CN113028049A - 用于操作具有变矩器的车辆的方法 - Google Patents

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法扎尔·阿拉曼·赛义德
威廉·大卫·特里哈恩
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Abstract

本公开提供了“用于操作具有变矩器的车辆的方法”。描述了一种用于操作包括变矩器的车辆的方法。在一个示例中，所述方法响应于请求的变矩器转速来调整电机的扭矩。所述请求的变矩器转速使变矩器的扭矩输出线性化，使得可以改善车轮扭矩控制。

Description

用于操作具有变矩器的车辆的方法
技术领域
本说明书涉及用于操作包括变矩器的车辆的方法和系统。所述方法和系统可减小对加速器输入的非线性车桥扭矩响应。
背景技术
车辆可以包括变矩器以使从发动机输送到自动变速器的扭矩平稳。变矩器还允许发动机以怠速旋转而无需车辆移动。当变矩器的离合器断开时以及当变矩器泵轮转速不同于变矩器泵轮转速时，输入到变矩器泵轮的扭矩可能倍增。然而，变矩器的扭矩倍增是非线性的，使得加速踏板位置的变化可能并非总是导致车桥扭矩的相同比例变化。例如，当变矩器泵轮转速是第一转速时，输入到变矩器泵轮的扭矩可能导致第一变矩器涡轮扭矩。当变矩器泵轮转速是第二转速时，输入到变矩器泵轮的相同扭矩可能导致第二变矩器涡轮扭矩。因此，人类驾驶员可能难以在低车速状况下调节车桥扭矩。在越野操作车辆时，其中驾驶表面可能在短的行驶距离内发生显著变化，调节车桥扭矩的困难可能特别明显。因此，可能期望提供一种补偿变矩器的非线性响应的方法，使得人类驾驶员可以发现在低车速下车轮扭矩调节较容易。
发明内容
发明人在此已经认识到上述问题并且已经开发了一种车辆操作方法，所述车辆操作方法包括：响应于变矩器涡轮扭矩请求、变速器流体温度和测量的变矩器涡轮转速而产生变矩器传动比；以及响应于基于变矩器传动比的请求的变矩器泵轮转速而经由控制器调整电机的扭矩。
通过响应于变矩器涡轮扭矩请求、变速器流体温度和测量的或估计的变矩器涡轮转速而产生变矩器传动比，可以提供这样的技术效果：经由响应于基于变矩器传动比的请求的变矩器泵轮转速而调整电机的扭矩来使传动系的扭矩输出线性化。具体地，可以减小请求的变矩器泵轮转速与实际变矩器泵轮转速之间的差值，使得即使在变速器流体温度和实际涡轮转速变化的条件下，加速踏板位置也可以产生可以被输送到车轮的独特且可重复的变矩器涡轮扭矩。这与用于产生推进源扭矩的加速踏板位置形成对比，所述推进源扭矩可经由变矩器以许多不同的方式修改以产生不同的变矩器涡轮扭矩，这可能导致不同的车轮扭矩。
本说明书可以提供若干优点。具体地，所述方法可以改进低速车辆起步。所述方法还可以为人类驾驶员简化车辆控制。另外，所述方法可以减少传动系扭矩扰动，从而改进车辆操控性。
当单独地或结合附图来理解时，根据以下具体实施方式，本说明书的以上优点和其他优点以及特征将容易明显。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这不意味着标识所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围唯一地由在具体实施方式之后的权利要求限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了内燃发动机的示意图；
图2示出了包括图1中所示的内燃发动机的示例性车辆传动系或动力传动系统的示意图；
图3示出了用于控制传动系扭矩的方法的框图；
图4示出了现有技术的示例性的传动系扭矩控制序列；
图5示出了根据图3的方法的传动系扭矩控制序列；以及
图6示出了用于根据经由加速踏板产生的涡轮扭矩请求来确定变矩器传动比的示例性函数。
具体实施方式
本说明书涉及操作具有变矩器的传动系。变矩器可以在传动系中定位在发动机的下游和电机的下游。当驾驶员需求扭矩较低时或者当可能期望增压发动机功率时，电机可以向传动系提供扭矩。传动系可以包括图1所示的类型的内燃发动机。发动机可以包括在如图2中所示的传动系或动力传动系统中。传动系可以根据图3所示的方法来操作以使加速踏板位置与经由变矩器输送的车轮扭矩之间的关系线性化。图4中示出了根据现有技术的传动系操作序列。图5中示出了根据图3的方法的传动系操作序列并且图6中示出了用于确定请求的或期望的变矩器传动比的示例性函数。期望的变矩器传动比用于确定期望的变矩器泵轮转速，所述期望的变矩器泵轮转速产生与加速踏板位置成线性的请求的变矩器泵轮扭矩。
参考图1，内燃发动机10(包括多个气缸，图1中示出其中一个气缸)由电子发动机控制器12控制。发动机10由气缸盖35和缸体33组成，该缸体33包括燃烧室30和气缸壁32。活塞36定位在其中并经由与曲轴40的连接进行往复运动。飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。起动机96(例如，低压(以小于30伏操作)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择性地推进小齿轮95以接合环形齿轮99。起动机96可以直接安装到发动机的前部或发动机的后部。在一些示例中，起动机96可以选择性地通过带或链条向曲轴40供应扭矩。在一个示例中，当未接合到发动机曲轴时，起动机96处于基本状态。
燃烧室30示出为经由相应的进气门52和排气门54而与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53来操作。进气凸轮51的位置可以通过进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以通过排气凸轮传感器57确定。进气门52的相位或位置可以经由气门相位改变装置59相对于曲轴40的位置来调整。排气门54的相位或位置可以经由气门相位改变装置58相对于曲轴40的位置来调整。气门相位改变装置58和59可以是机电装置、液压装置或机械装置。
发动机10包括容纳曲轴40的曲轴箱39。油盘37可以形成曲轴箱39和发动机缸体33的下边界，并且活塞36可以构成曲轴箱39的上边界。曲轴箱39可以包括曲轴箱通风阀(未示出)，所述曲轴箱通风阀可以经由进气歧管44将气体排放到燃烧室30。曲轴箱39中的压力可以经由压力传感器38来感测。替代地，可以估计曲轴箱39中的压力。
燃料喷射器66被示出为定位成将燃料直接喷射到气缸30中，这被本领域的技术人员称为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66。在一个示例中，高压双级燃料系统可以用于产生较高的燃料压力。
另外，进气歧管44被示出为与涡轮增压器压缩机162和发动机进气口42连通。在其他示例中，压缩机162可以是机械增压器压缩机。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地联接到涡轮增压器压缩机162。任选的电子节气门62调整节流板64的位置以控制从压缩机162到进气歧管44的气流。因为节气门62的入口在增压室45内，因此增压室45中的压力可以称为节气门入口压力。节气门出口是在进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可以位于进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。压缩机再循环阀47可以选择性地调整到介于完全打开和完全关闭之间的多个位置。废气门163可以经由控制器12进行调整以允许排气选择性地绕开涡轮164，从而控制压缩机162的转速。空气滤清器43清洁进入发动机进气口42的空气。
无分电器点火系统88响应于控制器12而经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出为在催化转化器70上游联接到排气歧管48。替代地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。
在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化器。
控制器12在图1中被示出为常规微计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如，非暂时性存储器)、随机存取存储器108、保活存储器110和常规数据总线。除先前讨论的那些信号之外，控制器12被示出为还从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；联接到加速踏板130的位置传感器134，用于感测由人的脚132施加的力；联接到制动踏板150的位置传感器154，用于感测由人的脚152施加的力；来自联接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自霍尔效应传感器118的发动机位置传感器，用于感测曲轴40的位置；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；来自压力传感器79的气缸压力；以及来自传感器68的节气门位置的测量值。还可以感测(传感器未示出)大气压力以供控制器12处理。在本说明书的优选方面，曲轴每旋转一转，发动机位置传感器118产生预定数目的等距脉冲，据此可以确定发动机转速(RPM)。
在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：所述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般来说，排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30中，并且活塞36移动到气缸的底部以便增加燃烧室30内的容积。活塞36在气缸的底部附近并且处于其冲程结束时的位置(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。
在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于其冲程的结束并最靠近气缸盖时(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室中。在下文称为点火的过程中，由诸如火花塞92的已知点火装置点燃所喷射的燃料，从而导致燃烧。
在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞移动转换成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。应注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，诸如以提供正或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。
图2是包括动力传动系统或传动系200的车辆225的框图。图2的动力传动系统包括在图1中示出的发动机10。动力传动系统200被示出为包括车辆系统控制器255、发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254、能量存储装置控制器253和制动器控制器250。控制器可以通过控制器局域网(CAN)299进行通信。控制器中的每一者可以向其他控制器提供信息，诸如功率输出极限(例如，被控制为不应被超过的装置或部件的功率输出)、功率输入极限(例如，被控制为不应被超过的装置或部件的功率输入)、被控制的装置的功率输出、传感器和致动器数据、诊断信息(例如，关于劣化的变速器的信息、关于劣化的发动机的信息、关于劣化的电机的信息、关于劣化的制动器的信息)。此外，车辆系统控制器255可以将命令提供给发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250以实现驾驶员输入请求和基于车辆工况的其他请求。
例如，响应于驾驶员释放加速踏板和车速，车辆系统控制器255可以请求期望的车轮功率或车轮功率水平以提供期望的车辆减速率。所请求的期望的车轮功率可以通过车辆系统控制器255从电机控制器252请求第一制动功率和从发动机控制器212请求第二制动功率来提供，第一功率和第二功率提供车轮216处的期望的传动系制动功率。车辆系统控制器255还可以经由制动器控制器250请求摩擦制动功率。制动功率可以称为负功率，因为它们使传动系和车轮旋转减慢。正功率可以维持或加速传动系和车轮旋转。
车辆控制器255和/或发动机控制器12还可以从人/机界面256接收输入，并且从传感器257(例如，相机、激光雷达、雷达等)接收交通状况(例如，交通信号状态、到物体的距离等)。在一个示例中，人/机界面256可以是触摸输入显示面板。替代地，人/机界面256可以是按键开关或其他已知类型的人/机界面。人/机界面256可以接收来自用户的请求。例如，用户可以经由人/机界面256请求发动机停止或起动。另外，人/机界面256可以显示可以从控制器255接收的状态消息和发动机数据。
在其他示例中，对控制动力传动系统装置的划分可以与图2所示不同的方式进行划分。例如，单个控制器可以取代车辆系统控制器255、发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250。替代地，车辆系统控制器255和发动机控制器12可以是单个单元，而电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250是独立的控制器。
在该示例中，动力传动系统200可以由发动机10和电机240提供动力。在其他示例中，可以省略发动机10。发动机10可以用图1所示的发动机起动系统、经由带传动起动机-发电机(BISG)219或者经由也称为集成式起动机/发电机的传动系集成式起动机/发电机(ISG)240来起动。BISG 219的转速可以经由任选的BISG转速传感器203来确定。传动系ISG240(例如，高压(以大于30伏操作)电机)也可以被称为电机、马达和/或发电机。此外，发动机10的功率可以经由诸如燃料喷射器、节气门等扭矩致动器204来调整。
BISG 219经由带231机械地联接到发动机10。BISG 219可以联接到曲轴40或凸轮轴(例如，图1的51或53)。当经由电能存储装置275或低压电池280供应电力时，BISG 219可以充当马达。BISG 219可以充当发电机，从而向电能存储装置275或低压电池280供应电力。双向DC/DC转换器281可以将电能从高压总线274传递到低压总线273，或反之亦然。低压电池280电联接到低压总线273。电能存储装置275电联接到高压总线274。低压电池280可以选择性地向起动机马达96供应电能。
发动机输出功率可以通过双质量飞轮215传输到动力传动系统分离离合器的第一侧或上游侧235。分离离合器236可以以液压方式来致动，并且传动系分离离合器236内的液压压力(传动系分离离合器压力)可以经由电动阀233来调整。分离离合器236的下游侧或第二侧234被示出为机械地联接到ISG输入轴237。
ISG 240可以被操作来向动力传动系统200提供动力，或者在再生模式中将动力传动系统动力转换成电能以便存储在电能存储装置275中。ISG 240经由逆变器279与能量存储装置275电连通。逆变器279可以将来自电能存储装置275的直流(DC)电力转换成交流(AC)电力以操作ISG 240。替代地，逆变器279可以将来自ISG 240的AC电力转换成DC电力以存储在电能存储装置275中。逆变器279可以经由电机控制器252来控制。ISG 240具有比图1所示的起动机96或BISG 219更高的输出功率容量。此外，ISG 240直接驱动动力传动系统200或由动力传动系统200直接驱动。不存在将ISG 240联接到动力传动系统200的带、齿轮或链条。相反，ISG 240以与动力传动系统200相同的速率旋转。电能存储装置275(例如，高压电池或电源)可以是电池、电容器或电感器。ISG 240的下游侧经由轴241机械地联接到变矩器206的泵轮285。ISG 240的上游侧机械地联接到分离离合器236。ISG 240可以经由如电机控制器252所指示充当马达或发电机来向动力传动系统200提供正功率或负功率。
变矩器206包括涡轮286以将动力输出到输入轴270。输入轴270将变矩器206机械地联接到自动变速器208。变矩器206还包括变矩器旁路锁止离合器212(TCC)。当TCC被锁定时，动力从泵轮285直接传递到涡轮286。TCC由控制器254电操作。替代地，TCC可以是液压锁定的。在一个示例中，变矩器可以被称为变速器的部件。
当变矩器锁止离合器212完全脱离时，变矩器206经由变矩器涡轮286和变矩器泵轮285之间的流体传送将发动机动力传输到自动变速器208，从而实现扭矩倍增。相比而言，当变矩器锁止离合器212完全接合时，经由变矩器离合器将发动机输出扭矩直接传递到变速器208的输入轴270。替代地，变矩器锁止离合器212可以部分地接合，从而使得能够调整直接输送到变速器的功率量。变矩器涡轮转速可以经由任选的涡轮位置传感器243或替代地经由位置传感器272和当前接合的变速器齿轮比来估计或测量。变速器控制器254可以被配置为通过响应于各种发动机工况或者根据基于驾驶员的发动机操作请求调整变矩器锁止离合器来调整由变矩器212传输的功率量。
变矩器206还包括泵283，该泵283对流体加压以操作分离离合器236、前进离合器210和挡位离合器211。泵283经由泵轮285驱动，该泵轮285以与ISG 240相同的转速旋转。
自动变速器208包括挡位离合器211和前进离合器210以用于选择性地接合和脱离前进挡213(例如，挡位1-10)和倒车挡214。自动变速器208是固定传动比变速器。替代地，变速器208可以是能够模拟固定齿轮比变速器和固定齿轮比的无级变速器。挡位离合器211和前进离合器210可以选择性地接合，以改变输入轴270的实际总转数与车轮216的实际总转数的比。挡位离合器211可以通过经由换挡控制电磁阀209调整供应到离合器的流体来接合或脱离。来自自动变速器208的功率输出也可以经由输出轴260中继到车轮216以推进车辆。具体地，自动变速器208可以在将输出行驶功率传输到车轮216之前，响应于车辆行进状况而在输入轴270处传递输入驱动功率。变速器控制器254选择性地激活或接合TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。变速器控制器还选择性地停用或脱离TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。
此外，可以通过接合摩擦车轮制动器218将摩擦力施加到车轮216。在一个示例中，摩擦车轮制动器218可以响应于人类驾驶员将他们的脚压在制动踏板(未示出)上和/或响应于制动器控制器250内的指令而接合。此外，制动器控制器250可以响应于由车辆系统控制器255做出的信息和/或请求而应用制动器218。以相同方式，可以通过响应于人类驾驶员从制动踏板释放他们的脚、制动器控制器指令和/或车辆系统控制器指令和/或信息而脱离车轮制动器218来减小对车轮216的摩擦力。例如，作为自动发动机停止程序的一部分，车辆制动器可以经由控制器250向车轮216施加摩擦力。
响应于使车辆225加速的请求，车辆系统控制器可以从加速踏板或其他装置获得驾驶员需求扭矩或扭矩请求。车辆系统控制器255然后将所请求的驾驶员需求扭矩的一部分分配给发动机，并将其余部分分配给ISG或BISG。车辆系统控制器255向发动机控制器12请求发动机扭矩并且向电机控制器252请求ISG功率。如果ISG扭矩加上发动机扭矩小于变速器输入扭矩极限(例如，不应被超过的阈值)，则将扭矩输送到变矩器206，然后变矩器将所请求的扭矩的至少一部分中继到变速器输入轴270。变速器控制器254响应于可以基于输入轴功率和车速的换挡计划和TCC锁止计划而选择性地锁定变矩器离合器212并经由挡位离合器211接合挡位。在一些状况下，当可能期望对电能存储装置275充电时，可以在存在非零驾驶员需求功率时请求充电功率(例如，负ISG功率)。车辆系统控制器255可以请求增加发动机扭矩来克服充电功率以满足驾驶员需求功率。
因此，对各种动力传动系统部件的功率控制可以由车辆系统控制器255来监视，其中经由发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250来提供对发动机10、变速器208、电机240和制动器218的局部功率控制。
作为一个示例，可以通过调整火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气充气的组合、通过控制涡轮增压发动机或机械增压发动机的节气门开度和/或气门正时、气门升程和增压来控制发动机扭矩输出。在柴油发动机的情况下，控制器12可以通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和空气充气的组合来控制发动机扭矩输出。可以通过在发动机产生的功率不足以使发动机旋转的情况下使发动机旋转来提供发动机制动扭矩或负发动机扭矩。因此，发动机可以经由在燃烧燃料时以低功率操作(其中一个或多个气缸停用(例如，不燃烧燃料)或其中所有气缸都停用并且在使发动机旋转时)来产生制动扭矩。可以经由调整发动机气门正时来调整发动机制动功率量。可以调整发动机气门正时以增加或减少发动机压缩功。此外，可以调整发动机气门正时以增加或减少发动机膨胀功。在所有情况下，可以在逐缸的基础上执行发动机控制以控制发动机功率输出。
电机控制器252可以通过调整流入和流出ISG 240的磁场绕组和/或电枢绕组的电流来控制来自ISG 240的功率输出和电能产生，如本领域中已知的。
变速器控制器254经由位置传感器271接收变矩器泵轮位置。变速器控制器254可以经由对预定时间间隔内的已知角距离脉冲的数量进行计数来将变矩器泵轮位置转换成变矩器泵轮转速。控制器254可以在预定时间间隔内经由位置传感器272对轴位置脉冲进行计数以确定变速器输出轴转速。变速器控制器254还可以对变速器输出轴转速求导以确定变速器输出轴加速度。变速器控制器254、发动机控制器12和车辆系统控制器255还可以从传感器277接收附加的变速器信息，该传感器277可以包括但不限于泵输出管线压力传感器、变速器流体温度传感器、变速器液压传感器(例如，挡位离合器流体压力传感器)、ISG温度传感器和BISG温度、换挡杆传感器和环境温度传感器。变速器控制器254还可以从换挡选择器290(例如，人/机界面装置)接收所请求的挡位输入。换挡选择器290可以包括用于挡位1-X(其中X是高挡位数)、D(行驶挡)、空挡(N)和P(驻车挡)的位置。可以经由螺线管致动器291阻止换挡选择器290的换挡杆293移动，该螺线管致动器291选择性地阻止换挡杆293从驻车挡或空挡移动到倒车挡或前进挡位置(例如，行驶挡)。
制动器控制器250经由车轮转速传感器221接收车轮转速信息并且从车辆系统控制器255接收制动请求。制动器控制器250还可以直接地或通过CAN 299从图1所示的制动踏板传感器154接收制动踏板位置信息。制动器控制器250可以响应于来自车辆系统控制器255的车轮功率命令而提供制动。制动器控制器250还可以提供防抱死和车辆稳定性制动，以改善车辆制动和稳定性。因此，制动器控制器250可以向车辆系统控制器255提供车轮功率极限(例如，不应被超过的阈值负车轮功率)，使得负ISG功率不会导致超过车轮功率极限。例如，如果控制器250发出50N-m的负车轮功率极限，则调整ISG功率以在车轮处提供小于50N-m(例如，49N-m)的负功率，这包括考虑变速器齿轮传动。
因此，图1和图2的系统提供了一种车辆系统，所述车辆系统包括：电机；变矩器，其联接到电机和阶梯传动比变速器；控制器，其包括：存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令用于致使控制器根据经由变矩器涡轮扭矩请求、变速器流体温度和估计的变矩器涡轮转速参考的变矩器映射图产生变矩器传动比；以及用于根据变矩器传动比来调整电机的转速的另外的指令。所述车辆系统还包括用于经由将估计的变矩器涡轮转速除以变矩器传动比来产生变矩器泵轮转速请求的另外的指令。所述车辆系统还包括用于根据加速踏板位置产生变矩器涡轮扭矩请求的另外的指令。所述车辆系统包括：其中经由变矩器涡轮扭矩映射图产生变矩器涡轮扭矩请求。所述车辆系统还包括用于限制变矩器泵轮转速请求的变化率的另外的指令。所述车辆系统还包括用于经由从变矩器泵轮转速请求减去电机的实际转速而产生变矩器泵轮转速请求误差的另外的指令。所述车辆系统还包括用于将比例/积分控制器应用于变矩器泵轮转速请求误差的另外的指令。
现在参考图3，示出了用于操作车辆的方法的框图300。方法300的至少部分可以被实施为存储在非暂时性存储器中的可执行控制器指令。方法300可以与图1和图2的系统协作操作。另外，方法300的部分可以是在物理世界中采取以变换致动器或装置的操作状态的动作。图3的方法可以作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令而被并入到图1和图2的系统中。
在框302处，加速踏板位置参考变矩器涡轮扭矩映射图302a以确定请求的变矩器涡轮扭矩。框302将变矩器涡轮扭矩请求或在变矩器涡轮处请求的扭矩量输出到框304。因此，框302的输出是直接链接到加速踏板位置的变矩器涡轮。加速踏板位置参考表或函数(例如，映射图)302a。表或函数302a包含并输出变矩器涡轮扭矩的以经验确定的值。在一个示例中，请求的变矩器涡轮扭矩随加速踏板位置以1:1的比率线性地增加，使得加速踏板位置的10％偏转对应于最大变矩器涡轮扭矩的10％。因此，加速踏板位置与请求的变矩器涡轮扭矩之间可能存在线性关系。无论变速器是否接合在某个挡位中或空挡中，都可能存在这种关系。
变矩器涡轮扭矩请求、变速器流体温度和测量或估计的变矩器涡轮转速被输入到框304，并且框304输出请求的变矩器传动比(SR)。实际变矩器涡轮转速、请求的变矩器涡轮扭矩和变速器流体温度参考表或函数(例如，映射图)304a(例如，变矩器映射图)。所述表或函数输出请求的变矩器传动比。映射图或函数304a是变矩器的经验模型。可经由将变矩器安装在测试台中并监测变矩器传动比、变矩器涡轮扭矩、变矩器涡轮转速和变矩器流体温度(例如，也称为变速器流体温度)来确定表或函数中的值。请求的变矩器传动比被输入到框305。
在框305处，确定请求的变矩器泵轮转速(ω泵轮)。经由将请求的变矩器涡轮扭矩ω涡轮除以变矩器传动比(SR)来确定请求的变矩器泵轮转速。框305将请求的变矩器泵轮转速输出到框306。
在框306处，将变矩器涡轮转速限于大于或等于发动机怠速的转速。将变矩器涡轮转速限于大于或等于发动机怠速的转速使得发动机不会失速。框306将被限制的请求的变矩器泵轮转速输出到框308。
框306限制变矩器泵轮转速请求的变化率。例如，框306可以防止变矩器泵轮转速请求以大于预定量(例如，200RPM/秒)的速率增加，使得扭矩调制可以提供平稳的传动系扭矩进展。框306将变化率受限制的变矩器泵轮转速请求输出到求和点310。
在求和点310处，从请求的变矩器泵轮转速中减去实际的变矩器泵轮转速。将结果输入到框312。结果为变矩器泵轮转速误差。
框312表示比例/积分(PI)控制器。替代地，框312可以是比例/积分/微分(PID)控制器。在一个示例中，PI控制器可以表示为：CO＝Kp·e(t)+Ki·∫e(t)dt，其中CO是控制器输出，Kp是比例增益(例如，标量实数)，e(t)是相对于时间(t)的变矩器泵轮转速误差，并且Ki是积分增益(例如，标量实数)。所述PI或PID控制器对误差值进行操作，并且所述PI或PID控制器的输出是请求的变矩器泵轮扭矩。请求的变矩器泵轮扭矩被输入到框314。
在框314处，限制请求的变矩器泵轮扭矩，使得电机扭矩请求被限制为小于第一扭矩(例如，200牛顿米)并且大于第二扭矩(例如，-200牛顿米)。换句话说，防止电机扭矩超过第一扭矩并且防止电机扭矩小于第二扭矩。调整电机240或替代地发动机10的扭矩，使得电机或发动机使泵轮以产生请求的变矩器泵轮扭矩的转速旋转。经由调整施加到电机的电压和/或电流来调整电机的扭矩。经由调整节气门位置和燃料喷射正时来调整发动机扭矩。
以这种方式，可以经由调整电机的扭矩来调整电机的转速，使得电机使变矩器泵轮以一定转速旋转，所述转速产生变矩器涡轮扭矩，所述变矩器涡轮扭矩相对于加速踏板位置成比例并且是线性的。此外，对于给定的加速踏板位置，存在独特的变矩器涡轮扭矩，并且加速踏板位置与变矩器涡轮扭矩之间的关系是线性的。然而，以这种方式操作电机可能会影响电能存储装置的荷电状态。因此，方法300包括平衡电能存储装置的荷电状态的方式。
电能存储装置放电功率的实际量或放电功率的实际量经由监测经由电能存储装置275供应到电机240的电压和电流来确定。电能存储装置放电功率的实际量被输入到求和点316。
加速踏板位置和电能存储装置275的荷电状态(SOC)被输入到框318。框318包括输出请求的电能存储装置放电功率的表或函数(例如，映射图)318a。从请求的电能存储装置放电功率量中减去实际电能存储装置放电功率量以产生电能存储装置放电误差。电能存储装置放电误差从求和点316输出到框322。
框322表示比例/积分(PI)控制器。替代地，框322可以是比例/积分/微分(PID)控制器。在一个示例中，PI控制器可以表示为：CO＝Kp·e(t)+Ki·∫e(t)dt，其中CO是控制器输出，Kp是比例增益(例如，标量实数)，e(t)是相对于时间(t)的变矩器泵轮转速误差，并且Ki是积分增益(例如，标量实数)。所述PI或PID控制器对电能存储装置放电误差进行操作，并且所述PI或PID控制器输出请求的发动机扭矩。请求的发动机扭矩被输送到发动机，并且发动机输送请求的发动机扭矩。可以经由调整发动机节气门位置、燃料喷射和火花正时来输送请求的发动机扭矩。
以这种方式，可以调整发动机扭矩，使得如果能量存储装置SOC低，则请求另外的发动机扭矩，使得电机240可以将发动机扭矩转换成电能，然后可以将所述电能存储在电能存储装置中。如果能量存储装置SOC为高，则可以不请求发动机扭矩，并且可以仅经由电机240提供传动系扭矩。
因此，方法300提供了车辆操作方法，所述车辆操作方法包括：响应于变矩器涡轮扭矩请求、变速器流体温度和测量的变矩器涡轮转速而产生变矩器传动比；以及响应于基于变矩器传动比的请求的变矩器泵轮转速而经由控制器调整电机的扭矩。所述方法包括：其中经由比例/积分控制器来调整电机的扭矩。所述方法还包括经由将测量的变矩器涡轮转速除以变矩器传动比来确定请求的变矩器泵轮转速。所述方法还包括经由变矩器涡轮扭矩请求、变速器流体温度和实际变矩器涡轮转速参考变矩器映射图以产生变矩器传动比。所述方法还包括经由变矩器涡轮扭矩映射图产生变矩器涡轮扭矩请求。所述方法还包括经由加速踏板位置参考变矩器涡轮扭矩映射图。所述方法还包括限制请求的变矩器泵轮转速的变化率。
图2的方法还提供了一种车辆操作方法，所述车辆操作方法包括：响应于变矩器涡轮扭矩请求、变速器流体温度和测量的变矩器涡轮转速而产生变矩器传动比；以及响应于基于所述变矩器传动比的请求的变矩器泵轮转速而经由控制器调整电机的扭矩；以及响应于请求的电能存储装置放电功率与实际电能存储放电功率之间的误差而调整发动机扭矩。所述方法包括：其中请求的电能存储装置放电功率是加速踏板位置和电能存储装置的荷电状态的函数。所述方法还包括将比例/积分控制器应用于请求的电能存储装置放电功率与实际电能存储放电功率之间的误差。所述方法包括：其中实际电能存储放电功率是基于调整电机的扭矩。所述方法还包括响应于加速踏板位置来调整电机的扭矩。所述方法还包括响应于变速器流体温度来调整电机的扭矩。
在另一表示中，图3的方法提供了一种车辆操作方法，所述车辆操作方法包括：经由控制器调整电机的转速以产生与加速踏板位置成比例的变矩器泵轮扭矩。所述方法还包括基于加速踏板位置、变速器流体温度和实际变矩器涡轮转速来确定变矩器泵轮转速。所述方法还包括响应于从电能存储装置排放到电机的电力量而调整发动机扭矩。
现在参考图4，示出了现有技术的车辆操作序列。图4中所示的曲线图是时间对齐的并且同时发生。竖直线表示在序列期间的感兴趣的时间。
从图4的顶部开始的第一曲线图是车速相对于时间的曲线图。竖直轴线表示车速并且车速在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线402表示车速。
从图4的顶部开始的第二曲线图是加速踏板位置相对于时间的曲线图。竖直轴线表示加速踏板位置，并且加速踏板位置在竖直轴线箭头的方向上增加(例如，被踩下得更远)。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线404表示加速踏板位置。
从图4的顶部开始的第三曲线图是变矩器泵轮扭矩相对于时间的曲线图。竖直轴线表示变矩器泵轮扭矩，并且变矩器泵轮扭矩在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线406表示变矩器泵轮扭矩。
从图4的顶部开始的第四曲线图是变矩器涡轮扭矩相对于时间的曲线图。竖直轴线表示变矩器涡轮扭矩，并且变矩器涡轮扭矩在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线408表示变矩器涡轮扭矩。
从图4的顶部开始的第五曲线图是车辆车桥扭矩相对于时间的曲线图。竖直轴线表示车辆车桥扭矩，并且车辆车桥扭矩在竖直轴线箭头方向上增加。迹线410表示车辆车桥扭矩。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。
在时间t0处，踩下离合器踏板少量并且车速为零。变矩器泵轮扭矩处于较低水平，并且变矩器涡轮扭矩处于较低水平。车桥扭矩处于较低水平。
在时间t1时，人类驾驶员踩下加速踏板，同时车速保持为零。随着踩下加速踏板，变矩器泵轮扭矩开始增加。变矩器泵轮扭矩可能由于发动机扭矩的增加或电机扭矩的增加而增加。变矩器涡轮扭矩也响应于加速踏板位置的增加而开始增加。随着变矩器涡轮扭矩开始增加，车桥扭矩开始增加。
在时间t1与时间t2之间，车速保持为零并且经由驾驶员逐渐增加加速踏板位置。变矩器泵轮扭矩随着加速踏板位置的增加而逐渐增加。另外，由于变矩器内的扭矩倍增，变矩器涡轮扭矩以大于变矩器泵轮扭矩的扭矩增加速率的速率增加。变矩器涡轮扭矩的较高增加速率可能使得车辆的人类驾驶员更难以控制车轮扭矩。车桥扭矩以类似于变矩器涡轮扭矩增加速率的速率增加。
在时间t2时，驾驶员踩下加速踏板较大量以发起车辆加速，并且车辆在时间t2与时间t3之间开始加速。变矩器泵轮扭矩随着加速踏板位置的增加而增加。变矩器涡轮扭矩以甚至更高的速率增加，从而随着加速踏板位置的较小增加而更显著地增加车桥扭矩。变矩器涡轮扭矩的较大增加速率可能有助于使车辆驾驶员将加速器踩下得比提供期望量的车桥扭矩可能期望的更远。变矩器输出相对于加速踏板位置和发动机和/或电机扭矩可以是非线性的。在该示例中，驾驶员还释放加速踏板以在时间t2与时间t3之间减慢车辆加速速率。
在时间t3时，加速踏板位置达到零(例如，完全释放)，并且此后不久变矩器涡轮扭矩减小到较低值。变矩器泵轮扭矩也减小到较低值，并且车桥扭矩减小到较低值。这种行为可以归因于变矩器扭矩倍增，所述变矩器扭矩倍增来自传动系惯性以及当完全释放加速踏板时防止发动机失速的期望。因此，变矩器涡轮扭矩和车桥扭矩可能无法准确地遵循经由加速踏板位置请求的扭矩。因此，加速踏板位置与变矩器涡轮扭矩之间可能不存在一致的扭矩关系。
现在参考图5，示出了根据图3的方法的预示性操作序列。图5的车辆操作序列可以经由图1和图2的系统与图3的方法协作来提供。图5中所示的曲线图是时间对齐的并且同时发生。竖直线表示在序列期间的感兴趣的时间。
从图5的顶部开始的第一曲线图为车速相对于时间的曲线图。竖直轴线表示车速并且车速在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线502表示车速。
从图5的顶部开始的第二曲线图是加速踏板位置相对于时间的曲线图。竖直轴线表示加速踏板位置，并且加速踏板位置在竖直轴线箭头的方向上增加(例如，被踩下得更远)。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线504表示加速踏板位置。
从图5的顶部开始的第三曲线图是变矩器泵轮扭矩相对于时间的曲线图。竖直轴线表示变矩器泵轮扭矩，并且变矩器泵轮扭矩在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线506表示变矩器泵轮扭矩。
从图5的顶部开始的第四曲线图是变矩器涡轮扭矩相对于时间的曲线图。竖直轴线表示变矩器涡轮扭矩，并且变矩器涡轮扭矩在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线408表示变矩器涡轮扭矩。
从图5的顶部开始的第五曲线图为车辆车桥扭矩相对于时间的曲线图。竖直轴线表示车辆车桥扭矩，并且车辆车桥扭矩在竖直轴线箭头方向上增加。迹线510表示车辆车桥扭矩。水平轴线表示时间，并且时间从图的左侧向图的右侧增加。
在时间t10时，踩下离合器踏板少量并且车速为零。变矩器泵轮扭矩处于较低水平，并且变矩器涡轮扭矩处于较低水平。车桥扭矩处于较低水平。
在时间t11时，人类驾驶员踩下加速踏板，同时车速保持为零。随着踩下加速踏板，变矩器泵轮扭矩开始增加。变矩器泵轮扭矩可能由于发动机扭矩的增加或电机扭矩的增加而增加。变矩器涡轮扭矩也响应于加速踏板位置的增加而开始增加。随着变矩器涡轮扭矩开始增加，车桥扭矩开始增加。
在时间t11与时间t12之间，车速保持为零并且经由驾驶员逐渐增加加速踏板位置(未示出)。变矩器泵轮扭矩随着加速踏板位置的增加而逐渐增加。另外，变矩器涡轮扭矩随着加速踏板位置增加而增加。具体地，在变矩器泵轮扭矩与变矩器涡轮扭矩之间存在扭矩倍增，但是变矩器涡轮扭矩随着加速踏板位置的增加而一致地增加。这可以允许车辆的驾驶员更容易地操作车辆。变矩器泵轮扭矩和变矩器涡轮扭矩存在一致的变化率。车桥扭矩以类似于变矩器涡轮扭矩的增加速率的速率增加，因为其是涡轮扭矩与齿轮比的乘积。
在时间t12时，驾驶员踩下加速踏板较大量以发起车辆加速，并且车辆在时间t12与时间t13之间开始加速。变矩器泵轮扭矩随着加速踏板位置的增加而增加。变矩器涡轮扭矩随着加速踏板位置的变化率类似地增加。在该示例中，驾驶员释放加速踏板以在时间t12与时间t13之间减慢车辆加速速率。
在时间t13时，加速踏板位置达到零(例如，完全释放)，并且此后不久变矩器涡轮扭矩减小到较低值。变矩器泵轮扭矩也减小到较低值，并且车桥扭矩减小到较低值。因此，变矩器涡轮扭矩和车桥扭矩可以准确地遵循经由加速踏板位置请求的扭矩。因此，加速踏板位置与变矩器涡轮扭矩之间存在一致的扭矩关系。
现在参考图6，在曲线图600中示出了示例性变矩器映射图。曲线图600包括函数304a，所述函数304a被示出为网格，表示曲线图600的输出。曲线图600经由变矩器传动比(例如，SR＝变矩器泵轮转速/变矩器涡轮转速)、变矩器K系数和变速器流体温度来参考或索引。竖直轴线650表示变矩器传动比SR。轴线652表示变矩器K系数，其可以经由在测功计中操作变矩器并监测变矩器转速和扭矩来确定。轴线654表示变速器流体温度，并且变速器流体温度从曲线图600的原点在轴线654的箭头方向上增加。
网格304a示出了变矩器传动比随着变速器流体温度的增加而减小。网格304a还示出了变矩器传动比随着变矩器K系数的减小而增加。变矩器K系数表示变矩器的跨变矩器传递扭矩的容量。对于较低的K系数值，变矩器的扭矩容量较低。
应注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体例程可以表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务、多线程等)中的一个或多个。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按照所说明的序列执行、并行地执行或者在一些情况下省略。同样地，处理次序不一定是实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。可以根据所使用的特定策略来反复地执行所说明的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能中的至少一部分可以通过图形表示要被编程到控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码。当通过在包括各种发动机硬件部件以及一个或多个控制器的系统中执行指令来实现所描述的动作时，控制动作还可以变换物理世界中的一个或多个传感器或致动器的操作状态。
说明书到此结束。在不脱离本说明书的精神和范围的情况下，本领域技术人员在阅读本说明书之后，将想到许多变化形式和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或替代燃料配置操作的I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可使用本说明书来获益。
根据本发明，一种车辆操作方法包括：响应于变矩器涡轮扭矩请求和测量的变矩器涡轮转速而产生变矩器传动比；以及响应于基于变矩器传动比的请求的变矩器泵轮转速而经由控制器调整电机的扭矩。
在本发明的一个方面，经由比例/积分控制器调整电机的扭矩，并且其中进一步响应于变速器流体温度而产生变矩器传动比。
在本发明的一个方面，所述方法包括经由将测量的变矩器涡轮转速除以变矩器传动比来确定请求的变矩器泵轮转速。
在本发明的一个方面，所述方法包括经由变矩器涡轮扭矩请求、变速器流体温度和实际变矩器涡轮转速参考变矩器映射图以产生变矩器传动比。
在本发明的一个方面，所述方法包括经由变矩器涡轮扭矩映射图产生变矩器涡轮扭矩请求。
在本发明的一个方面，所述方法包括经由加速踏板位置参考变矩器涡轮扭矩映射图。
在本发明的一个方面，所述方法包括限制请求的变矩器泵轮转速的变化率。
根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：电机；变矩器，其联接到所述电机和阶梯传动比变速器；控制器，其包括：存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令用于致使控制器根据经由变矩器涡轮扭矩请求和估计的变矩器涡轮转速参考的变矩器映射图产生变矩器传动比；以及用于根据变矩器传动比来调整电机的转速的另外的指令。
根据一个实施例，本发明的特征还在于用于经由将估计的变矩器涡轮转速除以变矩器传动比来产生变矩器泵轮转速请求的另外的指令。
根据一个实施例，本发明的特征还在于用于根据加速踏板位置产生所述变矩器涡轮扭矩请求的另外的指令。
根据一个实施例，所述变矩器涡轮扭矩请求是经由变矩器涡轮扭矩映射图产生，并且其中所述变矩器映射图也经由变速器流体温度来参考。
根据一个实施例，本发明的特征还在于用于限制变矩器泵轮转速请求的变化率的另外的指令。
根据一个实施例，本发明的特征还在于用于经由从变矩器泵轮转速请求减去电机的实际转速而产生变矩器泵轮转速请求误差的另外的指令。
根据一个实施例，本发明的特征还在于用于将比例/积分控制器应用于变矩器泵轮转速请求误差的另外的指令。
根据本发明，一种车辆操作方法包括：响应于变矩器涡轮扭矩请求和测量的变矩器涡轮转速而产生变矩器传动比；响应于基于变矩器传动比的请求的变矩器泵轮转速而经由控制器调整电机的扭矩；以及响应于请求的电能存储装置放电功率与实际电能存储放电功率之间的误差而调整发动机扭矩。
在本发明的一个方面，请求的电能存储装置放电功率是加速踏板位置和电能存储装置的荷电状态的函数，并且其中进一步响应于变速器流体温度而产生变矩器传动比。
在本发明的一个方面，所述方法包括将比例/积分控制器应用于请求的电能存储装置放电功率与实际电能存储放电功率之间的误差。
在本发明的一个方面，所述实际电能存储放电功率是基于调整电机的扭矩。
在本发明的一个方面，所述方法包括响应于加速踏板位置来调整电机的扭矩。
在本发明的一个方面，所述方法包括响应于变速器流体温度来调整电机的扭矩。

Claims (14)

1.一种车辆操作方法，其包括：
响应于变矩器涡轮扭矩请求和测量的变矩器涡轮转速而产生变矩器传动比；以及
响应于基于所述变矩器传动比的请求的变矩器泵轮转速而经由控制器调整电机的扭矩。
2.如权利要求1所述的方法，其中经由比例/积分控制器调整所述电机的所述扭矩，并且其中进一步响应于变速器流体温度而产生所述变矩器传动比。
3.如权利要求1所述的方法，其还包括经由将所述测量的变矩器涡轮转速除以所述变矩器传动比来确定所述请求的变矩器泵轮转速。
4.如权利要求3所述的方法，其还包括经由所述变矩器涡轮扭矩请求、所述变速器流体温度和实际变矩器涡轮转速参考变矩器映射图以产生所述变矩器传动比。
5.如权利要求4所述的方法，其还包括经由变矩器涡轮扭矩映射图产生所述变矩器涡轮扭矩请求。
6.如权利要求5所述的方法，其还包括经由加速踏板位置参考所述变矩器涡轮扭矩映射图。
7.如权利要求1所述的方法，其还包括限制所述请求的变矩器泵轮转速的变化率。
8.一种车辆系统，其包括：
电机；
变矩器，其联接到所述电机和阶梯传动比变速器；
控制器，其包括：存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令用于致使所述控制器根据经由变矩器涡轮扭矩请求和估计的变矩器涡轮转速参考的变矩器映射图产生变矩器传动比；以及用于根据所述变矩器传动比来调整所述电机的转速的另外的指令。
9.如权利要求8所述的车辆系统，其还包括用于经由将所述估计的变矩器涡轮转速除以所述变矩器传动比来产生变矩器泵轮转速请求的另外的指令。
10.如权利要求9所述的车辆系统，其还包括用于根据加速踏板位置产生所述变矩器涡轮扭矩请求的另外的指令。
11.如权利要求10所述的车辆系统，其中所述变矩器涡轮扭矩请求是经由变矩器涡轮扭矩映射图产生，并且其中所述变矩器映射图也经由变速器流体温度来参考。
12.如权利要求11所述的车辆系统，其还包括用于限制所述变矩器泵轮转速请求的变化率的另外的指令。
13.如权利要求11所述的车辆系统，其还包括用于经由从所述变矩器泵轮转速请求减去所述电机的实际转速而产生变矩器泵轮转速请求误差的另外的指令。
14.如权利要求11所述的车辆系统，其还包括用于将比例/积分控制器应用于所述变矩器泵轮转速请求误差的另外的指令。
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