專利名稱：獲得車輛動力系內(nèi)可調(diào)節(jié)的加速器踏板響應的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機動車輛動力系內(nèi)的稱為"線控驅(qū)動"的控制。
背景技術：
在由諸如內(nèi)燃發(fā)動機的動力裝置驅(qū)動的典型機動車輛中，發(fā)動機節(jié)氣門可由駕駛 者使用加速器踏板、節(jié)氣門驅(qū)動器(例如電動步進馬達)和檢測駕駛者所確定的加速 器踏板位置的加速器踏板位置傳感器調(diào)節(jié)。踏板位置傳感器輸出可被轉(zhuǎn)換為踏板位置 百分比模擬信號或使用預先校正的傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換為所謂的踏板計數(shù)。踏板計數(shù)定義為 對于給定的加速器踏板位移傳送至步進馬達的電壓脈沖數(shù)。其他的動力裝置諸如電動 馬達或氫燃料電池和電動馬達系統(tǒng)，也可替代內(nèi)燃發(fā)動機用于車輛動力系。在每個例 子中，駕駛者控制的踏板或其等同物被用于生成對駕駛者對動力需求的指示。
用于生成車輪扭矩需求的電子控制器包括踏板圖表存于其中的存儲器。校正踏板 圖表以便對于給定的踏板計數(shù)或其他踏板位置信號以及給定的車輛速度，向電子動力 裝置控制器發(fā)布車輪扭矩需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例可以改變駕駛者操控的踏板位置值與車輛車輪扭矩需求之 間的函數(shù)關系，以便于動力裝置(發(fā)動機、電動馬達、燃料電池)的電子控制器對于 給定踏板位置變化的響應可以根據(jù)駕駛者的期望而改變。因此可以提供給駕駛者選定 的踏板觸覺感知。例如，如果駕駛者需要所謂的"運動型車輛感覺"，本發(fā)明披露的 實施例將對于給定踏板位置變化作出調(diào)節(jié)動力裝置控制器響應的安排。
本發(fā)明的一個實施例包含一種系統(tǒng)和方法，其中駕駛者操控的開關代表駕駛者對 于所選擇踏板感覺的需要。開關的輸出將形成踏板位置與踏板位置信號關系的傳遞函 數(shù)。該開關可為具有離散輸出的開關，其允許駕駛者獲得確定的用于踏板位置至踏板 計數(shù)轉(zhuǎn)換函數(shù)的調(diào)整參數(shù)(shaping parameter)。開關也可為滑動可變輸出開關， 其允許駕駛者獲得一定范圍的調(diào)整參數(shù)值內(nèi)的任何調(diào)整參數(shù)。而且，采用帶有視覺顯 示的已知導航系統(tǒng)或信息系統(tǒng)代替該開關以允許駕駛者與傳遞函數(shù)算法互動。
可采用傳遞函數(shù)的多重調(diào)整參數(shù)以便于傳遞函數(shù)將踏板位置轉(zhuǎn)換為多種大小的 踏板位置信號。存儲于電子控制器存儲器內(nèi)的踏板圖表包括多重預先校正的車輪扭矩 與車輛速度關系。對于給定的車輛速度，使用由傳遞函數(shù)的調(diào)整參數(shù)確定的給定踏板 位移的踏板位置信號在踏板圖表上形成車輪扭矩需求輸出。在本發(fā)明的替代實施例中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號或馬達轉(zhuǎn)速信號可以取代車輛速度信號作為輸入變量用于踏板圖 表。而且，發(fā)動機扭矩需求或馬達扭矩需求可替代車輪扭矩需求作為從踏板圖表生成 的輸出信號。在任一例子中，來自踏板圖表的輸出信號被電子動力裝置控制器用于指 令動力系響應。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種在具有駕駛者操控的車輛加速器踏板的車輛動 力系中控制動力裝置的控制系統(tǒng)，用于由車輛駕駛者指令車輛車輪扭矩。該系統(tǒng)包括 連接到加速器踏板以生成加速器踏板位置信號的加速器踏板位置傳感器；動力裝置控
制器；配置為具有將加速器踏板位置信號轉(zhuǎn)換為踏板計數(shù)電壓脈沖的傳遞函數(shù)的動力 裝置控制器的第一控制模塊；與第一控制模塊電連通的動力裝置控制器的第二控制模 塊；用于生成車輛速度信號的車輛速度傳感器；第二控制模塊配置為具有處理器存儲 寄存器，其中存有給定踏板計數(shù)電壓脈沖數(shù)下的車輪扭矩和車輛速度之間的至少一個 函數(shù)關系的加速器踏板圖表；以及用于選擇傳遞函數(shù)的多重調(diào)整參數(shù)的一個的車輛駕 駛者操控的選擇器，從而調(diào)整了跟隨加速器踏板位置變化的車輪扭矩需求。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種在具有駕駛者操控的車輛加速器踏板的車輛動 力系中控制車輛動力裝置的方法，由此車輛駕駛者可以指令車輛動力裝置扭矩。該方 法包含調(diào)節(jié)加速器踏板來生成加速器踏板位置信號；選擇傳遞函數(shù)的調(diào)整參數(shù)；監(jiān) 測動力裝置速度；利用選擇的調(diào)整參數(shù)調(diào)整的踏板位置至踏板位置信號傳遞函數(shù)生成 踏板位置信號；以及對于給定的踏板位置信號基于動力裝置速度與動力裝置扭矩之間 的預先校正的函數(shù)關系生成車輛動力裝置扭矩需求。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種在具有駕駛者操控的車輛加速器踏板的車輛動 力系中控制動力裝置的控制系統(tǒng)，用于由車輛駕駛者指令車輛動力裝置扭矩。該系統(tǒng) 包括連接到加速器踏板以生成加速器踏板位置信號的加速器踏板位置傳感器；動力裝 置控制器；配置為具有將加速器踏板位置信號轉(zhuǎn)換為踏板計數(shù)電壓脈沖的傳遞函數(shù)的 動力裝置控制器的第一控制模塊；與第一控制模塊電連通的動力裝置控制器的第二控 制模塊；用于生成動力裝置速度信號的車輛動力裝置速度傳感器；第二控制模塊配置 為具有處理器存儲寄存器，其中存有給定踏板計數(shù)電壓脈沖數(shù)下的動力裝置扭矩和車 輛動力裝置速度之間的至少一個函數(shù)關系的加速器踏板圖表；以及用于選擇傳遞函數(shù) 的多重調(diào)整參數(shù)的一個的車輛駕駛者搡控的選擇器，從而調(diào)整了跟隨加速器踏板位置 變化的動力裝置扭矩需求。


圖1為包括內(nèi)燃發(fā)動機帶有加速器踏板的傳統(tǒng)車輛動力系(非混合動力型)，其 中響應于踏板位置信號的車輪扭矩需求是以已知的方法生成。
圖2為圖1中的動力系的控制系統(tǒng)根據(jù)踏板位置信號生成車輪扭矩需求的示意 圖，其中對于改變傳遞函數(shù)做了安排，所述傳遞函數(shù)用于生成用以確定車輪扭矩需求、發(fā)動機扭矩或馬達扭矩需求的踏板計數(shù)。
圖3為類似于圖2中控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的圖示，其適合用于并聯(lián)混合動力電動 車輛動力系。
圖4為類似于圖2的圖示，其適合用于串聯(lián)混合動力電動車輛動力系。 圖5為類似于圖2的圖示，其適合用于氫燃料電池動力系。
具體實施例方式
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可用于改變車輛動力系的加速器踏板調(diào)節(jié)的響應，所述車輛 動力系具有帶有稱為線控驅(qū)動節(jié)氣門的發(fā)動機。該發(fā)明可適合用于僅具有內(nèi)燃發(fā)動機 的傳統(tǒng)車輛，也適合用于混合動力電動車輛，其中機械內(nèi)燃發(fā)動機動力由電動馬達動 力補充。
圖1示意性顯示了傳統(tǒng)車輛動力系(非混合動力型)的已知系統(tǒng)，其用于響應于 加速器踏板位置移動獲得車輪扭矩需求。在圖l中系統(tǒng)的例子中，加速器踏板io使 用踏板位置傳感器(PPS) 12生成踏板位置信號?？刂颇K16接收踏板位置信號14, 控制模塊16代表了包含踏板位置至踏板計數(shù)傳遞函數(shù)18的控制器存儲寄存器，傳遞 函數(shù)18如圖所示通常為總體上線性。模塊16的輸出也可為指示踏板位移百分比的模 擬信號。模塊16的輸出信息傳輸至包含踏板圖表20的控制器存儲寄存器。踏板圖表 20的輸入為車輛速度和踏板位置或踏板計數(shù)。用于踏板圖表20的車輛速度由車輛速 度傳感器(VSS) 21監(jiān)測。
踏板圖表中圖示了多重車輪扭矩和車輛速度關系。圖示22代表100%踏板位置。 24處圖示代表零踏板位置。26和28處顯示了最大和最小圖示值之間的圖示。對于每 個踏板計數(shù)和車輛速度，會有相應的車輪扭矩需求(指令)輸出，如30處所示。車 輪扭矩需求被送至31處所示電子動力裝置控制器(EPC)。在圖1的例子中，動力裝 置可為發(fā)動機34。通過如35處所示發(fā)出扭矩指令至發(fā)動機，發(fā)動機34響應車輪扭 矩需求，用于調(diào)節(jié)發(fā)動機節(jié)氣門。如果動力裝置為電動馬達，將發(fā)出馬達扭矩指令給 馬達。
對于在踏板圖表20中由沒有位于如圖1中所示的圖示中的一個上的點所代表的 車輛速度和車輪扭矩值，車輪扭矩需求可使用簡單的插值技術獲得。
圖2為車輛發(fā)動機節(jié)氣門控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)示意圖，其包括本發(fā)明該實施例的 特征。圖1中所示的一些部件為圖2的示意圖所共用。它們以相同的參考數(shù)字標示， 盡管圖2中的數(shù)字被加以右上角標記符號。
圖2在32處包括踏板位置至踏板計數(shù)傳遞函數(shù)圖示。其顯示了加速器踏板位置 14與踏板計數(shù)之間的關系。在33處的駕駛者輸入驅(qū)動36處所示的滑動開關或離散 開關，從而駕駛者可選擇所需的32處圖示的傳遞函數(shù)的形式。如前所述，開關可被 替代以采用已知的帶有包括顯示屏的駕駛者界面的導航系統(tǒng)或信息系統(tǒng)。如果駕駛者希望使用高性能動力系特性，可利用36處的開關輸入選擇高性能傳遞函數(shù)。所選中 的特定傳遞函數(shù)圖示取決于傳遞函數(shù)的調(diào)整參數(shù)，其為存儲于存儲器內(nèi)的預先校正 值。通過在36處適當定位滑動開關(可變輸出開關)或驅(qū)動離散開關可以獲得每個 值。
對于給定的加速器踏板位移，在38處分析駕駛者的選擇，并在40處選擇參數(shù)以 獲得合適的傳遞函數(shù)，其相比于相應于圖1中的函數(shù)18的函數(shù)18'作了調(diào)整。這樣， 圖2中所示的系統(tǒng)將通過在生成車輪扭矩需求中在40處選擇預先校正的調(diào)整參數(shù)提 供給駕駛者選擇踏板感覺的機會。
在踏板圖表20'中包括了最大和最小踏板計數(shù)圖示，以及中間踏板計數(shù)圖示。如 果在32處確定的給定的踏板計數(shù)沒有位于踏板圖表20'的一個圖示中，如同參考圖1 前文所述，車輪扭矩需求3(T可通過插值確定。
雖然在圖2中踏板計數(shù)示為指示踏板位置，其他的變量例如模擬踏板位置信號也 可使用。
踏板計數(shù)或其他踏板位置信息為踏板圖表20'的輸入。第二輸入為車輛速度信號， 如在21'處所示。該輸入也可為發(fā)動機轉(zhuǎn)速或馬達轉(zhuǎn)速。利用輸入的速度信息，踏板 圖表將生成車輪扭矩需求、發(fā)動機扭矩需求或者馬達扭矩需求。踏板圖表存儲于系統(tǒng) 控制器的存儲器中，控制器31是系統(tǒng)控制器的一部分。存儲器中包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速和 發(fā)動機扭矩間的校正關系，如果控制器31的反饋變量為發(fā)動機扭矩需求而不是車輪 扭矩需求的話，該發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機扭矩為可包括于20'處的踏板圖表內(nèi)的特征變 量。如果動力裝置為馬達，則反饋變量為動馬達扭矩需求。在該例子中，特征變量可 為馬達轉(zhuǎn)速和馬達扭矩需求(MOT.Tq REQ)。
本發(fā)明的第二實施例示于圖3中。該實施例為并聯(lián)-串聯(lián)混合動力電動車輛動力 系，其中驅(qū)動力是從發(fā)動機和電動馬達獲得的。車輛駕駛者對如圖3所示的動力系的 動力要求是通過調(diào)節(jié)示為10'的踏板獲得。踏板位置傳感器感應踏板的調(diào)節(jié)以生成踏 板位置信號14'。車輪扭矩需求從控制模塊44獲得，控制模塊44包含踏板位置至踏 板計數(shù)的傳遞函數(shù)32'和踏板圖表20"，其相應于圖2中可見的圖示32和踏板圖表 20'。
42處的車輪扭矩需求由電子控制器46接收，電子控制器46與圖1中31處所示 的控制器相似。與圖1中控制器31不同的是，控制器46為發(fā)動機48和馬達50控制 發(fā)動機動力和馬達動力。發(fā)動機動力和馬達動力均被傳送至車輛驅(qū)動輪，如52處所 示。電池54電連接于馬達50以便于當馬達傳送動力至驅(qū)動輪時對馬達供能。馬達可 捕獲再生能量以使馬達作為發(fā)電機運作對電池54充電。當電池充電狀態(tài)為低時，發(fā)
一 圖4為串i混:動力電動i輛動力系的例子，其可以體現(xiàn)本發(fā)明的特征。在圖4 的例子中，踏板位置信號傳送給控制器44',控制器44'包括踏板位置至踏板計數(shù)傳遞函數(shù)和踏板圖表，如32"和20'"處所示。如42'處所示，車輪扭矩需求傳送至電子控 制器46'。發(fā)動機48'和馬達50'處于控制器46'的控制之下。發(fā)動機機械驅(qū)動發(fā)電機 56。發(fā)電機56的輸出與電池54'的動力輸出相結(jié)合來驅(qū)動馬達50',其進而機械驅(qū)動 驅(qū)動輪。
圖5顯示了燃料電池動力系，其中使用了燃料電池系統(tǒng)而不是內(nèi)燃發(fā)動機。圖5 中的燃料電池動力系的部件總體配置類似于圖4中所示的用于串聯(lián)混合動力電動車 輛動力系的配置。相應的部件使用共同的數(shù)字，盡管圖4中所用的數(shù)字被加以右上角 標記符號。在圖5的燃料電池混合動力電動車輛動力系的例子中，燃料電池系統(tǒng)的輸 出與電池動力相結(jié)合來驅(qū)動馬達，其進而機械驅(qū)動驅(qū)動輪。與圖4的例子中一樣，馬 達50"在再生驅(qū)動模式下可作為發(fā)電機運作對電池充電。
雖然已經(jīng)披露了本發(fā)明的一個實施例，對于本技術領域的技術人員而言顯然可以 做出變更而不背離本發(fā)明的范圍。因此本發(fā)明的權利要求應視為包括了所有這些變更 和等同變化。
權利要求
1、一種在具有駕駛者操控的車輛加速器踏板的車輛動力系中控制動力裝置的方法，由此車輛駕駛者可以指令車輛車輪扭矩，該方法包含調(diào)節(jié)所述加速器踏板來生成加速器踏板位置信號；選擇傳遞函數(shù)的調(diào)整參數(shù)；監(jiān)測車輛速度；利用所述選擇的調(diào)整參數(shù)調(diào)整的踏板位置至踏板位置信號傳遞函數(shù)生成踏板位置信號；以及對于給定的踏板位置信號基于車輛速度與車輛車輪扭矩之間的預先校正的函數(shù)關系生成車輛車輪扭矩需求。
2、根據(jù)權利要求l所述的方法，其特征在于，所述基于車輛速度與車輛車輪扭 矩之間的預先校正的函數(shù)關系生成車輛車輪扭矩需求的步驟包含從多重車輛速度和 車輛車輪扭矩關系中選擇所述預先校正的函數(shù)關系，每個所述函數(shù)關系相應于單獨的 踏板位置信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及獲得車輛動力系內(nèi)可調(diào)節(jié)的加速器踏板響應的系統(tǒng)和方法，所公開的系統(tǒng)和方法改變帶有駕駛者操控的車輛加速器踏板的車輛動力系中的牽引扭矩需求。所需動力系控制模塊中的傳遞函數(shù)參數(shù)由駕駛者選擇，用于獲得所需的牽引扭矩需求或動力裝置扭矩需求和加速器踏板位置之間的函數(shù)關系。提供一種在該車輛動力系中控制動力裝置的方法，由此車輛駕駛者可以指令車輛車輪扭矩，包含調(diào)節(jié)加速器踏板來生成加速器踏板位置信號；選擇傳遞函數(shù)的調(diào)整參數(shù)；監(jiān)測車輛速度；利用選擇的調(diào)整參數(shù)調(diào)整的踏板位置至踏板位置信號傳遞函數(shù)生成踏板位置信號；及對于給定的踏板位置信號基于車輛速度與車輛車輪扭矩之間的預先校正的函數(shù)關系生成車輛車輪扭矩需求。
文檔編號B60W10/06GK101423026SQ200810175190
公開日2009年5月6日 申請日期2008年10月28日 優(yōu)先權日2007年10月30日
發(fā)明者安東尼·馬克·菲利普斯, 布蘭登·R·馬斯特森, 法扎爾·厄雷赫曼·塞德, 迪帕·拉馬斯瓦米, 鄺明朗 申請人:福特環(huán)球技術公司