CN109305159A - 发动机扭矩估计的修正 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及发动机扭矩估计的修正。发动机扭矩修正因子表被用于补偿噪声因子。在混合动力车辆中，在变速器输入轴扭矩恒定的时间段期间马达被用于测量发动机扭矩。通过比较测量的输入扭矩与请求的发动机扭矩，控制器可更新修正因子表，以补偿噪声因子的变化。可实施系统地向控制器提供更新表中的多个值的机会的服务程序。

Description

发动机扭矩估计的修正
技术领域
本公开涉及混合动力电动车辆的控制的领域。更具体地，本公开涉及用于调整发动机扭矩修正因子的程序。
背景技术
很多车辆在宽的车速范围内(包括前进和后退运动)被使用。然而，一些类型的发动机仅能在窄的转速范围内高效地操作。因此，通常采用在各种传动比下都能够高效传递功率的变速器。当车辆处于低速时，变速器通常操作于高传动比，使得发动机扭矩成倍增加从而提高加速度。在高车速下，操作处于低传动比的变速器允许与安静、节能的巡航相关联的发动机转速。
为了降低燃料消耗，一些车辆包括混合动力传动系统，混合动力传动系统利用能量储存装置来补充内燃发动机产生的动力。这些动力传动系统允许车辆在发动机关闭的情况下运行一段时间，并且以发动机更高效的扭矩级别运行剩余的时间。混合动力传动系统还能够捕获并随后使用原本会被制动系统消耗的能量。
发明内容
一种车辆包括马达、内燃发动机和控制器。马达固定连接到变速器输入轴。内燃发动机通过离合器选择性地连接到变速器输入轴。所述控制器被配置为：通过命令发动机产生命令的发动机扭矩，对在输入轴转速下的驾驶员扭矩需求做出响应，其中，所述命令的发动机扭矩是基于存储的扭矩修正因子的。在可选的实施例中，所述命令的马达扭矩可基于修正因子进行调节，以确保期望的总扭矩的传递。在离合器分离的情况下，当在输入轴转速下以转速控制模式操作马达时，控制器测量第一测量的马达扭矩。然后，在离合器接合的情况下，当在输入轴转速下以转速控制模式操作马达时，控制器命令发动机产生第一命令的发动机扭矩，并且测量第二测量的马达扭矩。控制器将扭矩修正因子更新为第一测量的马达扭矩与命令的发动机扭矩和第二测量的马达扭矩之和之间的差。所述扭矩修正因子可作为发动机转速和发动机扭矩的函数被存储在表中，并且通过替换表中的至少一个值进行更新。马达扭矩可在变速器输入轴扭矩恒定的操作状况期间被测量。这些操作状况可在正常驾驶(诸如，怠速、爬行、处于驻车挡或空挡)期间或者在巡航控制下驾驶时发生。操作者选择的服务程序可系统地提供所述操作状况。
根据本发明，提供一种车辆，所述车辆包括：马达，固定连接到变速器输入轴；内燃发动机，通过离合器选择性地连接到变速器输入轴；控制器，被配置为：响应于在输入轴转速下的驾驶员扭矩需求，命令内燃发动机产生命令的发动机扭矩，其中，所述命令的发动机扭矩是基于存储的扭矩修正因子的；在离合器分离的情况下，当在输入轴转速下以转速控制模式操作马达时，测量第一测量的马达扭矩；在离合器接合的情况下，当在输入轴转速下以转速控制模式操作马达时，命令内燃发动机产生第一命令的发动机扭矩，并且测量第二测量的马达扭矩；将扭矩修正因子更新为第一测量的马达扭矩与命令的发动机扭矩和第二测量的马达扭矩之和之间的差。
根据本发明的一个实施例，所述变速器输入轴扭矩由处于所述操作状况下的巡航控制功能设置。
根据本发明的一个实施例，所述变速器输入轴在所述操作状况下未可驱动地连接到车辆车轮。
一种车辆包括马达、内燃发动机和控制器。马达固定连接到变速器输入轴。内燃发动机通过离合器选择性地连接到变速器输入轴。在输入轴扭矩恒定的情况下，当以转速控制模式操作马达时，所述控制器被配置为：在离合器分离的情况下，测量第一测量的马达扭矩；接合离合器；命令发动机产生命令的发动机扭矩，并且测量第二测量的马达扭矩。所述控制器还可被配置为：存储发动机扭矩修正因子，所述发动机扭矩修正因子等于第一测量的马达扭矩与第二测量的马达扭矩和命令的发动机扭矩之和之间的差。所述控制器还可被配置为：通过命令发动机产生命令的发动机扭矩来对请求的发动机扭矩做出响应，其中，请求的发动机扭矩与命令的发动机扭矩相差扭矩修正因子。所述控制器还可被配置为：在服务模式下进行操作，在所述服务模式下，针对一组变速器输入轴转速存储扭矩修正因子。
根据本发明，提供一种方法，所述方法包括：响应于在输入轴转速下的驾驶员扭矩需求，基于存储的修正因子命令发动机产生第一命令的发动机扭矩；在变速器输入轴扭矩恒定的情况下，当在输入轴转速下以转速控制模式操作马达时，在命令发动机产生第一命令的发动机扭矩时产生马达扭矩；响应于在输入轴转速下的驾驶员扭矩需求，基于存储的修正因子命令发动机产生与第一命令的发动机扭矩不同的第二命令的发动机扭矩，其中，所述修正因子基于命令的发动机扭矩、马达扭矩和恒定的输入轴扭矩被更新。
根据本发明的一个实施例，当发动机通过离合器与变速器输入轴分离时，通过在恒定的变速器输入轴扭矩下以输入轴转速在转速控制模式下操作马达来测量恒定的输入轴扭矩。
根据本发明的一个实施例，更新的修正因子等于恒定的输入轴扭矩与命令的发动机扭矩和马达扭矩之和之间的差。
根据本发明的一个实施例，恒定的输入轴扭矩通过将变速箱置于空挡状态而产生。
一种车辆包括马达、内燃发动机和控制器。马达固定连接到变速器输入轴。内燃发动机通过离合器选择性地连接到变速器输入轴。在操作者选择的服务模式下，所述控制器被配置为：命令马达以第一转速旋转；在离合器分离的情况下，测量第一测量的马达扭矩；在离合器接合的情况下，命令发动机产生第一命令的发动机扭矩，并且测量第二测量的马达扭矩。所述控制器还可被配置为：存储第一发动机扭矩修正因子，所述第一发动机扭矩修正因子等于第一测量的马达扭矩与第二测量的马达扭矩和第一命令的发动机扭矩之和之间的差。所述控制器还可被配置为：在服务模式下，在离合器接合的情况下，命令发动机产生第二命令的发动机扭矩，测量第三测量的马达扭矩，并且存储第二发动机扭矩修正因子，所述第二发动机扭矩修正因子等于第一测量的马达扭矩与第三测量的马达扭矩和第二命令的发动机扭矩之和之间的差。
根据本发明，提供一种车辆，所述车辆包括：马达，固定连接到变速器轴；内燃发动机，通过离合器选择性地连接到变速器轴；控制器，被配置为：在操作者选择的服务模式下，执行以下操作：命令马达以第一转速旋转；在离合器分离的情况下，测量第一测量的马达扭矩；在离合器接合的情况下，命令内燃发动机产生第一命令的发动机扭矩，并且测量第二测量的马达扭矩。
附图说明
图1是示出混合动力车辆的动力传动系统的示意图。
图2是利用修正因子表来控制图1的动力传动系统的内燃发动机和牵引马达的方法的流程图。
图3是用于更新修正因子表的第一种方法的流程图。
图4是用于更新修正因子表的第二种方法的流程图。
具体实施方式
根据需要，在此公开本发明的具体实施例。然而，将理解的是，所公开的实施例仅为本发明的示例，本发明可采用各种形式和替代形式。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。
图1示意性地示出了混合动力车辆动力传动系统。牵引马达10利用由电池12储存的电能产生扭矩。在一些操作模式下，牵引马达10可被操作为产生电能，然后将电能储存在电池12中供以后使用。例如，牵引马达可以是与逆变器相结合的同步AC(交流电)马达。牵引马达10的转子固定到变速器输入轴14。来自变速器输入轴14的动力经由变矩器16、齿轮箱18和差速器20被输送到车辆车轮。
变矩器16包括固定连接到变速器输入轴14的泵轮以及固定连接到齿轮箱18的输入的涡轮。每当泵轮旋转得比涡轮更快时，变矩器16就将动力从泵轮传递到涡轮。变矩器16还可包括定子，所述定子使扭矩成倍增加，使得涡轮上的扭矩大于泵轮上的扭矩。变矩器16还可包括锁止离合器，锁止离合器将泵轮选择性地连接到涡轮，以在与泵轮和涡轮之间的流体动力学动力传输相关联的滑差(slip)不被需要的情况下实现更有效的动力传递。
齿轮箱18包括若干离合器和制动器，所述若干离合器和制动器建立从齿轮箱输入轴到变速器输出轴的各种动力流动路径。这些动力流动路径具有不同的传动比。变速器通过使一个或更多个离合器或制动器分离并使其它离合器或制动器接合而从一个动力流动路径切换到另一动力流动路径。在齿轮箱输入与变速器输出之间不存在动力流动路径的情况下建立空挡模式。齿轮箱18还可包括驻车棘爪，驻车棘爪可在车辆空闲时接合以使变速器输出保持静止。
变速器输出轴连接到差速器20，差速器20在左驱动轮22与右驱动轮24之间划分动力。诸如在车辆转弯时，差速器允许车轮之间有轻微转速差。
内燃发动机26通过离合器28选择性地连接到变速器输入轴14。应注意，变速器输入轴14延伸穿过牵引马达10。当离合器28接合时，发动机26和牵引马达10以相同转速旋转，并且变速器输入轴14上的扭矩等于发动机26产生的扭矩与牵引马达10产生的扭矩之和。在一些操作模式下，通过将牵引马达的扭矩设置为零，发动机26可提供用于推进的全部动力。在其它操作模式下，牵引马达可从电池12汲取电力，以协助推进车辆。在其它操作模式下，发动机可产生比推进所需的动力更多的动力，此时，马达转移一些动力来对电池12充电。当离合器28分离时，由牵引马达10提供全部推进力。
由控制器30控制动力传动系统。控制器30可以是单个微处理器或多个通信的微处理器。控制器30经由加速踏板位置、制动踏板位置、换挡选择器(PRNDL)的位置等从驾驶员接收命令。控制器还使用来自各种传感器的信号。控制器控制离合器28、变矩器锁止离合器以及齿轮箱18内的离合器和制动器的接合和分离。控制器还向发动机26和牵引马达10发送指示它们应当产生多少扭矩的命令。
在一些操作模式下，控制器30可操作牵引马达10处于转速控制模式，在转速控制模式下，控制器命令特定转速。一些马达可直接执行这种转速控制，而其它马达可能利用反馈信号来调节扭矩命令，从而执行转速控制模式。在这种反馈系统(诸如，比例、导数、积分(PDI)控制器)中，根据需要调节扭矩，以保持所命令的转速。在转速控制模式下，控制器能够测量马达扭矩。当经由反馈控制执行转速控制模式时，通过记录保持所命令的转速所需的平均扭矩命令来测量扭矩。当直接执行转速控制模式时，控制器能够基于电流、电压和相位的测量来计算扭矩。
然而，发动机产生的扭矩并不总是等于控制器所命令的扭矩。各种噪声因子可能导致产生的扭矩少于或多于所命令的扭矩。这些噪声因子包括不同零件随时间的变化和劣化。在明显更小的程度上，马达扭矩并不总是等于控制器所命令的扭矩。当控制器改变发动机扭矩和马达扭矩的相对比例时，这些扭矩传递误差最有可能被车辆乘员注意到。除非驾驶员改变加速器的位置，否则驾驶员期望总变速器输入扭矩保持恒定。然而，由于发动机的扭矩传递不准确，总变速器输入扭矩可能改变。
如图2的处理中示出的，为了减少发动机扭矩误差，控制器可使用扭矩修正因子表。在32，控制器根据加速踏板位置和车辆速度来计算目标输出扭矩。在34，控制器基于目标输出扭矩以及齿轮箱和变矩器的扭矩放大倍数来计算总目标变速器输入扭矩。在36，控制器将目标总变速器输入扭矩划分为目标马达扭矩和目标发动机扭矩。这可基于若干因子，包括发动机效率特性、当前电池荷电状态等。在38，控制器查找作为目标发动机扭矩和当前发动机转速的函数的发动机扭矩修正因子。所述修正因子可被存储在表格中。针对落在制表值之间的发动机转速和目标发动机扭矩可能需要进行插值。在40，通过从目标发动机扭矩中减去修正因子来计算请求的发动机扭矩。在可选实施例中，修正因子可被用于调节命令的马达扭矩，以确保期望的总扭矩被传递。在42，控制器向发动机发送等于请求的发动机扭矩的扭矩请求。发动机控制器可将该扭矩请求转换为节气门位置、火花正时、喷射器设置等，并且向适合的致动器发送这些请求。如果发动机控制器被集成到控制器30，则控制器30将执行这些转换并且单独的致动器命令应当被当作发送扭矩请求。在44，控制器向牵引马达10发送扭矩请求。马达控制器随后将扭矩请求转换为特定逆变器设置。
只要查找表中的修正因子准确地指示了所请求的发动机扭矩级别与发动机传递的扭矩之间的差，则发动机将传递目标发动机扭矩。修正因子查找表可基于新车在工厂所执行的测量被初始填充。为了确保制表的修正因子在噪声因子随时间变化时能够继续准确地反映发动机行为，更新制表的修正因子是有利的。在正常车辆运行期间周期性地更新修正因子校正因逐渐磨损和季节变化导致的变化。
图3的流程图示出了适时地更新修正因子的方法。在50，控制器决定当前操作状况是否为稳态状况。稳态状况是由恒定的变速器输入轴转速和恒定的变速器输入轴扭矩来表征的。一些稳态状况的示例包括：
●驻车挡或空挡(可忽略变速器输入轴扭矩)，
●车辆静止时怠速(变速器输入轴扭矩是基于变矩器特性的)，
●在恒定坡度上爬行(变速器输入轴扭矩是基于变矩器特性和坡度的)，
●在恒定坡度上巡航控制(变速器输入轴扭矩是基于坡度、风阻和滚动阻力的)，
●以测力计运行，其中，测力计控制转速。
在52，控制器命令离合器28的释放，并且命令发动机关闭。在54，控制器命令牵引马达10操作于转速控制模式。根据在50检测到何种稳态状况来命令转速。例如，针对驻车、空挡或爬行状况，马达可被命令为接近发动机怠速转速的转速。在巡航控制中，马达被命令为产生期望车速的转速。在56，控制器记录由牵引马达10产生的扭矩。该扭矩被视为针对该稳态操作状况下的总变速器输入扭矩。在58，控制器命令发动机启动并且命令离合器接合。如果牵引马达10在发动机起动过程期间暂时被操作处于某其它模式，则以相同的命令的转速使牵引马达10返回转速控制模式。
随着处理继续进行，发动机被命令产生各种级别的扭矩。这些扭矩级别可以是被记录在修正因子表中的预定级别。在60，请求的发动机扭矩被设置为这些级别中的第一个级别。在62，扭矩请求被发送到发动机。在64，控制器检查以查看稳态状况是否仍在持续。如果稳态状况未在持续，则程序退出。由于马达10操作于转速控制模式，所以马达10调节它的输出扭矩使得发动机扭矩和马达扭矩的总和与在56处记录的总扭矩相同。在66，通过从先前记录的总扭矩中减去测量的马达扭矩来计算测量的发动机扭矩。在68，通过从测量的发动机扭矩中减去请求的发动机扭矩来计算新的修正因子。在70，修正因子表被更新。
已知用于适应性地更新查找表的几种方法。这些方法包括随机调节法和周期调节法二者。随机调节法响应于个别观察结果来更新查找表中的值。在此通过引用结合在欧洲专利申请EP 1712767A1中描述的一种这样的方法。当观察到的结果与查找表所估计的值不同时，针对自变量的附近值而存储的值被修改，使得针对所观察的自变量的新的因变量值更接近观察结果。为了稳定性，所述调节方法可能不允许在单个更新中存在大的变化。在周期调节法中，存储有多个观测值，然后执行曲线拟合处理，以计算用于模型参数的新的值。与随机调节法一样，可能存在对调节率上的限制，并且可能存在边界，超出所述边界调节不被允许。
在72，控制器检查是否应当检查更多级别的发动机扭矩。如果无需检查更多级别的发动机扭矩，则处理结束，并且牵引马达和发动机恢复正常操作。如果存在更多级别，则在74，请求的发动机扭矩被设置为下一个级别，并且处理在62开始重复执行。
即使存在影响马达扭矩传递的不明噪声因子，在56将测量的马达扭矩视为针对操作状况的实际扭矩是有利的。这确保了在控制器从仅马达操作转换到马达与发动机一起操作的任何时候，总扭矩将是恒定的。
在车辆操作状况允许时适时地更新修正因子表可能不会导致频繁地更新表中较高转速条目。因此，周期性地执行用于更新表的系统程序可能是有利的。例如，在可能改变影响发动机扭矩级别的噪声因子的任何服务程序之后可执行上述系统程序。
在图4中示出了系统更新程序。该程序是由车辆操作者(诸如，服务技术人员)主动选择的。车辆显示器可被用于引导操作者完成所述程序。可选地，可经由来自音频系统的语音命令指示操作者。在80，控制器检查程序是否已被选择。例如，可经由驾驶员界面中的菜单选项进行选择。可选地，可通过通常不会在常规驾驶期间发生的制动踏板、加速踏板、换挡器等的一系列操纵进行选择。如果程序被选择，则在82，控制器检查一组前提条件是否被满足。这些前提条件可包括电池荷电状态在部分程序期间是否足以用于马达，同时对于电池吸收在程序的其它部分期间产生的过量电力而言不是太高。此外，必须避免可能改变由发动机传递到变速器的扭矩的车辆设置。因此，例如，如果空调开启，则在84指示驾驶员关闭空调。
一旦全部前提条件被满足，则如果车辆未处于驻车挡，则在86指示操作者将车辆置于驻车挡。可选地，程序可在空挡被执行。在88，控制器向操作者提供额外的通用指令来为所述程序做准备。在90，控制器决定将被更新的发动机转速。如果存在多个转速将被更新，则控制器选择第一个转速。在92，控制器指示操作者踩下加速踏板以增加泵轮转速。需要这种类型的操作者交互来确保在所述程序期间操作者在场。在94，控制器检查泵轮转速是否在一定容差内与所选的调节转速相匹配，并继续指示操作者直到转速匹配为止。在96，控制器执行图4的处理，所述处理使得发动机所命令的发动机扭矩循环通过多个级别并针对这些级别更新修正因子表。在98，控制器确定是否应该在额外转速级别更新修正因子表。如果控制器确定应该在额外转速级别更新修正因子表，则控制传递到90，以在这些级别来更新表。否则，程序结束并恢复正常操作。
虽然以上描述了示例性实施例，但是并不意在这些实施例描述了本发明的所有可能形式。更确切地，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变。此外，各个实现的实施例的特征可被组合，以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (15)

1.一种车辆，包括：
马达，固定连接到变速器输入轴；
内燃发动机，通过离合器选择性地连接到变速器输入轴；
控制器，被配置为：
响应于在输入轴转速下的驾驶员扭矩需求，命令内燃发动机产生命令的发动机扭矩，其中，所述命令的发动机扭矩是基于存储的扭矩修正因子的；
在离合器分离的情况下，当在输入轴转速下以转速控制模式操作马达时，测量第一测量的马达扭矩；
在离合器接合的情况下，当在输入轴转速下以转速控制模式操作马达时，命令内燃发动机产生第一命令的发动机扭矩，并且测量第二测量的马达扭矩；
将扭矩修正因子更新为第一测量的马达扭矩与命令的发动机扭矩和第二测量的马达扭矩之和之间的差。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述扭矩修正因子作为发动机转速和发动机扭矩的函数被存储在表中，其中，更新所述扭矩修正因子包括替换所述表中的至少一个值。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中，以转速控制模式操作马达包括命令马达产生命令的马达扭矩，并且基于测量的转速来调节所述命令的马达扭矩，以保持输入轴转速，其中，测量马达扭矩包括记录使得测量的转速在输入轴转速下稳定的命令的马达扭矩。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中，测量第一测量的马达扭矩和第二测量的马达扭矩发生在变速器输入轴扭矩恒定的操作状况期间。
5.根据权利要求4所述的车辆，还包括变矩器，所述变矩器具有固定到变速器输入轴的泵轮以及在所述操作状况下驱动地连接到车辆车轮的涡轮。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中，所述车辆车轮在所述操作状况下是静止的。
7.根据权利要求4所述的车辆，其中，所述操作状况作为操作者选择的服务模式的一部分被建立。
8.一种车辆，包括：
马达，固定连接到变速器输入轴；
内燃发动机，通过离合器选择性地连接到变速器输入轴；
控制器，被配置为：在变速器输入轴扭矩恒定的情况下，当以转速控制模式操作马达时，执行以下操作：
在离合器分离的情况下，测量第一测量的马达扭矩；
接合离合器；
命令内燃发动机产生命令的发动机扭矩，并且测量第二测量的马达扭矩。
9.根据权利要求8所述的车辆，其中，所述控制器还被配置为：存储发动机扭矩修正因子，所述发动机扭矩修正因子等于第一测量的马达扭矩与第二测量的马达扭矩和命令的发动机扭矩之和之间的差。
10.根据权利要求9所述的车辆，其中，所述控制器还被配置为：通过命令内燃发动机产生命令的发动机扭矩来对请求的发动机扭矩做出响应，其中，请求的发动机扭矩与命令的发动机扭矩相差扭矩修正因子。
11.根据权利要求10所述的车辆，其中，所述控制器还被配置为：在服务模式下进行操作，在所述服务模式下，扭矩修正因子针对一组变速器输入轴转速被存储。
12.一种车辆，包括：
马达，固定连接到变速器轴；
内燃发动机，通过离合器选择性地连接到变速器轴；
控制器，被配置为：在操作者选择的服务模式下，执行以下操作：
命令马达以第一转速旋转；
在离合器分离的情况下，测量第一测量的马达扭矩；
在离合器接合的情况下，命令内燃发动机产生第一命令的发动机扭矩，并且测量第二测量的马达扭矩。
13.根据权利要求12所述的车辆，其中，所述控制器还被配置为：存储第一发动机扭矩修正因子，所述第一发动机扭矩修正因子等于第一测量的马达扭矩与第二测量的马达扭矩和第一命令的发动机扭矩之和之间的差。
14.根据权利要求13所述的车辆，其中，所述控制器还被配置为：在所述服务模式下，在离合器接合的情况下，命令内燃发动机产生第二命令的发动机扭矩，测量第三测量的马达扭矩，并且存储第二发动机扭矩修正因子，所述第二发动机扭矩修正因子等于第一测量的马达扭矩与第三测量的马达扭矩和第二命令的发动机扭矩之和之间的差。
15.根据权利要求13所述的车辆，其中，所述控制器还被配置为：在所述服务模式下，执行以下操作：
命令马达以第二转速旋转；
在离合器分离的情况下，测量第四测量的马达扭矩；
在离合器接合的情况下，命令内燃发动机产生第三命令的发动机扭矩，并且测量第五测量的马达扭矩；
存储第三发动机扭矩修正因子，所述第三发动机扭矩修正因子等于第四测量的马达扭矩与第五测量的马达扭矩和第三命令的发动机扭矩之和之间的差。
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