CN114475592A - 用于控制具有扭矩转换器的车辆的车速的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于控制配备有扭矩转换器的车辆的速度的方法包括由控制器确定存在启用条件；由所述控制器基于所述车辆的目标速度确定对所述扭矩转换器的涡轮的工作请求，所述工作请求指示涡轮输出功率相对于所述车辆的目标速度的变化；由所述控制器基于所述工作请求以及发动机的速度与所述车辆的变速器的输入轴的速度之间的关系来确定所述车辆的发动机的目标速度；以及由所述控制器基于所确定的发动机的目标速度命令所述发动机的速度的改变。

Description

用于控制具有扭矩转换器的车辆的车速的系统和方法
技术领域
本公开涉及用于控制配备有扭矩转换器的车辆的速度的系统和方法。
背景技术
车辆或机器可以配备有扭矩转换器，该扭矩转换器在发动机和动力传动系统之间提供流体联接，以便改变由发动机提供的扭矩和由动力传动系统接收的扭矩之间的关系。特别地，扭矩转换器将发动机提供的扭矩转换为扭矩转换器内流体的运动，流体运动又将力施加到扭矩转换器的另一个固定连接到动力传动系统的部件上。通过利用这种中间流体，扭矩转换器通过导致动力传动系统滞后，基本上可以平滑发动机提供的扭矩的任何大变化，例如当制动或从停止加速时。此外，当车辆处于低速时，扭矩转换器能够通过从扭矩转换器内的流体运动回收否则浪费的能量来使发动机产生的扭矩成倍增加。
发明内容
一个实施例涉及一种方法。一种用于控制配备有扭矩转换器的车辆的速度的方法包括由控制器确定存在启用条件；由所述控制器基于所述车辆的目标速度确定对所述扭矩转换器的涡轮的工作(effort)请求，所述工作请求指示涡轮输出功率相对于所述车辆的目标速度的变化；由所述控制器基于所述工作请求以及发动机的速度与所述车辆的变速器的输入轴的速度之间的关系来确定所述车辆的发动机的目标速度；以及由所述控制器基于所确定的发动机的目标速度命令所述发动机的速度的改变。
在所述方法的一些实施例中，所述关系由以下公式定义：
Figure BDA0003352744040000011
其中T涡轮是确定的工作请求、n涡轮是所述输入轴的当前速度、以及Gain是近似于所述扭矩转换器的功率传递特性的预定转换系数。在所述方法的其他实施例中，所述关系由以下公式定义：
Figure BDA0003352744040000012
其中T涡轮是确定的工作请求、n涡轮是所述输入轴的当前速度、以及Gain是近似于所述扭矩转换器的功率传递特性的预定转换系数。
在所述方法的一些实施例中，使用比例积分(PI)控制回路确定发动机的目标速度，所述比例积分(PI)控制回路使用所述车辆的目标速度和所述车辆的当前速度作为输入。该方法还可以在确定所述发动机的目标速度之前，将积分钳位(clamps)应用于PI控制回路，所述积分钳位基于所述发动机的最大速度、所述发动机的低怠速速度和所述输入轴的当前速度中的至少一个确定。在一些实施例中，所述方法还包括基于锁止离合器状态以及所述发动机的速度和输入轴的速度中的至少一个来确定扭矩转换器的解锁状态。在其它实施例中，启用条件还包括车辆的变速器的档位为非空档中的至少一个。在一些实施例中，通过巡航控制模式确定目标速度，而在其他实施例中，目标速度是通过道路速度限制模式确定的最大速度。
另一实施例涉及一种系统，所述系统包括与车辆的发动机和变速器联接的控制器，所述发动机和所述变速器通过扭矩转换器流体联接。所述控制器被配置为确定存在启用条件。所述控制器还被配置为基于车辆的目标速度确定对扭矩转换器的涡轮的工作请求。所述工作请求指示涡轮输出功率相对于车辆的目标速度的变化。所述控制器还被配置为基于所述工作请求以及所述车辆的发动机的速度与变速器的输入轴的速度之间的关系来确定所述车辆的发动机的目标速度；和基于所确定的发动机的目标速度命令发动机的速度的改变。
在所述系统的一些实施例中，所述关系由以下公式定义：
Figure BDA0003352744040000021
其中T涡轮是确定的工作请求、n涡轮是所述输入轴的当前速度、以及Gain是近似于所述扭矩转换器的功率传递特性的预定转换系数。在所述系统的其他实施例中，所述关系由以下公式定义：
Figure BDA0003352744040000022
其中T涡轮是确定的工作请求、n涡轮是所述输入轴的当前速度、以及Gain是近似于所述扭矩转换器的功率传递特性的预定转换系数。
在所述系统的一些实施例中，使用比例积分(PI)控制回路确定发动机的目标速度，所述比例积分(PI)控制回路使用所述车辆的目标速度和所述车辆的当前速度作为输入。在其它实施例中，在确定所述发动机的目标速度之前，所述系统将积分钳位应用于PI控制回路，所述积分钳位基于所述发动机的最大速度、所述发动机的低怠速速度和所述输入轴的当前速度中的至少一个确定。在一些实施例中，所述控制器还被配置为基于锁止离合器状态以及所述发动机速度和输入轴的速度中的至少一个来确定扭矩转换器的解锁状态。在所述系统的其他实施例中，启用条件还包括车辆的变速器的档位为非空档设置中的至少一个。在一些实施例中，通过巡航控制模式确定目标速度，而在其他实施例中，目标速度是通过道路速度限制模式确定的最大速度。
另一实施例涉及一种计算系统。所述计算系统包括被配置为确定存在启用条件的启用电路；所述计算系统还包括联接到所述启用电路的工作电路。所述工作电路被配置为基于车辆的目标速度确定对扭矩转换器的涡轮的工作请求。所述工作请求指示涡轮输出功率相对于车辆的目标速度的变化。计算系统还包括联接到工作电路的目标速度电路。所述目标速度电路被配置为基于所述工作请求以及所述车辆的发动机的速度与变速器的输入轴的速度之间的关系来确定发动机的目标速度，以及基于所确定的发动机的目标速度命令发动机的速度的改变。
在所述系统的一些实施例中，所述关系由以下公式定义：
Figure BDA0003352744040000031
其中T涡轮是确定的工作请求、n涡轮是所述输入轴的当前速度、以及Gain是近似于所述扭矩转换器的功率传递特性的预定转换系数。在所述系统的其他实施例中，所述关系由以下公式定义：
Figure BDA0003352744040000032
其中T涡轮是确定的工作请求、n涡轮是所述输入轴的当前速度、以及Gain是近似于所述扭矩转换器的功率传递特性的预定转换系数。在所述系统的一些实施例中，使用比例积分(PI)控制回路确定发动机的目标速度，所述比例积分(PI)控制回路使用所述车辆的目标速度和所述车辆的当前速度作为输入。
本发明内容仅是说明性的，并不旨在以任何方式进行限制。结合附图，在本文阐述的详细描述中，本文描述的设备或过程的其他方面、创造性特征和优点将变得显而易见，其中相似的附图标记指代相似的元件。
附图说明
图1是如示例实施例中所示的具有控制器的系统的示意图。
图2是根据示例实施例的图1的控制器的示意图。
图3是根据示例实施例的用于调节装有图1的系统的车辆的速度的方法的流程图。
图4是根据示例实施例的示出了权利要求1的系统的优点的曲线图。
具体实施方式
以下是与用于控制配备有扭矩转换器的车辆的速度的方法、装置和系统相关的各种概念和实施方式的更详细的描述。在转向详细示出某些示例实施例的附图之前，应当理解，本公开不限于说明书中阐述的或在附图中示出的细节或方法。还应理解，本文使用的术语仅用于描述目的，而不应被视为限制。
总体上参照附图，本文公开的各种实施例涉及用于控制配备有扭矩转换器的车辆的速度的系统、装置和方法。该系统、装置和方法适用于巡航控制(CC)模式，由此指定车辆的目标速度并且控制车辆的发动机以便实现或基本上实现该车辆的目标速度。附加地或替代地，系统、装置和方法适用于道路速度限制(RSL)模式，其中设置最大速度并且控制发动机以将车辆速度保持在最大速度或低于最大速度。一般而言，扭矩转换器用作动力提供器(例如发动机)和负载(例如动力传动系统)之间的液力耦合器，以便将提供的扭矩转换为接收到的扭矩。例如，扭矩转换器平滑从完全停止到运动的过渡，从而机器(例如，车辆、移动工业设备等)从完全停止加速到运动而不会损坏，否则如果动力传动系统固定地连接到刚性传动系统中的发动机，可能会发生损坏。通过这种方式，扭矩转换器打破了发动机速度和车轮速度之间的直接关系，否则这种关系会出现在刚性传动系统。由于道路速度控制的常用方法通常以这种直接关系为中心，因此配备扭矩转换器的机器的巡航控制很困难，特别是在缺乏与应用中使用的准确扭矩转换器相关的数据的情况下。从技术上讲，在配备和接合扭矩转换器时精确控制速度的能力将有利于降低噪声、振动和声振粗糙度，从而改善机器性能和用户体验。
现有的速度控制方法，无论是道路速度限制(即，车速保持在或低于某个值)或巡航控制(即，车速保持在或高于某个值)，都不适用于配备有扭矩转换器的车辆。由于车轮扭矩是扭矩转换器输入/输出速度的函数，而不是发动机扭矩的函数，现有的基于车辆速度运行但改变发动机速度或扭矩的速度控制方法滞后于实际性能，因此使用这些现有方法的车辆会经历大量的车速振荡。因此，使用这些现有系统的车辆往往会不断加速和减速，从而导致驾驶员容易感知到循环车辆加速事件。虽然调整这些现有的速度控制系统可以增加或减少这种循环时间(使车辆速度或多或少地频繁振荡)，但没有办法完全消除循环问题。除了引起驾驶员不适之外，这些现有的方法还会由于较高的发动机峰值速度和循环发动机噪声音调和音量而导致较差的噪声、振动和声振粗糙度(NVH)。
本公开涉及用于控制配备有扭矩转换器的车辆的速度的系统和方法。一种示例方法包括确定存在关于扭矩转换器的解锁状态的启用条件。解锁状态基于发动机的速度、车辆的变速器的输入轴的速度和来自外部控制系统(例如，变速器控制器)的信号中的至少一个。仅当扭矩转换器包括锁止机构时，才执行扭矩转换器的解锁状态检查。如果扭矩转换器中没有锁止机构，则不需要确认扭矩转换器的解锁状态(即，因为扭矩转换器在整个操作过程中基本上处于解锁状态)。该方法还包括基于车辆的目标速度确定对扭矩转换器的涡轮的工作请求。所述工作请求指示涡轮输出功率相对于车辆的目标速度的变化。该方法还包括基于工作请求以及车辆的发动机速度与变速器输入轴速度之间的关系确定车辆发动机的目标速度，以及基于确定的发动机的目标速度命令发动机速度的改变。下面将更全面地描述这些和其他特征和优点。
如图1所示，系统100包括发动机110、扭矩转换器120、变速器130和控制器140。系统100可以包括在车辆或一件固定设备(例如发电机或发电机组)中。车辆可以是任何类型的公路或非公路车辆，包括但不限于轮式装载机、叉车、长途运输卡车、中型卡车(例如轻运货车)、四门轿车、轿跑车、坦克、飞机、船只以及任何其他类型的车辆。
发动机110可以是产生功率和扭矩的任何类型的发动机。因此，发动机110可以是汽油、天然气或柴油发动机、电动机、混合动力发动机(例如，内燃机和电动机的组合)和/或任何其他合适的发动机。这里，发动机110是柴油动力压燃式发动机。
扭矩转换器120包括叶轮122、涡轮124、定子126和锁止离合器128。叶轮122通过壳体联接并且特别是固定地联接到发动机110的曲轴112，从而以发动机110的输出速度或近似以发动机110的输出速度旋转。随着叶轮122旋转，包含在扭矩转换器120内的流体通过旋转叶轮122产生的离心力被推到叶轮122的外边缘。然后，运动的流体传递到涡轮124(其经由输入轴132联接到变速器130)的叶片，并且流体的运动迫使涡轮124在与叶轮122相同的方向上旋转。一旦流体已经穿过涡轮124，流体就被引导回扭矩转换器120的中心，并通过位于扭矩转换器120的中心轴线上的(通常静止的)定子126返回到叶轮122。因为定子126的叶片垂直于涡轮124的叶片和流体的运动定向，所以定子126使返回的流体在由叶轮122引导流体的方向上向外重新定向。因此，当流体返回到叶轮122时，返回的流体已经在运动，这意味着由叶轮122施加的功和力可以用于增加流体运动的速度，而不是首先使流体运动，从而增加流体传递到涡轮124的速度并增加涡轮124转动的速度。
通过定子126的功能，扭矩转换器120能够“倍增”发动机110提供的扭矩(即，当涡轮124的相对速度较低时，输出扭矩高于所需的输入扭矩)。然而，这种倍增效应随着涡轮124的速度增加而减小，因为当流体从更快旋转的涡轮124以更高的速度返回时，来自定子126的流体重定向角度变平。因此，当涡轮124正从完全停止出来时(例如，红灯变绿后的车辆)，扭矩倍增最高，并且随着涡轮124加快速度而减小。此外，这种流体联接关系还意味着发动机速度和车辆速度之间不再存在直接关系，因为发动机速度大致与叶轮122的旋转速度成比例，而车辆速度通常与涡轮124的旋转速度成比例。这种间接关系在存在不可忽略的(在曲轴112和输入轴132之间的)转矩传递并且扭矩转换器120未被锁定的任何情况下都是如此。如图1所示，扭矩转换器120包括锁止离合器128，当涡轮124和叶轮122以大致相同的速度旋转时，该锁止离合器128接合。锁止离合器128将涡轮124和叶轮122固定在一起，以保持共有的旋转速度，从而减少由不同旋转速度导致的能量损失，而且消除任何扭矩倍增效应。锁止离合器128可与扭转阻尼器集成在一起。在一些实施例中，锁止离合器128可以省略。
当发动机110的速度小于或等于输入轴132的速度时，几乎没有扭矩传递，并且发动机110的速度和输入轴132的速度之间没有特定的关系(即，该关系是自由的)。然而，当发动机110的速度大于输入轴132的速度时，根据公式(1)和(2)传递到变速器130中的扭矩近似成比例：
T涡轮∝(n发动机-n涡轮)×n涡轮 (1)
T涡轮∝(n发动机+n涡轮)(n发动机-n涡轮) (2)
其中T涡轮是来自控制器140的对涡轮124的工作请求，n发动机是发动机110的速度，并且n涡轮是输入轴132的速度。
变速器130经由扭矩转换器120选择性地从发动机110接收机械功率，以驱动包含系统100的车辆或机器。这里，因为系统100具有扭矩转换器120，所以变速器130被构造为自动变速器。变速器130示出为包括输入轴132，输入轴132联接到涡轮124并以大约等于涡轮124转动的速度的速度转动。因此，当曲轴112的旋转驱动扭矩转换器内的涡轮124的旋转时，变速器130从发动机110接收机械功率，而涡轮124又驱动输入轴132的旋转。变速器130使用输入轴132来影响最终期望的传动轴速度。传动轴的速度和功率从传动轴或驱动轴传递到车辆或机器的最终传动装置(例如，车轮)。
由于图1的组件被示为体现在系统100中，因此控制器140可以构造为一个或多个电子控制单元(ECU)。在图2中更详细地描述了控制器140的功能和结构。控制器140联接到多个传感器。如果传感器是真实的，则传感器位于整个发动机110和相关组件(例如扭矩转换器120)中。真实或虚拟的传感器获取指示系统100操作的数据，其包括监测各种组件(例如输入轴132)的速度或变速器130的当前齿轮比。
现在参考图2，根据示例实施例示出了图1的系统100的控制器140的示意图。如图2所示，控制器140包括具有处理器212和存储器214的处理电路210、启用电路232、工作电路234和目标电路236、以及通信接口220。通常，控制器140被构造成基于对配备有扭矩转换器120的车辆的当前速度的分析来命令发动机110速度的改变。
在一种配置中，启用电路232、工作电路234和目标电路236被实现为存储可由处理器(诸如处理器212)执行的指令的机器或计算机可读介质。如本文所述以及其他用途中，机器可读介质促进特定操作的执行以实现数据的接收和传输。例如，机器可读介质可以提供指令(例如，命令等)以例如获取数据。在这方面，机器可读介质可包括定义数据采集频率(或数据传输)的可编程逻辑。计算机可读介质指令可包括可以以包括但不限于Java等的任何编程语言和任何常规过程编程语言(诸如“C”编程语言或类似编程语言)编写的代码。计算机可读程序代码可以在一个处理器或多个远程处理器上执行。在后一种情况下，远程处理器可以通过任何类型的网络(例如，CAN总线等)彼此连接。
在另一配置中，启用电路232、工作电路234和目标电路236被实现为硬件单元，例如电子控制单元。因此，启用电路232、工作电路234和目标电路236可以被实现为一个或多个电路组件，包括但不限于处理电路、网络接口、外围设备、输入设备、输出设备、传感器等。在一些实施例中，启用电路232、工作电路234和目标电路236可以采取一个或多个模拟电路、电子电路(例如，集成电路(IC)、分立电路、片上系统(SOC)电路、微控制器等)、电信电路、混合电路和任何其他类型的“电路”的形式。就这一点而言，启用电路232、工作电路234和目标电路236可以包括用于完成或促进实现本文所述操作的任何类型的组件。例如，这里描述的电路可以包括一个或多个晶体管、逻辑门(例如NAND、AND、NOR、OR、XOR、NOT、XNOR等)、电阻器、多路复用器、寄存器、电容器、电感器、二极管、布线等等)。启用电路232、工作电路234和目标电路236还可以包括可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等。启用电路232、工作电路234和目标电路236可包括用于存储可由启用电路232、工作电路234和目标电路236的(一个或多个)处理器执行的指令的一个或多个存储器设备。所述一个或多个存储器设备和(一个或多个)处理器可以具有与下面关于存储器214和处理器212提供的相同的定义。在一些硬件单元配置中，启用电路232、工作电路234和目标电路236可以在地理上分散在车辆中的各个分开的位置中。替代地并且如图所示，启用电路232、工作电路234和目标电路236可以被实现在单个单元/壳体中或内部，其示为控制器140。
在所示的示例中，控制器140包括具有处理器212和存储器214的处理电路210。处理电路210可以被构造或配置为执行或实施本文描述的关于启用电路232、工作电路234和目标电路236的指令、命令和/或控制过程。所描述的配置表示启用电路232、工作电路234和目标电路236作为存储指令的机器或计算机可读介质。然而，如上所述，该图示并不意味着是限制性的，因为本公开考虑了其他实施例，其中启用电路232、工作电路234和目标电路236或者启用电路232、工作电路234和目标电路236中的至少一个电路被配置为硬件单元。所有这些组合和变化都旨在落入本公开的范围内。
处理器212可以被实现旨在执行本文所述的功能的单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或其他可编程逻辑设备、离散门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或其任何组合。处理器可以是微处理器。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心结合的一个或多个微处理器、或任何其他这样的配置。在一些实施例中，一个或多个处理器可由多个电路共享(例如，启用电路232、工作电路234和目标电路236可包括或以其他方式共享相同的处理器，在一些示例性实施例中，该处理器可以执行存储的或以其他方式经由存储器的不同区域访问的指令)。可选地或另外地，一个或多个处理器可构造成独立于一个或多个协同处理器来执行或以其他方式执行某些操作。在其他示例实施例中，两个或更多个处理器可通过总线联接以实现独立、并行、流水线或多线程指令执行。所有这些变化都旨在落入本公开的范围内。
存储器214(例如，存储器单元、存储设备)可以包括一个或多个用于存储数据和/或计算机代码的设备(例如，RAM、ROM、闪存、硬盘存储)，以完成或促进本公开中描述的各种处理、层和模块。存储器214可以可通信地连接到处理器212，以向处理器212提供计算机代码或指令以执行本文描述的至少一些处理。此外，存储器214可以是或包括有形的非瞬态易失性存储器或非易失性存储器。因此，存储器214可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件、或用于支持本文描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。
启用电路232被配置或构造为确定是否存在系统100控制发动机110的速度以实现目标车辆速度的条件。这些“条件”包括用于扭矩转换器120的一个或多个启用条件。如本文所使用的，扭矩转换器的“启用条件”是指扭矩转换器120何时用于将扭矩和功率从发动机110的曲轴112传递到输入轴132。因此，“启用条件”可包括但不限于变速器130为自动类型变速器、扭矩转换器120解锁(即，锁止离合器脱开)、传动系统接合以及变速器130的当前档位为非空档。传动系统接合是指将动力传递到最终驱动器以用于车辆运动。在一个实施例中并且如本文所述，扭矩转换器主动参与车辆的操作需要上述所有启用条件，使得发动机110输出速度和输入轴132速度之间的关系根据公式(1)-(4)受到影响。
工作电路234被配置或构造为接收输入轴132的当前速度和输入轴132的目标速度(对于CC模式)或最大速度(对于RSL模式)，并确定对涡轮124的扭矩的工作请求。通常，工作电路234将道路速度误差(当前速度与目标/最大速度之间的差)转换为对涡轮124的特定扭矩值的请求。在一些实施例中，当前速度和目标/最大速度是任何传统控制回路函数的输入，包括但不限于比例积分(PI)、比例微分(PD)或比例积分微分(PID)。工作电路234还可以应用积分钳位限制来设置来自控制回路函数的输出的边界，以便对监控的参数响应比投入的工作慢的情况做出响应。如果被调整的参数响应速度不够快(即在预定义的时间阈值内)，积分钳位可能会阻止控制回路产生持续更大的工作请求。如果控制回路正在输出增加该参数的工作请求，但是该参数响应较慢(例如，因为产生被监控参数的设备或装置在物理上被阻止及时响应)，则由于缺少来自该参数的响应，控制回路可能继续请求越来越大的增加。例如，如果被监控参数是家中温度、设备是火炉、控制回路函数由恒温器使用的，在火炉老旧和功能不佳的情况下，积分钳位将是有帮助的。在那里，如果恒温器检测到当前温度小于目标温度，则控制回路函数输出增加温度的工作请求。然而，由于火炉老旧且功能不佳，当前温度(即所监测的参数)可能不会立即增加。因此，控制回路函数将确定先前的工作请求不足以看到期望的温度增加，因此将输出更大的工作请求。这个过程会一直持续，直到控制回路输出不合理的大量工作请求，这会损坏火炉或导致温度超过目标。积分钳位通过对来自控制回路的输出请求设置边界来防止这种情况。
因为积分钳位的值部分地基于产生被监控参数的设备或装置的实体能力，所以工作电路234中的积分钳位可以基于发动机110的最大额定速度、发动机110的低怠速速度和输入轴132的当前速度中的至少一个来确定工作电路234中的积分钳位，例如被监控参数可以是发动机110速度和输入轴132速度。积分钳位限制解决了车辆接近山坡的情况。当车辆爬坡时，车辆的速度(与输入轴132的速度最接近平行)可能会自然地受到重力的限制。然而，随着输入轴未能增加速度，控制回路继续输出越来越大的工作值。积分钳位限制了这些外部条件(即山坡)中的因子，以便改善控制回路的功能。因此，积分钳位限制可由工作电路234响应于关于外部条件的信息(例如即将到来的地形、海拔、天气或交通模式)来设置。控制器140可以经由远程信息处理单元(未示出)从远程计算系统接收关于外部条件的该信息。
目标电路236被配置或构造为基于输入轴132的当前速度和从工作电路234输出的工作值来确定发动机110的目标速度。发动机110的目标速度是指曲轴112的旋转速度(因此，发动机110的输出速度)。目标电路236使用在公式(1)和(2)中得到的涡轮124扭矩、输入轴132速度和发动机110速度之间的关系来确定发动机110的该目标速度。重新排列公式(1)以隔离发动机110速度给出以下公式：
Figure BDA0003352744040000111
重新排列公式(2)以隔离发动机110速度给出以下公式：
Figure BDA0003352744040000112
其中T涡轮是从涡轮124的工作电路243输出的工作值，n涡轮是输入轴132的当前速度，以及Gain是与由于扭矩转换器120中的摩擦力或其他类似力而从发动机110到涡轮124的速度损失有关的转换系数。
在一些实施例中，目标电路236利用公式(3)来确定目标发动机110的速度。在这些实施例中，目标电路236由于简单的线性关系和发动机110速度被建模为与输入轴132速度的偏移的事实而利用公式(3)。然而，由公式(3)建模的简单线性关系对低输入轴132速度的估计较差，因为在低输入轴132速度下发动机110速度和输入轴132速度之间的关系不太线性。在其他实施例中，目标电路236利用公式(4)来确定目标发动机110的速度。虽然公式(4)比公式(3)更复杂并且目标发动机110速度不是与输入轴132速度的直接偏移，但建模关系在所有或基本上所有输入轴132速度上都是线性的。一旦目标电路236确定目标发动机110速度，目标电路236被配置为向发动机110发送命令以调整发动机110的速度以达到目标速度。在系统100处于RSL模式(使得车辆保持在或低于特定速度))的实施例中，命令可以是降低发动机110速度。在系统100处于CC模式(使得车辆保持在或高于特定速度)的实施例中，命令可以是增加发动机110速度。在一些实施例中，具有应用传动比的当前车辆速度可用作输入轴132速度的估计或替代。
图3示出了在巡航控制模式下调节发动机110的速度的方法300的示例流程图。在一些实施例中，方法300还可用于在道路速度限制模式下调节发动机110的速度。在这些道路速度控制实施例中，术语“目标速度”，其指由巡航控制模式设置的最小速度，可以被替换为术语“最大速度”，其指由道路速度限制模式设置的最大车速。方法300可以由图1和图2的控制器140执行，并且在302处开始，其中控制器140确定安装有系统100的车辆的速度误差。根据车辆是处于道路速度限制模式(即车辆保持在或低于特定速度)还是处于巡航控制模式(即车辆保持在或高于特定速度)，将误差确定为车辆的当前速度与车辆的目标速度之间的差302。然后该方法进行到304，以便确定对涡轮的工作请求。这可以通过基于来自302的车辆速度误差的控制回路函数(例如PI)来完成。该方法还可以包括过程306，在该过程中应用积分钳位限制以减小发动机110的应变。过程304的输出和内部状态(例如积分器)可由过程306的输出影响或限制/钳位，使得过程304的输出对于下游控制/执行器元件来说并非不合理(例如，显著低于变速器的输入轴速度)或超出范围(例如，高于发动机的最大额定速度、或低于发动机的低怠速速度)。以此方式，过程306用于减轻常见的控制系统问题，例如积分结束。还可以基于当前的发动机110速度和负载或发动机110的高和低怠速速度来确定积分钳位限制。参考图2，过程304-306可以由工作电路234执行。
基于来自304的扭矩工作请求，方法300进行到308并确定目标发动机110速度。该确定可以基于公式(3)或(4)中的任一个进行，其包括来自309开始的输入轴132速度确定。然后，方法300进行到310以确定发动机110速度的差值(delta)，其基于在311处接收的发动机110的当前速度与来自308的目标速度之间的差。参考图2，过程308-311可以由目标电路234执行。
作为306的积分钳位的替代，控制器140可基于滞后来确定车辆速度误差太大而无法应用控制函数。如果车辆正在从完全停止加速到预定义或选定的目标车速(例如，90公里/小时)，则车速误差(即，目标车速和瞬时车速之间的差值)可能在预定义的时间间隔内超过预定义的误差阈值。反过来，控制器140不应用控制函数，因为期望车辆通过控制函数在预定时间间隔的范围内从完全停止有效地加速到选定的目标车速是不合理的，因为响应于如此大的车速误差而产生的工作请求超过了发动机110的实体能力。简单地说，如果方法300确定所请求的加速度量大于发动机110能够实现的加速度量，则控制器140不应用控制函数。
替代地，方法300可以从过程302进行到312，其中应用现有的道路速度限制和巡航控制方法(例如，不考虑在具有扭矩转换器的系统中存在的发动机速度与车辆速度的关系的速度控制方法)。在这些情况下，控制器解除本公开的速度控制函数。
在314处，控制器140检查扭矩转换器120是否处于解锁位置(即，扭矩转换器120处于活动状态)。如果锁止离合器128脱开或者如果从本实施例中省略了锁止离合器128，则扭矩转换器120处于解锁位置。如果扭矩转换器120处于解锁位置，则该方法继续进行310的输出。如果扭矩转换器处于锁定位置，则该方法可以继续进行312的输出(即，现有的控制系统方法)。
在316处，控制器140确定是否存在用于应用巡航控制或道路速度限制方法的启用条件。这些启用条件是指当扭矩转换器120用于将扭矩和功率从发动机110的曲轴112传递到输入轴132时。因此，“启用条件”可以包括但不限于变速器130是自动类型的变速器、传动系统接合、以及变速器130的当前档位为非空档。传动系统接合是指将动力传递到最终驱动器以用于车辆运动。参考图2，步骤314和316可由启用电路232执行。
方法300在318处结束，其中控制器140确定要采取的适当动作。例如，如果选择了来自310的输出(即，在314处扭矩转换器120处于解锁状态，因此控制器140应用速度控制函数)，并且存在启用条件316用于控制器140以应用速度控制函数的输出，则在318处的动作是基于作为在304处的工作请求确定和在308处的目标发动机110速度确定的结果计算的增量值来调整发动机110速度或扭矩。
因此，在操作中，方法300接收目标车辆速度，基于实现目标车辆速度所需的涡轮124速度/扭矩/功率(即，工作请求)确定目标发动机110速度，并调整发动机110速度以达到确定的目标值。通过以这种方式确定目标发动机110速度，方法300能够考虑发动机110速度和输入轴132速度之间的关系，该关系由主动扭矩转换器120变得更加复杂。
图4示出了绘制用于现有速度控制方法以及用于本文描述的系统100和方法300的值的比较图400。如图4所示，图表以时间(以秒为单位)为x轴、以车速(以kph为单位)为左y轴、轴速(以rpm为单位)、净发动机扭矩(以Nm为单位)以及距离(以m为单位)为右y轴。实线402绘制由现有方法确定的车辆速度，而虚线404绘制由本文描述的系统100和方法300确定的车辆速度。从图4中可以明显看出，线404所绘制的车辆速度比线402所绘制的车辆速度明显更平滑并且振荡频率更低。线402的振荡表示几乎连续变化的车辆速度，这对于操作者来说是可察觉的和不舒服的，这是不希望的。相比之下，更平滑的线404表示更好的驾驶体验。实线406绘制由现有方法确定的发动机110的速度，而虚线408绘制由本文描述的系统100和方法300确定的发动机110的速度。从图4中可以明显看出，线408所绘制的发动机110速度比线406所绘制的发动机110速度明显更平滑并且振荡频率更低，这转化为更平滑且可能更优选的用户体验。线410绘制了由本文描述的系统100和方法300确定的期望发动机速度，其在初始加速期之后跟踪线408。
仍然参考图4，实线412绘制了由现有速度控制方法确定的输入轴132的速度，而虚线414绘制了由本文描述的系统100和方法300确定的输入轴132速度。从图4中可以明显看出，由线414绘制的输入轴132速度比由线412绘制的输入轴132速度明显更平滑并且振荡频率更低。实线416绘制了由现有速度控制方法确定的发动机110的扭矩，而虚线418绘制了由本文描述的系统100和方法300确定的发动机110扭矩。从图4中可以明显看出，由线418绘制的发动机110扭矩比由线414绘制的发动机110扭矩明显更平滑并且振荡频率更低，这说明了对于用户的更优选的体验。实线420绘制了由现有速度控制方法确定的涡轮124的扭矩，而虚线422绘制了由本文所述的系统100和方法300确定的涡轮124扭矩。从图4中可以明显看出，线422绘制的涡轮124扭矩比线420绘制的涡轮124扭矩明显更平滑并且振荡频率更低，这说明了对于用户更优选的体验以及由于没有振荡而导致涡轮124的较少循环使用，因为如果涡轮124保持在更稳定的扭矩值，则涡轮124较少地暴露于循环力。
实线424绘制了利用现有的速度控制方法的车辆的位置，而虚线426绘制了利用本文所述的系统100和方法300的车辆的位置。因为对于整个图表400，线424和426重叠，所以可以将对应的线402和404、406和408、412和414、416和418以及420和422比作存在于在类似位置处。
如本文所使用的，术语“大约”、“约”、“基本上”和类似术语旨在具有广泛的含义，与本公开的主题所属领域的普通技术人员的普通和公认的用法相一致。阅读本公开的本领域技术人员应该理解，这些术语旨在允许描述和要求保护的某些特征，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围。因此，这些术语应被解释为表示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或变更被认为是在所附权利要求中所述的本公开的范围内。
应当注意的是，如本文中用来描述各种实施例的术语“示例”及其变体旨在表示这样的实施例是可能的实施例的可能的示例、表示或说明(并且这样的术语不旨在暗示这样的实施例必须是非凡的或最优的示例)。
如本文所用，术语“联接”及其变型是指两个构件彼此直接或间接地连接。这样的连接可以是静止的(例如，永久的或固定的)或可移动的(例如，可移动的或可释放的)。可以通过将两个构件直接彼此联接、使用一个或多个单独的中间构件将两个构件彼此联接、或者使用与两个构件中的一个一体形成为单个整体的中间构件将两个构件彼此联接来实现这种连接。如果通过附加术语(例如，直接联接)对“联接”或其变体进行了修改，则上面提供的“联接”的通用定义将通过附加术语的简单语言含义进行修改(例如，“直接联接”是指没有任何单独的中间构件的两个构件的连接)，所得到的定义比上面提供的“联接”的通用定义要窄。这样的联接可以是机械的、电子的或流体的。例如，电路A可通信地“联接”到电路B的可表示电路A直接与电路B通信(即没有中间媒介)或与电路B间接通信(例如通过一个或多个中间媒介)。
本文对元件位置(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”)的引用仅用于描述图中各种元件的方向。应当注意，根据其他示例性实施例，各种元件的取向可以不同，并且这些变型旨在被本公开所涵盖。
虽然在图2中示出了具有特定功能的各种电路，但是应该理解，控制器140可以包括用于完成本文描述的功能的任何数量的电路。例如，启用电路232、工作电路234和目标电路236的活动和功能可以组合在多个电路中或作为单个电路。还可以包括具有附加功能的附加电路。此外，控制器140还可以控制超出本公开范围的其他活动。
如上所述，在一种配置中，“电路”可以在机器可读介质中实现，以由各种类型的处理器(例如图2的处理器212)执行。可执行代码例如可以包括计算机指令的一个或多个例如可以被组织为对象、过程或功能的物理或逻辑块。然而，可执行文件不需要在物理上位于一起，而是可以包括存储在不同位置的分散指令，这些指令当逻辑地连接在一起时，构成电路并实现电路的所述目的。实际上，计算机可读程序代码的电路可以是单个指令或许多指令，甚至可以分布在几个不同的代码段上，不同的程序之间，以及几个存储器设备上。类似地，可以在电路内识别和说明操作数据，并且可以以任何合适的形式实现操作数据并且在任何合适类型的数据结构内组织操作数据。操作数据可以收集作为单个数据集，或者可以分布在包括不同存储设备的不同位置上，并且可以至少部分地仅作为系统或网络上的电子信号存在。
尽管以上简要地定义了术语“处理器”，但是术语“处理器”和“处理电路”意在被广泛地解释。就此而言并且如上所述，“处理器”可以被实现为一个或多个处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、或被构造为执行由存储器提供的指令的其他合适的电子数据处理组件。一个或多个处理器可以采取单核处理器、多核处理器(例如，双核处理器、三核处理器、四核处理器等)、微处理器等形式。在一些实施例中，一个或多个处理器可以在装置外部，例如，一个或多个处理器可以是远程处理器(例如，基于云的处理器)。优选地或另外地，一个或多个处理器可以是在装置的内部和/或本地的。在这方面，给定电路或其组件可以布置在本地(例如，作为本地服务器、本地计算系统等的一部分)或远程(例如，作为远程服务器的一部分，例如基于云的服务器)。为此，如本文所述的“电路”可包括分布在一个或多个位置上的组件。
尽管附图和描述可以示出方法步骤的特定顺序，但是除非上文另外指定，否则这些步骤的顺序可能与所描绘和描述的步骤不同。另外，除非以上另外指定，否则可以同时或部分同时执行两个或更多步骤。这种变化可以例如取决于所选择的软件和硬件系统以及设计者的选择。所有这些变化都在本公开的范围内。同样，可以使用具有基于规则的逻辑和其他逻辑的标准编程技术来完成所描述方法的软件实现，以完成各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决策步骤。

Claims (20)

1.一种用于控制配备有扭矩转换器的车辆的速度的方法，其特征在于，所述方法包括：
由控制器确定存在启用条件；
由所述控制器基于所述车辆的目标速度确定对所述扭矩转换器的涡轮的工作请求，所述工作请求指示涡轮输出功率相对于所述车辆的目标速度的变化；
由所述控制器基于所述工作请求以及所述车辆的发动机的速度与变速器的输入轴的速度之间的关系来确定所述车辆的发动机的目标速度；和
由所述控制器基于所确定的所述发动机的目标速度命令所述发动机的速度的改变。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关系由以下公式定义：
Figure FDA0003352744030000011
其中T涡轮是确定的所述工作请求、n涡轮是所述输入轴的当前速度、以及Gain是近似于所述扭矩转换器的功率传递特性的预定转换系数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关系由以下公式定义：
Figure FDA0003352744030000012
其中T涡轮是确定的所述工作请求、n涡轮是所述输入轴的当前速度、以及Gain是近似于所述扭矩转换器的功率传递特性的预定转换系数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用比例积分(PI)控制回路确定所述发动机的目标速度，所述比例积分(PI)控制回路使用所述车辆的目标速度和所述车辆的当前速度作为输入。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括，在确定所述发动机的目标速度之前，将积分钳位应用于PI控制回路，所述积分钳位基于所述发动机的最大额定速度、所述发动机的低怠速速度和所述输入轴的当前速度中的至少一个确定。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括由所述控制器确定所述扭矩转换器的解锁状态存在，所述解锁状态基于锁止离合器状态以及所述发动机速度和所述输入轴速度中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过巡航控制模式确定所述目标速度。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标速度是通过道路速度限制模式确定的最大速度。
9.一种系统，其特征在于，包括：
与车辆的发动机和变速器联接的控制器，所述发动机和所述变速器通过扭矩转换器流体联接，所述控制器被配置为：
确定存在启用条件；
基于所述车辆的目标速度确定对所述扭矩转换器的涡轮的工作请求，所述工作请求指示涡轮输出功率相对于所述车辆的目标速度的变化；
基于所述工作请求和所述车辆的所述发动机的速度与变速器的输入轴的速度之间的关系来确定所述发动机的目标速度；和
基于所确定的所述发动机的目标速度命令所述发动机的速度的改变。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述关系由以下公式定义：
Figure FDA0003352744030000021
其中T涡轮是确定的所述工作请求、n涡轮是所述输入轴的当前速度、以及Gain是近似于所述扭矩转换器的功率传递特性的预定转换系数。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述关系由以下公式定义：
Figure FDA0003352744030000022
其中T涡轮是确定的所述工作请求、n涡轮是所述输入轴的当前速度、以及Gain是近似于所述扭矩转换器的功率传递特性的预定转换系数。
12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，使用比例积分(PI)控制回路确定所述发动机的目标速度，所述比例积分(PI)控制回路使用所述车辆的目标速度和所述车辆的当前速度作为输入。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述控制器还被配置为，在确定所述发动机的目标速度之前，将积分钳位应用于PI控制回路，所述积分钳位基于所述发动机的最大额定速度、所述发动机的低怠速速度和输所述入轴的当前速度中的至少一个确定。
14.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制器还被配置为确定扭矩转换器的解锁状态存在，所述解锁状态基于锁止离合器状态以及所述发动机的速度和输入轴的速度中的至少一个。
15.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，通过巡航控制模式确定所述目标速度。
16.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述目标速度是通过道路速度限制模式确定的最大速度。
17.一种计算系统，其特征在于，包括：
启用电路，所述启用电路被配置为确定存在启用条件；
工作电路，所述工作电路联接到所述启用电路，所述工作电路被配置为基于车辆的目标速度确定对扭矩转换器的涡轮的工作请求，所述工作请求指示涡轮输出功率相对于所述车辆的目标速度的变化；以及
目标速度电路，所述目标速度电路联接到所述工作电路，所述目标速度电路被配置为：
基于所述工作请求以及所述车辆的发动机的速度与变速器的输入轴的速度之间的关系来确定所述车辆的发动机的目标速度；和
基于所确定的所述发动机的目标速度命令发动机的速度的改变。
18.根据权利要求17所述的计算系统，其特征在于，所述关系由以下公式定义：
Figure FDA0003352744030000031
其中T涡轮是确定的工作请求、n涡轮是所述输入轴的当前速度、以及Gain是近似于所述扭矩转换器的功率传递特性的预定转换系数。
19.根据权利要求17所述的计算系统，其特征在于，所述关系由以下公式定义：
Figure FDA0003352744030000041
其中T涡轮是确定的所述工作请求、n涡轮是所述输入轴的当前速度、以及Gain是近似于所述扭矩转换器的功率传递特性的预定转换系数。
20.根据权利要求17所述的计算系统，其特征在于，使用比例积分(PI)控制回路确定所述发动机的目标速度，所述比例积分(PI)控制回路使用所述车辆的目标速度和所述车辆的当前速度作为输入。
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