專利名稱：一種用于自動變速箱急加速的發動機扭矩控制方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及汽車發動機控制領域，特別涉及一種用于自動變速箱急加速的發動機扭矩控制方法和裝置。
背景技術：
隨著電子技術與自動控制技術的快速發展，用于汽車的自動變速箱不斷被國內外的汽車廠商推向市場。裝配自動變速箱的車輛具有自動變速的功能，一方面讓人們在駕駛過程中享受輕松、舒適、全方位的行駛樂趣，另一方面油耗低、排放性能低。自動變速箱的這兩方面的優點已逐漸被駕駛者認可，市場上自動變速箱裝車率越來越高，使用范圍也越來越廣。自動變速箱在自動變速中有一個特性，當駕駛者急加速時，自動變速箱會自動降檔，籍此提高發動機轉速增強動力，使車輛瞬間產生大的加速度。這種加速度的產生是通過特殊的發動機扭矩控制方法來實現的。現有的裝配自動變速箱的車輛用于急加速的發動機扭矩控制方法通常包括獲取發動機在目標檔位下的目標轉速和發動機的當前轉速，根據發動機目標轉速和當前轉速，計算出發動機加速所需的扭矩；并根據所述發動機加速所需的扭矩控制發動機的輸出扭矩；控制發動機的輸出扭矩的同時，需要實時測量發動機的實際轉速，采用PID(ftOportion Integration Differentiation,比例積分微分)控制器對發動機的輸出扭矩進行反饋控制。在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題由于通訊的延時、以及發動機轉速的改變相對于扭矩控制存在響應滯后，采用前述發動機扭矩控制方法進行急加速時，發動機的輸出扭矩會出現較大的超調，從而引起飛車或換檔沖擊較大的問題，甚至出現熄火的問題。
發明內容
為了解決裝配自動變速箱的車輛在急加速時會出現的超調問題，本發明實施例提供了一種用于自動變速箱急加速的發動機扭矩控制方法和裝置。所述技術方案如下—方面，本發明提供了一種用于自動變速箱急加速的發動機扭矩控制方法，該方法具體包括計算發動機轉速要達到目標檔位對應的目標轉速所需的加速扭矩，并根據所述加速扭矩控制發動機的輸出扭矩；采用PID控制器對所述發動機的輸出扭矩進行反饋控制以更新所述加速扭矩；對更新后的加速扭矩進行延時補償；及根據延時補償后的加速扭矩控制所述發動機的輸出扭矩。具體地，所述對所述更新后的加速扭矩進行延時補償，具體包括根據以下公式計算補償扭矩，并將計算出的所述補償扭矩與所述更新后的加速扭矩相加；足4*1 足5*1
Z3 Z4 Z5其中，T'表示所述補償扭矩；T表示所述更新后的加速扭矩，K3、K4和K5分別表示所述更新后的加速扭矩在第3、4和5個采樣周期對所述發動機的轉速產生影響的扭矩比例參數，且K3+K4+K5 = 1。優選地，所述采樣周期的長度為10ms。具體地，所述計算發動機轉速要達到目標檔位對應的目標轉速所需的加速扭矩， 具體包括獲取所述發動機當前的實際轉速并計算目標檔位下所述發動機的目標轉速，所述目標檔位采用當前車速和油門下變速箱最佳的檔位、根據發動機的萬有特性計算得到；設定換檔時間；根據所述目標轉速、所述實際轉速和所述換檔時間計算所述發動機所需的初始的加速扭矩。具體地，所述采用PID控制器對所述發動機的輸出扭矩進行反饋控制以更新所述加速扭矩，具體包括根據所述實際轉速、所述目標轉速和所述換檔時間獲得所述發動機轉速的預定軌跡；以所述預定軌跡為目標值，對所述發動機的輸出扭矩進行反饋控制。進一步地，所述根據所述實際轉速、所述目標轉速和所述換檔時間獲得所述發動機轉速的預定軌跡，具體包括采用所述換檔時間對所述實際轉速和所述目標轉速進行濾波。可選地，所述換檔時間的取值范圍為300ms 500ms。另一方面，本發明還提供了一種用于自動變速箱急加速的發動機扭矩控制裝置， 具體包括計算模塊，用于計算計算發動機轉速要達到目標檔位對應的目標轉速所需的加速扭矩；反饋控制模塊，用于采用PID控制器對所述發動機的輸出扭矩進行反饋控制以更新所述計算模塊計算出的加速扭矩；延時補償模塊，用于對所述反饋控制模塊更新后的加速扭矩進行延時補償；及執行模塊，用于根據所述計算模塊計算出的加速扭矩和所述延時補償模塊延時補償后的加速扭矩控制所述發動機的輸出扭矩。其中，所述計算模塊具體包括獲取單元，用于獲取所述發動機當前的實際轉速并計算目標檔位對應的目標轉速；設定單元，用于設定換檔時間；第一計算單元，用于根據所述目標轉速、所述實際轉速和所述換檔時間計算所述發動機所需的初始的加速扭矩。其中，所述延時補償模塊具體包括第二計算單元，用于根據更新后的加速扭計算補償扭矩；
加法器，用于將所述補償扭矩與所述更新后的加速扭矩相加，得到延時補償后的加速扭矩。本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過對PID反饋控制后獲得的加速扭矩進行延時補償，并根據延時補償后的加速扭矩控制發動機的輸出扭矩；可以有效減小車輛在急加速時出現的超調的問題，從而避免車輛急加速中換檔沖擊較大帶給駕駛者不適的感覺，更進一步避免發動機出現飛車或熄火的問題。
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發明實施例1中提供的一種發動機扭矩控制方法的流程圖；圖2是本發明實施例2中提供的一種發動機扭矩控制方法的流程圖；圖3是本發明實施例3中提供的一種發動機扭矩控制裝置的結構示意；圖4是本發明實施例4中提供的一種發動機扭矩控制裝置的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。實施例1參見圖1，本實施例提供了一種用于自動變速箱急加速的發動機扭矩控制方法，該方法具體包括步驟101 計算發動機轉速要達到目標檔位對應的目標轉速所需的加速扭矩，并根據該加速扭矩控制發動機的輸出扭矩。具體地，該目標檔位是基于發動機的萬有特性計算出的當前車速和油門下變速箱的最佳檔位。步驟102 采用PID控制器對發動機的輸出扭矩進行反饋控制以更新前述加速扭矩。步驟103 對更新后的加速扭矩進行延時補償。步驟104 根據延時補償后的加速扭矩控制發動機的輸出扭矩。本發明實施例通過對PID反饋控制后獲得的加速扭矩進行延時補償，并根據延時補償后的加速扭矩控制發動機的輸出扭矩；可以有效減小車輛在急加速時出現的超調的問題，從而避免車輛急加速中換檔沖擊較大帶給駕駛者不適的感覺，更進一步避免發動機出現飛車或熄火的問題。實施例2參見圖2，本實施例提供了一種用于自動變速箱急加速的發動機扭矩控制方法的優選例，該方法具體包括步驟201 計算發動機轉速要達到目標檔位對應的目標轉速所需的加速扭矩，并根據該加速扭矩控制發動機的輸出扭矩。進一步地，該步驟包括步驟2011 獲取發動機當前的實際轉速并計算目標檔位下發動機的目標轉速，該目標檔位是基于發動機的萬有特性計算出的當前車速和油門下變速箱的最佳檔位。其中，發動機當前的實際轉速可以采用轉速傳感器獲取。當目標檔位確定后，目標檔位對應的目標轉速可以通過當前的實際轉速與目標檔位計算得到，計算公式為目標轉速=(當前轉速/當前檔位的速比)*目標檔位的速比。步驟2012 設定換檔時間。優選地，換檔時間的取值范圍為300ms 500ms。該換檔時間可以通過駕駛性標定來確定，主要依據是整車加速平穩，無沖擊。步驟2013 根據前述目標轉速、實際轉速和換檔時間計算發動機所需的初始的加
速扭矩。首先，根據發動機的目標轉速、當前的實際轉速和換檔時間計算發動機的轉速變化率。假設轉速變化率為Δ w，計算公式如下，
. W0-W/ιλAw = —~......... (1),其中，w為發動機當前的實際轉速，W0為目標轉速，t為換檔時間。然后，根據發動機的轉速變化率計算出發動機所需的加速扭矩，計算公式如下T = J* Δ w......... (2),公式O)中，T表示發動機所需的加速扭矩；J表示發動機轉動慣量。步驟2014 根據計算出的發動機所需的初始的加速扭矩控制發動機的輸出扭矩。具體地，將該初始的加速扭矩輸出至執行機構，由該執行機構進行相應的動作，進而改變發動機的輸出扭矩。比如，將節氣門的開度調整至與該初始的加速扭矩相對應的位置，通過改變進氣量來改變發動機的輸出扭矩。或者，通過變化點火提前角來改變發動機的輸出扭矩。步驟202 采用PID控制器對發動機的輸出扭矩進行反饋控制以更新前述加速扭矩。具體地，該步驟包括根據實際轉速、目標轉速和換檔時間獲得發動機轉速的預定軌跡；以該預定軌跡為目標值，對發動機的輸出扭矩進行反饋控制。其中，根據實際轉速、目標轉速和換檔時間獲得發動機轉速的預定軌跡具體包括 對目標檔位下發送機的目標轉速％和發動機的當前的實際轉速w設定時間常數進行濾波。 濾波產生出來的曲線即是發動機轉速的預定軌跡。容易知道，濾波產生的曲線呈拋物線形式，從而可以保證換檔結合的舒適度。需要說明的是，發動機轉速的預定軌跡也可以為直線，該直線軌跡可以通過插值法獲得，此為本領域技術人員熟知，在此省略詳細描述。進一步地，采用PID控制器對發動機的輸出扭矩進行反饋控制的原理為根據發動機的實際轉速與前述預定軌跡的對應時刻的目標值的差值，計算扭矩調整值，然后對上一采樣時刻的加速扭矩進行調整，即將該扭矩調整值與上一采樣時刻的加速扭矩相加，作為新的加速扭矩輸出。
可選地，也可以通過發動機的實際輸出扭矩與加速扭矩的差值對上一采樣時刻的加速扭矩進行調整，即將該差值與上一采樣時刻的加速扭矩相加，作為新的加速扭矩輸出， 進一步地，發動機的實際輸出扭矩可以通過扭矩傳感器實時測量，也可以根據發動機的實際轉速計算。203 對更新后的加速扭矩進行延時補償。進一步地，該步驟具體包括步驟2021 根據以下公式計算補償扭矩
權利要求
1.一種用于自動變速箱急加速的發動機扭矩控制方法，其特征在于，所述方法包括 計算發動機轉速要達到目標檔位對應的目標轉速所需的加速扭矩，并根據所述加速扭矩控制所述發動機的輸出扭矩；采用PID控制器對所述發動機的輸出扭矩進行反饋控制以更新所述加速扭矩； 對更新后的加速扭矩進行延時補償；及根據延時補償后的加速扭矩控制所述發動機的輸出扭矩。
2.根據權利要求1所述的發動機扭矩控制方法，其特征在于，所述對所述更新后的加速扭矩進行延時補償，具體包括根據以下公式計算補償扭矩，并將計算出的所述補償扭矩與所述更新后的加速扭矩相加；足4*1 足5*1 Z3 Z4 Z5其中，T'表示所述補償扭矩；T表示所述更新后的加速扭矩，Κ3、Κ4和Κ5分別表示所述更新后的加速扭矩在第3、4和5個采樣周期對所述發動機的轉速產生影響的扭矩比例參數，且 Κ3+Κ4+Κ5 = 1。
3.根據權利要求2所述的發動機扭矩控制方法，其特征在于，所述采樣周期的長度為 IOms 或 5ms ο
4.根據權利要求1-3任一項所述的發動機扭矩控制方法，其特征在于，所述計算發動機轉速要達到目標檔位對應的目標轉速所需的加速扭矩，具體包括獲取所述發動機當前的實際轉速并計算目標檔位下所述發動機的目標轉速，所述目標檔位是基于發動機的萬有特性計算出的當前車速和油門下變速箱的最佳檔位； 設定換檔時間；根據所述目標轉速、所述實際轉速和所述換檔時間計算所述發動機所需的初始的加速扭矩。
5.根據權利要求4所述的發動機扭矩控制方法，其特征在于，所述采用PID控制器對所述發動機的輸出扭矩進行反饋控制以更新所述加速扭矩，具體包括根據所述實際轉速、所述目標轉速和所述換檔時間獲得所述發動機轉速的預定軌跡； 以所述預定軌跡為目標值，對所述發動機的輸出扭矩進行反饋控制。
6.根據權利要求5所述的發動機扭矩控制方法，其特征在于，所述根據所述實際轉速、 所述目標轉速和所述換檔時間獲得所述發動機轉速的預定軌跡，具體包括采用所述換檔時間對所述實際轉速和所述目標轉速進行濾波。
7.根據權利要求4所述的發動機扭矩控制方法，其特征在于，所述換檔時間的取值范圍為 300ms 500ms。
8.一種用于自動變速箱急加速的發動機扭矩控制裝置，其特征在于，所述裝置包括 計算模塊，用于計算發動機轉速要達到目標檔位對應的目標轉速所需的加速扭矩； 反饋控制模塊，用于采用PID控制器對所述發動機的輸出扭矩進行反饋控制以更新所述計算模塊計算出的加速扭矩；延時補償模塊，用于對所述反饋控制模塊更新后的加速扭矩進行延時補償；及執行模塊，用于根據所述計算模塊計算出的加速扭矩和所述延時補償模塊延時補償后的加速扭矩控制所述發動機的輸出扭矩。
9.根據權利要求8所述的發動機扭矩控制裝置，其特征在于，所述計算模塊具體包括 獲取單元，用于獲取所述發動機當前的實際轉速并計算目標檔位對應的目標轉速；設定單元，用于設定換檔時間；第一計算單元，用于根據所述目標轉速、所述實際轉速和所述換檔時間計算所述發動機所需的初始的加速扭矩。
10.根據權利要求8所述的發動機扭矩控制裝置，其特征在于，所述延時補償模塊具體包括第二計算單元，用于根據更新后的加速扭矩計算補償扭矩；加法器，用于將所述補償扭矩與所述更新后的加速扭矩相加，得到延時補償后的加速扭矩。
全文摘要
本發明公開了一種用于自動變速箱急加速的發動機扭矩控制方法和裝置，屬于汽車發動機控制領域。所述方法包括計算發動機轉速要達到目標檔位對應的目標轉速所需的加速扭矩，并根據所述加速扭矩控制發動機的輸出扭矩；采用PID控制器對所述發動機的輸出扭矩進行反饋控制以更新所述加速扭矩；對更新后的加速扭矩進行延時補償；及根據延時補償后的加速扭矩控制所述發動機的輸出扭矩。所述裝置包括計算模塊、反饋控制模塊、延時補償模塊和執行模塊。通過本發明的方法和裝置，可以解決裝配自動變速箱的車輛在急加速時出現的超調問題。
文檔編號F02D41/10GK102322364SQ20111024666
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月25日 優先權日2011年8月25日
發明者倪斌 申請人:奇瑞汽車股份有限公司