CN101445110B - 用于确定混合动力变速器输入转矩约束的方法 - Google Patents

Abstract

用于确定混合动力变速器输入转矩约束的方法，混合动力变速器包括转矩机械和连接到转矩机械上的储能装置。所述混合动力变速器可操作地在输入部件和输出部件和转矩机械之间传递动力。用于控制所述混合动力变速器的方法，包括监控混合动力变速器运行参数、监控操作者对动力的需求、基于混合动力变速器运行参数状态来确定输出部件的输出转矩范围、基于操作者对动力的需求来约束对输出部件的输出转矩范围和基于受约束的对输出部件的输出转矩范围来确定对输入部件的输入转矩约束。

Description

用于确定混合动力变速器输入转矩约束的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年11月3日申请的美国临时申请No.60/985,225的优先权，在此结合其作为参考。

技术领域

本发明涉及用于混合动力变速器的控制***。

背景技术

在本部分中的表述仅提供与所公开的内容相关的背景资料并且可能并不构成现有技术。

已知动力系的结构包括转矩产生装置(包括内燃机和电机)，其通过变速器装置将转矩传递到输出部件上。一个示例性的动力系包括双模式、复合分离、机电变速器，其使用输入部件和输出部件，所述输入部件用于接收来自主动力源(优选为内燃机)的运动转矩。输出部件可操作地连接到机动车的传动***上用于传递牵引转矩。电机(可用作电动机或发电机)向变速器产生与来自内燃机的转矩输入无关的转矩输入。电机可以将车辆的动能(通过车辆的传动***传递的)转换为可储存在电能存储装置中的电能。控制***监控来自车辆和操作者的不同输入，并且提供动力系的操作控制，包括控制变速器的工作状态和换档，控制转矩产生装置并调节电能存储装置和电机之间的电能互换以管理变速器的输出(包括转矩和转速)。

发明内容

一种混合动力变速器，包括转矩机械和连接到其上的储能装置。该混合动力变速器用于在输入部件和输出部件和转矩机械之间传递动力。一种用于控制所述混合动力变速器的方法，包括监控混合动力变速器运行参数、监控操作者对动力的需求、基于混合动力变速器运行参数状态来确定对输出部件的输出转矩范围、基于操作者对动力的需求来约束输出部件的输出转矩范围和基于受约束的对输出部件的输出转矩范围来确定对输入部件的输入转矩约束。

附图说明

现在将参照附图来描述一个或多个实施例，其中：

图1是本发明的示例性动力系的示意图；

图2是用于本发明的控制***和动力系的示例性结构的示意图；

图3至5是用于控制和管理本发明的混合动力***中的转矩的一控制***结构的示意性流程图；和

图6是本发明的图形示意图。

具体实施方式

现在参照附图，其中这些显示仅是用于图解而非限制某些示例性实施例。图1和2描述了示例性的混合动力系。图1中描述了本发明的示例性的混合动力系，在一个实施例中，其包括可操作地连接到发动机14和转矩机械上的双模式、复合分离、机电的混合动力变速器10，所述转矩机械包括第一和第二电机(‘MG-A’)56和(‘MG-B’)72。发动机14和第一与第二电机56与72各自产生可以传输到变速器10上的动力。由发动机14和第一与第二电机56与72所产生并且传输到变速器10中的动力被描述为输入和电动机转矩(此处分别称为T_I、T_A和T_B)，和速度(此处分别被称为N_I、N_A和N_B)。

示例性的发动机14包括有选择地在几种状态中运行以经过输入轴12将转矩传递到变速器10上的多缸式内燃机，并且可以是点燃式或压燃式发动机。发动机14包括可操作地连接到变速器10的输入轴12上的曲轴(未显示)。转速传感器11监控输入轴12的转速。由于在发动机14和变速器10之间的输入轴12上布置了转矩消耗部件(例如，液压泵(未显示)和/或转矩管理装置(未显示)，所以来自发动机14的功率输出(包括转速和发动机转矩)可以不同于变速器10的输入速度N_I和输入转矩T_I。

示例性的变速器10包括三个行星齿轮组24、26与28，和四个有选择地接合的转矩传递装置，即离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75。如此处所使用的离合器是指任何种类的摩擦转矩传递装置(例如，包括单板或复板离合器，或组件、带式离合器，以及制动器)。液压控制回路42(优选地，通过变速器控制模块(今后称为‘TCM’)17)用于控制离合器的状态。离合器C2 62和C475优选包括应用液压的旋转摩擦离合器。离合器C1 70和C3 73优选包括可以有选择地档接到(grounded to)变速箱68上的液压控制的固定装置。各离合器C170、C2 62、C3 73和C4 75优选是液压应用的、经过液压控制回路42有选择地接收增压液压流体。

第一和第二电机56和72优选包括三相交流电机，其各包括定子(未显示)和转子(未显示)，和相应的分相器80和82。用于各电机的电动机定子档接到变速箱68的外面部分上，并且包括定子铁芯，该定子铁芯具有从其延伸的盘绕电绕组。用于第一电机56的转子经过第二行星齿轮组26支承在毂衬齿轮上，所述毂衬齿轮可操作地附着到轴60上。用于第二电机72的转子固定地附着到一筒形轴毂66上。

各分相器80和82优选包括变磁阻的装置，该变磁阻的装置包括分相器定子(未显示)和分相器转子(未显示)。分相器80和82被恰当地定位并且组装在第一和第二电机56和72中相应的一个上。相应的分相器80和82的定子可操作地连接到第一和第二电机56和72的一个定子上。分相器转子可操作地连接到相应的第一和第二电机56和72的转子上。各分相器80和82信号并且可操作地连接到变速器功率逆变器控制模块(今后称为‘TPIM’)19上，并且所述控制模块分别检测和监控分相器转子相对于分相器定子的旋转位置，从而监控第一和第二电机56和72中相应的一个的旋转位置。另外，来自分相器80和82的输出信号被译码以分别为第一和第二电机56和72提供旋转速度(即，N_A和N_B)。

变速器10包括输出部件64(例如，轴)，所述输出部件可操作地连接到车辆(未显示)的传动***90上，以向传动***90提供传递到车轮93上的输出功率，如图1中显示的一个车轮。输出部件64的输出功率表示为输出转速N_O和输出转矩T_O。变速器输出速度传感器84监控输出部件64的转速和转动方向。各车轮93优选配备有适合监控车轮转速(V_SS-WHL)的传感器94，通过图2所描述的分布式控制模块***的控制模块来监控所述传感器的输出，以确定用于制动器控制、牵引控制与车辆加速度管理的车辆的速度和绝对及相对的车轮转速。

来自发动机14的输入转矩和来自第一与第二电机56与72的电动机转矩(分别为T_I、T_A和T_B)，由来自燃料或存储在电能存储装置(今后称为‘ESD’)74中的电势的能量转换所产生的。ESD 74经过直流(DC)传输导线27高压直流连接到TPIM 19上。传输导线27包括接触器开关38。当接触器开关38被闭合时，在正常条件下，电流可以在ESD 74和TPIM 19之间流动。当接触器开关38断开时，在ESD 74和TPIM 19之间流动的电流被切断。TPIM 19通过传输导线29往返于第一电机56传输电能，并且TPIM 19同样通过传输导线31往返于第二电机72传输电能，以响应于电动机转矩T_A和T_B满足第一和第二电机56和72的转矩指令。根据ESD 74充电或放电来向ESD 74传输电流或从ESD 74中输出电流。

TPIM 19包括一对功率逆变器(未显示)和相应的电动机控制模块(未显示)，所述电动机控制模块构造成接收转矩指令和控制转换状态，以用于提供满足所指令的电动机转矩T_A和T_B的电动机驱动或再生功能。功率逆变器包括已知的补偿三相功率电子装置，并且各包括多个用于将来自ESD 74的直流电通过高频切换而转换为用于给第一和第二电机56和72中相应的一个提供动力的交流电的绝缘栅双极晶体管(未显示)。绝缘栅双极晶体管构造成开关式电源，以接收控制指令。一般每个三相电机的各相有一对绝缘栅双极晶体管。控制绝缘栅双极晶体管的状态以控制电动机驱动的机械功率的产生或电力再生功能。三相逆变器经过直流传输导线27接收或供应直流电，并且将所述直流电转换为三相交流电或者由交流电转换为直流电，其经过传输导线29和31被传导到第一和第二电机56和72中或从其中传导出来以分别用作电动机或发电机。

图2是分布式控制模块***的示意性框图。在下文中所描述的元件包括车辆总的控制结构的子集合，并且提供了图1中所描述的示例性混合动力系的控制的协调***。分布式控制模块***综合相应的信息和输入，并且执行算法以控制不同的致动器来满足控制目标，包括与燃料经济性、排放物、性能、操纵性能和硬件(包括ESD 74的电池、第一与第二电机56与72)保护有关的目标。分布式控制模块***包括发动机控制模块(今后称为‘ECM’)23、TCM 17、电池组控制模块(今后称为‘BPCM’)21和TPIM 19。混合控制模块(今后称为‘HCP’)5提供了ECM 23、TCM 17、BPCM 21和TPIM 19的监督控制和协调。用户界面(‘UI’)13可操作地连接到多个装置上，通过该用户界面，车辆操作者控制或指导电动机械的混合动力系的操作。所述装置包括加速踏板113(‘AP’)、操作者制动踏板112(‘BP’)、变速器档位选择器114(‘PRNDL’)和车辆速度巡航控制器(未显示)。变速器档位选择器114可能具有离散数量的操作者可选位置，包括输出部件64的转动方向，以允许以前进的方向和相反方向之一。

上述控制模块经过局域网(今后称为‘LAN’)总线6与其他控制模块、传感器和致动器进行通讯。局域网总线6允许不同控制模块之间的运行参数的状态和致动器指令信号的结构化通讯。所使用的特定通信协议是专用的。局域网总线6和适当的协议在上述控制模块及提供包括(例如)防抱死制动、牵引控制和车辆稳定性的功能的其他控制模块之间提供了鲁棒信息和多控制模块交接。可以使用多条通信总线来提高通信速度并且提供某种程度的信号冗余度和完整性。还可以使用直接链路(例如，串行***接口(‘SPI’)总线(未显示))来实现单独控制模块之间的通讯。

HCP 5提供了用来协调ECM 23、TCM 17、TPIM 19和BPCM 21运行的混合动力系的监督控制。基于来自用户界面13和混合动力系(包括ESD 74)的不同输入信号，HCP 5确定操作者转矩请求、输出转矩指令、发动机输入转矩指令、用于变速器10所应用的转矩传递离合器C1 70、C2 62、C3 73、C4 75的离合器作用转矩和用于第一与第二电机56与72的电动机转矩T_A和T_B。TCM17可操作地连接到液压控制回路42上，并且提供包括监控不同的压力传感器装置(未显示)和产生及向不同的电磁线圈(未显示)传输控制信号从而控制容纳在液压控制回路42内部的压力开关和控制阀的不同功能。

ECM 23可操作地连接到发动机14上，并且用作从传感器和发动机14的控制致动器经过多个分散线路(为简单起见，显示为集成的双向接口电缆35)获得数据。ECM 23接收来自HCP 5的发动机输入转矩指令。ECM 23基于所监控到(传输到HCP 5上)的发动机的转速和负荷来确定在该时间点提供给变速器10的发动机的实际输入转矩T_I。ECM 23监控来自转速传感器11的输入以确定传输到输入轴12上的发动机输入速度，所述输入速度被转换为变速器输入速度N_I。ECM 23监控来自传感器(未显示)的输入以确定发动机的其他运行参数(例如，包括歧管压力、发动机冷却温度、环境温度和环境压力)的状态。例如，可以根据歧管压力或者监控加速踏板113的操作者输入来确定发动机负荷。ECM 23产生并传输指令信号以控制发动机致动器，例如包括燃料喷射器、点火模块和节气门控制模块(均未显示)。

TCM 17可操作地连接到变速器10上，并且监控来自传感器(未显示)的输入以确定变速器运行参数的状态。TCM 17产生并传输指令信号以控制变速器10，包括控制液压控制回路42。从TCM 17到HCP 5的输入包括用于各离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75的离合器作用转矩和输出部件64的旋转输出速度N_O。为了控制的目的，可以使用其他致动器和传感器来从TCM 17向HCP5提供辅助信息。如下文所描述的，TCM 17监控来自压力开关(未显示)的输入并且有选择地致动液压控制回路42的压力控制电磁线圈(未显示)和换档电磁线圈(未显示)以有选择地致动不同的离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75来获得变速器工作范围的状态。

BPCM 21信号连接到传感器(未显示)上以监控ESD 74(包括电流和电压参数的状态)来向HCP 5提供ESD 74的电池参数状态的信息指示。电池的参数状态优选包括电池的充电状态、电池电压、电池温度和有效的电池功率(称为P_{BAT_MIN}到P_{BT_MAX}的范围)。

制动器控制模块(今后称为‘BrCM’)22可操作地连接到车轮93的摩擦制动器(未显示)上。BrCM 22监控制动踏板112的操作者输入并且产生控制信号以控制摩擦制动器并向HCP 5发送一控制信号以基于该控制信号来操作第一和第二电机56和72。

每个控制模块ECM 23、TCM 17、TPIM 19、BPCM 21和BrCM 22优选为包括微处理器或中央处理器的通用数字计算机、存储介质、高速时钟、模拟-数字(‘A/D′)和数字-模拟(‘D/A’)电路、输入/输出电路与装置(‘I/O’)和适当的信号调节及缓冲电路，所述存储介质包括只读存储器(‘ROM’)、随机存取存储器(‘RAM’)、电可编程序只读存储器(‘EPROM’)。各控制模块具有一套控制算法，包括保存在一个存储介质中并且被执行来提供各计算机的相应功能的常驻程序指令和标定。控制模块之间的信息传输优选使用局域网(LAN)总线6和SPI总线来完成。在预置循环期间执行控制算法以便在每个循环周期至少执行一次。使用预置标定，通过一个中央处理器来执行保存在固定存储器装置中的算法以监控来自传感装置的输入并且执行控制和诊断程序以控制致动器的运行。在混合动力系正在运行的工作期间每隔规则间隔(例如，每隔3.125、6.25、12.5、25和100毫秒)来执行循环。另外，可以响应事件的发生来执行算法。

示例性的混合动力系有选择地按可以被描述为发动机状态和变速器状态的几种状态中的一种来运行，所述发动机状态包括发动机启动状态(‘ON’)和发动机停机状态(‘OFF’)中的一种，所述变速器状态包括多个固定档位和连续可变运行方式，参照以下的表1所描述的。表1

种类	发动机状态	变速器工作范围状态	应用的离合器
				M1_Eng_Off	OFF	EVT模式1	C1 70
M1_Eng_On	ON	EVT模式1	C1 70
				G1	ON	固定传动比1	C1 70 C4 75
G2	ON	固定传动比2	C1 70 C2 62
				M2_Eng_Off	OFF	EVT模式2	C2 62
M2_Eng_On	ON	EVT模式2	C2 62
				G3	ON	固定传动比3	C2 62 C4 75
G4	ON	固定传动比4	C2 62 C3 73

上面的表格描述了每个变速器工作范围状态，并且指出了对于每个工作范围状态应用了哪些具体的离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75。通过仅应用离合器C1 70来选用第一连续可变模式(即，EVT模式1或M1)，以便“档接”第三行星齿轮组28的外部齿轮部件。发动机状态可以是ON(‘M1_Eng_On’)或OFF(‘M1_Eng_Off’)中的一种。通过仅应用离合器C2 62以将轴60连接到第三行星齿轮组28的行星架上来选用第二连续可变模式(即，EVT模式2或M2)。发动机状态可以是ON(‘M2_Eng_On’)或OFF(‘M2_Eng_Off’)中的一种。为了该目的，当发动机状态为OFF时，发动机输入速度为0转/每分钟(‘RPM’)，即，发动机曲轴不转动。固定档位操作提供了变速器10的输入与输出速度(即，N_I/N_O)的固定传动比操作。通过应用离合器C1 70和C4 75来选用第一固定传动比操作(‘G1’)。通过应用离合器C1 70和C2 62来选用第二固定传动比操作(‘G2’)。通过应用离合器C2 62和C4 75来选用第三固定传动比操作(‘G3’)。通过应用离合器C2 62和C3 73来选用第四固定传动比操作(‘G4’)。由于在行星齿轮24、26和28中减小了传动比，所以输入与输出速度的固定传动比操作随着所增大的固定传动比操作而增大。第一和第二电机56和72的转速(分别为N_A和N_B)取决于由离合器所限定的机构的内部旋转并且与在输入轴12处所测得的输入速度成正比。

响应于通过用户界面13所捕获的加速踏板113和制动踏板112的操作者输入，HCP 5和一个或多个其他控制模块确定转矩指令以控制转矩产生装置(包括发动机14和第一与第二电机56与72)来满足输出部件64上且传递到传动***90的操作者转矩请求。如下文所描述的，基于来自用户界面13和混合动力系(包括ESD 74)的不同输入信号，HCP 5确定操作者转矩请求、从变速器10到传动***90的所指令的输出转矩、来自发动机14的输入转矩、用于变速器10的转矩传递离合器C1 70、C2 62、C3 73、C4 75的离合器转矩；和分别用于第一和第二电机56和72的电动机转矩。

最终车辆加速度可能受其他因素(例如，包括道路负载、道路坡度和车辆质量)的影响。基于混合动力系的各种工作特性来确定变速器10的工作范围状态。如以前所描述的，这包括通过加速踏板113和制动踏板112传输到用户界面13中的操作者转矩请求。可以根据指令所引起的混合动力系的转矩要求来确定所述工作范围状态，以按电能产生模式或转矩产生模式来运行第一和第二电机56和72。可以通过优化算法或程序来确定所述工作范围状态，所述算法或程序基于操作者对功率的要求、电池充电状态和发动机14与第一及第二电机56及72的能量效率来确定***的最佳效率。控制***基于执行优化程序的结果来管理来自发动机14和第一与第二电机56与72的转矩输入，并且优化***效率，从而管理燃料经济性和电池的充电。此外，可以基于部件或***中的故障来确定操作。HCP 5监控转矩产生装置，并且响应于输出部件64处的期望输出功率来确定需要从变速器10处输出的功率以满足操作者转矩请求。如在上述说明中所显而易见的，ESD 74和第一与第二电机56和72被电气地可操作地连接在一起以用于它们之间的功率流。此外，将发动机14、第一与第二电机56与72和电动变速器10机械地可操作地连接在一起以在它们之间传递能量转换以向输出部件64产生功率流。

图3显示了用于控制和管理具有多个转矩产生装置的混合动力***中的信号流的控制***结构，在下文中参照图1和2的混合动力***来描述，并且以可执行的算法和标定的形式常驻于上述控制模块中。所述控制***结构适用于具有多个转矩产生装置的备选的混合动力***，例如，包括具有发动机和单个电机的混合动力***、具有发动机和多个电机的混合动力***。另外，所述混合动力传统可以使用非电动的转矩机械和储能***，例如，使用液压传动的转矩机械(未显示)的液力机械混合动力变速器。

在操作中，监控加速踏板113和制动踏板112的操作者输入来确定操作者转矩请求。加速踏板113和制动踏板112的操作者输入包括可分别确定操作者转矩请求输入，其包括实时加速器输出转矩请求(‘Output Torque RequestAccel Immed’)、预计加速器输出转矩请求(‘Output Torque Request Accel Prdtd’)、实时制动器输出转矩请求(‘Output Torque Request Brake Immed’)、预计制动器输出转矩请求(‘Output Torque Request Brake Prdtd’)和轴转矩响应类型(‘AxleTorque Response Type’)。如此处所使用的，术语“加速器”是指当变速器档位选择器114的操作者选用位置指令车辆按前进方向行驶时向前推进的操作者请求引起车速在当前车速上增加。术语“减速度”和“制动器”是指操作者请求引起车速从当前车速下降。实时加速器输出转矩请求、预计加速器输出转矩请求、实时制动器输出转矩请求、预计制动器输出转矩请求和轴转矩响应类型是控制***的独立输入。另外，监控发动机14和变速器10的运行以确定输入速度(N_I)和输出速度(N_O)。

实时加速器输出转矩请求包括基于加速踏板113的操作者输入所确定的实时转矩请求。控制***响应实时加速器输出转矩请求控制来自混合动力***的输出转矩以引起车辆的正加速度。实时制动器输出转矩请求包括基于制动踏板112的操作者输入所确定的实时制动请求。控制***响应实时制动器输出转矩请求控制来自混合动力***的输出转矩以引起车辆的减速度或负加速度。将通过控制来自混合动力***的输出转矩所产生的车辆减速度与车辆制动***(未显示)为降低车辆速度所产生的减速度结合在一起以获得实时制动请求。

基于加速踏板113的当前操作者输入来确定实时加速器输出转矩请求，并且优选包括在输出部件64处产生实时输出转矩以给车辆加速的请求。实时加速器输出转矩请求是未整形的(unshaped)，但是可以通过在动力系控制之外影响车辆运行的事件来整形。所述事件包括动力系控制中用于防抱死制动、牵引控制和车辆稳定性控制的车辆级中止，其可以被用于未整形或速率限制实时加速器输出转矩请求。

基于加速踏板113的操作者输入来确定预计加速器输出转矩请求，并且包括输出部件64处的最优或优选输出转矩。在正常工作状态期间(例如，当不指令防抱死制动、牵引控制或车辆稳定性中的任何一个)，预计加速器输出转矩请求优选等于实时加速器输出转矩请求。当指令防抱死制动、牵引控制或车辆稳定性中的任何一个时，预计加速器输出转矩请求响应于防抱死制动、牵引控制或车辆稳定性控制有关的输出转矩指令保持使实时加速器输出转矩请求减小的优选输出转矩。

基于制动踏板112的操作者输入和控制摩擦制动器以产生摩擦制动力矩的控制信号来确定实时制动器输出转矩请求。

预计制动器输出转矩请求包括在输出部件64处响应制动踏板112的操作者输入的最优或优选制动器输出转矩，该最优或优选制动器输出转矩受限于容许在输出部件64处产生的的最大制动器输出转矩，而与制动踏板112的操作者输入无关。在一个实施例中，在输出部件64处产生的最大制动器输出转矩被限制为-0.2g。当车辆速度接近零时，可以将预计制动器输出转矩请求逐步减小到零，而与制动踏板112的操作者输入无关。如用户愿意，可以存在预计制动器输出转矩请求被设置为零的工作条件，例如，当操作者将变速器档位选择器114设置为倒档，并且当变速箱(未显示)设置为四轮驱动的低范围时。由于车辆的运行因数，预计制动器输出转矩请求被设置为零的工作条件是混合制动不是优选的工作条件。

轴转矩响应类型包括用于整形和速率限制通过第一与第二电机56与72的输出转矩响应的输入状态。用于轴转矩响应类型的所述输入状态可以是主动状态(优选包括舒适性受限的状态或最大范围状态之一)和被动状态。当所指令的轴转矩响应类型为工作状态时，输出转矩指令为实时输出转矩。优选地，尽可能快地响应该响应类型的转矩响应。

混合制动转矩包括在车轮93上产生的摩擦制动转矩和在输出部件64上产生的输出转矩的组合，其响应于制动踏板112的操作者输入来与传动***90作用以降低车辆的速度。BrCM 22命令车轮93上的摩擦制动器施加制动力并且产生变速器10产生负的输出转矩的指令，负的输出转矩响应于实时制动请求与传动***90作用。优选地，所施加的制动力和负的转矩输出使车辆减速和停止，只要它们足以克服车轮93上的车辆动能。所述负的输出转矩与传动***90作用，从而向机电变速器10和发动机14传递转矩。可以将通过机电变速器10作用的负的输出转矩传递到第一和第二电机56和72上以产生用于存储在ESD74中的电能。

战略优化控制方案(‘Strategic Control’)310基于输出速度和操作者转矩请求并基于混合动力系的其他运行参数(包括电池功率限制和发动机14、变速器10和第一与第二电机56与72的响应极限)来确定优选输入速度(‘Ni_Des’)和优选发动机状态及变速器工作范围状态(‘Hybrid Range StateDes’)。将预计加速器输出转矩请求和预计制动器输出转矩请求输入到该战略优化控制方案310中。在每100毫秒的循环周期和每25毫秒循环周期期间，优选通过HCP 5来执行所述战略优化控制方案310。用于变速器10的期望工作范围状态和从发动机14到变速器10的期望输入速度是对换档执行和发动机启/停控制方案320的输入。

所述换档执行和发动机启/停控制方案320指令在变速器运行的变化(‘Transmission Commands’)，包括基于动力***的输入和运行来改变工作范围状态。这包括如果优选工作范围状态不同于当前工作范围状态，通过命令离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75中所选用的一个或多个中的变化及其他的变速器指令执行变速器工作范围状态的变化。可以确定当前工作范围状态(‘HybridRange State Actual’)和输入速度分布(‘Ni_Prof’)。输入速度分布是即将来临的输入速度的估算并且优选包括标量参数值，其是用于即将来到的循环周期的目标输入速度。

在一个控制循环期间重复执行战术控制方案(‘Tactical Control andOperation’)330以基于输出速度、输入速度和操作者转矩请求确定用于操纵发动机14的发动机指令(‘Engine Commands’)，包括从发动机14到变速器10的优选输入转矩，所述转操作者矩请求包括实时加速器输出转矩请求、预计加速器输出转矩请求、实时制动器输出转矩请求、预计制动器输出转矩请求、轴转矩响应类型和用于变速器的当前工作范围的状态。发动机指令还包括包括全缸工作状态与气缸停用工作状态中的一种的发动机状态，以及包括供给燃料状态与停供燃料状态中的一种的发动机状态，在所述气缸停用工作状态中，一部分发动机气缸被停用并且停供燃料。优选在ECM 23中确定包括发动机14的优选输入转矩和在发动机14和输入部件12之间起作用的当前输入转矩(‘Ti’)的发动机指令。优选在TCM 17中估算用于(包括目前应用的离合器和未应用的离合器)各离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75的离合器转矩(‘Tc1’)。

执行输出转矩和电动机转矩确定方案(‘Output and Motor TorqueDetermination’)340确定来自动力系的优选输出转矩(‘To_cmd’)。在该实施例中，这包括通过控制第一和第二电机56和72来确定向变速器10的输出部件64传输指令的净(net commanded)输出转矩(其满足操作者转矩请求)的电动机转矩指令(‘T_A′，‘T_B′)。实时加速器输出转矩请求、实时制动器输出转矩请求、来自发动机14的当前输入转矩和估算的应用离合器转矩、变速器10的当前工作范围状态、输入速度、输入速度分布和轴转矩响应类型是输入。在一个循环周期的每一次重复期间，执行输出转矩和电动机转矩确定方案340以确定电动机转矩指令。输出转矩和电动机转矩确定方案340，包括算法代码，在6.25毫秒和12.5毫秒的循环周期的期间内定期执行所述算法代码以确定优选电动机转矩指令。

当变速器档位选择器114的操作者选用位置指令车辆按前进方向行驶时，响应加速踏板113的操作者输入来控制混合动力系向输出部件64传递输出转矩以与传动***90作用而在车轮93上产生牵引转矩向前推动车辆。同样，当变速器档位选择器114的操作者选用位置指令车辆按相反方向行驶时，响应加速踏板113的操作者输入来控制混合动力系向输出部件64传递输出转矩以与传动***90作用而在车轮93上产生牵引转矩在所述相反方向上推动车辆。优选是，只要输出转矩足以克服车辆上的外部负荷(例如，由于道路的坡度、气动负荷及其他负荷而产生的)，推动车辆就引起车辆加速。

图4参照图1和2的混合动力***和图3的控制***结构来详细描述了用于发动机14的控制操作的战术控制方案(‘Tactical Control and Operation’)330。战术控制方案330包括优选同时执行的战术优化控制路径350和***约束控制路径360。战术优化控制路径350的输出被输入到发动机状态控制方案370中。发动机状态控制方案370和***约束控制路径360的输出被输入到发电机响应类型确定方案(‘Engine Response Type Determination′)380中以用于控制发动机状态、实时发动机转矩请求和预计发动机转矩请求。

当发动机14包括点燃式发动机时，通过应用电子节气门控制装置(未显示)来控制发动机节气门(未显示)的位置以控制发动机14的进气空气质量能够获得被描述为输入转矩和输入速度的发动机14的工作点。这包括打开节气门来增大发动机输入速度和输出转矩，和关闭节流阀来减小发动机输入速度和转矩。可以通过调整点火定时来获得发动机的工作点，通常将点火定时延迟到最佳的平均转矩的点火定时以减小发动机转矩。

当发动机14包括压燃式发动机时，可以通过控制喷射燃料的质量来获得发动机14的工作点，并目通过将喷油定时延迟为最佳的平均转矩的喷油定时来减小发动机转矩。

可以通过在发动机停用和发动机工作状态之间改变发动机状态来获得发动机工作点。可以通过在全缸状态和气缸停用状态之间控制发动机状态来获得发动机工作点，在所述气缸停用状态中，未向发动机气缸的一部分供应燃料并且停用发动机阀门。发动机状态可以包括停供燃料状态，在所述停供燃料状态中，发动机旋转并且未被供应燃料以实施发动机制动。

战术优化控制路径350作用于大致稳态的输入上以选择优选发动机状态，并且确定从发动机14到变速器10的优选输入转矩。所述输入来源于换档执行和发动机工作状态控制方案320中。战术优化控制路径350包括优化方案(‘Tactical Optimization’)354以确定以全缸状态(‘Optimum Input TorqueFull’)、气缸停用状态(‘Optimum Input Torque Deac’)、停供燃料的全缸状态(‘Input Torque Full FCO’)、停供燃料的气缸停用状态(‘Input Torque Deac FCO’)操纵发动机14的优选输入转矩和优选发动机状态(‘Optimal Engine State’)。优化方案354的输入包括变速器10的超前工作范围状态(‘Lead Hybrid RangeState’)、预计超前输入加速度分布(‘Lead Input Acceleration Profile Predicted’)、用于当前所用的各离合器的预计离合器作用转矩范围(‘Predicted Clutch ReactiveTorque Min/Max’)、预计电池功率限制(‘Predicted Battery Power Limits’)和用于加速(‘Output Torque Request Accel Prdtd’)和制动(‘Output Torque Request BrakePrdtd’)的预计输出转矩请求。结合用于加速和制动的预计输出转矩请求并且通过预计输出转矩的整形滤波器352来与轴转矩响应类型一起整形以产生预计净输出转矩请求(‘To Net Prdtd’)和预计速器输出转矩请求(‘To Accel Prdtd’)，它们是优化方案354的输入。变速器10的超前工作范围状态包括变速器10的工作范围状态的超前时间移位以适应在工作范围状态中所指令的变化和工作范围状态中所测得的变化之间的响应时间滞后。所述预计超前输入加速度分布包括输入部件12的预计输入加速度分布的超前时间移位以适应在预计输入加速度分布中所指令的变化和预计输入加速度分布中所测得的变化之间的响应时间滞后。优化方案54确定用于运行处于发动机状态中的发动机14的成本，其包括运行供给燃料并处于全缸状态中的发动机(‘P_COSTFULLFUEL’)、运行未供燃料并处于全缸状态中的发动机(‘P_COSTFULLFCO’)、运行供给燃料并处于气缸停用状态中的发动机(‘P_{COST DEAC FUEL}’)和运行未供燃料并处于气缸停用状态中的发动机(‘P_COSTDEACFCO’)。将用于运行发动机14的上述成本和实际发动机状态(‘ActualEngine State’)与许可或容许发动机状态(‘Engine State Allowed’)一起输入到稳定性分析方案(‘Stabilization and Arbitration’)356中来选择一个发动机状态作为优选发动机状态(‘Optimal Engine State’)。

将在有和没有停供燃料的全缸状态和气缸停用状态中运行发动机14的优选输入转矩输入到一发动机转矩转换计算器355中，并且通过考虑发动机14和变速器10之间引入的寄生及其他负荷来将所述优选输入转矩分别换算为全缸状态和气缸停用状态(‘Engine Torque Full’)和(‘Engine Torque Deac’)及停供燃料的全缸状态和气缸停用状态(‘Engine Torque Full FCO’)和(‘EngineTorque Deac FCO’)中的优选发动机转矩。用于在全缸状态与气缸停用状态中运行的所述优选发动机转矩和优选发动机状态包括发动机状态控制方案370中的输入。

用于运行发动机14的成本包括操作成本，其通常是基于包括车辆驾驶性能、燃料经济性、排放物和电池利用率的因素来确定的。成本被分配与燃料及电力消耗相关，并且与混合动力系的具体的工作点相关。低生产成本通常与高转换效率下的低油耗、低电池功率利用率和每个发动机转速/负载工作点处的的低排放有关，并且考虑到发动机14的当前工作状态。

将全缸状态和气缸停用状态中的优选发动机状态和优选发动机转矩输入到发动机状态控制方案370中，所述控制方案370包括发动机状态机(‘Engine State Machine’)372。发动机状态机372基于优选发动机转矩和优选发动机状态来确定目标发动机转矩(‘Target Engine Torque’)和目标发动机状态(‘State’)。所述目标发动机转矩和目标发动机状态被输入到转换滤波器374中，所述转换滤波器监控发动机状态中的任何指令转换并且滤波目标发动机转矩以提供滤波过的目标发动机转矩(‘Filtered Target Engine Torque’)。发动机状态机372输出指令，该指令指示选择气缸停用状态和全缸状态中的一种状态(‘DEACSelected’)，并且指示选择发动机运行状态和停供燃料的减速状态中的一种状态(‘FCO Selected’)。将气缸停用状态与全缸状态中的一种状态的选择和发动机运行状态与停供燃料的减速状态中的一种状态的选择及滤波过的目标发动机转矩、最小和最大发动机转矩输入到发电机响应类型确定方案380中。

***约束控制路径360确定了输入转矩上的约束，所述约束包括由变速器10作用的最小和最大输入转矩(‘Input Torque Hybrid Minimum’和‘InputTorque Hybrid Maximum’)。基于对变速器10和第一与第二电机56与72的约束来确定最小和最大输入转矩，其包括离合器转矩和电池功率限制，该限制影响在当前循环期间变速器10反抗输入转矩的容量。***约束控制路径360的输入包括由加速踏板113测量的实时输出转矩请求(‘Output Torque Request AccelImmed’)和由制动踏板112来测量的实时输出转矩请求(‘Output Torque RequestBrake Immed’)，所述转矩请求结合在一起并且通过实时输出转矩整形滤波器362来与轴转矩响应类型整形以产生实时净输出转矩(‘To Net Immed’)和实时加速器输出转矩(‘To Accel Immed’)。实时净输出转矩优选包括由加速踏板113来测量的实时输出转矩请求和由制动踏板112来测量的实时输出转矩请求的算术和。将所述实时净输出转矩和实时加速器输出转矩输入到约束方案(‘Outputand Input Torque Constraints’)中。约束方案364的其他输入包括变速器10的当前工作范围状态、实时超前输入加速度的分布(‘Lead Input Acceleration ProfileImmed’)、当前所应用的各离合器的超前实时离合器作用转矩范围(‘LeadImmediate Clutch Reactive Torque Min/Max’)和包括范围P_{BAT_MIN}到P_{BAT_MAX}的可用电池功率(‘Battery Power Limits’)。所述实时超前输入加速度分布包括输入部件12的实时输入加速度分布的超前时间移位以适应在实时输入加速度分布中所指令的变化和实时输入加速度分布中所测得的变化之间的响应时间滞后。超前实时离合器作用转矩的范围包括离合器的实时离合器作用转矩范围的超前时间移位以适应实时离合器转矩范围中所指令的变化和实时离合器转矩范围中所测得的变化之间的响应时间滞后。约束方案364基于上述输入来确定用于变速器10的输出转矩范围，并且然后确定可以被变速器10作用的最小和最大容许输入转矩(‘Input Torque Hybrid Minimum’和‘Input Torque Hybrid Maximum’)。由于在上述输入的变化，所以可以在正在进行工作的期间改变最小和最大容许输入转矩，所述改变包括增加通过变速器14和第一与第二电机56与72电功率再生的能量回收。

最小和最大容许输入转矩被输入到发动机转矩转换计算器355中，并且在考虑在发动机14和变速器10之间所引入的寄生及其他负载后被转换为最小和最大发动机转矩(分别为‘Engine Torque Hybrid Minimum’和‘EngineTorque Hybrid Maximum’)。滤波过的目标发动机转矩、发动机状态机372的输出被和发动机的最小与最大发动机转矩被输入到发电机响应类型确定方案380中，所述确定方案380将发动机指令输入到ECM23中，用于控制发动机状态、实时发动机转矩请求和预计发动机转矩请求。所述发动机指令包括可以基于滤波过的目标发动机转矩来确定的实时发动机转矩请求(‘Engine Torque RequestImmed’)和预计发动机转矩请求(‘Engine Torque Request Prdtd’)。其他指令将发动机状态控制为发动机供给燃料状态和停供燃料的减速状态中的一种(‘FCORequest’)，和气缸停用状态和全缸状态中的一种(‘DEAC Request’)。另外的输出包括发电机响应类型(‘Engine Response Type’)。当滤波过的目标发动机转矩处于最小和最大发动机转矩之间的范围内时，发电机响应类型是被动的。当滤波过的目标发动机转矩超出最小和最大发动机转矩(‘Engine Torque HybridMinimum’)和(‘Engine Torque Hybrid Maximum’)的约束之外时，发电机响应类型为主动的，表示发动机转矩需要实时变化，例如，通过发动机火花控制并延迟来改变发动机转矩和输入转矩以使其落入最小和最大发动机转矩的约束范围内。

图5显示了战术控制方案330的***约束控制路径360的约束方案(‘Output and Input Torque Constraints’)364的示意性详图，在图6中以图形显示了其运行。约束方案364确定了输入转矩上的约束，包括从发动机14到输入部件12中的最小和最大输入转矩(‘Input Torque Hybrid Minimum’和‘Input TorqueHybrid Maximum’)。基于对变速器10和第一与第二电机56与72的约束来确定最小和最大输入转矩，其包括离合器作用转矩和电池功率限制，它们影响变速器10作用输入转矩的容量。***约束控制路径360的输入包括由加速踏板113来测量的实时输出转矩请求(‘Output Torque Request Accel Immed’)和由制动踏板112来测量的实时输出转矩请求(‘Output Torque Request Brtheke Immed’)，所述转矩请求结合在一起并且通过实时输出转矩整形滤波器362来与轴转矩响应类型整形以产生所述实时净输出转矩(‘To Net Immed’)和实时加速器输出转矩(‘To Accel Immed’)。约束方案364的其他输入包括变速器10的超前工作范围状态(‘Lead Hybrid Range State’)、超前实时输入加速度分布(‘Lead InputAcceleration Profile Immed’)、用于所应用的离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75的超前实时离合器作用转矩范围(‘Lead Immediate Cluctch Reactive TorqueMin/Max’)，和可用电池功率(′Battery Power Limits′)，所述可用电池功率包括范围P_{BAT_MIN}到P_{BAT_MAX}。所述超前实时输入加速度分布包括输入部件12的实时输入加速度分布，所述分布时间移位以适应在实时输入加速度分布中所指令的变化和实时输入加速度分布中所测得的变化之间的响应时间滞后。超前实时离合器作用转矩的范围包括离合器的实时离合器作用转矩范围，所述范围是时间移位的以适应实时离合器转矩范围中所指令的变化和实时离合器转矩范围中所测得的变化之间的响应时间滞后。变速器10的超前工作范围状态包括变速器的时间移位的工作范围状态，以适应在工作范围状态中所指令的变化和工作范围状态中所测得的变化之间的响应时间滞后。表示为“超前”的参数用来适应通过动力系而(使用具有不同响应时间的装置)汇合在公共输出部件64处的转矩的同时传递。具体地说，发动机14可以具有300-600毫秒数量级的响应时间，并且各转矩传递离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75可以具有150-300毫秒数量级的响应时间，并且第一与第二电机56与72可以具有10毫秒数量级的响应时间。

输出转矩约束算法510基于变速器10的超前工作范围状态、实时超前输入加速度分布、当前应用的各离合器的超前实时离合器作用转矩范围和可用电池功率及包括电动机转矩限制的其他参数来确定最小和最大原始输出转矩的约束(‘Output Torque Minimum Raw’和‘Output Torque Maximum Raw’)。

最小和最大原始输出转矩由操作者转矩请求(具体地说，实时净输出转矩和实时加速器输出转矩)来限制。基于由实时净加速度转矩请求进一步限制的最小和最大原始输出转矩来执行输出转矩范围算法(‘Output TorqueRange’)520以确定包括最小输出转矩和最大输出转矩的输出转矩范围。执行输入转矩约束算法(‘Input Torque Constraints’)530以确定最小和最大原始输入转矩(‘Input Torque Minimum Raw’和‘Input Torque Maximum Raw’)，其可以利用整形算法(‘Input Torque Constraint Shaping’)540来整形以确定最小和最大输入转矩(‘Input Torque Hybrid Minimum’和‘Input Torque Hybrid Maximum’)。

所述输出转矩约束算法510确定包括原始最小和最大输出转矩的输出转矩范围。控制发动机14和变速器10以在输出部件64上产生由发动机14、第一和第二电机56与72、蓄电装置74和取决于工作范围状态所应用的离合器C1 70、C2 62、C3 73或C4 75的功率、转矩或速度极限所约束的输出转矩。可以将发动机14和变速器10上的运行约束转换为在一个控制模块(例如，HCP 5)中作为一个或多个算法来执行的一套***约束方程。

在一个实施例中，通过选择性地应用转矩传递离合器，变速器10在一个工作范围状态下运行。确定各发动机14和第一与第二电机56与72的转矩约束和各发动机14和第一与第二电机56与72的速度约束。确定ESD 74的电池功率约束，并且用于进一步限制第一和第二电机56和72的运行。使用***约束方程来确定用于动力系的优选工作范围，所述方程基于电池功率约束、电动机转矩约束、速度约束和离合器作用转矩约束。优选工作范围包括用于发动机14和第一与第二电机56与72的允许操作力矩或速度的范围。通过推导并同时求解变速器10的动态方程，可以确定转矩约束(在该实施例中包括最大和最小输出转矩)。可以使用公式1如同下述将所述输出转矩建立为参数转矩方程：T_M1＝T_AtoT_M1*T_A+T_BtoT_M1*T_B+Misc_T_M1                [1]其中T_M1是输出转矩。输出转矩范围受表示为参数转矩方程T_M2和T_M3的约束，所述方程建立为公式2和3：T_M2＝T_AtoT_M2*T_A+T_BtoT_M2*T_B+Misc_T_M2                [2]T_M3＝T_AtoT_M3*T_A+T_BtoT_M3*T_B+Misc_T_M3                [3]其中T_AtoT_M1、T_AtoT_M2和T_AtoT_M3分别是T_A对T_M1、T_M2、T_M3起作用的因子，T_BtoT_M1、T_BtoT_M2和T_BtoT_M3分别是T_B对T_M1、T_M2、T_M3起作用的因子，Misc_T_M1、Misc_T_M2和Misc_T_M3是常数，其是非T_A、T_B、T_M1、T_M2和T_M3的参数对T_M1、T_M2和T_M3起作用的常数，如，输入部件12速度中的时间-速率变化，输出部件64速度中的时间-速率变化和依据所应用的转矩传递离合器C1 70、C2 62、C3 73、C4 75的滑移速度，并且T_A和T_B是来自第一和第二电机56和72的电动机转矩。

_M1、T_M2和T_M3包括取决于所寻找的答案所选择的三个独立可控的参数，来建立公式1、2、3以进行搜索。在方框510中搜索最小和最大原始输出转矩的过程中，基于输出转矩T_O、输入转矩T_I、分别传递经过变速器10的转矩传递离合器C1 70、C2 62、C3 73、C4 75的作用转矩的离合器转矩T_C1、T_C2、T_C3与T_C4和输入轴加速度Nidot、输出轴加速度Nodot及离合器滑移速度Ncdot来建立参数方程T_M1、T_M2、T_M3。如下的混杂项在任何时刻都是不变的：Misc_Tm1：是除T_A、T_B、T_M1、T_M2和T_M3之外的其他变量对T_M1的贡献量，Misc_Tm2：是除T_A、T_B、T_M1、T_M2和T_M3之外的其他变量对T_M2的贡献量，和Misc_Tm3：是除T_A、T_B、T_M1、T_M2和T_M3之外的其他变量对T_M3的贡献量。

如下所述，基于所指令的输出转矩来确定输出转矩范围(包括最小和最大输出转矩)。可以搜索公式1中所描述的参数转矩方程T_M1以确定包括最大和最小输出转矩的一范围，所述范围受包括基于电动机转矩、电池转矩所确定的转矩约束和参考公式2与3所描述的其他约束的参数转矩方程T_M2和T_M3的影响。

当变速器10的超前工作范围状态处于模式1时，如下所述来重写公式1、2和3的参数转矩方程：T_M1＝T_O＝T_AtoT_O*T_A+T_BtoT_O*T_O+Misc_T_O            [1A]T_M2＝T_I＝T_AtoT_I*T_A+T_BtoT_I*T_B+Misc_T_I            [2A]T_M3＝T_C1＝T_AtoT_C1*T_A+T_BtoT_C1*T_B+Misc_T_C1        [3A]

当变速器10的超前工作范围状态处于模式2时，如下所述来重写公式1、2和3的参数转矩方程：T_M1＝T_O＝T_AtoT_O*T_A+T_BtoT_O*T_O+Misc_T_O            [1B]T_M2＝T_I＝T_AtoT_I*T_A+T_BtoT_I*T_B+Misc_T_I            [2B]T_M3＝T_C2＝T_AtoT_C2*T_A+T_BtoT_C2*T_B+Misc_T_C2        [3B]

当变速器10的超前工作范围状态处于G1时，如下所述来重写公式1、2和3的参数转矩方程：T_M1＝T_O＝T_AtoT_O*T_A+T_BtoT_O*T_O+Misc_T_O            [1C]T_M2＝T_C1＝T_AtoT_C1*T_A+T_BtoT_C1*T_B+Misc_T_C1        [2C]T_M3＝T_C4＝T_AtoT_C4*T_A+T_BtoT_C4*T_B+Misc_T_C4        [3C]

当变速器10的超前工作范围状态处于G2时，如下所述来重写公式1、2和3的参数转矩方程：T_M1＝T_O＝T_AtoT_O*T_A+T_BtoT_O*T_O+Misc_T_O            [1D]T_M2＝T_C1＝T_AtoT_C1*T_A+T_BtoT_C1*T_B+Misc_T_C1        [2D]T_M3＝T_C2＝T_AtoT_C4*T_A+T_BtoT_C2*T_B+Misc_T_C2        [3D]

当变速器10的超前工作范围状态处于G3时，如下所述来重写公式1、2和3的参数转矩方程：T_M1＝T_O＝T_AtoT_O*T_A+T_BtoT_O*T_O+Misc_T_O            [1E]T_M2＝T_C2＝T_AtoT_C4*T_A+T_BtoT_C2*T_B+Misc_T_C2        [2E]T_M3＝T_C4＝T_AtoT_C4*T_A+T_BtoT_C4*T_B+Misc_T_C4        [3E]

当变速器10的超前工作范围状态处于G4时，如下所述来重写公式1、2和3的参数转矩方程：T_M1＝T_O＝T_AtoT_O*T_A+T_BtoT_O*T_O+Misc_T_O            [1F]T_M2＝T_C2＝T_AtoT_C4*T_A+T_BtoT_C2*T_B+Misc_T_C2        [2F]T_M3＝T_C3＝T_AtoT_C3*T_A+T_BtoT_C3*T_B+Misc_T_C3        [3F]

当变速器10的超前工作范围状态处于空档时，如下所述来重写公式1、2和3的参数转矩方程：T_M1＝T_O＝T_AtoT_O*T_A+T_BtoT_O*T_O+Misc_T_O            [1G]T_M2＝T_I＝T_AtoT_I*T_A+T_BtoT_I*T_B+Misc_T_I            [2G]T_M3＝T_C1＝T_AtoT_C1*T_A+T_BtoT_C1*T_B+Misc_T_C1        [3G]

由于机械和***限制，所以发动机14和变速器10及第一与第二电机56与72具有速度约束、转矩约束和电池功率约束。速度约束可以包括N_I＝0(发动机停用状态)和发动机14的N_I的范围从600转/分钟(怠速)到6000转/分钟的发动机速度约束。该实施例中的第一和第二电机56和72的速度约束可以如下变动：-10,500转/分钟≤N_A≤+10,500转/分钟，和-10,500转/分钟≤N_B≤+10,500转/分钟可以基于具体的工作点来改变所述速度约束。

转矩约束包括用于第一和第二电机56和72的电动机转矩约束，其包括T_{A_MIN}≤T_A≤T_{A_MAX}和T_{B_Min}≤T_B≤T_{B_MAX}。电动机转矩约束T_{A_MAX}和T_{A_MIN}包括当第一电机56分别当作转矩电动机和发电机时的转矩限制。电动机转矩约束T_{B_MAX}和T_{B_MIN}包括当第二电机72分别当作转矩电动机和发电机时的转矩限制。优选从以表格形式保存在一个控制模块的一个储存装置内部的数据集中获得所述最大和最小电动机转矩T_{A_MAX}、T_{A_MIN}、T_{B_MAX}和T_{B_MIN}。所述数据集可以是以经验为根据地从不同的温度和电压条件下结合电机和电力电子设备(例如，TPIM 19)的传统测功试验中所获得的。电池功率约束包括在P_{BAT_MIN}到P_{BAT_MAX}范围内可用电池功率，其中P_{BAT_MIN}是容许的最大电池充电功率，并且P_{BAT_MAX}是容许的最大电池放电功率。按已知的发动机输入速度和转矩来确定下文中所描述的***操作，并从而基于变速器14内部的转矩传递来推导所述方程。

基于ESD 74的电池功率约束可确定工作范围(包括输出转矩范围)。计算电池功率利用率，P_BAT如下：P_BAT＝P_A，ELEC+P_B，ELEC+P_{DC_LOAD}                [4]其中P_A，ELEC包括来自第一电机56的电功率，P_B，ELEC包括来自第二电机72的电功率，P_{DC_LOAD}包括已知的直流负载(包括辅助设备的负荷)。把P_A，ELEC，和P_B，ELEC代入方程，得到了如下的方程：P_BAT＝(P_A，MECH+P_A，LOSS)+(P_B，MECH+P_B，LOSS)+P_{DC_LOAD}    [5]其中P_A，MECH包括来自第一电机56的机械功率，P_A，LOSS包括来自第一电机56的功率损耗，P_B，MECH包括来自第二电机72的机械功率，和P_B，LOSS包括来自第二电机72的功率损耗。

公式5可以被重新表述为以下的公式6，其中功率P_A和P_B用速度N_A与N_B和转矩T_A与T_B来替代。这包括假定转矩电机和逆变器损耗可以数学建模为一个基于转矩的二次方程，如下所示：P_BAT＝(N_AT_A+(a₁(N_A)T_A ²+a₂(N_A)T_A+a₃(N_A)))+(N_BT_B+(B₁(N_B)T_B ²+B₂(N_A)T_B+B₃(N_B)))+P_{DC_LOAD}            [6]其中N_A、N_B包括第一和第二电机56和72的电动机转速，T_A、T_B包括第一和第二电机56和72的电动机转矩，和a₁、a₂、a₃、b₁、b₂、b₃各包括二次方程的系数，所述系数是相应的电动机转速N_A、N_B的函数。

这可以被重新表述如下所示：P_BAT＝a₁*T_A ²+(N_A+a₂)*T_A+b₁*T_B ²+(N_B+b₂)*T_B+a3+b3+P_{DC_LOAD}        [7]

这折算为：P_BAT＝a₁[T_A ²+T_A(N_A+a₂)/a₁+((N_A+a₂)/(2*a₁))²]+b₁[T_B ²+T_B(N_B+b₂)/b₁+((N_B+b₂)/(2*b₁))²]+a3+b3+P_{DC_LOAD}-(N_A+a₂)/(4*a₁)-(N_B+b₂)²/(4*b₁)            [8]

这折算为：P_BAT＝a₁[T_A+(N_A+a₂)/(2*a₁)]²+b₁[T_B+(N_B+b₂)/(2*b₁)]²+a₃+b₃+P_{DC_LOAD}-(N_A+a₂)²/(4*a₁)-(N_B+b₂)²/(4*b₁)    [9]

这折算为：P_BAT＝[SQRT(a₁)*T_A+(N_A+a₂)/(2*SQRT(a₁))]²+[SQRT(b₁)*T_B+(N_B+b₂)/(2*SQRT(b₁))]²+a₃+b₃+P_{DC_LOAD}-(N_A+a₂)²/(4*a₁)-(N_B+b₂)²/(4*b₁)        [10]

这折算为：P_BAT＝(A₁*T_A+A₂)²+(B₁*T_B+B₂)²+C                    [11]其中，A₁＝SQRT(a₁)，B₁＝SQRT(b₁)，A₂＝(N_A+a₂)/(2*SQRT(a₁))，B₂＝(N_B+b₂)/(2*SQRT(b₁))，和C＝a₃+b₃+P_{DC_LOAD}-(N_A+a₂)²/(4*a₁)-(N_B+b₂)²/(4*b₁)。这可以被重新表述为：P_BAT＝P_{A_ELEC}+P_{B_ELEC}+P_{DC_LOAD}                    [11A]其中，P_{A_ELEC}＝(A₁*T_A+A₂)²+C_A，和P_{B_ELEC}＝(B₁*T_B+B₂)²C_B其中，C_A＝a₃-(N_A+a₂)²/(4*a₁)和C_B＝b₃-(N_B+b₂)²/(4*b₁)，和C＝C_A+C_B+P_{DC_LOAD}

电动机转矩T_A和T_B可以转换为如下所示的T_X和T_Y： $\left[\begin{array}{c}{T}_X\\ T_Y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{A}_1& 0\\ 0& B_1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{T}_A\\ T_B\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{A}_2\\ B_2\end{array}\right]---\left[12\right]$ 其中T_X是T_A的变换，T_Y是T_B的变换，和A₁、A₂、B₁、B₂包括具体应用的标量值。

公式11还换算为如下所示。P_BAT＝(T_X ²+T_Y ²)+C                    [13]P_BAT＝R²+C                           [14]

公式12说明了电动机转矩T_A到T_X和电动机转矩T_B到T_Y的变换。从而，将T_X/T_Y空间定义为新坐标系，并且公式13包括变换到T_X/T_Y空间中的电池功率P_BAT。因此，可以计算最大和最小电池功率P_{BAT_MAX}和P_{BAT_MIN}之间可用电池功率，并且用曲线图表示为中心位于T_X/T_Y空间中用字母K来表示的位置(0，0)上的半径(‘R_MAX’和‘R_MIN’)，其中：R_MIN＝SQRT(P_{BAT_MIN}-C)R_MAX＝SQRT(P_{BAT_MAX}-C)

优选地，最小和最大电池功率(P_{BAT_MIN}和P_{BAT_MAX})与不同的条件(例如，充电状态、温度、电压和利用率(安培-小时/小时))相关。上述的参数C定义为在给定电动机转速N_A、N_B(忽略了电动机转矩限制)时的绝对最小的可能电池功率。实际上，当T_A＝0并且T_B＝0时，来自第一和第二电机56和72的机械输出功率为零。实际上，T_X＝0和T_Y＝0相当于ESD 74的最大充电功率状态。正号(‘+’)定义为从ESD 74中放电，并且负号(‘-’)定义为向ESD 74充电。R_MAX定义为最大电池功率，一般为放电功率，并且R_MIN定义为最小电池功率，一般为充电功率。

图6中图示了到第二坐标系K所表示的空间T_X/T_Y上的变换，其中电池功率约束表示为具有半径R_MIN和R_MAX的同心圆，并且电动机转矩约束的线性表示(‘T_{A_MIN}’、′T_{A_MAX}′、‘T_{B_MIN}’和‘T_{B_MAX}’)限制了容许工作范围。采用分析法，同时利用公式13中所定义的矢量来求解公式12中所定义的转换矢量[T_X/T_Y]，以确定T_X/T_Y空间中的许可转矩的范围，所述许用转矩是由受最小和最大电池功率P_{BAT_MIN}到P_{BAT_MAX}约束的电动机转矩T_A和T_B组成的。图6显示了T_X/T_Y空间中的许可电动机转矩的范围。

可以将恒定的转矩线限定在T_X/T_Y空间中，包括上述方程1中所描述的限制转矩T_M1。如上所述，在该实施例中，参数转矩方程T_M1包括输出转矩T_O，并且可以如下所述在T_X/T_Y空间中重新表述公式1、2和3。T_M1＝T_AtoT_M1*(T_X-A₂)/A₁+T_BtoT_M1*(T_Y-B₂)/B₁+Misc_T_M1        [15]T_M2＝T_AtoT_M2*(T_X-A₂)/A₁+T_BtoT_M2*(T_Y-B₂)/B₁+Misc_T_M2        [16]T_M3＝T_AtoT_M3*(T_X-A₂)/A₁+T_BtoT_M3*(T_Y-B₂)/B₁+Misc_T_M3        [17]

将T_{M1_XY}、T_{M2_XY}和T_{M3_XY}定义为仅受T_A、T_B影响的T_M1、T_M2和T_M3的一部分，然后：T_{M1_XY}＝T_AtoT_M1*(T_X-A₂)/A₁+T_BtoT_M1*(T_Y-B₂)/B₁        [18]T_{M2_XY}＝T_AtoT_M2*(T_X-A₂)/A₁+T_BtoT_M2*(T_Y-B₂)/B₁        [19]T_{M3_XY}＝T_AtoT_M3*(T_X-A₂)/A₁+T_BtoT_M3*(T_Y-B₂)/B₁        [20]

下列系数可以定义为：T_XtoT_M1＝T_AtoT_M1/A₁；T_YtoT_M1＝T_BtoT_M1/B₁；T_{M1_}Intercept＝T_AtoT_M1*A₂/A₁+T_BtoT_M1*B₂/B₁；T_XtoT_M2＝T_AtoT_M2/A₁；T_YtoT_M2＝T_BtoT_M2/B₁；T_{M2_}Intercept＝T_AtoT_M2*A₂/A₁+T_BtoT_M2*B₂/B₁；T_XtoT_M3＝T_AtoT_M3/A₁；T_YtoT_M3＝T_BtoT_M3/B₁；和T_{M3_}Intercept＝T_AtoT_M3*A₂/A₁+T_BtoT_M3*B₂/B₁。

从而，如下所述，可以将方程1、2和3的参数转矩方程转换到T_X/T_Y空间中：T_{M1_XY}＝T_XtoT_M1*T_X+T_YtoT_M1*T_Y+T_{M1_}Intercept    [21]T_{M2_XY}＝T_XtoT_M2*T_X+T_YtoT_M2*T_Y+T_{M2_}Intercept    [22]T_{M3_XY}＝T_XtoT_M3*T_X+T_YtoT_M3*T_Y+T_{M3_}Intercept    [23]

可以同时求解公式21、22和23(表示转换到T_X/T_Y空间中的参数转矩方程T_M1、T_M2和T_M3)，以确定由T_M2和T_M3所约束的T_M1的最小和最大值。

图6采用图形的方式显示了电池功率约束(‘R_min’和‘R_max’)和用于第一和第二电机56和72的电动机转矩约束，其包括(绘制在T_X/T_Y空间中的)用于第一和第二电机56和72的最大和最小电动机转矩(‘T_{A_MAX}’，‘T_{A_MIN}’，‘T_{B_MAX}’，‘T_{B_MIN}’)。可以同时求解使用速度约束、电动机转矩约束和电池功率约束所推导出的参数转矩方程，以确定在T_X/T_Y空间中的最大和最小原始输出转矩(包括T_{M1_XY}MAX和T_{M1_XY}MIN)。随后，可以将T_X/T_Y空间中的输出转矩的最大和最小极限从T_X/T_Y空间还原出最大和最小原始输出转矩，所述原始输出转矩被输出到输出转矩范围确定算法(‘Output Torque Range’)520中，并且被绘制成图形(‘Output Torque Maximum Raw’和‘Output Torque Minimum Raw’)。

通过实时净输出转矩和实时加速器输出转矩来约束所述最大和最小原始输出转矩以基于操作者转矩请求来限制动力***的运行。显示了图解约束最大和最小原始输出转矩的原理的示例性数据，其形成了受约束的最小输出转矩(‘Output Torque Minimum Range’)和受约束的最大输出转矩(‘Output TorqueMaximum Range’)，可以考虑实时净输出转矩和实时加速器输出转矩(未显示)来确定所述最大和最小输出转矩。

在输入转矩约束算法530中，基于由第一和第二电机56和72的最小和最大电动机转矩所约束的最小和最大输出转矩来确定输入转矩的范围。可以使用参数方程1、2和3来确定所述输入转矩的范围，构造所述方程来求解输入转矩。例如，当变速器10的超前工作范围状态处于模式1时，如下所述来阐述公式1、2和3的参数转矩方程：T_M1＝T_I＝T_AtoT_I*T_A+T_BtoT_I*T_B+Misc_T_I                [1H]T_M2＝T_O＝T_AtoT_O*T_A+T_BtoT_O*T_O+Misc_T_O                [2H]T_M3＝T_C1＝T_AtoT_C1*T_A+T_BtoT_C1*T_B+Misc_T_C1            [3H]

当变速器10的超前工作范围状态处于模式2时，公式1、2和3的参数转矩方程如下：T_M1＝T_I＝T_AtoT_I*T_A+T_BtoT_I*T_B+Misc_T_I                [1I]T_M2＝T_O＝T_AtoT_O*T_A+T_BtoT_O*T_O+Misc_T_O                [2I]T_M3＝T_C2＝T_AtoT_C2*T_A+T_BtoT_C2*T_B+Misc_T_C2            [31]

可以如上文所述利用T_M2＝T_O来求解公式1、2和3，并且定义T_O为从受约束的最小输出转矩(‘Output Torque Minimum Range’)到受约束的最大输出转矩(‘Output Torque Maximum Range’)的范围。图6中绘制了在对最大和最小输出转矩进行任何整形(例如，滤波)后的输入转矩的范围，其可能在输入转矩整形算法(‘Input Torque Constraint Shaping’)540中进行，以确定最小和最大混合动力输入转矩(‘Input Torque Hybrid Minimum’和‘Input Torque HybridMaximum’)。可以确定优选最大输入转矩，其包括满足受约束的最大输出转矩并满足第一和第二电机56和72的电动机转矩约束及满足ESD 74的可用电池功率的最大输入转矩，如点H所图示的。可以确定优选最小输入转矩，其包括满足受约束的最小输出转矩并满足第一和第二电机56和72的电动机转矩约束及满足ESD 74的可用电池功率的最小输入转矩，如点J所示的。

所述优选最小和最大输入转矩定义了T_X/T_Y空间中的输入转矩上的最大和最小限制。可以将所述优选最小和最大输入转矩从T_X/T_Y空间外还原为最小和最大混合动力输入转矩(‘Input Torque Hybrid Minimum’和‘Input TorqueHybrid Maximum’)，将所述混合动力输入转矩输出到发动机转矩转换计算器355中，并且通过考虑到发动机14和变速器10之间所产生的附加负载及其他负载将其转换为最小和最大发动机转矩(分别为‘Engine Torque Hybrid Minimum’和‘Engine Torque Hybrid Maximum’)。将所述最小和最大发动机转矩输入到发电机响应类型确定方案380中来约束发动机14的运行，包括确定发电机响应类型是主动的还是被动的。

本发明已经描述了某些优选实施例及其变体。当阅读和理解本说明书时，可以想到进一步的修改和变化。因此，本发明不限于用于执行本发明的作为最佳方式的所公开的特殊实施例，但是本发明包括落入权利要求范围内的全部实施例。

Claims (13)

1.一种用于控制混合动力变速器的方法，该混合动力变速器操作地连接到发动机和转矩机械，储能装置连接到转矩机械上，所述混合动力变速器可操作地在输入部件和输出部件和所述转矩机械之间传递动力，所述方法包括：

监控所述混合动力变速器的运行参数；

监控操作者对动力的需求；

基于所述混合动力变速器的运行参数状态来确定所述输出部件的输出转矩范围；

基于操作者对动力的需求来约束对所述输出部件的所述输出转矩范围；

基于受约束的对所述输出部件的输出转矩范围来确定对输入部件的输入转矩约束；和

基于对所述输入部件的输入转矩约束来控制连接到所述输入部件上的发动机的运行。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

确定所述储能装置的最大和最小功率约束；

确定来自于所述转矩机械的最大和最小电动机转矩输出；和

基于所述储能装置的最大和最小功率约束及来自于所述转矩机械的最大和最小电动机转矩输出来确定对所述输出部件的输出转矩范围。

3.如权利要求1所述的方法，还包括：

监控对加速踏板和制动踏板的操作者输入；

基于对所述加速踏板的操作者输入来确定实时加速器转矩请求和净加速器转矩请求；和

基于所述实时加速器转矩请求和净加速器转矩请求来约束对所述输出部件的输出转矩范围。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：

建立表示第一和第二转矩机械的最大和最小电动机转矩约束的方程及表示所述储能装置的最大和最小功率约束的方程；

建立表示所述输出转矩的参数方程；

建立表示第一转矩约束范围的参数方程；

建立表示第二转矩约束范围的参数方程；

将所述表示储能装置的最大和最小功率约束的方程转换为包括具有相应半径的同心圆的方程；

将表示第一和第二转矩机械的最大和最小电动机转矩约束的方程转换为包括直线的方程；

转换表示第一转矩约束范围的所述参数方程；

转换表示第二转矩约束范围的所述参数方程；

转换表示所述输出转矩的参数方程；和

基于已转换的第一与第二转矩机械的最小和最大电动机转矩约束、已转换的所述储能装置的最大和最小功率约束、已转换的第一转矩约束范围和已转换的第二转矩约束范围来确定已转换的最小和最大原始输出转矩。

5.如权利要求4所述的方法，还包括同时求解已转换的第一与第二转矩机械的最小与最大电动机转矩约束、已转换的所述储能装置的最大和最小功率约束、已转换的第一转矩约束范围和已转换的第二转矩约束范围的参数方程来确定所述已转换的最大和最小原始输出转矩。

6.如权利要求4所述的方法，还包括还原所述已转换的最小和最大原始输出转矩以确定来自所述变速器的最小和最大原始输出转矩。

7.如权利要求4所述的方法，还包括：

建立表示所述输入转矩的第一参数转矩方程；

建立表示所述最小和最大原始输出转矩的第二参数转矩方程；

建立表示第二转矩约束范围的第三参数转矩方程；

转换所述第一、第二和第三参数转矩方程；和

基于已转换的第一与第二转矩机械的最小和最大电动机转矩约束、已转换的所述储能装置的最大和最小功率约束、已转换的最小和最大原始输出转矩范围和已转换的第二转矩约束范围来确定已转换的最小和最大原始输入转矩。

8.如权利要求7所述的方法，还包括：

同时求解已转换的第一与第二转矩机械的最小与最大电动机转矩约束、已转换的所述储能装置的最大和最小功率约束、已转换的第一转矩约束范围和已转换的第二转矩约束范围的参数方程来确定所述已转换的最大和最小原始输入转矩。

9.如权利要求7所述的方法，还包括还原所述已转换的最小和最大原始输入转矩来确定最小和最大原始输入转矩。

10.一种用于控制动力系的方法，该动力系包括机械地连接到混合动力变速器上的发动机，所述变速器通过有选择地应用转矩传递离合器可在工作范围状态中运行以在所述发动机和第一与第二电机和输出部件之间传递动力，第一和第二电机电气连接到电能存储装置上，所述方法包括：

监控所述混合动力变速器的运行参数；

监控操作者对动力的需求；

基于所述混合动力变速器运行参数状态来确定对所述输出部件的输出转矩范围；

基于操作者对动力的需求来约束对所述输出部件的所述输出转矩范围；

基于受约束的对输出部件的输出转矩范围来确定对输入部件的输入转矩约束；

基于对所述输入部件的输入转矩约束和操作者对动力的需求来约束发动机转矩；和

基于受约束的发动机转矩来控制连接的发动机的运行。

11.如权利要求10所述的方法，还包括确定来自所述电能存储装置的可用电池功率、确定来自第一与第二电机的最大与最小电动机转矩和进一步根据这些参数来确定所述输出部件的输出转矩范围。

12.如权利要求11所述的方法，还包括：

确定所述电能存储装置的最大和最小功率约束；

确定来自第一和第二电机的最大和最小电动机转矩；和

基于所述电能存储装置的最大和最小功率约束及来自第一和第二电机的最大和最小电动机转矩来确定对所述输出部件的输出转矩范围。

13.一种用于控制混合动力变速器的方法，该混合动力变速器操作地连接到发动机和转矩机械，储能装置连接到转矩机械上，所述混合动力变速器可操作地在输入部件和输出部件和第一与第二转矩机械之间传递动力，所述方法包括：

监控所述混合动力变速器的运行参数；

监控操作者对动力的需求；

基于所述混合动力变速器运行参数状态来确定对所述输出部件的输出转矩范围；

基于操作者对动力的需求来约束对所述输出部件的所述输出转矩范围；和

基于受约束的对输出部件的输出转矩范围来确定对所述输入部件的输入转矩约束。

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