用于估計混合動力車輛的傳動系扭矩的方法和系統與流程
本發明涉及用于操作混合動力車輛的動力傳動系統的方法和系統。所述方法和系統對于混合動力車輛可尤其有用，該混合動力車輛經由沿著向變速器提供輸入的軸定位的發動機和馬達提供車輪扭矩。
背景技術：
混合動力車輛可包括不止一個控制器以操作各種設備。例如，混合動力車輛可包括車輛系統控制器，車輛系統控制器在發動機控制器、馬達控制器、車輛制動器控制器和變速器控制器之間通信。車輛系統控制器可與其他各種控制器經控制器局域網(can)通信。所述通信可包括將各種控制變量的值從車輛系統控制器發送到各種控制器并且從各種控制器接收到車輛系統控制器的各種控制變量的值。然而，因為通信的控制變量的值可以是動態的，所以用于操作各種控制器的一些控制變量的值可以不同于控制變量的實際值。因此，可能發生車輛操作中的干擾。
技術實現要素：
本文的發明人已經認識到以上提到的問題并且已經開發出了一種動力傳動系統操作方法，該方法包括：基于請求的馬達扭矩和在請求馬達扭矩的源和馬達扭矩控制器之間的通信延遲，估計馬達扭矩；將估計的馬達扭矩添加到估計的發動機扭矩以估計傳動系扭矩；以及響應于估計的傳動系扭矩調整傳動系致動器。
通過補償請求馬達扭矩的第一控制器和控制馬達扭矩的第二控制器之間的通信時間延遲，可以提供改善的傳動系扭矩估計的技術結果，使得基于傳動系扭矩估計調整的致動器的控制可被改善。例如，馬達扭矩和發動機扭矩遞送可被改善以滿足期望的傳動系扭矩。進一步地，變速器的換擋可通過響應于更精確的傳動系扭矩估計而被改善。
本說明書可提供幾個優點。具體地，所述方法可提供較小的傳動系扭矩干擾。進一步地，所述方法可通過向致動器提供及時的命令來改善致動器操作。此外，所述方法可改善變速器換擋以及經由馬達和發動機提供期望的駕駛員需求扭矩的精確度。
當單獨地或結合附圖使用時，本說明書的上述優點和其他優點以及特征將從下列具體實施方式中容易顯而易見。
應當理解，提供上述發明內容以便以簡化的形式介紹在具體實施方式中進一步描述的所選概念。這并不意味著確定所要求保護的主題的關鍵或基本特征，所要求保護的主題的范圍由所附權利要求書唯一地限定。此外，所要求保護的主題并不限于解決任何上面或本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。
附圖說明
通過單獨地或結合附圖閱讀本文中被稱為具體實施方式的實施例的示例，將更全面地理解本文所描述的優點，在附圖中：
圖1是發動機的示意圖；
圖2是混合動力車輛動力傳動系統的示意圖；
圖3是示出未補償的傳動系扭矩控制的曲線圖；
圖4是示出補償的傳動系扭矩控制的曲線圖；
圖5是傳動系扭矩控制補償的示例控制框圖；以及
圖6示出傳動系扭矩控制補償的示例流程圖。
具體實施方式
本說明書涉及操作混合動力車輛的發動機和馬達。傳動系扭矩針對可存在于通信網絡上的延遲進行補償。混合動力車輛可包括如圖1所示的發動機。圖1的發動機可被包括在如圖2所示的動力傳動系統中。經由發動機和馬達產生的未補償的傳動系扭矩可如圖3所示。經由發動機和馬達產生的補償的傳動系扭矩可如圖4所示。一個示例控制器的框圖在圖5中示出。混合動力車輛可根據在圖6中示出的流程圖操作。
參考圖1，內燃機10由電子發動機控制器12控制，該內燃機10包括多個汽缸，其中一個汽缸在圖1中示出。發動機10由汽缸蓋35和汽缸體33組成，其包括燃燒室30和汽缸壁32。活塞36定位在其中并通過連接到曲軸40往復運動。飛輪97和環形齒輪99聯接到曲軸40。起動器96(例如，低電壓(以小于30伏特操作)電機)包括小齒輪軸98和小齒輪95。小齒輪軸98可選擇性地推進小齒輪95以接合環形齒輪99。起動器96可直接安裝到發動機的前部或發動機的后部。在一些示例中，起動器96可經由皮帶或鏈條選擇性地向曲軸40提供扭矩。在一個示例中，起動器96當未接合到發動機曲軸時處于基本狀態。所示燃燒室30經由相應的進氣門52和排氣門54與進氣歧管44和排氣歧管48連通。每個進氣門和排氣門可由進氣凸輪51和排氣凸輪53操作。進氣凸輪51的位置可由進氣凸輪傳感器55確定。排氣凸輪53的位置可由排氣凸輪傳感器57確定。進氣門52可通過氣門啟動設備59選擇性地啟動和停用。排氣門54可通過氣門啟動設備58選擇性地啟動和停用。氣門啟動設備58和氣門啟動設備59可以是機電設備。
所示燃料噴射器66定位成直接將燃料噴射到汽缸30中，這是本領域技術人員已知的直接噴射。燃料噴射器66與來自控制器22的脈沖寬度成比例地遞送液體燃料。燃料通過包括燃料箱、燃料泵和燃料導軌(未示出)的燃料系統(未示出)遞送到燃料噴射器66。在一個示例中，高壓雙級燃料系統可用于生成較高的燃料壓力。
此外，所示進氣歧管44與渦輪增壓器壓縮機162和發動機進氣口42連通。在其他示例中，壓縮機162可為機械增壓器壓縮機。軸161將渦輪增壓器渦輪164機械地聯接到渦輪增壓器壓縮機162。任選的電子節氣門62調整節流板64的位置以控制從壓縮機162到進氣歧管44的氣流。由于節氣門62的入口在增壓室45內，因此增壓室45中的壓力可被稱為節氣門入口壓力。節氣門出口在進氣歧管44中。在一些示例中，節氣門62和節流板64可定位在進氣門52和進氣歧管44之間，使得節氣門62是進氣道節氣門。壓縮機再循環閥47可選擇性地調整到完全打開和完全閉合之間的多個位置。廢氣門163可經由控制器12調整以允許排氣選擇性地繞過渦輪164來控制壓縮機162的轉速。空氣濾清器43清潔進入發動機進氣口42的空氣。
響應于控制器12，無分電器點火系統88經由火花塞92向燃燒室30提供點火火花。所示通用排氣氧(uego)傳感器126聯接到催化轉化器70上游的排氣歧管48。另選地，雙態排氣氧傳感器可代替uego傳感器126。
在一個示例中，轉化器70能夠包括多個催化劑磚。在另一個示例中，能夠使用多個排放控制設備，每個均具有多個催化劑磚。在一個示例中，轉化器70能夠為三元型催化劑。
控制器12在圖1中被示為常規微型計算機，其包括：微處理器單元(cpu)102、輸入/輸出端口(i/o)104、只讀存儲器(rom)106(例如，非暫時性存儲器)、隨機存取存儲器(ram)108、保活存儲器(kam)110和常規數據總線。所示控制器12接收來自聯接到發動機10的傳感器的各種信號，除了先前討論過的那些信號外，還包括：來自聯接到冷卻套筒114的溫度傳感器112的發動機冷卻液溫度(ect)；聯接到加速器踏板130用于感測由腳132施加的力的位置傳感器134；聯接到制動踏板150用于感測由腳152施加的力的位置傳感器154；來自聯接到進氣歧管44的壓力傳感器122的發動機歧管壓力(map)的測量；來自感測曲軸40的位置的霍爾效應傳感器118的發動機位置傳感器；來自傳感器120的進入發動機的空氣質量的測量；以及來自傳感器68的節氣門位置的測量。大氣壓力也可被感測(未示出傳感器)用于通過控制器12進行處理。在本說明書的優選方面，發動機位置傳感器118在曲軸每轉產生預定數目的等間隔脈沖，由此能夠確定發動機轉速(rpm)。
在操作期間，發動機10內的每個汽缸通常經歷四沖程循環：該循環包括進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。在進氣沖程期間，通常排氣門54關閉并且進氣門52打開。空氣經由進氣歧管44被引入燃燒室30，并且活塞36移動到汽缸底部以便增加燃燒室30內的容積。本領域的技術人員通常將活塞36靠近汽缸底部并且處于其沖程結束時(例如，當燃燒室30處于其最大容積時)的位置稱為下止點(bdc)。
在壓縮沖程期間，進氣門52和排氣門54關閉。活塞36朝向汽缸蓋移動以便壓縮燃燒室30內的空氣。本領域的技術人員通常將活塞36在其沖程結束并且最靠近汽缸蓋(例如，當燃燒室30處于其最小容積時)的點稱為上止點(tdc)。在下文稱為噴射的過程中，燃料被引入燃燒室。在下文稱為點火的過程中，所噴射的燃料由已知的點火裝置諸如火花塞92點燃，從而導致燃燒。
在膨脹沖程期間，膨脹氣體將活塞36推回到bdc。曲軸40將活塞運動轉化為旋轉軸的旋轉扭矩。最終，在排氣沖程期間，排氣門54打開以將燃燒過的空氣-燃料混合物釋放到排氣歧管48并且活塞返回到tdc。注意，上述內容僅作為示例示出，并且進氣門和排氣門打開正時和/或關閉正時可變化，諸如以提供正氣門重疊或負氣門重疊、進氣門延遲關閉或各種其他示例。
圖2是包括動力傳動系統或傳動系200的車輛225的方框圖。圖2的動力傳動系統包括在圖1中示出的發動機10。動力傳動系統200被示出包括車輛系統控制器255、發動機控制器12、電機控制器252、變速器控制器254、儲能設備控制器253以及制動器控制器250。控制器可經控制器局域網(can)299通信。控制器中的每個可向其他控制器提供信息，諸如扭矩輸出限制(例如，被控制成不被超過的設備或部件的扭矩輸出)、扭矩輸入限制(例如，被控制成不被超過的設備或部件的扭矩輸入)、被控制的設備的扭矩輸出、傳感器和致動器數據、診斷信息(例如，關于劣化的變速器的信息、關于劣化的發動機的信息、關于劣化的電機的信息、關于劣化的制動器的信息)。進一步地，車輛系統控制器255可向發動機控制器12、電機控制器252、變速器控制器254以及制動器控制器250提供命令以實現駕駛員輸入請求和基于車輛工況的其他請求。
例如，響應于駕駛員釋放加速器踏板和車輛速度，車輛系統控制器255可請求期望的車輪扭矩或車輪功率水平以提供期望的車輛減速率。期望的車輪扭矩可由車輛系統控制器255提供，請求來自電機控制器252的第一制動扭矩和來自制動器控制器250的第二制動扭矩，第一扭矩和第二扭矩在車輛車輪216處提供期望的制動扭矩。
在其他示例中，控制動力傳動系統設備的劃分可不同于圖2所示進行劃分。例如，單個控制器可代替車輛系統控制器255、發動機控制器12、電機控制器252、變速器控制器254以及制動器控制器250。另選地，車輛系統控制器255和發動機控制器12可為單個單元，而電機控制器252、變速器控制器254和制動器控制器250是獨立控制器。
在該示例中，動力傳動系統200可由發動機10和電機240提供動力。在其他示例中，發動機10可被省略。發動機10可用圖1所示的發動機起動系統或經由集成起動器/發電機(isg)240起動。isg240(例如，高電壓(大于30伏特操作)電機)也可被稱為電機、馬達和/或發電機。進一步地，發動機10的扭矩可經由扭矩致動器204諸如燃料噴射器、節氣門等調整。
發動機輸出扭矩可通過雙質量飛輪215傳輸到動力傳動系統分離式離合器235的輸入側或第一側。分離式離合器236可被電力地或液壓地致動。所示分離式離合器236的下游側或第二側234機械地聯接到isg輸入軸237。
isg240可被操作以向動力傳動系統200提供扭矩或將動力傳動系統扭矩轉化為電能以在再生模式下儲存于電能儲存設備275中。isg240比圖1所示的起動器96具有更高的輸出扭矩容量。進一步地，isg240直接驅動動力傳動系統200或由動力傳動系統200直接驅動。沒有皮帶、齒輪或鏈條來將isg240聯接到動力傳動系統200。相反，isg240以與動力傳動系統200相同的速度旋轉。電能儲存設備275(例如，高電壓電池或電源)可以是電池、電容器或電感器。isg240的下游側經由軸241機械地聯接到液力變矩器206的葉輪285。isg240的上游側機械地聯接到分離式離合器236。isg240可通過作為馬達或發電機如電機控制器252所指示那樣操作來向動力傳動系統200提供正扭矩或負扭矩。
液力變矩器206包括將扭矩輸出到輸入軸270的渦輪286。輸入軸270將液力變矩器206機械地聯接到自動變速器208。液力變矩器206也包括液力變矩器旁通鎖止離合器212(tcc)。當tcc被鎖定時，扭矩直接從葉輪285傳遞到渦輪286。tcc由控制器12電力地操作。另選地，tcc可被液壓鎖定。在一個示例中，液力變矩器可被稱為變速器的部件。
當完全松開液力變矩器鎖止離合器212時，液力變矩器206經由液力變矩器渦輪286和液力變矩器葉輪285之間的流體傳遞將發動機扭矩傳輸到自動變速器208，從而允許扭矩倍增。相反，當液力變矩器鎖止離合器212完全接合時，發動機輸出扭矩經由液力變矩器離合器直接傳遞到變速器208的輸入軸(未示出)。另選地，液力變矩器鎖止離合器212可部分接合，從而允許調整直接轉送至變速器的扭矩量。變速器控制器254可被配置成通過響應于各種發動機工況或基于以駕駛員為基礎的發動機操作請求調整液力變矩器鎖止離合器來調整由液力變矩器212傳輸的扭矩量。
自動變速器208包括齒輪式離合器(例如，齒輪1-10)211和前進離合器210。自動變速器208是固定比率變速器。齒輪式離合器211和前進離合器210可選擇性地接合，以改變輸入軸270的實際總圈數與車輪216的實際總圈數的比率。齒輪式離合器211可通過調整經由換擋控制電磁閥209供應到離合器的流體來接合或松開。來自自動變速器208的扭矩輸出也可被轉送到車輪216以經由輸出軸260推進車輛。具體地，響應于車輛行駛條件，自動變速器208可在將輸出驅動扭矩傳輸到車輪216之前在輸入軸270處傳遞輸入驅動扭矩。變速器控制器254選擇性地啟動或接合tcc212、齒輪式離合器211和前進離合器210。變速器控制器也選擇性地停用或松開tcc212、齒輪式離合器211和前進離合器210。
進一步地，通過接合摩擦輪制動器218，可將摩擦力施加到車輪216。在一個示例中，響應于駕駛員將其腳踩在制動踏板(未示出)上，并且/或者響應于制動器控制器250內的指令，摩擦輪制動器218可接合。進一步地，響應于車輛系統控制器255產生的信息和/或請求，制動器控制器250可應用制動器218。以同樣的方式，響應于駕駛員將其腳從制動踏板釋放、制動器控制器指令和/或車輛系統控制器指令和/或信息，通過松開車輪制動器218可減小至車輪216的摩擦力。例如，車輛制動器可經由控制器250將摩擦力施加到車輪216作為自動發動機停機過程的一部分。
響應于使車輛225加速的請求，車輛系統控制器可獲得來自加速器踏板或其他設備的駕駛員需求扭矩或動力請求。然后，車輛系統控制器255將請求的駕駛員需求扭矩的一部分分配到發動機，并且將剩余部分分配到isg。車輛系統控制器255請求來自發動機控制器12的發動機扭矩和來自電機控制器252的isg扭矩。如果isg扭矩加發動機扭矩小于變速器輸入扭矩限制(例如，不被超過的閾值)，扭矩被遞送到液力變矩器206，該液力變矩器206然后將請求的扭矩的至少一部分轉送到變速器輸入軸270。變速器控制器254響應于可基于輸入軸扭矩和車輛速度的換擋計劃和tcc鎖止計劃來選擇性地鎖定液力變矩器離合器212并且經由齒輪式離合器211接合齒輪。在一些條件下，當可期望給電能儲存設備275充電時，在存在非零駕駛員需求扭矩的同時可請求充電扭矩(例如，負isg扭矩)。車輛系統控制器255可請求增加的發動機扭矩來克服充電扭矩，以滿足駕駛員需求扭矩。
響應于使車輛225減速和提供再生制動的請求，車輛系統控制器可基于車輛速度和制動踏板位置提供負的期望車輪扭矩。然后，車輛系統控制器255將負的期望車輪扭矩的一部分分配到isg240(例如，期望的動力傳動系統車輪扭矩)并且將剩余部分分配到摩擦制動器218(例如，期望的摩擦制動器車輪扭矩)。進一步地，車輛系統控制器可通知變速器控制器254車輛處于再生制動模式，使得變速器控制器254基于唯一的換擋計劃切換齒輪211以增加再生效率。isg240向變速器輸入軸270供應負扭矩，但由isg240供應的負扭矩可被變速器控制器254限制，該變速器控制器254輸出變速器輸入軸負扭矩限制(例如，不被超過的閾值)。進一步地，isg240的負扭矩可基于電能儲存設備275的工況由車輛系統控制器255或電機控制器252限制(例如，被約束到小于閾值負閾值扭矩)。由于變速器或isg限制而可不被isg240提供的期望的負車輪扭矩的任何部分可分配到摩擦制動器218，使得期望的車輪扭矩由來自摩擦制動器218和isg240的負車輪扭矩的組合提供。
因此，各種動力傳動系統部件的扭矩控制可由車輛系統控制器255監控，其中發動機10、變速器208、電機240和制動器218的局部扭矩控制經由發動機控制器12、電機控制器252、變速器控制器254和制動器控制器250提供。
作為一個示例，通過控制節氣門開度和/或氣門正時、氣門升程和渦輪增壓發動機或機械增壓發動機的增壓來調整火花正時、燃料脈沖寬度、燃料脈沖正時和/或充氣的組合，可控制發動機扭矩輸出。在柴油發動機的情況下，控制器12可通過控制燃料脈沖寬度、燃料脈沖正時和充氣的組合來控制發動機扭矩輸出。在所有情況下，可在逐個汽缸基礎上執行發動機控制以控制發動機扭矩輸出。
如本領域已知的，通過調整往返流動于isg的場和/或電樞繞組的電流，電機控制器252可控制扭矩輸出和來自isg240的電能產生。
變速器控制器254經由位置傳感器271接收變速器輸入軸位置。變速器控制器254可通過對來自位置傳感器271的信號進行微分或在預定時間間隔內對已知角距離脈沖的數量進行計數來將變速器輸入軸位置轉換為輸入軸轉速。變速器控制器254可接收來自扭矩傳感器272的變速器輸出軸扭矩。另選地，傳感器272可為位置傳感器或扭矩和位置傳感器。如果傳感器272是位置傳感器，則控制器254可在預定時間間隔內對軸位置脈沖進行計數以確定變速器輸出軸速度。變速器控制器254也可對變速器輸出軸速度進行微分以確定變速器輸出軸加速度。
制動器控制器250經由車輪轉速傳感器221接收車輪轉速信息，并從車輛系統控制器255接收制動請求。制動器控制器250也可直接或經can299從圖1所示的制動踏板傳感器154接收制動踏板位置信息。制動器控制器250可響應于來自車輛系統控制器255的車輪扭矩命令提供制動。制動器控制器250也可提供防滑和車輛穩定性制動以改善車輛制動和穩定性。因此，制動器控制器250可向車輛系統控制器255提供車輪扭矩限制(例如，不被超過的閾值負車輪扭矩)，使得負isg扭矩不導致車輪扭矩限制被超過。例如，如果控制器250發出50n-m的負車輪扭矩限制，則isg扭矩被調整以在車輪處提供小于50n-m(例如，49n-m)的負扭矩，包括考慮變速器傳動。
因此，圖1和圖2的系統提供一種系統，其包括：發動機；馬達/發電機；與馬達/發電機電通信的馬達/發電機控制器；在動力傳動系統中定位在發動機和馬達之間的分離式離合器；聯接到馬達/發電機的變速器；以及車輛系統控制器，其包括存儲在非暫時性存儲器中的可執行指令，以在時間上對準估計的馬達扭矩值和經由馬達/發電機控制器輸出的實際馬達扭矩值。該系統包括，其中，車輛系統控制器對估計的馬達扭矩進行估計。該系統包括，其中，估計的馬達扭矩值和經由馬達/發電機控制器輸出的實際馬達扭矩值通過預測器在時間上對準。
在一些示例中，該系統進一步包括確定發動機扭矩請求的附加指令。該系統進一步包括基于請求的馬達扭矩和請求馬達扭矩的源與馬達扭矩控制器之間的通信延遲確定估計的馬達扭矩值的附加指令。該系統進一步包括將估計的馬達扭矩添加到估計的發動機扭矩以估計傳動系扭矩的附加指令。該系統進一步包括響應于估計的傳動系扭矩調整傳動系致動器的附加指令。
現在參考圖3，示出說明車輛通信系統網絡延遲可如何影響傳動系扭矩的示例曲線圖。圖3的曲線圖表示未補償的通信網絡延遲的發動機扭矩、馬達扭矩和傳動系扭矩(例如，馬達扭矩加發動機扭矩)。在時間t0-t3處的垂直線表示在所述順序期間感興趣的時間。在該示例中，車輛系統控制器和發動機控制器在相同的控制單元中，而馬達控制器與車輛系統控制器和發動機控制器分離。如圖1所示，車輛系統控制器和馬達控制器之間的通信經由can進行。
自圖3頂部的第一曲線圖是發動機扭矩對時間的曲線圖。垂直軸線表示發動機扭矩，并且發動機扭矩在垂直軸線箭頭的方向上增加。水平軸線表示時間，并且時間從圖的左側向圖的右側增加。實線302表示發動機扭矩命令。虛線304表示基于發動機扭矩命令302的實際發動機扭矩。在303處的箭頭之間的時間表示致動器(例如，發動機和用于調整發動機扭矩的致動器)的延遲時間。
自圖3頂部的第二曲線圖是馬達扭矩對時間的曲線圖。垂直軸線表示馬達扭矩，并且馬達扭矩在垂直軸線箭頭的方向上增加。水平軸線表示時間，并且時間從圖的左側向圖的右側增加。實線310表示在馬達控制器處接收的馬達扭矩命令。虛線308表示基于在馬達控制器處接收的馬達扭矩命令310的實際馬達扭矩。點劃線306表示報告給車輛系統控制器的實際馬達扭矩。309處的箭頭之間的時間表示從發出馬達扭矩命令的時間直到實際馬達扭矩被報告給車輛系統控制器并由車輛系統控制器接收的時間的延遲時間。
自圖3頂部的第三曲線圖是駕駛員需求扭矩的曲線圖。駕駛員需求扭矩是確定傳動系扭矩的基礎。垂直軸線表示駕駛員需求扭矩，并且駕駛員需求扭矩在垂直軸線箭頭的方向上增加。水平軸線表示時間，并且時間從圖的左側向圖的右側增加。
自圖3頂部的第四曲線圖是傳動系扭矩(例如，馬達扭矩加發動機扭矩)對時間的曲線圖。垂直軸線表示傳動系扭矩，并且傳動系扭矩在垂直軸線箭頭的方向上增加。水平軸線表示時間，并且時間從圖的左側向圖的右側增加。實線312表示基于由相應的發動機和馬達控制器報告給車輛系統控制器的實際發動機扭矩和實際馬達扭矩的傳動系扭矩(例如，實際發動機扭矩和實際馬達扭矩的總和)。虛線314表示基于命令的發動機扭矩和實際馬達扭矩的傳動系扭矩。
在時間t0，發動機扭矩命令和實際發動機扭矩處于較低水平。命令的馬達扭矩、實際馬達扭矩和報告的實際馬達扭矩處于較高水平。基于命令的馬達扭矩和命令的發動機扭矩的傳動系扭矩以及基于報告的實際馬達扭矩和實際發動機扭矩的傳動系扭矩處于較低水平。
在時間t1，命令的發動機扭矩開始增加，而命令的馬達扭矩未開始減小。由于從車輛系統控制器發送的馬達命令由馬達控制器接收所花費的一定量的時間，在馬達控制器處接收的馬達扭矩命令不開始減小。其他控制變量保持在相同的水平。這些條件可響應于電池荷電狀態小于閾值或其他條件。
在時間t2，由馬達控制器接收的馬達命令開始增加，而發動機扭矩命令繼續減少。其他控制變量保持在相同的水平。在時間t1和時間t2之間的時間量是由于車輛系統控制器和馬達控制器之間的車輛通信網絡的通信時間延遲。
在時間t2和時間t3之間，發動機扭矩命令和實際發動機扭矩繼續增加并且然后在恒定的較高值處趨平。在馬達控制器處接收的馬達扭矩命令、實際馬達扭矩以及報告給系統控制器的實際馬達扭矩繼續向最終值減小。基于由相應的發動機和馬達控制器報告給車輛系統控制器的實際發動機扭矩和實際馬達扭矩的傳動系扭矩增加并且然后在時間t3附近減小。
在時間t3，在馬達控制器處接收的命令的馬達扭矩達到其最終值，從而完成用于發動機和馬達的命令順序。實際馬達扭矩和報告的實際馬達扭矩其后不久會聚在命令的馬達扭矩處。發動機扭矩和傳動系扭矩也接近最終值。
因此，在時間t2和時間t3之間的時間，基于被報告給系統控制器的實際發動機扭矩和實際馬達扭矩的傳動系扭矩增加并且然后減小，這可導致傳動系扭矩干擾和/或包括車輛變速器的其他車輛系統的干擾。
現在參考圖4，示出說明車輛通信系統網絡延遲可如何被補償以改善傳動系扭矩估計的示例曲線圖。圖4的曲線圖與圖3的曲線圖類似。時間t10-t13處的垂直線表示所述順序期間感興趣的時間。在該示例中，車輛系統控制器和發動機控制器在相同的控制單元中，而馬達控制器與車輛系統控制器和發動機控制器分離。如圖1所示，車輛系統控制器和馬達控制器之間的通信經由can進行。
自圖4頂部的第一曲線圖是發動機扭矩對時間的曲線圖。垂直軸線表示發動機扭矩，并且發動機扭矩在垂直軸線箭頭的方向上增加。水平軸線表示時間，并且時間從圖的左側向圖的右側增加。實線402表示發動機扭矩命令。虛線404表示基于發動機扭矩命令402的實際發動機扭矩。在403處的箭頭之間的時間表示致動器(例如，發動機和用于調整發動機扭矩的致動器)的延遲時間。
自圖4頂部的第二曲線圖是馬達扭矩對時間的曲線圖。垂直軸線表示馬達扭矩，并且馬達扭矩在垂直軸線箭頭的方向上增加。水平軸線表示時間，并且時間從圖的左側向圖的右側增加。實線410表示在馬達控制器處接收的馬達扭矩命令。虛線408表示基于在馬達控制器處接收的馬達扭矩命令410的實際馬達扭矩。點劃線406表示在車輛系統控制器內計算的估計的馬達扭矩。如果馬達控制器必須返回報告給車輛系統控制器，則存在如圖3所示的附加的can延遲。在409處的箭頭之間的時間表示從發出馬達扭矩命令的時間直到實際馬達扭矩由馬達控制器實現的時間的延遲時間。從馬達控制器返回報告給車輛系統控制器的實際扭矩將具有如圖3所示的附加延遲。當只有線410可見時，線406和線408與線410處于相同的水平。
自圖4頂部的第三曲線圖是駕駛員需求扭矩的曲線圖。駕駛員需求扭矩是確定傳動系扭矩的基礎。垂直軸線表示駕駛員需求扭矩，并且駕駛員需求扭矩在垂直軸線箭頭的方向上增加。水平軸線表示時間，并且時間從圖的左側向圖的右側增加。
自圖4頂部的第四曲線圖是傳動系扭矩(例如，馬達扭矩加發動機扭矩)對時間的曲線圖。垂直軸線表示傳動系扭矩，并且傳動系扭矩在垂直軸線箭頭的方向上增加。水平軸線表示時間，并且時間從圖的左側向圖的右側增加。實線412表示基于來自發動機控制器的實際發動機扭矩和車輛系統控制器內的估計的馬達扭矩的傳動系扭矩(例如，實際發動機扭矩和估計的馬達扭矩的總和)。虛線414表示基于命令的發動機扭矩和實際馬達扭矩的傳動系扭矩。
在時間t10，發動機扭矩命令和實際發動機扭矩處于較低水平。命令的馬達扭矩、實際馬達扭矩以及報告的實際馬達扭矩處于較高水平。基于命令的馬達扭矩和命令的發動機扭矩的傳動系扭矩與基于報告的實際馬達扭矩和實際發動機扭矩的傳動系扭矩處于較低水平。
在時間t11，命令的發動機扭矩開始增加，而命令的馬達扭矩未開始減小。由于從車輛系統控制器發送的馬達命令由馬達控制器接收所花費的一定量的時間，在馬達控制器處接收的馬達扭矩命令不開始減少。其他控制變量保持在相同的水平。這些條件可響應于電池荷電狀態小于閾值或其他條件。
在時間t12，由馬達控制器接收的馬達命令開始減少，而發動機扭矩命令繼續增加。其他控制變量保持在相同水平。在時間t11和時間t12之間的時間量是由于車輛系統控制器和馬達控制器之間的車輛通信網絡的通信時間延遲。
在時間t12和時間t13之間，發動機扭矩命令和實際發動機扭矩繼續增加并且然后在恒定的較高值處趨平。在馬達控制器處接收的馬達扭矩命令、在車輛系統控制器中報告的實際馬達扭矩以及估計的馬達扭矩繼續向最終值減小。在車輛系統控制器中報告的實際馬達扭矩和估計的馬達扭矩基本上是相同值(例如，彼此在5％以內)，使得報告給系統控制器的實際馬達扭矩的延遲減小。換句話說，報告給車輛系統控制器的實際馬達扭矩和估計的馬達扭矩在時間上對準。基于由相應的發動機和馬達控制器報告給車輛系統控制器的實際發動機扭矩和實際馬達扭矩的傳動系扭矩相比于圖3中的時間t2和t3之間的相同變量增加較小的量。
在時間t13，在馬達控制器處接收的命令的馬達扭矩達到其終值。用于發動機和馬達的命令順序完成。實際馬達扭矩和報告的實際馬達扭矩其后不久會聚在命令的馬達扭矩處。發動機扭矩和傳動系扭矩也接近最終值。
因此，在時間t12和時間t13之間的時間，基于報告給車輛系統控制器的實際發動機扭矩和實際馬達扭矩的傳動系扭矩僅增加了較小的量，使得致動器、設備和使用傳動系扭矩值的系統可不被顯著地干擾。
現在參考圖5，示出補償傳動系扭矩控制系統的通信延遲的控制系統的示例框圖。圖5的控制系統可作為存儲在圖1和圖2所示的系統的非暫時性存儲器中的可執行指令并入。進一步地，框圖可描述物理世界中的編程和設備。
方框503表示車輛發動機及其控制器。方框502表示在動力傳動系統車輛扭矩控制模塊550內提供并且可被包括在車輛系統控制器內的發動機扭矩請求。方框504表示車輛馬達及其控制器。方框506表示在動力傳動系統車輛扭矩控制模塊550內提供的馬達扭矩請求。方框508是馬達的模型，并且方框510是can延遲的模型。方框512是低通濾波器或另選地為比例/積分控制器。結點522、524和526執行輸入到相應的結點的值的加減法。最后，方框520表示can延遲。
在一個示例中，發動機扭矩請求和馬達扭矩請求基于駕駛員請求的動力傳動系統車輪扭矩或動力量。車輛加速器踏板位置轉化為請求的動力傳動系統車輪扭矩或動力量。請求的動力傳動系統車輪扭矩或動力量被劃分為發動機扭矩請求和馬達扭矩請求。發動機扭矩和馬達扭矩的劃分可基于發動機制動器燃料消耗和電池荷電狀態的圖。例如，發動機可在發動機燃料效率大于閾值效率的轉速和負載下操作。如果發動機在燃料有效條件下操作，并且通過變速器和剩余的動力傳動系統部件遞送的發動機功率將大于請求的車輪扭矩，則馬達可作為發電機操作以提供電能來給電池充電，使得可提供期望的車輪扭矩。另選地，如果發動機在燃料有效條件下操作，并且通過變速器和剩余的動力傳動系統部件遞送的發動機功率將小于請求的車輪扭矩，則馬達可操作以向動力傳動系統提供附加動力，使得可提供期望的車輪扭矩。在一個示例中，動力傳動系統扭矩可根據以下等式分配：tdd＝teng*k1+tmot*k2，其中tdd是對請求動力傳動系統動力的駕駛員需求，teng是發動機扭矩，并且tmot是馬達扭矩，并且k1、k2是任何馬達和發動機之間的齒輪傳動的常數。
馬達扭矩請求經由can520從方框506提供到方框504。在該示例中，發動機控制器在車輛系統控制器內，所以發動機扭矩請求不通過can520。然而，如果發動機扭矩通過can520，則對發動機扭矩的補償可經由與508、510、512、522和524類似的方框提供，除了方框508的馬達模型被發動機模型取代。馬達扭矩請求經由方框504的部件實施，并且發動機扭矩請求經由方框503的部件實施。
實際發動機扭矩經由方框503提供給求和結點526。實際馬達扭矩經由方框504和方框520提供給求和結點524。馬達扭矩請求也被輸入到馬達扭矩模型。在一個示例中，馬達扭矩模型表達為：tm＝f(tm,cmd)，其中f是傳遞函數和/或速率限制。
馬達扭矩模型輸出估計的馬達扭矩并且其被提供到方框510和方框522。方框510通過使估計的馬達扭矩延遲等于can延遲的量來修改估計的馬達扭矩。在方框524處，從由方框504和方框520提供的實際馬達扭矩減去延遲的估計的馬達扭矩。在方框512處將結果濾波或輸入到比例/積分控制器。在方框522處，方框512的輸出被加到來自方框508的估計的馬達扭矩。can延遲補償的馬達扭矩由方框522提供到方框526，在方框526處，can延遲補償的馬達扭矩被加到實際發動機扭矩以提供估計的傳動系扭矩。
現在參考圖6，示出用于補償車輛扭矩控制系統的can通信延遲的示例流程圖。圖6的方法可被并入并且可與圖1和圖2的系統協作操作。進一步地，圖6的方法的至少部分可作為存儲在非暫時性存儲器中的可執行指令并入，而該方法的其他部分可經由轉換物理世界中的設備和致動器的操作狀態的控制器執行。
在602處，方法600判斷傳動系馬達是否處于轉速控制模式。傳動系馬達扭矩在轉速控制模式下可改變以提供期望的傳動系馬達轉速。另選地，傳動系馬達可在扭矩控制模式下被控制，在扭矩控制模式下，傳動系馬達轉速變化并且傳動系馬達扭矩是期望的傳動系馬達轉速。方法600可基于指示傳動系馬達控制模式的存儲器中的變量值判斷傳動系馬達處于轉速控制模式。如果方法600判斷傳動系馬達處于轉速控制模式，則答案為是，并且方法600前進到608。否則，答案為否，并且方法600前進到604。
在604處，方法600基于馬達扭矩請求和馬達模型估計傳動系馬達扭矩。在一個示例中，傳動系馬達扭矩根據以下等式進行估計：
其中，
在606處，方法600針對can通信延遲校正估計的傳動系馬達扭矩。估計的馬達扭矩
其中，
在608處，方法600確定估計的傳動系扭矩。估計的傳動系扭矩是校正的估計的扭矩和估計的發動機扭矩的總和。估計的發動機扭矩可從輸出基于發動機轉速和氣流的估計的發動機扭矩的表或函數確定。在估計的傳動系扭矩輸出后，方法600前進到610。
在610處，方法600響應于傳動系扭矩調整車輛致動器。變速器換擋可基于傳動系扭矩發起。例如，響應于傳動系扭矩大于閾值，變速器可從較高擋位降擋到較低擋位。進一步地，響應于傳動系扭矩可調整馬達扭矩以反饋控制傳動系扭矩。同樣地，響應于傳動系扭矩可經由發動機扭矩致動器調整發動機扭矩。此外，響應于傳動系扭矩可調整變速器液力變矩器離合器的操作。在車輛致動器被調整后，方法600前進至退出。
因此，圖6的方法提供了一種動力傳動系統操作方法，其包括：基于請求的馬達扭矩和請求馬達扭矩的源與馬達扭矩控制器之間的通信延遲估計馬達扭矩；將估計的馬達扭矩添加到估計的發動機扭矩以估計傳動系扭矩；以及響應于估計的傳動系扭矩調整傳動系致動器。該方法包括，其中，請求的馬達扭矩基于駕駛員需求扭矩。該方法包括，其中，估計的發動機扭矩基于發動機轉速和發動機氣流。該方法包括，其中，通信延遲是在經控制器局域網發送控制變量值的起始時間和經控制器局域網接收控制變量值的結束時間之間的時間量。該方法包括，其中，傳動系致動器是變速器離合器或發動機扭矩致動器。該方法包括，其中，估計的馬達扭矩基于傳遞函數的輸出。
圖6的方法也提供了一種動力傳動系統操作方法，其包括：基于請求的馬達扭矩和請求馬達扭矩的源與馬達扭矩控制器之間的通信延遲估計馬達扭矩；基于實際馬達扭矩和時間延遲的估計的馬達扭矩校正估計的馬達扭矩；將校正的馬達扭矩添加到估計的發動機扭矩以估計傳動系扭矩；以及響應于估計的傳動系扭矩調整傳動系致動器。該方法包括，其中，校正的估計的馬達扭矩進一步基于由時間延遲的估計的馬達扭矩和實際馬達扭矩確定的誤差。在一些示例中，該方法包括，其中，誤差通過低通濾波器進行濾波。該方法也包括，其中，誤差被輸入到比例/積分控制器。該方法包括，其中，傳動系致動器是液力變矩器鎖止離合器。該方法包括，其中，傳動系致動器是發動機扭矩致動器。該方法包括，其中，通信延遲是經控制器局域網發送控制變量值的起始時間和經控制器局域網接收控制變量值的結束時間之間的時間量。
注意，本文中包括的示例控制和估計程序能夠與各種發動機和/或車輛系統配置一起使用。本文所公開的控制方法和程序可作為可執行指令存儲于非暫時性存儲器中并且可由包括與各種傳感器、致動器和其他發動機硬件組合的控制器的控制系統執行。本文描述的具體程序可表示任何數目的處理策略中的一種或多種，諸如事件驅動、中斷驅動、多任務處理、多線程等等。因此，所說明的各種動作、操作和/或功能可按說明的順序執行、并行地執行或在某些情況下可被省略。同樣，處理的順序不是實現本文中描述的示例實施例的特征和優點所必需的，而是為易于說明和描述而提供。根據所使用的特定策略，可重復執行所說明的動作、操作和/或功能中的一個或多個。進一步地，所描述的動作、操作和/或功能中的至少一部分可用圖形表示待編程到控制系統中的計算機可讀存儲介質的非暫時性存儲器中的代碼。當所描述的動作通過在包括與一個或多個控制器組合的各種發動機硬件組件的系統中執行所述指令而被實行時，控制動作也可轉換在物質世界中的一個或多個傳感器或致動器的操作狀態。
本說明書就此結束。在不脫離本說明書的精神和范圍的情況下，本領域的技術人員在閱讀本說明書后會想到許多更改和修改。例如，以天然氣、汽油、柴油或可替代燃料配置操作的i3、i4、i5、v6、v8、v10和v12發動機可有利地使用本說明書。
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