[发明专利]基于MPC的动力传动系控制中利用每气缸空气(APC)的燃料经济优化

说明书

本发明提供一种用于优化燃料经济性的推进系统、控制系统和方法，其使用模型预测控制系统来产生多组可能的命令值并基于第一预定加权值、第二预定加权值、多个预测值和多个请求值确定每组可能的命令值的成本。确定具有最低成本的一组可能的命令值并将其定义为一组选择的命令值。通过最小化用于所请求的轴功率的发动机功率来最少化燃料。因此，基于每气缸空气(APC)请求值确定燃料消耗率请求值。

技术领域

本公开涉及用于具有发动机和变速器的机动车辆的推进系统的控制系统和方法，并且更具体地涉及使用多变量控制器的控制系统和方法。

背景技术

机动车辆中的推进系统控制通常涉及读取驾驶员和车辆输入，例如加速器踏板位置、车辆传感器数据和转矩请求，并将这些输入传送到发动机控制模块(ECM)和变速器控制模块(TCM)。ECM可以计算从驾驶员和车辆输入请求的驾驶员轴转矩。然后可以将所请求的驱动轴转矩传送到发动机和ECM。基于期望的驱动器轴转矩控制发动机以产生实际的轴转矩。同时，并且通常与计算期望的发动机和轴转矩同时，根据期望的轴转矩和车速计算期望的速度或齿轮比。然后将期望的齿轮比或CVT皮带轮比传送到变速器。基于期望的齿轮比(或CVT皮带轮比)来控制变速器，以产生实际的齿轮或皮带轮比。实际轴转矩和实际齿轮或皮带轮比限定了机动车辆的运行条件。

虽然这种推进系统控制系统对于其预期目的是有用的，但是本领域存在改进的空间，其提供轴转矩的动态控制以平衡可驾驶性、性能和燃料经济性，尤其是在具有无级变速器的推进系统中。已经开发了发动机控制系统来控制发动机输出转矩以实现期望的转矩。然而，传统的发动机控制系统可能无法如期望的那样精确地控制发动机输出转矩。

发明内容

提供了一种方法和系统，用于通过使用模型预测控制来控制车辆推进系统中的参数，例如车辆加速度，同时优化燃料经济性。通过最小化所请求的轴转矩的发动机功率来实现燃料的最少化。因此，基于每气缸空气(APC)请求值确定所请求的燃料消耗率。

在一种形式中，其可以与本文公开的其他形式组合或分开，提供了一种用于控制机动车辆的推进系统的方法。所述方法包括：产生多组可能的命令值，并且基于第一预定加权值、第二预定加权值、多个预测值和多个请求值确定每组可能的命令值的成本。多个请求值包括燃料消耗率请求值。所述方法包括基于每气缸空气(APC)请求值确定燃料消耗率请求值。所述方法还包括确定多组可能的命令值中哪组可能的命令值具有最低成本，并选择具有最低成本的一组可能的命令值来定义一组选择的命令值。

在可以与本文公开的其他形式组合或分开的另一种形式中，提供了一种用于具有变速器和发动机的机动车辆的推进系统的控制系统。控制系统包括命令产生器模块，其被配置为产生多组可能的命令值。所述控制系统还包括：成本模块，被配置为基于第一预定加权值、第二预定加权值、多个预测值和多个请求值确定每组可能的命令值的成本，其中多个请求值包括基于每气缸空气(APC)请求值确定的燃料消耗率请求值。成本模块还被配置为确定多组可能的命令值中哪组可能的命令值具有最低成本。选择模块被配置为选择具有最低成本的一组可能的命令值以定义一组选择的命令值。

在另一种形式中，其可以与本文公开的其他形式组合或分开，提供用于机动车辆的推进系统。推进系统包括可操作以为机动车辆提供动力的发动机，该发动机具有配置成传递发动机输出转矩的发动机输出轴。推进系统还包括具有变速器组件的无级变速器，变速器组件包括第一皮带轮和第二皮带轮。第一和第二皮带轮通过可旋转构件可旋转地耦合，第一和第二皮带轮中的至少一个包括可沿轴线平移的可动套管，以选择性地改变发动机输出轴和变速器输出轴之间的传动比。驱动轴被配置为通过变速器输出轴被驱动，驱动轴被配置为将轴转矩输出到一组车轮。推进系统还包括控制系统，所述控制系统具有预测模块、稳态优化器模块、成本模块和选择模块。预测模块被配置为基于多组可能的命令值产生多个预测的实际轴转矩值和多个预测的实际燃料消耗率值，其中多组可能的命令值包括多个可能的命令的传动比值和多个可能的命令的发动机转矩值。稳态优化器模块被配置为基于每气缸空气APC请求值确定燃料消耗率请求值，所述APC请求值至少部分地基于原始APC参考值确定。所述原始APC参考值基于以下等式确定：