CN101201623A - 混合动力系的控制***结构 - Google Patents

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Abstract

一种用于动力***的控制装置，该动力***包括发动机和两个电机，该发动机和两个电机可操作以连接至双模式、复合－分离、机电变速器。该控制装置包括***控制器和两个电机控制处理器。***控制器经由两条高速通讯总线和直接连接的串行***接口总线与电机控制处理器相通讯。电机控制处理器控制电机与电能存储装置之间的电力流。第二控制装置可操作以控制发动机，优选地控制转矩输出。内燃机优选地具有曲轴位置传感器，该曲轴位置传感器信号连接至第二控制装置的专用输入和第一控制装置的***控制器的专用输入。

Description

混合动力系的控制***结构
技术领域
本发明通常涉及车辆动力***，尤其涉及用于车辆的混合动力***的控制***。
背景技术
公知的，各种混合动力系结构用于管理混合动力车辆中的各种原动机的输入和输出转矩，原动机最常见的是内燃机和电机。混合动力***通常具有这样的特征，内燃机和一个或多个电机利用变速器装置向车辆传动系提供驱动转矩。
一种并联混合动力系结构包括双模式、复合-分离(split)，机电变速器，该变速器具有用于从动力源、例如内燃机接收驱动转矩的输入元件，以及用于将驱动转矩从变速器典型地传递至车辆传动系的输出元件。包括电动机/发电机的第一和第二电机向变速器提供驱动转矩，并且可操作地连接至能量存储装置，该能量存储装置用于在存储装置与第一和第二电动机/发电机之间交换电能。
混合动力***和车辆的各种部件及***的操作典型地需要使用一个或多个电子控制器的控制***。控制器用于控制车辆的各个方面。车辆***需要实时控制(ongoing control)以满足操作者对操作性和燃油经济性的需求，满足与混合动力***相关的***需求(包括能量存储装置的充电与放电)，提供附件能力和需求，以及满足用于排放和耐久性的指令要求。
对用于混合动力***的控制***的结构进行决策的设计者必须平衡多个有竞争性的需求，包括提供足够的计算能力以便能及时且有效利用成本地完成各种车辆，动力系和子***的管理任务。其他问题包括使满足质量，可靠性和耐久性目标的控制***能够服从电磁干涉要求，并且可打包在车辆中。当使用多个控制器时，控制器之间的通讯可能受到局域网的可利用性与带宽的限制。还需要具有一种控制***结构，其具有一定程度的可重复利用性，因此能够以最小限度的再设计移动到多个车辆平台和***上。进一步需要具有一种控制***，其在***寿命周期过程中可以较容易的扩展，以便具有新的特征和能力。还需要一种控制***，其较容易与外部***通讯，以便完成如***校准、编程以及诊断这样的任务。
因此，需要优化的用于混合动力***的控制***，该控制***可有效地利用车载计算资源以满足上述需求。
发明内容
因此本发明的目标在于提供一种混合动力系控制***，其满足以上提出的所关系的内容。
本发明的一方面包括用于动力***的方法和控制装置，该动力***包括内燃机和一对电机，每个均可操作地连接至双模式、复合-分离、机电变速器。控制装置包括第一控制装置，该第一控制装置包括***控制器以及第一和第二电机控制处理器。***控制器可操作以经由第一高速通讯总线、第二高速通讯总线、以及第一和第二串行***接口总线与第一和第二电机控制处理器相通讯。第一和第二电机控制处理器可操作以基于来自***控制器的输入，来控制该对电机和电能存储装置之间的电力流。第一和第二电机控制处理器每个均包括功率逆变器模块。
本发明进一步包括可操作以控制内燃机的第二控制装置，该第二控制装置可操作以执行来自***控制器的命令，以控制内燃机，优选地控制内燃机的转矩输出。内燃机优选地具有曲轴位置传感器，该传感器利用专用线缆信号地连接至第二控制装置的专用输入和第一控制装置的***控制器的专用输入。
本发明的另一方面包括双模式、复合-分离、机电变速器，该变速器具有电动辅助液压泵，其中，***控制器可操作以使用直接连接至电动辅助液压泵的专用电缆线对其进行控制。
本发明的另一方面包括可操作以控制双模式、复合-分离、机电变速器的多个转矩传递离合器的致动的第三控制装置。
本发明的进一方面包括***控制器可操作以经由第一高速通讯总线与第二和第三控制装置相通讯。***控制器可操作以进一步经由第一高速通讯总线与用户界面装置相通讯。***控制器优选地可操作以确定内燃机的指令转矩输出、每个电机的指令转矩输出、以及变速器的多个转矩传递离合器的指令转矩。每个指令转矩均基于操作者的输入，该输入可通过用户界面读出。
本发明的进一方面包括可操作以控制附件电力的第四控制装置。
本发明的另一方面包括***控制器可操作以经由高速通讯总线与第二、第三、以及第四控制装置相通讯。
本发明的另一方面包括***控制器可操作以使用第一和第二串行***接口总线直接与第一和第二电机控制处理器相通讯，以直接实现与第一和第二电机控制处理器的串行通讯。
本发明的另一方面包括第一高速通讯总线方便于构成混合动力***局域网的装置之间的通讯。
本发明的另一方面包括第二高速通讯总线方便于构成车辆局域网的装置之间的通讯。
本发明的另一方面包括用于动力***的制品，该动力***包括一对电机，该对电机的每个均可操作以将电能转化为传递至机电变速器的驱动转矩。该制品包括具有***控制器和第一及第二电机控制处理器的控制装置。***控制器可操作以经由第一和第二串行***接口总线与第一和第二电机控制处理器相通讯。第一和第二电机控制处理器可操作以基于来自***控制器的输入，控制该对电机与电能存储装置之间的电力流。***控制器进一步可操作以经由第一高速通讯总线、第二高速通讯总线、以及第一和第二串行***接口总线与第一和第二电机控制处理器相通讯。
在阅读和理解了以下实施例的详细说明后，本发明的这些和其他方面将对本领域技术人员而言变得显而易见。
附图说明
本发明能够在一定部件和部件的布置上采用物理形式，其优选实施例将作详细描述，并且在构成本发明一部分的附图中图示，其中：
图1为根据本发明的典型动力系的示意框图；
图2为根据本发明的典型控制***结构和动力系的示意框图；以及
图3和4为根据本发明的典型控制***结构的示意框图。
具体实施方式
现参照附图，其中所述内容只是为了解释说明本发明，并不用于限制本发明，图1和2显示了包括发动机14、变速器10、控制***、以及根据本发明实施例构造的传动系的***。
典型变速器10的机械方面在2005年6月23日公开的、标题为具有四个固定传动比的双模式、复合-分离、混合动力机电变速器的美国专利申请US2005/0137042A1中作了详细公开，其作为参考合并到此。体现本发明概念的典型的双模式、复合-分离、机电混合动力变速器在图1中示出，并且总体由数字10标示。混合动力变速器10具有输入元件12，其实质上是从内燃机14接收驱动转矩的轴。瞬态转矩阻尼器20结合在发动机14的输出轴1 8和混合动力变速器10的输入元件12之间。瞬态转矩阻尼器20优选地包括转矩传递装置77，其具有分别示为78和79的阻尼机构和弹簧。瞬态转矩阻尼器20允许发动机14与混合动力变速器10选择性地接合，但应该知道的是，转矩传递装置77并不用于改变或控制混合动力变速器10运行的模式。转矩传递装置77优选地包括液压操作的摩擦离合器，称之为离合器C5。
发动机14可以是众多形式内燃机中的任意一种，例如点燃式发动机或压燃式发动机，容易适宜于在操作速度范围内、即从怠速(在或接近接近600转/分种(RPM))至超过6000RPM的范围内，提供动力输出至变速器10。无论发动机14以何种方式连接至变速器10的输入元件12，输入元件12均连接至变速器10中的行星齿轮组24。
具体参照图1，混合动力变速器10利用三组行星齿轮组24，26和28。第一行星齿轮组24具有通常称为齿圈的外齿轮元件30，该外齿轮元件围绕通常称为太阳轮的内齿轮元件32。多个行星齿轮元件34可旋转地安装在行星架36上，以使得每个行星齿轮元件34啮合地接合外齿轮元件30和内齿轮元件32。
第二行星齿轮组26也具有通常称为齿圈的外齿轮元件38，该外齿轮元件围绕通常称为太阳轮的内齿轮元件40。多个行星齿轮元件42可旋转地安装至行星架44上，以使得每个行星齿轮42啮合地接合外齿轮元件38和内齿轮元件40。
第三行星齿轮组28也具有通常称为齿圈的外齿轮元件46，该外齿轮元件围绕通常称为太阳轮的内齿轮元件48。多个行星齿轮元件50可旋转地安装至行星架52上，以使得每个行星齿轮50啮合地接合外齿轮元件46和内齿轮元件48。
齿圈/太阳轮的齿数比典型地基于本领域技术人员公知的设计考虑，并且不在本发明的范围之内。作为示例，在一个实施例中，行星齿轮组24的齿圈/太阳轮齿数比为65/33；行星齿轮组26的齿圈/太阳轮齿数比为65/33；行星齿轮组28的齿圈/太阳轮齿数比为94/34。
三组行星齿轮组24，26和28每个均包括简单行星齿轮组。而且，第一和第二行星齿轮组24和26组合，其中，第一行星齿轮组24的内齿轮元件32通过毂衬齿轮54连接至第二行星齿轮组26的外齿轮元件38。相连接的第一行星齿轮组24的内齿轮元件32和第二行星齿轮组26的外齿轮元件38连续地连接至第一电动机/发电机或电机56，其也被称为“电机A”。
行星齿轮组24和26进一步组合，其中，第一行星齿轮组24的行星架36通过轴60连接至第二行星齿轮组26的行星架44。如此，第一和第二行星齿轮组24和26的行星架36和44分别连接。轴60还选择性地通过转矩传递装置62连接至第三行星齿轮组28的行星架52，该转矩传递装置如将在下文中更全面说明的，其用于辅助混合动力变速器10的操作模式的选择。第三行星齿轮组28的行星架52直接连接至变速器输出元件64。
在此描述的实施例中，其中混合动力变速器10用于陆地车辆，输出元件64可操作地连接至动力系，该动力系包括齿轮箱90或其他将转矩输出至一个或多个车轴92或半轴(未示出)的转矩传递装置。而轴92在驱动元件96中终止。驱动元件96可以是安装车轮的车辆的前轮或后轮，或它们可以是履带式车辆的驱动齿轮。驱动元件96可以具与之相连接的某种类型的车轮制动器94。驱动元件每个均具有速度参数NWHL，其包括每个车轮96的转速，该转速典型地由车轮速度传感器测量。
第二行星齿轮组26的内齿轮元件40通过套轴66连接至第三行星齿轮组28的内齿轮元件48，该套轴围绕轴60。第三行星齿轮组28的外齿轮元件46通过转矩传递装置70选择性地连接至由变速器壳体68表示的地。转矩传递装置70如在下文中说明的也用于辅助混合变速器10的操作模式的选择。套轴66也连续地连接至第二电动机/发电机或电机72，其也被称为“电机B”。
所有的行星齿轮组24，26和28以及两个电动机/发电机56和72关于轴向布置的轴60同轴定位。电动机/发电机56和72均是环形结构，该环形结构允许它们围绕三组行星齿轮组24，26和28，以使得行星齿轮组24，26和28布置在电动机/发电机56和72的径向内侧。该结构确保整个封装，即变速器10的周向尺寸最小化。
转矩传递装置73选择性地将太阳轮40与地、即变速器壳体68连接起来。转矩传递装置75作为锁止离合器操作，通过选择性地连接太阳轮40与行星架44，来锁止行星齿轮组24、26、电机56、72以及输入以使其作为整体旋转。转矩传递装置62，70，73，75均为摩擦离合器，分别称之为如下：离合器C170，离合器C262，离合器C373，以及离合器C475。每个离合器优选地液压致动，接收来自泵的加压液体。液压致动通过使用公知的作为变速器元件的液压回路而实现，在此不作详细说明。
作为由燃料或存储在电能存储装置(ESD)74中的电势的能量转换结果，混合动力变速器10接收来自多个转矩生成装置、包括发动机14和电机56与72的输入驱动转矩。ESD74典型地包括一个或多个电池。在不改变本发明的原理的情况下，其他具有存储电力和分配电力的电能和电化学能存储装置可以用来代替电池。ESD74优选地基于一些因素来设计尺寸，这些因素包括再生需求、与典型道路坡度和温度相关的应用问题、以及例如排放、功率辅助和电力行了程的驱动需求。ESD74为经由DC线或传递导线27连接至变速器功率逆变器模块(TPIM)19的电机控制处理器MPCA33和MCPB22的高压直流电。电机控制处理器MPCA33和MCPB22每个均包括功率逆变器和电机控制器，该电机控制器配置成接收电机控制指令并根据其控制逆变器状态，从而为电机提供驱动或再生功能。每个功率逆变器包括电转换器，该电转换器可操作以将直流电流转换成交流电流，以及将交流电流转换成直流电流。TPIM19为控制***的元件，下文将参照图2进行说明。TPIM19通过传递导线29与第一电动机/发电机56相连通，并且TPIM19同样通过传递导线31与第二电动机/发电机72相连通。电流根据ESD74是充电或放电，可传送至ESD74或取自ESD74。
在电机驱动控制中，各自的逆变器接收来自DC线的电流，并且通过传递导线29和31将AC电流提供给各自的电机。在再生控制中，各自的逆变器通过传递导线29和31接收来自电机的AC电流，并且将电流提供给DC线27。提供给逆变器或从逆变器获取的净DC电流决定电能存储装置74的充电或放电运行模式。优选地，电机A56和电机B72为三相AC电机，并且逆变器包括补偿三相功率电子器件，该补偿三相功率电子器件可操作以将直流电流转换成交流电流，以及将交流电流转换成直流电流。
再次参照图1，驱动齿轮80可以设置在输入元件12上。如描绘的，驱动齿轮80将输入元件12固定连接至第一行星齿轮组24的外齿轮元件30，并且因此，驱动齿轮80通过行星齿轮组24和/或26接收来自发动机14和/或电动机/发电机56和/或72的功率。驱动齿轮80啮合地接合惰轮82，该惰轮又啮合地接合传动齿轮84，该传动齿轮固定至轴86的一端。轴86的另一端可以固定至辅助液压/变速器流体泵和/或功率输出(‘PTO’)单元，其以88单独地或共同地标明。
现参照图2，显示了包括分布式控制器结构的控制***的框图。在下文中描述的元件包括整车控制结构的子***，并且可操作以提供在此描述的动力***的协调***控制。控制***可操作以综合相关信息和输入，并且执行算法以控制各种执行元件实现控制目标，其中包括如燃油经济性、排放、性能、操作性的参数和包括ESD74的电池和电机56，72的硬件保护。分布式控制器结构包括多个处理器和装置，其中包括在此称之为混合动力控制处理器(‘HCP’)5的***控制器、发动机控制模块(‘ECM’)23、变速器控制模块(‘TCM’)17、电池组控制模块(‘BPCM’)21、附件功率模块(‘APM’)114、以及电机控制处理器(‘MCP’)22，23。MCP优选地包括第一和第二电机控制处理器，以MCPA33和MCPB22标明。用户界面(‘UI’)13可操作地连接至多个其他装置，利用该用户界面，车辆操作者典型地控制或引导车辆和包括变速器10的动力系的操作。车辆操作者向UI13提供输入的典型装置包括加速踏板、制动踏板、变速器挡位选择、以及车速巡航控制件。前述控制器和装置的每一个均经由高速局域网(‘LAN’)总线与其他控制器、装置、传感器和执行元件相通讯，该高速局域网总线一般以标记6示出在图2中。LAN总线6允许在各种处理器、控制器、以及装置之间进行控制参数和指令的结构化通讯。所利用的特定通讯协议为专用的。作为示例，一种通讯协议为汽车工程师协会标准J1939。其他通讯协议是公知的，并且不特定地与本发明相关。LAN总线和合适的协议提供前述控制器，以及提供例如防抱死，牵引力控制以及车辆稳定性功能的其他控制器之间的鲁棒通信和多控制模块接口。
***控制器HCP5提供混合动力***的全局控制(overarching control)，用于协调包括ECM23、TCM17、MCPA33、MCPB22以及BPCM21的各种装置的运行。基于来自UI13和动力系的各种输入信号，HCP5产生各种指令，包括：发动机转矩指令，TE_CMD；离合器转矩指令，用于混合动力变速器10的各种离合器C1，C2，C3，C4的TCL_N；以及电机转矩指令，分别用于电机A56和B 72的TA_CMD和TB_CMD。HCP5的功能典型地包括：确定***运行约束，和(多个)优化的***运行点；确定变速器范围状态；确定并控制所需发动机转速和变速器10的输入速度；判断动力系的输出转矩；控制ESD74的再生；确定优化的发动机转矩，并发出指令将发动机转矩传送给ECM23；确定发动机启动/停止的运行状态；当这样装配时，发出需求的发动机随选排量运行状态的指令；发出用于ESD的电池继电器的运行状态的指令；解释并诊断变速器变速杆位置(‘PRNDL’)范围选择传感器；控制主动传动系阻尼；以及控制内燃机启动。HCP5具有保护并诊断***运行的责任，并且通过控制***转矩输出和范围状态提供***安全。
第一和第二电机控制处理器，以MCPA33和MCPB22标明，其每一个均包括可操作以控制相应电机A，B的运行的装置。其优选地包括一对功率逆变器和电机控制处理器，该电机控制处理器配置成接收电机控制指令并根据其控制逆变器状态，从而为电机提供驱动或再生功能。MCPA33和MCPB22优选地执行以下操作：感测电机和功率逆变器的运行；接收电机转矩指令，TA_CMD和TB_CMD；控制发动机压缩脉冲消除，确定用于电机A，B的电机电流指令；确定用于电机A，B和功率逆变器的限制；控制至电机A，B的电机电流；确定电机A，B的转速；诊断逆变器和电机的故障；并且用于保护电机和功率逆变器。而且，通过控制电机转矩TA，TB，对车载诊断(OBD)和***安全提供辅助支持。MCPA33和MCPB22基于来自HCP5的输入，可操作以产生用于电机A和B的转矩指令，TA_CMD和TB_CMD，其中HCP5是由操作者通过UI13的输入和***运行参数而驱动的。分别用于电机A和电机B的单个电机速度信号NA和NB从电机相信息或传统的旋转传感器而获得。MCPA33和MCPB22确定并将电机速度NA和NB传递到HCP5。电能存储装置74为经由DC线27连接至MCPA33和MCPB22的高压直流电。电流根据ESD74是否充电或放电而传递至MCPA33和MCPB22或从MCPA33和MCPB22而获取。
ECM23包括经由多条合起来如排线35所示的散的线，信号地并可操作地连接至发动机14的装置。ECM23用于从各种传感器获取数据，并且分别控制发动机14的各种执行元件。ECM23接收来自HCP5的发动机转矩指令，TE_CMD，并且产生所需车轴转矩，TAXLE_DEs，以及传递到HCP5的实际发动机转矩，TE_ACT的指示。各种其他可以由ECM23感测的参数包括发动机冷却剂温度，发动机输入到轴14以传递到变速器的输入速度(NE)，歧管压力，环境温度，以及环境压力。各种可以由ECM23控制的执行元件包括燃油喷射器，点火模块，以及节气门控制模块。ECM23的其他功能可以包括解释和诊断加速踏板输入，确定车轴转矩判定，提出车轴转矩需求，确定和传递发动机限制，以燃油流形式确定和传递发动机成本。ECM产生动力系曲轴激活信号，该信号传递到HCP5。ECM支持发动机启动停止模式操作。ECM优选地从动力系电子冷却剂传感器读取温度，并且基于来自冷却剂传感器的输入而驱动冷却剂泵。ECM感测各种发动机输入，并且根据以上输入，通过激活点火火花，燃油，空气控制，随选排量(当其在发动机上实现时)控制发动机转矩和排放，并且执行发动机诊断程序，其包括作为用于车载诊断(OBD)执行的主控制器运行。
TCM17包括可操作地连接至变速器10并用于从各种传感器获取数据的装置，并且经由多条合起来如排线41所示的散线向变速器提供指令信号。从TCM17至HCP5的输入包括每个离合器C1，C2，C3和C4的离合器转矩，TCL_N，以及输出轴64的转速No。TCM优选地通过执行以下任务而运行：感测至变速器的输入；执行从HCP5接收的流控逻辑阀指令和离合器指令，以控制变速器10中的液压***，从而控制离合器C1，C2，C3和C4；解释和诊断PRNDL范围选择；诊断变速器10的操作；以及作为变速器OBD的执行的主控制器。出于控制目的，其他执行元件和传感器可以用于提供从TCM至HCP的额外信息。
BPCM21包括信号连接一个或多个可操作以监控ESD74的电流或电压参数的传感器的装置，以便将关于电池状态的信息提供给HCP5。这些信息包括电池荷电状态，Bat_SOC，以及其他电池状态，包括电压，VBAT，以及可获得的功率，PBAT_MIN和PBAT_MAX。BPCM可操作以致动电池继电器，并且诊断电池状态，包括寿命状态，并且为OBD***提供辅助支持。
APM114包括用于将来自ESD的300伏转换为车辆中使用的12V和42V的装置，以便提供12V附加功率和42V附加功率。可操作以将12V转换为300V，以便提供跳跃辅助和自身诊断。
上述的每个装置和处理器优选地为通用数字计算机，其通常包括微处理器或中央处理器、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、高速时钟、模数(A/D)和数模(D/A)电路、以及输入/输出电路和装置(I/O)和合适的信号调节与缓冲电路。每个控制器具有一套控制算法，其包括存储在ROM中的常驻程序指令和标定，并且执行以提供每个计算机的各自的功能。
每个装置中的控制算法和状态预估典型地在预置的循环周期中执行，以使得每个算法在每个循环中至少执行一次。存储在非易失性的存储装置中的算法由其中一个中央处理单元执行，并且可操作以监控来自传感装置的输入，并且使用预置标定执行控制和诊断程序，以控制各个装置的控制运行。典型地按规定时间间隔执行循环周期，例如在正在进行的发动机和车辆运行过程中，每3.125，6.25，12.5，25，50和100毫秒执行一次。可选择地，响应于事件的发生而执行算法。
响应于如通过UI13获取的操作者的行为，***控制器HCP5和一个或更多其他装置确定所需的变速器输出转矩，TO。混合动力变速器10的选择性操作的部件可适当地控制和操纵以响应于操作者需求。例如，在图1和2中所示的实施例中，当操作者选择了向前驱动的范围，并且操作了加速踏板或制动踏板，HCP5基于由ECM23读出的UI13的输入确定变速器的输出转矩需求。这个影响车辆如何以及何时加速或减速。最终的车辆加速受其他因素影响，其中包括，例如，路面负载、路面坡度以及车重。HCP5监控转矩产生装置的参数状态，并确定达到需求转矩输出所需要的变速器的输出。在HCP 5的控制下，变速器10在从慢到快的输出速度的范围内运行，以满足操作者的需求。
双模式、复合-分离、机电混合动力变速器包括输出元件64，其通过变速器10中的两个不同的传动机构接收输出功率，并且以参照图1描述的几种变速器操作模式运行，表1显示如下：
表1
    变速器操作模式   致动的离合器
    模式I固定传动比1固定传动比2模式II固定传动比3固定传动比4   C1 70C1 70C1 70C2 62C2 62C2 62 C4 75C2 62C4 75C3 73
在表中描述的各种变速器操作模式表明对于每种操作模式特定离合器C1，C2，C3和C4中的哪些接合或致动。另外，在各种变速器操作模式中，电机A 56或电机B72每个均可以作为电动机运行，分别标明为MA，MB，并且，无论电机A56是否以发电机运行，均标明为GA。当为了将第三行星齿轮组28的外齿轮元件46“接地”而致动转矩传递装置70时，选择第一模式，或第一传动机构。当松开转矩传递装置70，并且同时致动转矩传递装置62以将轴60连接至第三行星齿轮组28的行星架52时，选择第二模式，或第二传动机构。当电机56，72以电动机和发电机运行时，本发明范围之外的其他因素起作用，并且在此不作讨论。
显示于图2中的控制***可操作以提供在每种操作模式中从相对慢到相对快的轴64的变速器输出转速NO的范围。在每种模式中具有慢到快输出转速范围的两种模式的组合使得变速器10将车辆从静止状态驱动至高速公路速度，并且满足各种如前所述的其他要求。另外，控制***协调变速器10的操作，以使得允许在模式之间的同步换档。
第一和第二操作模式指的是这样的情况，其中变速器功能由一个离合器(即离合器C162或C270)以及由电动机/发电机56和72受控的速度和转矩来控制。以下描述了一定的操作范围，其中固定传动比通过应用额外的离合器而实现。该额外的离合器可以是离合器C373或C475，如以上表格中显示的。
当应用额外的离合器时，实现变速器的输入/输出速度的固定比率，即NI/NO。电动机/发电机56，72的转速根据由离合所限定的机构的内部旋转确定，并且与在轴12上确定或测量的输入转速NI成比例。电动机/发电机工作为电动机或发电机。它们完全独立于发动机而输出功率流，从而能够均为电动机，均工作为发电机，或其中的任意组合。这样就使得，例如，在以固定传动比1操作的过程中，通过接收来自能量存储装置74的功率的行星齿轮组28，来自发动机的功率和来自电机A与B的功率提供了在轴64处从变速器输出的驱动功率。
在模式I或模式II操作过程中，通过致动或解除一个额外的离合器，可以在固定传动比操作与模式操作之间切换变速器操作模式。通过由控制***执行的算法来确定操作处于固定变速比或模式控制中，并且这种确定超出了本发明的范围。
操作模式可以重叠操作的传动比，并且选择再次取决于驾驶者的输入和车辆对该输入的反应。当离合器C170和C475接合时，范围1主要落入模式I的操作中。当离合器C262和C170接合时，范围2落入模式I和模式II中。当离合器C262和C475接合时，第三固定传动比范围主要在模式II的过程中获得，当离合器C262和C373接合时，第四固定传动比范围在模式II的过程中获得。值得注意的是，模式I和模式II的操作范围典型地明显重叠。
由于机械和***限制，约束了上文中描述的典型动力***的输出。由于在轴1 8处测量的发动机输出速度NE和在轴12处测量的变速器输入速度NI的限制以及标明为+/-NA，+/-NB的电机A和B的速度限制而限制了在轴64处测量的变速器的输出速度NO。变速器64的输出转矩TO类似地受到发动机输入转矩TE和在瞬态转矩阻尼器20之后的轴12处测量的输入转矩TI和电机A 56和B72的转矩的限制(TA_MAX，TA_MIN，TB_MAX，TB_MIN)的限制。
现参照图3，显示了用于控制图1和2中的动力***的控制***的结构的实施例。动力***优选地包括内燃机14和电机，即电机A56，B72，其可操作地连接至双模式、复合-分离、机电变速器10，以向车辆提供驱动转矩。各种装置和处理器经由两个高速、双线局域网(LAN)总线信号连接，该局域网总线包括车辆总线106以及混合动力总线107。还有低速LAN总线108，其信号连接至装配线诊断连接器(‘ALDL’)136，该连接器可连接包括例如组装工厂技术员和服务技术员用于与车辆控制***通讯的计算机和手持诊断工具在内的远程装置138。ALDL136也优选地信号连接至车辆总线106。
以下装置经由车辆总线106信号连接：TCM17、车辆***包括后轮驱动车辆时的可选的分动箱控制模块(TCCM)118；车辆***包括前轮驱动车辆时的可选的电动后轴驱动模块(ERDM)116；ECM23；TPIM19，其包括单个的控制器装置，该控制器装置包括HCP5，MCPA33，MCPB22；燃油***控制模块(FSCM)132；实时阻尼模块(RTDM)130；远程通讯装置128；电子制动控制模块(EBCM)126；电动动力转向(EPS)124；电池组控制模块(BPCM)21，通讯网关模块(CGM)122；车身控制模块(BCM)120。
以下装置经由混合动力总线106信号连接：ECM23；TPIM19，其包括HCP5、MCPA33、MCPB22；惯性传感器控制模块(ISCM)134；附件功率模块(APM)114；车辆***包括前轮驱动车辆时的可选的电动后轴驱动模块(ERDM)116；通讯网关模块(CGM)122；电子制动控制模块(EBCM)126。
包括单个控制器装置HCP5、MCPA33、MCPB22的TPIM19优选地包括单个的集成电路，该集成电路包括用于HCP、MCPA和MCPB的处理器装置。在HCP与MCPA之间有第一串行***接口总线(‘SPI’)110，在HCP与MCPB之间有第二SPI总线110。每条SPI总线均包括允许在装置之间直接通讯的全双工同步串行数据连接器，其中HCP作为主装置可操作以直接将装置控制数据传输至MCPA或MCPB。***控制器HCP5经由第一和第二SPI总线110直接分别信号连接至MCPA33与MCPB22，因此在无需等待经由车辆总线106或混合动力总线107产生通讯的情况下，实现装置之间的高速通讯。SPI通讯的特定细节对于所属领域技术人员是公知的，并且在.此不作详细说明。在该实施例中，经车辆总线106和混合动力总线107每个6.25毫秒的周期将信息典型地从HCP传送至MCPA与MCPB。
现在参照图4，显示了用于控制图1和2中的动力***的控制***结构的其他的细节。图4中显示的具有与图1，2和3中共同的参考数字的装置包括相同或相似的装置。图4以更多的细节显示了装置和模块的特定布置，并且强调了控制装置与动力***和车辆***中的各种部件之间的通讯连接。动力***优选地包括内燃机14和电机，即电机A56，B72，其可操作地连接至双模式、复令-分离、机电变速器10，以便向车辆1提供驱动转矩。控制***包括多个经由两个高速、双线局域网(LAN)总线信号连接的控制装置，该局域网总线包括车辆总线106以及混合动力总线107。
动力***的控制***优选地包括以下控制装置：ECM23；TPIM19，其包括单个的控制器装置，该控制器装置包括HCP5、MCPA33和MCPB22；TCM17；以及APM114。车辆总线106提供ECM23、HCP5、MCPA33、MCPB22、TCM17以及车辆1和BPCM21之间的第一通讯连接。混合动力总线107提供ECM23、HCP5、MCPA33、MCPB22以及APM114之间的第二通讯连接。
典型地***为动力***的各种元件与特定控制装置之间提供直接电信号连接，以便于优选地以更快的更新速度在由车辆总线106和混合动力总线107提供的正常通道之外提供信息通讯。这便利了提高***控制。ECM23经由多条合起来如排线35所示的散线直接连接至发动机14。这些线中的一条清楚地脱离排线35而示出，其包括钢缆线，该钢缆线为来自发动机曲轴位置传感器11的信号线45。来自发动机曲轴位置传感器11的信号线45直接并联地接线至HCP5，以将来自曲轴位置传感器11的直接信号信息提供至HCP，用于提高***控制。为了监控冷却剂温度、冷却剂水平以及发动机罩开关，并且为了实现一个或多个冷却剂流泵的控制，ECM23优选地进一步经由排线201直接连接至车辆1。为了控制电池接触器，并且为了执行高压互锁保护***，以防止暴露在高压水平下的危险，HCP5优选地进一步经由排线203直接连接至BPCM21。HCP优选地进一步经由排线205直接连接至变速器10，以具有来自PRNDL传感器的冗余输入，并且为电动辅助液压泵(未示出)提供控制，该液压泵可操作以将加压的液压液传送至变速器10的液压回路。排线205包括介于HCP5与辅助液压泵之间的专用线缆，以从HCP5向电动辅助液压泵提供直接控制。HCP能够经由专用线缆直接致动辅助液压泵。
TCM17优选地经由多条合起来如排线41所示的散线直接连接至变速器10。APM114经由多条合起来如排线207所示的散线直接连接至12/24V直流电力***115，以提供12V直流电池的充电，调节42V直流***的运行，以及提供起动的辅助。HCP5经由第一和第二SPI总线110直接连接至MCPA和MCPB。
已经参考优选实施例和其改进对本发明作了详细的说明。进一步的改进和变换可以在阅读与理解说明书的基础上，在其他部分上进行。本发明旨在包括落入在本发明范围之内的所有这样的改进和变换。

Claims (24)

1.一种用于动力***的控制装置，所述动力***包括内燃机和一对电机，所述一对电机中的每一个均可操作以连接至双模式、复合-分离、机电变速器，所述控制装置包括：
包括***控制器与第一和第二电机控制处理器的第一控制装置；
可操作以经由第一高速通讯总线、第二高速通讯总线、以及第一和第二串行***接口总线与第一和第二电机控制处理器相通讯的***控制器；以及
所述第一和第二电机控制处理器可操作以基于来自***控制器的输入，控制所述一对电机与电能存储装置之间的电力流。
2.根据权利要求1的控制装置，进一步包括：可操作以控制内燃机的第二控制装置。
3.根据权利要求2的控制装置，进一步包括：第二控制装置可操作以执行来自***控制器的指令以控制内燃机。
4.根据权利要求3的控制装置，其特征在于，第二控制装置可操作以执行来自***控制器的指令以控制内燃机进一步包括第二控制装置可操作以控制内燃机的转矩输出。
5.根据权利要求2的控制装置，进一步包括：可操作以控制双模式、复合-分离、机电变速器的多个转矩传递离合器的致动的第三控制装置。
6.根据权利要求5的控制装置，进一步包括***控制器可操作以经由第一高速通讯总线与第二和第三控制装置相通讯。
7.根据权利要求6的控制装置，进一步包括***控制器可操作以经由第一高速通讯总线与用户界面装置相通讯。
8.根据权利要求7的控制装置，进一步包括，***控制器可操作以确定：内燃机的指令转矩输出；每个电机的指令转矩输出；以及
变速器的多个转矩传递离合器的指令转矩，每个指令转矩输出均基于使用用户界面而确定的操作者输入。
9.根据权利要求5的控制装置，进一步包括，***控制器可操作以控制附件电力。
10.根据权利要求9的装置，其特征在于，第一和第二电机控制装置经由第一高速通讯总线。
11.根据权利要求2的控制装置，其特征在于，动力***进一步包括内燃机具有曲轴位置传感器，其包括：
曲轴位置传感器信号地连接至：
使用专用电缆的第二控制装置；以及
使用专用电缆的第一控制装置的***控制器。
12.根据权利要求11的控制装置，其特征在于，动力***进一步包括双模式、复合-分离、机电变速器包括电动辅助液压泵，包括：
***控制器可操作以使用连接至电动辅助液压泵的专用电缆来控制电动辅助液压泵。
13.根据权利要求1的控制装置，其特征在于，***控制器可操作以经由第一和第二串行***接口总线与第一和第二电机控制处理器相通讯包括***控制器可操作以实现与第一和第二电机控制处理器的直接通讯。
14.根据权利要求1的控制装置，其特征在于，第一和第二电机控制处理器可操作以基于来自***控制器的输入控制所述一对电机与电能存储装置之间的电力流进一步包括：
第一和第二电机控制处理器可操作以将存储在电能存储装置中的电能传递至电机，用以转化成驱动转矩。
15.根据权利要求14的控制装置，其特征在于，第一和第二电机控制处理器可操作以基于来自***控制器的输入控制所述一对电机与电能存储装置之间的电力流进一步包括：
第一和第二电机控制处理器可操作以将由电机产生的电能传递至电能存储装置。
16.一种用于动力***的制品，所述动力***包括一对电机，所述一对电机的每一个均可操作以将电能转换为传递至机电变速器的驱动转矩，所述制品包括：
包括***控制器与第一和第二电机控制处理器的控制装置；
***控制器可操作以经由第一和第二串行***接口总线与第一和第二电机控制处理器相通讯；以及
第一和第二电机控制处理器可操作以基于来自***控制器的输入控制所述一对电机与电能存储装置之间的电能流。
17.根据权利要求16的制品，其特征在于，所述***控制器进一步可操作以经由第一高速通讯总线、第二高速通讯总线、以及第一和第二串行***接口总线与第一和第二电机控制处理器相通讯。
18.根据权利要求17的制品，其特征在于，机电变速器包括双模式、复合-分离、机电变速器，所述双模式、复合-分离、机电变速器包括多个转矩传递离合器。
19.根据权利要求18的制品，其特征在于：
机电变速器包括电动辅助液压泵；以及
该***控制器可操作以使用直接连接至电动辅助液压泵的专用电缆控制电动辅助液压泵。
20.根据权利要求19的制品，其特征在于，所述动力***进一步包括内燃机，所述内燃机包括曲轴位置传感器，其中所述曲轴位置传感器使用第一专用电缆信号连接至第一控制装置的***控制器，并且使用第二专用电缆信号连接至发动机控制装置。
21.一种用于控制动力***的方法，所述动力***包括***控制器与可操作以控制一对电机的第一和第二电机控制处理器，所述第一和第二电机控制处理器可操作以控制所述一对电机与电能存储装置之间的电力流，所述方法包括：
利用第一高速通讯总线在***控制器和每个第一和第二电机控制处理器之间通讯，
利用第二高度通讯总线在***控制器和每个第一和第二电机控制处理器之间通讯，并且
利用第一和第二串行***接口总线在***控制器和第一和第二电机控制处理器之间通讯。
22.根据权利要求21的方法，进一步包括：执行从***控制器传递至可操作以控制内燃机的第二控制装置的指令。
23.根据权利要求22的方法，其特征在于，所述动力***进一步包括该内燃机与该一对电机中的每一个均可操作以向双模式、复合-分离、机电变速器提供驱动转矩，所述方法进一步包括：
将从内燃机的曲轴位置传感器输出的信号直接传递至第二控制装置；并且
将从内燃机的曲轴位置传感器输出的信号直接传递至***控制器。
24.根据权利要求23的方法，其特征在于，双模式、复合-分离、机电变速器进一步包括电动辅助液压流体泵，所述方法进一步包括：
使用直接从***控制器传递来的输出信号控制辅助液压流体泵。
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