CN108569292B

CN108569292B - 用于管理车辆推进系统的操作状态的系统和方法

Info

Publication number: CN108569292B
Application number: CN201810174557.5A
Authority: CN
Inventors: M·纳斯里安; S·V·拉多; A·K·路易斯
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2021-03-30
Anticipated expiration: 2038-03-02
Also published as: US20180257632A1; US10150463B2; DE102018104429A1; CN108569292A

Abstract

根据本公开的原理的系统包括功率确定模块和动力系控制模块，该动力系控制模块包括状态选择模块。功率确定模块可基于位于车辆的预期路径中的道路节段的估计斜度来估计在该道路节段上以期望速度行驶所需的功率。动力系控制模块可控制混合动力系的操作状态。动力系控制模块包括状态选择模块，该状态选择模块可基于车辆电池的充电状态来确定当前操作状态是否能够产生估计功率。如果当前操作状态不能产生估计功率，那么该状态选择模块也可切换至能够产生估计功率的另一个操作状态。

Description

用于管理车辆推进系统的操作状态的系统和方法

技术领域

本公开涉及采用多个操作状态的车辆推进系统，并且更具体地涉及一种用于基于车辆穿过的道路节段的道路几何形状(即，斜度或坡度)在多个操作状态之间偏置选择的系统和方法。

背景技术

本节中提供的信息的目的在于总体地呈现本公开的背景。当前署名的发明人的工作就其在本节中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而言既不明确地也不隐含地被认可为是本公开的现有技术。

动力系系统通过转矩传输装置将来自多个转矩产生装置的转矩传递至联接至传动系的输出构件。用于操作这种动力系系统的控制系统操作转矩产生装置，并且响应于操作员命令输出转矩请求而在变速器中施加转矩传递部件来传递转矩。转矩产生装置可包括内燃机和非燃烧电动装置。非燃烧电动装置包括充当电动机或发电机的电动装置，以独立于来自内燃机的转矩输入产生变速器的转矩输入。电动装置将通过车辆传动系传递的车辆动能变换为可存储在电能存储装置中电能(被称为再生操作)。控制系统监视来自车辆和操作者的各种输入，并且提供混合动力系的操作控制，包括控制变速器操作状态和换挡、控制转矩产生装置和调节电能存储装置与电机之间的电力交换来管理具有包括转矩和转速的变速器的输出。

发明内容

根据本公开的原理的方法包括基于位于车辆的预期路径中的道路节段的估计斜度来估计在该道路节段上以期望速度行驶所需的功率。该方法还包括基于车辆电池的充电状态确定当前操作状态是否能够产生估计功率，并且如果当前操作状态不能产生估计功率，那么切换至能够产生估计功率的多个操作状态中的另一个状态。

从详细说明、权利要求书和附图将会清楚本公开的其它应用领域。详细说明和具体示例仅旨在用于说明目的并且不旨在限制本公开的范围。

附图说明

通过详细说明和附图将更完全地理解本公开，其中：

图1是根据本公开的原理的示例发动机系统的功能框图；

图2是根据本公开的原理的示例发动机控制模块的功能框图；

图3是根据本公开的原理的示例混合动力优化控制模块的功能框图；

图4A和4B是示例目标车辆和穿过道路节段的示例主车辆的示意图，其中主车辆正接收关于目标车辆的仰角数据；

图5是根据本公开的原理从全球导航卫星系统接收仰角数据的示例主车辆的示意图；

图6是说明根据本公开的原理的基于关于目标车辆的仰角数据来估计道路节段的斜度的示例方法的流程图；

图7是说明根据本公开的原理的基于关于主车辆的仰角数据来估计道路节段的斜度的示例方法的流程图；

图8是说明根据本公开的原理的用于确定目标车辆和主车辆是否在相对于道路节段的斜度限定的相同几何平面内的示例方法的流程图；且

图9是说明根据本公开的原理的用于基于车辆以期望速度穿过的道路节段的斜度来确定车辆的当前操作状态是否可产生动力的示例方法的流程图。

在附图中，可以重复使用附图标记以标识类似和相似的元件。

具体实施方式

混合动力推进系统或动力系可包括电动机、发动机和变速器。混合动力推进系统可在多个推进系统(即，操作)状态中的一个状态下操作。在一个示例中，操作状态包括多个变速器挡位和发动机状态以产生转矩并将转矩传递至混合动力推进系统的传动系。

发动机和变速器可经由变矩器连接。变矩器可包括多个离合器。当离合器选择性地接合时，混合动力推进系统在由发动机产生的转矩传递至变速器的第一操作状态下操作。当离合器选择性地分离时，混合动力推进系统在由发动机产生的转矩无法传递至变速器的第二操作状态下操作。

本公开的发动机系统(即，混合动力推进系统)可估计位于车辆(即，主车辆)的预期路径中的道路节段的一个或多个道路几何特性，并且基于估计的道路几何特性(即，斜度或坡度)来确定车辆的能够操作状态。在一个示例中，取决于估计的道路几何特性，发动机系统的动力系控制模块确定是将发动机系统偏置至充电维持操作状态还是充电耗竭操作状态。基于偏置，动力系控制模块可使发动机系统的变速器控制模块在变速器内选择性地换挡，从而使发动机系统从第一操作状态过渡至第二操作状态。

现在参考图1，提出了示例性发动机系统100(即，动力系系统)的功能框图。发动机系统100包括发动机102，其燃烧空气/燃料混合物以基于驾驶员输入模块104中的驾驶员输入产生用于车辆的驱动转矩。空气通过进气系统108被吸入至发动机102中。仅作为示例，进气系统108可包括进气歧管110和节流阀112。仅作为示例，节流阀112可包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机控制模块(ECM)114控制节气门致动器模块116，且节气门致动器模块116调节该节流阀112的开度以控制进入进气歧管 110中的空气流。

进气歧管110中的空气被吸入至发动机102的汽缸中。虽然发动机102 包括多个汽缸，但是为了说明目的，示出单个代表性汽缸118。仅作为示例，发动机102可包括2、3、4、5、6、8、10和12个汽缸。ECM 114可指示汽缸致动器模块120在如下文进一步讨论的某些发动机操作条件下选择性地停用一些汽缸，这可提高燃料经济性。

发动机102可使用四冲程循环来操作。下文描述的四个冲程可为称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴(未示出)的每次转动期间，四个冲程中的两个冲程发生在汽缸118内。因此，汽缸118要经历所有四个冲程必须有两次曲轴转动。

在进气冲程期间，进气歧管110中的空气通过进气阀122被吸入至汽缸118中。ECM114控制燃料致动器模块124，其调节燃料喷射以实现期望的空燃比。燃料可在中心位置处或诸如靠近每个汽缸的进气阀122的多个位置处喷射至进气歧管110中。在各种实施方案(未示出)中，燃料可被直接喷射至汽缸中或喷射至与汽缸相关联的混合室中。燃料致动器模块 124可停止向已停用的汽缸喷射燃料。

喷射的燃料与空气混结合且在汽缸118中形成空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，汽缸118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。发动机 102可为压缩点火发动机，在这种情况下，汽缸118中的压缩点燃空气/燃料混合物。替代地，发动机102可为火花点火发动机，在这种情况下，火花致动器模块126基于来自ECM 114的信号激励汽缸118中的火花塞128，从而点燃空气/燃料混合物。可相对于当活塞在其最顶部位置(将被称为上止点(TDC))的时间指定火花的正时。

火花致动器模块126可受指定TDC之前或之后多久才产生火花的正时信号控制。因为活塞位置直接与曲轴旋转有关，所以火花致动器模块126 的操作可与曲轴角度同步。在各种实施方案中，火花致动器模块126可停止向已停用的汽缸提供火花。

产生火花可称为点火事件。火花致动器模块126可具有改变每个点火事件的火花正时的能力。火花致动器模块126可能甚至能够在火花正时信号在上一次点火事件与下一次点火事件之间发生改变时改变下一个点火事件的火花正时。在各种实施方案中，发动机102可包括多个汽缸，且火花致动器模块126可将相对于TDC的火花正时对于发动机102中的所有汽缸改变相同的量。

在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，由此驱动曲轴。燃烧冲程可被限定为活塞到达TDC与活塞返回至最底部位置(将被称为下止点(BDC))的时间之间的时间。

在排气冲程期间，活塞开始从BDC上移并且通过排气阀130排出燃烧副产物。燃烧副产物经由排气系统134从车辆中排出。

进气阀122可由进气凸轮轴140控制，而排气阀130可由排气凸轮轴 142控制。在各种实施方案中，多个进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140) 可控制汽缸118的多个进气阀(包括进气阀122)并且可控制多组汽缸(包括汽缸118)的进气阀(包括进气阀122)。类似地，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，并且可控制多组汽缸 (包括汽缸118)的排气阀(包括排气阀130)。

汽缸致动器模块120可通过禁止打开进气阀122和排气阀130将汽缸 118停用。在各种其它实施方案中，进气阀122和排气阀130可由除凸轮轴之外的装置(诸如电磁致动器)控制。

可由进气凸轮相位器148改变进气阀122相对于活塞TDC的打开时间。可由排气凸轮相位器150改变排气阀130相对于活塞TDC的打开时间。相位器致动器模块158可基于ECM114的信号来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)还可受相位器致动器模块158控制。

发动机系统100可包括向进气歧管110提供加压空气的升压装置。例如，图1示出包括由流过排气系统134的热废气供电的热涡轮160-1的涡轮增压器。涡轮增压器还包括由涡轮1601驱动的压缩通向节流阀112中的空气的冷空气压缩机160-2。在各种实施方案中，由曲轴驱动的增压器(未示出)可压缩来自节流阀阀112的空气并且将压缩空气输送至进气歧管110。

废气门162可允许排气绕过涡轮1601，由此减少由涡轮增压器形成的升压(进气压缩的量)。ECM 114可经由升压致动器模块164控制涡轮增压器。升压致动器模块164可通过控制废气门162的位置来调制涡轮增压器的升压。在各种实施方案中，多个涡轮增压器可由升压致动器模块164 控制。涡轮增压器可具有可由升压致动器模块164控制的可变几何形状。

中间冷却器(未示出)可消散在压缩空气时作为空气产生的包含在压缩空气充量中的一些热量。压缩空气充量还可吸收排气系统134的部件中的热量。虽然为了说明目的而被示为分离的，但是涡轮160-1和压缩机 160-2可彼此附接，从而将进气紧邻热排气。

发动机系统100可包括废气再循环(EGR)阀170，其选择性地将废气重新引导回至进气歧管110。EGR阀170可位于涡轮增压器的涡轮160-1 上游。EGR阀170可由EGR致动器模块172来控制。

发动机系统100可使用每分钟转数(RPM)传感器180以RPM来测量曲轴的速度。可使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182来测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器182可位于发动机102内或其中有冷却剂循环的其它位置(诸如散热器(未示出))处。

可使用歧管绝对压力(MAP)传感器184来测量进气歧管110内的压力。在各种实施方案中，可测量发动机真空，其为周围空气压力与进气歧管110内的压力之间的差值。可使用质量空气流量(MAF)传感器186来测量流入进气歧管110中的空气的质量流量。在各种实施方案中，MAF传感器186可位于还包括节流阀112的壳体中。

节气门致动器模块116可使用一个或多个节气门位置传感器(TPS) 190来监视节流阀112的位置。可使用进气温度(IAT)传感器192来测量被吸入至发动机102中的空气的周围温度。ECM 114可使用来自传感器的信号来为发动机系统100做出控制判定。

ECM 114可与变速器控制模块194通信以协调变速器(未示出)中的换挡。例如，ECM114可在换挡期间减小发动机转矩。ECM 114可与混合动力控制模块196通信以协调发动机102和电动机198(当存在时)的操作。

电动机198还可用作发电机，并且可用于产生供车辆电气系统使用和存储在电池中的电能。在各种实施方案中，ECM 114、变速器控制模块194 和混合动力控制模块196的各种功能可被集成至一个或多个模块中。

如所示，电动机198可由存储潜在电能的电池199供电。可明白的是，电池199是可包括多个电化电池、超级电容器和被配置为在车辆上存储电能的其它装置的电能存储装置。在一个示例中，电池199包括多个锂离子电池。与电池199相关联的参数状态包括各自由ECM 114监视的充电状态 (SOC)、温度、可用电压和可用电池电量。

改变发动机参数的每个系统可被称为接收致动器值的发动机致动器。例如，节气门致动器模块116可被称为致动器，且节气门开度面积可被称为致动器值。在图1的示例中，节气门致动器模块116通过调整节流阀112 的叶片的角度来实现节气门开度面积。

类似地，火花致动器模块126可被称为致动器，而对应的致动器值可为相对于汽缸TDC的火花提前量。其它致动器可包括汽缸致动器模块120、燃料致动器模块124、相位器致动器模块158、升压致动器模块164以及 EGR致动器模块172。对于这些致动器，致动器值可分别对应于启动汽缸数量、燃料供给速率、进气和排气凸轮相位器角度、升压压力以及EGR阀开度面积。ECM 114可控制致动器值以使发动机102产生期望的发动机输出转矩。

发动机系统100还包括传感器193。传感器193以各种方式进行配置。在一个示例中，传感器193接收在车对车通信系统(即，全球导航卫星系统(GNSS)接收器、专用短程通信(DSRC)无线电等)内传输和接收的信号。在一些示例中，传感器193是用于检测靠近车辆的物体的物体检测传感器。传感器193也可为接收器，器用于接收以根据高级驾驶员辅助系统(ADASIS)通信协议传输和接收的仰角和时间数据进行编码的信号。传感器193还可测量与车辆相关联的各种车辆操作参数。例如，传感器193 可测量速度、加速度、行驶距离等。

现在参考图2，提出了示例性发动机控制系统的功能框图。ECM 114 的示例性实施方案包括驾驶员转矩模块202。驾驶员转矩模块202可基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入来确定驾驶员转矩请求。驾驶员输入可基于加速器踏板的位置。驾驶员输入还可基于巡航控制，该巡航控制可为改变车速以维持预定跟随距离的自适应巡航控制系统。驾驶员转矩模块202可存储加速器踏板位置与期望转矩的一个或多个映射，并且可基于选定的一个映射来确定驾驶员转矩请求。

车轴转矩仲裁模块204在来自驾驶员转矩模块202的驾驶员转矩请求与其它车轴转矩请求之间做出仲裁。车轴转矩(车轮处的转矩)可通过包括发动机和电动机的各种来源产生。转矩请求可包括绝对转矩请求以及相对转矩请求和斜坡请求。仅作为示例，斜坡请求可包括将转矩斜降至最小发动机关闭转矩的请求或将转矩从最小发动机关闭转矩斜升的请求。相对转矩请求可包括临时或持续转矩减小或增加。

车轴转矩请求可包括在检测到正向车轮滑移时由牵引力控制系统请求的转矩减小。当车轴转矩克服车轮与路面之间的摩擦时，发生正向车轮滑移，且车轮开始滑向路面。车轴转矩请求还可包括转矩增加请求以抵消负向车轮滑移，其中由于车轴转矩为负，车辆轮胎相对于路面滑移。

车轴转矩请求还可包括制动管理请求和车辆超速转矩请求。制动管理请求可减小车轴转矩以确保车轴转矩不超过制动器在车辆停止时保持车辆的能力。车辆超速转矩请求可减小车轴转矩以防止车辆超过预定速度。车轴转矩请求也可由车辆稳定性控制系统产生。

车轴转矩仲裁模块204基于接收到的转矩请求之间的仲裁结果来输出预测转矩请求和即时转矩请求。如下所述，来自车轴转矩仲裁模块204的预测和即时转矩请求可在用于控制发动机系统100的致动器之前由ECM 114的其它模块选择性地调整。

一般而言，即时转矩请求是当前期望的车轴转矩的量，而预测转矩请求是在临时通知时可能需要的车轴转矩的量。ECM 114因此控制发动机系统100以产生等于即时转矩请求的车轴转矩。然而，致动器值的不同组合可能导致相同的车轴转矩。ECM 114因此可调整致动器值以允许更快地过渡至预测转矩请求，同时仍将车轴转矩维持在即时转矩请求处。

在各种实施方案中，预测转矩请求可基于驾驶员转矩请求。诸如当驾驶员转矩请求使车轮在结冰路面上滑移时，即时转矩请求可小于预测转矩请求。在此情况下，牵引力控制系统(未示出)可经由即时转矩请求请求减小，且ECM 114将由发动机系统100产生的转矩减小至即时转矩请求。然而，一旦车轮滑移停止，ECM 114控制发动机系统100使得发动机系统 100可快速恢复产生预测转矩请求。

一般而言，即时转矩请求与较高的预测转矩请求之间的差可被称为转矩储备。转矩储备可表示发动机系统100可开始以最小延迟开始产生的附加转矩的量。快速发动机致动器用于增加或减少当前的车轴转矩。如下文更详细地描述，快速发动机致动器的定义与慢速发动机致动器相反。

在各种实施方案中，快速发动机致动器能够在一定范围内改变车轴转矩，其中该范围由慢速发动机致动器建立。在此类实施方案中，范围的上限是预测转矩请求，而范围的下限受快速致动器的转矩容量限制。仅作为示例，快速致动器可能仅能够将车轴转矩减小第一量，其中第一量是快速致动器的转矩容量的度量。第一量可基于由慢速发动机致动器设定的发动机操作条件而变化。当即时转矩请求在该范围内时，可将快速发动机致动器设定为使车轴转矩等于即时转矩请求。当ECM 114请求输出预测转矩请求时，可控制快速发动机致动器以将车轴转矩改变至范围的顶部，该顶部是预测转矩请求。

一般而言，与慢速发动机致动器相比，快速发动机致动器可更快速地改变车轴转矩。与快速致动器相比，慢速致动器对它们相应的致动器值的变化反应可能会更慢。例如，慢速致动器可包括响应于致动器值的变化而需要时间从一个位置移动至另一个位置的机械部件。慢速致动器的特征还可在于，一旦慢速致动器开始实施改变后的致动器值，车轴转矩就开始改变所花费的时间量。一般来说，慢速致动器的该时间量将长于快速致动器。另外，即使在开始改变之后，车轴转矩也可能花费更长的时间来完全响应慢速致动器的变化。

仅作为示例，如果快速致动器被设定为适当的值，那么ECM 114可设定致动器值以使慢速致动器将使得发动机系统100能够产生预测转矩请求。同时，ECM 114可将用于快速致动器的致动器值设定为在给定缓慢致动器值的情况下使发动机系统100产生即时转矩请求而不是预测转矩请求的值。

快速致动器值因此使发动机系统100产生即时转矩请求。当ECM 114 决定将车轴转矩从即时转矩请求过渡至预测转矩请求时，ECM 114将一个或多个快速致动器的致动器值改变为对应于预测转矩请求的值。因为基于预测转矩请求已经设定了慢速致动器值，所以发动机系统100能够在仅由快速致动器施加的延迟之后产生预测转矩请求。换言之，避免了由于使用慢速致动器而改变车轴转矩所导致的更长延迟。

仅作为示例，当预测转矩请求等于驾驶员转矩请求时，由于临时转矩减小请求，当即时转矩请求小于驾驶员转矩请求时，可产生转矩储备。替代地，可通过将预测转矩请求增加至驾驶员转矩请求以上同时将即时转矩请求保持在驾驶员转矩请求处来产生转矩储备。所得转矩储备可吸收所需车轴转矩的突然增加。仅作为示例，可通过增加即时转矩请求来抵消来自空调或动力转向泵的突变负载。如果即时转矩请求的增加小于转矩储备，那么通过使用快速致动器可快速地产生增加。预测转矩请求然后也可增加以重新建立先前的转矩储备。

转矩储备的另一个示例用途是减少慢速致动器值的波动。由于它们的速度相对较慢，改变慢速致动器值可能会导致控制不稳定。另外，慢速致动器可包括机械零部件，当经常移动时，这些机械零部件可吸取更多的功率和更快地磨损。产生足够的转矩储备允许通过经由即时转矩请求改变快速致动器同时保持慢速致动器的值来进行期望转矩的改变。例如，为了保持给定的怠速，即时转矩请求可在一定范围内变化。如果预测转矩请求被设定为高于该范围的水平，那么可使用快速致动器且不需要调整慢速致动器来改变保持怠速的即时转矩请求。

仅作为示例，在火花点火发动机中，火花正时可为快速致动器值，而节气门开度面积可为慢速致动器值。火花点火发动机可通过施加火花来燃烧包括例如汽油和乙醇的燃料。相比之下，在压缩点火发动机中，燃料流量可为快速致动器值，而节气门开度面积可用作除了转矩之外的发动机特性的致动器值。压缩点火发动机可通过压缩燃料来燃烧包括例如柴油的燃料。

当发动机102是火花点火发动机时，火花致动器模块126可为快速致动器且节气门致动器模块116可为慢速致动器。在接收到新的致动器值之后，火花致动器模块126可能能够改变火花正时用于后续点火事件。当用于点火事件的点火正时(也称为火花提前量)被设定为校准值时，可在点火事件之后的燃烧冲程中产生最大转矩。然而，偏离校准值的火花提前量可减少在燃烧冲程中产生的转矩的量。因此，一旦发生下一个点火事件，火花致动器模块126可能能够通过改变火花提前量来改变发动机输出转矩。仅作为示例，可在车辆设计的校准阶段期间确定与不同的发动机操作条件对应的火花提前量的表，且基于当前的发动机操作条件从该表中选择校准值。

相比之下，节气门开度面积的变化需要较长时间来影响发动机输出转矩。节气门致动器模块116通过调整节流阀112的叶片的角度来实现节气门开度面积。因此，一旦接收到新的致动器值，当节流阀112基于新的致动器值从其先前位置移动至新的位置时存在机械延迟。另外，基于节流阀开度面积的空气流量变化在进气歧管110中经受空气输送延迟。另外，进气歧管110中的空气流量增加不能被实现为发动机输出转矩的增加，直至汽缸118在下一个进气冲程中接收到附加空气、压缩附加空气并且开始燃烧冲程。

使用这些致动器作为示例，通过将节气门开度面积设定为将允许发动机102产生预测转矩请求的值，可产生转矩储备。同时，可基于小于预测转矩请求的即时转矩请求来设定火花正时。虽然节气门开度面积产生足够的空气流量以供发动机102产生预测转矩请求，但是基于即时转矩请求延迟了火花正时(其减小了转矩)。发动机输出转矩因此将等于即时转矩请求。

当需要附加转矩时，诸如当空调压缩机启动时，或当牵引力控制确定车轮滑移已经结束时，可基于预测转矩请求来设定火花正时。通过接下来的点火事件，火花致动器模块126可将火花提前量恢复至校准值，这允许发动机102产生在已经存在的空气流量下可实现的全发动机输出转矩。发动机输出转矩因此可快速地增加至预测转矩请求而不经历从改变节气门开度面积的延迟。

当发动机102是压缩点火发动机时，燃料致动器模块124可为快速致动器且节气门致动器模块116和升压致动器模块164可为排放致动器。以此方式，燃料质量可基于即时转矩请求来设定，且节气门开度面积和升压可基于预测转矩请求来设定。节气门开度面积可产生比满足预测转矩请求所需的更多的空气流量。进而，所产生的空气流量又可能比喷射燃料的完全燃烧所需要的空气流量更多，使得空燃比通常是稀的且空气流量的变化不会影响发动机转矩输出。发动机输出转矩因此将等于即时转矩请求，并且可通过调整燃料流量来增加或减少发动机输出转矩。

节气门致动器模块116、升压致动器模块164和EGR致动器模块172 可基于预测转矩请求来控制，以控制排放并使涡轮滞后最小化。节气门致动器模块116可产生真空以通过EGR阀170吸入废气并使废气进入进气歧管110。

车轴转矩仲裁模块204可将预测转矩请求和即时转矩请求输出至推进转矩仲裁模块206。在各种实施方案中，车轴转矩仲裁模块204可将预测和即时转矩请求输出至动力系控制模块208。动力系控制模块208确定发动机102应当产生多少转矩以及电动机198应当产生多少转矩。动力系控制模块208然后将修改的预测和即时转矩请求输出至推进转矩仲裁模块 206。在各种实施方案中，动力系控制模块208可在混合动力控制模块196 中实施。

由推进转矩仲裁模块206接收的预测和即时转矩请求从车轴转矩域 (车轮处的转矩)转换成推进转矩域(曲轴处的转矩)。该转换可发生在动力系控制模块208之前、之后、作为其一部分或代替动力系控制模块208。

推进转矩仲裁模块206在推进转矩请求(包括转换的预测和即时转矩请求)之间进行仲裁。推进转矩仲裁模块206产生仲裁的预测转矩请求和仲裁的即时转矩请求。仲裁转矩和可通过从接收的转矩请求中选择获胜请求来产生。替代地或另外地，仲裁转矩可通过基于一个接收的请求来修改另外的一个或多个接收的请求。

其它推进转矩请求可包括用于发动机超速保护的转矩减小、用于失速防止的转矩增加以及由变速器控制模块194请求以适应换挡的转矩减小。推进转矩请求还可由离合器燃料切断引起，该离合器燃料切断在驾驶员压下手动变速器车辆中的离合器踏板时减小发动机输出转矩以防止发动机转速的剧增(快速上升)。

推进转矩请求还可包括发动机关闭请求，该发动机关闭请求可在检测到严重故障时起始。仅作为示例，严重故障可包括检测车辆盗窃、起动电动机卡住、电子节气门控制问题以及意外的转矩增加。在各种实施方案中，当发动机关闭请求存在时，仲裁选择发动机关闭请求作为获胜请求。当发动机关闭请求存在时，推进转矩仲裁模块206可输出零作为仲裁转矩。

在各种实施方案中，发动机关闭请求可简单地独立于仲裁过程而关闭发动机102。推进转矩仲裁模块206仍然可接收发动机关闭请求，使得例如可将适当的数据反馈给其它转矩请求器。例如，可通知所有其它转矩请求器它们已经输了仲裁。

RPM控制模块210还可将预测和即时转矩请求输出至推进转矩仲裁模块206。当ECM114处于RPM模式时，来自RPM控制模块210的转矩请求可在仲裁中占上风。当驾驶员将他们的脚从加速器踏板上移开时，诸如当车辆怠速或从较高速度滑行减速时，可选择RPM模式。替代地或另外，当来自车轴转矩仲裁模块204的预测转矩请求小于预定转矩值时，可选择RPM模式。

RPM控制模块210从RPM轨迹模块212接收期望RPM，并且控制预测和即时转矩请求以减小期望RPM与当前RPM之间的差值。仅作为示例， RPM轨迹模块212可输出用于车辆滑行减速的线性减小的期望RPM，直至达到怠速RPM为止。RPM轨迹模块212然后可继续输出怠速RPM作为期望RPM。

储备/负载模块220从推进转矩仲裁模块206接收仲裁的预测和即时转矩请求。储备/负载模块220可调整仲裁的预测和即时转矩请求以产生转矩储备并且补偿一个或多个负载。储备/负载模块220然后将调整的预测和即时转矩请求输出至致动模块224。

仅作为示例，催化剂起燃过程或冷起动排放减少过程可能需要延迟的火花提前量。储备/负载模块220因此可将调整的预测转矩请求增加至调整的即时转矩请求之上，以为冷启动排放减少过程产生延迟的火花。在另一个示例中，发动机的空燃比和质量空气流量可(诸如通过诊断侵入式当量比测试和新型发动机净化)直接变化。在开始这些过程之前，可产生或增加转矩储备以快速抵消在这些过程期间由于稀薄的空气/燃料混合物而引起的发动机输出转矩的降低。

储备/负载模块220还可在预期未来负载(诸如动力转向泵操作或空调 (A/C)压缩机离合器的接合)的情况下产生或增加转矩储备。当驾驶员首先请求进行空气调节时，可产生用于A/C压缩机离合器的储备。储备/ 负载模块220可增加调整的预测转矩请求，同时使调整的即时转矩请求不变以产生转矩储备。然后，当A/C压缩机离合器接合时，储备/负载模块 220可通过A/C压缩机离合器的估计负载来增加调整的即时转矩请求。

致动模块224从储备/负载模块220接收调整的预测和即时转矩请求。致动模块224确定将如何实现调整的预测和即时转矩请求。致动模块224 可为发动机类型所特有的。例如，致动模块224可不同地实施，或针对火花点火发动机与压缩点火发动机使用不同的控制方案。

在各种实施方案中，致动模块224可限定在所有发动机类型中所共有的模块与发动机类型所特有的模块之间的边界。例如，发动机类型可包括火花点火和压缩点火。在致动模块224之前的模块(诸如推进转矩仲裁模块206)可在整个发动机类型中是共有的，而转矩请求模块224和后续模块可为发动机类型所特有的。

例如，在火花点火发动机中，致动模块224可将节流阀112的开度改变为允许宽范围的转矩控制的慢速致动器。致动模块224可使用汽缸致动器模块120来禁用汽缸，该汽缸致动器模块也提供宽范围的转矩控制，但是也可能是缓慢的并且可能涉及驾驶性能和排放问题。致动模块224可使用火花正时作为快速致动器。然而，火花正时可能不能提供尽可能多的转矩控制范围。另外，随着火花正时(称为火花储备容量)的改变，可能的转矩控制量可能随着空气流量的变化而变化。

在各种实施方案中，致动模块224可基于调整的预测转矩请求产生空气转矩请求。空气转矩请求可等于调整的预测转矩请求，从而设定空气流量使得可通过改变其它致动器来实现调整的预测转矩请求。

空气控制模块228可基于空气转矩请求来确定期望的致动器值。仅作为示例，空气控制模块228可控制期望的歧管绝对压力(MAP)、期望的节气门面积和期望的单缸空气(APC)。期望的MAP可用于确定期望的升压，且期望的APC可用于确定期望的凸轮相位器位置。在各种实施方案中，空气控制模块228还可确定EGR阀170的开度量。

致动模块224还可产生火花转矩请求、汽缸关闭转矩请求和燃料转矩请求。火花转矩请求可由火花控制模块232使用以确定将火花正时从校准火花提前量延迟多少时间(其降低发动机输出转矩)。

汽缸控制模块236可使用汽缸关闭转矩请求来确定停用多少个汽缸。汽缸控制模块236可指示汽缸致动器模块120停用发动机102的一个或多个汽缸。在各种实施方案中，可联合停用预定义的一组汽缸。

汽缸控制模块236还可指示燃料控制模块240停止为停用的汽缸提供燃料，并且可指示火花控制模块232停止为停用的汽缸提供火花。在各种实施方案中，一旦已经存在于汽缸中的燃料/空气混合物已经燃烧，火花控制模块232仅停止为汽缸提供火花。

在各种实施方案中，汽缸致动器模块120可包括液压系统，其选择性地将进气阀和排气阀与用于一个或多个汽缸的对应的凸轮轴分离以便停用那些汽缸。仅作为示例，用于一半汽缸的阀由汽缸致动器模块120作为一组液压联接或分离。在各种实施方案中，汽缸可通过停止向这些汽缸提供燃料而停用，但不停止进气阀和排气阀的打开和关闭。在此类实施方案中，汽缸致动器模块120可被省略。

燃料控制模块240可基于来自致动模块224的燃料转矩请求来改变提供给每个汽缸的燃料的量。在火花点火发动机的正常操作期间，燃料控制模块240可以空气领先模式操作，其中燃料控制模块240通过基于空气流量控制燃料流量来试图保持化学计量的空燃比。例如，燃料控制模块240 可确定与当前单缸空气结合时将产生化学计量的燃烧的燃料质量。燃料控制模块240可指示燃料致动器模块124经由燃料供给速率为每个启动的汽缸喷射该燃料质量。

在压缩点火系统中，燃料控制模块240可以燃料领先模式操作，其中燃料控制模块240确定满足燃料转矩请求同时最小化排放、噪声和燃料消耗的每个汽缸的燃料质量。在燃料领先模式中，基于燃料流量来控制空气流量，并且可控制空气流量以产生稀空燃比。另外，空燃比可保持在预定水平以上，这可防止动态发动机操作条件下的黑烟产生。

模式设置可确定致动模块224如何处理经调整的即时转矩请求。模式设置可诸如通过推进转矩仲裁模块206被提供给致动模块224，并且可选择包括不活动模式、合理模式、最大范围模式和自动致动模式的模式。

在不活动模式下，致动模块224可忽略经调整的即时转矩请求并且基于经调整的预测转矩请求来设定发动机输出转矩。致动模块224因此可将火花转矩请求、汽缸关闭转矩请求和燃料转矩请求设定为经调整的预测转矩请求，这使当前的发动机空气流量条件的发动机输出转矩最大。替代地，致动模块224可将这些请求设定为预定(诸如超出范围的高)值以禁止转矩减小延迟火花、停用汽缸或减小空燃比。

在合理模式下，致动模块224输出经调整的预测转矩请求作为空气转矩请求，并且试图通过仅调整火花提前量来实现经调整的即时转矩请求。致动模块224因此输出经调整的即时转矩请求作为火花转矩请求。火花控制模块232将尽可能地延迟火花以试图实现火花转矩请求。如果期望转矩减小大于火花储备容量(通过火花延迟可实现的转矩减小的量)，那么转矩减小可能不会实现。发动机输出转矩然后将大于经调整的即时转矩请求。

在最大范围模式中，致动模块224可输出经调整的预测转矩请求作为空气转矩请求并且输出经调整的即时转矩请求作为火花转矩请求。另外，当单独减少火花提前量不能实现经调整的即时转矩请求时，致动模块224 可减小汽缸关闭转矩请求(由此停用汽缸)。

在自动致动模式下，致动模块224可基于经调整的即时转矩请求来减小空气转矩请求。在各种实施方案中，空气转矩请求可仅被减小至允许火花控制模块232通过调整火花提前量来实现经调整的即时转矩请求所需要的程度。因此，在自动致动模式下，在尽可能少地调整空气转矩请求的同时实现经调整的即时转矩请求。换言之，通过尽可能地减少快速响应的火花提前量，使相对缓慢响应的节流阀开度的使用最小化。这允许发动机102 尽可能快地恢复产生经调整的预测转矩请求。

转矩估计模块244可估计发动机102的转矩输出。空气控制模块228 可使用该估计转矩来执行发动机空气流量参数(诸如节气门面积、MAP 和相位器位置)的闭环控制。例如，可限定诸如：

(1)T＝f(APC,S,I,E,AF,OT,#)

等转矩关系，其中转矩(T)是单缸空气(APC)、火花提前量(S)、进气凸轮相位器位置(I)、排气凸轮相位器位置(E)、空燃比(AF)、油温(OT)和启动汽缸数量(#)的函数。还可考虑另外的变量，诸如废气再循环(EGR)阀的开度。

该关系可通过方程来建模，并且可被存储为查找表。转矩估计模块244 可基于测量的MAF和当前RPM来确定APC，由此允许基于实际空气流量的闭环空气控制。所使用的进气和排气凸轮相位器位置可基于实际位置，因为相位器可朝向期望位置行驶。

实际火花提前量可用于估计实际发动机输出转矩。当使用校准的火花提前量值来估计转矩时，估计转矩可被称为估计的空气转矩，或简称为空气转矩。空气转矩是如果除去了火花延迟(即，火花正时被设定为校准的火花提前量值)并且所有汽缸被供给燃料那么在当前空气流量下发动机可产生多少转矩的估计。

空气控制模块228可将期望面积信号输出至节气门致动器模块116。节气门致动器模块116然后调节该节流阀112以产生期望的节气门面积。空气控制模块228可基于逆转矩模型和空气转矩请求来产生期望的面积信号。空气控制模块228可使用估计的空气转矩和MAF信号来执行闭环控制。例如，可控制期望面积信号以使估计空气转矩与空气转矩请求之间的差值最小化。

空气控制模块228可将期望的歧管绝对压力(MAP)信号输出至升压调度模块248。升压调度模块248使用期望的MAP来控制升压致动器模块 164。升压致动器模块164然后控制一个或多个涡轮增压器(例如，包括涡轮160-1和压缩机160-2的涡轮增压器)和增压器。

空气控制模块228还可将期望的单缸空气(APC)信号输出至相位器调度模块252。基于期望的APC和RPM信号，相位器调度模块252可使用相位器致动器模块158来控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器 150的位置。

返回参考火花控制模块232，校准火花提前量值可基于各种发动机操作条件而变化。仅作为示例，转矩关系可被反转以求解期望的火花提前量。对于给定的转矩请求(Tdes)，可基于下式确定期望的火花提前量(Sdes)：

(2)S_des＝f^-1(T_des,APC,I,E,AF,OT,#)。

这种关系可被实施为方程式和查找表。如由燃料控制模块240报告的，空燃比(AF)可为实际的空燃比。

当火花提前量被设定为校准的火花提前量时，所得转矩可尽可能接近平均最佳转矩(MBT)。MBT是指在火花提前量增加的情况下在使用辛烷值大于预定阈值的燃料并且使用化学计量燃料供给的同时针对给定的空气流量产生的最大发动机输出转矩。该最大转矩出现的火花提前量被称为 MBT火花。由于例如燃料质量(诸如当使用较低辛烷值燃料时)和环境因素，校准的火花提前量可能与MBT火花略有不同。校准的火花提前量下的转矩因此可能小于MBT。

现在参考图3，提出了示例性车辆能量管理系统的功能框图。动力系控制模块208的示例性实施方案包括斜度估计模块302。斜度估计模块302 接收可用于确定车辆正在穿过的道路的斜度(即，坡度)的仰角信号。斜度估计模块302可以本文所述的各种方式接收道路仰角信号。

如图4A和4B中所示，在一个示例中，斜度估计模块302从正在穿过主车辆404前方的道路节段的目标车辆402接收信号。例如，当目标车辆 402穿过道路节段时，目标车辆402可连续地发射信号，这些信号具有在信号内编码的目标车辆402的相对仰角。在该示例中，目标车辆402和主车辆404可通过车对车通信系统彼此通信。在实施方案中，目标车辆402和主车辆404可经由专用短程通信(DSRC)协议彼此通信。

在另一个示例中，主车辆404可利用物体检测传感器(即，传感器193) 来获取信号。例如，主车辆404可发射传感器信号并且测量物体检测传感器检测的传感器信号的时间，以估计靠近主车辆404的物体的相对位置。物体检测信号还可包括关于检测到的物体相对于主车辆404的相应仰角值的仰角部分。在一个示例中，物体检测传感器可为连续地检测主车辆404 周围的物体的雷达，诸如短程雷达、中程雷达和远程雷达。在另一个示例中，物体检测传感器可为图像捕捉装置，其捕捉相应的图像捕捉装置的视场内的图像和视频。在另一个示例中，物体检测传感器可为光检测和测距 (LIDAR)装置。在又一示例中，物体检测传感器可为超声波装置。参考图5，主车辆404可从全球导航卫星系统(GNSS)接收以仰角数据和时间数据编码的位置和/或导航信号，这些位置和/或导航信号指示车辆在由这些位置和/或导航信号提供的相应位置处的仰角。可在一个或多个传感器 193处接收GNSS信号。

斜度估计模块302确定车辆(诸如主车辆404)穿过的道路节段的估计斜度。斜度估计模块302可利用从信号内编码的仰角值获取的数据基于下式来估计位于车辆的预期路径中的道路节段的斜度(α)：

(3)

该参数h-n表示当前时间之前“n”个时间单位的车辆仰角；该参数h表示当前时间的车辆仰角；该参数Δh-n表示当前时间与之前“n”个时间单位之间的仰角差值；且Δd-n表示车辆在“n”个时间单位内移动的距离。这种关系可被实施为方程式和查找表。仰角参数“h”可根据信号中编码的仰角数据确定，时间参数“n”可根据信号中编码的时间数据确定，且距离参数“d”可根据由传感器193在“n”个时间单位内测量的距离值确定。

斜度估计模块302接收在信号内编码的仰角值并且可将所获取的仰角值作为数据集存储。斜度估计模块302确定数据集是否超过用于确定道路节段的斜度的预定义阈值。斜度估计模块302还可确定仰角值是递增集以指示道路节段的上坡部分，还是递减集以指示道路节段的下坡部分。

斜度估计模块302还可确定与具有估计斜度部分的道路节段相关联的估计距离。在一个示例中，斜度估计模块302可监视目标车辆402的相对仰角值，直至相对仰角值从递增集过渡至递减集，或反之亦然。在这些示例中，信号被用指示目标车辆402的相对速度的速度值编码。因此，斜度估计模块302基于在信号内编码的时间数据、在信号内编码的速度数据以及在信号内编码的仰角值来导出距离。在一些实施方案中，斜度估计模块 302可利用估计斜度(即，坡度)来识别和分类目标车辆以用于减轻碰撞的目的。例如，斜度估计模块302可利用道路节段的斜度来对目标车辆进行分类，并且确定主车辆404与目标车辆402之间的交叉路径。

充电状态(SOC)确定模块304确定车辆(即，主车辆404)的电池 199的充电状态(SOC)。SOC确定模块304可基于电池199的电压来确定电池199的SOC。例如，SOC确定模块304可使用查找表和将电池199 的电压与电池199的SOC相关的方程中的一个来确定SOC。

另外或替代地，SOC确定模块304可基于到达电池199和来自电池199 的电流来确定SOC。例如，SOC确定模块304可确定每个预定时间段内的电流的数学积分，并且将积分结果相加以确定SOC。作为另一个示例，SOC 确定模块304可基于电流将电压缩放或偏移(偏移的标量是基于电流而确定)，并且使用查找表和将这些所获或偏移的电压与电池199的SOC相关的方程中的一个来确定SOC。SOC确定模块304可基于电池199的温度来进一步确定SOC。SOC通常以指示0充电(即，完全放电)的0％与指示电池199完全充满的100％之间的百分比提供。

功率确定模块306从斜度估计模块302接收估计斜度信号和从SOC确定模块304接收SOC充电信号。功率确定模块306可利用这些输入中的一个或多个来产生估计的功耗信号，该功耗信号表示在车辆穿过道路节段时由于道路节段的估计斜度而由车辆利用来保持期望车速所需要的估计的附加功率。

在一个示例中，功率确定模块306接收与穿过道路节段的车辆操作状态有关的一个或多个车辆参数。例如，预测转矩信号和即时转矩信号可被功率确定模块306利用以确定使车辆以期望车速穿过道路的估计功耗。功率确定模块306可计算车辆在穿过道路节段的同时将车辆维持在期望车速所要消耗的估计功率。另外，功率确定模块306可计算在车辆穿过道路节段的同时由于驾驶员输入模块104处的经修改的驾驶员输入而由车辆消耗的估计功率。

估计斜度可表示与所穿过的道路节段有关的估计坡度特性，并且可表示与坡度特性有关的距离特性。在一个示例中，估计的地形信号可指示道路在半英里(1/2英里)处具有三度(3°)倾斜。在另一个示例中，估计的地形信号可指示道路在一英里(1英里)处具有三度(1°)倾斜。

在一个示例中，功率确定模块306基于将由发动机102利用的估计附加转矩来估计功率量，以利用估计的斜度信号和期望速度来保持在道路节段内的期望速度。估计的附加转矩是车辆的当前速度和正在穿过的道路的当前坡度的函数。功率确定模块306可基于由传感器193测量的车辆操作参数来利用车辆操作参数。在一个示例中，功率确定模块306从由传感器 193测量的车速和纵向加速度导出当前坡度。

加速度计信号可被积分并且与车速进行比较，且这些值之间的差值与当前坡度成比例。对于平坦坡度，表示纵轴上的加速度计数据的加速度计信号的积分可等于车速。对于增加的坡度，由于重力产生的加速度的一部分与车辆的前进加速度相反。因此，加速度计数据沿着纵轴的积分导致车速低于由传感器提供的车速估计值。功率确定模块306确定速度和车速的差值与当前坡度成比例。对于降低的坡度，因为重力在与车辆运动相同的方向上作用在车辆上，所以测量的传感器数据在比真实车速更高的车速估计值中积分。

功率确定模块306可将估计车速与实际车速之间的差值定义为与当前坡度成比例。在某些情况下，当前。利用当前车速和确定的当前道路坡度，功率确定模块306基于要以期望速度穿过道路节段的估计的附加转矩来计算要利用的附加功率。另外，功率确定模块306可基于检测到的道路节段的坡度特性来估计要在电池199内保持的期望的功率储备。

SOC目标模块308设定取决于道路节段的坡度和长度的SOC目标。可利用SOC目标以允许电池199的耗尽提供性能和燃料经济性，同时保持足够的电池199功率以允许车辆完成道路节段而不降低车辆的性能。在一个示例中，SOC目标模块308采用保持与相应的坡度参数(即，特性)、沿着道路节段的距离以及当前SOC值对应的多个SOC目标的查找表。SOC 目标可提供稳定多个操作状态(即，挡位状态)之间的选择。稳定操作状态之间的选择减少了发动机102内的换挡，这可提高驾驶性能和燃料经济性。

例如，两英里半(21/2英里)的坡度参数为两度(2°)和当前SOC值为百分之七十五(75％)的道路节段可对应于百分之六十五(65％)的目标SOC值。因此，车辆可在允许电动机198由电池199充电的第一范围状态(即，充电耗竭模式)下操作，导致电池199从百分之七十五(75％) 消耗至百分之六十五(65％)。

状态选择模块310基于由功率确定模块304提供的功耗信号和由SOC 目标模块308提供的SOC目标信号来确定稳定化参数。状态选择模块310 利用稳定化参数来稳定各种操作状态之间的选择。例如，状态选择模块310 可基于所估计的道路节段的坡度利用稳定化参数来将动力系控制模块208 偏置至能够操作状态。另外，可利用稳定化参数来防止基于期望车速、道路特性等转变至不能够产生附加功率的操作状态。例如，动力系控制模块 208锁定至当前(即，第一)操作状态，除非可实现更有能力的转矩产生操作状态，从而减少否则每次检测到从当前操作状态至可用操作状态的潜在转变所引起的换挡。

发动机系统100可以多个操作状态中的一种操作状态进行操作。操作状态可包括多个变速器挡位和发动机状态，以产生转矩并将转矩传递至车辆的传动系。发动机状态包括开启状态、关闭状态和燃料切断状态。当发动机在关闭状态下操作时，发动机无燃料供应、不点火，并且不旋转。当发动机系统100在开启状态下操作时，发动机系统100被供给燃料、点火和旋转。当发动机系统100在燃料切断状态下操作时，发动机102旋转，但是无燃料供应且不点火。

变速器挡位包括通过选择性地启动发动机系统100内的离合器而实现的多个空挡、固定挡、可变模式、电动车辆和过渡挡。伪挡位是可变模式变速器挡位，其中考虑到与发动机102的输入构件上的转矩消耗部件相关联的转矩损失，来自变速器的转矩输出对应于来自发动机102的输入转矩。在可变(EVT)模式挡位之间的换挡期间，伪挡位主要用作中间变速器挡位。因此，发动机系统100的操作状态可为接合/分离部件、操作/非操作转矩源以及转矩产生/转矩消耗模式的任何组合。

状态选择模块310可基于要穿过的道路节段的入坡坡度、由发动机198 允许发动机系统100产生足够量的转矩以在穿过道路节段的同时保持期望速度所要消耗的功率量以及SOC目标来选择操作状态。在一个示例中，状态选择模块310确定当前操作状态是否可产生附加的功率量来穿过道路节段。

当该当前操作状态不能产生附加的功率量时，状态选择模块310确定可产生附加功率以产生附加驱动转矩的能够操作状态。在一个示例中，状态选择模块310采用定义发动机系统100的每个操作状态的操作状态查找表。状态选择模块310可迭代地解析操作状态以确定哪个操作状态可产生用于产生附加驱动转矩的附加功率。

例如，状态选择模块310可从可提供附加功率同时基于SOC目标节约电池199的SOC的可用操作状态中选择操作状态。在一个示例中，状态选择模块310确定至少第一操作状态和第二操作状态可用于产生附加功率以产生附加驱动转矩。在该示例中，状态选择模块310确定(即，比较)第一操作状态或第二操作状态中的哪一个将节约电池199的SOC(即，使电池199内的充电量最大化)，并且产生指示选定操作状态的操作状态信号。

当该当前操作状态可产生附加的功率量时，状态选择模块310确定当前操作状态是否是可用操作状态中的最佳(即，最有能力的)操作状态(即，节约电池199的SOC的操作状态)。在一个示例中，状态选择模块310比较当前操作状态的估计SOC目标是否超过用于另一种操作状态的估计 SOC目标。电池199的估计SOC目标可对应于当发动机系统100在相应的操作状态下操作时车辆穿过道路节段时的电池的预期SOC。状态选择模块310可利用上述操作状态查找表来确定针对当前操作状态的电池199的估计SOC是否超过SOC目标。

如果状态选择模块310确定另一种操作状态比当前操作状态更具能力，那么状态选择模块310确定当前操作状态是否可产生将用于产生允许车辆以期望车速穿过道路节段的附加转矩的功率量。在一些情况下，当该当前操作状态可产生将用于产生允许车辆以期望车速穿过道路节段的附加转矩的功率量时，状态选择模块310将车辆保持在当前操作状态中。

因此，稳定化参数将状态选择模块310偏置至最佳操作状态。然而，当该当前操作状态能够产生估计功率量(即，功耗)时，状态选择模块310 可不转变至另一种操作状态。另外，稳定化参数防止状态选择模块310起始从最有能力状态至能力较低状态的转变。基于该确定，状态选择模块产生指示选定操作状态的状态选择信号。

状态控制模块312接收状态选择信号并且基于状态选择信号产生操作状态控制信号。在一个示例中，状态控制模块312将操作状态控制信号传送至变速器控制模块194，以协调变速器内的换挡。状态控制模块312还与混合动力控制模块196通信以协调发动机102与电动机198的操作。例如，状态控制模块312基于状态选择信号产生信号，以使发动机102从第一操作状态过渡至第二操作状态，以向发动机102提供附加功率，使得车辆可基于所估计的斜度信号来保持沿着道路节段的期望速度。在一个示例中，操作状态可从充电耗竭操作状态过渡至电量持续操作状态。

图6说明了用于基于估计的斜度信号来确定道路节段的估计仰角的示例方法600。方法600在602处开始。在604处，斜度估计模块302从车对车(V2V)通信系统或雷达系统接收仰角数据和与仰角数据对应的时间数据。在一个示例中，斜度估计模块302接收从通过车对车通信协议传输和接收的通信信号获取的仰角数据和时间数据。例如，在该示例中，主车辆404接收表示包括仰角数据的安全消息的一个或多个通信信号。在另一个示例中，斜度估计模块302接收从在物体检测传感器(即，一个或多个传感器193)处接收的传感器数据提取的仰角数据和时间数据。在该示例中，主车辆404接收表示包括仰角数据的检测物体(即，目标车辆402) 的传感器数据。

在606处，斜度估计模块302存储所接收的仰角数据和时间数据。在一个示例中，所接收的仰角数据和时间数据可存储在斜度估计模块302可存取的一个或多个数据结构内。在608处，斜度估计模块302确定表示接收到的仰角数据和时间数据的数据集是否超过预定义阈值。如果表示所接收的仰角数据和时间数据的数据集没有超过预定义阈值，那么方法600过渡至604以继续接收仰角数据。如果表示所接收的仰角数据和时间数据的数据集确实超过了预定义阈值，那么斜度估计模块302在610处利用数据集来计算道路节段的斜度。在一个示例中，斜度估计模块302利用上述方程式(3)来基于仰角数据确定斜度。

在612处，斜度估计模块302确定仰角是否增加。如果仰角降低，那么在614处，斜度估计模块302确定斜度是下坡。如果仰角数据上升，那么在616处，斜度估计模块302确定斜度是上坡。方法600可在618处结束。

图7说明了用于基于估计的斜度信号来确定道路节段的估计仰角的示例方法700。方法700在702处开始。在704处，斜度估计模块302从GNSS 通信系统接收仰角数据和与仰角数据对应的时间数据。

在706处，斜度估计模块302存储所接收的仰角数据和时间数据。在一个示例中，所接收的仰角数据和时间数据可存储在斜度估计模块302可存取的一个或多个数据结构内。在708处，斜度估计模块302确定表示接收到的仰角数据和时间数据的数据集是否超过预定义阈值。如果表示所接收的仰角数据和时间数据的数据集没有超过预定义阈值，那么方法700过渡至704以继续接收仰角数据。如果表示所接收的仰角数据和时间数据的数据集确实超过了预定义阈值，那么斜度估计模块302在710处利用数据集来计算道路节段的斜度。在一个示例中，斜度估计模块302利用上述方程式(3)来基于仰角数据确定斜度。

在712处，斜度估计模块302确定仰角数据集是否正在上升(即，是否为递增集)。如果仰角数据集没有上升(即，是递减集)，那么在714处，斜度估计模块302确定斜度是下坡。如果仰角数据集上升，那么在716处，斜度估计模块302确定斜度是上坡。方法700在718处结束。

图8说明了用于确定目标车辆402是否在与主车辆404相同的平面内的示例方法800。方法800在步骤802处开始。在804处，斜度估计模块 302接收仰角数据并且确定目标车辆402的估计斜度(即，确定的斜角)。在806处，斜度估计模块302接收主车辆404的仰角数据和斜度(即，确定的斜角)。

在808处，斜度估计模块302将目标车辆402的平面与主车辆404的平面进行比较。在一个示例中，斜度估计模块302基于对应的时间数据将目标车辆402的仰角数据与主车辆404的仰角数据进行比较。例如，斜度估计模块302将目标车辆402在时间“n”处的仰角数据与主车辆404在对应时间“n”处的仰角数据进行比较，以确定目标车辆402的仰角数据是否与主车辆404的仰角数据相等(即，匹配)。

如果仰角数据不匹配，那么在810处，斜度估计模块302确定目标车辆402与主车辆404不在同一平面内。如果仰角数据确实匹配，那么在812 处，斜度估计模块302确定目标车辆402与主车辆404在同一平面内。主车辆404和目标车辆402是否处于同一平面中的确定可用于确定车道段的斜度是否与主车辆404当前穿过的道路节段的斜度不同。该方法在814处结束。

图9说明了用于基于确定的道路节段的坡度来确定是否从第一操作状态过渡至第二操作状态的示例方法900。方法900在902处开始。在904 处，斜度估计模块302确定正坡度是否正在入坡或主车辆404当前是否正在穿过正坡度。如果正坡度没有入坡且主车辆404当前没有穿过具有正坡度的道路节段，那么在906处，不修改动力系控制模块208的稳定化参数。

如果正坡度正在入坡或主车辆404当前正在穿过具有正坡度的道路节段，那么SOC确定模块304在908处确定电池199的SOC是否低于定义的SOC阈值。电池199的SOC阈值是基于具有正斜度的道路节段的长度以及斜度的量值。因此，SOC确定模块304根据道路节段的长度以及坡度的量值来确定应该保存多少SOC。如果电池199的SOC低于定义的SOC 阈值，那么在910处将稳定化参数偏置至充电维持操作状态。

在912处，斜度估计模块302确定正坡度是否正在入坡或斜度(即，坡度)的增加是否正在接近。如果正坡度正在入坡或坡度的增加正在入坡，那么功率确定模块306在914处估计将由主车辆404利用来穿过道路节段的附加功率。如果正坡度没有入坡且坡度的增加没有入坡(即，主车辆404 可能已经穿过了具有增加的或正斜度的道路节段)，那么功率确定模块306 在916处基于确定的道路节段坡度特性估计功率储备(即，SOC)保持在电迟内。

在918处，状态选择模块310确定当前操作状态是否可产生附加功率以允许主车辆404穿过具有斜坡特性的道路节段。如果当前操作状态不能产生附加功率，那么状态选择模块310在920处确定可产生附加功率以产生附加转矩的最有能力的操作状态，并且使状态控制模块312起始从当前操作状态至最有能力的操作状态的过渡。

如果当前操作状态可产生附加功率，那么状态选择模块310在922处确定当前操作状态是否是最有能力的操作状态。如果当前操作状态不是最有能力的操作状态，那么稳定化参数在924处偏置至可产生附加功率量的操作状态。因此，状态选择模块310利用稳定化参数来确定哪些操作状态可被转变来产生附加功率。例如，状态选择模块310可在基于斜度特性确定操作状态时连续监视稳定化参数。如果当前操作状态是最有能力的操作状态，那么在926处，稳定化参数被偏置以保持当前操作状态。该方法在 928处结束。

以上描述的本质仅仅是说明性的并且决不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可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当局限于此，因为当研究图式、说明书和以下权利要求书之后将明白其它修改。应当理解的是，方法内的一个或多个步骤可以不同顺序(或同时)执行且不更改本公开的原理。另外，虽然每个实施例在上文被描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的任何一个或多个这样的特征均可在任何其它实施例的特征中和结合任何其它实施例的特征来实施，即便该组合没有明确描述。换言之，所描述实施例并不相互排斥，且一个或多个实施例彼此的置换保留在本公开的范围内。

元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系是使用各种术语来描述，该术语包括“连接”、“接合”、“联接”、“相邻”、“紧靠”、“在……顶部上”、“在……上方”、“在……下方”和“设置”。除非明确描述为“直接”，否则当在上述公开中描述第一元件与第二元件之间的关系时，该关系可为其中第一元件与第二元件之间不存在其它介入元件的直接关系，但是也可为其中第一元件与第二元件之间(空间上或功能上)存在一个或多个介入元件的间接关系。如本文所使用，短语A、B和C中的至少一个应被理解为意味着使用非排他性逻辑OR的逻辑(A OR B OR C)，且不应被理解为意味着“至少一个A、至少一个B和至少一个C”。

在图式中，如由箭头部指示的箭头的方向总体上表明对图示感兴趣的信息(诸如数据或指令)流。例如，当元件A和元件B交换多种信息但从元件A传输至元件B的信息与图示有关时，箭头可从元件A指向元件B。该单向箭头并未暗示没有其它信息从元件B传输至元件A。另外，对于从元件A发送至元件B的信息，元件B可以向元件A发送对信息的请求或信息的接收确认。

在包括以下定义的本申请中，术语“模块”或术语“控制器”可用术语“电路”来代替。术语“模块”可指代以下项或是以下项的部分或包括以下项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合式模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合式模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或成组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或成组)；提供所述功能性的其它合适的硬件部件；或某些或所有上述的组合，诸如在片上系统中。

该模块可包括一个或多个接口电路。在某些示例中，接口电路可以包括连接至局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能性可分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可允许负载平衡。在进一步示例中，服务器(又称为远程或云服务器)模块可完成代表客户端模块的某些功能性。

如上文所使用的术语代码可包括软件、固件和微代码，并且可指代程序、例程、函数、类、数据结构和对象。术语共享处理器电路涵盖执行来自多个模块的某些或所有代码的单个处理器电路。术语成组处理器电路涵盖结合另外的处理器电路来执行来自一个或多个模块的某些或所有代码的处理器电路。对多个处理器电路的引用涵盖离散裸片上的多个处理器电路、单个裸片上的多个处理器电路、单个处理器单元的多个核心、单个处理器电路的多个线程或上述组合。术语共享存储器电路涵盖存储来自多个模块的某些或所有代码的单个存储器电路。术语共享存储器电路涵盖存储来自多个模块的某些或所有代码的单个存储器电路。

术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的术语计算机可读介质并不涵盖(诸如在载波上)传播通过介质的暂时性电或电磁信号；术语计算机可读介质可以因此被视为有形且非暂时性的。非暂时性、有形计算机可读介质的非限制示例是非易失性存储器电路(诸如闪存电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩码只读存储器电路)、易失性存储器电路(诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁性存储介质(诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动)和光学存储介质(诸如 CD、DVD或蓝光光盘)。

本申请中描述的设备和方法可部分或完全由通过配置通用计算机以执行计算机程序中实施的一个或多个特定功能而创建的专用计算机来实施。上述功能块、流程图部件和其它元件用作软件规范，其可通过本领域技术人员或编程者的常规作业而转译为计算机程序。

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。计算机程序还可包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可涵盖与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定装置交互的装置驱动器、一个或多个操作系统、用户应用程序、背景服务、背景应用程序等。

计算机程序可包括：(i)待剖析的描述性文本，诸如HTML(超文本标记语言)、XML(可扩展标记语言)或JSON(JavaScript对象表示法)、(ii)汇编代码、(iii)由编译器从源代码产生的目标代码、(iv)由解译器执行的源代码、(v)由即时编译器编译并执行的源代码，等。仅作为示例，源代码可以使用来自包括以下项的语言的语法写入：C、C++、C#、ObjectiveC、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、

Fortran、Perl、Pascal、 Curl、OCaml、

HTML5(超文本标记语言第5版)、Ada、ASP (活动服务器页面)、PHP(PHP：超文本预处理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、 Erlang、Ruby、

Lua、MATLAB、SIMULINK和

在35U.S.C.§112(f)的含义内，权利要求书中叙述的元件均不旨在是装置加功能元件，除非元件使用短语“用于……的装置”明确叙述或在使用短语“用于……的操作”或“用于……的步骤”的方法权利要求书的情况中。

Claims

1.一种车辆推进系统，包括：

功率确定模块，其被配置为基于位于车辆的预期路径中的道路节段的估计斜度来估计在所述道路节段上以期望速度行驶所需的功率；

动力系控制模块，其被配置为控制混合动力系的多个操作状态并且包括状态选择模块，所述状态选择模块被配置为：

基于车辆电池的充电状态来确定所述多个操作状态中的当前操作状态是否能够产生估计功率；以及

如果所述当前操作状态不能产生所述估计功率，那么切换至所述多个操作状态中能够产生所述估计功率的另一个操作状态；以及

斜度估计模块，所述斜度估计模块被配置为基于指示与所述道路节段相关联的仰角的仰角信号来估计所述车辆的所述道路节段的所述斜度，其中所述斜度估计模块被配置为从所述道路节段的目标车辆接收仰角信号，其中所述仰角信号通过车对车通信协议来传输。

2.根据权利要求1所述的车辆推进系统，其中所述车对车通信协议包括专用短程通信协议和高级驾驶员辅助系统通信协议中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的车辆推进系统，其中所述斜度估计模块被配置为从被设置在所述车辆内的物体检测传感器接收仰角信号，所述物体检测传感器被配置为接收指示接近所述车辆的检测到的物体的物体检测信号，其中所述物体检测信号利用指示所述检测到的物体相对于所述车辆的仰角的仰角数据进行编码。

4.根据权利要求3所述的车辆推进系统，其中所述物体检测传感器包括雷达装置、光检测和测距装置以及超声装置中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的车辆推进系统，其中所述斜度估计模块被配置为从指示从全球导航卫星系统传输的所述车辆的位置的位置信号接收仰角信号，其中位置信号利用指示所述车辆在所述位置处的仰角的仰角数据进行编码。

6.根据权利要求1所述的车辆推进系统，进一步包括充电状态确定模块，所述充电状态确定模块被配置为确定所述车辆的所述车辆电池的充电状态。

7.根据权利要求1所述的车辆推进系统，进一步包括充电状态目标模块，所述充电状态目标模块被配置为基于所估计的所述道路节段的坡度来确定所述车辆的所述车辆电池的充电状态目标。

8.根据权利要求7所述的车辆推进系统，其中所述状态选择模块被配置为基于所述估计功率和所述充电状态目标来确定稳定化参数，其中所述状态选择模块利用稳定化参数来防止当所述当前操作状态可产生所述估计功率时从所述当前操作状态过渡至所述多个操作状态中的另一个操作状态。