CN103381819B

CN103381819B - 用于控制多模式变速器的方法和设备

Info

Publication number: CN103381819B
Application number: CN201310154608.5A
Authority: CN
Inventors: R.A.汉森; J.M.皮珀
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-05-01
Filing date: 2013-04-28
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2033-04-28
Also published as: DE102013207336A1; US8762012B2; US20130297156A1; CN103381819A

Abstract

本发明涉及用于控制多模式变速器的方法和设备，具体提供一种动力系统，其包括被配置为在输入构件、扭矩机器和输出构件之间传递扭矩的多模式变速器。一种控制多模式变速器的操作的方法包括：响应于输入构件的期望输入速度和输出构件的输出速度确定扭矩机器的扭矩命令，所述输出速度基于耦接到所述输出构件的传动系统的车轮的估计车轮速度来确定。当检测到车轮速度突然减小时，将车轮的估计车轮速度设置为等于车轮的监控车轮速度。响应于期望输入速度和监控车轮速度来确定扭矩机器的扭矩命令。

Description

用于控制多模式变速器的方法和设备

技术领域

本申请涉及用于动力系统中的多模式变速器。

背景技术

本部分的叙述仅提供涉及本申请的背景信息。因此，这类叙述将不构成对现有技术的确认。

混合动力系统包括扭矩产生装置（例如内燃机和非燃烧式电动机），它们通过变速器装置将扭矩传递到可以耦接到传动系统的输出构件。用于操作混合动力系统的控制系统在考虑燃料经济性、排放物、驾驶性能和其它因素的情况下响应于操作者命令的输出扭矩请求来控制扭矩产生装置的扭矩输出和变速器中的扭矩传递元件的应用以便传递扭矩。

发明内容

一种动力系统包括被配置为在输入构件、扭矩机器和输出构件之间传递扭矩的多模式变速器。一种用于控制多模式变速器的操作的方法包括：响应于输入构件的期望输入速度和输出构件的输出速度确定扭矩机器的扭矩命令，所述输出速度基于耦接到所述输出构件的传动系统的车轮的估计车轮速度来确定。当检测到车轮速度突然减小时，将车轮的估计车轮速度设置为等于车轮的监控车轮速度。响应于期望输入速度和监控车轮速度来确定扭矩机器的扭矩命令。

方案1. 一种用于控制多模式变速器的操作的方法，该多模式变速器被配置为在固定档位模式、连续可变模式和空档的多个模式之一下在输入构件、扭矩机器和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：

采用闭环控制方案，以响应于所述输入构件的期望输入速度和耦接到所述输出构件的传动系统的车轮的估计车轮速度确定所述扭矩机器的扭矩命令；以及

在检测到所述输出构件的输出速度的突然变化时，采用所述闭环控制方案以响应于所述输入构件的期望输入速度和所述传动系统的车轮的监控车轮速度确定所述扭矩机器的扭矩命令。

方案2. 一种用于控制多模式变速器的操作的方法，该多模式变速器被配置为在输入构件、扭矩机器和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：

响应于所述输入构件的期望输入速度和所述输出构件的输出速度来确定所述扭矩机器的扭矩命令，所述输出速度基于耦接到所述输出构件的传动系统的车轮的估计车轮速度来确定；以及

在检测到所述车轮的车轮速度的突然变化时，将所述估计车轮速度设置为等于监控车轮速度，并且响应于所述期望输入速度和所述监控车轮速度来确定所述扭矩机器的扭矩命令。

方案3. 根据方案2所述的方法，其中，确定所述扭矩机器的扭矩命令包括采用闭环控制系统来基于所述监控车轮速度确定所述扭矩命令。

方案4. 根据方案3所述的方法，其中，采用闭环控制系统确定所述扭矩命令包括：

运行闭环速度控制系统，以基于所述期望输入速度和所述监控车轮速度确定扭矩误差；以及

采用所述扭矩误差来调节所述扭矩命令。

方案5. 根据方案4所述的方法，其中，确定扭矩误差的所述闭环速度控制系统包括动力系统估计器和反馈控制器。

方案6. 根据方案4所述的方法，其中，运行所述闭环速度控制系统来确定扭矩误差包括当所述多模式变速器处于固定档位模式时运行所述闭环速度控制系统。

方案7. 根据方案4所述的方法，其中，运行所述闭环速度控制系统来确定扭矩误差包括当所述多模式变速器处于连续可变模式时运行所述闭环速度控制系统。

方案8. 根据方案4所述的方法，其中，运行所述闭环速度控制系统来确定扭矩误差包括当所述多模式变速器处于空档时运行所述闭环速度控制系统。

方案9. 根据方案2所述的方法，其中，所述车轮速度的突然变化包括当所述车轮旋转时将变速器换档杆接合到停车位置。

方案10. 根据方案2所述的方法，其中，所述车轮速度的突然变化包括牵引力控制操纵。

方案11. 根据方案2所述的方法，其中，所述车轮速度的突然变化包括启动防锁死制动系统。

方案12. 根据方案2所述的方法，其中，所述车轮速度的突然变化包括在低摩擦路面上加速。

方案13. 一种用于控制多模式变速器的操作的方法，该多模式变速器被配置为在固定档位模式、连续可变模式和空档的多个模式之一下在输入构件、扭矩机器和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：

响应于影响监控参数的外力，将所述估计车轮速度设置为等于监控车轮速度并且采用所述闭环控制方案以响应于所述期望输入速度和所述监控车轮速度确定所述扭矩机器的扭矩命令。

方案14. 根据方案13所述的方法，其中采用所述闭环控制系统确定所述扭矩命令包括：

运行闭环速度控制系统，以响应于所述期望输入速度和所述监控车轮速度确定扭矩误差；以及

采用所述扭矩误差来调节所述扭矩命令。

方案15. 根据方案14所述的方法，其中，确定扭矩误差的所述闭环速度控制系统包括动力系统估计器和反馈控制器。

方案16. 根据方案14所述的方法，其中，运行所述闭环速度控制系统来确定扭矩误差包括当所述多模式变速器处于固定档位模式时运行所述闭环速度控制系统。

方案17. 根据方案14所述的方法，其中，运行所述闭环速度控制系统来确定扭矩误差包括当所述多模式变速器处于连续可变模式时运行所述闭环速度控制系统。

方案18. 根据方案14所述的方法，其中，运行所述闭环速度控制系统来确定扭矩误差包括当所述多模式变速器处于空档时运行所述闭环速度控制系统。

附图说明

现在将参照附图通过举例方式描述一个或多个实施例，在附图中：

图1图示根据本发明的包括内燃机、多模式变速器、传动系统和控制器的动力系统；

图2图示根据本发明的被配置为控制多模式变速器的一个实施例的操作的闭环速度控制系统；

图3图示根据本发明的控制方案，该方案采用闭环速度控制系统并且响应于不受控且不可预测的外力来监控多模式动力系统的一个实施例的操作，该外力导致输出速度的快速变化；

图4图示根据本发明的动力系统的实施例的与经过时间相关的多个动力系统操作状态，该动力系统在不受益于本文描述的控制方案300的情况下进行操作；以及

图5图示根据本发明的动力系统的实施例的与经过时间相关的多个动力系统操作状态，该动力系统在具有本文描述的控制方案300的情况下进行操作。

具体实施方式

现在将参照附图，其中，所示附图仅是为了图示特定的示例性实施例，而不是为了限制本发明，图1描绘了动力系统100，其包括内燃机（发动机）14、多模式机电变速器（变速器）10、传动系统90和控制器5。变速器10机械地耦接到发动机14并且包括第一扭矩机器56和第二扭矩机器72，它们在一个实施例中是电动机/发电机。发动机14以及第一扭矩机器56和第二扭矩机器72各自产生能够被传递到变速器10的扭矩。

发动机14可以是任意适合的燃烧装置，并且包括在若干状态选择性地操作以经由输入构件12将扭矩传递到变速器10的多缸内燃机，并且可以是火花点火或压缩点火发动机。发动机14包括可操作地耦接到变速器10的输入构件12的曲轴。转速传感器11监控输入构件12的转速。由于在发动机14和变速器10之间的输入构件12上扭矩消耗部件（例如扭矩管理装置）的布置，从发动机14输出的动力（即转速和发动机扭矩）可以不同于输入到变速器10的输入速度和输入扭矩。

所示的变速器10是双模式复合分流机电变速器10，其包括三个行星齿轮组24、26和28以及四个可接合扭矩传递装置，即离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75。可以采用其它多模式变速器替代。如在本文中使用的，离合器指的是可以响应于控制信号而选择性地被应用的扭矩传递装置，并且可以是任意合适的装置，包括例如单片或多片离合器或组合件、单向离合器、带式离合器或制动器。液压回路42被配置为利用电动液压泵17供应的加压液压流体来控制每个离合器的离合器状态，所述液压泵17被控制器5可操作地控制。离合器C2 62和C4 75是液压地应用的旋转摩擦离合器。离合器C1 70和C3 73是液压地控制的制动器装置，其可以接地到变速器壳体68。在此实施例中，利用液压控制回路42供应的加压液压流体液压地应用离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75中的每个。控制器5可操作地控制液压回路42，以启用和停用前述离合器，提供用于冷却和润滑变速器的元件的液压流体，并且提供用于冷却第一扭矩机器56和第二扭矩机器72的液压流体。可通过利用压力传感器进行测量、通过利用车载算法进行估计或利用其它合适的方法来确定液压回路42的液体压力。

第一扭矩机器56和第二扭矩机器72是三相交流电动机/发电机，它们每个都包括定子和转子以及各自的解算器80和82。每个机器的电动机定子被接地到变速器68的外部，并且包括定子芯，该定子芯具有从其延伸的卷绕电线圈。用于第一扭矩机器56的转子被支撑在经由第二行星齿轮组26可操作地附接到轴60的毂板齿轮（hub plate gear）上。用于第二扭矩机器72的转子固定地附接到套筒轴毂66。解析器80和82中的每个可以能发送信号的方式可操作地连接到变速器功率逆变器控制模块（TPIM）19，并且每个解析器都感测和监控解析器转子相对于解析器定子的旋转位置，由此监控第一扭矩机器56和第二扭矩机器72中相应的一个的旋转位置。此外，从解析器80和82输出的信号可以用于确定第一扭矩机器56和第二扭矩机器72的转速。

变速器10包括输出构件64（例如轴），该输出构件64可旋转地连接到传动系统90，以向传动系统90提供输出动力，该输出动力传递到车轮93，图1示出了车轮之一。由输出转速和输出扭矩限定输出构件64处的输出动力。变速器输出速度传感器84监控输出构件64的转速和旋转方向。每个车轮93优选装配有适于监控车轮速度以确定车辆速度以及用于制动控制、牵引力控制和车轮加速度管理的绝对和相对车轮速度的车轮速度传感器94。

来自发动机14的输入扭矩以及来自第一扭矩机器56和第二扭矩机器72的电动机扭矩通过燃料或存储在电能存储装置（ESD）74中的电势的能量转化而产生。ESD 74经由直流传输导体27高压直流耦接到TPIM 19。传输导体27包括触头开关38。当触头开关38闭合时，在正常操作下，电流可以在ESD 74和TPIM 19之间流动。当触头开关38打开时，在ESD 74和TPIM 19之间流动的电流中断。TPIM 19优选包括一对功率逆变器和相应的电动机控制模块，电动机控制模块被配置为接收扭矩命令并根据其控制逆变器状态，以便提供电动机驱动或再生功能以满足电动机扭矩命令。功率逆变器包括补充的三相功率电子器件，并且每个包括多个绝缘栅双极晶体管，所述绝缘栅双极晶体管用于将来自ESD 74的直流功率变换为交流功率以便通过高频切换为第一扭矩机器56和第二扭矩机器72中相应的一个提供动力。绝缘栅双极晶体管形成被配置为接收控制命令的开关模式电源。每个三相电机的每个相具有一对绝缘栅双极晶体管。控制绝缘栅双极晶体管的状态，以提供电动机驱动机械功率产生或电功率再生功能。三相逆变器经由直流传输导体27接收或供应直流电功率并且将其转化为三相交流功率或从三相交流功率转化为直流电功率，该三相交流功率分别经由传输导体29和31传导到第一扭矩机器56和第二扭矩机器72或从第一扭矩机器56和第二扭矩机器72传导出以便作为电动机或发电机操作。

TPIM 19响应于电动机扭矩命令通过一对功率逆变器和相应的电动机控制模块将电功率传输到第一扭矩机器56和第二扭矩机器72或从第一扭矩机器56和第二扭矩机器72传输电功率。根据ESD 74正在充电或放电，将电流传送到ESD 74或从ESD 74传送电流。

控制器5经由通信链路15以可发送信号的方式可操作地链接到动力系统100中的各个致动器和传感器，以监控和控制动力系统100的操作，包括合成信息和输入以及执行程序从而控制致动器以满足与燃料经济性、排放物、性能、驾驶性能和硬件（包括ESD 74的电池以及第一扭矩机器56和第二扭矩机器72）保护相关的控制目标。控制器5是整体车辆控制架构的子集，并且提供对动力系统100的协调的系统控制。控制器5可以包括分布式控制模块系统，该系统包括单独的控制模块，包括监督控制模块、发动机控制模块、变速器控制模块、电池组控制模块和TPIM 19。用户界面13优选可发送信息地连接到多个装置，车辆操作者通过所述装置指挥和命令动力系统100进行操作。所述装置优选包括加速器踏板113、操作者制动器踏板112、变速器换档杆114（PRNDL）和车辆速度巡航控制系统。变速器换档杆114可以具有离散数量的操作者可选择位置，包括输出构件64的旋转方向，以启用向前和向后方向之一。用户界面13可以包括如图所示的单个装置，或者替代地可以包括与各个控制模块直接连接的多个用户接口装置。

前述控制模块经由通信链路15与其它控制模块、传感器和致动器通信，从而实现不同控制模块之间的结构通信。具体的通信协议是专用的。通信链路15和合适的协议提供前述控制模块和其它控制模块之间的可靠的信息发送和多控制模块交互，从而提供包括例如防抱死制动、牵引力控制和车辆稳定等功能。可以使用多种通信总线，以提高通信速度和提供一定程度的信号冗余和完整性，包括直接链路和串行外围接口（SPI）总线。还可以利用无线链路，例如短程无线电通信总线，来实现各个控制模块之间的通信。也可以直接连接各个装置。

控制模块、模块、控制系统、控制器、控制单元、处理器和类似术语意指下列各项中的一种或多种中的任一个或它们的组合：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的中央处理单元（优选是微处理器）以及相关存储器和存储设备（只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等）、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、合适的信号调节和缓冲电路和提供所述功能的其它组件。软件、固件、程序、指令、例程、编码、算法和类似用语意指包括校准值和查询表的任意控制器可执行指令组。控制模块具有被执行以提供所描述的功能的一组控制例程。例程被执行（诸如被中央处理单元执行）并且能够监控来自感测装置和其它联网控制模块的输入，并且执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。可以在发动机和车辆正在操作期间按固定间隔执行例程，例如每3.125、6.25、12.5、25和100毫秒。或者，可以响应于事件的发生来执行例程。

动力系统100被配置为在若干状态之一下进行操作，所述若干状态可以参照以下表1根据包括发动机打开状态（ON）和发动机关闭状态（OFF）之一的发动机状态以及包括固定档位模式、连续可变（EVT）模式和空档的变速器范围被描述。

表1

表1描述的变速器范围表示对于包括固定档位模式、EVT模式和空档的变速器范围中的每个的具体应用的那个（那些）离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75。变速器10被描述为多模式机电变速器，因为它被配置为在多个EVT模式（在此实施例中包括模式1和模式2）中的一个下进行操作。为了此描述的目的，当发动机状态为OFF时，发动机输入速度等于0 RPM，即发动机曲轴不旋转。固定档位操作提供变速器10的输入-输出速度的固定比率操作。响应于通过用户界面13获取的经由加速器踏板113、制动器踏板112和变速器换档杆114输入的操作者输入，控制模块5确定扭矩命令以控制包括发动机14以及第一扭矩机器56和第二扭矩机器72的扭矩致动器，从而满足输出构件64处的输出扭矩请求，以便传递到传动系统90。

利用基于已知的扭矩命令、扭矩输出和操作速度确定的扭矩命令、扭矩输出和操作速度，示例性动力系统100的操作可以被确定。基于当前变速器范围（包括固定档位模式、EVT模式和空档之一）建立确定性的关系。采用不同的变速器范围方程来描述基于变速器范围的关系。

与在固定档位范围之一中进行操作相关的关系包括参照方程1示出的描述速度关系的变速器范围方程和参照方程2示出的扭矩关系。固定档位模式中的速度关系表述如下：

[1]

其中，N_I是输入构件12的输入速度，

N_O是输出构件64的输出速度，

N_A是第一扭矩机器56的转速，

N_B是第二扭矩机器72的转速，以及

A1、A2和A3是专用和固定档位模式应用的标定值。

固定档位模式中的扭矩关系表述如下：

[2]

其中，T_A是第一扭矩机器56的扭矩命令，

T_I是输入构件12处的输入扭矩，

T_B是第二扭矩机器72的扭矩命令，

T_O是输出构件64的输出扭矩，

是输入速度N_I的基于时间的变化，以及

A4-A7是专用和固定档位模式应用的标定值。

与在EVT模式之一中进行操作相关的关系包括参照方程3示出的描述速度关系的变速器范围方程和参照方程4示出的扭矩关系。EVT模式中的速度关系表述如下：

[3]

其中，B1-B4是专用和EVT模式应用的标定值。

EVT模式中的扭矩关系表述如下：

[4]

是输入速度N_I的基于时间的变化，

时输出速度N_O的基于时间的变化，以及

B5-B12是专用和EVT模式应用的标定值。

与在空档下进行操作相关的关系包括参照方程5示出的描述速度关系的变速器范围方程和参照方程6示出的扭矩关系。空档下的速度关系表述如下：

[5]

其中，N_C1是离合器C1 70（即与在EVT模式1中进行操作相关的离合器）的速度，以及

C1-C6是专用和空档范围应用的标定值。

在空档下的扭矩关系表述如下：

[6]

其中，是与在EVT模式1中进行的操作相关的离合器C1的速度的基于时间的变化，以及

C7-C18是专用和特定范围应用的标定值。

动力系统100采用从方程1-6选择的成对方程的关系，利用响应于输出扭矩命令确定的扭矩命令和操作速度，在考虑变速器范围（包括从固定档位模式、EVT模式和空档中选定的一个）的情况下，来控制动力系统100的操作。

图2示意性地示出闭环速度控制系统200的实施例，该系统被配置为控制采用多模式变速器的动力系统（例如参照图1描述的动力系统100）的操作。闭环速度控制系统200采用反馈控制器275、利用来自动力系统估计器100’的输入，来控制前述动力系统100。闭环速度控制系统200的输入包括响应于输出扭矩请求确定的开环电动机扭矩命令Ta 215和Tb 225以及发动机扭矩命令115。开环电动机扭矩命令Ta 215和Tb 225被加入第一扭矩误差237和第二扭矩误差247中，以确定分别包括第一最终电动机扭矩命令235和第二最终电动机扭矩命令245的控制矢量，用于分别控制第一扭矩机器56和第二扭矩机器72。这是利用闭环速度控制系统200以及所有相关元素和在前述循环之一期间执行的控制方案的迭代过程，以确定包括第一最终电动机扭矩命令235和第二最终电动机扭矩命令245的控制矢量，从而控制第一扭矩机器56和第二扭矩机器72。

估计器100’被配置为基于包括第一最终电动机扭矩命令235和第二最终电动机扭矩命令245的控制矢量和包括多个输出状态255的监控状态矢量来预测多种输出状态250’，所述监控状态矢量由于系统的等待时间而被延迟。输出状态255优选包括选定的变速器速度状态，所述变速器速度状态包括例如输入速度N_I、输出速度N_O或车轮速度N_W以及第一电动机速度N_A和第二电动机速度N_B。输出状态255还可以包括选定的变速器扭矩状态，所述变速器扭矩状态包括例如应用的扭矩传递离合器的离合器扭矩。估计器100’监控包括第一最终电动机扭矩命令235和第二最终电动机扭矩命令245的控制矢量以及输出状态255。

控制矢量穿过循环延迟252，以产生延迟控制矢量253，该延迟控制矢量253被输入给控制器280以计算响应于其的多个预期变速器操作状态285。控制器280响应于延迟控制矢量253执行与选定的变速器范围相关的从方程1-6中的选择的成对方程，以确定预期变速器操作状态285，并且预期变速器操作状态285包括输入速度N_I、输出速度N_O以及第一电动机速度N_A和第二电动机速度N_B的预期状态。预期输出状态285在算术上与第一反馈状态259和估计修正输出状态265结合，以确定估计的输出状态250’。

估计输出状态250’穿过另一循环延迟252，以确定延迟的各种估计动力系统状态257，其被输入给包括比例/积分控制器258的反馈环路以确定第一反馈状态259。延迟的各种估计动力系统状态257被输入给具有比例/积分控制器260的第二反馈环路以确定第二反馈状态261，从输出状态255中减去第二反馈状态261以确定估计误差263。估计误差263被输入给估计控制器262，以确定估计修正输出状态265。此外，估计输出状态250’和多个输入曲线241被输入给状态参考方案240，以计算或以其他方式确定多个参考状态250。

动力系统100的操作包括可以采用主动传动系统阻尼控制的闭环速度控制。优选的操作参数包括每个扭矩机器（例如第一扭矩机器56和第二扭矩机器72）的控制信号（例如扭矩命令）和响应信号（例如转速）。参考状态250包括输出速度（N_{o_ref}）、输入或发动机速度（N_{e_ref}）以及第一扭矩机器的电动机速度（N_{a_ref}）和第二扭矩机器的电动机速度（N_{b_ref}）。参考输出速度（N_{o_ref}）与车轮93的车轮速度相关，车轮速度包括如下估计车轮速度（N_{W_est}）。

N_{o_ref} = N_{w_est} * 主减速比 [7]。

可以如下确定参考速度，根据从包括固定档位模式、EVT模式和空档的变速器范围中选定的一个模式，采用三组独立方程，利用为特定变速器范围选定的K值（即比率）。

因此，当在空档下进行操作时，根据以下关系确定参考速度：

N_{e_ref} = N_{i_profile}

N_{a_ref} = K_{i_to_a}*N_{i_profile} + K_{c#_to_a} * N_{c#_profile} + K_{o_to_a}* N_{o_ref}

N_{b_ref}= K_{i_to_b}*N_{i_profile}+ K_{c#_to_b}* N_{c#_profile}+ K_{o_to_b}* N_{o_ref} [8]

其中，K_{i_to_a}和K_{i_to_b}分别表示选定变速器范围的专用标定值，该标定值与输入构件12及电机A和B之间的关系相关，

K_{c#_to_a}和K_{c#_to_b}分别表示选定变速器范围的专用标定值，该标定值与选定离合器（例如离合器C1）及电机A和B之间的关系相关，

K_{o_to_a}和K_{o_to_b}分别表示选定变速器范围的专用标定值，该标定值与输出构件64及电机A和B之间的关系相关，

N_{i_profile}是输入速度曲线，该曲线指示与发动机14的操作相关的输入速度的基于时间的预期变化，以及

N_{c#_profile}是离合器速度曲线，该曲线指示选定离合器（例如离合器C1）的基于时间的预期变化。

当在EVT模式之一中进行操作时，根据以下关系确定参考速度。

N_{e_ref}= N_{i_profile}

N_{a_ref}= K_{i_to_a}*N_{i_profile} + K_{o_to_a} * N_{o_ref}

N_{b_ref}= K_{i_to_b}*N_{i_profile}+ K_{o_to_b}* N_{o_ref} [9]。

当在固定档位模式之一中进行操作时，根据以下关系确定参考速度。

N_{e_ref}= K_{o_to_e}* N_{o_ref}

N_{a_ref}= K_{o_to_a}* N_{o_ref}

N_{b_ref}= K_{o_to_b}* N_{o_ref} [10]。

因此，采用输出速度（N_{o_ref}）来确定在反馈控制器275中使用的每个参考速度，以利用来自动力系统估计器100’的输入控制动力系统100。将估计输出状态250’与参考输出状态250进行比较，以确定控制误差271，反馈控制器275采用速度控制误差271来分别确定第一扭矩误差237和第二扭矩误差247。当参考输出速度（N_{o_ref}）不准确时，包括输入或发动机速度（N_{e_ref}）、第一扭矩机器的电动机速度（N_{a_ref}）和第二扭矩机器的电动机速度（Nb_{_ref}）的相关参考速度不准确，并因此控制误差271不准确。当控制误差271不准确时，反馈控制器275的控制就不准确。

图3描绘了控制方案300，其在动态操作情况下监控操作并控制动力系统的操作。参照采用闭环速度控制系统200的动力系统100的实施例来描述控制方案300。当采用闭环速度控制系统200来控制其操作时采用控制方案300以使得动力系统100响应不受控制且不可预测的外力，该外力导致监控参数快速变化。监控参数可以包括例如输出构件64的输出速度。不受控制且不可预测的外力包括未被闭环速度控制系统200直接监控的力，并且可以包括引起输出构件64的输出速度突然或快速变化的事件。动力系统100的输出构件64的速度突然变化包括发生至少一个车轮的锁定，其转化为动力系统100的输出构件64的锁定。术语“锁定”描述导致车轮速度接近0RPM（即使在短时间段内）的操作。可以导致动力系统100的输出构件64锁定的操纵包括：当车轮94转动且车辆移动时将变速器换档杆114接合到停车（P）位置的操作者操纵、牵引力控制操纵、启用防锁死制动系统的操作者操纵、紧急制动事件以及包括在低摩擦表面上车轮打滑的加速事件。在操作中，响应于输入构件12的期望输入速度和输出构件64的参考输出速度（N_{o_ref}）来确定扭矩机器的扭矩命令。基于前述传动系统车轮93之一的估计车轮速度来确定输出构件64的参考输出速度（N_{o_ref}）。在检测到被测量车轮速度的突然减小时，将估计车轮速度设定为等于监控车轮速度，并且利用前述速度和扭矩方程响应于期望输入速度和车轮的所述测量车轮速度来确定扭矩机器的扭矩命令。参照图3描述控制方案300的操作。提供作为键值的表2，其中标有数字的方块和相应功能表述如下。

表2

在前述循环之一期间周期性地执行控制方案300。在动力系统进行操作时，定期监控车轮速度（N_{w_act}），并且通过监控、调节（例如速率限制）和平均化来自一个或多个车轮速度传感器94的输出信号来确定估计车轮速度（N_{w_est}）。估计车轮速度使得可以考虑测量误差、信号噪声和延迟误差以及路面和轮胎表面的不一致，该不一致可以导致来自一个或多个车轮速度传感器94的输出信号的波动并因此影响动力控制系统的操作。

监控策略最初监控操作，以检测由不受控制且不可预测的外力引起的事件，该外力导致监控参数突然或快速变化（诸如车轮92的锁定）（302）。由不受控制且不可预测的外力导致的事件是未被估计器100’追踪的事件。不受控制且不可预测的外力包括未被闭环速度控制系统200直接监控的力。输出速度的快速变化可以由包括在车轮转动时将变速器换档杆114接合到停车（P）位置的操作者操纵引起。输出速度的快速变化可以由牵引力控制操纵或启动防锁死制动系统的操纵引起，防锁死制动系统脉宽调制对车轮制动（诸如紧急停车）的控制。输出速度的快速变化或者可以由在低摩擦路面上引起车轮打滑的车辆加速引起。在这类操纵期间，不能准确地确定摩擦制动扭矩的大小，这将误差引入动力系统估计器100’中。导致输出速度突然或快速变化的事件由未被闭环速度控制系统200或控制方案300监控的力引起。这类力可以包括能够通过一个或多个车轮作用在传动系统上的不受控制且不可预测的外力，并且经常引起快速减速事件。

当输出速度未快速变化时（302）（0），利用估计车轮速度（N_{w_est}）执行动力系统的闭环控制，以便利用方程7计算参考输出速度（N_{o_ref}），该速度继而用于计算输入或发动机速度（N_{e_ref}）并且利用方程8、9和10中选定的一个方程计算第一扭矩机器的电动机速度（N_{a_ref}）和第二扭矩机器的电动机速度（N_{b_ref}）（330）。当存在引起输出速度快速变化（未被估计器100’追踪）的事件（例如车轮锁定）（302）（1）时，相对于校准阈值速度监控车轮速度（304）。当监控车轮速度大于阈值速度时（304）（0），重置计数器（320）并且设置寄存器显示车轮速度大于校准值（322）。利用估计车轮速度（N_{w_est}）执行动力系统的闭环控制，以利用方程7计算参考输出速度（N_{o_ref}），该速度继而用于计算输入或发动机速度（N_{e_ref}）并且利用方程8、9和10中选定的一个方程计算第一扭矩机器的电动机速度（N_{a_ref}）和第二扭矩机器的电动机速度（N_{b_ref}）（330）。

当监控车轮速度小于校准值时（304）（1），确定在控制方案300的上一执行期间是否已经设置寄存器，其显示车轮速度减小（306）。如果车轮速度未减小（306）（0），则利用估计车轮速度（N_{w_est}）执行动力系统的闭环控制，以利用方程7计算参考输出速度（N_{o_ref}），该速度继而用于计算输入或发动机速度（N_{e_ref}）并且利用方程8、9和10中选定的一个方程计算第一扭矩机器的电动机速度（N_{a_ref}）和第二扭矩机器的电动机速度（N_{b_ref}）（330）。

当满足了前述条件之后车轮速度减小时（306）（1），将估计车轮速度（N_{w_est}）设置为等于车轮速度传感器94指示的监控车轮速度（N_{w_act}）并且增大计数器的值（308）。在一个实施例中，估计输入速度N_I被设置为等于监控输入速度，并且估计的第一电动机速度N_A和估计的第二电动机速度N_B被设置为等于监控的第一电动机速度和监控的第二电动机速度。将计数器与阈值计时器进行比较（310），并且当计数器小于阈值计时器时（310）（0），利用监控车轮速度（N_{w_act}）执行动力系统的闭环控制（312）。当计数器大于阈值计时器时（310）（1），重置寄存器和计数器，并且利用估计车轮速度（N_{w_est}）执行动力系统的闭环控制，利用方程7计算参考输出速度（N_{o_ref}），该速度继而用于计算输入或发动机速度（N_{e_ref}）并且利用方程8、9和10中选定的一个方程计算第一扭矩机器的电动机速度（N_{a_ref}）和第二扭矩机器的电动机速度（N_{b_ref}）（330）。

图4用图表示出了动力系统100的实施例的与经过时间相关的多个动力系统操作状态，该动力系统利用闭环速度控制系统200的实施例进行操作而不受益于本文描述的控制方案300。所描绘的动力系统操作状态包括测量车轮速度402、估计车轮速度404、估计输出速度406、参考输出速度408、发动机速度410和阻尼扭矩412。在时间点420处，测量车轮速度402突然下降，接近0RPM，显示由操作者操纵、牵引力控制操纵或启动防锁死制动系统的操纵导致的车轮锁定。估计车轮速度404慢慢地作出反应，导致估计输出速度406和参考输出速度408以及两者间偏差的相应变化。动力操作系统确定阻尼扭矩412，该扭矩试图朝向参考输出速度408推进估计输出速度406，即使参考输出速度408不正确。这导致沿错误方向应用阻尼扭矩412。结果是发电机速度410可以包括发动机向后旋转，这是不期望的操作状况，因为它会导致正在进行操作的发动机停止。

图5用图表示出了动力系统100的实施例的与经过时间相关的多个动力系统操作状态，该动力系统在利用闭环速度控制系统200的实施例和本文描述的控制方案300情况下进行操作。所描绘的动力系统操作状态同样包括测量车轮速度402、估计车轮速度404、估计输出速度406、参考输出速度408、发动机速度410和阻尼扭矩412。在时间点520处，发生了导致测量车轮速度402突然下降的动作，并且降低到速度阈值以下，由此指示由操作者操纵、牵引力控制操纵或启动防锁死制动系统的操纵导致的车轮锁定。估计车轮速度404被初始化为测量车轮速度402，使得参考输出速度408与估计输出速度406相匹配。当估计输出速度406响应于输入而开始改变时，参考输出速度408追随测量车轮速度402。动力操作系统确定阻尼扭矩412，该扭矩试图朝向参考输出速度408推进估计输出速度406，该参考输出速度密切地反映测量车轮速度402。这使得相对于期望扭矩方向沿正确旋转方向应用阻尼扭矩412。从而控制发动机速度410。由于发动机转动突然停止的影响会发生一些小的发动机向后旋转。

本发明已经描述了某些优选实施例及其改型。通过阅读和理解说明书读者可以想到其它改型和改变。因此，本发明不限于作为执行本发明而构想出的最佳实施方式而公开的特定实施例，相反本发明将包括落在所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims

1.一种用于控制多模式变速器的操作的方法，该多模式变速器被配置为在固定档位模式、连续可变模式和空档的多个模式之一下在输入构件、扭矩机器和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：

2.一种用于控制多模式变速器的操作的方法，该多模式变速器被配置为在输入构件、扭矩机器和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述扭矩机器的扭矩命令包括采用闭环控制系统来基于所述监控车轮速度确定所述扭矩命令。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，采用闭环控制系统确定所述扭矩命令包括：

采用所述扭矩误差来调节所述扭矩命令。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，确定扭矩误差的所述闭环速度控制系统包括动力系统估计器和反馈控制器。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，运行所述闭环速度控制系统来确定扭矩误差包括当所述多模式变速器处于固定档位模式时运行所述闭环速度控制系统。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，运行所述闭环速度控制系统来确定扭矩误差包括当所述多模式变速器处于连续可变模式时运行所述闭环速度控制系统。

8.根据权利要求4所述的方法，其中，运行所述闭环速度控制系统来确定扭矩误差包括当所述多模式变速器处于空档时运行所述闭环速度控制系统。

9.根据权利要求2所述的方法，其中，所述车轮速度的突然变化包括当所述车轮旋转时将变速器换档杆接合到停车位置。

10.根据权利要求2所述的方法，其中，所述车轮速度的突然变化包括牵引力控制操纵。

11.根据权利要求2所述的方法，其中，所述车轮速度的突然变化包括启动防锁死制动系统。

12.根据权利要求2所述的方法，其中，所述车轮速度的突然变化包括在低摩擦路面上加速。

13.一种用于控制多模式变速器的操作的方法，该多模式变速器被配置为在固定档位模式、连续可变模式和空档的多个模式之一下在输入构件、扭矩机器和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：

14.根据权利要求13所述的方法，其中采用所述闭环控制方案确定所述扭矩命令包括：

采用所述扭矩误差来调节所述扭矩命令。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，确定扭矩误差的所述闭环速度控制系统包括动力系统估计器和反馈控制器。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，运行所述闭环速度控制系统来确定扭矩误差包括当所述多模式变速器处于固定档位模式时运行所述闭环速度控制系统。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，运行所述闭环速度控制系统来确定扭矩误差包括当所述多模式变速器处于连续可变模式时运行所述闭环速度控制系统。

18.根据权利要求14所述的方法，其中，运行所述闭环速度控制系统来确定扭矩误差包括当所述多模式变速器处于空档时运行所述闭环速度控制系统。