭环扭矩312：(i)BPP 536从0转换到大于0(表明驾驶员从未施加制动踏板转换到施加制动踏板)；和(ii)加速器踏板位置(APP)384从0转换到大于0(表明驾驶员从未施加加速器踏板转换到施加加速器踏板)。在车辆速度324为零和车辆速度为非零且(i)和(ii)中至少一项满足时，存储模块380存储闭环扭矩312。
随后，当(i)和(ii)不再满足时，存储模块380输出存储的闭环扭矩作为存储的闭环扭矩388。换句话说，在存储闭环扭矩312时以及存储闭环扭矩312后，BPP 536从大于0转换到0(表明驾驶员松开制动踏板)和/或APP 384从大于0转换到0(表明驾驶员松开加速器踏板)时，存储模块380输出存储的闭环扭矩作为存储的闭环扭矩388。然后，闭环模块320将闭环扭矩312设置为存储的闭环扭矩388。以这种方式，在驾驶员松开制动踏板和/或加速器踏板时，存储模块380将存储的闭环扭矩388存储到闭环模块320。这防止了闭环模块320必须重新学习闭环扭矩312回到存储的闭环扭矩388，并且可减少车辆移动的时间。
作为实例，考虑在驾驶员未施加制动或加速器踏板的情况下车辆速度在7％坡度时为3kph以及车辆速度随着目标车辆速度328趋于零减少而通过闭环模块320减少的示例性情形。如果驾驶员施加制动踏板，则存储模块380存储闭环扭矩312。如果驾驶员随后在车辆速度已经达到零后松开制动踏板，则闭环模块320可基于存储的闭环扭矩设置闭环扭矩312。例如，在对于车辆速度为零而存储闭环扭矩312时，闭环模块320可通过外推存储的闭环扭矩和车辆速度确定闭环扭矩312。这有助于驾驶员在停止时松开制动踏板。闭环模块320可通过存储的闭环扭矩保持车辆停止不动或必须小幅度改变闭环扭矩312以保持车辆停止不动。
作为另一实例，考虑车辆速度在非零(或零)坡路上为零(通过闭环模块320转换到零后)以及驾驶员未施加制动或加速器踏板的示例性情形。如果驾驶员施加加速器踏板，则存储模块380存储闭环扭矩312。如果驾驶员随后松开加速器踏板，则闭环模块320基于存储的闭环扭矩设置闭环扭矩312。例如，考虑到车辆速度为零的情况，对于当前车辆速度，闭环模块320通过外推存储的闭环扭矩确定闭环扭矩。
图6为描绘存储和更新闭环扭矩312的示例性方法的流程图。如上所述，闭环模块320可基于将车辆速度324和目标车辆速度328间的差值降低到零设置闭环扭矩312。当闭环状态330处于活动状态时，控制开始于612处。车辆速度324在612处可为零或非零。
在612处，存储模块380确定驾驶员是否从未施加制动踏板转换到施加制动踏板和/或是否从未施加加速器踏板到施加加速器踏板。例如，存储模块380可确定BPP 536是否从0转换到大于0和/或APP 384是够从0转换到大于0。作为另一实例，存储模块380可确定闭环状态330是否从活动状态转换到暂停状态。如果612为真，则存储模块380在616处存储闭环扭矩312，并且继续以620控制。如果612为假，则可终止控制。
在620处，存储模块380可确定驾驶员是否已松开(之前施加的)制动踏板和加速器踏板的至少一个。例如，存储模块380可确定BPP 536和APP 384在620处是否为零。如果620为真，则闭环模块320可在624处基于存储的闭环扭矩388设置闭环扭矩312。例如，闭环模块320可基于存储的闭环扭矩388、存储的闭环扭矩388时的车辆速度328以及车辆速度328的当前值确定闭环扭矩312，并将闭环扭矩312设置为确定的闭环扭矩。如果620为假，则控制可返回到620。控制还可验证闭环控制是仍处于暂停状态还是尚未转换到非活动状态。虽然控制被示出和讨论为结束，图6的实例对应一个控制回路，并且控制回路可在各预定的周期下起动。
图7包括描绘控制电动机的示例性方法的流程图。以混合模块228确定电动机扭矩请求234、闭环模块320确定闭环扭矩312以及前馈模块确定前馈扭矩316的704开始控制。在708处，第一加和模块404基于闭环扭矩312、前馈扭矩316以及电动机扭矩请求234的总和设置第一电动机扭矩408，或将第一电动机扭矩408设置为等于闭环扭矩312、前馈扭矩316以及电动机扭矩请求234的总和。
在712处，最大模块420和选择模块440确定闭环状态330是否处于活动状态。如果712为真，则继续以716控制。最大模块420在716处将第一和第二最大量设置为第一和第二预定值。选择模块440还在716处将选定扭矩436设置为闭环扭矩312。在720处，最大模块420将第一和第二最大量设置为第三和第四预定值，并且选择模块440还将选定扭矩436设置为零444。控制在724处继续进行。第一和第二预定值允许第一电动机转矩408(用于具有活动闭环状态330的操作)比第三和第四预定值更大的变化。
在724处，速率限制模块412通过第一电动机扭矩408高达第一最大量(当增加第一电动机扭矩408时)或高达第二最大量(当减少第一电动机扭矩408时)的速率限制变化确定速率受限的电动机扭矩416。第二加和模块428在728处基于速率受限的电动机扭矩416和选定扭矩436的总和设置第二电动机扭矩432或将第二电动机扭矩432设置为等于速率受限的电动机扭矩416和选定扭矩436的总和。
限制模块448在732处将第二电动机扭矩432限制到上扭矩极限和下扭矩极限之间以生成电动机扭矩308。更具体地说，当第二电动机扭矩432在上扭矩极限和下扭矩极限之间时，限制模块448基于第二电动机扭矩432设置电动机扭矩308或将限制模块448设置为等于第二电动机扭矩432。当第二电动机扭矩432大于上扭矩极限时，限制模块448将电动机扭矩308设置为上扭矩极限。当第二电动机扭矩432小于下扭矩极限时，限制模块448将电动机扭矩308设置为下扭矩极限。
在740处，切换控制模块370基于电动机扭矩308控制逆变器模块256开关的切换。因此，逆变器模块256基于实现电动机扭矩308将功率施加到MGU 198。虽然控制被示出并讨论为结束，但是图7的实例对应一个控制回路，并且控制回路可在各预定的周期下起动。
上述描述仅在本质上给予说明，并且绝不意图限制本发明、其应用或用途。本发明的广泛教导可以通过各种形式来实现。因此，虽然本发明包括具体实例，但是本发明的真实范围不应当如此限制，因为在研究附图，说明书和所附权利要求书之后，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本发明的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，虽然每个实施例在上面被描述为具有某些特征，但是关于本发明的任何实施方案描述的那些特征中的任何一个或多个可以在任何其他实施方案的特征中实现和/或与其组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，描述的实施方案不是相互排斥的，并且一个或多个实施方案彼此的置换仍在本发明的范围内。
使用各种术语描述元件(例如，模块、电路元件、半导体层等)间的空间和功能关系，包括“连接”、“接合”、“耦合”、“邻接”、“紧挨”、“在...之上”、“上方”、“下方”和“设置”。除非明确描述为“直接”，当第一和第二元件间的关系在上述公开中予以说明时，该关系不但可为第一和第二元件间不存在任何中间元件的直接关系，而且也可为第一和第二元件间存在(空间上或功能上)一个或多个中间元件的间接关系。如本文所使用的，短语A，B和C中的至少一个应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或的逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“至少一个的A，至少一个B和至少一个的C。
在本申请中，包括下面的定义，术语“模块”或术语“控制器”可用术语“电路”替换。术语“模块”可指，为部分或包括专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行编码的处理器电路(共享、专用或群组)；存储处理器电路执行的编码的存储电路(共享、专用或群组)；提供所述功能的其他合适的硬件组件；或一些或所有上述组合，例如在系统芯片中。
模块可包括一个或多个接口电路。在一些实例中，接口电路可包括连接到局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本发明的任何给定模块的功能性可分布到经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在另一个实例中，服务器(也被称为远端或云)模块可代表客户端模块实现一些功能性。
如上文所使用的术语代码可包括软件、固件和/或微码，并可指代程序、例程、功能、分类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包含执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器电路。术语群组处理器电路包含与额外的处理器电路结合执行来自一或多个模块的一些或所有代码的处理器电路。对多个处理器电路的参考包含离散芯片上的多个处理器电路、单个芯片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个芯、单个处理器电路的多个线程或以上的组合。术语共享存储器电路包含存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器电路。术语群组存储器电路包含与额外的存储器结合存储来自一或多个模块的一些或所有代码的存储器电路。
术语存储器电路为术语计算机可读介质的子集。如本文中所使用的术语计算机可读介质不包含通过介质(例如在载波上)传播的暂时性电或电磁信号；术语计算机可读介质因此可被认为是有形的和非暂时性的。非暂时性、有形计算机可读介质的非限制性实例为非易失性存储器电路(例如，闪速存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩膜只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如，静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(例如，模拟或数字磁带或硬盘驱动器)以及光存储介质(例如，CD、DVD或蓝光光盘)。
本申请案中描述的设备和方法可部分或全部由通过配置通用计算机以执行计算机程序中体现的一或多个特定功能而产生的专用计算机实施。上文所描述的功能框、流程图组件和其他元件用作软件规格，其可通过技术人员或程序员的常规工作翻译成计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非暂时性、有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可包含与专用计算机的硬件相互作用的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定装置相互作用的装置驱动器、一或多个操作系统、用户应用、背景服务、背景应用等。
计算机程序可包括：(i)待解析的描述性文本，例如HTML(超文本标记语言)或XML(可扩展标记语言)，(ii)汇编代码，(iii)由编译器从源代码产生的目标代码，(iv)供解译器执行的源代码，(v)由即时编译器编译和执行的源代码，等。仅作为实例，源代码可使用源自包括C、C++、C#、ObjectiveC、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、HTML5、Ada、ASP(动态服务器页面)、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Lua和的语言的语法来编写。
权利要求书中列举的元件并非旨在为35U.S.C.§112(f)内的构件加功能元素，除非使用短语“用于...的构件”或在方法权利要求项的情况下使用短语“用于...的操作”或“用于...的步骤”来明确地列举。

Claims (9)

1.一种用于车辆的电动机控制方法，包括：
确定车辆速度；
基于目标车辆速度与所述车辆速度之间的差值确定闭环扭矩；
基于闭环扭矩和基于加速器踏板的位置所确定的电动机扭矩请求确定电动机扭矩；以及
基于电动机扭矩控制逆变器的开关以控制对所述车辆的电动机施加的功率；
进一步包括当发生下面至少一种情况时存储所述闭环扭矩：
驾驶员促使所述加速器踏板远离第一静止位置；以及
驾驶员促使制动踏板远离第二静止位置；
其中设置所述闭环扭矩包括：
在所述加速器踏板和所述制动踏板中至少一个的致动后，所述加速器踏板和所述制动踏板相应地在所述第一静止位置和所述第二静止位置时，将所述闭环扭矩设置为等于所存储的闭环扭矩；以及
在所述设置后基于所述差值确定所述闭环扭矩。
2.根据权利要求1所述的电动机控制方法，进一步包括：基于将车辆速度调整到为零的预定速度，选择性地设置目标车辆速度。
3.根据权利要求2所述的电动机控制方法，其中选择性地设置目标车辆速度包括：基于响应于所接收的输入将车辆调整至为零的预定速度来设置所述目标车辆速度，所述输入由驾驶员输入至不同于所述加速器踏板和制动踏板的输入装置。
4.根据权利要求1所述的电动机控制方法，其中确定所述闭环扭矩包括确定所述闭环扭矩以调整所述目标车辆速度与所述车辆速度之间的所述差值趋于零。
5.根据权利要求1所述的电动机控制方法，其中确定所述电动机扭矩包括进一步基于前馈扭矩确定电动机扭矩。
6.根据权利要求5所述的电动机控制方法，其中确定所述电动机扭矩包括：
基于所述闭环扭矩、所述前馈扭矩和所述电动机扭矩请求的总和确定第一电动机扭矩；
将所述第一电动机扭矩的速率变化限制为第一和第二最大量以产生速率受限的电动机扭矩；
基于所述速率受限的电动机扭矩和选定扭矩的总和确定第二电动机扭矩；以及
将所述第二电动机扭矩限制到上扭矩极限和下扭矩极限之间以产生所述电动机扭矩。
7.根据权利要求6所述的电动机控制方法，其中确定所述电动机扭矩包括：
当闭环状态处于第一状态时，分别将所述第一和第二最大量设置为第一和第二预定值；以及
当所述闭环状态处于第二状态时，分别将所述第一和第二最大量设置为第三和第四预定值。
8.根据权利要求7所述的电动机控制方法，其中确定所述电动机扭矩包括：
当所述闭环状态处于所述第一状态时，将选定扭矩设置为闭环扭矩；以及
当所述闭环状态处于所述第二状态时，将所述选定扭矩设置为零。
9.根据权利要求5所述的电动机控制方法，进一步包括当所述车辆速度为零且驾驶模式从驱动模式转换为低速模式时，基于所述前馈扭矩的存储值设置所述前馈扭矩。
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