CN102416949B - 用于确定混合和电动力系统中输出扭矩能力的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于确定变速器中输出扭矩能力的方法，该变速器具有第一节点、第二节点和第三节点，每个节点具有速度和加速度。该方法包括：控制第一节点的速度；计算至少作为第一节点和第二节点速度和加速度的函数的实际最大长期输出扭矩能力(原始最大LT)，计算无惯性最大长期输出扭矩能力(无惯性最大LT)，其中无惯性最大LT与原始最大LT相同，只是无惯性最大LT忽略了由于第一节点的加速度造成的扭矩能力。将原始最大LT与无惯性最大LT比较，用于确定变速器的运行能力。第一节点可以是变速器的输入节点。该方法可包括通过类似的考量确定新的有效最小长期输出扭矩能力(新的有效最小LT)。

Description

用于确定混合和电动力系统中输出扭矩能力的方法和系统
技术领域
本公开内容涉及一种用于确定、计算和控制诸如混合动力和电动车辆这样的替代能量车辆动力系统中输出扭矩能力的方法。
背景技术
机动车辆包括动力系统，该动力系统可操作为推动车辆并为车载电子器件供电。动力系统或驱动系统通常包括发动机，该发动机通过多速动力变速器向最终驱动系统提供动力。许多车辆通过往复活塞式内燃发动机(ICE)提供动力。
混合动力车辆利用多个、替代动力源推进车辆，使得车辆对发动机动力的依赖最小化。混合电动车辆(HEV)例如并入电能和化学能。HEV通常采用一个或多个电机(电动机/发电机)，其独立地运行或与内燃发动机协作来推动车辆。电动车也包括一个或多个电机和能量存储装置，以推进车辆。
电机将动能转化成电能，该电能被存储在能量存储装置中。来自能量存储装置的电能可以随后被转换回动能，以推进车辆，或可用于为电子装置和辅助装置或部件供电。
发明内容
提供一种用于确定变速器(transmission)中输出扭矩能力的方法。变速器具有第一节点、第二节点和第三节点，每个节点具有速度和加速度。该方法包括：控制第一节点的速度，和计算至少作为第一节点和第二节点速度和加速度的函数的实际最大长期输出扭矩能力(原始最大LT)。该方法还包括计算无惯性最大长期输出扭矩能力(无惯性最大LT)，其中无惯性最大LT与原始最大LT相同，只是无惯性最大LT忽略了由于第一节点的加速度造成的扭矩能力。
该方法包括将原始最大LT与无惯性最大LT比较以确定变速器的操作能力。如果原始最大LT大于无惯性最大LT，该方法选择无惯性最大LT，和如过原始最大LT并不大于无惯性最大LT，该方法选择第一原始最大LT。该方法还可包括将原始最大LT和无惯性最大LT与之前有效最大长期输出扭矩能力(之前有效最大LT)比较，以便相对于方法的之前迭代确定新的有效最大长期输出扭矩能力(新的有效最大LT)。该方法还可包括通过类似的考量确定新的有效最小长期输出扭矩能力(新的有效最小LT)。
还提供一种系统，可操作为用于确定变速器中的输出扭矩能力。该系统具有控制器，该控制器配置为控制第一节点(其可以是输入节点)的速度，并配置为从之前有效最大LT、原始最大LT和无惯性最大LT计算新的有效最大LT。
在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。
附图说明
图1是具有两个电机和一个行星齿轮组的示例性混合车辆动力传动系的示意性杆示意图；
图2是比最大长期输出扭矩大的司机请求的示意图；
图3是小于最小长期输出扭矩的司机请求的示意图；和
图4是用于确定输出扭矩能力的方法或算法的示意性流程图。
具体实施方式
参见附图，其中几幅图中相同的附图标记对应相同或类似的部件，在图1中显示了示例性车辆动力传动系的杠杆示意图，通常由110表示。动力系110包括内燃发动机112，该发动机选择性地驱动地连接到变速器。变速器114可以是多模式、电可变变速器，且与最终驱动部116动力流连通。
杠杆图(lever diagram)是机械装置(如自动变速器)的部件的示意性表示。每个独立的杠杆代表行星齿轮组，其三个基本机械部件每一个由节点代表。因此，单个杠杆含有三个节点：一个用于太阳轮构件、一个用于行星轮支架构件且一个用于环齿轮构件。每个杠杆的节点之间的相对长度可用于代表每个相应齿轮组的环齿轮-太阳轮比例。这些杠杆比例又用于改变变速器的齿轮比(gear ratio)，以便获得合适的比和比的级数。
各个行星齿轮组的节点和变速器其他部件(如发动机/发电机)之间的机械联接或互通讯由细水平线示出。扭矩传递机构或扭矩传送装置(如离合器和制动器)以交叉指状部(interleaved finger)代表。如果机构是制动器，则一组指状部被接地(grounded)。
尽管针对机动车详细描述了本发明，但是本领域技术人员应认识到本发明的更广阔应用。本领域技术人员应认识到“上”、“下”、“向上”、“向下”等用于描述附图，而不是代表对本发明范围的限制，所述范围由所附权利要求限定。
变速器114被设计为经由输入构件118从发动机112选择性地接收其驱动动力的一部分。变速器输入构件118可以是发动机输出轴(也成为曲轴)。输入构件118将动力传递到变速器，该变速器通过输出轴120分配输出动力和输出扭矩到最终驱动部116，以推进车辆(未示出)。输出扭矩和输出扭矩能力也称为轴向扭矩。电池122用作动力系110的能量存储装置且可以是化学电池、电池组、或本领域技术人员所知的其他能量存储装置。
在本文实施例的示例性实施例中，其中动力系统110用作陆地车辆，输出轴120操作地连接到最终驱动部116(或驱动系统(driveline))。最终驱动部116可以包括前或后差速器或其他扭矩传递机构，其将扭矩输出通过相应的车辆轴或半轴(未示出)提供给一个或多个车轮。车轮可以是车轮所在的车辆的前轮或后轮，或它们可以是履带车辆的驱动辆。本领域技术人员应理解，最终驱动部116可以包括任何公知的配置，包括前轮驱动(FWD)、后轮驱动(RWD)、四轮驱动(4WD)或全轮驱动(AWD)，这不会改变本发明的范围。
动力系统110利用至少一个差速齿轮结构，如周转行星齿轮组(epicyclicplanetary)，第一行星齿轮组124(其可以被称为P1)。第一行星齿轮组124具有三个齿轮构件：第一齿轮构件130、第二齿轮构件132和第三齿轮构件134。第一齿轮组124的第一、第二和第三齿轮构件130、132和134在附图中以任何顺序表示为“第一”到“第三”(例如顶部到底部、底部到顶部)且可以是任何顺序的太阳轮构件、行星轮支架构件或环齿轮构件，这取决于变速器114的构造。
第一行星齿轮组124可以是简单的行星齿轮组或复合行星齿轮组。而且，第一行星齿轮组124可以是单个小齿轮(简单)支架组件或双小齿轮(复合)支架组件。具有长齿轮的实施例也是可以的。
第一电动机/发电机或第一电机140设置在发电机112和第一行星齿轮组124的第一齿轮构件130之间。第一电机140(其可以在这里被称为马达A)是能将动能转换成电能并将电能转换成动能的电机。第一行星齿轮组124的第三齿轮构件134被连续地连接到第二马达/发电机或第二电机142(其可以被互换地称为马达B)。
变速器114包括发动机112和一个或多个电机(如第一电机140和第二电机142)，且可以由此被称为混合变速器。类似地，动力系110可以被称为混合动力动力系。但是，单纯的电动力系统和变速器也可以用于本文所公开的算法或方法，且由于使用替代的燃料源而可以被称为“混合动力”。例如，发动机112可以从动力系110中去掉且可以设置燃料电池(未示出)或电插头输入(未示出)来与动力系110连通。
变速器114包括三个扭矩传递机构。在图1所示的示例性实施例中，扭矩传递机构是摩擦离合器。但是，可以采用其他离合器构造，如爪形离合器(dog clutch)、摇臂离合器(rocker clutch)和其他适用于变速器114的。扭矩传递机构可以是液压作动的，接收来自泵(未示出)的加压液压流体。用作制动器的扭矩传递机构可以选择性地连接到动力系110的静态元件，如变速器114的变速器壳体144。
第一扭矩传递机构146(其可以被互换地称为离合器C1)选择性地将第一齿轮构件130与静态构件连接，该静态构件在图1中被表示为变速器壳体144。第一齿轮构件130还可通过第二扭矩传递机构148的接合而选择性地连接到第一电机140，该第二扭矩传递机构可以互换地称为离合器C2。第三扭矩传递机构150(其可互换地称为离合器C3)选择性地将第一电机140连接到发动机112。
控制器154与动力系110的一些或所有元件通讯并对动力系110施加控制。控制器154具有分布式控制器架构，其可以是基于微处理器的电子控制单元(ECU)。控制器154包括具有合适数量的可编程存储器的存储介质，其能存储并执行对动力系110施加控制的一个或多个方法。
控制器154可以包括多个控制模块或部件，其彼此通讯并与动力系110通讯。例如，且非限制性地，控制器154可以代表混合控制处理器(HCP)和发动机控制模块(ECM)。控制器154可以构造为执行并非在本文中公开的方法或任务。控制器154可以仅是车辆或动力系110的控制架构的一部分。
发动机112、第一电机140和第二电机142可以独立地运行或与第一行星齿轮组124以及选择性接合的扭矩传递机构(离合器C1、C3)协同，以让输出轴120旋转。控制器154与动力系110的原动机(发动机112、第一电机140和第二电机142)通讯并对其控制。
除了在第一到第三齿轮构件130、132、134处的节点外，动力系110的其他节点在并入了该动力系110的车辆运行过程中被识别和跟踪。在图1中，不同的节点通过黑圆圈或点来代表，且显示了节点的位置，但是不代表实际的结构。输入节点156位于到变速器114的输入部。控制器154测量在输入节点156处的输入速度Ni和输入加速度Ni_dot。取决于选择为正的旋转方向，输入速度可以是正的或负的。
当第三扭矩传递机构150被接合时，输入节点156与发动机112协作旋转。输入节点156被锁定到第一电机140。从而第一电机的速度和加速度等于输入速度和输入加速度。应注意，如在本文所用的，加速度是指正加速度和负加速度(减速)二者。
输出节点158位于变速器114的输出轴120上。控制器154还测量输出节点158处的输出速度No和输出加速度No_dot。输出速度也可以是正的或负的，正输出速度通常指向将车辆向前推进的旋转方向。输出节点158和用于第二齿轮构件132的节点被锁定在一起。用于第三齿轮构件134的节点被锁定到第二电机142，且由此代表第二电机142的马达速度Nb和马达加速度Nb_dot。输入节点156、输出节点158和第二电机152可以被称为第一节点、第二节点和第三节点、但是，各个节点可以按照任何数量来设定，且给出的例子是非限制性的。
对发动机112、输入节点156和第二电机152中的一些或所有进行控制允许动力系110控制最终驱动部116的速度、加速度和输出扭矩，如在输出节点158处测量或估计的。动力系110可以包括被控制器154跟踪和控制的额外节点，如与第一、第二和第三扭矩传递机构146、148和150有关的节点。
第一、第二和第三扭矩传递机构146、148和150可选择性地接合，以选择性地启动齿轮元件用于在变速器114输入节点156和输出节点158之间建立不同的向前和反向速度比和模式。从一个速度比或模式变换到另一个可以是响应于车辆的状况和操作者(司机)的要求。速度比通常被限定为输入速度除以输出速度。由此，低档位范围具有高速度比，且高档位范围具有相对较低的速度比。
因为变速器114是电可变变速器(EVT)，所以其并不限于单速度齿轮比，不同的操作状态可以被称为范围或模式。范围或模式的改变可以通过多个离合器同步和释放过程来控制。
EVT通过将来自串行和并行混合动力传动系架构、以及传统非混合变速器元件的特征相组合来提供连续可变的速度比。EVT可以被设计为运行在固定档位(FG)模式和EVT模式二者下。当变速器114以固定档位模式运行时，输出节点158的旋转速度是输入节点156的旋转速度的固定比例，取决于差速齿轮子集(differential gearing subset)的被选择配置。EVT还针对机械上独立于最终驱动部的发动机的运行来配置，由此建立高扭矩连续可变速度比，电主控发动，再生制动，发动机停止待机，和双模式运行。其他运行模式也是可以的，如电扭矩转换器模式。
变速器114可以将第一和第二电机140和142与第一行星齿轮124的差速齿轮配置组合，以在输入节点156和输出节点158之间实现连续可变的扭矩和速度比。变速器114可以利用差速齿轮配置，通过第一和第二电机140和142将其传递的动力的一部分进行发送以及通过另一并行的机械路径将其动力的其余部分进行发送。所用的差速齿轮配置一个形式是周转行星齿轮配置。但是，可以设计动力分离变速器，而不用行星齿轮，例如通过使用锥齿轮或其他差速齿轮配置。
在车辆的司机从动力系110请求扭矩时，控制器154判断如何最好地满足司机的请求。但是，控制器154还将判断动力系110是否可满足该请求。司机请求的驾驶条件可以通过控制器154或车辆控制架构的其他部件而转换成扭矩请求。
为了确定扭矩请示是否可被满足，控制器154将计算或确定用于动力系110的输出扭矩能力。控制器将至少确定一下绝对值或原始能力(还给出了每一个的缩写)：原始最大长期输出扭矩能力(原始最大LT)、原始最小长期输出扭矩能力(原始最小LT)、原始最大短期扭矩能力(原始最大ST)和原始最小短期扭矩能力(原始最小ST)。
动力系110中的独立部件具有运行约束或极限，超过该极限(特别是对延长(大于短暂的)时间段)来说，部件会倾向于损坏、失效或过度磨损。每个独立部件极限包括由于相应的部件带来的最小和最大独立极限，从而只要最大和最小不相等则独立部件极限是一些范围。通过控制器154计算的输出扭矩能力是每个独立部件极限的混合。
在车辆和动力系110的运行条件改变时，独立部件极限也改变。为了保护部件，控制器154监测动力系110和各个部件的运行条件并确定最能保护所有各个部件的用于动力系110的最终输出扭矩能力。
在一个或多个扭矩传递机构130、132、或134是液压离合器或制动器时，用于该扭矩传递的各个部件约束不仅是基于离合器的摩擦材料的物理极限还是基于接合离合器板的液压压力的极限。通常，用于扭矩传递机构130、132或134的各个极限仅在离合器被接合或被部分接合(滑动)时(与完全不接合(打开且不携带或传递扭矩)相对)被计算。这称为“锁定”离合器。完全打开、未锁定、无扭矩携带离合器可以被建模为具有无限大的极限(其不会限制动力传动系100的运行)。为了保护锁定的离合器，各种极限或约束可以被计算作为跨各个锁定的离合器传递的扭矩的最大和最小量。满足各种这些极限将实现对锁定的离合器的保护。
除了用于扭矩传递机构130、132或134的极限外，可以实施进一步的硬件极限或部件约束，以便保护第一电机140和第二电机142。此外，第一电机140和第二电机42分别具有扭矩能力TA和TB。正的和负的能力对通过控制器154针对动力系110计算的输出扭矩能力有贡献。
电池122还可以具有各种部件极限，其会影响用于动力系110的总体输出扭矩能力。用于电池122的各种部件极限可通过电池122的特点和状态信息来确定，包括但不限于：电池温度、充电状态(state of charge：SOC)、寿命目标(以年或占空循环表示)、电池组的特定的电池化学性能、电池组中电池单元的数量和本领域技术人员可知的其他状态信息。
确定硬件极限或各个部件约束可发生在控制器154中或可以在用于车辆或动力系110的控制架构的其他部分中确定。如果各个部件约束在其他部分确定，则控制器154可以将他们处理为输入或方程式中的给定值。控制器154监测各个部件极限并将这些极限作为因素进入到动力系110的总得最大和最小输出扭矩能力的确定中。
通过各个部件极限和特点，控制器154可以用基本输出扭矩方程式来计算输出扭矩，其为：To＝k11*Ta+k12*Tb+k14*No+k15*No_dot+k16*Ni+k17*Ni_dot...+其他项。短期和长期基本输出扭矩方程式可以是相同的，而不是使用不同的常数项。
上述基本输出扭矩方程式可以包含额外的项且本文中项的列表并不是限制性的。当计算原始扭矩能力时，所有相关部件都包括在计算中。进而，基本输出扭矩方程式可以被修正，通过将各个范围极限的最大值和最小值输入来确定最大或最小扭矩输出能力。
通常，长期与短期相比区别在于最大短期扭矩能力可代表从最大长期扭矩能力的可接受的暂时偏离。长期能力基于不会使得各部件在他们各自的寿命周期中耐用性和性能变差的水平来配置。因此，最大长期扭矩能力可以在短时间内有妨碍，但是不会不利地影响变速器114的部件的长期耐用性，只要最大短期扭矩能力不同样受到妨碍即可。处理示例的目的，本文的描述集中在长期输出扭矩能力。
最终输出能力——其可以通过此处说明之后的方法、算法或裁定办法确定——用作动力系110的运行的极限或约束。因此，当司机(或巡航控制模块，例如)请求在扭矩能力以外(高于最大能力或低于最小能力)的扭矩，则控制架构不会允许动力系110满足该请求。
总体上，到基本扭矩等式的可变相关输入被称为原始输入组。当原始输入组被用在基本输出扭矩等式来计算长期能力时，该结果是原始最大LT或原始最小LT。如本文所述的，控制器154可以计算其他扭矩输出能力
参见图2，并继续参照图1，显示了动力系110在所示的驾驶阶段200中的特点。驾驶阶段200例如可以发生在司机请求车辆剧烈加速时，使得车辆换低速档以便加速车辆。驾驶阶段200可以被再分，例如出于显示的目的，分成第一事件202、第二事件204、第三事件206。每个第一至第三事件202、204和206可以实际上作为分开的彼此不相关的事件发生。
司机请求210给出了司机所请求的输出扭矩水平，通常由加速踏板(未示出)或巡航控制模块发出信号。线212显示了驾驶阶段200中原始最大LT并显示为实线。线214显示了驾驶阶段200中有效最大长期输出扭矩能力(有效最大LT)并显示为粗实线。有效最大LT可以是本文所述方法的结果。线216显示了在驾驶阶段200中无惯性最大长期输出扭矩能力(无惯性最大LT)并显示为细长虚线。无惯性最大LT是在基本扭矩等式中使用不同输入组来计算的，如本文所述的。线212和216通常与线214(有效最大LT)交叠或重合。
在变速器114的一些运行模式下和过渡阶段，存在两种速度自由度。例如，在固定档位运行过程中，输入速度(Ni，在输入节点156)和输出速度(No，在输出节点158)具有固定的比例关系——齿轮比。因此，变速器114的运行可以通过控制输入速度或输出速度中之一(但非二者)而受到影响。因为输出节点158直接连接到最终驱动部116，所以输出速度通常受到车辆自身的控制且控制器154改变输入速度以便控制动力系110。其他齿轮比或模式比也会造成两种速度自由度，且还可以造成输入节点156为受控节点。
当输入节点156是受控的节点时，特别是在变速器114的运行的不同模式之间变换过程中，输入节点156的速度改变可造成动力系110的输出扭矩能力(原始最大LT)的波动。例如，使得输入节点156减速以便使得第一电机140减速会造成原始最大LT的增加，如第一事件202中线212所示。该输出扭矩能力的暂时增加是由于存储在旋转输入节点156中的惯性造成的(该节点直接连接到第一电机140)。如本文使用的，惯性通常称为使物体转动以抵抗加速的趋势；物体在静止时或保持静止时的趋势或物体在运动中以保持运动(除非通过外部扭矩受到作用)的趋势。
但是，该扭矩突变(bobble)是暂时的增加——很可能小于一秒——且该运势最大LT快速返回到之前的水平，因为惯性作用停止以增加输出扭矩能力，这会发生在输入节点156(Ni_dot)的加速接近零时或发生在惯性作用用于加速其他部件(如第二电机142)时。输入节点156可以加速或减速到零输入速度(Ni)或到非零输入速度。
如图2所示，司机请求210不可以在所示的驾驶阶段200中满足。因此，车辆的实际扭矩输出将受到控制器154计算的输出扭矩能力的限制。如果控制器145简单地使用原始最大LT来控制动力系110，则第一事件202过程中暂时扭矩增加将被发送到输出节点158并会为车辆赋予较高输出扭矩的快速增大，随后紧跟着去除额外的扭矩输出。对于司机来说，第一事件202可感觉像是加速度的突然增加，随后增加的加速度突然去除。因此，控制器154还计算无惯性最大LT。
无惯性最大LT是用基本扭矩等式计算的。但是，尽管原始最大LT用原始输入组计算，其包括来自所有相关部件的扭矩极限，但是无惯性最大LT是从无惯性输入组计算的，其是原始输入组减去通过控制输入节点156造成的项。无论何时第一电机140被加速或减速，如Ni_dot非零，则输入节点156的惯性造成原始最大LT的波动，如第一事件202过程中线212的扭矩突起所示。
通过从基本扭矩等式中去掉Ni_dot项，或通过将相关常数(在本文所示的示例性等式中的k15)设置为等于零，控制器154计算输出扭矩能力，而没有对输入节点156(受控的节点)的加速或减速的影响。Ni_dot项可以是测量的项(从加速度计或其他传感器取得)或可以是受命令的项，从而控制器154发出命令，以便对输入节点156的加速引入特定的变化，且还从输入扭矩能力等式中去掉受命令的值，以计算无惯性最大LT。
在第一事件202过程中，无惯性最大LT保持基本平的(线216和线214重合)且不会遵循线212所示的增加(且随后下降)的原始最大LT。在计算原始最大LT(线212)和无惯性最大LT(线216)二者后，控制器154随后可以决定哪个输出扭矩将被用作有效最大LT。在原始最大LT和无惯性最大LT的选项之间进行选择以确定或计算有效最大LT的过程被成为裁定过程并可以数学地或逻辑地(或二者的混合)完成。
当最大扭矩能力(原始最大LT或无惯性最大LT)增加时，这些能力被认为是加宽的。类似地，当最小扭矩能力(原始最小LT或无惯性最小LT中之一)减小时，这些能力被认为是加宽的。当输出扭矩能力时加宽的时，动力系110具有更大的最大值和/或更小的最小值。相反，当输出扭矩能力变窄时，动力系110具有更小的最大值和/或更大的最小值且运行在相对窄的带宽中。进而，最大和最小能力可以沿相同的方向运动(都正向或向上，如图2所示)，从而一个能力增加而另一下降，但是总的运行范围或带宽相对不变。
有效最大LT是控制器154在具体驾驶条件下确定的最佳输出扭矩能力。当，如图所示在第一事件202过程中，能力被改进或加宽时，控制器154可以确定替代使用无惯性最大LT，从而有效最大LT(线214)不会遵循由对输入节点156的加速或减速造成的扭矩突起。该确定是使用方法400做出的，该方法显示在图4中并在本文描述，且该方法可以存储在控制器154的可执行存储器中或其它控制架构上。
在第一事件202中，可从原始最大LT获得的额外扭矩(线212中暂时上升到线214以上的突起)可用于以一些其它方式使用。因为控制器154已经选择不将该扭矩发送到扭矩节点158来推进车辆，所以控制器154会命令第一电机140或第二电机142(或二者)通过产电能来捕获原始最大LT和有效最大LT之间扭矩中的差。电能可被储存在电池122中。替换地，如果电池122正被放电，则将需要放掉较少的能量。
动力系110的输出扭矩等于输出扭矩(To)乘以输出速度(No)，二者在输出节点158处被测量或被确定。当变速器114运行在有效最大LT下而不是在原始最大LT的较高水平，且输出速度是正向的(向前运动)，则动力输出中存在负的变化。动力输出中该负的变化是被用在别处的多余动力，如被电池122使用或用于补偿原需要电池122的动力。
因此，代替用第一事件202中可用的额外扭矩来推进车辆，惯性动力(其经由输出速度与扭矩关联)被转换为电能。取决于电池122当前是否充电或放电，多余的动力被存储用于随后使用或用于补偿由电池122提供到动力系110的动力(或可能地提供到车辆附件)。可用于被第一电机140和第二电机142捕获的动力被关联到原始最大LT和无惯性最大LT之间的差并依赖于输出速度(No)。不管由于从原始最大LT改变输出扭矩能力而形成的动力差的量(增的或负的)，且不管该动力差的使用，对有效最大LT的确定不变。
当与经历了扭矩突起相比，司机还可以认为缺少扭矩突起是驾驶性的改善。通过忽略Ni_dot项(惯性项)的影响同时计算无惯性最大LT，并通过在第一事件202中在扭矩突起过程中将有效最大LT设置为无惯性最大LT，控制器154已经改善了可驾驶性并捕获了多余的扭矩，用于随后被车辆或动力系110使用。
参照作为受控节点的输入节点156来描述图2。但是，应注意在其他瞬时条件下(如运行模式之间的其他变换)，变速器114的其他节点可以是受控的节点。例如但非限制性的，一些变换会要求第二扭矩传递机构148的滑动接合。在这种情况下，第二扭矩传递机构148是受控的节点。在第二扭矩传递机构148的接合过程中，可以有类似的输出扭矩能力的暂时增加，同时第二扭矩传递机构148由于滑动接合而加速或减速，但是一旦第二扭矩传递机构148同步且滑动速度变为零则该额外的扭矩可以被去除。输出扭矩能力的暂时增加看起来在形状上类似图2的第一事件202中所示的扭矩突起，且可以类似地通过在计算无惯性最大LT时忽略加速或减速第二扭矩传递机构148的惯性影响而解决。还应注意，如果输出速度(No)是负的则图2所示的情况可以不同。
第二事件204和第三事件206显示了原始最大LT具有暂时改变的两种其他情况，在这些情况下是向下的突降。在第二事件204中，输入节点156被计算且原始最大LT遵循与第一事件202相比相反的路径。但是，因为原始最大LT在第二事件204过程中具有变窄的能力(减小最大值)，所以控制器重视原始最大LT并保持有效最大LT追踪该原始最大LT(线212与线214重合)，而不是追踪无惯性最大LT(线216)。因为可以发生有效最大LT的进一步处理或平滑——如无论何时它们变窄时都对扭矩能力进行速率限制(rate limiting)——向下的突起可以被或可以不被司机负面地感觉到。
在第三事件206中，原始最大LT遵循类似于第二事件204的向下路径。但是，无惯性最大LT也在第三事件206过程中向下运动，如线216所示。因为原始最大LT是在第三事件206的向下部分中的过程中的再次变窄的能力，所以控制器154重视原始最大LT并保持有效最大LT追踪原始最大LT(线212被线214隐藏)，而不是追踪无惯性最大LT(线216)。但是，由于原始最大LT和无惯性最大LT开始增加，所以能力开始变窄，且控制器154使得有效最大LT脱离原始最大LT，并将有效最大LT移动到无惯性最大LT。原始最大LT和有效最大LT之间可用的扭矩差可以用于通过第一电机140和/或第二电机142来产生电能。
为了避免输出扭矩的突然改变，在有效最大LT朝向无惯性最大LT运动时，控制器154速率限制扭矩能力的改变。如果控制器154没有速率限制该至无惯性最大LT改变，则有效最大LT将刚好在原始最大LT向上运动时垂直地下降到无惯性最大LT。所示的速率限制路径并不是限制性的，且可以使用对转变进行速率限制、过滤或成形为无惯性最大LT的其他方法，包括允许有效最大LT向下运动，从而线214在原始最大LT(线212)和无惯性最大LT(线216)之间成角度向下。
参见图3，并继续参见图1和2，显示了在另一示例性驾驶阶段300中动力系110的一些特点。所示的驾驶阶段300例如可以在司机请求车辆强烈减速时发生，使得车辆开始显著地再生制动，以便对车辆产生负加速。替换地，驾驶阶段300可以发生在挡位选择杆(未示出，通常在PRNDL之间选择)处于倒档时发生，从而输出速度(No)是负的，且司机压下加速器踏板到很大的踏板位置，请求大的反向车辆加速。出于展示的目的，驾驶阶段300可再细分成第一事件302、第二事件304和第三事件306。第一到第三事件302、304和306每一个可以实际按照分开的、彼此不相关的事件发生。
司机请求310显示了司机所要求的输出扭矩水平。在驾驶阶段300中，司机请求非常低(这通常发生在负的扭矩区域中)，通常由制动踏板(未示出)、巡航控制模块或其他车辆动态控制器发出信号。线312代表驾驶阶段300中的原始最小LT且显示为实线。线314显示了驾驶阶段300中有效最小长期输出扭矩能力且以粗虚线显示。有效最小LT可以是本文所述的方法的结果。线316显示了驾驶阶段300中无惯性最小长期输出扭矩能力且显示为细长虚线。无惯性最小LT是在基本扭矩等式中使用不同输入组的结果，如本文所述的。线312和316通常交叠且与线314、有效最小LT重合。
在输入节点156在驾驶阶段300中受控时，输入节点156的速度的加速改变会再次造成动力系统110的输出扭矩能力(原始最小LT)的波动。例如，让输入节点156加速以便使得第一电机140加速会造成原始最小LT的下降，如第一事件302中线312所示。但是，该向下的扭矩突起仅是暂时的事件——可能小于一秒——且在输入节点156停止加速时原始最小LT快速地返回到先前的水平。
如图3所示，司机请求310可以不在所示的驾驶阶段300中得到满足。因此，车辆的实际扭矩输出将受到控制器145计算的输出扭矩能力的限制。如果控制器154简单地使用原始最小LT来控制动力系110，则第一事件30中暂时扭矩下降将允许额外的再生制动，这会给车辆造成负的输出扭矩的快速突变，几乎紧接着就去掉了该额外再生扭矩。对于司机来说，第一事件302感觉像是制动突然增加，随后突然去除了该增加的制动。因此，控制器154还计算无惯性最小LT。
在第一事件302中，无惯性最小LT保持基本平的(线316和线314重合)且不会遵循线312所示的增加的(且随后下降的)原始最小LT。在计算原始最小LT(线312)和无惯性最小LT(线316)之后，控制器154可以随后裁决以决定两个扭矩能力中哪一个将用作有效最小LT。
有效最小LT是在具体驾驶条件下控制器154决定的最佳输出扭矩能力。如第一事件302所示，当这些能力改善或加宽(允许较低的最小值)时，控制器154可以决定代替使用无惯性最小LT，从而有效最小LT(线314)不会遵循由使得输入节点156减速造成的向下扭矩突起。用图4所示的方法400再次实现该决定。
在第一事件302中，原始最小LT中可用的额外再生扭矩(线312暂时下降到线314以下所在的突起)可以一些其它方式使用。因为控制器154已经选择不通过第一电机140或第二电机142(或二者)捕获该扭矩，所以控制器154可以将该扭矩发送到输出节点158，以通过减小可用再生制动来推进车辆。
不似图2所示的第一事件302，在第一事件302中，控制器154允许车辆本身保持额外的能量(车辆持续减速)，而不将更多的电能存储在电池中或从电池122放出更少的能量。有效最小LT和原始最小LT之间的差乘以输出速度(No)等于动力的改变。当该输出动力的改变是负的(或者来自负的扭矩改变或者来自负的输出速度)时，来自电池122并到达变速器114的动力减小。此外，当与经历了扭矩突起相比时司机可以将缺少扭矩突起(额外再生制动)认为是驾驶性改善。通过忽略Ni_dot项(惯性项)的作用同时计算无惯性最小LT，并通过在第一事件302的扭矩突起中将有效最小LT设定为无惯性最小LT，控制器已经改善了驾驶性并保持了车辆动能(该动能可以随后被转换为电能)。
第二事件304和第三事件306显示了与图2所示的第二和第三事件204和206类似的情况，并显示了原始最小LT具有暂时改变的两种其他情况。在第二事件304中，输入节点156通常被减速且原始最小LT遵循与第一事件302相比的相反路径。在第二事件304中，因为原始最小LT具有变窄的能力(增加最小极限)，所以控制器重视原始最小LT并保持有效最小LT追踪原始最小LT(线312与线314重合)，而不是追踪无惯性最小LT(线316)。有效最小LT的进一步处理或平滑可以发生，以使得额外扭矩凸起的驾驶性影响最小。
在第三事件306中，原始最小LT遵循类似于第二事件304的向上路径。但是，无惯性最小LT还在第三事件306中向上运动，如线316所示。因为原始最小LT是在第三事件306中再次变窄的能力，所以控制器154重视原始最小LT并保持有效最小LT追踪原始最小LT(线312和线314重合)，而不是追踪无惯性最小LT(线316)。但是，在原始最小LT和无惯性最小LT二者开始减小时，能力开始变窄，且控制器154使得有效最小LT偏离原始最小LT并让有效最小LT朝向无惯性最小LT运动。速率限制用于将从有效最小LT从原始最小LT到无惯性最小LT的过度平滑。
参见图4，并继续参照图1-3，显示了可用于确定变速器(如动力系110的变速器114)中输出扭矩能力的方法400。方法400显示为示意性的流程图。
出于展示的目的，方法400可参照针对图1所示和所述的元件和部件以及参照图2和3中所示的情况和事件进行描述。但是，其他部件可用于实施方法400且本发明在所附权利要求中限定。方法400可以被存储在控制器154或其他控制架构中且可以被其执行，包括多个独立运行的控制模块或控制器。
图4所示的算法或方法400的步骤的确切顺序不是必须的。步骤可以被重新编排，步骤可被省略，且额外的步骤可以包括进来。
步骤410：开始
方法400在开始步骤或起始步骤410开始，在此刻中方法400监视车辆的运行状态。起始步骤可响应于车辆操作者将地点火钥匙插入或响应于车辆被解锁而发生，或方法400可以只要在车辆在使用中就一直运行或循环。替换地，方法400可以只要在控制器54开始控制第一节点(输入节点156)的速度时就被开启。当变速器114仅以两个速度自由度运行时，控制器154仅控制输入节点156且不同时控制输入节点156和输出节点158二者。
方法400可以是更大的控制架构的子程序且仅在特定的条件发生时被执行。例如，且非限制性的，方法400可以在特定的换挡事件中被开启。方法400可以被存储在控制器154上并被其执行，或方法400的不同部分可以分配到不同控制器。
步骤412：计算短期能力
方法400包括计算短期输出扭矩能力。这可以包括计算最大和最小输出扭矩能力二者，如原始最大ST和原始最小ST。替换地，方法400可以针对最大和最小输出扭矩能力而分开执行。
步骤414：计算原始长期能力
方法400包括计算原始最大LT和原始最小LT，其至少作为第一节点和第二节点的加速度和速度的函数，所述节点可以分别是输入节点156和输出节点158。方法400通过将原始输入组输入到基本扭矩等式中而计算原始最小LT和原始最小LT。除了影响最大或最小输出扭矩能力的其他相关输入外，原始输入组还可以包括由于来自第一电机140、第二电机142和发动机112的扭矩造成的项。
步骤416：将被控节点的影响去除
方法400包括确定哪一个阶段是受控节点并将该节点对长期输出扭矩能力的计算的影响去除。这可以通过将用于受控节点的加速度项以及其相关常数从基本扭矩等式去除来实现。替换地，用于受控节点的常数项被设定为零。对于本文所示的示例性基本扭矩等式，k15可以被设定为零，其使得计算忽略Ni_dot的影响。
步骤148：计算无惯性长期能力
方法400包括从无惯性输入组计算无惯性最大LT。无惯性最大LT与原始最大LT相同，但是无惯性最大LT忽略了由于第一节点156的加速度而造成的扭矩能力。
步骤420：裁定以确定有效长期能力
控制器154随后通过已经被计算的不同扭矩能力来确定有效最大LT和有效最小LT。在步骤420，方法400包括计算作为原始最大LT和无惯性最大LT函数的新的有效最大长期输出扭矩能力(新的有效最大LT)。方法400还包括计算新的有效最小长期输出扭矩能力(新的有效最小LT)。新的有效最大LT和新的有效最小LT是步骤420中裁定的最终结果。
计算新的有效最大LT包括读取之前的有效最大长期输出扭矩能力(之前的有效最大LT)，其为在具有在计算新的有效最大LT时所用的相同函数的方法的之前迭代中计算的。之前的有效最大LT被反馈到控制器154并用原始最大LT和无惯性最大LT进行裁定。
裁定可以是非常基本的。例如，如果原始最大LT大于无惯性最大LT，新的有效最大LT被设定为无惯性最大LT，且如果原始最大LT并不大于无惯性最大LT，则让变速器114运行在原始最大LT。
但是，裁定还可以参照之前的有效最大LT来确定新的有效最大LT。如果原始最大LT小于之前的有效最大LT，则新的有效最大LT被设定为等于原始最大LT。该情况显示在图2的第二事件204中。但是，如果原始最大LT没有小于之前的有效最大LT，则新的有效最大LT被设定为等于无惯性最大LT。该情况显示在图2的第一事件202中。
当将新的有效最大LT设定为等于无惯性最大LT时，步骤422可包括对无惯性最大LT进行速率限制。当使用速率限制时，从原始最大LT到无惯性最大Lt的过渡被防止输出扭矩中造成突变，如图2的第三事件206所示。
方法400还计算新的有效最小LT，其包括读取之前的有效最小长期输出扭矩能力(之前的有效最小LT)。针对新的有效最小LT的裁定类似于针对新的有效最大LT的裁定。如果原始最小LT大于之前的有效最小LT，则新的有效最小LT设定为等于原始最小LT，如图3的第二事件304和第三事件306的第一部分所示。但是，如果原始最小LT并不大于之前有效最小LT，则新的有效最小LT被设定为等于无惯性最小LT，如图3的第一事件302所示。
步骤422：登记有效长期能力
在确定了新的有效针对LT和新的有效最小LT之后，方法400登记步骤422中的这些值。新的有效最大LT和新的有效最小LT被回路送到裁定步骤420并变为之前的有效最大LT和之前的有效最小LT，用于方法400的下次迭代。
步骤424：结束；额外的处理
新的有效最大LT和新的有效最小LT被移动到进一步的用于额外处理的方法，如通过额外扭矩考量来进行裁定。当新的有效最大LT小于原始最大LT时，方法400包括捕获原始最大LT和新的有效最大LT之间的差，这将根据输出速度(No)改变电池122的动力。
详细描述和附图或视图是本发明的支持和说明，但是本发明的范围仅由权利要求限定。尽管已经对执行本发明的最佳模式和其他实施例进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (9)

1.一种用于确定变速器中输出扭矩能力的方法，该变速器具有第一节点、第二节点和第三节点，每个节点具有速度和加速度，该方法包括：
控制第一节点的速度；
计算至少作为第一节点和第二节点的速度和加速度的函数的实际最大长期输出扭矩能力，作为原始最大LT，
计算无惯性最大长期输出扭矩能力，作为无惯性最大LT，其中无惯性最大LT与原始最大LT相同，只是无惯性最大LT忽略了由于第一节点的加速度造成的扭矩能力；和
将原始最大LT与无惯性最大LT比较，且；
如果原始最大LT大于无惯性最大LT，则将变速器的输出扭矩能力设定为等于无惯性最大LT；和
如果原始最大LT不大于无惯性最大LT，则将变速器的输出扭矩能力设定为等于原始最大LT。
2.如权利要求1所述的方法，
其中，变速器包括电机；
其中，第一节点是变速器的输入节点，且第二节点是变速器的输出节点；
其中，变速器包括第一速度自由度和第二速度自由度，且第一速度自由度和第二速度自由度中仅一个能被同时控制；
其中，将变速器的输出扭矩能力设定为等于原始最大LT和无惯性最大LT中之一包括将输入节点作为第一速度自由度控制，且不包括将输出节点作为第二速度自由度控制。
3.如权利要求2所述的方法，还包括计算作为原始最大LT和无惯性最大LT函数的新的有效最大长期输出扭矩能力，作为新的有效最大LT，其中，计算新的有效最大LT包括：
读取之前的有效最大长期输出扭矩能力，作为之前的有效最大LT，其中，利用计算新的有效最大LT时所用的相同函数在方法的之前迭代过程中计算所述之前的有效最大LT；
如果原始最大LT小于之前的有效最大LT，则将新的有效最大LT设定为等于原始最大LT；和
如果原始最大LT不小于之前的有效最大LT，则将新的有效最大LT设定为等于无惯性最大LT。
4.如权利要求3所述的方法，其中，将新的有效最大LT设定为等于无惯性最大LT包括对无惯性最大LT进行速率限制。
5.如权利要求4所述的方法，还包括：
计算至少作为第一节点和第二节点的加速度和速度函数的实际最小长期输出扭矩能力，作为原始最小LT；
计算无惯性最小长期输出扭矩能力，作为无惯性最小LT，其中，无惯性最小LT与原始最小LT相同，只是无惯性最小LT忽略了由于第一节点的加速度造成的扭矩能力；和
计算作为原始最小LT和无惯性最小LT函数的新的有效最小长期输出扭矩能力，作为新的有效最小LT，包括：
读取之前的有效最小长期输出扭矩能力，作为之前有效最小LT，其中是利用计算新的有效最小LT中所用的相同函数在方法的之前迭代过程中计算所述之前的有效最小LT，
如果原始最小LT大于之前的有效最小LT，则将新的有效最小LT设定为等于原始最小LT，且
如果原始最小LT不大于之前的有效最小LT，则将新的有效最小LT设定为等于无惯性最小LT。
6.如权利要求5所述的方法，还包括通过用电机产生电能并同时以新的有效最大LT运行变速器来捕获原始最大LT和新的有效最大LT之间的差。
7.一种用于确定变速器中输出扭矩能力的方法，该变速器包括第一节点、第二节点和第三节点，每个节点具有速度和加速度，且该方法包括：
控制第一节点的速度；
计算至少作为第一节点和第二节点的加速度和速度的函数的实际最大长期输出扭矩能力，作为原始最大LT；
计算无惯性最大长期输出扭矩能力，作为无惯性最大LT，其中无惯性最大LT与原始最大LT相同，只是无惯性最大LT忽略了由于第一节点的加速度造成的扭矩能力；和
计算作为原始最大LT和无惯性最大LT的函数的新的有效最大长期输出扭矩能力，作为新的有效最大LT，其中计算新的有效最大LT包括：
读取之前的有效最大长期输出扭矩能力，作为之前的有效最大LT，其中，利用计算新的有效最大LT中使用的相同函数在方法的之前迭代过程中计算所述之前的有效最大LT，
如果原始最大LT小于之前的有效最大LT，则将新的有效最大LT设定为等于原始最大LT，和
如果原始最大LT不小于之前的有效最大LT，则将新的有效最大LT设定为等于无惯性最大LT。
8.如权利要求7所述的方法，其中将新的有效最大LT设定为等于无惯性最大LT包括对从之前的有效最大LT到无惯性最大LT的过渡进行速率限制。
9.如权利要求8所述的方法，
其中，变速器包括电机；
其中，第一节点是用于变速器的输入节点且第二节点是用于变速器的输出节点；
其中，变速器包括第一速度自由度和第二速度自由度，且第一速度自由度和第二速度自由度中仅一个能被同时控制；和
其中，计算新的有效最大LT包括把输入节点作为第一速度自由度控制，且并不包括将输出节点作为第二速度自由度控制。
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