CN102806906B - 在包括转矩机器和发动机的动力***中执行变速器换档的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在包括转矩机器和发动机的动力***中执行变速器换档的方法和装置，具体提供操作包括转矩机器的动力***的方法，所述转矩机器联接到内燃发动机，所述内燃发动机联接到变速器，所述方法包括：命令在变速器运行范围内的换档时，启动即时响应模式从而实现换档。启动即时响应模式包括：控制发动机而实现预计发动机转矩命令、以及响应于实际发动机转矩与用于换档命令的即时曲轴转矩之间的差而控制转矩机器的电动机转矩。确定经仲裁的预计电动机转矩。响应于经仲裁的预计电动机转矩和预计发动机转矩命令而确定可能曲轴转矩。在换档事件结束时，响应于可能曲轴转矩而命令变速器的运行。启动预计响应模式从而完成在变速器运行范围内的换档。

Description

在包括转矩机器和发动机的动力***中执行变速器换档的方法
技术领域
本公开涉及使用转矩机器、内燃发动机和自动变速器的动力***。
背景技术
本节中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息。因此，这种陈述并非意图构成对现有技术的承认。
已知的车辆动力***包括一个或多个联接到变速器的转矩执行器(torque actuator)，所述变速器将转矩传递给传动系以提供牵引力。已知的转矩执行器包括内燃发动机和电动机/发电机。代替交流发电机的电动机/发电机作为转矩执行器可用于皮带-交流发电机-起动器(BAS)***。已知的BAS***包括在发动机与电动机/发电机之间传递转矩的蛇形皮带。已知的BAS***使用高电压能量储存***，该能量储存***经电压逆变器将高电压电功率提供给电动机/发电机单元。
已知的变速器包括自动变速器，该自动变速器实现传动比的转换从而实现在操作者转矩请求、发动机工作点和变速器传动比之间的优选匹配。
已知的自动变速器通过执行升档而换档到具有较低数值倍增比(传动比)的较高档位，并且通过执行降档而换档到具有较高数值倍增比的较低档位。变速器升档要求发动机转速下降，以使在目标传动比下发动机转速与变速器输出转速乘以传动比的结果匹配。当执行升档事件时，已知的控制***通过减小发动机转矩而降低发动机转速以使变速器的离合器的磨损最小化。已知的控制***的功用是在升档事件结束时通过增加发动机转矩而提供较大的发动机转矩，从而在与目标传动比相关的较低传动比下获得恒定的车轴转矩。
已知的驾驶员解译***将操作者转矩请求(例如，加速器踏板位置)转变成期望量的车轴转矩、发动机功率或发动机转矩。此操作者转矩请求被翻译成在升档事件结束时增加发动机转矩的曲轴转矩请求，其提供发动机转矩的增加从而在与目标传动比相关的较低传动比下获得恒定的车轴转矩。此曲轴转矩请求可采用预计曲轴转矩请求和即时曲轴转矩请求的形式。预计曲轴转矩请求用于控制以慢的经滤波的响应做出响应的执行器，优选是对驾驶员意图的未经滤波的指示。在压燃式发动机和火花点火式发动机中，预计转矩请求用于控制空气流量执行器，该空气流量执行器包括涡轮增压器、节气门、凸轮相位器和废气再循环(EGR)阀。即时曲轴转矩请求用于控制配置有快速准确控制的执行器。在火花点火式发动机中，快速执行器包括火花点火正时和燃料切断。点火延迟通过产生热而不是转矩来去除由燃烧产生的能量。燃料切断会影响排气供给流的成分和排放。点火延迟会影响燃料消耗。因此，在大多数行驶状况下优选禁用即时曲轴转矩请求。在压燃式发动机中，利用燃料质量和喷射正时来控制即时转矩请求。在利用受控的燃料质量和喷射正时来控制即时转矩请求的情况下，在排放或燃料经济性方面存在最小的不利结果。因此，在压燃式发动机中优选一直启用即时曲轴转矩请求。
已知的BAS***对预计曲轴转矩请求和即时曲轴转矩请求与来自其它功能的预计转矩请求和即时转矩请求(包括与变速器换档转矩管理有关的请求)进行仲裁（arbitrate）。最终的经仲裁的预计转矩请求和即时转矩请求被发送给优化***，该优化***决定如何利用可用的执行器以燃料高效的方式实现预计曲轴转矩请求和即时曲轴转矩请求。预计曲轴转矩请求用于控制发动机空气流量连同流向电动转矩机器的电流流量来实现预计曲轴转矩请求。在火花点火式发动机中，包括转矩减小在内的即时曲轴转矩请求用于控制点火正时以及利用电动转矩机器来控制电再生，并且将优先权给予在利用点火延迟吸收转矩之前利用电动转矩机器以其最大转矩容量进行电再生。
已知的变速器换档控制方案在换档事件开始时生成用于减小发动机转矩的即时曲轴转矩请求。换档事件期间的转矩减小协助变速器的离合器降低发动机转速。当发动机转速降低时，曲轴转矩请求增大从而在换档结束时实现恒定的曲轴功率输出。在执行换档事件期间变速器换档控制方案利用操作者转矩请求来安排离合器压力，从而在换档结束时实现转矩的优选量值。随着换档事件接近结束，即时曲轴转矩请求向着可能的曲轴转矩斜变（ramp）。可能的曲轴转矩是如果不命令即时曲轴转矩请求则已经实现的转矩。
已知的控制***生成可能曲轴转矩的量值，用以指示当在没有限制即没有即时曲轴转矩请求的情况下运行时在当前发动机工作点的未经管理的曲轴转矩容量的量值。此公知为空气转矩。空气转矩是在当前测量的/估计的每气缸空气量下具有最佳点火提前(或燃料喷射正时)并且所有气缸均被供给燃料时的发动机所产生转矩的量值。对于恒定的节气门位置，当发动机转速减小时每气缸空气量增加从而在大多数工作位置下输出恒定的功率。
换档事件期间过高的可能曲轴转矩会导致变速器控制器安排过大的离合器压力并且造成不平顺的换档，因为各齿轮咬合得太快。换档事件期间过低的可能曲轴转矩会导致变速器控制器安排过小的离合器压力并且造成离合器打滑，因为在换档结束时离合器不能完全接合旋转轴。已知的控制***考虑（account for）作为附件负荷的发电机/交流发电机负荷，其从可能曲轴转矩中减去。
发明内容
一种动力***，其包括联接到内燃发动机的转矩机器，所述内燃发动机联接到将转矩传递给传动系的变速器。一种用于操作动力***的方法，其包括：当命令在变速器运行范围内的换档时，启动即时响应模式以实现换档。启动即时响应模式包括：控制发动机以实现预计发动机转矩命令、以及响应于实际发动机转矩与用于换档命令的即时曲轴转矩之间的差而控制转矩机器的电动机转矩。确定经仲裁的预计电动机转矩。响应于经仲裁的预计电动机转矩和预计发动机转矩命令而确定可能曲轴转矩。在换档事件结束时响应于可能曲轴转矩而命令变速器的运行。启动预计响应模式从而完成在变速器运行范围内的换档。
本发明还涉及以下技术方案。
方案1. 用于操作动力***的方法，所述动力***包括机械联接到内燃发动机的转矩机器，所述内燃发动机机械联接到变速器，所述方法包括：
当命令在变速器运行范围内的换档时：
(a)启动即时响应模式以实现所述换档，包括：
      (i)控制所述发动机以实现预计发动机转矩命令，以及
      (ii)响应于实际发动机转矩与用于换档命令的即时曲轴转矩之间的差，控制所述转矩机器的电动机转矩；
(b)确定经仲裁的预计电动机转矩；以及
(c)响应于所述经仲裁的预计电动机转矩和所述预计发动机转矩命令，而确定可能曲轴转矩；以及
在所述换档结束时，响应于所述可能曲轴转矩而命令所述变速器的运行，并且启动预计响应模式而完成在所述变速器运行范围内的所述换档。
方案2. 如方案1所述的方法，其中，在换档结束时响应于所述可能曲轴转矩而命令所述变速器的运行包括：响应于所述可能曲轴转矩而安排离合器压力。
方案3. 如方案1所述的方法，其中，确定经仲裁的预计电动机转矩包括：当启动了所述即时响应模式时，使所述经仲裁的预计电动机转矩等于响应于操作者转矩请求的预计曲轴转矩与所述预计发动机转矩命令之间的差。
方案4. 如方案3所述的方法，其中，当启动了所述即时响应模式时使所述经仲裁的预计电动机转矩等于响应于操作者转矩请求的预计曲轴转矩与所述预计发动机转矩命令之间的差包括：当启动了所述即时响应模式时，如果响应于操作者转矩请求的所述预计曲轴转矩与所述预计发动机转矩命令之间的差大于最大电动机转矩限值，则使所述经仲裁的预计电动机转矩等于所述最大电动机转矩限值。
方案5. 如方案4所述的方法，其中，所述最大电动机转矩限值与所述转矩机器能够实现转矩的最大量值相对应。
方案6. 如方案1所述的方法，其中，响应于所述经仲裁的预计电动机转矩和所述预计发动机转矩命令而确定可能曲轴转矩包括：将所述经仲裁的预计电动机转矩与所述预计发动机转矩命令相加。
方案7. 如方案1所述的方法，其中，控制所述发动机以实现预计发动机转矩命令包括：控制所述发动机而实现预计无电动机发动机转矩命令。
方案8. 用于操作动力***的方法，所述动力***包括机械联接到内燃发动机的转矩机器，所述内燃发动机机械联接到变速器，所述方法包括：
当命令在变速器运行范围内的换档时：
(a)启动即时响应模式以实现所述换档，包括：
      (i)控制所述发动机以实现预计发动机转矩命令，以及
      (ii)响应于实际发动机转矩与用于换档命令的即时曲轴转矩之间的差，控制所述转矩机器的电动机转矩；
(b)确定经仲裁的预计电动机转矩；以及
(c)响应于所述经仲裁的预计电动机转矩和所述预计发动机转矩命令，而确定可能曲轴转矩；以及
当完成所述变速器运行范围内的换档时：
(a)启动预计响应模式以完成所述换档，包括：
      (i)响应于所述预计发动机转矩命令而命令所述发动机的工作，以及
      (ii)响应于所述实际发动机转矩和响应于操作者转矩请求的预计曲轴转矩请求，而命令所述转矩机器的运行。
方案9. 如方案8所述的方法，其中，确定经仲裁的预计电动机转矩包括：当命令在所述预计响应模式中的运行时，使所述经仲裁的预计电动机转矩等于实际电动机转矩。
方案10. 如方案8所述的方法，其中，确定经仲裁的预计电动机转矩包括：当启动了所述即时响应模式时，使所述经仲裁的预计电动机转矩等于响应于所述操作者转矩请求的所述预计曲轴转矩与所述预计发动机转矩命令之间的差。
方案11. 如方案10所述的方法，其中，当启动了所述即时响应模式时使所述经仲裁的预计电动机转矩等于响应于操作者转矩请求的所述预计曲轴转矩与所述预计发动机转矩命令之间的差包括：当启动了所述即时响应模式时，如果响应于操作者转矩请求的所述预计曲轴转矩与所述预计发动机转矩命令之间的差大于最大电动机转矩限值，则使所述经仲裁的预计电动机转矩等于所述最大电动机转矩限值。
方案12. 如方案11所述的方法，其中，所述最大电动机转矩限值与所述转矩机器能够实现的转矩的最大量值相对应。
方案13. 如方案8所述的方法，其中，响应于所述经仲裁的预计电动机转矩和所述预计发动机转矩命令而确定可能曲轴转矩包括：将所述经仲裁的预计电动机转矩与所述预计发动机转矩命令相加。
方案14. 如方案8所述的方法，还包括：将所述可能曲轴转矩传送给配置成控制所述变速器运行的控制器。
方案15. 如方案14所述的方法，还包括：在换档结束时响应于所述可能曲轴转矩而安排离合器压力。 
方案16. 如方案8所述的方法，其中，控制所述发动机以实现预计发动机转矩命令包括：控制所述发动机的工作以实现响应于预计曲轴转矩请求所确定的所述预计发动机转矩命令。
方案17. 用于操作包括转矩机器、内燃发动机和变速器的动力***的方法，包括：
当命令在变速器运行范围内的换档时：
(a)启动即时响应模式以实现所述换档，包括：
      (i)控制所述发动机以实现预计无电动机发动机转矩命令，以及
      (ii)响应于实际无电动机发动机转矩与用于换档命令的即时曲轴转矩之间的差，而控制所述转矩机器的电动机转矩；
(b)确定经仲裁的预计电动机转矩；以及
(c)响应于所述经仲裁的预计电动机转矩和所述预计无电动机发动机转矩命令，而确定可能曲轴转矩；以及
当完成在所述变速器运行范围内的换档时：
(a)启动预计响应模式以完成所述换档，包括：
      (i)响应于所述预计无电动机发动机转矩命令，而命令所述发动机的工作，以及
      (ii)响应于所述实际无电动机发动机转矩和响应于操作者转矩请求的预计曲轴转矩请求，而命令所述转矩机器的运行。
附图说明
现在将通过实例并参照附图来描述一个或多个实施例。
图1示出了根据本公开的包括动力***的车辆，所述动力***包括机械联接到内燃发动机的电驱动转矩机器，所述内燃发动机机械联接到变速器且受控制***的控制。
图2和图3示出了根据本公开的采用流程图形式的控制方案，所述流程图描述了在动力***中执行变速器升档，所述动力***包括机械联接到内燃发动机的电驱动转矩机器，所述内燃发动机机械联接到变速器。
图4示出了根据本公开的、与图2和图3中所示控制方案的执行有关的图1中所示动力***的一个实施例的各种元件的运行。
图5示出了根据本公开的、与图2和图3中所示控制方案的执行有关的针对图1中所示动力***的一个实施例的、用于确定可能曲轴转矩的量值的例行程序的一个实施例。
具体实施方式
现在参照附图，其中各附图仅以说明某些示例性实施例为目的而并非以限制其为目的，图1示意性地示出了包括动力***20的车辆100，动力***20联接到传动系60且受控制***10的控制。在本说明书的全文中类似的数字是指类似的元件。
动力***20包括电驱动转矩机器35，电驱动转矩机器35机械联接到内燃发动机40，内燃发动机40机械联接到变速器50。电驱动转矩机器35和内燃发动机40是转矩执行器。电驱动转矩机器35经由皮带-交流发电机-起动器机构38机械联接到发动机40，皮带-交流发电机-起动器机构38机械联接到内燃发动机40的曲轴36并且提供它们之间的机械动力路径。内燃发动机40的曲轴36机械联接到输出构件33，输出构件33机械联接到变速器50。变速器50包括联接到传动系60的输出构件62。在一个实施例中，皮带-交流发电机-起动器机构38包括蛇形皮带，蛇形皮带的运行路径是在附接到发动机40的曲轴36的皮带轮与附接到旋转轴的另一皮带轮之间，所述旋转轴联接到转矩机器35的转子。前述元件构成了皮带-交流发电机-起动器(BAS)***。
发动机40优选是多气缸内燃发动机，其将燃料经过燃烧过程转变成机械动力。发动机40装备有多个执行器和传感装置，用以监测运行以及响应于操作者转矩请求而输送燃料以形成用于产生转矩的燃烧充量。发动机40优选地包括用于响应于钥匙起动事件(key-crank event)而起动的低电压电磁驱动电起动器39。
转矩机器35优选是多相电动机/发电机，其配置成将储存的电能转变成机械动力以及将机械动力转变成可以存储在高电压蓄电池25中的电能。转矩机器35包括转子和定子以及附带的旋转变压器37。旋转变压器37是一种可变磁阻装置，其包括分别组装到转矩机器35的转子和定子上的旋转变压器定子和旋转变压器转子。
高电压蓄电池25经由高电压直流总线29电性连接到逆变器模块32，以便响应于来自控制模块10的控制信号而提供高电压直流电功率。逆变器32经由多相电源总线31电性连接到转矩机器35。逆变器32配置有适当的控制电路，该控制电路包括功率晶体管，用于将高电压直流电功率转变成高电压交流电功率以及将高电压交流电功率转变成高电压直流电功率。逆变器32优选地采用脉宽调制控制将来源于高电压蓄电池25的储存的直流电功率转变成交流电功率，从而驱动转矩机器35产生转矩。类似地，作为再生控制策略的一部分，逆变器32将传递给转矩机器35的机械动力转变成直流电功率，从而产生可储存在高电压蓄电池25中的电能。应理解的是逆变器32被配置成接收电动机控制命令并且控制逆变器状态从而提供电动机驱动和再生功能。
在一个实施例中，直流/直流电功率变换器34电性连接到低电压总线28和低电压蓄电池27，并且电性连接到高电压总线29。这种电功率连接是已知的且不再加以详述。低电压蓄电池27电性连接到辅助动力***45，用以将低电压电功率提供给车辆中的低电压***，包括例如电动车窗、HVAC风扇、座椅、和低电压电磁驱动的电起动器39。
变速器50优选地包括一个或多个差动齿轮组以及可激活的离合器，其被构造成实现在发动机40与输出构件62之间的、在多个固定档位操作模式中的一个模式下、在一系列速比上的转矩传递。变速器50包括任何合适的构造并且优选地配置成自动变速器，该自动变速器在各固定档位操作模式之间自动换档从而在实现操作者转矩请求与发动机工作点之间的优选匹配的传动比下工作。变速器50自动地执行升档而换档到具有较低数值倍增比(传动比)的操作模式，以及执行降档而换档到具有较高数值倍增比的操作模式。变速器升档要求发动机转速下降，以便在与目标操作模式有关的传动比下发动机转速与变速器输出转速乘以该传动比后的结果匹配。变速器降档要求发动机转速增加，以便在与目标操作模式有关的传动比下发动机转速与变速器输出转速乘以该传动比后的结果匹配。发动机转速和转矩与变速器转速和转矩的错误匹配会导致在执行变速器换档事件时车辆速度或转矩输出的下降或者离合器打滑。
在一个实施例中，传动系60可包括差动齿轮装置65，差动齿轮装置65机械联接到车轴64或半轴，车轴64或半轴机械联接到车轮66。传动系60在变速器50与道路表面之间传递牵引动力。应理解的是动力***20是说明性的。
控制***10包括控制模块12，控制模块12以信号方式连接到操作者界面14。控制模块12优选地以信号方式可操作地直接或经由通信总线18连接到动力***20的单独元件。控制模块12以信号方式连接到高电压蓄电池25、逆变器模块32、转矩机器35、发动机40和变速器50中每个的传感装置，用以监测其运行并确定其参数状态。车辆100的操作者界面14包括多个人/机界面装置，车辆操作者通过这些人/机界面装置来命令车辆100的运行，例如包括使操作者能够转动曲柄并起动发动机40的点火开关、加速器踏板、制动踏板、变速器范围选择器(PRNDL)、方向盘、和前照灯开关。一个所关心的车辆操作者命令是操作者转矩请求，可通过操作者对加速器踏板和制动踏板的输入来确定操作者转矩请求。
动力***20包括通信方案，该通信方案包含通信总线18，用来以控制***10与动力***20各元件之间的执行器命令信号和传感器信号的形式来实现通信。应理解的是，所述通信方案使用一个或多个通信***和装置实现到控制***10和来自控制***10的信息传输，所述一个或多个通信***和装置包括例如通信总线18、直接连接器、局域网总线、串行外设接口总线、和无线通信。
控制模块、模块、控制、控制器、控制单元、处理器以及类似的术语表示以下构件中的一个或多个的任何合适的一种或者各种组合：专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序或者例行程序的中央处理单元(优选微处理器)及相关的内存和存储器(只读存储器、可编程只读存储器、随机存取存储器、硬盘驱动器等)、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、适当的信号调理及缓冲电路、以及提供所述功能的其它合适构件。软件、固件、程序、指令、例行程序、代码、算法以及类似的术语表示包括校准和查找表在内的任何控制器可执行指令集。所述控制模块具有一组控制例行程序，通过执行这组例行程序而提供期望的功能。例行程序由例如中央处理单元所执行，例行程序可操作以监测来自各传感装置和其它联网控制模块的输入，并执行控制和诊断例行程序而控制各执行器的操作。在持续的发动机工作和车辆运行期间，可以以有规律的间隔(例如每3.125、6.25、12.5、25和100毫秒)执行例行程序。可替代地，可响应于一个事件的发生而执行例行程序。
图2是采用流程图形式的在动力***(例如参照图1所述的动力***20)中执行变速器换档的控制方案200，所述动力***包括电驱动转矩机器，所述电驱动转矩机器机械联接到内燃发动机，所述内燃发动机机械联接到变速器。参照升档事件来描述控制方案200，但本文中所述的概念以相似方式适用于降档事件。
当命令在变速器运行范围内的换档时，控制方案200运行。响应于换档命令，启动即时响应模式并且命令用于换档的即时曲轴转矩以实现升档。控制慢速执行器的运行从而实现响应于操作者转矩请求的预计发动机转矩。响应于用于换档命令的即时曲轴转矩与实际发动机转矩之间的差而控制转矩机器35的运行，从而实现电动机转矩，这称为转矩填补（torque fill）。在升档期间确定经仲裁的预计电动机转矩。当完成在变速器运行范围内的升档时，启动预计响应模式，这包括确定预计曲轴转矩请求并且控制发动机40的工作而实现预计发动机转矩。响应于预计曲轴转矩请求，通过确定发动机40与转矩机器35之间转矩分配的优化例行程序，控制转矩机器35的运行而实现电动机转矩。
将一个示例性填补方程式（fill equation）表示为以下的方程式1，并且利用该方程式计算针对无电动机发动机转矩（engine-without-motor torque）(Te)为了实现响应于操作者转矩请求的曲轴转矩(Tcs)而需要产生的电动机转矩命令(Tm)，该计算是在皮带-交流发电机-起动器机构38的已知皮带轮比(PR)下进行的，并且表示为下式：
Tm=(Tcs-Te)/PR                       [1]。
填补方程式(方程式1)用于响应于曲轴转矩(Tcs)和无电动机发动机转矩(Te)而确定电动机转矩命令(Tm)。可在控制方案200的不同执行阶段根据操作模式确定曲轴转矩和无电动机发动机转矩，如本文中所述。
图4以图形方式示出了与和图2和图3中所示控制方案200的执行有关的图1中所示动力***20的一个实施例相关的同步的转矩要素和转速要素。图4示出了相对于x-轴上逝去时间的、时间上同步的（time-coincident）转矩要素和速度要素，并且包括以下内容：
操作者转矩请求线(402)；
包括预计无电动机发动机转矩(线414) 的发动机转矩命令410；
包括即时电动机转矩(线422)和预计电动机转矩(线424)的电动机转矩命令420；
发动机转速435；
包括即时响应模式(442)和预计响应模式(444)的***响应模式440；
包括用于换档命令(455)的即时曲轴转矩的变速器命令450；以及
可能曲轴转矩(线418)。
以索引表的形式提供表1，其中将用数字标注的方框和相应的功能展示如下，表1对应于图2的流程图200：
表1
在持续运行期间，监测操作者转矩请求(Treq)(示为图4中的线402)，并且动力***20命令发动机40和转矩机器35输出响应于操作者转矩请求(202)的总的预计曲轴转矩(Tcs-prd)。所述曲轴转矩是经输出构件33输出给变速器50的转矩的量值。
最初将预计响应模式(示为图4中的线444)选择为优选响应模式，这导致分别利用预计无电动机发动机转矩命令(Te-prd)(示为图4中的线414)和预计电动机转矩命令(Tm-prd)(示为图4中的线424)来控制发动机40和转矩机器35的运行。将预计无电动机发动机转矩命令与预计电动机转矩命令合并，而实现预计曲轴转矩请求。响应于预计曲轴转矩请求，而在考虑蓄电池充电状态、在不同转速和负荷点的发动机效率图、以及其它因素的情况下确定优选稳态电动机转矩工作点。监测预计曲轴转矩请求来确定转矩机器转矩输出与发动机转矩输出之间的优选分配。在预计响应模式和即时响应模式中，利用预计曲轴转矩请求来确定期望的预计发动机转矩命令(Te-prd)(204)。如图4中所示，主要利用被命令在预计无电动机发动机转矩命令下工作的发动机40实现操作者转矩请求(示为图4中的线402)，并且预计电动机转矩命令略为负值，反映与产生电功率来供给电负荷的转矩机器运行有关的阻力（drag）。***响应模式(示为图4中的线440)包括预计响应模式(示为图4中的线444)和即时响应模式(示为图4中的线442)。***响应模式是指用于控制转矩执行器(即转矩机器35和内燃发动机40)的工作的转矩请求或命令。预计转矩请求或命令用作在适当考虑与燃料经济性、响应性、排气加热以及其它有关的因素的情况下，利用转矩执行器来输出转矩时优选地在合理量的时间内以平顺滤波似的方式（in a smooth filtered-like fashion）输出的转矩控制设定点。这包括考虑进气歧管的填充时间、信号延迟以及其它因素。优选地利用包括发动机中的节气门、增压、废气再循环和凸轮相位器在内的发动机空气流量执行器来执行对预计转矩请求的响应。响应于预计转矩请求而控制转矩机器35，使得电动机转矩与发动机转矩的和响应于预计转矩请求。当存在对相对快速且准确的转矩控制的需求并且存在较少的短期燃料经济性关注时，将即时转矩请求或命令用作转矩控制设定点。通过控制发动机执行器(包括点火、燃料质量、和燃料喷射正时)以及通过控制转矩机器35(包括控制电流流量)而实现对即时转矩请求的响应。转矩机器35被认为是快速执行器。
命令变速器换档(示于图4中的时间点T1 452)，并且如图所示该变速器换档是升档。优选地响应于操作者转矩请求而命令变速器换档，并且执行该变速器换档从而实现响应于用于加速的操作者请求的变速器输出转速与发动机工作点之间的平衡同时使燃料消耗最小化(206)。
升档事件的执行开始(208)并且包括启动即时响应模式(示于图4中的线442)、命令用于换档命令的即时曲轴转矩，这在此实施例中与升档的执行有关(示于图4中的线430)(210)。
响应于命令的变速器换档而启动即时响应模式导致分别利用即时发动机转矩和即时电动机转矩(示为图4中的线422)控制发动机40和转矩机器35的运行而使动力***20运行。在升档期间即时响应模式442保持处于启动状态(图示结束于图4中的时间点T2 454)。当启动即时响应模式(示为图4中的线442)作为优选响应模式时，利用预计曲轴转矩请求和用于换档命令的即时曲轴转矩使动力***20运行。用于换档命令的即时曲轴转矩产生为换档转矩管理命令(例如，来自变速器控制器)，所述换档转矩管理命令规定从曲轴36到机械联接到变速器50的输出构件33的转矩输出的量值。如图所示，用于换档命令的即时曲轴转矩减小一段时间，从而允许变速器50通过卸载与待分离（off-going）传动比相关的待分离离合器的转矩以及启动与待接合（oncoming）传动比相关的待接合离合器而执行换档。用于换档命令的即时曲轴转矩增加到与在待接合档位下的运行相对应的优选转矩，在待接合档位下的运行包括在由操作者转矩命令通过预计曲轴转矩请求所确定的增加的发动机转矩下运行。
当即时响应模式处于启动状态时，即时发动机转矩命令(Te-imm)被确定为用于换档命令的即时曲轴转矩加上在电动机再生容量下的电动机转矩(Tm-regen)后的和，优选地利用填补方程式(方程式1)来确定即时发动机转矩命令(Te-imm)(212)。
控制换档事件期间的发动机工作。当电动机转矩到达饱和时，命令即时发动机转矩来减小转矩，从而实现用于换档命令的即时转矩。这是因为利用转矩机器减小曲轴转矩比借助延迟发动机点火利用发动机减小曲轴转矩更有效率。因此，即时发动机转矩命令等于用于换档命令的即时曲轴转矩加上在电动机再生容量下的电动机转矩(214)。在换档期间当即时响应模式处于启动状态时，响应于预计发动机转矩命令和即时发动机转矩命令这两者而控制发动机。响应于预计曲轴转矩请求而确定预计发动机转矩命令。响应于预计无电动机发动机转矩命令而控制发动机空气流量执行器，并且响应于即时发动机转矩命令而控制点火执行器。
实际的无电动机发动机转矩(Te-act)利用已知方法来确定并遵从即时发动机转矩命令(216)。可确定发动机空气转矩(Te-air)，发动机空气转矩(Te-air)是在当前发动机工作点当在无限制的情况下工作时未经管理的发动机转矩容量。发动机空气转矩(Te-air)遵从预计的无发动机电动机命令。
利用即时电动机转矩命令(Tm-imm)控制电动机转矩，所述即时电动机转矩命令(Tm-imm)被确定为用于换档的即时曲轴转矩与实际发动机转矩之间的差，优选利用填补方程式(方程式1)来确定即时电动机转矩命令(Tm-imm) (218)。在升档事件大部分期间即时电动机转矩为负值，这表示转矩机器35在电再生模式下运行从而吸收发动机转矩以便在输出构件33处实现响应于用于换档命令的即时曲轴转矩的、输入变速器50的曲轴转矩。
以本文中所述的方式确定可能曲轴转矩(Tcs-poss)(示于图4中的线418)，可能曲轴转矩(Tcs-poss)是预计无电动机发动机转矩命令与经仲裁的预计电动机转矩的合并。
在执行升档事件期间当即时响应模式仍然处于启动状态时确定计算的电动机转矩，在确定经仲裁的预计电动机转矩(示于图4中的线424)中使用计算的电动机转矩来代替实际电动机转矩(220)。图3中所示的流程图描述了对经仲裁的预计电动机转矩的确定。以索引表的方式提供表2，其中将用数字标注的方框和相应的功能展示如下，表2对应于图3的流程图：
表2
当响应模式440表明***正在以已启动的或者最近启动的即时响应模式运行时，利用计算的电动机转矩代替实际电动机转矩(Tm-Act)来确定经仲裁的预计电动机转矩(Tm-prd-arb)。利用填补方程式(方程式1)计算出经仲裁的预计电动机转矩，并且利用优选地模拟命令的电动机转矩方程式的转矩输入来控制发动机40以及转矩机器35从而响应于操作者转矩请求实现预计曲轴转矩请求。因此，将经仲裁的预计电动机转矩计算为如果该***在对预计曲轴转矩请求作出响应则将会产生的电动机转矩。
确定经仲裁的预计电动机转矩包括以下步骤。最初，判断命令的***响应模式是否为即时响应模式、或者可替代地是否为预计响应模式(250)。如果命令的***响应模式是预计响应模式，则将经仲裁的预计电动机转矩(Tm-prd-arb)设定为等于当利用预计响应模式运行时的实际电动机转矩(Tm-act)(270)，流程图220的执行终止并返回到流程图200的执行(280)。
如果命令的***响应模式为即时响应模式，则以如下方式确定经仲裁的预计电动机转矩。当利用即时响应模式运行时，利用填补方程式(方程式1)计算出无电动机发动机转矩(Te-imm)的量值(252)。
当不在DFCO模式中运行时，利用来自发动机40的转矩输出与来自转矩机器35的转矩输出的合并而实现曲轴转矩(Tcs)。用于填补方程式(方程式1)的无电动机发动机转矩优选等于来自预计无电动机发动机转矩命令的响应，预计无电动机发动机转矩命令是在当前发动机工作点当无限制的情况下工作时的未经管理的发动机转矩容量(Te-air)，也称为来自发动机的空气转矩输出。预计无电动机发动机转矩响应(Te-prdresp)等于当DFCO不处于启动状态时的工作点的发动机的未经管理的空气转矩。
当DFCO处于启动状态时，预计无电动机发动机转矩响应等于实际无电动机发动机转矩。当在DFCO模式中运行时，通过控制即时发动机执行器(例如控制燃料喷射器从而中断燃料供给)而实现曲轴转矩。用于填补方程式(方程式1)的无电动机发动机转矩优选等于当前运行状态下的实际无电动机发动机转矩。
计算用于填补方程式(方程式1)的预计曲轴转矩目标(Tcs-prd-trgt)(254)。将预计曲轴转矩目标设定成等于已利用低通滤波器进行滤波的预计曲轴转矩请求(Tcs-prd)。经滤波的预计曲轴转矩请求等于当在即时响应模式禁用的情况下运行时(即采用预计响应模式运行时)被电动机转矩控制所采用的目标转矩。当预计响应模式处于启动状态时，电动机转矩控制利用经滤波的曲轴目标来使快速执行器例如转矩电动机35作为慢速执行器来响应。
确定期望的预计电动机转矩(256)，期望的预计电动机转矩(256)表达用于实现预计曲轴转矩请求的期望电动机转矩。优选地，利用填补方程式(方程式1)并利用预计无电动机发动机转矩响应(Te-prdresp)和预计曲轴转矩请求计算出期望的预计电动机转矩。
由于各种限制，命令的电动机转矩可能不等于期望的预计电动机转矩(Tm-prd-des)。因为由于实体蓄电池或电动机限制导致蓄电池充电状态处于低状态、或者因为用转矩机器进行协助将会是电能的低效率使用，所以电动机转矩控制***有可能必须限制电动机转矩。
确定最大电动机转矩限值(Tm-max)以包含限制因素(258)。最大电动机转矩代表转矩机器35在考虑优化燃料经济性和蓄电池SOC的情况下能够实现转矩的最大量值。这通常为正值，表明是用于正加速的牵引转矩。相反，最大电动机转矩也可以是负值，表明***需要提供再生充电，即使仅利用发动机转矩不能实现预计曲轴转矩请求。
将经仲裁的预计电动机转矩选择为最大电动机转矩限值(Tm-max)和计算用于填补方程式(方程式1)的预计曲轴转矩目标与计算的无电动机发动机转矩之差中的最小者(260)。流程图220的执行终止并返回到流程图200的执行(280)。
在确定经仲裁的预计电动机转矩和预计无电动机发动机转矩(示为图4中的线414)之后，计算可能曲轴转矩(示于图4中的线418)(222)。可能曲轴转矩优选地是预计无电动机发动机转矩与经仲裁的预计电动机转矩的算术和。
利用变速器命令来控制升档事件的执行，包括：利用用于换档命令的即时曲轴转矩和可能曲轴转矩而完成换档事件的执行，示于时间点T2 454。在换档事件结束时，将可能曲轴转矩传送给变速器控制器，用以安排离合器压力。
结束升档事件的执行(224)，并且启动预计响应模式(示为图4中的线444)来控制电动机转矩和发动机转矩(226)并且利用预计无电动机发动机转矩来命令发动机转矩(228)。利用填补方程式(方程式1)并使用实际无电动机发动机转矩(Te-act)和预计曲轴转矩请求作为曲轴转矩项来确定用于控制转矩机器35的电动机转矩命令(Tm)(230)。
图5示意性地示出了确定可能曲轴转矩521的量值的例行程序运行的一个实施例。
各输入包括发动机空气转矩505和实际无电动机发动机转矩507。当动力***20在DFCO模式下运行时(510)，将预计响应无电动机发动机转矩513设定为等于发动机空气转矩505。
当动力***20不在DFCO模式中运行时(512)，将预计响应无电动机发动机转矩513设定为等于实际无电动机发动机转矩507。
将经滞后滤波器514处理的预计曲轴转矩请求509减去预计响应无电动机发动机转矩513(516)，将差值与最大电动机转矩限值515进行比较(518)。当即时曲轴模式处于启动状态时即正在执行变速器换档时(522)，将最大电动机转矩限值515和预计曲轴转矩请求509与预计响应无电动机发动机转矩513之间的差当中的最小值用作经仲裁的预计电动机转矩519。当即时曲轴模式处于禁用状态时即不正在执行变速器换档时(520)，将实际电动机转矩命令517用作经仲裁的预计电动机转矩519。
将经仲裁的预计电动机转矩519与预计的无电动机发动机转矩513相加地合并，以确定可能曲轴转矩521的量值。
本文中所描述的控制方案提供一种将所需信号(即可能曲轴转矩)传送给利用发动机和转矩机器对即时转矩请求做出响应的***中的变速器，同时包含空气流量和其它执行器执行延迟的方法。该控制方案包括执行器限制，诸如由于物理限制、SOC或FE下降所造成的电动机转矩限制或者未节流的发动机。所述控制方案包括在当即时请求未激活时通过利用实际电动机转矩来实现命令的电动机转矩时的电动机转矩延迟。所述控制方案包括DFCO。
本公开已描述了某些优选实施例及其修改。其他人在阅读并理解本说明书之后可做出进一步的修改和变更。因此，意图是本公开不局限于作为设想用于实施本公开的最佳方式所公开的具体实施例，而是本公开将包括落在所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (17)

1.用于操作动力***的方法，所述动力***包括机械联接到内燃发动机的转矩机器，所述内燃发动机机械联接到变速器，所述方法包括：
当命令在变速器运行范围内的换档时：
(a)启动即时响应模式以实现所述换档，包括：
      (i)控制所述发动机以实现预计发动机转矩命令，以及
      (ii)响应于实际发动机转矩与用于换档命令的即时曲轴转矩之间的差，控制所述转矩机器的电动机转矩；
(b)确定经仲裁的预计电动机转矩；以及
(c)响应于所述经仲裁的预计电动机转矩和所述预计发动机转矩命令，而确定可能曲轴转矩；以及
在所述换档结束时，响应于所述可能曲轴转矩而命令所述变速器的运行，并且启动预计响应模式而完成在所述变速器运行范围内的所述换档，包括确定预计曲轴转矩请求并且控制发动机的工作而实现预计发动机转矩。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在换档结束时响应于所述可能曲轴转矩而命令所述变速器的运行包括：响应于所述可能曲轴转矩而安排离合器压力。
3.如权利要求1所述的方法，其中，确定经仲裁的预计电动机转矩包括：当启动了所述即时响应模式时，使所述经仲裁的预计电动机转矩等于响应于操作者转矩请求的预计曲轴转矩与所述预计发动机转矩命令之间的差。
4.如权利要求3所述的方法，其中，当启动了所述即时响应模式时使所述经仲裁的预计电动机转矩等于响应于操作者转矩请求的预计曲轴转矩与所述预计发动机转矩命令之间的差包括：当启动了所述即时响应模式时，如果响应于操作者转矩请求的所述预计曲轴转矩与所述预计发动机转矩命令之间的差大于最大电动机转矩限值，则使所述经仲裁的预计电动机转矩等于所述最大电动机转矩限值。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述最大电动机转矩限值与所述转矩机器能够实现转矩的最大量值相对应。
6.如权利要求1所述的方法，其中，响应于所述经仲裁的预计电动机转矩和所述预计发动机转矩命令而确定可能曲轴转矩包括：将所述经仲裁的预计电动机转矩与所述预计发动机转矩命令相加。
7.如权利要求1所述的方法，其中，控制所述发动机以实现预计发动机转矩命令包括：控制所述发动机而实现预计无电动机发动机转矩命令。
8.用于操作动力***的方法，所述动力***包括机械联接到内燃发动机的转矩机器，所述内燃发动机机械联接到变速器，所述方法包括：
当命令在变速器运行范围内的换档时：
(a)启动即时响应模式以实现所述换档，包括：
      (i)控制所述发动机以实现预计发动机转矩命令，以及
      (ii)响应于实际发动机转矩与用于换档命令的即时曲轴转矩之间的差，控制所述转矩机器的电动机转矩；
(b)确定经仲裁的预计电动机转矩；以及
(c)响应于所述经仲裁的预计电动机转矩和所述预计发动机转矩命令，而确定可能曲轴转矩；以及
当完成所述变速器运行范围内的换档时：
(d)启动预计响应模式以完成所述换档，包括：
      (i)响应于所述预计发动机转矩命令而命令所述发动机的工作，以及
      (ii)响应于所述实际发动机转矩和响应于操作者转矩请求的预计曲轴转矩请求，而命令所述转矩机器的运行。
9.如权利要求8所述的方法，其中，确定经仲裁的预计电动机转矩包括：当命令在所述预计响应模式中的运行时，使所述经仲裁的预计电动机转矩等于实际电动机转矩。
10.如权利要求8所述的方法，其中，确定经仲裁的预计电动机转矩包括：当启动了所述即时响应模式时，使所述经仲裁的预计电动机转矩等于响应于所述操作者转矩请求的所述预计曲轴转矩与所述预计发动机转矩命令之间的差。
11.如权利要求10所述的方法，其中，当启动了所述即时响应模式时使所述经仲裁的预计电动机转矩等于响应于操作者转矩请求的所述预计曲轴转矩与所述预计发动机转矩命令之间的差包括：当启动了所述即时响应模式时，如果响应于操作者转矩请求的所述预计曲轴转矩与所述预计发动机转矩命令之间的差大于最大电动机转矩限值，则使所述经仲裁的预计电动机转矩等于所述最大电动机转矩限值。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述最大电动机转矩限值与所述转矩机器能够实现的转矩的最大量值相对应。
13.如权利要求8所述的方法，其中，响应于所述经仲裁的预计电动机转矩和所述预计发动机转矩命令而确定可能曲轴转矩包括：将所述经仲裁的预计电动机转矩与所述预计发动机转矩命令相加。
14.如权利要求8所述的方法，还包括：将所述可能曲轴转矩传送给配置成控制所述变速器运行的控制器。
15.如权利要求14所述的方法，还包括：在换档结束时响应于所述可能曲轴转矩而安排离合器压力。
16.如权利要求8所述的方法，其中，控制所述发动机以实现预计发动机转矩命令包括：控制所述发动机的工作以实现响应于预计曲轴转矩请求所确定的所述预计发动机转矩命令。
17.用于操作包括转矩机器、内燃发动机和变速器的动力***的方法，包括：
当命令在变速器运行范围内的换档时：
(a)启动即时响应模式以实现所述换档，包括：
      (i)控制所述发动机以实现预计无电动机发动机转矩命令，以及
      (ii)响应于实际无电动机发动机转矩与用于换档命令的即时曲轴转矩之间的差，而控制所述转矩机器的电动机转矩；
(b)确定经仲裁的预计电动机转矩；以及
(c)响应于所述经仲裁的预计电动机转矩和所述预计无电动机发动机转矩命令，而确定可能曲轴转矩；以及
当完成在所述变速器运行范围内的换档时：
(d)启动预计响应模式以完成所述换档，包括：
      (i)响应于所述预计无电动机发动机转矩命令，而命令所述发动机的工作，以及
      (ii)响应于所述实际无电动机发动机转矩和响应于操作者转矩请求的预计曲轴转矩请求，而命令所述转矩机器的运行。
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