CN101456417A - 输出转矩定形控制结构和混合动力系系统的马达转矩确定 - Google Patents

Abstract

一种动力系系统，包括用于在输入部件和一些转矩机械和输出部件之间传递动力的变速器装置。所述转矩机械连接到能量存储设备，该变速器装置运行在多种操作范围状态的其中之一。一种控制该动力系系统的方法，包括：监控能量存储设备的有效功率，确定系统约束，以该系统约束和该能量存储设备的有效功率为基础，确定到输出部件的输出转矩上的约束，确定操作者转矩请求，以该输出转矩和该操作者转矩请求的约束为基础，确定输出转矩命令，以及以输出转矩命令为基础，确定每个转矩机械的优选转矩命令。

Description

输出转矩定形控制结构和混合动力系系统的马达转矩确定

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年11月4日提交的美国临时申请No.60/985,243的优先权，上述美国临时申请的内容在此作为参考而被全部引用。

技术领域

本申请涉及混合动力系系统的控制系统。

背景技术

本部分的叙述仅仅是提供与本发明相关的背景资料，并且可能不构成现有技术。

已公知的混合动力系结构可以包括多个转矩生成装置，其包括内燃机和例如电机的非燃烧机器，这些转矩生成装置通过变速器装置将转矩传递给输出构件。一种典型的混合动力系包括双模式、复合分解、电动机械变速器，其采用从优选为内燃机的原动机动力源接收牵引转矩的输入构件和输出构件。所述输出构件可以连接到用于传递牵引转矩给汽车的动力传动系统。作为马达或者发电机运行的机器可以产生输入到所述变速器的转矩，所述转矩独立于内燃机所产生的转矩输入。所述机器可以将通过车辆动力传动系统传递的车辆动能转换为可储存在贮能装置中的能量。控制系统监控来自车辆和驾驶员的各种输入，并且提供所述混合动力系的运行控制，包括：控制变速器工作状态和换挡，控制转矩生成装置，以及在所述贮能装置和机器当中调节功率互换以便管理所述变速器的包括转矩和转速在内的输出。

发明内容

一种动力系系统，包括用于在输入部件和一些转矩机械和输出部件之间传递动力的变速器装置。所述转矩机械连接到能量存储设备，该变速器装置运行在多种操作范围状态的其中之一。一种控制该动力系系统的方法，包括：监控能量存储设备的有效功率，确定系统约束，以该系统约束和该能量存储设备的有效功率为基础，确定到输出部件的输出转矩上的约束，确定操作者转矩请求，以该输出转矩的约束和该操作者转矩请求为基础，确定输出转矩命令，以及以输出转矩命令为基础，确定每个转矩机械的优选转矩命令。

附图说明

下面将结合附图通过实例对一个或多个实施例进行描述，在所述附图中：

图1是本发明的典型的混合动力系的示意图；

图2是本发明的用于控制系统和混合动力系的典型结构的示意图；以及

图3-7是本发明的用于控制和管理混合动力系系统中的转矩的控制系统结构的示意流程图。

具体实施方式

现在参考附图，其中所述展示的目的只是为了阐明特定的典型实施例，而不是为了对其进行限制，图1和2示出了一种典型的混合动力系。图1示出了根据本公开的所述典型混合动力系，其包括连接到发动机14的双模式、复合分解、电动机械混合动力变速器10和包括第一和第二电机(′MG-A′)56、(MG-B′)72的转矩机械。所述发动机14和第一和第二电机56、72，各自产生可以被传输到变速器10的动力。由发动机14以及第一和第二电机56、72所产生并且被传输到变速器10的动力用输入和马达转矩以及转速来描述，其中所述输入和马达转矩在这里分别用T_I、T_A和T_B表示，所述转速在这里分别用N_I、N_A和N_B表示。

所述典型的发动机14包括选择性地运行在若干状态以便经由输入轴12传递转矩给变速器10的多缸内燃机，并且可以是火花点火或者压缩点火发动机。发动机14包括可操作地连接到变速器10的输入轴12的曲轴(未示出)。转速传感器11监测输入轴12的转速。由于在发动机14和变速器10之间的输入轴12上设置的转矩消耗构件，例如液压泵(未示出)和/或转矩控制装置(未示出)，来自发动机14的包括转速和输出转矩的功率输出可以不同于变速器10的输入速度N_I和输入转矩T_I。

所述典型的变速器10包括三个行星齿轮组24、26和28，以及四个选择性可接合的转矩传递装置，即离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75。这里，离合器指的是任何一种摩擦转矩传递装置，包括例如单一或者复合园盘离合器或组件、带式离合器以及制动器。优选为由变速器控制模块(下文称为′TCM′)17控制的液压控制回路42被用作控制离合器状态。离合器C2 62和C4 75优选为包括液压作用的旋转摩擦离合器。离合器C1 70和C3 73优选为包括可以选择性地固定到变速箱68上的液压控制固定装置。每一个离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75优选为受液压作用，经由液压控制回路42选择性地接收加压的液压流体。

第一和第二电机56、72优选为包括三相交流电机，每个都包括定子(未示出)和转子(未示出)，以及相应的分相器80和82。所述每个电机的马达定子被固定到变速箱68的外部，并且包括定子铁心，所述定子铁心具有从其中延伸出来的绕成线圈的电绕组。第一电机56的转子支撑在经由第二行星齿轮组26连接到轴60的毂衬齿轮上。第二电机72的转子固定地连接到筒形轴毂66上。

每一个分相器80和82优选为包括带有分相器定子(未示出)和分相器转子(未示出)的可变磁阻装置。所述分相器80和82适当的设置并且安装在第一和第二56和72中的相应一个上。分相器80和82中相应一个的定子连接到第一和第二电机56和72其中一个的定子上。所述分相器转子连接到相应第一和第二电机56和72的转子。每一个分相器80和82可通讯地(signally)和可操作地(operatively)连接到变速器功率变换器控制模块(下文称为′TPIM′)19，并且各自检测和监测分相器转子相对于分相器定子的轮转位置，从而监控第一和第二电机56和72中相应一个的轮转位置。另外，判断来自分相器80和82的信号输出，以分别提供第一和第二电机56和72的转速，即N_A和N_B。

所述变速器10包括例如轴的输出构件64，其可操作地连接到车辆(未示出)的动力传动系统90，以便提供例如到车轮93的输出功率，其中一个车轮如图1所示。所述输出功率通过输出转速N_o和输出转矩T_o来表示。变速器输出轴转速传感器84监测所述输出构件64的转速和旋转方向。每一个车轮93优选为装有适于监测车轮转速的传感器94，以便确定用于制动控制、牵引性能调节和车辆加速控制的车辆转速、独立车轮转速和相对车辆转速，其中所述传感器94的输出由根据图2所示的分布式控制模块系统的控制模块来监控。

来自发动机14的输入转矩以及来自第一和第二电机56、72的马达转矩(分别为T_I、T_A和T_B)通过来自燃油或者存储在电能存储装置(下文称为′ESD′)74中电势的能量转换而产生。所述ESD 74经由直流电输送导体27高压直流电连接到TPIM19。所述输送导体27包括接触器开关38。当所述接触器开关38关闭时，在正常运行时电流可以在ESD 74和TPIM19之间流动。当所述接触器开关38打开时，在ESD 74和TPIM19之间的电流流动中断。响应于满足马达转矩T_A和T_B的第一和第二电机56、72的转矩信号，TPIM19通过输送导体29在它和第一电机56之间往返传递电能，并且同样地TPIM19通过输送导体31在它和第二电机72之间往返传递电能。根据ESD  74是否处于充电或者放电状态来确定流入和流出ESD 74的电流。

所述TPIM19包括一对功率变换器(未示出)和相应的发动机控制模块(未示出)，所述发动机控制模块设置成接收转矩信号并且由此控制变流器状态，用于提供电机驱动或者回收功能以满足预定马达转矩T_A和T_B。所述功率变换器包括已公知的补偿三相功率电子装置，并且每一个都包括多个绝缘栅双极晶体管(未示出)，所述绝缘栅双极晶体管用于通过高频转换将来自ESD 74的直流电功率转换为激励第一和第二电机56、72中相应一个的交流功率。所述绝缘栅双极晶体管形成为设置成接收控制命令的开关式电源。通常的三相电机的每一相都有一对绝缘栅双极晶体管。控制所述绝缘栅双极晶体管的状态以提供电机驱动机械动力产生或者电力回收功能。所述三相变流器经由直流电输送导体27接收或者提供直流电功率，并且在它和三相交流功率之间进行转换，所述三相交流功率经由输送导体29被传导给作为马达运行的第一和第二电机56、72，或者经由输送导体31由作为发电机运行的第一和第二电机56、72产生。

图2是所述分布式控制模块系统的示意性方框图。在下文中描述的部件包括整体车辆控制结构的子集，并且提供图1所示典型混合动力系的协作系统控制。所述分布式控制模块系统综合处理相关的信息和输入，并且执行算法以控制各个致动器从而实现控制目标，其包括与燃料经济性、排放物、性能、驾驶性能和硬件设备的防护相关的目标，其中所述硬件设备包括ESD 74的电池以及第一和第二电机56、72。所述分布式控制模块系统包括发动机控制模块(下文称为′ECM′)23、TCM 17、电池组控制模块(下文称为′BPCM′)21、制动控制模块(下文称为′BrCM′)22和TPIM19。混合动力控制模块(下文称为′HCP′)5提供对所述ECM 23、TCM17、BPCM21、BrCM 22和TPIM 19的管理控制和协调。用户界面(′UI′)13可操作地连接到多个装置，通过这些装置车辆驾驶员进行控制或者指示所述电动机械混合动力系的运行。所述装置包括确定驾驶员转矩请求的加速踏板113(′AP′)、驾驶员制动踏板112(′BP′)、变速器档位选择器114(′PRNDL′)和车辆转速巡航控制(未示出)。所述变速器档位选择器114可以具有离散数量的驾驶员可选位置，包括使输出构件64能够向前和反向的旋转方向。

上述控制模块经由局域网(下文称为′LAN′)总线6同其它的控制模块、传感器和致动器通讯。所述LAN总线6允许在各个控制模块之间的操作参数状态和致动器指令信号的结构化通讯。采用的具体通信协议是专门的。所述LAN总线6和适当的协议保证在上述控制模块以及提供例如防抱死制动、牵引力调节和车辆稳定性等功能的其它控制模块之间的稳定通信和多控制模块接口。可以使用多种通讯总线来改善通讯速度以及提供相当水平的信号冗余度和完整性。在个别控制模块之间的通讯还可以利用直接耦合来进行，例如串行外围接口(′SPI′)总线(未示出)。

所述HCP 5提供混合动力系的管理控制，用于协调ECM 23、TCM 17、TPIM 19和BPCM21的运行。以来自用户界面13和包括ESD 74在内的混合动力系的各个输入信号为基础，HCP 5确定各个信号，包括：驾驶员转矩请求、送往动力传动系统90的输出转矩信号(′TCMD′)、输入转矩信号、变速器10使用的转矩输送离合器C1 70、C2 62、C3 73、C4 75的离合器转矩(‘TCL′)；以及第一和第二电机56、72的转矩信号T_A和T_B。所述TCM 17可操作地连接到液压控制回路42，并且提供包括监控各个压力传感器(未示出)以及生成并传送控制信号到各个螺线管(未示出)的各种功能，从而控制包含在所述液压控制回路42之内的压力开关和控制阀。

所述ECM 23可操作地连接到发动机14，并且用于通过多个离散的线路获得来自传感器的数据以及控制发动机14的致动器，为简单起见所述多个离散的线路用集成双向接口电缆35表示。所述ECM 23接收来自HCP 5的输入转矩信号。以监控的发动机转速和负载为基础，ECM 23确定在该点处及时提供给变速器10的实际输入转矩T_I，其被传递给HCP 5。ECM 23监测来自转速传感器11的输入以确定送至输入轴12的发动机输入速度，其被转换为变速器输入速度N_I。ECM 23监测来自传感器(未示出)的输入以确定其它发动机操作参数的状态，包括例如歧管压力、发动机冷却液温度、环境气温和环境压力。例如，发动机载荷可以通过歧管压力或者通过监测加速踏板113的驾驶员输入来确定。ECM 23产生并且传送指令信号以控制发动机致动器，包括例如都没有示出的燃料喷射器、点火模块和节流控制模块。

TCM 17可操作地连接到变速器10，并且监测来自传感器(未示出)的输入以确定变速器操作参数的状态。TCM 17产生并且传送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的输入包括每一个离合器即C1 70、C2 62、C3 73和C4 75的估算离合器转矩，以及输出构件64的旋转输出速度N_o。其它的致动器和传感器可能用来提供从TCM 17到HCP 5的用于控制目的的附加信息。如下文所述，TCM 17监测来自压力开关(未示出)的输入，并且选择性地致动液压控制回路42的压力调节螺线管(未示出)和移位螺线管(未示出)，以便选择性地激励各个离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75，从而实现各个变速器操作范围状态。

BPCM 21可通讯地连接到传感器(未示出)以监测ESD 74，包括电流和电压参数的状态，从而提供ESD 74的表示电池参数状态的信息给HCP5。所述电池的参数状态优选为包括电池充电状态、电池组电压、电池温度和由范围P_{BAT_MIN}到P_{BAT_MAX}表示的有效电池动力。

BrCM 22可操作地连接到每一个车轮93上的摩擦制动器(未示出)。BrCM 22监测对制动踏板112的驾驶员输入，并且产生控制信号以控制摩擦制动器，并且发送控制信号给HCP 5以据此操作第一和第二电机56、72。

每一个控制模块ECM 23、TCM 17、TPIM 19、BPCM 21和BrCM 22优选为通用数字计算机，其包括微处理器或者中央处理器、包括只读存储器(′ROM′)的存储介质、随机存取存储器(′RAM′)、电可编程序只读存储器(′EPROM′)、高速时钟、模数转换(′A/D′)和数模转换(′D/A′)电路、输入输出电路和装置(′I/O′)、以及适当的信号处理和缓冲电路。每一个控制模块具有一组控制算法，包括存储在其中一个存储介质上并且执行以提供每个计算装置的相应功能的常驻程序指令和标定。在所述控制模块之间的信息传输优选为利用LAN总线和SPI总线来完成。所述控制算法在预定周期内执行，因此每个算法每个周期至少被执行一次。利用预置的标定，存储在非易失性存储器装置中的算法通过其中一个中央处理器执行，以监测来自传感装置的输入并且执行控制和诊断程序从而控制致动器的运行。定期执行所述周期，例如在混合动力系正在进行的工作期间的每个3.125、6.25、12.5、25和100毫秒。或者，可以响应某个事件的发生而执行算法。

如下面的表1所示，所述典型的混合动力系选择性地运行在几个操作范围状态的其中之一，所述操作范围状态可以通过发动机状态和变速器状态来描述，其中所述发动机状态包括发动机工作状态(‘on’)和发动机熄火状态(′OFF′)中的一个，所述变速器状态包括多个固定档位和连续可变运行模式。

表1

在上表中列出了每一个变速器操作范围状态，并且显示了某个特定地离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75应用于每个操作范围状态。仅仅为了＂固定＂第三行星齿轮组28的外齿轮构件，通过使用离合器C1 70选择了第一连续可变模式，即EVT模式1或者M1。发动机状态可以是ON(′M1_Eng_On′)或者OFF(′M1_Eng_Off)其中之一。为了将轴60连接到第三行星齿轮组28的托架上，通过只使用离合器C2 62选择了第二连续可变模式，即EVT模式2或者M2。发动机状态可以是ON(′M2_Eng_On′)或者OFF(′M2_Eng_Off′)其中之一。对本说明书来说，当发动机状态为OFF时，发动机输入速度等于零转数/分(′RPM′)，即发动机曲轴没有旋转。固定档位操作提供了变速器10的输入-输出速度即Ni/No的固定比率运行。通过使用离合器C1 70和C4 75选择了第一固定档位运行(′G1′)。通过使用离合器C1 70和C2 62选择了第二固定档位运行(′G2′)。通过使用离合器C2 62和C4 75选择了第三固定档位运行(‘G3′)。通过使用离合器C2 62和C3 73选择了第四固定档位运行(′G4′)。由于行星齿轮24、26和28中齿轮比的减少，输入-输出速度的固定比率运行随着固定档位运行的增加而增加。第一和第二电机56和72的各自转速N_A、N_B取决于由离合器限定的机构的内旋转，并且与在输入轴12处测量的输入速度成正比。

响应于通过用户界面收集的对加速踏板113和制动踏板112的驾驶员输入，HCP 5和其它控制模块中的一个或多个确定转矩信号，从而控制转矩致动器以满足在输出构件64处用于传递到动力传动系统90的驾驶员转矩请求。所述转矩致动器优选为包括转矩生成装置，例如发动机14和包括在该实施例中的第一和第二电机56、72在内的低转速大转矩机械。所述转矩致动器优选为还包括转矩传递装置，包括该实施例中的变速器10。以来自用户界面13和包括ESD 74在内的混合动力系的输入信号为基础，HCP 5确定驾驶员转矩请求、从变速器10送往动力传动系统90的命令输出转矩信号、来自发动机14的输入转矩信号、用于变速器10的转矩输送离合器C1 70、C2 62、C3 73、C4 75的离合器转矩；以及如下所述的分别用于第一和第二电机56、72的马达转矩。

最终的车辆加速可以受其它因素的影响，包括例如道路阻力负载、道路坡度和车辆质量。基于混合动力系的各种运行特性，确定变速器10的所述操作范围状态。这包括如前所述通过加速踏板113和制动踏板112与用户界面13通讯的驾驶员转矩请求。所述操作范围状态可以根据混合动力系转矩要求来判定，所述混合动力系转矩要求由在电能生成模式或者转矩生成模式中操作第一和第二电机56、72的信号所引起。通过最优化算法或者基于驾驶员动力需要、电池充电状态、发动机14以及第一和第二电机56、72的能量效率确定最佳化效率的程序，可以确定所述操作范围状态。基于执行最佳化程序的结果，所述控制系统管理来自发动机14以及第一和第二电机56、72的转矩输入，从而使系统效率最优化，以便管理燃料经济性和电池充电。此外，可以基于元件或者系统中的故障确定操作。HCP 5监测转矩生成装置，并且响应于在输出构件64处为满足驾驶员转矩请求的期望输出转矩而确定来自变速器10所需的功率输出。根据上述说明显而易见地，ESD 74以及第一和第二电机56、72电可操作地连接以便在彼此之间的功率流动。此外，发动机14、第一和第二电机56、72以及电动机械变速器10是机械操作地连接，以便在彼此之间输送功率从而产生送到输出构件64的功率流。

图3示出了用于控制和管理具有多个转矩产生设备的混合动力系系统中的信号流的控制系统结构，下面将参考图1和2的混合动力动力传动系统以及上述控制模块中的以可执行算法和标定形式的其余部分进行描述。所述控制系统结构可用于具有多个转矩产生设备的各种混合动力系系统，例如包括：具有一个发动机和单个电机的混合动力系系统，具有一个发动机和多个电机的混合动力系统。可选择地，混合动力系系统可以利用非电转矩机械和能量存储设备，例如使用液压动力转矩机械(未示出)的液压—机械混合动力变速器。

运行中，到加速踏板113和制动踏板112的操作者输入被监控以确定操作者转矩请求。到加速踏板113和制动踏板112的操作者输入包括单独的可确定的操作者转矩请求输入，其包括实时加速输出转矩请求(“实时加速输出转矩请求”)，预计加速输出转矩请求(“预计加速输出转矩请求”)，实时制动输出转矩请求(“实时制动输出转矩请求”)，预计制动输出转矩请求(“预计制动输出转矩请求”)和轴转矩响应类型(“轴转矩响应类型”)。这里使用的术语“加速”指的是，当变速器档位选择器114的操作者选择位置命令车辆在前进方向运行时，操作者要求向前推进，优选地导致增加超过当前车速的车速。术语“减速”和“制动”指的是，操作者要求优选地导致从当前车速降低车速。实时加速输出转矩请求、预计加速输出转矩请求、实时制动输出转矩请求、预计制动输出转矩请求和轴转矩响应类型是到控制系统的单独的输入。此外，发动机14的运行和变速器10被监控以确定输入速度(“Ni”)和输出速度(“No”)。

实时加速输出转矩请求包括以到加速踏板113的操作者输入为基础确定的实时转矩请求。控制系统控制从混合动力系系统的输出转矩，响应于实时加速输出转矩请求，引起车辆的正加速。实时制动输出转矩请求包括以到制动踏板112的操作者输入为基础确定的实时制动请求。控制系统控制从混合动力系系统的输出转矩，响应于实时制动输出转矩请求，引起车辆的减速或者负加速。通过控制混合动力系系统的输出转矩引起的车辆减速，结合由车辆制动系统(未示出)引起的车辆减速，从而对车辆减速以完成实时制动请求。

实时加速输出转矩请求以当前发生的到加速踏板113的操作者输入为基础而被确定，包括一个请求以产生优选在输出部件64上的实时输出转矩，以加速车辆。实时加速输出转矩请求是未定形的，但是可以通过动力传动系统控制之外的影响车辆运行的事件而定形。这样的事件包括在用于防抱死的动力系控制、牵引力调节和车辆稳定性控制中的车辆水平中断，其可用于对所述立即实时加速输出转矩请求进行定形或者速度限制。

预计加速输出转矩请求以到加速踏板113的操作者输入为基础而被确定，包括一个在输出部件64上的最佳或者优选输出转矩。请求请求在正常运行条件过程中，例如当没有命令防抱死制动、牵引控制或者车辆稳定性控制其中之一时，预计加速输出转矩请求优选等于实时加速输出转矩请求。当命令防抱死制动、牵引控制或者车辆稳定性控制其中之一时，预计加速输出转矩请求保持在请求优选输出转矩，同时响应于涉及防抱死制动、牵引控制或者车辆稳定性控制实时的输出转矩命令，该实时加速输出转矩请求减小。

实时制动输出转矩请求以到制动踏板112的操作者输入和控制摩擦制动以产生摩擦制动转矩的控制信号为基础而被确定。

所述预测制动输出转矩请求包括在输出构件64处的最优或者优选的制动输出转矩，其响应于对制动踏板112的驾驶员输入，其中所述制动踏板112承受在输出构件64处产生的与对制动踏板112的驾驶员输入无关的容许最大制动输出转矩。请求在一个实施例中，在输出部件64上产生的最大制动输出转矩被限制到-0.2g。当车辆速度与对制动踏板112的驾驶员输入无关地接近零时，所述预测制动输出转矩请求可以逐步停止到零。依照用户的要求，在预测制动输出转矩请求设置为零的情况下仍然可以处于工作状态，例如，当驾驶员将变速器档位选择器114设置为倒档，以及当分动箱(未示出)设置为四轮驱动低档。当预测制动输出转矩请求设置为零的工作状态是其中由于车辆运行因素致使混合制动不是优选的状态。

所述轴转矩响应类型包括一种输入状态，其用于通过第一和第二电机56、72对输出转矩响应进行定形和速度限制。轴转矩响应类型的输入状态可以是激活状态，优选为包括适当(pleasability)限制状态、最大运行状态和非活动状态。当命令轴转矩响应类型是激活状态时，输出转矩信号是立即实时输出转矩。优选为用于该响应类型的转矩响应尽可能的快。

混合制动转矩包括车轮93上产生的摩擦制动转矩和输出部件64上产生的输出转矩的结合，该输出部件64和动力传动系统90一起作用，响应于制动踏板112的操作者输入而使车辆减速。BrCM22控制车轮93上的摩擦制动以施加制动力，并且响应于实时制动请求产生变速器10的命令，产生和动力传动系统90一起作用的负输出转矩。所述施加大制动力和负输出转矩优选能减速并且停止车辆，只要它们足够地克服车轮93上的车辆动能。负输出转矩和动力传动系统90一起作用，因此传递转矩到电动机械变速器10和发动机14。通过电动机械变速器10起作用的负输出转矩能够被传递到第一和第二电机56、72，以产生存储在ESD74中的电力。

战略最佳控制方案(“战略控制”)310确定以输出速度和操作者转矩请求为基础的优选输入速度(“Ni_Des”)以及优选发动机状态和变速器操作范围状态(“混合范围状态Des”)，并且以混合动力系系统的其它运行参数为基础，包括电池电力的限制并且相应的发动机14、变速器10、第一和第二电机56、72的限制。预计加速输出转矩请求和预计制动输出转矩请求被输入到战略最佳控制方案310。在每100ms周期和每25ms周期期间，战略最佳控制方案310优选被HCP5执行。变速器10的理想操作范围状态和从发动机14到变速器10的理想输入速度是到执行换挡和发动机启动/停止控制方案320的输入。

执行换档和发动机启动/停止控制方案320命令变速器运行(“变速器命令”)的改变，其包括改变以动力传动系统的输入和工作为基础的操作范围状态。这包括如果优选操作范围状态不同于当前操作范围状态，通过命令改变使用一个或多个离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75和其它变速器命令，控制执行在变速器操作范围状态的改变。当前操作范围状态(“实际混合范围状态”)和输入速度曲线(“Ni_Prof”)能够被确定。输入速度曲线是将来临的输入速度的预计，优选包括是将来临的循环的目标输入速度的标量参数值。

战术控制方案(“战术控制和运行”)330在一个控制循环中重复执行以确定运行发动机14的发动机信号(“发动机信号”)，包括以输出速度、输入速度和操作者转矩请求为基础的从发动机14到变速器10的优选输入转矩，该操作者转矩请求包括实时加速输出转矩请求、预计加速输出转矩请求、实时制动输出转矩请求、预计制动输出转矩请求、轴转矩响应类型、变速器的当前操作范围状态。所述发动机信号也包括具有全气缸运行状态或者停缸运行状态之一的发动机状态、和具有提供燃料状态或者燃料切断状态之一的发动机状态，其中该停缸运行状态是一部分发动机停缸或者未供应燃料。包括发动机14的优选输入转矩的一个发动机信号和在发动机14和输入部件12之间起作用的当前输入转矩(“Ti”)，优选地在ECM 23中被确定。包括当前使用的离合器和非使用的离合器的每个离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75的离合器转矩(“Tc1”)优选地在TCM 17中被估计。

输出和马达转矩确定方案(“输出和马达转矩确定”)340被执行，以确定动力系的优选的输出转矩(“To_cmd”)。这包括确定马达转矩命令(“T_A”、“T_B”)，其传递净命令输出转矩到满足操作者转矩请求的变速器10的输出部件64，该实施例中通过控制第一和第二电机56、72实现。实时加速输出转矩请求、实时制动输出转矩请求、从发动机14和估计的使用的离合器转矩得到的当前输入转矩、变速器10的当前工作档位、输入速度、输入速度曲线和轴转矩响应类型被输入。每个循环重复期间，输出和马达转矩确定方案340执行确定马达转矩命令。输出和马达转矩确定方案340包括在6.25ms和12.5ms循环周期中定期执行的算法代码，以确定优选马达转矩命令。

当变速器档位选择器114的操作者选择位置命令车辆向前行驶时，响应于对加速踏板113的操作者输入，混合动力系被控制传递输出转矩到输出部件64，以便和动力传动系统90一起作用，产生车轮93上的牵引力矩以向前推动车辆。类似的，当变速器档位选择器114的操作者选择位置命令车辆向后行驶时，响应于对加速踏板113的操作者输入，混合动力系系统被控制传递输出转矩到输出部件64，以便和动力传动系统90一起作用，产生车轮93上的牵引力矩以向后推动车辆。优选地，只要输出转矩足够克服车辆的例如公路坡度、空气动力载荷和其它载荷引起的外部载荷，推动车辆就会导致车辆加速。

参考图1和图2中的混合动力系系统和图3的控制系统结构，图4详细描述了用于控制和管理通过第一和第二电机56、72的输出转矩的输出和马达转矩确定方案340的信号流程。输出和马达转矩确定方案340控制第一和第二电机56、72的马达转矩命令，传递净输出转矩到变速器10的输出部件64，以便和动力传动系统90一起作用，并且满足操作者转矩请求，服从约束和定形。在该实施例中，输出和马达转矩确定方案340优选包括在6.25ms和12.5ms循环周期中定期执行的算法代码和预定校准代码，以确定用于控制第一和第二电机56、72的优选马达转矩命令(“T_A”、“T_B”)。

输出和马达转矩确定方案340确定和使用多个输入，以确定对输出转矩的约束，从中确定输出转矩命令(“To_cmd”)。第一和第二电机56、72的马达转矩命令(“T_A”、“T_B”)能够在输出转矩命令的基础上被确定。到输出和马达转矩确定方案340的输入包括操作者输入、动力传动系统输入和限制、以及自动控制输入。

操作者输入包括实时加速输出转矩请求(“实时加速输出转矩请求”)和实时制动输出转矩请求(“实时制动输出转矩请求”)。

自动控制输入包括影响动力传动系统90有效阻尼(412)的、影响发动机取消脉冲(408)的、影响以输入和离合器滑转速度为基础的闭环修正(410)的转矩补偿。影响动力传动系统90的有效阻尼的第一和第二电机56、72的转矩补偿被确定(“TaAD”，“TbAD”)，例如以管理和影响动力传动系统的急速甩动调整，并且是从有效阻尼算法(“AD”)的输出(412)。在发动机启动和停止期间在发动机工作状态(“工作”)和发动机停止状态(“停止”)之间的转换过程中，影响发动机取消脉冲的转矩补偿(“TaPC”，“Tb PC”)被确定，以减少发动机转矩干扰，并且是从取消脉冲算法(“PC”)的输出(408)。通过监控到变速器10的输入速度和离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75的离合器滑转速度，影响闭环修正转矩的第一和第二电机56、72的转矩补偿被确定。第一和第二电机56、72的闭环修正转矩补偿能够在输入速度误差的基础上被确定，即，传感器11和输入速度曲线(“Ni_Prof”)的输入速度(“Ni”)与离合器滑转速度误差之间的差值，该离合器滑转速度误差即为离合器滑转速度和目标离合器滑转速度之间的差值，该目标离合器滑转速度例如是目标离合器C1 70的离合器滑转速度曲线。当以一种操作范围状态模式运行时，第一和第二电机56、72的闭环修正转矩补偿(“Ta CL”，“Tb CL”)能够基本上以输入速度误差为基础被确定。当空档运行时，闭环修正以输入速度误差和例如C1 70的目标离合器的离合器滑转速度误差为基础。对于以第一和第二电机56、72的马达速度和输出部件64的速度为基础的具体操作范围状态，闭环修正转矩补偿是闭环控制算法(“CL”)的输出(410)。非使用的离合器的离合器滑转速度能够被确定。在应用即将来临的离合器之前，在传动到同步离合器滑转速度的操作范围状态的转换过程中，优选使用目标离合器滑转速度和离合器滑转速度曲线。闭环电机转矩补偿和影响动力传动系统90的有效阻尼的马达转矩补偿被输入到低通过滤器(“LPF”)405，以确定对第一和第二电机56、72的过滤马达转矩修正(“Ta LPF”和“TbLPF”)。

动力系系统输入和约束包括从电池功率限制算法(“P_BAT”)(466)输出的最大和最小有效电池功率限制(“P_BAT Min/Max”)、操作范围状态(“混合范围状态”)以及多个系统输入和约束(“系统输入和约束”)。该系统输入包括具体送到动力系系统的标量参数和操作范围状态，并且涉及输入部件12、输出部件64和离合器的速度和加速度。该实施例中，其它的系统输入涉及系统惯性、阻尼和电/机械功率转换效率。所述约束包括来自转矩机械即第一和第二电机56、72的最大和最小马达转矩输出，以及应用的离合器的最大和最小离合器反作用转矩。其它的系统输入包括输入转矩、离合器滑转速度和其它的相应状态。

包括输入加速曲线(“Nidot_Prof”)和离合器滑转加速曲线(“滑转加速曲线”)的输入，随同系统输入、操作范围状态以及第一和第二电机56、72的马达转矩修正(“T aLPF”和“Tb LPF”)一起，被输入到预优化算法(415)中。输入加速曲线是对即将来临的输入加速的估计，优选包括即将来临的循环的目标输入加速。离合器滑转加速曲线是对一个或者多个非使用的离合器的即将来临的离合器加速的估计，优选包括即将来临的循环的目标离合器滑转加速。包括马达转矩、离合器转矩和输出转矩的值的优化输入(“Opt输入”)，相对于当前操作范围状态能够被计算并且在优化算法(440)中被使用。优选地执行优化算法(440)以确定最大和最小原始输出转矩约束(440)，并且确定第一和第二电机56、72之间的开环转矩命令的优选分解(440’)。优化输入、最大和最小电池功率限制、系统输入和当前操作范围状态被分析，以确定优选或最佳输出转矩(“To Opt”)以及最小和最大原始输出转矩约束(“To最小原始”，“To最大原始”)，这些能被定形和过滤(420)。优选输出转矩(“To Opt”)包括最小化电池功率的输出转矩，使其处于比实时加速输出转矩请求小的净输出转矩范围之内。优选输出转矩包括小于实时加速输出转矩请求并且使电池功率在输出转矩约束的范围之内的净输出转矩。实时加速输出转矩请求和实时制动输出转矩请求每个都被定形和过滤，并且遵守最小和最大输出转矩约束(“To最小过滤”，“To最大过滤”)，以确定最小和最大过滤输出转矩请求约束(“To最小要求过滤”，“To最大要求过滤”)。约束的加速输出转矩请求(“To约束的加速请求”)和约束的制动输出转矩请求(“To约束的制动请求”)能够以最小和最大过滤输出转矩请求约束(425)为基础被确定。

而且，变速器10的再生制动能力(“Opt再生能力”)包括和动力传动系统转矩一起作用的变速器10的能力，并且考虑了电池功率限制，能够以包括转矩机械的最大和最小马达转矩输出以及使用的离合器的最大和最小作用转矩的约束为基础而被确定。再生制动能力确定实时制动输出转矩请求的最大值。再生制动能力以约束加速输出转矩请求和优选输出转矩(“To Opt”)之间的差值为基础而被确定。约束加速输出转矩请求被定形和过滤，并且结合约束、定形和过滤制动输出转矩请求确定净输出转矩命令。净输出转矩命令与最小和最大请求过滤输出转矩比较，确定输出转矩命令(“To_cmd”)(430)。当净输出转矩命令在最大和最小请求过滤输出转矩之间时，输出转矩命令被设置为净输出转矩命令。当净输出转矩命令超过最大请求过滤输出转矩时，输出转矩命令被设置为最大请求过滤输出转矩。当净输出转矩命令比最小请求过滤输出转矩小时，输出转矩命令被设置为最小请求过滤输出转矩命令。

动力系的运行被监控，并且结合输出转矩命令以确定满足离合器反作用转矩能力的第一和第二电机56、72之间的开环转矩命令(“Ta Opt”和“Tb Opt”)的优选分解，并且提供涉及优选电池功率(“Pbat Opt”)(440’)的反馈。第一和第二电机56、72的马达转矩修正(“Ta LPF”和“Tb LPF”)被减去，以确定开环马达转矩命令(“Ta OL”和“Tb OL”)(460)。

开环马达转矩命令结合自动控制输入，以确定用于控制第一和第二电机56、72的马达转矩T_A和T_B，其中该自动控制输入包括影响动力传动系统90(412)、影响发动机取消脉冲(408)、以及影响以输入和离合器滑转速度为基础的闭环修正(410)的转矩补偿的有效阻尼。前述为确定输出转矩命令而针对输出转矩请求待约束、定形和过滤步骤，优选为是前馈运行，其对输入起作用并且使用算法代码来计算转矩命令，其中所述输出转矩命令被转换为第一和第二电机56、72的转矩命令。

所述结构的系统运行使得以动力传动系统的当前操作和约束为基础来确定输出转矩约束。操作者转矩请求以到制动踏板和到加速踏板的操作者输入为基础被确定。操作者转矩请求能够被约束、定形和过滤，以确定输出转矩命令，包括确定优选再生制动能力。以约束和操作者转矩请求为基础被约束的输出转矩命令能被确定。通过控制转矩机械的运行执行输出转矩命令。系统运行影响动力传动系统运行，该动力传动系统运行响应于操作者转矩请求并且在系统约束范围之内。系统运行产生根据操作者驱动命令定形的输出转矩，包括在再生制动运行期间的平稳运行。

优化算法(440，440’)包括执行以确定动力系系统控制参数的算法，其响应于最小化电池功率消耗的操作者转矩请求。优化算法(440，440’)包括以系统输入和约束、当前操作范围状态和有效电池功率限制为基础，监控例如上面描述的动力系系统的电动机械混合动力系的当前运行条件。对于候选输入转矩，优化算法(440，440’)计算动力系系统输出，所述输出响应于包括前述输出转矩命令的系统输入，并且在第一和第二电机56、72的最大和最小马达转矩输出范围之内，在有效电池功率范围之内，在变速器10当前操作范围状态应用的离合器的离合器反应转矩的范围之内，并且考虑到系统惯性、阻尼、离合器滑动和电/机械功率转换效率。优选地，动力系系统输出包括优选输出转矩(“ToOpt”)、第一和第二电机56、72的可完成的转矩输出(“Ta Opt”和“Tb Opt”)以及与可完成的转矩输出有关的优选电池功率(“Pbat Opt”)。

图5、6、7示出了优化算法(440，440’)，其包括监控例如前述的动力系系统的电动机械混合动力传动系的当前运行条件。第一和第二电机56、72的补偿马达转矩能够以包括变速器10的操作范围状态(“ORS”)、输入转矩(“T_I”)和其它条件为基础被计算，该其它条件以系统惯性、系统阻尼和离合器滑动为基础(510)。

图6示出了该实施例的典型的动力系系统的运行范围，包括确定输出转矩的线性转矩约束(520)以确定该实施例中第一和第二电机56、72的允许马达转矩的范围。图6的图表示出了马达转矩约束(“马达转矩约束”)，其包括第一和第二电机56、72的最小和最大允许的马达转矩，并且在图5中被描述(“T_AMin”，“T_AMax”，“T_BMin”和“T_BMax”)。使用的离合器CL1和CL2的最小和最大离合器反作用转矩相对于所示的第一(必须存在的)和第二使用的离合器的马达转矩约束(“T_CL1MIN”，“T_CL1MAX”)和(“T_CL2MIN”，“T_CL2MAX”)被图示，其也在图5中被描述(“T_CLnMin”，“T_CLnMax”)。最小和最大线性输出转矩(“To Min Lin”，“To Max Lin”)能够以补偿马达转矩、第一和第二电机56、72的最小和最大允许的马达转矩、以及使用的离合器的最小和最大离合器反作用转矩为基础而被确定。最小和最大线性输出转矩是满足马达转矩约束并且也满足使用的离合器转矩约束的最小和最大输出转矩。在示出的实施例中，第二使用的离合器CL 2的最小和最大离合器反作用转矩是较少限制的，并且在马达转矩约束之外，因此不约束输出转矩。运行被限制在由第一使用的离合器CL 1的最小和最大离合器反作用转矩与第二电机72约束的最小和最大马达转矩(“T_BMin”和“T_BM/ax”)限定的区域。最大线性输出转矩是该区域的最大输出转矩，即，在第二电机72约束的最大马达转矩(“T_BMax”)和第一使用的离合器的最小离合器反作用转矩(“T_CL1Min”)之间的交集的输出转矩。最小线性输出转矩是该区域的最小输出转矩，即，在第二电机72约束的最小马达转矩(“TbMin”)和第一使用的离合器的最大离合器反作用转矩(“T_CL1Max”)之间的交集处的输出转矩。

图7示出了对于典型系统，在具有字母M指定的a(0，0)点的电池功率(P_BAT)和输出转矩(“T_O”)的坐标图。该图能被用来确定非约束二次方程解，其包括用于运行没有其它系统约束的系统(530)的优化输出转矩(“T_O ^*”)和优化电池功率(“P_BAT ^*”)。能量存储设备74的功率能够用传动输出转矩T_O的函数数学地表示如下：

$P_{\mathrm{BAT}}\left(T_O\right)=(a_1^2+b_1^2){(T_O-{T_O}^{*})}^2+{P_{\mathrm{BAT}}}^{*}---\left[1\right]$

其中a₁和b₁表示对于具体应用确定的标量值。方程1能被用来求解输出转矩，如下所示：

$T_O\left(P_{\mathrm{BAT}}\right)={T_O}^{*}\±\sqrt{\frac{P_{\mathrm{BAT}}-{P_{\mathrm{BAT}}}^{*}}{a_1^2+b_1^2}}---\left[2\right]$

对于有效电池功率范围P_{BAT_MIN}到P_{BAT_MAX}，四个不同的输出转矩能够由方程2确定，包括正根的最大和最小二次输出转矩约束(“T_O@P_BATMax Pos”和“T_O@P_BATMin Pos”)，以及负根的最小和最大二次输出转矩约束(“T_O@P_BATMaxNeg”和“T_O@P_BATMin Neg”)，图7已示出。图7示出了以电池功率为基础的输出转矩的有效的、可完成的范围。

优选输出转矩(“To Opt”)能够以优化输出转矩(“T_O ^*”)、优化电池功率(“P_BAT ^*”)、最大和最小线性转矩输出以及输出转矩搜索范围(“To搜索范围”)为基础而被确定。当执行优化算法以确定最大和最小原始输出转矩约束(440)时，输出转矩搜索范围(“To搜索范围”)优选包括实时加速输出转矩请求。这包括选择一个临时输出转矩，其包括输出转矩和最大输出转矩的搜索范围的最小转矩值。当使用优化算法以确定第一和第二电机56、72之间的开环转矩命令的优选分解(440’)时，输出转矩搜索范围(“To搜索范围”)优选包括输出转矩命令(“To_cmd”)。

优选输出转矩(“To Opt”)被选择为临时输出转矩的最大值、以二次输出转矩约束或离合器转矩约束为基础确定的最小输出转矩、以及最小线性输出转矩(540)。包括最小和最大非过滤输出转矩的输出转矩约束(“To Min Raw”，“TOMax Raw”)以输入为基础而被确定，该输入包括通过第一和第二电机56、72传送和转换电能到机械转矩的动力系的能力(“Ta Min/Max”，“Tb Min/Max”)、以及实时或者当前转矩、速度电功率输入。优选输出转矩(“To Opt”)以包括实时加速输出转矩请求的输入为基础而被确定。

优选输出转矩(“To Opt”)受制于包括最小和最大非过滤输出转矩的输出转矩约束(“To Min Raw”，“To Max Raw”)，并且以允许的输出转矩范围为基础而被确定，所述允许的输出转矩范围可以变化并且可包括实时加速输出转矩请求。优选的输出转矩可以包括相应于最小电池放电功率的输出转矩或者相应于最大电池充电功率的输出转矩。优选输出转矩以通过第一和第二电机56、72传送和转换电能到机械转矩的动力系的能力、实时或者当前转矩、速度和作用离合转矩约束、以及电功率输入为基础。通过执行和解决空档、模式和固定档位运行的操作范围状态之一的优化功能，包括最小和最大非过滤输出转矩的输出转矩约束(“To Min Raw”，“To Max Raw”)以及优选输出转矩(“To Opt”)能被确定。优化算法440包括一些以可执行算法执行并且在系统运行期间求解的线性方程，以便确定优选输出转矩范围，从而最小化电池功率消耗并且满足操作者转矩请求。每个线性方程均考虑了输入转矩(“Ti”)、系统惯性和线性阻尼。优选地，下面方程3-10描述具体的空档、模式和固定档位运行的每个操作范围状态的线性方程。

输出转矩约束包括在当前输入转矩的优选输出转矩范围，其在有效电池功率(“P_BAT Min/Max”)和马达转矩约束范围之内，该马达转矩约束属于应用转矩传递离合器的离合器反作用转矩。输出转矩请求被约束在最大和最小输出转矩能力范围之内。在固定档位和模式运行中，优选输出转矩能够包括最大化ESD74的充电的输出转矩。在空档中，优选输出转矩被计算。在固定档位运行中，当满足离合器反作用转矩约束时，优选输出转矩能够包括在第一和第二电机56、72之间的优选输出分解。

优选马达转矩和电池功率(“T_AOpt”，“T_BOpt”和“P_BATOpt”)能够以优选输出转矩为基础被确定，并且用来控制动力系系统的运行。优选马达转矩包括减小ESD74的功率流并且获得优选输出转矩的马达转矩。从第一和第二电机56、72的转矩输出在确定的电池最小功率流的基础上被控制，其是优选电池功率(“P_BATOpt”)。转矩输出在第一和第二电机56、72的发动机输入转矩和转矩命令的基础上被控制(“T_AOpt”，“T_BOpt”)，其减小ESD 74的功率流以满足优选输出转矩。与马达有关的电池功率(分别是“P_AOpt”和“P_BOpt”)能够以转矩命令为基础被确定(560)。现在描述空档、模式和固定档位运行的操作范围状态的线性方程。当传动装置14在空档操作范围状态时，系统的线性方程3如下所示：

$\left[\begin{array}{c}{T}_A\\ T_B\\ T_O\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}a1\\ a2\\ a3\end{array}\right]T_I+\left[\begin{array}{ccc}a11& a12& a13\\ a21& a22& a23\\ a31& a32& a33\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}\mathrm{Nidot}\\ \mathrm{Nodot}\\ \mathrm{Ncdot}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}b11& b12& b13\\ b21& b22& b23\\ b31& b32& b33\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{N}_I\\ N_O\\ N_C\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cccc}c11& c12& c13& c14\\ c21& c22& c23& c24\\ c31& c32& c33& c34\\ c41& c42& c43& c44\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}\mathrm{Tcs}1\\ \mathrm{Tcs}2\\ \mathrm{Tcs}3\\ \mathrm{Tcs}4\end{array}\right]---\left[3\right]$

$\left[\begin{array}{c}a1\\ a2\\ a3\end{array}\right]T_1$ 项表示由于输入转矩引起的马达转矩(T_A，T_B)和输出转矩(T_O)的基值(contributions)。ta2和a3项是确定用于具体系统的系统—具体标量值。

$\left[\begin{array}{ccc}a11& a12& a13\\ a21& a22& a23\\ a31& a32& a33\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}\mathrm{Nidot}\\ \mathrm{Nodot}\\ \mathrm{Ncdot}\end{array}\right]$ 项表示由于系统惯性引起的马达转矩(T_A，T_B)和输出转矩(T_O)的基值，其具有三个自由度。

$\left[\begin{array}{ccc}b11& b12& b13\\ b21& b22& b23\\ b31& b32& b33\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{N}_I\\ N_O\\ N_C\end{array}\right]$ 项表示由于线性阻尼引起的马达转矩(T_A，T_B)和输出转矩(T_O)的基值，其具有三个自由度。N_I、N_O和N_C项被选择为三个线性独立系统的速度，包括输入速度、输出速度和离合器滑转速度，其能被用来表示动力系系统组件的阻尼特征。b11—b33项是确定用于具体系统应用的系统—具体标量值。

$\left[\begin{array}{cccc}c11& c12& c13& c14\\ c21& c22& c23& c24\\ c31& c32& c33& c34\\ c41& c42& c43& c44\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}\mathrm{Tcs}1\\ \mathrm{Tcs}2\\ \mathrm{Tcs}3\\ \mathrm{Tcs}4\end{array}\right]$ 项表示由于滑动离合器转矩引起的马达转矩(T_A，T_B)和输出转矩(T_O)的基值。Tcs1、Tcs2、Tcs3和Tcs4项表示通过各个转矩传递离合器即离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75的滑动离合器转矩。并且，c11—c44项是确定用于具体系统应用的系统—具体标量值。本领域技术人员容易想到该概念能够应用到任何数量的滑动离合器。

输入加速项、输出加速项和离合器加速项被选择为三个线性独立系统的加速度，其能被用来表示动力系系统组件的惯性的特征。a11—a33项是确定具体系统应用的系统—具体标量值。

当变速器14在模式操作范围状态之一时，系统的线性方程4如下所示：

$\left[\begin{array}{c}{T}_A\\ T_B\\ T_{\mathrm{CL}1}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{k}_{T_A\mathrm{From}{T}_O}\\ k_{T_B\mathrm{From}{T}_O}\\ k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{From}{T}_O}\end{array}\right]T_O+\left[\begin{array}{c}{k}_{T_A\mathrm{From}{T}_I}\\ k_{T_B\mathrm{From}{T}_I}\\ k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{From}{T}_I}\end{array}\right]T_I+$

$\left[\begin{array}{cc}a11& a12\\ a21& a22\\ a31& a32\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}\mathrm{Nidot}\\ \mathrm{Nodot}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}b11& b12\\ b21& b22\\ b31& b32\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{N}_I\\ N_O\end{array}\right]+---\left(4\right)$

$\left[\begin{array}{ccc}c11& c12& c13\\ c21& c22& c23\\ c31& c32& c33\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}\mathrm{Tcs}1\\ \mathrm{Tcs}2\\ \mathrm{Tcs}3\end{array}\right]$

方程4能够被求解用来确定优选输出转矩，其减少电池功率并且满足操作者输出请求。T_CL1项表示通过模式运行的使用的离合器即模式1中的离合器C162和模式2中的离合器C2 70的作用转矩传递。Tcs1、Tcs2、Tcs3项表示通过具体模式运行的非应用、滑动离合器的转矩传递。

$\left[\begin{array}{c}{k}_{T_{A}F{\mathrm{ROMT}}_I}\\ k_{T_B\mathrm{FROM}{T}_I}\\ k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{FROM}{T}_I}\end{array}\right]T_I$ 项表示由于输入转矩T_I引起的马达转矩(T_A，T_B)和通过使用离合器T_CL1的作用转矩传递的基值。标量项是以第一和第二电机56、72的转矩输出以及使用的离合器的作用转矩为基础，其中所述作用转矩与确定用于具体系统应用的输入转矩(“K_TAfromTI”，“K_TBfromTI”，“K_TCL1fromTI”)有关。

$\left[\begin{array}{c}{k}_{T_{A}F{\mathrm{ROMT}}_O}\\ k_{T_B\mathrm{FROM}{T}_O}\\ k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{FROM}{T}_O}\end{array}\right]T_O$ 项表示由于输出转矩T_O引起的马达转矩(T_A，T_B)和通过使用的离合器T_CL1的作用转矩传递的基值。标量项是以第一和第二电机56、72的转矩输出以及使用的离合器的作用转矩为基础，其中所述作用转矩与确定用于具体系统应用的输入转矩(“K_TAfromTO”，“K_TBfromTO”，“K_TCL1fromTO”)有关。

$\left[\begin{array}{cc}a11& a12\\ a21& a22\\ a31& a32\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}\mathrm{Nidot}\\ \mathrm{Nodot}\end{array}\right]$ 项表示由于系统惯性引起的马达转矩(T_A，T_B)和通过使用的离合器T_CL1的作用转矩传递的基值，其具有两个自由度。输入加速度项和输出加速度项被选择为两个线性独立系统的加速度，其能被用来表示动力系系统组件的惯性的特征。a11—a32项是确定用于具体系统应用的系统—具体标量值。

$\left[\begin{array}{cc}b11& b12\\ b21& b22\\ b31& b32\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{N}_I\\ N_O\end{array}\right]$ 项表示由于线性阻尼引起的马达转矩(T_A，T_B)和通过使用的离合器T_CL1的作用转矩传递的基值，其具有两个自由度，且被选择为两个线性独立系统的速度，即输入速度和输出速度，其能被用来表示动力系系统组件的阻尼的特征。b11—b32项是确定用于具体系统应用的系统—具体标量值。

$\left[\begin{array}{ccc}c11& c12& c13\\ c21& c22& c23\\ c31& c32& c33\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}\mathrm{Tcs}1\\ \mathrm{Tcs}2\\ \mathrm{Tcs}3\end{array}\right]$ 项表示由于非应用、滑动离合器转矩引起的马达转矩(T_A，T_B)和通过使用的离合器T_CL1的作用转矩传递的基值。Tcs1、Tcs2和Tcs3项表示通过非应用、滑动转矩传递离合器的离合器转矩。c11—c33项是确定用于具体系统应用的系统—具体标量值。

方程4能被改写为方程5：

$\left[\begin{array}{c}{T}_A\\ T_B\\ T_{\mathrm{CL}1}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{k}_{T_A\mathrm{From}{T}_O}\\ k_{T_B\mathrm{From}{T}_O}\\ k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{From}{T}_O}\end{array}\right]T_O+\left[\begin{array}{c}{k}_{T_A\mathrm{From}{T}_I}\\ k_{T_B\mathrm{From}{T}_I}\\ k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{From}{T}_I}\end{array}\right]T_I+\left[\begin{array}{c}{T}_A\mathrm{Misc}\\ T_B\mathrm{Misc}\\ T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{Misc}\end{array}\right]---\left[5\right]$

具有以包括变速器10的操作范围状态、输入转矩的输入为基础的补偿马达转矩以及以系统惯性、系统阻尼和离合器滑动(“T_AMisc”，“T_BMisc”，“T_CL1Misc”，)为基础的结合单一向量定项。

对于输入转矩T_I，方程5变为如下所示的方程6：

$\left[\begin{array}{c}{T}_A\\ T_B\\ T_{\mathrm{CL}1}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{k}_{T_A\mathrm{From}{T}_O}\\ k_{T_B\mathrm{From}{T}_O}\\ k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{From}{T}_O}\end{array}\right]T_O+\left[\begin{array}{c}{T}_A\mathrm{Offset}\\ T_B\mathrm{Offset}\\ T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{Offset}\end{array}\right]---\left[6\right]$

使用优选输出转矩(“TO Opt”)，方程6能被求解以确定第一和第二电机56、72的优选马达转矩(“T_AOpt”，“T_BOpt”)(550)。优选电池功率(“P_BATOpt”，“P_AOpt”，“P_BOpt”)能在此基础上被计算(560)。

当变速器14在固定档位操作范围状态之一时，系统的线性方程7如下所示：

$\left[\begin{array}{c}{T}_O\\ T_{\mathrm{CL}1}\\ T_{\mathrm{CL}2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{k}_{T_O\mathrm{From}{T}_A}& k_{T_O\mathrm{From}{T}_B}\\ k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{From}{T}_A}& k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{From}{T}_B}\\ k_{T_{\mathrm{CL}2}\mathrm{From}{T}_A}& k_{T_{\mathrm{CL}2}\mathrm{From}{T}_B}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{T}_A\\ T_B\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{k}_{T_O{\mathrm{FromT}}_I}\\ k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{From}{T}_I}\\ k_{T_{\mathrm{CL}2}\mathrm{From}{T}_I}\end{array}\right]T_I---\left[7\right]$             [7]

$+\left[\begin{array}{c}a11\\ a21\\ a31\end{array}\right]*N_I+\left[\begin{array}{c}b11\\ b21\\ b31\end{array}\right]*\mathrm{Nidot}+\left[\begin{array}{cc}c11& c12\\ c21& c22\\ c31& c32\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}\mathrm{Tcs}1\\ \mathrm{Tcs}2\end{array}\right]$

方程7能够被求解用来确定输出转矩，其减少电池功率并且满足操作者输出请求。T_CL1和T_CL2项表示通过固定档位运行的使用的离合器的作用转矩传递。Tcs1和Tcs2项表示通过具体固定档位运行的非应用、滑动离合器的转矩传递。

$\left[\begin{array}{c}{k}_{T_O{\mathrm{FROMT}}_I}\\ k_{T_{\mathrm{CL}1}F{\mathrm{ROMT}}_I}\\ k_{T_{\mathrm{CL}2}F{\mathrm{ROMT}}_I}\end{array}\right]*T_I$ 项表示由于输入转矩T_I引起的输出转矩T_O和通过使用的离合器T_CL1和T_CL2的作用转矩传递的基值。标量项是以输出转矩和使用的离合器的作用转矩为基础，所述作用转矩与确定用于具体系统应用的输入转矩(“K_{To fromTI}”，“K_TCL1fromTI”，“K_TCL2fromTI”)有关。

$\left[\begin{array}{cc}{k}_{T_{O}F{\mathrm{ROMT}}_A}& k_{T_O\mathrm{FROM}{T}_B}\\ k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{FROM}{T}_A}& k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{FROM}{T}_B}\\ k_{T_{\mathrm{CL}2}\mathrm{FROM}{T}_A}& k_{T_{\mathrm{CL}2}\mathrm{FROM}{T}_B}\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{T}_A\\ T_B\end{array}\right]$ 项表示由于马达转矩T_A和T_B引起的输出转矩和通过使用的离合器上的作用转矩传递的基值。标量项是以转矩输出和使用的离合器的作用转矩为基础，所述作用转矩与确定用于具体系统应用的第一和第二电机56、72的转矩输出有关。

$\left[\begin{array}{c}b11\\ b21\\ b31\end{array}\right]*\mathrm{Nidot}$ 项表示由于系统惯性引起的和通过使用的离合器(TCL1，TCL2)上的输出转矩作用转矩传递的基值，其具有单个自由度。输入加速度项被选择为一个线性独立系统的加速度，其能被用来表示动力系系统组件的惯性的特征。b11—b31项是确定用于具体系统应用的系统—具体标量值。

$\left[\begin{array}{c}a11\\ a21\\ a31\end{array}\right]*N_I$ 项表示由于线性阻尼引起的输出转矩和通过使用的离合器T_CL1和T_CL2上的作用转矩传递的基值，其具有单个自由度，且被选择为一个线性独立系统的速度，其能被用来表示动力系系统组件的阻尼的特征。a11—a31项是确定用于具体系统应用的系统—具体标量值。

$\left[\begin{array}{cc}c11& c12\\ c21& c22\\ c31& c32\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}\mathrm{Tcs}1\\ \mathrm{Tcs}2\end{array}\right]$ 项表示由于非应用、滑动离合器转矩引起的输出转矩和通过使用的离合器T_CL1和T_CL2上的作用转矩传递的基值。Tcs1和Tcs2项表示通过非应用、滑动转矩传递离合器的离合器转矩。c11—c32项是确定用于具体系统应用的系统—具体标量值。

方程7能被改写为方程8：

$\left[\begin{array}{c}{T}_O\\ T_{\mathrm{CL}1}\\ T_{\mathrm{CL}2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{k}_{T_O\mathrm{From}{T}_A}& k_{T_O\mathrm{From}{T}_B}\\ k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{From}{T}_A}& k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{From}{T}_B}\\ k_{T_{\mathrm{CL}2}\mathrm{From}{T}_A}& k_{T_{\mathrm{CL}2}\mathrm{From}{T}_B}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{T}_A\\ T_B\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{k}_{T_O{\mathrm{FromT}}_I}\\ k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{From}{T}_I}\\ k_{T_{\mathrm{CL}2}\mathrm{From}{T}_I}\end{array}\right]T_I+\left[\begin{array}{c}{k}_{T_O\mathrm{Misc}}\\ k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{Misc}}\\ k_{T_{\mathrm{CL}2}\mathrm{Misc}}\end{array}\right]---\left[8\right]$

对于输入转矩T_I，减去方程8被改写为方程9：

$\left[\begin{array}{c}{T}_O\\ T_{\mathrm{CL}1}\\ T_{\mathrm{CL}2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{k}_{T_O\mathrm{From}{T}_A}& k_{T_O\mathrm{From}{T}_B}\\ k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{From}{T}_A}& k_{T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{From}{T}_B}\\ k_{T_{\mathrm{CL}2}\mathrm{From}{T}_A}& k_{T_{\mathrm{CL}2}\mathrm{From}{T}_B}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{T}_A\\ T_B\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{T}_O\mathrm{Offset}\\ T_{\mathrm{CL}1}\mathrm{Offset}\\ T_{\mathrm{CL}2}\mathrm{Offset}\end{array}\right]---\left[9\right]$

具有以变速器10的操作范围状态的马达转矩和项为基础的输出转矩和通过使用的离合器T_CL1和T_CL2的作用转矩传递，以及以输入转矩、系统惯性、系统阻尼和离合器滑动(“T_OOffset”，“T_CL1Offset”，“T_CL2Offset”)为基础并结合单一向量的项。使用优选输出转矩(“T_O Opt”)，方程9能被求解以确定第一和第二电机56、72的优选马达转矩，包括确定优选马达转矩分解(“T_AOpt”，“T_BOpt”)(550)。

马达转矩转矩命令能被用来控制第一和第二电机56、72，从而传递输出转矩到输出部件64，然后由此传递到动力传动系统90，以便响应于对加速踏板113的操作者输入产生车轮93上的牵引力矩而推动车辆。优选地，只要输出转矩足够克服车辆的例如公路坡度、空气动力载荷和其它载荷引起的外部载荷，推动车辆就会导致车辆加速。

方程3、4、7能够被求解用来确定优选输出转矩，其减少电池功率并且满足操作者输出请求，然后能被执行以在离合器约束范围内确定第一和第二电机的优选马达转矩。

应该理解：在本发明的公开范围内允许做出修改。已经具体参考所述优选实施例及其变型描述了本发明。其它人在阅读或者理解本说明书后可能会想起其它的变型和修改。本发明意图包括所有这些落入本公开范围内的所有变型和修改。

Claims (20)

1、用于控制动力系系统的方法，所述动力系系统包括用于在输入部件和一些转矩机械和输出部件之间传递动力的变速器装置，所述转矩机械连接到能量存储设备，并且该变速器装置运行在多种操作范围状态的其中之一，该方法包括：

监控能量存储设备的有效功率；

确定系统约束；

以该系统约束和该能量存储设备的有效功率为基础，确定到输出部件的输出转矩上的约束；

确定操作者转矩请求；

以该输出转矩上的约束和该操作者转矩请求为基础，确定输出转矩命令；以及

以该输出转矩命令为基础，确定每个转矩机械的优选转矩命令。

2、如权利要求1所述的方法，还包括：以到加速踏板和到制动踏板的操作者输入为基础，确定操作者转矩请求。

3、如权利要求1所述的方法，还包括：

确定输入部件的输入加速曲线；以及

以输入部件的输入加速曲线、系统约束以及能量存储设备的有效功率为基础，确定到输出部件的输出转矩上的约束。

4、如权利要求1所述的方法，包括：执行优化功能，以系统约束以及能量存储设备的有效功率为基础，确定到输出部件的输出转矩上的约束。

5、如权利要求4所述的方法，包括：对于包括模式运行和固定档位运行的变速器操作范围状态，执行优化功能。

6、如权利要求4所述的方法，还包括：执行优化功能，以到输出部件的输出转矩上的约束、系统约束以及能量存储设备的有效功率为基础，确定输出转矩命令。

7、如权利要求4所述的方法，还包括：执行优化功能，以到输出部件的输出转矩上的约束、系统约束以及能量存储设备的有效功率为基础，确定每个转矩机械的优选转矩命令。

8、用于控制动力系系统的方法，所述动力系系统包括用于在输入部件和一些转矩机械和输出部件之间传递动力的变速器装置，所述转矩机械连接到能量存储设备，并且通过选择性地使用转矩传递离合器，该变速器装置运行在多种操作范围状态的其中之一，该方法包括：

监控输入部件；

确定系统输入和系统约束；

监控能量存储设备的有效功率；

确定变速器装置的当前操作范围状态；

以该系统输入、该系统约束和该能量存储设备的有效功率为基础，确定传递到输出部件的输出转矩上的约束；

确定操作者转矩请求；

以该输出转矩上的约束和该操作者转矩请求为基础，确定输出转矩命令；以及

以命令的输出转矩为基础，确定每个转矩机械的优选转矩命令。

9、如权利要求8所述的方法，还包括：确定输入部件的输入加速曲线和其中一个转矩传递离合器的离合器滑转加速曲线；以及

以输入加速曲线、离合器滑转加速曲线、系统约束和能量存储设备的有效功率为基础，确定到输出部件的输出转矩上的约束。

10、如权利要求8所述的方法，还包括：以能量存储设备的功率输出范围、发动机的输入转矩和通过选择性使用的转矩传递离合器的转矩传递为基础，确定与输出部件一起作用的输出转矩范围。

11、如权利要求8所述的方法，其中，确定系统约束包括：确定选择性使用的转矩传递离合器的离合器反作用转矩的范围。

12、如权利要求8所述的方法，包括：执行优化功能，以系统约束、能量存储设备的有效功率、以及选择性使用的转矩传递离合器的离合器反作用转矩的范围为基础，确定到输出部件的输出转矩上的约束。

13、如权利要求12所述的方法，包括：执行优化功能，以到输出部件的输出转矩上的约束、系统约束、能量存储设备的有效功率以及选择性使用的转矩传递离合器为基础，确定输出转矩命令。

14、如权利要求13所述的方法，包括：对于在模式运行和固定档位运行之一的变速器操作范围状态，执行优化功能。

15、如权利要求14所述的方法，包括：执行优化功能，以到输出部件的输出转矩上的约束、系统约束以及能量存储设备的有效功率为基础，确定每个转矩机械的优选转矩命令。

16、用于控制动力系系统的方法，所述动力系系统包括用于在输入部件以及第一和第二电机以及输出部件之间传递动力的电动机械变速器装置，该第一和第二电机连接到能量存储设备，通过选择性地使用转矩传递离合器，该变速器装置运行在多种操作范围状态的其中之一，该方法包括：

确定马达转矩约束和使用的转矩传递离合器的反作用转矩约束；

确定能量存储设备的有效功率；

以马达转矩约束、使用的转矩传递离合器的反作用转矩约束、以及能量存储设备的有效功率为基础，确定输出转矩上的约束；

确定操作者转矩请求；

以该输出转矩上的约束和该操作者转矩请求为基础，确定输出转矩命令；以及

以命令的输出转矩为基础，确定每个转矩机械的优选转矩命令。

17、如权利要求16所述的方法，还包括：

确定输入部件的输入加速曲线和其中一个转矩传递离合器的离合器滑转加速曲线；以及

以输入加速曲线、离合器滑转加速曲线、马达转矩约束和所使用的转矩传递离合器的反作用转矩约束、以及能量存储设备的有效功率为基础，确定到输出部件的输出转矩上的约束。

18、如权利要求16所述的方法，包括：执行优化功能，以马达转矩约束、所使用的转矩传递离合器的反作用转矩约束、以及能量存储设备的有效功率为基础，确定到输出转矩上的约束。

19、如权利要求18所述的方法，包括：执行优化功能，以输出转矩上的约束、每个转矩机械的转矩命令、所使用的转矩传递离合器的反作用转矩约束、以及能量存储设备的有效功率为基础，确定输出转矩命令。

20、如权利要求16所述的方法，其中确定操作者转矩请求包括：确定用于制动的操作者转矩请求以及确定用于加速的操作者转矩请求。

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