CN101474995B

CN101474995B - 确定电-机械动力系统最小最大转矩极限的系统约束方法

Info

Publication number: CN101474995B
Application number: CN2008102463799A
Authority: CN
Inventors: T·-M·谢; A·H·希普
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: US20090118924A1; US8145375B2; CN101474995A; EP2055581B1; EP2055581A2; EP2055581A3

Abstract

本发明公开了一种确定电-机械动力系统最小最大转矩极限的系统约束方法，其中该动力系包括电-机械变速器，该变速器机械地操作连接到适于将功率传递到输出元件上的内燃机和电机。一种用于控制该电-机械变速器的方法包括：确定用于第一和第二电机的最小和最大电机转矩约束，并且用电池功率约束确定可用电池功率。基于电池功率约束和电机转矩约束来确定第一、第二和第三种情况中的一种。确定用于传递至电-机械变速器的输出元件的优选输出转矩。

Description

确定电-机械动力系统最小最大转矩极限的系统约束方法

相关申请的交叉引用

本申请要求了2007年11月1日申请的美国临时申请60/984,524的权益，因此该申请作为参考合并在此。

技术领域

本发明涉及一种电-机械变速器的控制系统。

背景技术

该部分的说明仅提供与本发明相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

已知的混合动力系结构可包括多种转矩产生装置，这些装置包括内燃发动机和非燃烧式机械(例如电机)，它们通过一变速器装置传递转矩至一输出元件。一个示例性混合动力系包括双模式、混合-分离(compound-split)、电-机械变速器和输出元件，该变速器利用一输入元件接收来自于优选为内燃发动机的原动机动力源的牵引转矩。输出元件可以操作地连接至机动车辆的传动系，用于将牵引转矩传递给传动系。作为电动机或者发电机运转的机械能够向变速器产生输入转矩，该输入转矩独立于来自内燃发动机的输入转矩。该机械可将通过车辆传动系传递的车辆动能转换成可存储在一电能存储装置中的能量。一控制系统监控来自于车辆和操作者的各种输入，并且对混合动力系提供操作控制，这些操作控制包括控制变速器的运行状态和换档、控制转矩产生装置、以及调节电能存储装置和该电机之间的能量交换，以管理包括转矩和转速在内的变速器输出。

发明内容

公开了一种包括电-机械变速器的动力系，该变速器机械地操作连接到适于将功率传递到输出元件上的内燃机和电机。一种用于控制该电-机械变速器的方法包括：确定用于第一和第二电机的最小和最大电机转矩约束，并且用电池功率约束确定可用电池功率。基于相对于电池功率约束的第一和第二电机的最小和最大电机转矩约束来确定第一、第二和第三种情况中的一种，并选择第一，第二和第三种情况中所确定的一种情况的预定区域。基于电机转矩约束和电池功率约束确定用于所选区域的至少一个输出转矩，以及，选择用于所选区域的优选输出转矩，以传递至电-机械变速器的输出元件。

附图说明

现参照附图举例说明一个或多个实施例，其中：

图1为根据本发明的示例性动力系的示意图；

图2是根据本发明用于控制系统和动力系的示例性构架的示意图；以及，

图3至19是根据本发明的图解示意图。

具体实施方式

现在参看附图，其中附图只是为了示出某些示例性实施例，而不是限制实施例，图1和2描绘了一示例性电-机械混合动力系。图1所描绘的本发明的该示例性电-机械混合动力系包括双模式、混合-分离、电-机械混合变速器10，该变速器10操作连接至发动机14和第一和第二电机(‘MG-A’)56和(‘MG-B’)72。发动机14和第一和第二电机56和72每个都产生能传递给变速器10的功率。由发动机14和第一和第二电机56和72所产生的并且传递给变速器10的功率用术语输入转矩和电机转矩及速度来描述，在本文中该输入转矩和电机转矩分别用T_I、T_A和T_B来表示，该速度则分别用N_I、N_A和N_B来表示。

示例性发动机14包括多缸内燃发动机，其选择性地在多个状态下运转，以经由输入轴12将转矩传递给变速器10，该发动机14可以是点燃式或者压燃式发动机。发动机14包括操作联接到变速器10的输入轴12上的曲轴(未示出)。转速传感器11监控输入轴12的转速。来自发动机14的包括转速和发动机转矩的功率输出可能与传递给变速器10的输入速度N_I和输入转矩T_I不同，这是由于在发动机14和变速器10之间的输入轴12上放置转矩消耗部件，例如液压泵(未示出)和/或转矩管理装置。

该示例性的变速器10包含三组行星齿轮组24、26、28以及四个选择性接合的转矩传递装置，即离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75。本文所使用的离合器是指任何类型的摩擦转矩传递装置，例如它们包括单盘式或复合盘式离合器或组件、带式离合器及制动器。优选由变速器控制模块(下面用‘TCM’表示)17控制的液压控制回路(HYD)42操作控制离合器的状态。离合器C2 62和C4 75优选包括以液压方式施用的旋转摩擦离合器。离合器C1 70和C3 73优选包括可选择性地接到变速器壳体68上的液压控制固定装置。离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75中的每一个都优选是以液压方式施用的，选择性地通过液压控制回路42接收已加压的液压流体。

第一和第二电机56和72优选包括三相交流电机以及各自的第一和第二解算器(resolver)80和82，每个三相交流电机都包括定子(未示出)和转子(未示出)。每个电机的电机定子都接到变速器壳体68的外部上，并且还包括定子心，盘绕的电绕组自该定子心开始延伸。第一电机56的转子支撑在毂盘齿轮(hubplate gear)上，该毂盘齿轮经由第二行星齿轮组26操作地附接到轴60上。第二电机72的转子固定地附接到衬套轴毂(sleeve shaft hub)66上。

第一和第二解算器80、82的每一个优选都包括可变磁阻装置，该可变磁阻装置包括解算器定子(未示出)和解算器转子(未示出)。第一和第二解算器80和82分别被适当地定位和安装在对应的第一和第二电机56和72上。该解算器80和82的定子分别操作连接到第一和第二电机56和72的定子之一上。解算器的转子操作连接到对应的第一和第二电机56和72的转子上。第一和第二解算器80和82每个都信号连接和操作连接到变速器功率变换器控制模块(下面用‘TPIM’表示)19上，并且每个解算器检测和监控解算器转子相对于解算器定子的旋转位置，从而监控对应的第一和第二电机56和72的旋转位置。此外，将来自于第一和第二解算器80和82的信号输出进行解释，以分别提供第一和第二电机56和72的转速，即N_A和N_B。

变速器10包括输出元件64，例如轴，其可操作地连接车辆(未示出)的传动系90以向该传动系90提供输出功率，该输出功率被传递给车轮93，在图1中示出了该车轮93中的一个。在输出元件64处的输出功率用术语输出转速N_O和输出转矩T_O来表征。变速器输出速度传感器84监控输出元件64的转速和旋转方向。车轮93的每一个优选地都配有适于监测车轮速度的传感器94，该传感器94的输出由针对图2所描述的分布式控制模块系统中的一控制模块来监控，以确定用于制动控制、牵引控制和车辆加速管理的车辆速度以及绝对的和相对的车轮速度。

来自发动机14的输入转矩和来自第一和第二电机56和72的电机转矩(分别为T_I、T_A和T_B)是由燃料或存储于电能存储装置(下面用‘ESD’来表示)74中的电势能的能量转化而产生的。ESD 74经由直流电传递导线27而高压直流地连接到TPIM 19。传递导线27包括接触器开关38。在正常工况下，当接触器开关38闭合时，电流能够在ESD 74和TPIM 19之间流动。当接触器开关38断开时，ESD 74和TPIM 19之间的电流流动则中断。通过传递导线29，TPIM 19将电能传递给第一电机56，及传递来自于第一电机56的电能，并且类似地，通过传递导线31，TPIM 19将电能传递给第二电机72，及传递来自于第二电机72的电能，以作为对电机转矩T_A和T_B的响应来满足对第一和第二电机56和72的转矩命令。电流被传递给ESD 74及从ESD 74中输出是要依据ESD 74是被充电还是被放电。

TPIM 19包括一对功率变换器(未示出)和对应的电机控制模块(未示出)，该电机控制模块配置成接受转矩命令并基于此来控制变换器状态，以便提供电机驱动或者再生功能，从而满足所命令的电机转矩T_A和T_B。功率变换器包括公知的互补型三相功率电子装置，每个装置都包括多个绝缘栅双极晶体管(未示出)，其通过高频下的转换而将来自ESD 74的直流电转变为交流电，用于为相应的第一和第二电机56和72提供功率。绝缘栅双极晶体管形成为用于接收控制命令的开关模式功率供给源。典型地，每一个三相电机的每一相都配有一对绝缘栅双极晶体管。通过控制绝缘栅双极晶体管的状态来提供电机驱动机械能的产生或者电能再生的功能。三相变换器通过直流电传递导线27接收或者提供直流电，并且把直流电转化为三相交流电或者将三相交流电转化为直流电，该交流电分别通过传递导线29和31传导给第一和第二电机56和72或从第一和第二电机56和72传导出，以便作为电动机或者发电机工作。

图2示出了分布式控制模块系统的示意性框图。下文中将描述的元件包括整个车辆控制结构的一个子集，其对图1所描述的示例性混合动力系提供了协调系统控制。该分布式控制模块系统综合有关的信息和输入，并且执行算法来控制各个致动器以实现控制目标，这些控制目标包括：燃油经济性、排放物、性能、驾驶性能以及包括ESD 74的电池及第一和第二电机56和72在内的硬件的保护。分布式控制模块系统包括发动机控制模块(下面用‘ECM’来表示)23、TCM 17、电池组控制模块(接下来用’BPCM’来表示)21以及TPIM 19。混合控制模块(下面用‘HCP’来表示)5对ECM 23、TCM 17、BPCM 21和TPIM19提供监督控制和协调。用户接口(‘UI’)13信号地连接至多个装置，通过这些装置，车辆驾驶员就能控制或者指挥电-机械混合动力系的运行。这些装置包括加速踏板113(‘AP’)、驾驶员制动踏板112(‘BP’)、变速器档位选择器114(‘PRNDL’)和车辆速度巡航控制器(未示出)。变速器档位选择器114可以具有离散数目的驾驶员可选位置，这些可选位置包括输出元件64的旋转方向，以便能实现前进和倒退方向之一。

前面提到的这些控制模块通过局域网(下面用‘LAN’来表示)总线6与其它控制模块、传感器和致动器通信。LAN总线6允许在各种控制模块之间进行运行参数状态和致动器命令信号的结构化通信。所采用的特定通信协议是专用的(application-specific)。LAN总线6和合适的协议在前面提到的控制模块之间以及和其他控制模块之间提供了鲁棒通讯和多控制模块接口连接，这些其他控制模块提供了包括例如防抱死制动、牵引控制和车辆稳定性等功能。可以用多个通信总线来改进通信速度，并提供某种水平的信号冗余性和完整性。使用直接链路，例如串行外围接口(‘SPI’)总线(未示出)，还可以进行各个控制模块之间的通信。

HCP 5能对混合动力系提供监督控制，用于ECM 23、TCM 17、TPIM 19和BPCM21的协调运行。基于来自用户接口13和包括ESD 74在内的混合动力系的各种输入信号，HCP 5确定出驾驶员转矩请求、输出转矩命令、发动机输入转矩命令、用于变速器10中所施用的转矩传递离合器C1 70、C2 62、C3 73、C4 75的离合器转矩、以及第一和第二电机56和72的电机转矩T_A和T_B。TCM17操作连接到液压控制回路42并提供各种功能，包括监测各种压力传感装置(未示出)和产生和传送控制信号至各种螺线管(未示出)，从而控制液压控制回路42内包含的压力开关和控制阀。

ECM 23操作连接至发动机14，其作用是在多条离散线路上从传感器获取数据并控制发动机14的致动器，为了简便起见，该多条离散线路图示为总的双向接口电缆35。ECM 23接收来自于HCP 5的发动机输入转矩命令。ECM 23根据监控到的发动机速度和负载确定出在那一时间点提供给变速器10的实际发动机输入转矩T_I，该实际发动机输入转矩T_I被传送至HCP 5。ECM 23监控来自转速传感器11的输入，以确定到达输入轴12的发动机输入速度，该发动机输入速度转化为变速器的输入速度N_I。ECM 23监控来自传感器(未示出)的输入，以确定包括如歧管压力、发动机冷却液温度、环境空气温度以及环境压力在内的其他发动机运行参数的状态。例如，从歧管压力或者可替代地从监控给加速踏板113的驾驶员输入可以确定发动机负载。ECM 23产生命令信号，并且传输这些命令信号来控制发动机致动器，这些致动器包括例如喷油器、点火模块和节气门控制模块，这些在图中都没有示出。

TCM 17操作连接至变速器10并且监控来自传感器(未示出)的输入，以确定变速器运行参数的状态。TCM 17产生命令信号，并且传输这些信号以控制变速器10，包括控制液压回路42。由TCM 17输入给HCP 5的输入包括：离合器(即C1 70、C2 62、C3 73和C4 75)中的每一个的估计离合器转矩，以及输出元件64的旋转输出速度N_O。出于控制目的，其他致动器和传感器可用来自TCM 17向HCP 5提供附加信息。TCM 17监控来自于压力开关(未示出)的输入，并且选择性地致动液压回路42中的压力控制电磁阀(未示出)和换档电磁阀(未示出)，以选择性地致动各离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75，进而实现如下面所描述的各种变速器运行范围状态。

BPCM 21信号连接至传感器(未示出)以监控ESD 74，包括监控电流和电压参数的状态，以向HCP 5提供表示ESD 74的电池的参数状态的信息。该电池的这些参数状态优选包括电池荷电状态、电池电压、电池温度及用范围P_{BAT_MIN}到P_{BAT_MAX}来表示的可用电池功率。

制动器控制模块(下面用‘BrCM’来表示)22操作连接至车轮93的每一个上的摩擦制动器(未示出)。BrCM 22监控驾驶员对制动踏板112的输入，并产生控制信号以控制摩擦制动器，并且向HCP 5发送控制信号以基于此信号来运转第一和第二电机56和72。

控制模块ECM 23、TCM 17、TPIM 19、BPCM 21和BrCM 22的每一个优选都是通用数字计算机，该数字计算机包括微处理器或中央处理单元、存储介质(包括只读存储器(‘ROM’)、随机存储器(‘RAM’)，可电编程只读存储器(‘EPROM’))、高速时钟、模拟/数字(‘A/D’)和数字/模拟(‘D/A’)转换电路、以及输入/输出电路和装置(‘I/O’)、和适宜的信号调节和缓冲电路。每个控制模块都包括一组控制算法，该算法包括存储于存储介质之一中的驻留程序命令和校验(calibration)，执行该算法来提供各计算机的相应功能。控制模块之间的信息传递优选由LAN总线6和串行外围接口总线来完成。在预设的循环周期中执行该控制算法使得每个算法在每个循环周期中至少被执行一次。由中央处理单元之一采用预设的校验来执行存储于非易失性存储器装置中的算法，以监控来自于传感装置的输入，及执行控制致动器运行的控制和诊断程序。定期执行循环周期，例如在混合动力系运行期间每3.125、6.25、12.5、25和100毫秒执行一次。或者，响应事件的发生而执行算法。

示例性混合动力系可选择性地在若干运行范围状态之一下运行，这些状态可以用包含发动机开状态(‘ON’)和发动机关状态(‘OFF’)的发动机状态以及包含多个固定档位和无级变速运行模式的变速器状态来描述，下面参考表1对这些状态进行描述。表1

表中描述了各个变速器运行范围状态，并指出在每个运行范围状态中特定离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75中的哪些被施用。通过使用离合器C170(只为了将第三行星齿轮组28的外部齿轮元件“接地”)，从而选择第一无级变速模式，即EVT模式1或M1。发动机状态可以是ON(‘M1_Eng_On’)或者OFF(‘M1_Eng_Off’)之一。通过使用离合器C2 62(只将轴60接到第三行星齿轮组28的架上)从而选择第二无级变速模式，即EVT模式2或M2。发动机状态可以是ON(‘M2_Eng_On’)或者OFF(‘M2_Eng_Off’)之一。为了便于说明，当发动机状态是OFF时，发动机输入速度等于0转每分钟(‘RPM’)，即，发动机曲轴不旋转。固定档位运行提供了变速器10的输入比输出速度的固定传动比运行，即N_I/N_O。通过使用离合器C1 70和C4 75，而选择第一固定档位运行(‘G1’)。通过使用离合器C1 70和C2 62而选择第二固定档位运行(‘G2’)。通过使用离合器C2 62和C4 75而选择第三固定档位运行(‘G3’)。通过使用离合器C2 62和C3 73而选择第四固定档位运行(‘G4’)。由于行星齿轮组24、26和28中的减小的传动比，输入比输出速度的固定传动比运行随着固定档位运行的升高而增加。第一和第二电机56和72的转速N_A和N_B分别取决于由离合操作所限定的该机构的内部旋转，且与在输入轴12处所测得的输入速度成比例。

作为对由用户接口13所捕获的经由加速踏板113和制动踏板112输入的驾驶员输入的响应，HCP 5和一个或多个其他控制模块确定出转矩命令，从而控制包括发动机14及第一和第二电机56和72在内的转矩产生装置，以满足在输出元件64处传递给传动系90的驾驶员转矩请求。基于来自用户接口13以及包括ESD 74在内的混合动力系的输入信号，HCP 5分别确定驾驶员转矩请求、变速器10与传动系90之间的被命令的输出转矩、来自发动机14的输入转矩、变速器10的转矩传递离合器C1 70、C2 62、C3 73、C4 75的离合器转矩以及第一和第二电机56和72的电机转矩，在下文中将描述它们。命令输出转矩可以是牵引转矩，其中，转矩流动开始于发动机14和第一和第二电机56和72，并通过变速器10传递到传动系90，并且也可以是反作用转矩，其中转矩流动开始于传动系90的车轮93并通过变速器10传递到第一和第二电机56和72以及发动机14。

最终的车辆加速可能受到其他因素的影响，这些其它因素包括，例如路面载荷、道路等级以及车辆重量。基于混合动力系的各种运行特性可以确定出变速器的运行范围状态。这包括如前面所描述的，通过加速踏板113和制动踏板112传输给用户接口13的驾驶员转矩请求。在电能产生模式或转矩产生模式下，根据由运行第一和第二电机56和72的命令所导致的混合动力系的转矩要求，可以断定该运行范围状态。该运行范围状态可以通过优化算法或程序来确定，该优化算法或程序根据驾驶员的功率要求、电池荷电状态以及发动机14和第一和第二电机56和72的能效确定最优的系统效率。控制系统根据所执行的优化程序的结果来管理来自于发动机14及第一和第二电机56和72的转矩输入，并且由此使管理燃油经济性及电池充电的系统效率得到优化。此外，还可以根据部件或系统的故障来决定操作。HCP 5监控转矩产生装置，并且确定响应于在输出元件64处所需要的输出转矩而需要的变速器10的功率输出，以满足驾驶员的转矩请求。根据上面所描述的，显然，ESD 74与第一和第二电机56和72操作电连接以便在它们之间形成能量流。此外，发动机14、第一和第二电机56和72以及电-机械变速器10操作地机械连接以在它们之间传递功率，进而向输出元件64传递能量流。

发动机14和变速器10的运行由发动机14、第一和第二电机56和72、ESD74以及离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75的功率、转矩和速度极限来约束。对发动机14和变速器10的运行约束可翻译为一套系统约束方程，该方程作为在控制模块之一(例如，HCP5)内的一个或多个算法而被执行。

再次参考图1，在总体运行中，变速器10通过选择性致动一个或两个转矩传递离合器而在这些运行范围状态之一中运行。每个发动机14和第一和第二电机56、72的转矩约束，每个发动机14和第一和第二电机56、72以及变速器10的输出轴64的速度约束被确定。ESD74的电池功率约束被确定，并且应用到进一步限制第一和第二电机56、72的电机转矩约束。基于电池功率约束，电机转矩约束以及速度约束，采用系统约束方程来确定动力系的优选运行范围。该优选运行范围包括发动机14和第一和第二电机56、72的允许运行转矩或速度的范围。

通过推导并同时求解变速器10的动态方程，转矩极限(在这个实施例中为输出转矩T₀)可采用下述线性方程确定：T_M1＝T_AtoT_M1*T_A+T_BtoT_M1*T_B+Misc_T_M1 [1]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，在这个实施例中，T_M1代表输出元件64处的输出转矩T_o。T_M2代表输入轴12的输入转矩T_I。T_M3代表变速器10的所施用的转矩传递离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75的反作用离合器转矩。T_AtoT_M1，T_AtoT_M2，T_AtoT_M3分别为T_A至T_M1，T_M2，T_M3的影响因素。T_BtoT_M1，T_BtoT_M2，T_BtoT_M3分别为T_B至T_M1，T_M2，T_M3的影响因素。Misc_T_M1，Misc_T_M2和Misc_T_M3是常数，该常数分别通过N_{I_DOT}，N_{O_DOT}，N_{C_DOT}(输入速度、输出速度以及离合器打滑速度的时间率变化(time-ratechange))而贡献于T_M1，T_M2，T_M3。T_A和T_B为来自第一和第二电机56、72的电机转矩。依赖于应用，转矩参数T_M1、T_M2、T_M3可为任意三个独立参数，。

由于机械和系统限制，发动机14和变速器10以及第一和第二电机56，72具有速度约束、转矩约束和电池功率约束。

速度约束可包括发动机14的N_I＝0(发动机关闭状态)以及N₁的范围从600rpm(怠速)到6000rpm的的发动机速度约束。第一和第二电机56、72的速度约束如下：-10500rpm≤N_A≤+10500rpm，以及-10500rpm≤N_B≤+10500rpm

转矩约束包括发动机转矩约束和第一和第二电机的电机转矩约束，发动机转矩约束包括T_{I_MIN}＜T_I＜T_{I_MAX}，第一和第二电机的电机转矩约束包括T_{A_MIN}＜T_A＜T_{A_MAX}，T_{B_MIN}＜T_B＜T_{B_MAX}。电机转矩约束T_{A_MAX}和T_{A_MIN}包括当第一电机分别作为转矩产生马达和发电机工作时的第一电机56的转矩极限。电机转矩约束T_{B_MAX}和T_{B_MIN}包括当第二电机分别作为转矩产生马达和发电机工作时的第二电机72的转矩极限。最小和最大电机转矩约束T_{A_MAX}，T_{A_MIN}，T_{B_MAX}和T_{B_MIN}优选地从一个控制模块的存储装置内的以表格形式存储的数据组中获得。这些数据组通过对电机与功率电子装置(例如功率变换器)的组合在各种温度和电压条件下进行常规测功试验而实验推导出。

电池功率约束包括P_{BAT_MIN}到P_{BAT_MAX}范围内的可用电池功率，其中，P_{BAT_MIN}是最小允许电池充电功率，P_{BAT_MAX}是最大允许电池放电功率。

为了控制发动机14、第一和第二电机56和72(下面也称为电机A 56和电机B 72)以及变速器10的运行以满足驾驶员转矩需求和命令转矩，在正在运行的工作期间，T_M1的最小和最大值在速度约束，电机转矩约束以及电池功率约束内确定。

包括转矩输出范围的运行范围可基于ESD74的电池功率约束来确定。电池功率利用(usage)P_BAT的计算如下：P_BAT＝P_A，ELEC+P_B，ELEC+P_{DC_LOAD} [4]其中，P_A，ELEC包括电机A 56的功率，P_B，ELEC包括电机B 72的功率，以及P_{DC_LOAD}包括已知的直流负载，包括附属负载。

替换P_A，ELEC和P_B，ELEC的方程，得到如下：P_BAT＝(P_A，MECH+P_A，LOSS)+(P_B，MECH+P_B，LOSS)+P_{DC_LOAD} [5]其中，P_A，MECH包括电机A 56的机械功率，P_A，LOSS包括电机A 56的功率损失，P_B，MECH包括电机B 72的机械功率，以及P_B，LOSS包括电机B 72的功率损失。

方程5可重新表述为以下的方程6，其中，速度N_A和N_B以及转矩T_A和T_B代替了功率P_A和P_B。这包括一个假设，即，电机和变换器功率损失可基于转矩数学模型如下的二次方程，如下：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_B)T_B+b₃(N_B)))+P_{DC_LOAD} [6]其中，N_A和N_B包括电机A 56和B 72的速度，T_A和T_B包括电机A 56和B 72的转矩，a1，a2，a3，b1，b2，b3每一个包括二次系数，其为各自电机速度N_A，N_B的函数。

这可作为以下的方程7重新表述。P_BAT＝a₁*T_A ²+(N_A+a₂)*T_A [7]+b₁*T_B ²+(N_B+b₂)*T_B+a₃+b₃+P_{DC_LOAD}

这可换算为方程8如下。P_BAT＝a₁[T_A ²+T_A(N_A+a₂)/a₁+((N_A+a₂)/(2*a₁))²] [8]+b₁[T_B ²+T_B(N_B+b₂)/b₁+((N_B+b₂)/(2*b₁))²]+a₃+b₃+P_{DC_LOAD}-(N_A+a₂)²/(4*a₁)-(N_B+b₂)²/(4*b₁)

这可换算为方程9如下。P_BAT＝a₁[T_A+(N_A+a₂)/(2*a₁)]²+b₁[T_B+(N_B+b₂)/(2*b₁)]² [9]+a₃+b₃+P_{DC_LOAD}-(N_A+a₂)²/(4*a₁)-(N_B+b₂)²/(4*b₁)

这可换算为方程10如下。P_BAT＝[SQRT(a₁)*T_A+(N_A+a₂)/(2*SQRT(a₁))]² [10]+[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)

这可化简为方程11如下。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))，以及C＝a₃+b₃+P_{DC_LOAD}-(N_A+a₂)²/(4*a₁)-(N_B+b₂)²/(4*b₁)

电机转矩T_A和T_B可以变换(transform)为T_x和T_Y。

[\begin{matrix} T_{X} \\ T_{Y} \end{matrix}] = [\begin{matrix} A_{1} & 0 \\ 0 & B_{1} \end{matrix}] * [\begin{matrix} T_{A} \\ T_{B} \end{matrix}] + [\begin{matrix} A_{2} \\ B_{2} \end{matrix}] - - - [12]

其中，T_X是T_A的变换。T_Y是T_B的变换，以及A₁，A₂，B₁，B₂包括具体应用的标量值

方程11可以进一步化简为如下。P_BAT＝(T_X ²+T_Y ²)+C [13]P_BAT＝R²+C [14]

方程12详细说明了电机转矩T_A到T_X的变换以及电机转矩T_B到T_Y的变换。这样，被称为T_X/T_Y空间的一个新的坐标系统被定义，并且方程13包括被变换到T_X/T_Y空间的电池功率P_BAT。这样，位于最大和最小电池功率P_{BAT_MAX}和P_{BAT_MIN}之间的电池功率范围在该变换空间T_X/T_Y中可以计算和画线成中心在点(0，0)处的半径R_Max和R_Min，如参考图3所示，其中：R_Min＝SQRT(P_{BAT_MIN}-C)而且R_Max＝SQRT(P_{BAT_MAX}-C)

最小和最大电池功率P_{BAT_MIN}和P_{BAT_MAX}优选与各种条件，例如，荷电状态、温度、电压以及利用(安培-小时/小时)相关联。以上的参数C定义为忽略电机转矩极限时在给定电机速度N_A和N_B处的绝对最小可能电池功率。在物理上，当T_A＝0和T_B＝0，从第一和第二电机56和72的输出功率为0。在物理上，T_X＝0和T_Y＝0与ESD74的最大充电功率状态相对应。正标记(‘+’)定义为从ESD74放电，并且，负标记(‘-’)定义为向ESD74充电。R_Max定义了一最大电池功率，通常是放电功率，R_Min定义了最小电池功率，通常为充电功率。

前述的到T_X/T_Y空间的变换显示在图3中，为具有R_Min和R_Max半径(电池功率约束)的同心圆的电池功率约束表示和电机转矩约束(电机转矩约束)的直线表示限定了允许的运行范围。可以分析，在方程12确定的变换矢量[T_x T_y]可以与方程13中定义的矢量(包括用R_MIN和R_MAX标识的最小和最大电池功率)同时得到求解，以便确定在T_X/T_Y空间中的允许转矩范围，该允许转矩范围由受最小和最大电池功率P_{BAT_MIN}和P_{BAT_MAX}约束的电机转矩T_A和T_B构成。在T_X/T_Y空间中，允许转矩的范围在图3中表示，在图中，A，B，C，D和E表示这些边界，并限定了直线和半径。

在T_X/T_Y空间中定义了常数转矩线，如图3所示(T_M1＝C1)，它包括方程1中描述的的极限转矩T_M1。在该实施例中极限转矩T_M1包括输出转矩T_O，在T_X/T_Y空间中方程1、2和3重新表示为以下方程。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]

定义T_M1-XY，T_M2-XY和T_M3-XY作为T_M1，T_M2和T_M3中仅由T_A和T_B贡献的部分。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]

下面的系数被定义：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，以及T_M3_Intercept＝T_AtoT_M3*A₂/A₁+T_BtoT_M3*B₂/B₁，

这样，方程1，2，3变换到T_X/T_Y空间，如下所示。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]

速度约束、电机转矩约束以及电池功率约束可以在正在进行(ongoing)的工作中被确定而且在T_X/T_Y变换空间中可以表示为线性方程。方程21构成一个极限转矩函数，该函数描述了输出转矩约束T_M1，例如T_O。该极限转矩函数可以与速度约束、电机转矩约束以及电池功率约束同时求解，以确定在T_X/T_Y空间中变换的最小或最大极限转矩，它包括T_M1-XYMax和T_M1-XYMin(即，已经被变换的最大和最小输出转矩T_{O_Max}和T_{O_Min})中的一个。然后，在T_X/T_Y变换空间中被变换的最大或最小转矩可以被重新变换(retransform)出T_X/T_Y空间，以确定最大或者最小极限转矩T_M1_Max和T_M1_Min，以便管理变速器14和第一和第二电机56和72的控制和运行。

图4、5以及6图解地示出了由变换至Tx/T_Y空间的T_A和T_B的变换最大和最小电机转矩(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)构成的电机转矩约束。电池功率约束变换至Tx/T_Y空间(‘R_Min’、‘R_Max’)并且具有由(Kx，Ky)＝(0，0)构成的中心位置点K。表示线T_{M1_XY}的常数转矩线(‘Tm1’)具有以下通式的斜率-a/b：Tm1＝a*Tx+b*Ty+C [24]

其中，a＜0、b＞0并且C为常数项。在随后的描述中，为了示例，线T_{M1_XY}具有1∶1的正斜率。

图4描述了第一种情况，其中变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)和变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)的组合处于在变换的最小与最大电池功率P_{BAT_MIN}至P_{BAT_MAX}(‘R_Min’、‘R_Max’)之间限定的空间内。电池功率约束足够满足基于电机转矩约束获得最大输出转矩所需要的电池功率。

图5描述了第二种情况，其中变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)和变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)的组合比变换的最大电池功率(‘R_Max’)大。电池功率约束小于足够满足基于电机转矩约束获得最大输出转矩所需要的电池功率，即，最大电机转矩输出超过了最大电池放电功率。参照图7-14在下文中说明识别对于第二种情况可获得的最大转矩输出。

图6描述了第三种情况，其中变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)和变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)的组合比变换的最小电池功率(‘R_Min’)小。因此，电池功率约束超过了足够满足基于电机转矩约束获得最大输出转矩所需要的电池功率，即，构成充电功率的最小电机转矩输出超过了最大电池充电功率。参照图15-19在下文中说明识别对于第三种情况可获得的最大转矩输出。

在第一、第二和第三种的每种情况中，最大输出转矩T_M1确定在点Z处，并且在变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)、最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)、变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)、变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)、变换的最小电池功率(‘R_Min’)变换的最大电池功率(‘R_Max’)以及常数线(‘Tm1’)之间包括一个或多个交点。通过同时求解方程12、13和24可以计算出该交点。该解产生表示变换的电机转矩(T_X，T_y)的点Z，其中变换的电机转矩(T_X，T_y)表示基于电机转矩约束和电池功率约束可获得的最大输出转矩。变换的电机转矩(T_X，T_y)可以重新变换为用于第一和第二电机56和72的控制和运行的电机转矩(T_A，T_B)。

第一种情况在图4中示出，并且包括单个区域，其中可获得的最大转矩输出由变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)与最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)之间的交点构成。可获得的最大输出转矩因此是该最大输出转矩。变换的电机转矩(T_X_Min，T_y_Min)可以重新变换为用于第一和第二电机56和72的控制和运行的电机转矩(T_A，T_B)。

图7-14描述了在存在具体的限制时识别第二种情况可获得的最大转矩输出。图7示出了第二种情况的多个区域(‘区域1’、‘区域2’、‘区域3’、‘区域4’、‘区域5’、‘区域6’、‘区域7’)。每个区域都由电机转矩约束相对于中心位置K的方位限定出，该中心位置K由变换的电池功率约束限定并指示为K即(K_X，K_y)＝(0，0)，其中电机转矩约束由T_A和T_B的变换最小和最大电机转矩(‘T_X_Min’，T_X_Max’，T_y_Min’，T_y_Max’)构成。在每个区域内可以确定在电机转矩约束范围内可获得的最大输出转矩T_M1。可获得的最大输出转矩T_M1包括变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)、变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)、变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)、变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)、以及常数线(‘Tm1’)与包括最大电池功率(‘R_Max’)的电池功率约束相交的切点中的一个。该解集(solution set)由表示用于控制运行的优选解的(T_X，T_y)点构成，其可以重新变换为电机转矩(T_A，T_B)从而控制第一和第二电机56和72的运行。

工作中，基于电池功率约束和电机转矩约束可以识别具体的情况。基于变换的电池功率约束和变换的电机转矩约束可以识别具体的区域。每个区域具有至少一个由可获得的最大转矩输出(T_X，T_y)点构成的解集。当存在多于一个的解集时，基于一种管理约束可以确定优选的解。通过计算代表变换的电池功率约束、变换的电机转矩约束以及转矩极限T_M1(该实施例中包括输出转矩T_O)的线和圆的交点以及切点，计算出包括可获得的最大转矩输出(T_X，T_y)点的解集。可以确定一个或多个解，并且该优选解是这样的解，即，该解产生在电机转矩约束范围内可获得的最大转矩极限T_M1，并且包括变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)、变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)、变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)、变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)、以及常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点中的一个。

图8A和8B描述了区域1，其中，中心位置点K的位置使得K_X≤T_X_Min且K_y≥T_y_Max，并且常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点在由T_A和T_B的变换最小和最大电机转矩(‘T_X_Min’、T_X_Max’、T_y_Min’、T_y_Max’)构成的电机转矩约束的外部。在区域1中，没有解集能够产生由变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)，变换的最大电机转矩T_B(‘T_Y_Max’)、以及常数线(‘Tm1’)之间的交点构成的可获得最大输出转矩T_M1。在图8A和8B中没有解能够满足所有的电机转矩约束和电池功率约束，因此，优选的解包括满足电机转矩约束且对电池功率约束的违反最小化的解。

图8A描述了一种运行状态，其中，表示变换的最大电池功率(‘R_max’)的曲线不与变换的电机转矩约束(‘T_X_Min’，T_X_Max’，T_y_Min’，T_y_Max’)中的任何一个相交。如点Z所描述的，发现可获得的最大转矩输出是变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)与变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)的交点。

图8B描述了一种运行状态，其中，表示变换的最大电池功率(‘R_max’)的曲线与变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)相交。如点Z所描述的，发现可获得的最大转矩输出是变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)与变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)的交点。

图9A、9B、9C以及9D描述了区域2，其中，中心位置点K定位成使得K_X≤T_X_Min以及K_y≤T_y_Max。常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点在变换的电机转矩约束(‘T_X_Min’，T_X_Max’，T_y_Min’，T_y_Max’)的外部。在区域2中，可获得的最大转矩输出是在电机转矩约束范围内产生最大输出转矩T_M1并且包括变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)的(T_X，T_y)点。

图9A描述了一种运行状态，其中，代表变换的最大电池功率(‘R_max’)的曲线在两个不同的点处与变换的最小电机转矩T_A相交，并且该解是具有较大的T_y的点，表示为Z。

图9B描述了一种运行状态，其中，在最大电池功率与电机转矩约束之间没有交点。此外，中心点K的Ky小于变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)。因此，可获得的最大转矩输出是由变换的最小电机转矩T_A和变换的最小电机转矩T_B构成的点(T_X，T_y)，表示为点Z。

图9C描述了一种运行状态，其中，在最大电池功率和电机转矩约束之间没有交点。在该问题组中，中心点K的Ky大于变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)。因此，可获得的最大转矩输出是处于变换的最小电机转矩T_A和对应于T_y＝0的变换电机转矩T_B的交点处的(T_X，T_y)点，表示为点Z。

图9D描述了一种运行状态，其中，对于变换的电机转矩T_A(‘T_X_Min’)，存在最大电池功率和电机转矩约束的两个交点。由于两个交点的T_y都在针对变换电机转矩T_B的电机转矩约束的外部，因此，可获得的最大转矩输出是变换的最小电机转矩T_A和变换的最小电机转矩T_B的交点处的(T_X，T_y)点，表示为点Z。

图10A、10B、10C、10D以及10E描述了区域3，其中，中心位置点K定位成使得K_X≥T_X_Min以及K_y≥T_y_Max。常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点在变换的电机转矩约束(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)的外部。在区域3中，优选的解集是这样的解集，即，该解集在电机转矩约束范围内产生最大输出转矩T_M1并且包括变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)。

图10A描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率与变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)之间没有交点，并且中心点K的Kx大于变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)。可获得的最大转矩输出包括在变换的最大电机转矩T_A和变换的最大电机转矩T_B的交点处的(T_X，T_y)点，表示为点Z。

图10C描述了一种运行状态，其中，在变换的最大电池功率与变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)之间存在两个交点，并且中心点K的Kx大于变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)。可获得的最大转矩输出包括在变换的最大电机转矩T_A和变换的最大电机转矩T_B的交点处的(T_X，T_y)点，表示为点Z。

图10B描述了一种运行状态，其中，在变换的最大电池功率与变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)之间没有交点，并且中心点K的Kx在变换的电机转矩(‘T_X_Min/T_X_Max’)的范围内。可获得的最大转矩输出包括在变换的最大电机转矩T_B与对应于T_X＝0的变换电机转矩T_A处的(T_X，T_y)点，表示为点Z。

图10D描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率(‘R_Max’)与变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)在两个不同的变换电机转矩T_A点处相交。可获得的最大转矩输出出现在具有较小的变换电机转矩T_A的交点处，再次表示为点Z。

图10E描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率(‘R_max’)与变换的电机转矩约束在变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)处以及在变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)处相交。可获得的最大转矩输出是变换的最大电机转矩T_B与变换的电池功率R_max相交处的点(T_X，T_y)，再次表示为点Z。

图11A、11B以及11C描述了区域4，其中，中心位置点K定位成使得T_X_Min≤K_X≤T_X_Max以及T_y_Min≤K_y≤T_y_Max。在区域4中，优选的解集是这样的解集，即，该解集产生电机转矩约束范围内的最大输出转矩T_M1，并且包括变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)、变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)、以及常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点中的一个。

图11A描述了一种运行状态，其中，表示变换最大电池功率(‘R_max’)的曲线与变换最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)在变换电机转矩T_A的两个不同的点处相交。常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点在变换电机转矩约束(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)的外部。可获得的最大转矩输出出现在具有较小的变换电机转矩T_A的(T_X，T_y)点处，表示为点Z。

图11B描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率(‘R_max’)既不与变换最大或最小电机转矩T_B(‘T_y_Max’)、(‘T_y_Min’)相交也不与变换的最大或最小电机转矩T_A(‘T_X_Max’)、(‘T_X_Min’)相交。常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点在电机转矩约束范围内。可获得的最大转矩输出是表示常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点的点(T_X，T_y)，表示为点Z。

图11C描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率(‘R_max’)在两个不同的点处与变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)相交。常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点在变换的电机转矩约束(‘T_X_Min’，‘T_X_Max’，‘T_y_Min’，‘T_y_Max’)的外部。可获得的最大转矩输出出现在具有较大的变换电机转矩T_B的交点处，再次表示为点Z。

图12A、12B、12C以及12D描述了区域5，其中，中心位置点K定位成使得T_X_Min≤K_X≤T_X_Max以及K_y≤T_y_Min。在区域5中，优选的解集是这样的解集，即，该解集产生电机转矩约束范围内的最大输出转矩T_M1，并且包括变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)、变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)、变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)、以及常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点中的一个。

图12A描述了一种运行状态，其中，常数线(‘Tm1’)在变换的电机转矩约束(‘T_X_Min’，‘T_X_Max’，‘T_y_Min’，‘T_y_Max’)范围内相切地与变换的最大电池功率(‘R_max’)相交。可获得的最大转矩输出是构成常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点的点(T_X，T_y)，表示为点Z。

图12B描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率(‘R_max’)在两个不同的点处与变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)相交。可获得的最大转矩输出出现在具有较小的变换的电机转矩T_A的交点处，表示为点Z。

图12C描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率(‘R_max’)在两个不同的点处与变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)相交。可获得的最大转矩输出出现在具有较小的变换的电机转矩T_A的交点处，表示为点Z。

图12D描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率(‘R_max’)与变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)和变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)相交。常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点在电机转矩约束(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)的外部。可获得的最大转矩输出出现在变换的最大电池功率(‘R_max’)和变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)的交点处，再次表示为点Z。

图13A、13B、13C以及13D描述了区域6，其中，中心位置点K定位成使得T_X_Max≤K_X以及T_y_Min≤K_y≤T_y_Max。在区域6中，优选的解集是这样的解集，即，该解集产生电机转矩约束范围内的最大输出转矩T_M1，并且包括变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)、变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)、变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)、以及常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点中的一个。

图13A描述了一种运行状态，其中，常数线(‘Tm1’)在由T_A和T_B的变换的最小和最大电机转矩(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)构成的电机转矩约束范围内相切地与变换的最大电池功率(‘R_max’)相交。可获得的最大转矩输出是表示常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点的点(T_X，T_y)，表示为点Z。

图13B描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率(‘R_max’)与变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)和变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)相交。常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点在由T_A和T_B的变换的最小和最大电机转矩(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)构成的电机转矩约束范围的外部。可获得的最大转矩输出是在变换的最大电池功率(‘R_max’)与变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)的交点处表示变换的电机转矩T_A的点(T_X，T_y)，再次表示为点Z。

图13C描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率(‘R_max’)与变换的电机转矩T_B在变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)上的两个点处相交。常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点在由T_A和T_B的变换的最小和最大电机转矩(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)构成的电机转矩约束范围的外部。可获得的最大转矩输出是出现在具有较大的变换的电机转矩T_B的交点处，再次表示为点Z。

图13D描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率(‘R_max’)与变换的电机转矩T_B在变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)上的两个点处以及变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)上的两个点处相交。常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点在由T_A和T_B的变换的最小和最大电机转矩(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)构成的电机转矩约束范围的外部。可获得的最大转矩输出是出现在具有较大的变换电机转矩的交点处，再次表示为点Z。

图14A、14B、14C、14D、14E以及14F描述了区域7，其中，中心位置点K定位成使得T_X_Max≤K_X以及K_y≤T_y_Min。在区域7中，优选的解集是这样的解集，即，该解集产生电机转矩约束范围内的最大输出转矩T_M1，并且包括变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)、变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)、变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)、变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)、以及常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点中的一个。

图14A描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率(‘R_max’)与变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)相交并且与变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)相交。常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点在由T_A和T_B的变换的最小和最大电机转矩(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)构成的电机转矩约束范围的外部。可获得的最大转矩输出是在变换的最大电池功率(‘R_max’)和变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)的交点处表示变换的电机转矩T_B的(T_X，T_y)点，表示为点Z。

图14B描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率(‘R_max’)与变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)相交并且与变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)相交。常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点在变换的电机转矩约束(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)的外部。可获得的最大转矩输出是在变换的最大电池功率(‘R_max’)和变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)的相交处表示变换的电机转矩T_B的(T_X，T_y)点，再次表示为点Z。

图14C描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率(‘R_Max’)与变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)相交以及与变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)相交。常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点在由T_A和T_B的变换的最小和最大电机转矩(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)构成的电机转矩约束范围的内部。可获得的最大转矩输出是在常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点处表示的变换电机转矩T_A和变换电机转矩T_B的点(T_X，T_y)，表示为点Z。

图14D描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率(‘R_max’)与变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)相交以及与变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)相交。常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点在由T_A和T_B的变换的最小和最大电机转矩(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)构成的电机转矩约束范围的外部。可获得的最大转矩输出是出现在变换的最大电池功率(‘R_max’)与变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)的交点，再次表示为点Z。

图14E描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率(‘R_max’)不与由T_A和T_B的变换的最小和最大电机转矩(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)构成的电机转矩约束相交。可获得的最大转矩输出是表示变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)和变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)的(T_X，T_y)点，表示为点Z。

图14F描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率(‘R_max’)与变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)相交以及与变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)相交。常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点在由T_A和T_B的变换的最小和最大电机转矩(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)构成的电机转矩约束范围的内部。可获得的最大转矩输出是表示在常数线(‘Tm1’)与最大电池功率(‘R_max’)相交的切点处的变换的电机转矩T_B和变换的电机转矩T_A的(T_X，T_y)点，表示为点Z。

图15示出了第三种情况的多个区域，其中，在点(T_X_Min，T_y_Max)处的电池功率小于最小电池功率(‘R_Min’)(‘区域11’、‘区域12’、‘区域13’、‘区域14’)。每个区域由变换电池功率约束的中心位置点K相对于平均变换电机转矩T_A(‘T_X_avg’)和平均变换电机转矩T_B(‘T_y_avg’)的方位限定出。平均的变换电机转矩T_A(‘T_X_avg’)是变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)与变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)的数学平均值。平均的变换电机转矩T_B(‘T_y_avg’)是变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)与变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)的数学平均值。每个区域都产生在电机转矩约束内可获得的最大输出转矩T_M1，并且包括变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)、变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)、变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)和变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)中的一个。可获得的最大转矩输出集由表示用于控制工作的优选解的(T_X，T_y)点构成，该优选解可以重新变换为(T_A，T_B)，从而控制第一和第二电机56和72的工作。

在工作中，基于电池功率约束和在(T_X_Min，T_y_Max)点处的电池功率可以识别出具体的情况。基于(K_X，K_y)相对于变换的电机转矩约束的T_X_avg和T_y_avg轴线的位置可以识别出具体的区域。每个区域具有由(T_X，T_y)点构成的至少一个可获得最大转矩输出集。当存在多于一个的解集时，基于管理约束可以确定优选的解。通过计算表示变换电池功率约束、变换电机转矩约束、以及转矩极限T_M1(在该实施例中包括输出转矩T_O)的线和圆的交点，基于该管理约束可以计算出包括(T_X，T_y)点的解集。可以确定一个或多个的解，并且优选的解是这样的解，即，该解产生电机转矩约束范围内的最大转矩极限T_M1，并且包括变换最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)、变换最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)、变换最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)和变换最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)中的一个。

图16描述了区域11，其中，中心位置点K定位成使得K_X≥T_X_avg且K_y≤T_y_avg。最小电池功率(‘R_min’)不与由T_A和T_B的变换最小和最大电机转矩(‘T_X_Min’，‘T_X_Max’，‘T_y_Min’，‘T_y_Max’)构成的电机转矩约束相交。因此，优选的可获得最大转矩输出是最接近该变换最小电池功率(‘R_Min’)的(T_X，T_y)点，其是变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)和变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)的交点，描述为点Z。

图17A和17B描述了区域12，其中，中心位置点K定位成使得K_X≥T_X_avg，K_y＞T_Y_avg。区域12中，优选的解集是这样的解集，即，该解集产生电机转矩约束内的最大输出转矩T_M1，并且包括变换最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)。

图17A描述了一种运行状态，其中，最小电池功率(‘R_min’)不与由T_A和T_B的变换最小和最大电机转矩(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)构成的电机转矩约束相交。优选的可获得最大转矩输出集是最接近变换最小电池功率(‘R_Min’)的(T_X，T_y)点，并且包括变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)。因此，该解是变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)与变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)的交点，描述为点Z。

图17B描述了一种运行状态，其中，最小电池功率(‘R_min’)与变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)、变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)，变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)相交。优选的可获得最大转矩输出是变换最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)与变换最小电池功率(‘R_Min’)相交的交点(T_X，T_y)，描述为点Z。

图18A和18B描述了区域13，其中，中心位置点K定位成使得K_X＜T_X_avg，K_y≤T_y_avg。区域13中，优选的解集是这样的解集，即，该解集产生电机转矩约束内的最大转矩输出T_M1并且包括变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)。

图18A描述了一种运行状态，其中，最小电池功率(‘R_min’)不与由T_A和T_B的变换的最小和最大电机转矩(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)构成的电机转矩约束相交。优选的可获得最大转矩输出集是最接近变换最小电池功率(‘R_Min’)并且包括变换最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)的(T_X，T_y)点。因此，可获得的最大转矩输出是变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)与变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)相交的(T_X，T_y)点，描述为点Z。

图18B描述了一种运行状态，其中，最小电池功率(‘R_min’)与变换最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)和变换最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)相交。可获得的最大转矩输出集是变换最小电池功率(‘R_Min’)与变换最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)相交的(T_X，T_y)点，描述为点Z。

图19A、19B、19C、19D以及19E描述了区域14，其中，中心位置点K定位成使得K_X＜T_X_avg且K_y＞T_y_avg。区域14中，优选的解集是这样的解集，即，该解集产生电机转矩约束内的最大输出转矩T_M1，并且包括变换最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)、变换最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)、变换最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)和变换最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)中的一个。

图19A描述了一种运行状态，其中，最小电池功率(‘R_min’)与由T_A和T_B的变换最小和最大电机转矩(‘T_X_Min’、‘T_X_Max’、‘T_y_Min’、‘T_y_Max’)构成的电机转矩约束之间不相交。优选的可获得最大转矩输出集是最接近变换最小电池功率(‘R_Min’)的(T_X，T_y)点。因此，可获得的最大转矩输出是变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)与变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)的交点处的(T_X，T_y)点，描述为点Z。

图19B描述了一种运行状态，其中，最小电池功率(‘R_min’)与变换最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)和变换最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)相交。中心位置点K定位成使得Ky小于变换最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)。因此，可获得的最大转矩输出集是变换的最小电池功率(‘R_Min’)与变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)相交的(T_X，T_y)点，描述为点Z。

图19C描述了一种运行状态，其中，最小电池功率(‘R_min’)与变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)和变换的最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)相交。中心位置点K定位成使得Ky大于变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)。因此，可获得的最大转矩输出集是变换最小电池功率(‘R_Min’)与变换最小电机转矩T_A(‘T_X_Min’)相交的点(T_X，T_y)，描述为点Z。

图19D描述了一种运行状态，其中，最小电池功率(‘R_min’)与变换的最大电机转矩T_B(‘T_y_Max’)和变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)相交。可获得的最大转矩输出集是变换的最小电池功率(‘R_Min’)与变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)相交的点(T_X，T_y)，描述为点Z。

图19E描述了一种运行状态，其中，最小电池功率(‘R_min’)与变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)和变换的最小电机转矩T_B(‘T_y_Min’)相交。可获得的最大转矩输出集是变换的最小电池功率(‘R_Min’)与变换的最大电机转矩T_A(‘T_X_Max’)相交的点(T_X，T_y)，描述为点Z。

本发明描述了某些优选实施例以及其修改。在阅读和理解说明书后也可以作出进一步的修改和改变。因此，本发明并不限于在此公开的作为实现本发明的最佳模式的优选实施例，而是本发明将包括在所附的权利要求的范围内的所有实施例。

Claims

1.一种用于控制电-机械变速器的方法，该变速器选择性地操作连接到第一和第二电机，以将机械功率传递至输出元件，所述方法包括：

确定第一和第二电机的最小和最大电机转矩约束；

确定用电池功率约束表示的可用电池功率；

基于第一和第二电机的最小和最大电机转矩约束相对于电池功率约束的情况来确定第一、第二和第三种情况中的一种，其中基于第一电机的最小电机转矩约束和第二电机的最大电机转矩约束相对于电池功率约束的情况来确定该第一、第二和第三种情况；其中，该电池功率约束包括最大允许电池充电功率和最大允许电池放电功率；

其中，该第一种情况包括单个区域，其中，该可用电池功率足以满足为实现第一电机的最小电机转矩和第二电机的最大电机转矩而所需的电池功率；

其中，该第二种情况包括：该最大允许电池放电功率不足以满足为实现第一电机的最小电机转矩和第二电机的最大电机转矩而所需的电池功率；

其中，该第三种情况包括：该最大允许电池充电功率超过为实现第一电机的最小电机转矩和第二电机的最大电机转矩而所需的电池功率；

选择第一、第二和第三种情况中所确定的一种情况中的预定区域；

基于电机转矩约束和电池功率约束为所选区域确定至少一个输出转矩；以及

为所选区域选择优选输出转矩，该优选输出转矩用于传递至该电-机械变速器的输出元件。

2.如权利要求1所述的方法，其中，选择该第一种情况中的单个区域，该优选输出转矩包括基于电机转矩约束确定的最大输出转矩。

3.如权利要求1所述的方法，包括：

选择该第二种情况中的预定区域；以及

基于电机转矩约束和电池功率约束为所选区域确定至少一个可获得的最大输出转矩。

4.如权利要求1所述的方法，包括：

选择该第三种情况中的预定区域；以及

5.如权利要求1所述的方法，还包括：

用数学方程表示第一和第二电机的最大和最小电机转矩约束以及用数学方程表示最大和最小电池功率约束；

用数学方程表示输出转矩；

将表示最大和最小电池功率约束的数学方程变换为由具有对应半径的同心圆构成的方程；

将表示第一和第二电机的最大和最小电机转矩约束的数学方程变换为由线构成的方程；以及

将表示输出转矩的数学方程变换为由线构成的方程。

6.如权利要求5所述的方法，还包括：

基于第一和第二电机的变换电机转矩约束以及变换电池功率约束，为第一，第二和第三种情况中所确定的一种情况中的所选区域确定至少一个变换的、可获得的输出转矩；

确定从电-机械变速器输出的变换的可获得的最大输出转矩；以及

将该所选区域的变换的可获得的最大输出转矩重新变换，以确定该所选区域的第一和第二电机的优选输出转矩。

7.如权利要求6所述的方法，其中，从该电-机械变速器输出的优选的变换输出转矩包括所选区域的可获得的最大的变换输出转矩。

8.如权利要求6所述的方法，包括：基于该变换电池功率约束的中心点相对于第一和第二电机的变换最大和最小电机转矩约束的位置来选择第二种情况的该预定区域。

9.如权利要求8所述的方法，包括第一区域，其中，该中心点的位置在第一和第二电机的变换的最大和最小电机转矩约束的外部，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第一电机的变换最小电机转矩约束和第二电机的变换最大电机转矩约束。

10.如权利要求8所述的方法，包括第二区域，其中，该中心点的位置小于第一电机的变换最小电机转矩约束且小于第二电机的变换最大电机转矩约束，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第一电机的变换最小电机转矩约束。

11.如权利要求8所述的方法，包括第三区域，其中，该中心点的位置大于第一电机的变换最小电机转矩约束且大于第二电机的变换最大电机转矩约束，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第二电机的变换最大电机转矩约束。

12.如权利要求8所述的方法，包括第四区域，其中，该中心点的位置在第一和第二电机的变换电机转矩约束范围内，并且该变换的最大转矩输出包括第二电机的变换最大电机转矩约束、第一电机的变换最小电机转矩约束、以及该变换输出转矩与变换最大电池功率的切点中的一个。

13.如权利要求8所述的方法，包括第五区域，其中，该中心点的位置在第一电机的变换电机转矩约束范围内并且小于第二电机的变换最大电机转矩约束，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第二电机的变换最大电机转矩约束、第二电机的变换最小电机转矩约束、第一电机的变换的最大电机转矩约束、以及该变换输出转矩与变换最大电池功率的切点中的一个。

14.如权利要求8所述的方法，包括第六区域，其中，该中心点的位置大于第一电机的变换最大电机转矩约束并且在第二电机的变换电机转矩约束范围内，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第一电机的变换最大电机转矩约束、第一电机的变换最小电机转矩约束、第二电机的变换最大电机转矩约束、以及该变换输出转矩与变换最大电池功率的切点中的一个。

15.如权利要求8所述的方法，包括第七区域，其中，该中心点的位置大于第一电机的变换电机转矩约束并且小于第二电机的变换最小电机转矩约束，并且该变换的可获得的最小转矩输出包括第一电机的变换最大电机转矩约束、第一电机的变换最小电机转矩约束、第二电机的变换最小电机转矩约束、第二电机的变换最大电机转矩约束、以及该变换输出转矩与变换最大电池功率的切点中的一个。

16.如权利要求6所述的方法，包括：基于该变换电池功率约束的中心点相对于第一和第二电机的最大和最小电机转矩约束的变换平均值的位置来选择第三种情况的该预定区域。

17.如权利要求16所述的方法，包括第一区域，其中，该中心点的位置大于第一电机的电机转矩约束的变换平均值并且小于第二电机的电机转矩约束的变换平均值，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第一电机的变换最小电机转矩约束和第二电机的变换最大电机转矩约束。

18.如权利要求16所述的方法，包括第二区域，其中，该中心点的位置大于第一电机的电机转矩约束的变换平均值并且大于第二电机的电机转矩约束的变换平均值，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第一电机的变换最小电机转矩约束。

19.如权利要求16所述的方法，包括第三区域，其中，该中心点的位置小于第一电机的电机转矩约束的变换平均值并且小于第二电机的电机转矩约束的变换平均值，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第二电机的变换最大电机转矩约束中的一个。

20.如权利要求16所述的方法，包括第四区域，其中，该中心点的位置小于第一电机的电机转矩约束的变换平均值并且大于第二电机的电机转矩约束的变换平均值，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第一电机的变换最大电机转矩约束、第一电机的变换最小电机转矩约束、第二电机的变换最小电机转矩约束、第二电机的变换最大电机转矩约束中的一个。

21.如权利要求5所述的方法，包括：计算表示最大和最小电池功率约束的变换数学方程、表示第一和第二电机的最大和最小电机转矩约束的变换数学方程与表示输出转矩的变换数学方程的交点。

22.如权利要求21所述的方法，还包括：基于情况和区域计算交点。

23.如权利要求22所述的方法，其中，基于情况和区域计算出的交点包括该变换的最大转矩输出。

24.如权利要求23所述的方法，其中，当表示最大和最小电池功率约束的变换数学方程不与表示第一和第二电机的最大和最小电机转矩约束的变换数学方程相交时，该变换的最大转矩输出包括该变换的可获得的最大转矩输出。