将车辆扭矩图与换档模式匹配的制作方法

本公开总体涉及车辆控制系统，并且更具体地，涉及通过将扭矩图与换档模式匹配，使用优化后的扭矩图来控制车辆发动机。

背景技术：

通常，术语“发动机图(enginemap)”是指被加载到车辆控制单元(例如电子控制单元(ecu))以控制各种车辆参数(例如，节气门位置/打开度、喷射和点火正时(即，持续时间、相位等)等的一组一维或多维参数表。一个这种图—“扭矩图”—允许操作者通过再定义由车辆发动机进行的扭矩输送来管理发动机驾驶性。扭矩图是发动机转速(例如，速度或每分钟转数(rpm))和使用加速器踏板位置传感器(aps)测得的节气门或加速器踏板位置作为输入并且扭矩作为输出的二维表。

操作者可以操控车辆的扭矩图以定义车辆的扭矩行为。例如，图1a-1c示出产生不同发动机性能的示例性假设扭矩图100。每个扭矩图100包括指示加速器(或气体)踏板位置的范围的多条aps线(例如，10％aps等于加速器踏板被压下10％，100％aps等于加速器踏板被完全压下，等)。遵循特定aps线并且以rpm为单位(x轴)的发动机转速作为输入，扭矩图100输出对应量的扭矩(y轴)。

如图1a所示，发动机输出恒定扭矩。即，对于所有rpm值，由发动机产生的扭矩针对给定的aps保持恒定。另一方面，如图1b所示，发动机输出恒定功率。如本领域中所公知的，功率为扭矩乘以旋转速度(在此情况下为rpm)的积。因此，随着发动机的rpm增加，由发动机产生的扭矩按比例下降，反之亦然，以便输出恒定功率。因此，即使在aps保持恒定时，aps线的斜率因改变的扭矩而改变。如图1c所示，可以使用组合了恒定扭矩和恒定功率扭矩图的混合方法。这里，扭矩策略在低rpm和高rpm下类似于恒定扭矩，而在中间rpm 下类似于恒定功率。显而易见的是，可以以影响车辆的行驶行为的多种方式对车辆扭矩图进行修改，例如，使车辆更具动感、增加车辆的牵引能力等。

扭矩图是针对车辆的每个档位来制订的。为此，可以定义基础扭矩图(例如，在第一档位)，并且可以在该基础图的每个aps位置向扭矩值应用系数，以建立其它档位的扭矩图。例如，图2示出包含系数的示例性假设扭矩图系数表200(第一档位的系数为1，因为第一档位为基础扭矩图)，针对每个档位，在变化的aps位置输出的扭矩乘以该系数。因此，在定义一个档位中的基础扭矩图之后，可以容易地使用系数表200定义后续档位的扭矩图。

同时，换档模式或调度表决定车辆改换档位的行驶条件——无论是升档还是降档。在自动变速器车辆中，车辆控制单元(例如，变速器控制单元(tcu))可以基于节气门打开度和车速/发动机rpm作为输入来控制换档。例如，图3示出示例性假设换档模式300，该模式示出用于每个档位的换档形状。这里，根据节气门打开度和发动机rpm来对车辆的档位进行换档。在给定档位下对于给定节气门，存在发生换档的唯一车速。值得注意的是，虽然换档模式300具体描绘出降档模式；但是对于升档，该过程类似操作。

换档模式通常是考虑到燃料经济性、发动机能力和性能驾驶性来生成的。在换档模式300中，燃料经济性是通过换档模式中的最小线310来考虑的。相反地，最大线320在得知发动机的性能能力时生成。此外，可以调节中间踏板区域330以实现期望的响应或感觉。常见的做法涉及调节车辆的换档模式以解决驾驶性问题，例如在车辆没有对驾驶者踩下油门、频繁换档等充分响应的情况下进行迟缓加速。

与操控车辆扭矩图同样地，操控换档模式可以改变车辆的行驶行为。然而，在不考虑换档模式的情况下调节扭矩图(反之亦然)会产生主要因变速比而导致的驾驶性问题。例如，在轻踩加速器踏板期间，由于扭矩饱和，因此会感觉到发动机响应迟缓(即，发动机已经达到在当前档位条件下可用的扭矩的最大量)。即，驾驶者在车辆的当前档位下不能感觉到加速。产生该问题是因为在所有档位下没有感觉到扭矩储备/预留(reserve)。而且，在降档之后，会立即感觉到过度的 加速响应并颠簸驾驶者和乘客。其结果是，感觉到不连续的和不可预测的驾驶体验。

技术实现要素：

本公开提供用于将车辆扭矩图与换档模式匹配以便在车辆的发动机中保存功率储备的技术，从而防止在加速期间感觉到响应迟缓以及在降档期间感觉到响应不均匀。本公开组合了扭矩图与换档模式的概念，以实现改善的驾驶性。本文公开的换档模式优化后的扭矩图提供了增强的响应性，并且防止在降档接着进行过度加速之前的死响应(deadresponse)现象。得到加速更平滑且可预见性更大的驱动行为。

根据本公开的实施例，一种方法包括以下步骤：控制车辆的发动机对扭矩的产生，使得在根据车辆的换档模式所确定的降档之前在第n档位产生第一扭矩，其中，第一扭矩是在给定加速器踏板位置和给定发动机每分钟转数(rpm)下的发动机可用扭矩的100％；基于当发动机在给定加速器踏板位置和给定rpm下产生第一扭矩时生成的第一发动机功率输出，计算使发动机功率输出增加预定义增量的第二扭矩；以及控制发动机对扭矩的产生，使得在降档之后在第(n–1)档位产生第二扭矩。

计算第二扭矩的步骤可以包括：确定当发动机在给定加速器踏板位置和给定rpm下产生第一扭矩时生成的第一发动机功率输出；计算第二发动机功率输出，第二发动机功率输出等于第一发动机功率输出增加发动机功率输出的预定增量；以及基于第二发动机功率输出来计算第二扭矩。

给定加速器踏板位置可以是被压下约30％和约70％之间，并且给定发动机rpm可以在约500rpm和约4,000rpm之间。

该方法还可以包括以下步骤：基于第一扭矩形成用于第n档位的车辆扭矩图的扭矩线；以及基于第二扭矩形成用于第(n-1)档位的车辆扭矩图的扭矩线。

另外，该方法还可以包括以下步骤：确定与第n档位的换档模式上的多个点对应的多个第一扭矩；形成包含第n档位的多个扭矩线的车辆扭矩图，所述多个扭矩线基于所确定的多个第一扭矩来形成；计 算与第(n-1)档位的换档模式上的多个点对应的多个第二扭矩；以及形成包含第(n-1)档位的多个扭矩线的车辆扭矩图，所述多个扭矩线基于所计算出的第二扭矩来形成。

发动机功率输出的预定义增量是由操作者定义的。发动机功率输出的预定义增量是增加约5％和约30％之间。

此外，根据本公开的实施例，一种系统包括：车辆的发动机，其被配置为产生使车辆运动的扭矩；以及车辆的控制单元，其被配置为：控制发动机对扭矩的产生，使得在根据车辆的换档模式所确定的降档之前在第n档位产生第一扭矩，其中，第一扭矩是在给定加速器踏板位置和给定发动机每分钟转数(rpm)下的发动机可用扭矩的100％；基于当发动机在给定加速器踏板位置和给定rpm下产生第一扭矩时生成的第一发动机功率输出，计算使发动机功率输出增加预定义增量的第二扭矩；以及控制发动机对扭矩的产生，使得在降档之后在第(n–1)档位产生第二扭矩。

此外，根据本公开的实施例，一种非瞬时性计算机可读介质，包含用于执行方法的程序指令，包括：控制车辆的发动机对扭矩的产生，使得在根据车辆的换档模式确定的降档之前在第n档位产生第一扭矩的程序指令，其中，第一扭矩是在给定加速器踏板位置和给定发动机每分钟转数(rpm)下的发动机可用扭矩的100％；基于当发动机在给定加速器踏板位置和给定rpm下产生第一扭矩时生成的第一发动机功率输出，计算使发动机功率输出增加预定义增量的第二扭矩的程序指令；以及控制发动机对扭矩的产生，使得在降档后在第(n–1)档位产生第二扭矩的程序指令。

附图说明

通过参考下面结合附图的描述，可以更好地理解本文的实施例，在附图中，类似的附图标号指示相同或功能相似的元素，其中：

图1a-1c示出导致不同发动机行为的示例性假设扭矩图。

图2示出包含调节系数的示例性假设扭矩图系数表；

图3示出示例性假设换档模式，其示出每个档位的换档形状；

图4示出用于将扭矩图和换档模式匹配的示例性简化过程；

图5示出描绘降档模式-扭矩图关系的示例性图解；

图6a、6b、7a和7b示出用于根据换档模式优化发动机扭矩图的示例性过程；

图8示出根据换档模式形成的示例性扭矩图；以及

图9示出图4中所示的用于将扭矩图和换档模式匹配的过程的示例性示意流程图。

应当理解，附图未必按比例绘制，它们呈现的是示出本公开的基本原理的各种优选特征的某种程度简化表示。本公开的具体设计特征，包括例如具体尺寸、取向、位置和外形，将部分地由特定预期应用和使用环境来确定。

具体实施方式

在此使用的术语只是出于描述特定实施例的目的，并非意图限制本发明。如在此使用的，单数形式“一”、“一个/一种”以及“该/所述”意在也包括复数形式，除非上下文清楚地指出。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指明所叙述的特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件的存在，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或其群组。如在此使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项目中的一个或多个的任何组合以及全部组合。术语“耦合”表示两个部件之间的物理关系，其中这些部件彼此直接连接或经由一或多个中间部件间接连接。

应当理解，在此使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他类似的术语包括一般机动车辆，例如客运车辆(包括运动型多功能车辆(suv))、公共汽车、卡车、各种商用车辆、水运工具(包括各种艇和船)、飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源得到的燃料)。如本文所指出，电动车辆(ev)指，作为其运动能力的一部分，包括从可充电储能设备(例如，一个或多个可再充电电化学电池或其它类型的电池)取得的电力的车辆。ev不局限于汽车，并且可以包括摩托车、推车、小轮摩托车等。此外，混合动力车辆是具有两种或两种以上动力源，例如基于汽油和基于电力的动力的车辆(例如，混合动力电动 车辆(hev))。

此外，应当理解，以下方法或其方面中的一个或多个可以由至少一个控制器来执行。术语“控制单元”可以指代包含存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置为存储程序指令，而处理器被特定配置为执行这些程序指令以执行在以下进一步描述的一个或更多过程。而且，应当理解，以下方法可以由包含控制单元的装置结合一个或多个其他部件来执行，如下面详细描述的。

而且，本发明的控制逻辑可以被体现为计算机可读介质上的非暂时性计算机可读媒介，其包含可执行程序指令，可执行程序指令由处理器、控制器/控制单元等执行。计算机可读介质的示例包括但不限于rom、ram、光盘(cd)-rom、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可以分布在联网的计算机系统中，使得计算机可读媒介以分布式方式例如由远程信息处理服务器或者控制器局域网(can)存储和执行。

现在参考本公开的实施例，所公开的技术通过将扭矩图与车辆的换档模式匹配，以此优化车辆的扭矩图。具体地，该扭矩图可以被匹配到降档模式(该扭矩图也可以被匹配到升档模式)。如本文所论述，根据换档模式重新形成(reshape)每个档位的扭矩图包括，在根据车辆的换档模式所确定的降档之前，利用在给定加速器踏板位置和rpm下的发动机可用扭矩的100％。在降档之后，计算并产生扭矩，使得发动机功率输出产生预定义增量。发动机功率输出的预定义增量可以由操作者确定并且可以基于应用和/或操作者的偏好而改变。以此方式优化扭矩图确保了在任何档位中不存在迟缓响应，因为功率储备被不断地保持。

图4示出用于将扭矩图与换档模式匹配的示例性简化过程。过程400可以开始于步骤405，并继续到步骤410，这里，如本文所详述的，执行迭代处理以根据车辆的降档模式重新形成每个档位的车辆扭矩图。

在步骤410中，选择车辆的降档模式上的多个点。例如，如在图9中所示的，应当选择在指定的降档事件之前和之后的降档模式上的点。如图9所示的，这些点可以从较高的换档线(降档前)和从较低的换 档线(降档后)提取。

在步骤415中，将从降档模式中的较高档位选定的点放置在对应档位(即，较高档位)的扭矩图上，如图9所示。通过在扭矩图上映射选定的点，使得在发生根据降档模式所确定的降档之前，产生给定选定点的使用加速器踏板位置传感器(aps)测得的对应加速器踏板位置和发动机rpm下的发动机可用扭矩的100％，以此形成较高档位的扭矩图。出于本公开的目的，降档之前的、作为给定对应加速器踏板位置和rpm下的发动机可用扭矩的100％的这个扭矩可以被称为“第一扭矩”。

在步骤420中，将从降档模式中的较低档位选定的点放置在对应档位(即，较低档位)的扭矩图上，如图9所示。通过在扭矩图上映射选定的点，使得在发生根据降档模式所确定的降档之后，产生使发动机功率输出增加预定义增量的扭矩，以此形成较低档位的扭矩图。即，在当发动机在给定加速器踏板位置和rpm下产生第一扭矩时确定第一发动机功率输出后，可以计算等于第一发动机功率输出增加预定量的第二发动机功率输出。

发动机功率输出的预定增量可以由操作者确定，并且可以基于应用和/或操作者的偏好而改变。通常，发动机功率输出的相对较高的增加可以被应用于低排量发动机，而发动机功率输出的相对较低的增加可以被应用于高排量发动机。例如，根据操作者的意图和/或所讨论的车辆的规格，操作者可以定义发动机功率输出增加约5％到约30％之间。值得注意的是，附图提到发动机功率输出增加10％；然而，该数字仅用于展示目的而提供，不应被视为限制要求保护的本发明的范围。

基于计算出的第二发动机功率输出，在降档之后产生给定对应加速器踏板位置和选定点的发动机rpm下的、得到第二发动机功率输出(在该特定示例中，第二发动机功率输出可以是增加10％)的扭矩。出于本公开的目的，降档之后的、给定对应加速器踏板位置和rpm下的由功率的预定增量得出的扭矩可以被称为“第二扭矩”。

在步骤425中，可以针对降档模式上的所有点迭代地继续扭矩图形成处理，直到形成较高档位和较低档位以及剩余档位的扭矩图。在一些情况下，可能没有必要重新形成低档位(例如，第一档位和第二 档位)的扭矩图；因此，可能只有必要形成第三档位和更高档位的扭矩图。

更具体地，图5示出描绘本文所讨论的降档模式-扭矩图关系的示例性图解。通过选择降档模式510上的点，并且基于选定点的时刻(timing)是在降档事件之前还是之后来将选定点映射到扭矩图520，以此可以将扭矩图520匹配至降档模式510。如图5所示，在从第四档位降档到第三档位的情况下，可以将第四档位(即，降档前)的降档模式线上的点映射到扭矩图520，使得在发生降档之前，产生给定与降档模式510中选定的点对应的加速器踏板位置(即，节气门打开度或位置)和发动机rpm下的发动机可用扭矩的100％。接着，可以将第三档位(即，降档后)的降档模式线上的点映射到扭矩图520，使得在发生降档之后，产生给定与降档模式510中选定的点对应的加速器踏板位置和发动机rpm下的、使发动机功率输出增加预定义增量的扭矩。如上面所解释的，发动机功率输出的预定义增量可以由操作者确定，并且可以基于应用和/或操作者的偏好而改变。而且，操作者可以将该增量定义为约5％和约30％之间，或者在一个特定示例中，约10％，如图5所示。

因此，对于特定档位，在扭矩图520中定义了在给定加速器踏板位置(在该特定示例中为40％)下的期望扭矩曲线。可以通过对所有档位(或所有档位的子集)的降档模式510上的若干点以迭代方式执行上述计算，在扭矩图520中定义该扭矩曲线。在已经形成了每个档位的扭矩曲线之后，对于任何档位的任何给定(aps、rpm)对下的曲线上的点可以表示与100％发动机可用扭矩对应的扭矩值或使发动机功率输出增加预定义增量的扭矩，这取决于该点是降档前还是降档后。

此外，在扭矩图520中示出恒定功率线。如本领域中所公知的，功率表示扭矩乘以旋转速度(在此情况下为rpm)的积。因此，关于功率，扭矩和rpm彼此成反比。如图5所示，第三档位(即，降档后)的降档模式线上的点被映射在扭矩图520上的恒定功率线的正侧。这表示使发动机功率输出增加超过从第四档位(即，降档前)的降档模式映射到扭矩图520上的点的扭矩。

沿着这些线，图6a、6b、7a和7b示出用于根据换档模式优化发动机扭矩图的示例性处理。如图6a和6b所示，可以针对降档之前所请求的100％发动机可用扭矩形成档位n的扭矩图520。初始地，可以选择档位n的降档模式上的点(点a)。降档模式510上的每个点表示(车速、aps)坐标。在图6a中，点a对应于车速x和apsy。

在图6b中，根据降档模式510上的点a形成档位n的扭矩图520。特别讲，扭矩图520被形成为使得在点a(车速：x，aps：y)处产生100％发动机可用扭矩(即，第一扭矩)。因此，通过以迭代方式重复这个处理，如在图4中的步骤425所解释的，针对档位n的apsy的扭矩曲线可以被定义为使得在发生降档事件之前，产生给定apsy和给定rpm下的可用扭矩的100％。也可以针对每个档位的多个加速器踏板位置值来重复这个处理，以定义每个档位的完整扭矩映射，如图8所示。

如图7a和7b所示，可以针对降档之后使发动机功率输出增加预定增量的扭矩形成档位n-1的扭矩图520。初始地，可以选择档位n-1的降档模式上的点(点b)。如上面所论述的，降档模式510上的每个点表示(车速、aps)坐标。在图7a中，点b对应于车速x和apsy+1。

在图7b中，根据降档模式510上的点a形成档位n的扭矩图520。特别地，扭矩图520被形成为使得在点b(车速：x，aps：y+1)处产生使发动机功率输出增加预定义增量的扭矩(即，第二扭矩)。就这点而言，操作者或控制单元(未示出)(例如，车辆的电子控制单元(ecu))可以通过以下步骤来计算第二扭矩：确定当发动机在档位n的点a下产生扭矩(即，第一扭矩)时产生的第一发动机功率输出，计算等于第一发动机功率输出增加发动机功率输出的预定增量(由操作者定义)的第二发动机功率输出，并且基于计算出的第二发动机功率输出来最终导出使发动机功率增加的第二扭矩(注意到，功率等于扭矩乘以rpm的积)。

因此，针对档位n-1的apsy+1的扭矩曲线可以被定义为使得在发生降档事件之后产生使发动机输出功率增加如在此所定义的预定义增量的扭矩。因此，与档位n-1的扭矩图520上的点b对应的发动机 功率输出大于与档位n的扭矩图上的点a对应的发动机功率输出。

可以针对其它档位和沿每个档位的降档模式510的各个点(例如，各种aps值)以迭代方式重复上述用于导出第二扭矩的计算，如在图4中的步骤425所解释的。在一些情况下，扭矩图映射处理可以被限于特定的度量范围。例如，扭矩图520的形成可以被限于被压下约30％和约70％之间的加速器踏板位置。类似地，扭矩图520的形成可以被限于约500rpm和约4,000rpm之间的发动机rpm。扭矩图的形成可以限于或不基于设计者的偏好来限制，例如以减少计算时间、重新定义车辆在特定情况下(例如，低、中和/或高节气门轻踩，低、中和/或高rpm等)的扭矩输送。

返回参考图4，过程400例示性地在步骤430结束。上面详细描述了可以执行过程400的步骤以及辅助过程和参数的技术。

应指出的是，如图4所示的步骤仅为用于说明的示例，并且可以根据需要包含或排除某些其它步骤。此外，虽然以特定顺序示出步骤，但该顺序仅是说明性的，并且可以在不脱离本文的实施例的范围的情况下采用该步骤的任何合适排列。另外，所示的步骤甚至可以根据所附权利要求的范围以任何合适的方式更改。

现在参考图8，图8示出根据换档模式形成的示例性扭矩图。如图8所示，所形成的用于第四档位的车辆扭矩图包括与范围从5％到100％的加速器踏板位置值对应的多个扭矩线。通过使用所形成的扭矩图，发动机可以基于包含加速器踏板位置值和发动机rpm的输入输送扭矩作为输出。应指出的是，在图8中所描绘的扭矩图线斜率、形状、长度、位置等仅出于说明目的来提供，不应视为限制本公开。相反，如图8所示的扭矩图可以根据特定车辆、发动机的能力、设计者的偏好等以任何合适的方式来更改。

如上面所解释的，可以通过针对所有档位(或档位的子集)以及每个档位的多个加速器踏板位置值迭代执行本文所述的扭矩计算来形成如图8所示的扭矩图。所得结果为如下扭矩图，其指示发动机在降档之前输送针对给定加速器踏板位置和rpm下的可用扭矩的100％的第一扭矩以及在降档之后输送使发动机功率输出增加预定义增量的第二扭矩。

在所形成的扭矩图中，特别示出两个点。第一个，在恒定功率线的较小侧示出降档前的点。如上所述，降档前的点表示第一扭矩，其为在降档之前(即，从第四档位到第三档位)给定对应加速器踏板位置和发动机rpm下的发动机可用扭矩的100％。如图8所示，降档前的点对应于40％的aps和约1500rpm。

第二个，在恒定功率线的较大侧示出降档后的点。如上所述，降档后的点表示第二扭矩，其使在降档之后(即，从第五档位到第四档位)发动机输出的功率增加预定义增量。发动机功率输出的预定义增量可以由操作者确定并且可以基于应用和/或操作者的偏好而改变。通常，发动机功率输出的相对较高增加可以被应用于低排量发动机，而发动机功率输出的相对较低增加可以被应用于高排量发动机。例如，根据操作者的意图和/或所讨论的车辆的规格，操作者可以定义发动机功率输出增加约5％到约30％之间。如图8所示，降档后的点对应于40％的aps和约2500rpm。在该特定示例中，由发动机输出的与降档后的点对应的功率比由发动机输出的与降档前的点对应的功率大约10％。

有利的是，本文所述的用于优化车辆扭矩图的技术采用车辆的换档模式来为操作者保持扭矩的储备并避免由于扭矩饱和而导致的迟缓加速或迟缓响应。由此可以提高车辆的驾驶性，得到更大的rpm可控制性(底盘动力)、多档降档期间的线性感受以及强拉到期望档位的能力。所得到的降档期间的渐进加速允许对加速器踏板的操控进行更可预测的车辆响应。另外，利用本文所述的优化后的扭矩图，可以在车辆的换档模式中使用较高的降档线，因此降低换档“繁忙程度”。

虽然已经示出和描述提供用于通过将扭矩图与换档模式匹配来优化车辆扭矩图的例示性实施例，但是应理解，可以在本文的实施例的精神和范围内进行各种其它适配和更改。例如，虽然扭矩图线和换档线在本文讨论并在整个附图中描绘(例如，图5-9)，但是仅出于示范所公开的实施例的目的来提供所描绘的线，不应视为将本公开仅局限于所描绘的线。即，所描绘的扭矩图线和换档线的斜率、形状、长度、位置等仅出于示范目的来提供，并且本领域的普通技术人员应理解，其可以根据给定车辆、发动机或设计者的偏好来更改。此外，功率增 加量可以适合根据设计者的偏好来更改；因此，本文提及的发动机功率输出的特定增加不应视为限制要求保护的本发明。因此，本公开的实施例可以根据所附权利要求的范围以合适的方式更改。

前面的描述针对的是本公开的实施例。不过，显而易见的是，可对所述的实施例进行其它变动和更改以完成所述优点的一些优点或全部优点。因此，本描述仅以举例的方式来进行并且不以任何其它方式限制本文的实施例的范围。因此，附属权利要求的目标是涵盖在本文的实施例的真实精神和范围内的所有此类变动和更改。