專利名稱：控制連續(xù)可變傳動裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對連續(xù)可變比率型傳動裝置及相關(guān)發(fā)動機(jī)的控制。
在本文中使用時，術(shù)語“發(fā)動機(jī)”應(yīng)當(dāng)理解成包括任何用于提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的適用裝置，其包括內(nèi)燃機(jī)和電動馬達(dá)在內(nèi)。本發(fā)明的開發(fā)結(jié)合用于機(jī)動車輛的傳動裝置而進(jìn)行，并且其特別適用于這種應(yīng)用情況。盡管如此，仍然認(rèn)為其可以應(yīng)用于在其它范圍內(nèi)使用的各種傳動裝置。
在任何連續(xù)可變傳動裝置中都具有一種在本文中被稱作“變速器”的裝置，其用于提供連續(xù)可變的傳動比。變速器通過旋轉(zhuǎn)輸入與輸出構(gòu)件而聯(lián)接于傳動裝置的其它部分上-通常有位于變速器一側(cè)的通向發(fā)動機(jī)的齒輪裝置和位于另一側(cè)的通向從動部件如機(jī)動車輛的從動輪的齒輪裝置。輸出構(gòu)件的速度除以輸入構(gòu)件的速度就是“變速器傳動比”。
雖然“轉(zhuǎn)矩控制”的概念在本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知，但是現(xiàn)在仍將對其進(jìn)行說明。其有助于同“比率控制”的比較方案區(qū)別開。
比率控制變速器接收代表所需變速器傳動比的控制信號。變速器通過調(diào)節(jié)其傳動比而對所需的值做出響應(yīng)。調(diào)節(jié)通常涉及檢測變速器的比率確定元件的位置(例如皮帶與皮帶輪型變速器中的皮帶輪的分開情況，或者環(huán)型變速器中輥?zhàn)拥奈恢?以及使用反饋環(huán)路來將該元件的實(shí)際位置調(diào)節(jié)至理想位置(由控制信號確定)。因此，在比率控制變速器中，比率與控制信號直接對應(yīng)。
在轉(zhuǎn)矩控制變速器中并非這種情況。相反，轉(zhuǎn)矩控制變速器構(gòu)置成在其輸入與輸出構(gòu)件上施加轉(zhuǎn)矩，對于給定的變速器傳動比而言，該轉(zhuǎn)矩與變速器的初級控制信號直接相應(yīng)?？刂谱兞繛檗D(zhuǎn)矩而非傳動比。由于除了外加轉(zhuǎn)矩(例如來自發(fā)動機(jī)與車輪的轉(zhuǎn)矩)之外，還有這些轉(zhuǎn)矩應(yīng)用于聯(lián)接在變速器輸入與輸出裝置上的慣量上，因此就引起變速器輸入與輸出速度的變化，進(jìn)而引起變速器傳動比的變化。這就容許變速器傳動比相應(yīng)地進(jìn)行改變。
目前為止，轉(zhuǎn)矩控制主要用于環(huán)形、旋轉(zhuǎn)牽引型變速器。例如，在一種Torotrak(Development)有限公司的歐洲專利EP444086中所描述的設(shè)置結(jié)構(gòu)中，變速器輥?zhàn)佑糜谠谕S安裝的輸入與輸出盤之間傳動。各個變速器輥?zhàn)釉谳斎肱c輸出盤上施加相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩Tin和Tout。因此，這些輥?zhàn)泳统惺芾@著盤軸線的反作用轉(zhuǎn)矩Tin+Tout。由一組致動器繞著軸線施加于這些輥?zhàn)由系拇笮∠嗟?、方向相反的轉(zhuǎn)矩與這種反作用轉(zhuǎn)矩相反。幾何形狀使這些輥?zhàn)釉诶@著盤軸線運(yùn)動的同時伴有輥?zhàn)拥摹斑M(jìn)動”-輥?zhàn)虞S線相對于盤軸線的角度發(fā)生變化，從而相應(yīng)實(shí)現(xiàn)變速器傳動比的變化。通過控制致動器轉(zhuǎn)矩，就能直接控制反作用轉(zhuǎn)矩Tin+Tout。這種類型變速器中的控制信號與反作用轉(zhuǎn)矩直接對應(yīng)。
由變速器施加于其輸入和輸出裝置上的實(shí)際轉(zhuǎn)矩不僅取決于控制信號，而且還取決于當(dāng)前的傳動比，這是因為盡管和Tin+Tout由控制信號唯一確定，但是比Tin/Tout的量值等于變速器傳動比的倒數(shù)，因此其隨變速器傳動比發(fā)生變化。盡管如此，應(yīng)當(dāng)理解，對于給定的傳動比而言，Tin和Tout都由控制信號唯一確定。
不是所有的轉(zhuǎn)矩控制變速器都提供反作用轉(zhuǎn)矩與控制信號之間的直接對應(yīng)關(guān)系。申請人本人的在先歐洲專利736153及其美國副本5766105中提供了一種使用皮帶-皮帶輪構(gòu)造的完全不同類型的轉(zhuǎn)矩控制變速器的一個實(shí)例，其中一個皮帶輪安裝于其驅(qū)動軸上以便容許皮帶輪沿螺旋狀路徑相對于軸運(yùn)動。因此，當(dāng)對皮帶輪施加轉(zhuǎn)矩時，就會產(chǎn)生相應(yīng)的沿著軸的軸線力。這種軸向力與由致動器施加于皮帶輪上的力相反。再次，在兩種力之間產(chǎn)生平衡。對這個實(shí)例再次還可以說，對于給定的變速器傳動比而言，由皮帶輪施加于軸上的轉(zhuǎn)矩Tin由控制信號唯一確定，該控制信號與由致動器施加的力相對應(yīng)。
兩種設(shè)置結(jié)構(gòu)共同的特征在于變速器包括位置與當(dāng)前的變速器傳動比相對應(yīng)的部件-可動式皮帶輪或變速器輥?zhàn)?，并且該部件承受偏置轉(zhuǎn)矩(或力)，所述偏置轉(zhuǎn)矩由控制信號確定并通過產(chǎn)生于變速器輸入/輸出裝置處的轉(zhuǎn)矩來平衡。
轉(zhuǎn)矩控制傳動裝置的有效使用倚賴于用于一致地調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)與傳動裝置的電子裝置。關(guān)于對這種動力系進(jìn)行電子控制的早期論文為Stubbs于1980年3月發(fā)表的ASME(美國機(jī)械工程師協(xié)會)論文no.80-GT-22，名為“The Development of a Perbury Traction Transmissionfor Motor Car Application機(jī)動車應(yīng)用中的Perbury牽引傳動裝置的研究”，和由Ironside和Stubbs于1981年發(fā)表的IMechE論文no.C200/81，名為“Microcomputer Control of an Automotive PerburyTransmission汽車Perbury傳動裝置的微機(jī)控制”。這兩篇論文都描述了一種關(guān)于傳動裝置的電子控制的方案，該傳動裝置基于按照轉(zhuǎn)矩控制模式進(jìn)行操作的環(huán)形旋轉(zhuǎn)牽引型變速器。
這兩篇論文都指出了與連續(xù)可變的傳動裝置相關(guān)的重要優(yōu)點(diǎn)當(dāng)通過以燃料效率最高點(diǎn)的發(fā)動機(jī)速度與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩水平或者接近于該水平操作發(fā)動機(jī)而使用這種傳動裝置時，就可以大大增加燃料經(jīng)濟(jì)性。對于駕駛員所需要的任何給定水平的發(fā)動機(jī)動力，存在著能夠提供最佳燃料效率的發(fā)動機(jī)速度與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩特定組合。Stubbs在圖上繪制出這些“最佳效率”點(diǎn)的軌跡，形成了代表最佳發(fā)動機(jī)效率的線。由Ironside和Stubbs所提出的控制策略基于在可能的情況下在這條線上操作發(fā)動機(jī)。
在這些論文所描述的控制方案中，駕駛員的需求被理解為車輪轉(zhuǎn)矩的需求，隨后通過乘以車輛車輪的旋轉(zhuǎn)速度而將其轉(zhuǎn)化成發(fā)動機(jī)動力的需求。根據(jù)該動力來在最佳效率線上選擇唯一的點(diǎn)，從而提供發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩與發(fā)動機(jī)速度的目標(biāo)值。通過使用基于發(fā)動機(jī)速度的閉環(huán)控制，發(fā)動機(jī)被設(shè)定成產(chǎn)生目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，并且由變速器施加于發(fā)動機(jī)上的負(fù)載被調(diào)節(jié)成將發(fā)動機(jī)速度調(diào)為目標(biāo)值。
對于生產(chǎn)機(jī)動車輛而言，在關(guān)于傳動比穩(wěn)定性和車輛驅(qū)動性能的多個方面，Stubbs的簡單方法證明并不恰當(dāng)。
在控制轉(zhuǎn)矩控制型傳動裝置方面所涉及的挑戰(zhàn)完全不同于在控制比率控制型傳動裝置方面所涉及的挑戰(zhàn)。在后者中，由于變速器保持著選定的傳動比，所以在從動輪處的轉(zhuǎn)矩與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩直接相關(guān)。發(fā)動機(jī)速度控制比較直接，這是因為通過保持設(shè)定的傳動比，傳動裝置提供了發(fā)動機(jī)速度與車輛速度之間的直接關(guān)系。在轉(zhuǎn)矩控制傳動裝置中，其中傳動比并非控制變量并且允許其改變，發(fā)動機(jī)與車輪可以被視為彼此有效地分離。車輪轉(zhuǎn)矩由變速器控制而非通過發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩控制。車輛速度并不限于隨發(fā)動機(jī)速度而變。相反，應(yīng)用于變速器上的控制信號確定了由變速器應(yīng)用于發(fā)動機(jī)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。發(fā)動機(jī)內(nèi)的燃燒產(chǎn)生發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。負(fù)載轉(zhuǎn)矩與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩之和作用于相當(dāng)于發(fā)動機(jī)的慣量(由發(fā)動機(jī)和傳動裝置的質(zhì)量構(gòu)成)上，從而確定發(fā)動機(jī)加速度。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩大小相等、方向相反時，發(fā)動機(jī)速度恒定。發(fā)動機(jī)速度的變化由這兩種轉(zhuǎn)矩之間的不相等產(chǎn)生。因此，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的動態(tài)匹配對動力傳動系統(tǒng)的總體操縱，特別是發(fā)動機(jī)速度的操縱很重要。無法操縱平衡將會使發(fā)動機(jī)速度發(fā)生不合需要的變化。
專利US6497636(Schleicher等人)中解決了一些關(guān)于發(fā)動機(jī)速度操縱的問題，在本申請人能夠理解該文獻(xiàn)語言的范圍內(nèi)，該專利涉及為使發(fā)動機(jī)產(chǎn)生理想操作點(diǎn)(發(fā)動機(jī)速度與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速)所需的傳動裝置與發(fā)動機(jī)調(diào)節(jié)方法。
發(fā)動機(jī)速度變化的曲線對于車輛的“驅(qū)動性能”很重要。在CVT動力系中，發(fā)動機(jī)一般以低速度、高轉(zhuǎn)矩(以便提供高燃料經(jīng)濟(jì)性)運(yùn)行，這就使對發(fā)動機(jī)速度的操縱顯得尤為重要。當(dāng)駕駛員要求增加動力時，已經(jīng)在其最大轉(zhuǎn)矩附近工作的發(fā)動機(jī)通常必須按照受控方式進(jìn)行加速以便能夠提供所需的動力。
本發(fā)明的一個目的在于使得可以利用轉(zhuǎn)矩控制型傳動裝置來有效控制動力傳動系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，存在一種控制這種類型的連續(xù)可變比率傳動裝置的方法，該傳動裝置包括具有旋轉(zhuǎn)式輸入與輸出構(gòu)件的連續(xù)可變比率單元(“變速器”)，變速器通過該輸入與輸出構(gòu)件而聯(lián)接于發(fā)動機(jī)與從動部件之間，變速器接收初級控制信號并構(gòu)置成對其輸入與輸出構(gòu)件施加轉(zhuǎn)矩，對于給定的變速器傳動比而言，所施加的轉(zhuǎn)矩與控制信號直接相應(yīng)，這種方法包括確定目標(biāo)發(fā)動機(jī)加速度，確定變速器的初級控制信號與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩控制的設(shè)定，以便提供所需的發(fā)動機(jī)加速度并基于這些設(shè)定情況來調(diào)節(jié)控制信號和/或發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩控制，預(yù)測隨后的發(fā)動機(jī)速度變化，以及基于對實(shí)際與預(yù)測發(fā)動機(jī)速度的比較情況來校正控制信號與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的設(shè)定值。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，存在一種控制這種類型的連續(xù)可變比率傳動裝置的方法，該傳動裝置包括具有旋轉(zhuǎn)式輸入與輸出構(gòu)件的連續(xù)可變比率單元(“變速器”)，變速器通過該輸入與輸出構(gòu)件而聯(lián)接于發(fā)動機(jī)與從動部件之間，變速器接收初級控制信號并構(gòu)置成對其輸入與輸出構(gòu)件施加轉(zhuǎn)矩，對于給定的變速器傳動比而言，所施加的轉(zhuǎn)矩與控制信號直接相應(yīng)，這種方法包括確定目標(biāo)發(fā)動機(jī)加速度，確定加速動力系慣量所需的過載轉(zhuǎn)矩TrqAcc以便獲得目標(biāo)發(fā)動機(jī)加速度，以及調(diào)節(jié)送往變速器的控制信號并且/或者調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制器，以便使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩等于由傳動裝置施加于發(fā)動機(jī)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩加上過載轉(zhuǎn)矩TrqAcc。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，存在一種控制機(jī)動車輛動力系中發(fā)動機(jī)速度誤差的方法，該動力系包括通過提供連續(xù)可變比率的傳動裝置來驅(qū)動至少一個車輪的發(fā)動機(jī)，該傳動裝置構(gòu)置成對發(fā)動機(jī)施加選定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩并且容許傳動比根據(jù)發(fā)動機(jī)速度的變化而變化，以便通過向涉及發(fā)動機(jī)的慣量應(yīng)用凈轉(zhuǎn)矩而產(chǎn)生發(fā)動機(jī)加速度，所述凈轉(zhuǎn)矩為負(fù)載轉(zhuǎn)矩與由發(fā)動機(jī)所產(chǎn)生的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩之和，在反饋環(huán)路中，這種方法包括以下步驟確定發(fā)動速度誤差，向產(chǎn)生產(chǎn)生控制作用的閉環(huán)控制器提供發(fā)動機(jī)速度誤差，該控制作用是對減少發(fā)動機(jī)速度誤差所需的凈轉(zhuǎn)矩的修正，考慮到控制作用，產(chǎn)生(i)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)與(ii)負(fù)載轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)之間的控制作用的分配，以及實(shí)現(xiàn)這種調(diào)節(jié)。
現(xiàn)在將參考附圖，只是舉例來對本發(fā)明的特定實(shí)施例進(jìn)行描述，其中

圖1簡化示出了適用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的已知類型的環(huán)形、旋轉(zhuǎn)牽引型變速器；圖2非常示意性地示出了適于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩控制型的動力系；圖3示意性地示出了用于動力系控制的硬件；圖4a和4b為示出了具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的控制系統(tǒng)中駕駛員控制輸入的數(shù)據(jù)整理分析的曲線圖；圖5為內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩與發(fā)動機(jī)速度的對應(yīng)關(guān)系的一個實(shí)例；圖6為表示具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的動力系控制策略的“前饋”部分的流程圖；圖7非常示意性地示出了可以根據(jù)本發(fā)明操作的傳動裝置；圖8為在根據(jù)本發(fā)明的傳動裝置的操作中發(fā)動機(jī)速度變化與相關(guān)變量相對于時間的曲線圖；圖9為提供了對具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的動力系控制策略的“反饋”部分的概覽的流程圖；圖10-13為更詳細(xì)地示出了圖9的相應(yīng)部分的流程圖。
本發(fā)明的開發(fā)結(jié)合使用環(huán)形、旋轉(zhuǎn)牽引型轉(zhuǎn)矩控制變速器的車輛傳動裝置而進(jìn)行。本發(fā)明被認(rèn)為可適用于其它類型的轉(zhuǎn)矩控制傳動裝置。盡管如此，現(xiàn)在將對所述的環(huán)形變速器進(jìn)行非常簡要地描述，以便示例說明某些相關(guān)原理。在包括歐洲專利EP444086在內(nèi)的Torotrak(Development)有限公司所擁有的各個專利與已公開的申請書中能夠找到關(guān)于這種類型變速器的構(gòu)造與功能的更詳細(xì)描述。
圖1中示出了變速器10的一些主要部件，圖2以非常示意的形式示出了包括變速器在內(nèi)的動力傳動系統(tǒng)的主要部分。在圖1中，可以看到變速器包括同軸安裝的輸入與輸出盤12、14，這兩個盤一起限定了包含變速器輥20的環(huán)形腔22。輥?zhàn)釉谳斎肱c輸出盤的相應(yīng)面上運(yùn)行以便從一個盤向另一個盤傳動。輥?zhàn)影惭b的方式容許其繞著盤12、14的軸線24沿圓周方向運(yùn)動。輥?zhàn)舆€能夠“進(jìn)動”。就是說，輥?zhàn)拥妮S線能夠旋轉(zhuǎn)，從而改變輥?zhàn)酉鄬τ诒P軸線的傾角。在所示的實(shí)施例中，輥?zhàn)影惭b于支架26上，支架26通過桿28聯(lián)接于致動器32的活塞30上。從活塞30的中心至輥?zhàn)?0的中心的線構(gòu)成了“進(jìn)動軸線”，整個組件可以繞著該進(jìn)動軸線旋轉(zhuǎn)。輥?zhàn)觾A角的變化使得輥?zhàn)釉谳斎氡P12和輸出盤14上的所留的路徑的半徑發(fā)生變化。因此，輥?zhàn)觾A角的變化伴隨著變速器傳動比的變化。
應(yīng)當(dāng)指出，進(jìn)動軸線不是準(zhǔn)確位于垂直于盤軸線的平面中，而是與該平面成角度。這個角度在圖1中用CA標(biāo)出，其在本文中被稱作“主銷后傾角”。當(dāng)輥?zhàn)觼砘剡\(yùn)動時，其沿著以盤軸線為中心的圓形路徑而行。此外，位于輥?zhàn)由系谋P12、14的動作傾向于按照這種傾斜角度保持輥?zhàn)右员闶馆佔(zhàn)虞S線與盤軸線相交。由于存在主銷后傾角，所以盡管輥?zhàn)友刂鋱A形路徑運(yùn)動，仍然可以保持各軸線相交。結(jié)果，輥?zhàn)永@著盤軸線的平移運(yùn)動就伴隨著輥?zhàn)拥倪M(jìn)動，進(jìn)而伴隨著變速器傳動比的變化。如果忽略輥?zhàn)优c盤之間的滑動，那么變速器輥?zhàn)拥奈恢镁团c變速器傳動比相應(yīng)，從而與發(fā)動機(jī)與從動輪之間的速度比相應(yīng)。
致動器32通過管路34、36接收相反的液壓流體壓力并且由致動器施加于輥?zhàn)由系牧εc管路中的壓力差相應(yīng)。在這個實(shí)例中，這種壓力差為應(yīng)用于變速器上的初級控制信號。這種力的作用在于推動輥?zhàn)永@著盤軸線沿其圓形路徑運(yùn)動。等同地，可以說致動器對輥?zhàn)邮┘永@著盤軸線的轉(zhuǎn)矩。通過輥?zhàn)优c盤的相互作用所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩來平衡致動器轉(zhuǎn)矩。輥?zhàn)釉谳斎氡P12上施加轉(zhuǎn)矩Tin，在輸出盤14上施加轉(zhuǎn)矩Tout。相應(yīng)地，這些盤一起將轉(zhuǎn)矩Tin+Tout繞著盤軸線施加于輥?zhàn)由?。Tin+Tout(反作用轉(zhuǎn)矩)數(shù)量等于致動器轉(zhuǎn)矩并且與前述壓力差所形成的控制信號成正比。這樣，該控制信號就確定了由變速器產(chǎn)生的反作用轉(zhuǎn)矩。
圖2用于示出關(guān)于動力系控制的某些原理。發(fā)動機(jī)由方框16表示，其聯(lián)接于變速器的輸入盤12上。在這個非常簡化的圖中示出了直接聯(lián)接方式。當(dāng)然，在實(shí)踐中存在中間齒輪裝置。聯(lián)接于變速器輸入盤上的質(zhì)量塊包括發(fā)動機(jī)自身的質(zhì)量，其提供了發(fā)動機(jī)側(cè)慣量Je。質(zhì)量決由方框18表示并作用于變速器輸出盤14中，該質(zhì)量塊提供了車輛側(cè)慣量Jv。當(dāng)在車輛從動輪與路面之間保持牽引作用時，車輛自身的質(zhì)量有助于有效輸出慣量Jv。
在當(dāng)前的變速器傳動比下，變速器控制信號決定著由輥?zhàn)討?yīng)用于變速器輸入盤12上的轉(zhuǎn)矩Tin。圖2中所示的變速器輸入盤12直接聯(lián)接于發(fā)動機(jī)上的簡化設(shè)置結(jié)構(gòu)將會使得應(yīng)用于發(fā)動機(jī)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與應(yīng)用于變速器輸入盤12上的轉(zhuǎn)矩Tin相等，并且為簡單起見，在本論述中將這兩者視為相等。由于在實(shí)際的傳動裝置中，齒輪裝置介于輸入盤12與發(fā)動機(jī)16之間，所以發(fā)動機(jī)所經(jīng)受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩就等于變速器輸入轉(zhuǎn)矩Tin除以中間齒輪裝置的比率(忽略摩擦損失)。
當(dāng)發(fā)動機(jī)正在驅(qū)動車輛時，負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tin與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩Te相反，Te為發(fā)動機(jī)中通過燃燒產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。應(yīng)當(dāng)指出，其并不需要與發(fā)動機(jī)驅(qū)動軸處的可用轉(zhuǎn)矩相同，因為當(dāng)發(fā)動機(jī)速度在變化時，部分發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩Te用于克服發(fā)動機(jī)側(cè)慣量Je。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩Te與負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tin之和作用于發(fā)動機(jī)側(cè)慣量Je(其包括發(fā)動機(jī)慣量)上，因此負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tin與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩Te之間不相等就引起發(fā)動機(jī)速度ωe發(fā)生變化。變速器自動調(diào)節(jié)傳動比的最終變化。同樣，控制信號決定著變速器輸出轉(zhuǎn)矩Tout。其除以介于變速器與車輛車輪之間的齒輪比，并加上外部施加轉(zhuǎn)矩Tv(例如，來自車輛車輪)以確定可用的凈轉(zhuǎn)矩來加速輸出側(cè)慣量Jv。再次，為簡單起見，在本段討論中忽略齒輪裝置中的摩擦損失。按照這種方法，就會使傳動裝置輸出速度ωv中發(fā)生變化，而變速器又再次自動調(diào)節(jié)最終比率變化。
當(dāng)然，為簡潔起見所示的變速器10大大進(jìn)行了簡化。例如，實(shí)際的變速器通常具有兩對限定了兩個環(huán)形腔的輸入/輸出盤，其中每個腔中都包含一組輥?zhàn)印Ｔ谶@種設(shè)置結(jié)構(gòu)中，反作用轉(zhuǎn)矩為應(yīng)用于所有變速器輥?zhàn)由系霓D(zhuǎn)矩之和。然而，在實(shí)際的傳動裝置中上述工作原理本質(zhì)上并未發(fā)生變化。
根據(jù)上文應(yīng)當(dāng)清楚，為控制發(fā)動機(jī)速度，就需要控制發(fā)動機(jī)內(nèi)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩(“發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩”)與由傳動裝置應(yīng)用于發(fā)動機(jī)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩(“負(fù)載轉(zhuǎn)矩”)之間的動態(tài)平衡。這點(diǎn)必須在向駕駛員提供車輛從動輪處的轉(zhuǎn)矩(“車輪轉(zhuǎn)矩”)的同時來進(jìn)行，當(dāng)通過加速器控制來進(jìn)行通訊時，該車輪轉(zhuǎn)矩在少許可接受的公差范圍內(nèi)與駕駛員的要求相匹配。動態(tài)平衡可以通過調(diào)節(jié)以下轉(zhuǎn)矩由動力系的控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)i發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩(通過發(fā)動機(jī)控制燃料供應(yīng)等)。作為一種控制發(fā)動機(jī)速度的方法，其優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的變化并未(在轉(zhuǎn)矩控制傳動裝置中)直接產(chǎn)生車輪轉(zhuǎn)矩的變化。然而，利用發(fā)動機(jī)節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)速度比較緩慢。就是說，對節(jié)流閥的調(diào)節(jié)與由發(fā)動機(jī)實(shí)際提供的轉(zhuǎn)矩的相應(yīng)變化之間存在明顯滯后。這是由于包括發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管的動力特性在內(nèi)的各種因素造成的。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)還損害了燃料經(jīng)濟(jì)性。
ii變速器反作用轉(zhuǎn)矩，其決定了應(yīng)用于發(fā)動機(jī)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于速度比較快。然而，反作用轉(zhuǎn)矩的變化會導(dǎo)致車輪轉(zhuǎn)矩的變化，這樣伴隨的問題是如果將反作用轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)方式用于控制發(fā)動機(jī)速度，那么駕駛員就可能不會經(jīng)受加速器控制所需的車輪轉(zhuǎn)矩。在需要車輪轉(zhuǎn)矩發(fā)生很大變化來實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的很小變化時的比率低情況下，這個問題非常顯著。
需要一種用于控制反作用轉(zhuǎn)矩與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的協(xié)調(diào)策略。
圖3中提供了具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的控制系統(tǒng)的主要部件的概覽圖，其中發(fā)動機(jī)見于300處，驅(qū)動著連續(xù)可變、轉(zhuǎn)矩控制型傳動裝置302。該圖示意性地示出了變速器304與行星齒輪裝置306，變速器304通過行星齒輪裝置306而聯(lián)接于傳動輸入裝置與輸出裝置之間，其處于低態(tài)或者高態(tài)，在低態(tài)下，可從變速器得到的比率范圍對應(yīng)于總傳動比的低范圍，在高態(tài)下，即變速器比率范圍對應(yīng)于總傳動比的高范圍。傳動輸出裝置聯(lián)接于負(fù)載-一般為機(jī)動車輛的從動輪-上，其在圖中由方?jīng)Q308表示。
發(fā)動機(jī)與傳動裝置的控制根據(jù)來自駕駛員的指令按照電子方式執(zhí)行。常規(guī)數(shù)字型微處理器被進(jìn)行編程以便用于執(zhí)行現(xiàn)有實(shí)施例中的這項任務(wù)。所示的結(jié)構(gòu)僅用作實(shí)例，并且在產(chǎn)品型式上可以進(jìn)一步簡化，但其包括電子動力系控制單元(“PCU”)，該單元接收來自與發(fā)動機(jī)、傳動裝置相關(guān)聯(lián)的儀器的數(shù)據(jù)，并且還接收來自駕駛員控制器309(例如由常規(guī)機(jī)動車輛的加速踏板形成)的數(shù)據(jù)。PCU按照響應(yīng)提供用于控制發(fā)動機(jī)與傳動裝置行為的輸出。發(fā)動機(jī)控制通過電子發(fā)動機(jī)控制器310來進(jìn)行。在這個示例性實(shí)施例中，通過控制應(yīng)用于變速器304上的液壓壓力來實(shí)現(xiàn)傳動裝置控制，以便控制傳輸狀態(tài)，控制其相關(guān)聯(lián)的齒輪裝置306的離合器。
在控制機(jī)動車輛動力系的過程中，首先需要釋譯駕駛員的輸入，當(dāng)然這一般通過加速控制器如踏板的位置情況來傳遞。當(dāng)前控制系統(tǒng)所要做的就是，在考慮車輛速度的情況下將踏板的位置映射成駕駛員對車輪轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機(jī)速度的需求。圖4a為示出了駕駛員所需的發(fā)動機(jī)速度(SpdEngDr)相對于車輛速度(SpdVeh)和踏板位置(PosPedal)關(guān)系的圖。圖4b示出了駕駛員所需的車輪轉(zhuǎn)矩(TrqWheelDr)相對于車輛速度和踏板位置關(guān)系的圖。這兩幅圖在控制系統(tǒng)中記錄為查閱表的形式。
根據(jù)駕駛員所需的車輪轉(zhuǎn)矩-TrqWheelDr-，利用傳動裝置的數(shù)學(xué)模型(考慮到包括傳動效率在內(nèi)的各種因素)來獲得駕駛員所需的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩，駕駛員所需的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩與駕駛員所需分發(fā)動機(jī)速度一起使得能夠確定駕駛員所需的發(fā)動機(jī)動力。駕駛員所需的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩與發(fā)動機(jī)速度可以不經(jīng)改動而使用，或者駕駛員所需的發(fā)動機(jī)動力可以與發(fā)動機(jī)映射或成組發(fā)動機(jī)映射一起使用，以確定用于提供所需發(fā)動機(jī)動力的最佳發(fā)動機(jī)速度與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。僅僅舉例來說，為了示出如何能夠?qū)Πl(fā)動機(jī)效率進(jìn)行優(yōu)化，圖5為發(fā)動機(jī)映射圖，其中發(fā)動機(jī)速度沿水平軸線，而發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩位于垂直軸線上。線500示出了駕駛員所需的發(fā)動機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩隨踏板位置變化而變化的情況。線502表示提供最佳發(fā)動機(jī)效率的發(fā)動機(jī)速度與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。兩條線上的星號相當(dāng)于相同水平的發(fā)動機(jī)動力，并且系統(tǒng)可在兩個操作點(diǎn)之間進(jìn)行選擇。
駕駛員需求的釋譯過程產(chǎn)生基本目標(biāo)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩TrqEngBaseReq與基本目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度SpdEngBaseReq。
研究中的系統(tǒng)的任務(wù)是控制發(fā)動機(jī)與傳動裝置以便達(dá)到這些值，或者至少在動態(tài)情況下向著這些值進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時在從動車輪處提供反映駕駛員需求的轉(zhuǎn)矩。以下將對控制過程進(jìn)行詳細(xì)描述，其可以總結(jié)成包括循環(huán)重復(fù)進(jìn)行的以下步驟。
1.確定實(shí)際與基本目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度之間的差。
2.根據(jù)這個差來計算目標(biāo)發(fā)動機(jī)加速度-即發(fā)動機(jī)朝著基本目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度(所控發(fā)動機(jī)速度輪廓為所需)加速所應(yīng)當(dāng)按照的速率，而后計算為提供目標(biāo)發(fā)動機(jī)加速度(根據(jù)涉及發(fā)動機(jī)的慣量Je的動量)而克服慣量所需的轉(zhuǎn)矩。
3.適當(dāng)設(shè)定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩控制器以便提供所需的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩來(1)產(chǎn)生適當(dāng)車輪轉(zhuǎn)矩和(2)加速發(fā)動機(jī)，從而克服慣量Je。在可能的情況下，車輪轉(zhuǎn)矩可與駕駛員需求相應(yīng)。然而，由于可用的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩有限，所以在一些情況下需要接受較低的車輪轉(zhuǎn)矩以便提供加速發(fā)動機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩。
4.由于發(fā)動機(jī)對其控制器的反應(yīng)并非瞬時做出，因此在給定這種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩控制器設(shè)定的情況下計算發(fā)動機(jī)實(shí)際將提供的瞬時轉(zhuǎn)矩。包括發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管的動態(tài)特性在內(nèi)的各種因素造成發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)與相應(yīng)變化之間的滯后。用于模擬瞬時輸出轉(zhuǎn)矩的技術(shù)在本領(lǐng)域內(nèi)已知并且應(yīng)用于此。
5.調(diào)節(jié)應(yīng)用于變速器上的控制信號以便為發(fā)動機(jī)加載轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩的大小等于根據(jù)上述模型推導(dǎo)出的所計算瞬時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩減去在步驟2處算出的加速發(fā)動機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩。信號還可以通過閂鎖策略來進(jìn)行調(diào)節(jié)，以下將對此進(jìn)行說明。
6.計算實(shí)際期望的發(fā)動機(jī)加速度。該期望值并非與目標(biāo)加速度準(zhǔn)確匹配，這是因為期望值的計算考慮了(a)上面算出的瞬時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩和(b)另一個表示傳動裝置對以上在步驟5處所施加控制的響應(yīng)的模型，傳動裝置對控制輸入的響應(yīng)也存在時間滯后。計算還要根據(jù)發(fā)動機(jī)和涉及發(fā)動機(jī)的傳動裝置的慣量Je的動量。
7.將在步驟6處所得到的發(fā)動機(jī)加速度求積分以便得出期望發(fā)動機(jī)速度，然后應(yīng)用實(shí)際發(fā)動機(jī)速度的閉環(huán)校正來向著期望值校正實(shí)際發(fā)動機(jī)速度。
步驟1-6可以被稱作“前饋”策略。步驟7為用于根據(jù)期望發(fā)動機(jī)速度來校正偏差的“反饋”策略。由于閉環(huán)反饋發(fā)動機(jī)速度校正只用于根據(jù)發(fā)動機(jī)的模型與傳動裝置動態(tài)特性來向著期望值調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)速度，因而使得這種校正的數(shù)量最小化。該過程容許高效地對發(fā)動機(jī)加速度進(jìn)行控制并且“畫出輪廓”(發(fā)動機(jī)加速度的變化率為實(shí)際與目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度之間的偏差的可控函數(shù))。
現(xiàn)在將參看圖6對控制過程的前饋部分進(jìn)行更詳細(xì)地描述，其中目標(biāo)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩由輸入變量TrqEngBaseReq來表示，而目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度由輸入變量SpdEngBaseReq來表示。
首先，請參看圖左上部，在200處，將基本目標(biāo)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩TrqEngBaseReq加入到所計算的轉(zhuǎn)矩TrqAcc以便提供目標(biāo)發(fā)動機(jī)加速度。以下將考慮TrqAcc的確定方法。當(dāng)然，可從發(fā)動機(jī)得到的轉(zhuǎn)矩有限，并且限制器202確保了如果限制器的輸入大于發(fā)動機(jī)能夠提供的轉(zhuǎn)矩，或者實(shí)際上更消極的話，那么其將會被修改成落在可得到的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)。來自限制器202的輸出轉(zhuǎn)向分路策略203，分路策略203略微改進(jìn)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的變化曲線，從而防止出現(xiàn)十分突然的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩變化(例如，當(dāng)加速器控制受到駕駛員的快速抑制時就可能發(fā)生這種情況)，否則的話，這種十分突然的變化將會在動力系中產(chǎn)生不合需要的沖擊。分路策略采用積分器(相對于時間)形式，積分器在正常情況下處于飽和狀態(tài)從而使其輸出緊隨輸入變動。然而，在輸入突然變化的情況下，輸出就需要占用有限的時間“追上”輸入從而使得分路策略的輸出比其輸入變化更慢。所得到的所需轉(zhuǎn)矩值TrqEngReq用于控制應(yīng)用于發(fā)動機(jī)上的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩需求，以下將參看圖13對此進(jìn)行說明。因此，在可能的情況下，發(fā)動機(jī)被設(shè)定成用于提供相當(dāng)于基本目標(biāo)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩TrqEngBaseReq與使發(fā)動機(jī)朝著目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度(根據(jù)發(fā)動機(jī)速度反饋而進(jìn)行調(diào)節(jié)，以下將對此進(jìn)行說明)加速所需要的轉(zhuǎn)矩TrqAcc之和的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。
如以上所指出的，發(fā)動機(jī)對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩控制器的響應(yīng)并非瞬時。即使在忽略發(fā)動機(jī)慣量影響的情況下，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也略微滯后于節(jié)流閥調(diào)節(jié)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對此眾所周知。這種時間滯后在轉(zhuǎn)矩控制傳動裝置中可能存在問題，在這里發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩與變速器反作用轉(zhuǎn)矩之間(相應(yīng)地在傳動裝置應(yīng)用于發(fā)動機(jī)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩中)的即使短暫的失配也可能導(dǎo)致發(fā)動機(jī)速度出現(xiàn)嚴(yán)重偏差，如上所述。為避免出現(xiàn)這種問題，所示的控制系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)模型204，其根據(jù)發(fā)動機(jī)控制器的轉(zhuǎn)矩需求輸入和發(fā)動機(jī)行為的模型來輸出由發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的瞬時轉(zhuǎn)矩的估算值TrqEngEst，以為發(fā)動機(jī)對其轉(zhuǎn)矩控制器的響應(yīng)存在的時間滯后作準(zhǔn)備。
在206處，瞬時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩TrqEngEst減去用于加速涉及發(fā)動機(jī)和傳動裝置的慣量Je所需的轉(zhuǎn)矩TrqAcc以便給出由傳動裝置應(yīng)用于發(fā)動機(jī)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，由此得出變速器所需的反作用轉(zhuǎn)矩。然而，可以利用閂鎖策略208改變反作用轉(zhuǎn)矩從而防止在某些情況下車輪轉(zhuǎn)矩發(fā)生不需要的變化。閂鎖策略用于根據(jù)駕駛員所要求的水平來限制車輪轉(zhuǎn)矩的偏差。來自閂鎖策略的輸出表示要通過變速器提供的發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，其在210處轉(zhuǎn)化成壓力差以便應(yīng)用于變速器(變速器的初級控制信號)，該壓力差作為輸出變量TrqReacVarReq被傳送至控制著應(yīng)用于變速器本身的流體壓力的邏輯，以下參看圖13對此進(jìn)行描述。
目前所描述的控制系統(tǒng)提供用于控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩與傳動裝置液壓參數(shù)的值。根據(jù)這兩個值來估計發(fā)動機(jī)速度的相應(yīng)變化。在這個過程中，不僅需要考慮到發(fā)動機(jī)響應(yīng)的時間滯后，(如上文在204處進(jìn)行的建模)還需要考慮變速器對其控制輸入做出響應(yīng)的時間滯后。如上文所述，發(fā)往變速器的控制信號按照由與變速器相關(guān)聯(lián)的液壓系統(tǒng)中的閥控制的兩個油壓形式提供。閥裝置的變化需占用有限的時間以便產(chǎn)生作用，這種延遲在212處考慮。液壓系統(tǒng)中的順應(yīng)性對滯后產(chǎn)生影響，其也在212處建模，以便產(chǎn)生輸出，該輸出為對瞬時傳動裝置反作用轉(zhuǎn)矩的估計值。
用于克服動力系慣量而使發(fā)動機(jī)加速的可用轉(zhuǎn)矩為應(yīng)用于發(fā)動機(jī)上的瞬時負(fù)載轉(zhuǎn)矩(在對圖2的討論中被稱作Tin，其同樣可被稱作傳動裝置的轉(zhuǎn)矩輸入)與瞬時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩(以上稱作Te)之差。在圖6中，比較器216從所估計的瞬時負(fù)載轉(zhuǎn)矩上減去所估計的瞬時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩、來自發(fā)動機(jī)模型204的輸出。將結(jié)果除以涉及發(fā)動機(jī)的慣量Je就給出發(fā)動機(jī)加速度的估計值，并且在221處求積分就提供了發(fā)動機(jī)速度的預(yù)估值。在實(shí)踐中，由于慣量Je不是常數(shù)，所以這種計算就略微更復(fù)雜些，以下將對此進(jìn)行說明。積分器還接收基本目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度SpdEngBaseReq，其用于使積分器飽和，從而防止預(yù)估的發(fā)動機(jī)速度超過目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度。
以下仍須對如何確定目標(biāo)發(fā)動機(jī)加速度進(jìn)行說明。應(yīng)當(dāng)指出，通過限制器219將基本目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度SpdEngBaseReq供向減除方塊220，減除方塊220從受限目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度SpdEngBaseReqLimit減去預(yù)估發(fā)動機(jī)速度SpdEngReq，給出實(shí)際發(fā)動機(jī)速度與目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度之差的預(yù)估值。系統(tǒng)控制著作為該差的函數(shù)的發(fā)動機(jī)加速度。在所示的實(shí)例中，目標(biāo)發(fā)動機(jī)加速度選擇成與SpdEngBaseReqLimit減去SpdEngReq的差成比例，在222處引入比例常數(shù)GainAccEng。這個過程就為發(fā)動機(jī)加速度提供了適當(dāng)?shù)那€，其在發(fā)動機(jī)的速度遠(yuǎn)離目標(biāo)值時很大，而隨著發(fā)動機(jī)速度接近目標(biāo)值而下降。然而，顯然，可以選擇不同的函數(shù)來設(shè)定目標(biāo)發(fā)動機(jī)加速度AccEng。
另一個限制器224保證理想發(fā)動機(jī)加速度不會超過可接受的限制范圍。然后需要計算為獲得發(fā)動機(jī)加速度AccEng所需的過載轉(zhuǎn)矩TrqAcc。原則上，并且忽略能量損失的話，TrqAcc等于AccEng乘以涉及發(fā)動機(jī)的動力傳動系統(tǒng)慣量Je。然而，如上所述，在實(shí)際傳動裝置中Je并不是常數(shù)?，F(xiàn)在將對如何計算TrqAcc和發(fā)動機(jī)加速度之間的關(guān)系提供說明。這種關(guān)系由用于將變速器聯(lián)接于發(fā)動機(jī)和車輪上的齒輪裝置的具體形式而產(chǎn)生，并且圖7提供了對一種適當(dāng)設(shè)置結(jié)構(gòu)的示意舉例說明。其為本領(lǐng)域內(nèi)已知的雙狀態(tài)、動力再循環(huán)型，例如見于包括EP933284在內(nèi)的Torotrak(Development)有限公司的早期專利中。在圖7中，發(fā)動機(jī)示于700處，變速器示于702處，而通向從動車輪的傳動裝置的輸出示于704處。周轉(zhuǎn)“分路”齒輪裝置設(shè)置結(jié)構(gòu)示于706處而方框R1-R4表示傳動裝置中不同點(diǎn)處的傳動比。
通常，周轉(zhuǎn)輪系包括行星齒輪架CAR、太陽齒輪SUN和環(huán)形外齒輪ANN。行星齒輪架CAR由發(fā)動機(jī)通過齒輪裝置R1、R3驅(qū)動。太陽齒輪通過R1、R2和變速器702自身驅(qū)動瞬時變速器比率將被稱作Rv。
為了接合低態(tài)(在低態(tài)下，可得到的變速器傳動比的范圍對應(yīng)于傳動比的低范圍)，將低態(tài)離合器LC接合，從而通過具有比率R4的齒輪裝置將環(huán)形齒輪ANN聯(lián)接于輸出704上。在低態(tài)下，動力按照本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟悉的方式通過變速器再循環(huán)。
為了接合高態(tài)(在高態(tài)下，可得到的變速器傳動比的范圍對應(yīng)于傳動比的較高范圍)，將高態(tài)離合器HC接合，從而形成從變速器輸出通過離合器HC連至齒輪裝置R4進(jìn)而連至傳動裝置輸出的傳動路徑。
發(fā)動機(jī)和傳動裝置的慣量表示為J1，其包括發(fā)動機(jī)的慣量；J2，聯(lián)接于太陽齒輪SUN上的慣量；和J3聯(lián)接于環(huán)形齒輪ANN上的慣量。三個慣量的旋轉(zhuǎn)速度分別稱作ω1、ω2和ω3。因此ω1在圖中為發(fā)動機(jī)速度。
TrqAcc與發(fā)動機(jī)加速度(dω1/dt)之間的關(guān)系利用能量守恒定律而得到。輸入動力ω1xTrqAcc轉(zhuǎn)向改變傳動裝置的動能，并且導(dǎo)致速度的變化。
首先看低態(tài)情況，慣量J3被連接于車輪上并受到傳動裝置輸出轉(zhuǎn)矩的作用，該輸出轉(zhuǎn)矩當(dāng)然與TrqAcc分開處理。這樣，就只需要考慮J1和J2的動能Q1和Q2。
Q1＝1/2J1ω12Q2＝1/2J2ω22總動能QTOT＝1/2(J1ω12+J2ω22)(Eq 1)由于控制系統(tǒng)監(jiān)控著變速器比率Rv，因此可根據(jù)ω1來表述ω2。
ω2＝R1R2Rvω1(Eq 2)將公式1代入公式2QTOT＝(J1+J2(R1R2Rv)2)ω12并且該動能的變化率等于輸入功率，因此
dQTOT/dt＝TrqAccx＝(J1+J2(R1R2Rv)2)ω1dω1/dt+(2J2R12R22RvdRv/dt)ω12/2因此，就可以確定加速發(fā)動機(jī)所需的過載轉(zhuǎn)矩TrqAcc，該值在200處被加到目標(biāo)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩TrqEngBaseReq，如上所述。
參看圖6所述的過程可以被描述為“前饋”策略。其為兩個重要的控制變量-TrqEngReq和TrqReacVarReq，即用于控制發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩需求和用于控制傳動裝置的反作用轉(zhuǎn)矩需求提供數(shù)值。這些數(shù)值根據(jù)對系統(tǒng)響應(yīng)的預(yù)測來獲得(因此用術(shù)語“前饋”)。然而，這些值并未被直接送往控制著發(fā)動機(jī)和傳動裝置的設(shè)備。相反，根據(jù)關(guān)于發(fā)動機(jī)速度的反饋對它們進(jìn)行修正(以上給出的概要中的步驟7)。反饋策略利用所預(yù)測的發(fā)動機(jī)速度SpdEngReq，其為來自前饋策略的第三重要輸出。
為了理解前饋和反饋策略如何協(xié)作，參看圖8，其為發(fā)動機(jī)速度(垂直軸線，單位為弧度每秒)相對于時間(水平軸線，單位為秒)的曲線圖。線800表示根據(jù)對駕駛員需求的釋譯而推導(dǎo)出的基本目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度SpdEngBaseReq。在12.5和13秒之間，駕駛員的加速器控制急劇下降并且基本目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度瞬時從100弧度每秒以下增大至250弧度每秒以上，與所增加的發(fā)動機(jī)動力要求相符合。線802表示根據(jù)前饋策略所預(yù)測的發(fā)動機(jī)速度SpdEngReq。當(dāng)然，其滯后于基本目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度，因為發(fā)動機(jī)加速受到物理限制。該圖還示出了受控的曲線。線804表示實(shí)際發(fā)動機(jī)速度，看上去稍微偏離預(yù)測值。反饋策略所做的是調(diào)整應(yīng)用于發(fā)動機(jī)和傳動裝置上的需求以便減小實(shí)際發(fā)動機(jī)速度804從由前饋策略提供的預(yù)測值802的偏差。
在控制策略的前饋部分中，優(yōu)先調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩以便產(chǎn)生加速發(fā)動機(jī)所需的過載轉(zhuǎn)矩(或者為減速發(fā)動機(jī)自然所需的轉(zhuǎn)矩虧額)。只有當(dāng)發(fā)動機(jī)不能提供所需轉(zhuǎn)矩時，才對傳動裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)(其導(dǎo)致車輪轉(zhuǎn)矩偏離駕駛員所需的值)。然而，在策略的反饋部分中，優(yōu)先對傳動裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)以便改變應(yīng)用于發(fā)動機(jī)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。只有當(dāng)在只通過對傳動裝置的調(diào)節(jié)來執(zhí)行的情況下，策略的該部分所需的“控制作用”將會導(dǎo)致車輪轉(zhuǎn)矩從駕駛員所需的車輪轉(zhuǎn)矩偏離不可接受的程度時，才由反饋策略調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。因為對由傳動裝置應(yīng)用的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)能夠比較迅速地進(jìn)行，反饋策略才能夠快速地對發(fā)動機(jī)速度從理想值的偏離做出反作用。
圖9提供了對用于修正所需變速器反作用轉(zhuǎn)矩TrqReacVarReq和需要的情況下還用于修正所需發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩TrqEngReq的反饋策略的概覽，例如盡可能以便減小發(fā)動機(jī)速度SpdEng從預(yù)測值SpdEngReq的偏離情況。由于空間限制，在圖9中省略了大多數(shù)的變量標(biāo)號等，該圖的四個主要部分而是在圖10、11、12和13中進(jìn)行了放大示出。
圖9的虛線環(huán)900中所示并且在圖10中更詳細(xì)地示出的反饋策略的各元件用于產(chǎn)生“控制作用”TrqEngCtrl，其表示為校正發(fā)動機(jī)速度SpdEng從預(yù)測值SpdEngReq的偏離因而反饋策略所需的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩之間的動態(tài)轉(zhuǎn)矩平衡的變動。這部分策略既接收SpdEngReq，又接收表示當(dāng)前傳動裝置工作點(diǎn)-當(dāng)前發(fā)動機(jī)速度SpdEng和當(dāng)前傳動裝置狀態(tài)CurrRegime-的數(shù)據(jù)?？刂谱饔酶鶕?jù)發(fā)動機(jī)速度誤差SpdEngErrTRV建立，其在1000處通過由SpdEngReq減去SpdEng而建立。SpdEngErrTRV應(yīng)用于常規(guī)型的比例積分微分控制器(PID)1002上。復(fù)位邏輯1004既接收當(dāng)前傳動裝置狀態(tài)CurrRegime，又接收“驅(qū)動控制“的狀況StatusDriveFB(駕駛員由此選擇向前、倒轉(zhuǎn)、空檔等等)，并且在適當(dāng)?shù)那闆r下，設(shè)定標(biāo)記FlagPLSpdEngDr以便復(fù)位PID控制器1002。這樣，例如，當(dāng)駕駛員選擇“停車”或“空檔”時，PID控制器就被復(fù)位。當(dāng)傳動裝置從一個狀態(tài)移至另一個狀態(tài)時，PID也被復(fù)位。這是因為狀態(tài)改變占用有限的時段，在該時段中接合低態(tài)和高態(tài)，其有效地按照同步比率鎖定變速器。在這種條件下，變速器不能對壓力輸入做出響應(yīng)并且發(fā)動機(jī)速度誤差不能由傳動裝置進(jìn)行校正，因為按照固定同步比率，發(fā)動機(jī)速度與車輛速度簡單地成比例。因此受控的PID在這種條件下就被“終止”，因此需要將其復(fù)位。
PID控制器1002對發(fā)動機(jī)速度誤差的響應(yīng)按照已知方式依賴于兩個數(shù)值Kp和Ki(比例和積分系數(shù))。要注意在這個實(shí)施例中，并不存在微分系數(shù)輸入，事實(shí)上PID控制器并不使用發(fā)動機(jī)速度誤差的微分。使用微分項目證明并無必要并且由于噪聲原因可能存在問題。系數(shù)Kp和Ki由接收標(biāo)記FlagTrqReacVarLim的增益程序1006確定，該標(biāo)記顯示兩種可能條件之一，在下文中將對其進(jìn)行更清楚地描述。在第一條件下，控制作用可通過單獨(dú)調(diào)節(jié)傳動裝置來執(zhí)行，PID控制器1002控制著這種調(diào)節(jié)過程。在第二條件下，傳動裝置調(diào)節(jié)處于飽和-即已對傳動裝置做出最大可接受調(diào)節(jié)并且其不足以執(zhí)行校正發(fā)動機(jī)速度誤差所需的控制作用。在這種條件下，需另外對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩做出調(diào)節(jié)并且利用PID控制器來確定這種發(fā)動機(jī)調(diào)節(jié)的數(shù)值。由于發(fā)動機(jī)和傳動裝置以及用于控制它們的致動器的不同特征，因此在兩種條件下PID控制器1002的所需增益并不相同，并且由增益程序1006確定，其根據(jù)以下方面設(shè)定系數(shù)Kp和Kii標(biāo)記FlagTrqReacVarLim；ii進(jìn)氣歧管的時間常數(shù)TcMan，其與確定影響發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩變化的時間滯后有關(guān)；iii發(fā)動機(jī)速度誤差SpdEngErrTRV自身；以及iv復(fù)位標(biāo)記FlagPLSpdEngD。
系數(shù)的數(shù)值可被作為增益程序輸入的數(shù)學(xué)函數(shù)而求出，或者象在實(shí)施例中一樣通過查閱表而查得。
根據(jù)發(fā)動機(jī)速度誤差，按照由系數(shù)Kp和Ki確定的方式，PID控制器確定控制作用TrqEngCtrl。該數(shù)量為轉(zhuǎn)矩并且表示為校正發(fā)動機(jī)速度誤差因而反饋策略所需的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩之間的動態(tài)轉(zhuǎn)矩平衡的變動。
現(xiàn)在將說明控制作用的執(zhí)行方式-即反饋策略如何確定所使用的對傳動裝置和反動機(jī)轉(zhuǎn)矩設(shè)置的改動內(nèi)容以便提供動態(tài)轉(zhuǎn)矩平衡的所需變動。
第一步為產(chǎn)生控制作用是否可單獨(dú)通過調(diào)節(jié)傳動裝置來執(zhí)行，而不需要調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。記得通過調(diào)節(jié)由變速器產(chǎn)生的反作用轉(zhuǎn)矩，就調(diào)節(jié)了應(yīng)用于發(fā)動機(jī)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，但是這就使車輪轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生了相應(yīng)的偏差，其可能被駕駛員察覺到并且不受歡迎。另外，隨著傳動裝置傳動比接近齒輪空檔，車輪轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的比就增大，因此對負(fù)載轉(zhuǎn)矩的給定調(diào)節(jié)就造成車輪轉(zhuǎn)矩偏差增大。因此，在低比率下，單獨(dú)依賴于傳動裝置來控制發(fā)動機(jī)速度偏差并不合適，因為這樣做可能會導(dǎo)致產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)能囕嗈D(zhuǎn)矩。解決這個問題的方法分為三步i確定可接受的車輪轉(zhuǎn)矩(在根據(jù)駕駛員需求設(shè)定的理想車輪轉(zhuǎn)矩TrqWhlDriverReq之上和之下)的范圍；ii確定與車輪轉(zhuǎn)矩范圍相應(yīng)的發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的范圍；以及
iii然后確定是否能夠通過單獨(dú)調(diào)節(jié)傳動裝置來提供發(fā)動機(jī)動態(tài)平衡的所需變動，而不背離發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩范圍(因此不背離車輪轉(zhuǎn)矩范圍)。
這些步驟中的第一步示于圖9的虛線環(huán)902中，并且在圖11中進(jìn)行了更詳細(xì)的示出?？山邮艿能囕嗈D(zhuǎn)矩離理想值TrqWhlReq的偏差水平DeltaTrqWhl可按照若干不同的方式計算。最理想的是部分大約為駕駛員的感覺。在圖11中，該值的計算在1104處進(jìn)行。最簡單地，可將DeltaTrqWhl選擇為常數(shù)。這種做法示于用于提供一種工作系統(tǒng)。替代地，DeltaTrqWhl可作為加速器控制位置和/或車輛速度和/或目標(biāo)車輪轉(zhuǎn)矩的函數(shù)來計算。因此，例如，當(dāng)由駕駛員顯示的車輪轉(zhuǎn)矩需求很低，或者車輛速度很低或者目標(biāo)車輪轉(zhuǎn)矩很低時，車輪轉(zhuǎn)矩可受到更精密地約束以便符合駕駛員需求。當(dāng)駕駛員要求較大的車輪轉(zhuǎn)矩時，可容許需求值與實(shí)際值之間存在更大的偏差。
方塊1104的輸出DeltaTrqWhl被導(dǎo)向限制器1106，限制器1106保證車輪轉(zhuǎn)矩值不會超過界限D(zhuǎn)ELTATRQWHLMAX和DELTATRQWHMIN。然后在加法器1108和減法器1110處，將其分別加至理想車輪轉(zhuǎn)矩TrqWhlReq和從理想車輪轉(zhuǎn)矩TrqWhlReq上減去，以便提供總車輪轉(zhuǎn)矩的最大和最小可接受值。這些值的正確量級取決于車輛控制是被設(shè)為向前還是倒轉(zhuǎn)，因為TrqWhlReq的符號在倒轉(zhuǎn)時為負(fù)而在向前操作時為正。這個方面由開關(guān)1112來維護(hù)，其根據(jù)標(biāo)記DriveSelected來選擇從加法器1108和減法器1110直接輸出還是經(jīng)過換向器1114輸出，并且依次輸出表示可接受車輪轉(zhuǎn)矩范圍的變量TrqWhlMax和TrqWhlMin。
由于車輪轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩相關(guān)，因此可接受的車輪轉(zhuǎn)矩范圍與特定的發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩范圍相對應(yīng)。本系統(tǒng)使用傳動裝置的數(shù)學(xué)模型來確定與可接受的車輪轉(zhuǎn)矩范圍TrqWhlMin和TrqWhlMax相對應(yīng)的發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩范圍(以上概要的步驟(ii))。相關(guān)功能方塊示于904處并且更詳細(xì)地示于圖12中。
當(dāng)前發(fā)動機(jī)速度SpdEng和車輛速度SpdVeh為方?jīng)Q904的輸入，并且一起使得能夠確定當(dāng)前的傳動裝置比率。如果傳動裝置為100％效率，則簡單地將傳動裝置比率除以車輪轉(zhuǎn)矩就會給出發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩。然而，在實(shí)際的傳動裝置中會發(fā)生能量損失，因此車輪轉(zhuǎn)矩/負(fù)載轉(zhuǎn)矩關(guān)系更加復(fù)雜。使用以上輸入以及影響傳動裝置效率的當(dāng)前傳動裝置狀態(tài)CurrRegime，利用物理模型1200來將最大、最小和目標(biāo)車輪轉(zhuǎn)矩TrqWhlMax、TrqWhlMin和TrqWhlReq分別轉(zhuǎn)變成最大、最小和所需發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TrqLoad@TrqWhlMax、TrqLoad@TrqWhlMin和TrqLoad@TrqWhlReq。最大和最小值代表在不引起車輪轉(zhuǎn)矩從駕駛員需求產(chǎn)生不可接受的偏差的情況下可由傳動裝置應(yīng)用于發(fā)動機(jī)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的范圍。
最大、最小和所需發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與控制作用TrqEngCtrl一起被傳送至在圖9中包含于虛線環(huán)906中并且在圖13中放大示出的策略部分，其用于確定為執(zhí)行控制作用而需要對發(fā)動機(jī)和傳動裝置設(shè)置進(jìn)行的調(diào)節(jié)。在1300和1302處，將所需發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TrqLoad@TrqWhlReq(與所需車輪轉(zhuǎn)矩相對應(yīng))從最大可接受發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TrqLoad@TrqWhlMax和最小可接受發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TrqLoad@TrqWhlMin上減去，以便分別產(chǎn)生對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩之間的動態(tài)平衡的最大和最小調(diào)節(jié)量，其可在不背離可接受車輪轉(zhuǎn)矩范圍的情況下由傳動裝置調(diào)節(jié)來產(chǎn)生。它們在圖中分別給以變量名DeltaTrqEng4TrqReacVarMax和DeltaTrqEng4TrqReacVarMin，并且被輸入至限制器1304，限制器1304還接收在1306處反向(即乘以負(fù)一)的控制作用TrqEngCtrl的值。限制器確定控制作用是否落在DeltaTrqEng4TrqReacVarMax和DeltaTrqEng4TrqReacVarMin之間-即所需控制作用是否可在不背離可接受車輪轉(zhuǎn)矩范圍的情況下單獨(dú)由傳動裝置調(diào)節(jié)來執(zhí)行。如果能夠-即如果控制作用TrqEngCtrl落在相關(guān)范圍之內(nèi)-則限制器的輸出TrqEng4TrqReacVarClip被設(shè)定成等于控制作用TrqEngCtrl的負(fù)值。如果控制作用落在范圍之外，則傳動裝置調(diào)節(jié)就已飽和，并且限制器的輸出TrqEng4TrqReacVarClip被設(shè)定成等于對負(fù)載轉(zhuǎn)矩的最大或最小可接受調(diào)節(jié)量-即被調(diào)節(jié)為DeltaTrqEng4TrqReacVarMax或DeltaTrqEng4TrqReacVarMin。標(biāo)記FlagTrqEng4TrqReacLim也由限制器輸出以便顯示傳動裝置調(diào)節(jié)是否已飽和。其功能將在下文進(jìn)行說明。
加法器1308和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩限制器1310一起確定將要應(yīng)用于發(fā)動機(jī)上的轉(zhuǎn)矩需求TrqEngDes。加法器接收由前饋策略建立的所需發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩TrqEngReq并且將其加至(a)控制作用TrqEngCtrl和(b)來自限制器1304的輸出TrqEng4TrqReacVarClip。記得當(dāng)傳動裝置調(diào)節(jié)并未飽和時(即控制作用可單獨(dú)通過傳動裝置調(diào)節(jié)來執(zhí)行)，TrqEngCtrl等于TrqEng4TrqReacVarClip乘以負(fù)一。因此，在這種情況下，TrqEngCtrl和TrqEng4TrqReacVarClip互相抵消并且來自加法器1308的輸出TrqEngDesShunt等于所需發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩TrqEngReq。即，反饋策略并不修正所需發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。然而，如果傳動裝置調(diào)節(jié)已飽和，則TrqEngCtrl和TrqEng4TrqReacVarClip之和并不為零，并且被加至所需發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩TrqEngReq。結(jié)果是控制作用TrqEngCtrl的不能通過調(diào)節(jié)傳動裝置來執(zhí)行的部分而是被加至發(fā)動機(jī)需求的轉(zhuǎn)矩上。
當(dāng)然，對發(fā)動機(jī)能夠提供的最大和最小轉(zhuǎn)矩有物理限制。為了將這些考慮在內(nèi)，如果其落在可用范圍TrqEngMin至TrqEngMaxAvail之外，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩需求限制器1310就箝位TrqEngDesShunt，因此結(jié)果就是最終發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩需求TrqEngDes，其被傳送至發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩控制器。FlagTrqEngLim顯示限制器是否作用。
傳動裝置的物理模型1312用于建立控制傳動裝置所用的最終控制值TrqReacVarDes。再次參看圖6，并且記得前饋策略為由變速器應(yīng)用的發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩提供了值TrqLoad(來自閂鎖策略208的輸出)。其在1314處被加至受箝位的控制作用TrqEng4TrqReacVarClip，所得的值TrqEng4TrqReacVarDes被輸入至物理模型1312。該模型將發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)變成變速器反作用轉(zhuǎn)矩需求。其根據(jù)當(dāng)前傳動裝置狀態(tài)和變速器比率來這樣做?？刂浦鴤鲃友b置的軟件使用模型的輸出TrqReacVarDes以便設(shè)定應(yīng)用于變速器活塞30上的壓力需求(圖1)。
當(dāng)對發(fā)動機(jī)速度的理想校正作用實(shí)際上不能在車輪轉(zhuǎn)矩并不過于偏離駕駛員所需值的情況下提供時，就存在對發(fā)動機(jī)和傳動裝置的反饋調(diào)節(jié)都已飽和的情況。在這些情況下，可以預(yù)期來自PID控制器1002的輸出的數(shù)量由于積分項而不合要求地隨著時間而增大(或者“終止”)。為了防止這種情況，AND連接1316既接收FlagTrqEng4TrqReacVarLim又接收FlagTrqEngLim，這兩個標(biāo)記顯示傳動裝置和發(fā)動機(jī)調(diào)節(jié)是否處于它們的界限范圍內(nèi)。AND連接的輸出形成標(biāo)記FlagAntiWindup，其被輸入至PID控制器1002以便禁止終止。
以上實(shí)施例僅用于舉例說明，并且申請權(quán)利要求的本發(fā)明的實(shí)際執(zhí)行方式當(dāng)然可采用其它形式。例如，可以使用根據(jù)先進(jìn)控制理論的一些其它閉環(huán)控制器例如狀態(tài)空間或“H無限”或滑動模式控制器來代替PID控制器。
權(quán)利要求
1.一種控制連續(xù)可變比率傳動裝置類型的方法，該傳動裝置包括具有旋轉(zhuǎn)式輸入與輸出構(gòu)件的連續(xù)可變比率單元(“變速器”)，變速器通過該輸入與輸出構(gòu)件而聯(lián)接于發(fā)動機(jī)與從動部件之間，變速器接收初級控制信號并構(gòu)置成對其輸入與輸出構(gòu)件施加轉(zhuǎn)矩，對于給定的變速器傳動比而言，所施加的轉(zhuǎn)矩與控制信號直接相應(yīng)，這種方法包括確定目標(biāo)發(fā)動機(jī)加速度，確定變速器的初級控制信號與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩控制的設(shè)定，以便提供所需的發(fā)動機(jī)加速度并基于這些設(shè)定情況來調(diào)節(jié)控制信號和/或發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩控制，預(yù)測隨后的發(fā)動機(jī)速度變化，基于對實(shí)際與預(yù)測發(fā)動機(jī)速度的比較情況來校正控制信號與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的設(shè)定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在預(yù)測發(fā)動機(jī)速度變化時為發(fā)動機(jī)特征留出余量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，包括計算期望由發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的瞬時轉(zhuǎn)矩并且在預(yù)測發(fā)動機(jī)速度變化時使用算出的轉(zhuǎn)矩值。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中在預(yù)測發(fā)動機(jī)速度變化時為傳動裝置特征留出余量。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中變速器的構(gòu)造和設(shè)置使得對于給定變速器傳動比而言，由變速器施加于其輸入和輸出構(gòu)件上的轉(zhuǎn)矩與初級控制信號的量值成比例。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中變速器的構(gòu)造和設(shè)置使得由變速器施加于其旋轉(zhuǎn)輸入和輸出構(gòu)件上的轉(zhuǎn)矩之和總是與初級控制信號的量值成比例。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中控制信號采用兩個液壓壓力之間的差的形式。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中目標(biāo)發(fā)動機(jī)加速度根據(jù)當(dāng)前和目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度之間的差來計算。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度根據(jù)用戶輸入來設(shè)定。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中用戶輸入被釋譯為對傳動裝置輸出轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機(jī)速度的需求。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中駕駛員對傳動裝置輸出轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機(jī)速度的需求根據(jù)發(fā)動機(jī)效率因素進(jìn)行修正。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中使用傳動裝置特征的模型來將所需傳動裝置輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)變成目標(biāo)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的方法，其中在受到發(fā)動機(jī)限制的情況下，對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩控制器的轉(zhuǎn)矩要求被設(shè)定成目標(biāo)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩和加速動力系慣量所需的過載轉(zhuǎn)矩TrqAcc之和。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中將發(fā)動機(jī)對轉(zhuǎn)矩控制器的響應(yīng)進(jìn)行建模以便提供對瞬時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的估計值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中將加速發(fā)動機(jī)所需的過載轉(zhuǎn)矩TrqAcc從所估計的瞬時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩上減去以便獲得由傳動裝置應(yīng)用于發(fā)動機(jī)上的所需負(fù)載轉(zhuǎn)矩，變速器控制信號受到調(diào)節(jié)以便提供所需負(fù)載轉(zhuǎn)矩。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩和由傳動裝置應(yīng)用于發(fā)動機(jī)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的瞬時值進(jìn)行估計并用于計算發(fā)動機(jī)加速度，發(fā)動機(jī)加速度相對于時間進(jìn)行積分以便提供對發(fā)動機(jī)速度的預(yù)測值，并且閉環(huán)控制被應(yīng)用于發(fā)動機(jī)速度上以便將其向著預(yù)測值校正。
17.一種控制連續(xù)可變比率傳動裝置類型的方法，該傳動裝置包括具有旋轉(zhuǎn)式輸入與輸出構(gòu)件的連續(xù)可變比率單元(“變速器”)，變速器通過該輸入與輸出構(gòu)件而聯(lián)接于發(fā)動機(jī)與從動部件之間，變速器接收初級控制信號并構(gòu)置成對其輸入與輸出構(gòu)件施加轉(zhuǎn)矩，對于給定的變速器傳動比而言，所施加的轉(zhuǎn)矩與控制信號直接相應(yīng)，這種方法包括確定目標(biāo)發(fā)動機(jī)加速度，確定加速動力系慣量所需的過載轉(zhuǎn)矩TrqAcc以便獲得目標(biāo)發(fā)動機(jī)加速度，以及調(diào)節(jié)送往變速器的控制信號并且/或者調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制器，以便使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩等于由傳動裝置施加于發(fā)動機(jī)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩加上過載轉(zhuǎn)矩TrqAcc。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中變速器的構(gòu)造和設(shè)置使得對于給定變速器傳動比而言，由變速器施加于其輸入和輸出構(gòu)件上的轉(zhuǎn)矩總是與初級控制信號的量值成比例。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中變速器的構(gòu)造和設(shè)置使得由變速器施加于其旋轉(zhuǎn)輸入和輸出構(gòu)件上的轉(zhuǎn)矩之和總是與初級控制信號的量值成比例。
20.根據(jù)權(quán)利要求17至19中任一項所述的方法，其中控制信號采用兩個液壓壓力之間的差的形式。
21.根據(jù)權(quán)利要求17至20中任一項所述的方法，其中目標(biāo)發(fā)動機(jī)加速度根據(jù)當(dāng)前和目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度之間的差來計算。
22.根據(jù)權(quán)利要求17至21中任一項所述的方法，其中目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度根據(jù)用戶輸入來設(shè)定。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中用戶輸入被釋譯為對傳動裝置輸出轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機(jī)速度的需求。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中駕駛員對傳動裝置輸出轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機(jī)速度的需求根據(jù)發(fā)動機(jī)效率因素進(jìn)行修正。
25.根據(jù)權(quán)利要求17至24中任一項所述的方法，其中使用傳動裝置特征的模型來將所需傳動裝置輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)變成目標(biāo)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。
26.根據(jù)權(quán)利要求17至25中任一項所述的方法，其中將發(fā)動機(jī)對轉(zhuǎn)矩控制器的響應(yīng)進(jìn)行建模以便提供對瞬時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的估計值。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中將加速發(fā)動機(jī)所需的過載轉(zhuǎn)矩TrqAcc從所估計的瞬時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩上減去以便獲得由傳動裝置應(yīng)用于發(fā)動機(jī)上的所需負(fù)載轉(zhuǎn)矩，變速器控制信號受到調(diào)節(jié)以便與所需負(fù)載轉(zhuǎn)矩相對應(yīng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求17至27中任一項所述的方法，其中使用發(fā)動機(jī)和傳動裝置模型對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩和由傳動裝置應(yīng)用于發(fā)動機(jī)上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的瞬時值進(jìn)行估計并用于計算發(fā)動機(jī)加速度，發(fā)動機(jī)加速度相對于時間進(jìn)行積分以便提供對發(fā)動機(jī)速度的預(yù)測值，并且閉環(huán)控制被應(yīng)用于發(fā)動機(jī)速度上以便將其向著預(yù)測值校正。
29.一種控制機(jī)動車輛動力系中發(fā)動機(jī)速度誤差的方法，該動力系包括通過提供連續(xù)可變比率的傳動裝置來驅(qū)動至少一個車輪的發(fā)動機(jī)，該傳動裝置構(gòu)置成對發(fā)動機(jī)施加選定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩并且容許傳動比根據(jù)發(fā)動機(jī)速度的變化而變化，以便通過向涉及發(fā)動機(jī)的慣量應(yīng)用凈轉(zhuǎn)矩而產(chǎn)生發(fā)動機(jī)加速度，所述凈轉(zhuǎn)矩為負(fù)載轉(zhuǎn)矩與由發(fā)動機(jī)所產(chǎn)生的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩之和，在反饋環(huán)路中，這種方法包括以下步驟確定發(fā)動速度誤差，向產(chǎn)生控制作用的閉環(huán)控制器提供發(fā)動機(jī)速度誤差，該控制作用是對減少發(fā)動機(jī)速度誤差所需的凈轉(zhuǎn)矩的修正，考慮到控制作用，產(chǎn)生(i)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)與(ii)負(fù)載轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)之間的控制作用的分配，以及實(shí)現(xiàn)這種調(diào)節(jié)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中控制作用優(yōu)先被分配至負(fù)載轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中控制作用的執(zhí)行包括只有當(dāng)控制作用超過閾值時才調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩，否則控制作用通過單獨(dú)調(diào)節(jié)負(fù)載轉(zhuǎn)矩而執(zhí)行。
32.根據(jù)權(quán)利要求29至31中任一項所述的方法，還包括根據(jù)產(chǎn)生的從動輪處的轉(zhuǎn)矩(車輪轉(zhuǎn)矩)的偏差來限制對負(fù)載轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中車輪轉(zhuǎn)矩的最大可接受偏差根據(jù)駕駛員的加速器控制位置、車輛速度和目標(biāo)車輪轉(zhuǎn)矩中的一項或多項來設(shè)定。
34.根據(jù)權(quán)利要求32或33所述的方法，還包括根據(jù)最大可接受車輪轉(zhuǎn)矩偏差來計算最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量的步驟。
35.根據(jù)權(quán)利要求29至34中任一項所述的方法，其中對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)量通過由控制作用減去負(fù)載轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)量而產(chǎn)生。
36.根據(jù)權(quán)利要求29至35中任一項所述的方法，其中發(fā)動機(jī)速度誤差使用預(yù)測發(fā)動機(jī)速度來確定。
37.根據(jù)權(quán)利要求29至36中任一項所述的方法，其中發(fā)動機(jī)速度誤差通過比較當(dāng)前發(fā)動機(jī)速度與預(yù)測發(fā)動機(jī)速度而產(chǎn)生，其中預(yù)測發(fā)動機(jī)速度通過根據(jù)發(fā)動機(jī)和傳動裝置設(shè)定情況計算發(fā)動機(jī)加速度并且將發(fā)動機(jī)加速度相對于時間積分而產(chǎn)生。
38.一種控制發(fā)動機(jī)速度的方法，包括以下步驟在考慮駕駛員輸入的情況下產(chǎn)生對發(fā)動機(jī)和傳動裝置設(shè)定的基本要求、根據(jù)實(shí)際發(fā)動機(jī)和傳動裝置設(shè)定來預(yù)測發(fā)動機(jī)速度、以及利用根據(jù)權(quán)利要求29至37中任一項所述的方法來修正對發(fā)動機(jī)和傳動裝置設(shè)定的基本要求，其中發(fā)動機(jī)速度誤差通過比較當(dāng)前和預(yù)測發(fā)動機(jī)速度值而獲得。
39.一種發(fā)動機(jī)速度的控制方法，其中對發(fā)動機(jī)和傳動裝置設(shè)定的基本要求根據(jù)前饋方法而建立并且根據(jù)權(quán)利要求29至38中任一項所述的反饋方法來調(diào)節(jié)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中前饋方法優(yōu)先使用發(fā)動機(jī)來控制發(fā)動機(jī)速度而反饋方法優(yōu)先使用傳動裝置來控制發(fā)動機(jī)速度誤差。
41.根據(jù)權(quán)利要求39或40所述的方法，其中前饋方法優(yōu)先選擇基本傳動裝置設(shè)定來提供駕駛員所需的車輪轉(zhuǎn)矩并且選擇基本發(fā)動機(jī)設(shè)定來獲得所需發(fā)動機(jī)速度。
42.一種適于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求29至41中任一項所述方法的設(shè)備。
43.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中反饋方法包括優(yōu)先調(diào)節(jié)傳動裝置設(shè)定來控制發(fā)動機(jī)速度誤差。
全文摘要
描述了一種控制連續(xù)可變比率傳動裝置類型的方法，該傳動裝置包括具有旋轉(zhuǎn)式輸入與輸出構(gòu)件的連續(xù)可變比率單元(“變速器”)，變速器通過該輸入與輸出構(gòu)件而聯(lián)接于發(fā)動機(jī)與從動部件之間，變速器接收初級控制信號并構(gòu)置成對其輸入與輸出構(gòu)件施加轉(zhuǎn)矩，對于給定的變速器傳動比而言，所施加的轉(zhuǎn)矩與控制信號直接相應(yīng)，這種方法包括確定目標(biāo)發(fā)動機(jī)加速度，確定變速器初級控制信號和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩控制的設(shè)定以便提供所需發(fā)動機(jī)加速度并且根據(jù)這些設(shè)定來調(diào)節(jié)控制信號和/或發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩控制，預(yù)測相應(yīng)的發(fā)動機(jī)速度變化，考慮發(fā)動機(jī)和/或傳動裝置特征，以及根據(jù)實(shí)際與預(yù)測發(fā)動機(jī)速度的比較情況而校正控制信號和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的設(shè)定。
文檔編號F16H59/14GK1860315SQ200480014751
公開日2006年11月8日 申請日期2004年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月27日
發(fā)明者M·G·費(fèi)爾德, S·W·默里 申請人:托羅特拉克(開發(fā))有限公司