CN103448715A - 用于确定发动机脉动消除扭矩的方法和设备 - Google Patents

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CN103448715A CN2013102087325A CN201310208732A CN103448715A CN 103448715 A CN103448715 A CN 103448715A CN 2013102087325 A CN2013102087325 A CN 2013102087325A CN 201310208732 A CN201310208732 A CN 201310208732A CN 103448715 A CN103448715 A CN 103448715A
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Abstract

本发明涉及用于确定发动机脉动消除扭矩的方法和设备。一种用于控制构造成在输入构件、多个扭矩机和输出构件之间传递扭矩的机电式变速器的操作的方法包括：确定发动机脉动扭矩；基于在发动机脉动扭矩和用于第一扭矩机的扭矩命令之间的第一传递函数及发动机脉动扭矩而计算第一电动机扭矩脉动命令；基于在发动机脉动扭矩和用于第二扭矩机的扭矩命令之间的第二传递函数及发动机脉动扭矩而计算第二电动机扭矩脉动命令；以及响应于第一电动机扭矩脉动命令控制第一扭矩机并响应于第二电动机扭矩脉动命令控制第二扭矩机。

Description

用于确定发动机脉动消除扭矩的方法和设备
技术领域
本公开涉及采用多模式变速器装置的动力系统和构造成执行自起动和自停止操作的内燃发动机。
背景技术
此部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息。因此，这样的陈述并非意图构成对现有技术的承认。
动力系统可被构造成通过变速器装置向可以联接到传动系的输出构件传递源自多个扭矩产生装置(例如，内燃发动机和非燃烧扭矩机)的扭矩。此类动力系统包括混合动力系统和增程式电动车系统。用于操作此类动力系统的控制系统操作扭矩产生装置并施加在变速器中的扭矩传递元件以响应于操作者命令的输出扭矩请求而传递扭矩，考虑了燃料经济性、排放、驾驶性能和其它因素。非燃烧扭矩机可包括电机，其作为电动机或发电机操作以生成独立于来自内燃发动机的扭矩输入的到变速器的扭矩输入。扭矩机可以将通过车辆传动系传递的车辆动能转化为可储存在电能储存装置中的电能。控制系统监测来自车辆和操作者的各种输入并且提供混合动力系的操作控制，包括：控制变速器操作状态和换档；控制扭矩产生装置；以及调节在电能储存装置和电机之间的电能交换以管理包括扭矩和旋转速度在内的变速器的输出。
此类动力系统可包括控制系统，其执行自起动和自停止控制方案以在正在进行的操作期间开启和关闭内燃发动机。在发动机起动期间，压缩扭矩脉动在各个发动机气缸中生成并传递到变速器扭矩阻尼器和发动机缸体，这可能导致到达车辆操作者的不良振动，特别是以动力系和各种传动系部件的共振频率。压缩扭矩脉动可能干扰发动机输出扭矩并且可能导致不良的物理振动和可听噪音。
发明内容
一种用于控制构造成在输入构件、多个扭矩机和输出构件之间传递扭矩的机电式变速器的操作的方法包括：确定发动机脉动扭矩；基于在发动机脉动扭矩和用于第一扭矩机的扭矩命令之间的第一传递函数及发动机脉动扭矩而计算第一电动机扭矩脉动命令；基于在发动机脉动扭矩和用于第二扭矩机的扭矩命令之间的第二传递函数及发动机脉动扭矩而计算第二电动机扭矩脉动命令；以及响应于第一电动机扭矩脉动命令控制第一扭矩机并响应于第二电动机扭矩脉动命令控制第二扭矩机。
本发明提供下列技术方案。
技术方案1. 一种用于控制机电式变速器的操作的方法，所述机电式变速器被构造成在输入构件、多个扭矩机和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：
确定发动机脉动扭矩；
基于在发动机脉动扭矩和用于第一扭矩机的扭矩命令之间的第一传递函数及所述发动机脉动扭矩而计算第一电动机扭矩脉动命令；
基于在所述发动机脉动扭矩和用于第二扭矩机的扭矩命令之间的第二传递函数及所述发动机脉动扭矩而计算第二电动机扭矩脉动命令；以及
响应于所述第一电动机扭矩脉动命令控制所述第一扭矩机并响应于所述第二电动机扭矩脉动命令控制所述第二扭矩机。
技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其中在所述发动机脉动扭矩和用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令之间的所述第一传递函数根据下面的关系来确定：
Figure 248440DEST_PATH_IMAGE001
其中，GTe2Ta为在所述发动机脉动扭矩和用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令之间的传递函数；
GTe2Ni为在所述发动机脉动扭矩和所述输入构件的输入速度之间的传递函数；
GTb2Ni为在用于所述第二扭矩机的扭矩命令和所述输入构件的所述输入速度之间的传递函数；
GTe2Nb为在所述发动机脉动扭矩和所述第二电动机速度之间的传递函数；并且
GTa2Ni为在用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令和所述输入速度之间的传递函数。
技术方案3. 根据技术方案1所述的方法，其中在所述发动机脉动扭矩和用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令之间的所述第二传递函数根据下面的关系确定：
Figure 227897DEST_PATH_IMAGE002
其中，GTe2Tb为在所述发动机脉动扭矩和用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令之间的传递函数；
GTe2Nb为在所述发动机脉动扭矩和所述第二电动机速度之间的传递函数；
GTa2Ni为在用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令和所述输入速度之间的传递函数；
GTa2Nb为在用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令和所述第二电动机速度之间的传递函数；
GTe2Ni为在所述发动机脉动扭矩和所述输入速度之间的传递函数；
GTb2Ni为在用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令和所述输入速度之间的传递函数；并且
GTb2Nb为在用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令和所述第二电动机速度之间的传递函数。
技术方案4. 根据技术方案1所述的方法，其中确定所述发动机脉动扭矩包括在非点火发动机操作期间估计所述发动机脉动扭矩。
技术方案5. 根据技术方案4所述的方法，其中在所述非点火发动机操作期间估计所述发动机脉动扭矩包括在执行自停止操作期间估计所述发动机脉动扭矩。
技术方案6. 根据技术方案4所述的方法，其中在所述非点火发动机操作期间估计所述发动机脉动扭矩包括在执行自起动操作期间估计所述发动机脉动扭矩。
技术方案7. 一种用于操作机电式变速器的方法，所述机电式变速器被构造成在输入构件、第一和第二扭矩机及输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：
在发动机关闭状态和发动机开启状态之间的转变期间确定发动机脉动扭矩；
确定在所述发动机脉动扭矩和用于所述第一扭矩机的扭矩命令之间的第一传递函数；
确定在所述发动机脉动扭矩和用于所述第二扭矩机的扭矩命令之间的第二传递函数；
响应于基于所述第一传递函数确定的第一电动机扭矩脉动命令而控制所述第一扭矩机并且响应于基于所述第二传递函数确定的第二电动机扭矩脉动命令而控制所述第二扭矩机。
技术方案8. 根据技术方案7所述的方法，其中所述第一传递函数根据下面的关系确定：
Figure 7634DEST_PATH_IMAGE001
其中，GTe2Ta为在所述发动机脉动扭矩和用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令之间的传递函数；
GTe2Ni为在所述发动机脉动扭矩和所述输入构件的输入速度之间的传递函数；
GTb2Ni为在用于所述第二扭矩机的扭矩命令和所述输入构件的所述输入速度之间的传递函数；
GTe2Nb为在所述发动机脉动扭矩和所述第二电动机速度之间的传递函数；并且
GTa2Ni为在用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令和所述输入速度之间的传递函数。
技术方案9. 根据技术方案7所述的方法，其中所述第二传递函数根据下面的关系确定：
Figure 465161DEST_PATH_IMAGE002
其中，GTe2Tb为在所述发动机脉动扭矩和用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令之间的传递函数；
GTe2Nb为在所述发动机脉动扭矩和所述第二电动机速度之间的传递函数；
GTa2Ni为在用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令和所述输入速度之间的传递函数；
GTa2Nb为在用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令和所述第二电动机速度之间的传递函数；
GTe2Ni为在所述发动机脉动扭矩和所述输入速度之间的传递函数；
GTb2Ni为在用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令和所述输入速度之间的传递函数；并且
GTb2Nb为在用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令和所述第二电动机速度之间的传递函数。
技术方案10. 根据技术方案7所述的方法，其中确定所述发动机脉动扭矩包括在非点火发动机操作期间估计所述发动机脉动扭矩。
技术方案11. 一种用于操作构造成在输入构件和输出构件之间传递扭矩的机电式变速器的方法，所述方法包括：
在发动机关闭状态和发动机开启状态之间的转变期间确定发动机脉动扭矩；
确定在所述发动机脉动扭矩和用于第一扭矩机的扭矩命令之间的第一传递函数；
确定在所述发动机脉动扭矩和用于第二扭矩机的扭矩命令之间的第二传递函数；以及
响应于基于所述第一传递函数确定的第一电动机扭矩脉动命令而控制所述第一扭矩机并且响应于基于所述第二传递函数确定的第二电动机扭矩脉动命令而控制所述第二扭矩机。
技术方案12. 根据技术方案11所述的方法，其中所述第一传递函数根据下面的关系确定：
Figure 279533DEST_PATH_IMAGE001
其中，GTe2Ta为在所述发动机脉动扭矩和用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令之间的传递函数；
GTe2Ni为在所述发动机脉动扭矩和所述输入构件的输入速度之间的传递函数；
GTb2Ni为在用于所述第二扭矩机的扭矩命令和所述输入构件的所述输入速度之间的传递函数；
GTe2Nb为在所述发动机脉动扭矩和所述第二电动机速度之间的传递函数；并且
GTa2Ni为在用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令和所述输入速度之间的传递函数。
技术方案13. 根据技术方案11所述的方法，其中所述第二传递函数根据下面的关系确定：
Figure 167242DEST_PATH_IMAGE002
其中，GTe2Tb为在所述发动机脉动扭矩和用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令之间的传递函数；
GTe2Nb为在所述发动机脉动扭矩和所述第二电动机速度之间的传递函数；
GTa2Ni为在用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令和所述输入速度之间的传递函数；
GTa2Nb为在用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令和所述第二电动机速度之间的传递函数；
GTe2Ni为在所述发动机脉动扭矩和所述输入速度之间的传递函数；
GTb2Ni为在用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令和所述输入速度之间的传递函数；并且
GTb2Nb为在用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令和所述第二电动机速度之间的传递函数。
技术方案14. 根据技术方案11所述的方法，其中在所述发动机关闭状态和所述发动机开启状态之间的所述转变期间确定所述发动机脉动扭矩包括在非点火发动机操作期间估计所述发动机脉动扭矩。
附图说明
现在将以举例方式参照附图描述一个或多个实施例，在附图中：
图1示出根据本公开的包括内燃发动机、机电式变速器、传动系和控制器的动力系统；
图2示出根据本公开的用于在发动机自起动和自停止操作期间控制参照图1描述的动力系统的操作的控制方案；以及
图3示出根据本公开的闭环速度控制系统，其包括动力系统并且被构造成采用第一和第二传递函数来在发动机自起动和自停止操作期间控制动力系统的操作。
具体实施方式
现在参看附图，其中所示内容仅仅是为了示出某些示例性实施例，而不是为了限制它们，图1示出了动力系统，其包括内燃发动机(发动机)14、多模式机电式变速器(变速器)10、传动系90和控制器5。变速器10机械地联接到发动机14并且包括第一扭矩机56和第二扭矩机72，第一扭矩机56和第二扭矩机72在一个实施例中为电动发电机。发动机14及第一扭矩机56和第二扭矩机72各自生成能传递到变速器10的扭矩。
发动机14可以是任何合适的燃烧装置，并且包括在若干种状态下选择性地操作以将扭矩经由输入构件12传递到变速器10的多缸内燃发动机，并且可以是火花点火或压缩点火发动机。发动机14包括可操作地联接到变速器10的输入构件12的曲轴。旋转速度传感器11监测输入构件12的曲柄角度和旋转速度。由于在发动机14和变速器10之间的输入构件12上的扭矩消耗部件(例如扭矩管理装置)的布置，来自发动机14的功率输出(即，旋转速度和发动机扭矩)可以不同于到变速器10的输入速度和输入扭矩。
图示变速器10为双模式复合分离式机电变速器10，其包括三个行星齿轮组24、26和28以及四个可接合的扭矩传递装置，即，离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75。也可以采用其它多模式变速器。如本文所用，离合器是指能响应于控制信号而选择性地施加的扭矩传递装置，并且可以是任何合适的装置，包括例如单盘或多盘离合器或组件、单向离合器、带式离合器以及制动器。液压回路42被构造成利用由电动液压泵17供应的加压液压流体来控制离合器中每一个的离合器状态，电动液压泵17由控制器5可操作地控制。离合器C2 62和C4 75是液压施加的旋转摩擦离合器。离合器C1 70和C3 73是能接地到变速器壳体68的液压控制的制动器装置。在该实施例中，离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75中的每一个使用由液压控制回路42供应的加压液压流体液压地施加。液压回路42由控制器5可操作地控制以启动和停用所述离合器，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56和第二扭矩机72的液压流体。液压回路42中的液压压力可通过使用(多个)压力传感器测量、通过使用车载算法估计或使用其它合适方法来确定。
第一扭矩机56和第二扭矩机72为三相交流电动机/发电机，每一个包括定子和转子以及相应的旋转变压器80和82。每个扭矩机的电动机定子接地到变速器壳体68，并且包括具有从其延伸的缠绕的电气绕组的定子芯。第一扭矩机56的转子支撑在毂衬齿轮上，该齿轮经由第二行星齿轮组26可操作地附连到轴60。第二扭矩机72的转子固定地附连到空心轴套66。旋转变压器80和82中的每一个信号且可操作地连接到变速器功率逆变器控制模块(TPIM) 19，并且每一个感测和监测旋转变压器转子相对于旋转变压器定子的旋转位置，从而监测第一扭矩机56和第二扭矩机72中相应的一个的旋转位置。另外，从旋转变压器80和82输出的信号可用来确定第一扭矩机56和第二扭矩机72的旋转速度。
变速器10包括输出构件64(例如轴)，其可旋转地连接到传动系90以将输出功率提供至传动系90，输出功率被传递到车轮93，图1中示出其中一个车轮。在输出构件64处的输出功率由输出旋转速度和输出扭矩来表征。变速器输出速度传感器84监测输出构件64的旋转速度和旋转方向。车轮93中的每一个优选地配有传感器94，该传感器适于监测车轮速度以确定车辆速度以及绝对和相对车轮速度，以用于制动控制、牵引控制和车辆加速度控制。
来自发动机14的输入扭矩以及来自第一扭矩机56和第二扭矩机72的电动机扭矩作为从燃料或储存在电能存储装置(ESD) 74中的电势的能量转换的结果而产生。ESD 74经由直流传输导体27高压直流联接到TPIM 19。传输导体27包括接触器开关38。在正常操作中，当接触器开关38闭合时，电流能在ESD 74和TPIM 19之间流动。当接触器开关38打开时，在ESD 74和TPIM 19之间的电流流动中断。TPIM 19优选地包括一对功率逆变器和相应的电动机控制模块，电动机控制模块被构造成从其接收扭矩命令并控制逆变器状态，以便提供电动机驱动或再生功能以满足电动机扭矩命令。功率逆变器包括互补的三相电力电子装置，并且每个包括多个绝缘栅双极晶体管，用于通过高频率地开关而将来自ESD 74的直流电转换为交流电，从而为第一扭矩机56和第二扭矩机72中相应的一个提供功率。绝缘栅双极晶体管形成构造成接收控制命令的开关模式电源。三相电机中的每一个包括用于每个相的一对绝缘栅双极晶体管。绝缘栅双极晶体管的状态被控制，以提供电动机驱动机械功率生成或电功率再生功能。三相逆变器经由直流传输导体27接收或供应直流电，并将直流电转化为三相交流电或将三相交流电转化为直流电，该交流电分别经由传输导体29和31传导到作为电动机或发电机操作的第一扭矩机56和第二扭矩机72，或者从第一扭矩机56和第二扭矩机72传来。
TPIM 19响应于电动机扭矩命令而通过一对功率逆变器和相应的电动机控制模块向第一扭矩机56和第二扭矩机72传输电功率并从第一扭矩机56和第二扭矩机72传输电功率。根据ESD 74是否在充电或放电，将电流传送到ESD 74和从ESD 74传送电流。
控制器5经由通信链路15信号且可操作地链接到动力系统中的各种致动器和传感器，以监测和控制动力系统的操作，包括合成信息和输入，以及执行算法来控制致动器以实现与燃料经济性、排放、性能、驾驶性能以及包括ESD 74的电池及第一扭矩机56和第二扭矩机72在内的硬件的保护有关的控制目标。控制器5为总体车辆控制架构的子集，并且提供动力系统的协调的系统控制。控制器5可包括分布式控制模块系统，该系统包括各个控制模块，这些模块包括监控模块、发动机控制模块、变速器控制模块、电池组控制模块和TPIM 19。用户接口13优选地信号连接到多个装置，车辆操作者通过这些装置指导和命令动力系统的操作。这些装置优选地包括加速踏板113、操作者制动踏板112、变速器档位选择器114 (PRNDL)和车速巡航控制器。变速器档位选择器114可具有多个离散的操作者可选择的位置，包括输出构件64的旋转方向，以启用前进和倒退方向之一。用户接口13可包括如图所示的单个装置，或者备选地可包括直接连接到各个控制模块的多个用户接口装置。
前述控制模块与其它控制模块、传感器和致动器经由通信链路15通信，通信链路15实现在不同控制模块之间的结构化通信。具体通信协议是因应用而异的。通信链路15和适当的协议在前述控制模块和其它控制模块之间提供了鲁棒的消息传送和多控制模块接口，其它控制模块提供包括例如防抱死制动、牵引控制和车辆稳定性的功能。多个通信总线可用来提高通信速度并提供一定水平的信号冗余度和完整性，包括直接链路和串行外围接口(SPI)总线。各个控制模块之间的通信也可使用无线链路进行，例如短距离无线电通信总线。各个装置也可以直接连接。
控制模块、模块、控制、控制器、控制单元、处理器和类似的术语表示下列中的一个或多个的任一个或各种组合：(多个)专用集成电路(ASIC)、(多个)电子电路、(多个)中央处理单元(优选(多个)微处理器)和执行一个或多个软件或固件程序或例程的相关联的存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)、(多个)组合逻辑电路、(多个)输入/输出电路和装置、合适的信号调节和缓冲电路、以及提供所述功能的其它部件。软件、固件、程序、指令、例程、代码、算法和类似术语表示包括标定值和查找表的任何控制器可执行的指令集。控制模块具有为提供所需功能而执行的一组控制例程。例程例如通过中央处理单元执行，并可操作用于监测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。例程可以以规则的间隔执行，例如，在进行中的发动机和车辆操作期间每隔3.125、6.25、12.5、25和100毫秒进行一次。备选地，可以响应于事件的发生而执行例程。
变速器10被构造成在若干状态之一下操作，这些状态能以包括发动机开启状态(ON)和发动机关闭状态(OFF)之一的发动机状态进行描述，并且变速器档位包括固定档和可变档位(EVT)模式，下面参照表1进行描述。
表1中描述了变速器档位，其指示对于每一种档位来说离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75中具体施加的一个或多个。就本说明书的目的而言，当发动机状态为OFF时，发动机输入速度等于0RPM，即发动机曲轴不旋转。固定档操作提供了变速器10的输入与输出速度的固定比率操作。响应于由用户接口13捕获的经由加速踏板113、制动踏板112和变速器档位选择器114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及第一扭矩机56和第二扭矩机72在内的扭矩致动器，从而满足在输出构件64处的输出扭矩请求，以便传递到传动系90。
图2示意性地示出控制方案100，该方案用于控制参照图1描述的动力系统的实施例的操作，并且包括响应于输入扭矩115、发动机曲柄角度117和歧管压力111而在非点火发动机操作期间控制第一扭矩机56和第二扭矩机72。非点火发动机操作包括在使发动机14点火和/或对其加燃料之前的发动机自起动操作和在中断发动机的点火和/或加燃料之后的发动机自停止操作。控制方案100在控制器5中执行为一个或多个例程和标定。控制方案100操作用于控制机电式变速器10的输出状态，包括确定发动机脉动扭矩消除命令，该命令用来在包括当发动机14未着火时的发动机自起动和自停止操作期间控制第一扭矩机56和第二扭矩机72。如图所示，机电式变速器10的输出状态优选地包括输入构件12的输入速度Ni 153和来自第二扭矩机72的电动机B速度Nb 155。输出构件64的输出速度不被选择为输出状态，因为它在包括变速器在空档下操作的操作期间不受控制。
气缸扭矩模型120可用来使用包括发动机曲柄角度117和歧管压力111的发动机参数来确定估计的发动机脉动扭矩125。包括发动机曲柄角度117和歧管压力111的发动机参数用来确定在其中一个未着火气缸上的气缸脉动扭矩。发动机曲柄角度117可使用旋转速度传感器11直接测量或者可以根据下面的关系基于变速器10的输入构件12的旋转位置而确定，考虑在输入构件12和扭矩阻尼装置20上的角扭转：
θE = θI + θT - (θA * K1) - (θB * K2)                                                    [1]
其中，θE表示发动机曲柄角度，
θI表示输入构件12的旋转位置，其可以基于来自旋转变压器80和82的输入而确定，
θT表示在输入构件12和扭矩阻尼装置20上的角扭转，
θA表示第一扭矩机56的旋转位置，
θB表示第二扭矩机72的旋转位置，并且
K1和K2为表示机电式变速器10的行星齿轮24、26和28的已知机械齿轮比的参数值以及旋转变压器80和82的凸角数量(转数)。
气缸扭矩模型120基于可用来估计气缸压力的发动机曲柄角度117和歧管压力111为每个气缸计算气缸脉动扭矩。气缸压力基于由曲轴旋转产生的压缩脉动。通过将扭矩比乘以气缸压力来预测每个气缸脉动扭矩。为每个气缸确定随曲柄角度变化的扭矩比，这包含气缸几何形状和气缸摩擦中的变化。
在未着火的气缸中的气缸压力可根据下面的关系来估计：
(P*V)1.3 = 常数                                              [2]
其中，P为气缸压力，它可以基于进气质量和温度来确定，并且
V为气缸容积。
当发动机未着火时，气缸压力可以被估计为绝热压缩，即具有最小的热传递或没有热传递。进气阀和排气阀均关闭的未着火气缸的气缸压力可根据下面的关系来估计：
P2 = P1 * (V1 / V2)1.3                                                    [3]
其中，P2表示当前气缸压力，并且
P1表示在最近发生的阀门转变时确定的气缸压力，
V1表示此前最近发生的阀门转变时的燃烧室容积，并且
V2表示基于发动机曲柄角度和活塞位置确定的当前燃烧室容积。
当排气阀打开时，当前气缸压力P2是基于通往大气压的一阶滞后过滤器来确定的，假设气流速度足够低，使得排气背压处于环境大气压力下。当进气阀打开时，P2是基于通往歧管压力的一阶滞后过滤器来确定的，假设气流速度足够低，使得对于所有计算来说排气背压在大气压力下是固定的。
当进气阀和排气阀关闭时，在阀门关闭之前计算必要数据。对于发动机正转来说，进气阀关闭，P1被初始化为歧管压力(MAP)，并且通过使用进气阀关闭的角度来计算V1。对于发动机反转来说，排气阀关闭，P1被初始化为大气压，并且通过使用排气阀打开的角度来计算V1。优选地，基于发动机曲柄角度确定燃烧室容积(V1和V2)并将其存储在通过燃烧室容积索引的查找表中且与发动机曲柄角度相关。同时对气缸泄漏和经过活塞的漏气进行校正，这对于在低发动机速度下达到正确的初始条件来说是必要的。校正包括修改P1的值至P1adj以考虑与P1和P2之间的压差成比例的损耗，从而根据下面的关系来计算P1adj：
P1adj = P1 – K * (P2 – Patm)                                                          [4]
其中，K为预定的系统特定的过滤系数，即增益因子。
进气阀和排气阀的每个打开和关闭事件被建模为离散的，即，阀门为或者打开或者关闭的。当阀门中的一个转变为打开时，气缸压力被设定为歧管压力(MAP)或假设为大气压力的排气压力(P排气)之一。根据下面的关系计算当前气缸压力P2：
P2 = P1 * (1-K) + P排气* K                                                              [5]
其中，P2指示当前气缸压力，并且
P1指示在最近发生的阀门转变时确定的气缸压力。
每个阀门正时事件需要优选地在5度曲柄旋转角度内的精度。这包括为了抵消气流动力以及阀门挺杆的泵送和泄漏而进行的基于速度的校正。
还要对阀门位置和阀门正时对气缸压力的影响建模。阀门转变事件包括进气阀打开(IVO)、进气阀关闭(IVC)、排气阀打开(EVO)和排气阀关闭(EVC)。就对气缸压力建模而言，发生IVC时的曲柄角度至关重要，因为这引起发动机操作，其中当发动机正向旋转时所有阀门都关闭，并且燃烧室基本上是一个闭合室，且压力基于燃烧室的容积而改变。控制方案监测每个气缸的曲柄角度，并且分配阀门状态标记，该标记指示(多个)进气阀是否打开/正在打开，(多个)排气阀是否打开/正在打开，或(多个)进气阀和(多个)排气阀两者是否关闭。阀门重叠忽略不计，因为它对于曲柄扭矩的影响微乎其微。在低和零发动机速度下，液压阀门挺杆往往会泄沉在任何处于打开状态的阀门上，直到该阀门关闭或者挺杆完全陷下。随着发动机速度的增加，空气离开阀门的速度增加。因此，对于类似压降，阀门必须进一步打开。这利用离线开发的计算流动力模拟以及实际的阀门动力学来估计在活塞上止点处达到的最大气缸压力来解决。
扭矩比基于曲柄角度来确定，其为在每个曲柄角度下确定的气缸压力(单位：kPa)的函数。扭矩比参数为预定的并且包括与气缸几何形状和活塞摩擦有关的因子。可以为每个气缸确定与曲柄角度有关的扭矩比的因子。因此，对于给定气缸的气缸脉动扭矩包括乘以扭矩比的估计的气缸压力。总气缸脉动扭矩(即估计的发动机脉动扭矩125)为发动机的每一个气缸的预测气缸脉动扭矩值之和。估计的发动机脉动扭矩125因此是与旋转未着火的发动机相关联的发动机扭矩。估计的发动机脉动扭矩125分别被输入到第一传递函数130和第二传递函数140，以分别确定第一电动机扭矩脉动命令ΔTa 135和第二电动机扭矩脉动命令ΔTb 145，它们抵消实际发动机脉动扭矩115，并且因此消除实际发动机脉动扭矩115对机电式变速器10的监测的输出状态的影响。第一传递函数130和第二传递函数140导出如下。
变速器系统10包括来自发动机14及第一扭矩机56和第二扭矩机72的输入，分别包括实际发动机脉动扭矩115以及使用估计的发动机脉动扭矩125确定的第一电动机扭矩脉动命令ΔTa 135和第二电动机扭矩脉动命令ΔTb 145。来自混合变速器系统10的模型的输出状态包括输入构件12的输入速度Ni 153和第二扭矩机72的电动机速度Nb 155。为了进行此分析，实际发动机脉动扭矩115被视为干扰扭矩。在其中一个输入与其中一个输出之间的每种关系可以以传递函数G进行描述。每个传递函数G为在空间频率或时间频率方面对优选地在频域中的线性时不变系统的输入和输出之间的关系的数学表达式。这样，每个传递函数G描述物理系统的动力学并且表征输入和输出(即输入扭矩和包括所选输出速度的输出状态)之间的关系。
扭矩输入和输出速度之间的总体关系使用下面采用传递函数的关系来描述：
Ni = Te * GTe2Ni + Ta * GTa2Ni + Tb * GTb2Ni                                     [6]
Nb = Te * GTe2Nb + Ta * GTa2Nb + Tb * GTb2Nb                                 [7]
其中，GTe2Ni为在发动机(干扰)扭矩Te和输入速度Ni之间的传递函数；
GTa2Ni为在电动机A扭矩命令Ta和输入速度Ni之间的传递函数；
GTb2Ni为在电动机B扭矩命令Tb和输入速度Ni之间的传递函数；
GTe2Nb为在发动机(干扰)扭矩Te和电动机B速度Nb之间的传递函数；
GTa2Nb为在电动机A扭矩命令Ta和电动机B速度Nb之间的传递函数；并且
GTb2Nb为在电动机B扭矩命令Tb和电动机B速度Nb之间的传递函数。
当所述系统如此处描述的一样时，并且希望第一电动机扭矩脉动命令ΔTa 135和第二电动机扭矩脉动命令ΔTb 145抵消估计的发动机脉动扭矩125时，方程6和7中的每一个可以设为等于0并且同时被求解，从而得出下面的关系：
Ni = Te * GTe2Ni + Te * GTe2Ta * GTa2Ni + Te * GTe2Tb * GTb2Ni                              [8]
Nb = Te * GTe2Nb + Te * GTe2Ta * GTa2Nb + Te * GTe2Tb * GTb2Nb                      [9]
其中，GTe2Ta为在输入扭矩Te和电动机A扭矩命令Ta之间的传递函数；并且
GTe2Tb为在输入扭矩Te和电动机B扭矩命令Tb之间的传递函数。
某些扭矩状态和传递函数关系为已知的，或者可以为系统而导出，包括Te、GTe2Ni、GTa2Ni、GTb2Ni、GTe2Nb、GTa2Nb和GTb2Nb。因此，方程8和9被化简为两个方程和两个未知数，其中未知数包括传递函数GTe2Ta和GTe2Tb。方程8和9可以根据下面的关系同时求解以确定传递函数GTe2Ta和GTe2Tb。
Figure 633175DEST_PATH_IMAGE002
                              [10]
            
Figure 364371DEST_PATH_IMAGE001
                                       [11]
传递函数GTe2Ta和GTe2Tb与估计的发动机脉动扭矩125一起用来根据下面的关系计算第一电动机扭矩脉动命令ΔTa 135和第二电动机扭矩脉动命令ΔTb 145。
ΔTa = Te * GTe2Ta                                                 [12]
            ΔTb = Te * GTe2Tb                                                [13]
图3示意性地示出闭环速度控制系统200的实施例，其包括动力系统10并且被构造成采用第一传递函数GTe2Ta 130和第二传递函数GTe2Tb 140来控制动力系统10的操作，包括在发动机自起动和自停止操作期间。闭环速度控制系统200包括动力系统10、动力系统估计器10′和反馈控制器275。估计器10′被构造成分别基于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以及延迟的监测的输出状态255来估计各种动力系状态250′。估计的动力系状态250′与已知的状态基准250进行比较，并且由反馈控制器275用来分别确定第一扭矩误差237和第二扭矩误差247。状态基准250、估计的动力系状态250′和输出状态255各自包括优选地布置成向量形式以便在控制模块中使用的多个速度和扭矩。示例性速度优选地包括此前已经描述的输入构件12的输入速度Ni和来自第二扭矩机72的电动机B速度Nb以及来自第一扭矩机56的电动机A速度和输出构件64的输出速度。示例性扭矩可包括离合器扭矩。
闭环速度控制系统200的输入包括开环电动机扭矩命令Ta 215和Tb 225，其响应于输出扭矩请求而确定。第一传递函数130和第二传递函数140使用估计的发动机脉动扭矩125来确定第一电动机扭矩脉动命令ΔTa 135和第二电动机扭矩脉动命令ΔTb 145。开环电动机扭矩命令Ta 215和Tb 225被添加到第一电动机扭矩脉动命令ΔTa 135和第二电动机扭矩脉动命令ΔTb 145以分别确定第一初始电动机扭矩命令Ta 217和第二初始电动机扭矩命令Tb 227，第一初始电动机扭矩命令Ta 217和第二初始电动机扭矩命令Tb 227与第一扭矩误差237和第二扭矩误差247结合以确定用来控制第一扭矩机56和第二扭矩机72的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。该过程为迭代过程，其中闭环速度控制系统200和所有相关联的元件及控制方案在前述循环中的一个期间被执行，以便确定用来控制第一扭矩机56和第二扭矩机72的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，从而有效地抵消估计的发动机脉动扭矩125。
本公开已描述了某些优选实施例及其修改。在阅读和理解本说明书后，技术人员可以想到另外的修改和变型。因此，本公开意图不限于作为实现本公开构思到的最佳方式而公开的(多个)特定实施例，本公开还将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种用于控制机电式变速器的操作的方法，所述机电式变速器被构造成在输入构件、多个扭矩机和输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：
确定发动机脉动扭矩；
基于在发动机脉动扭矩和用于第一扭矩机的扭矩命令之间的第一传递函数及所述发动机脉动扭矩而计算第一电动机扭矩脉动命令；
基于在所述发动机脉动扭矩和用于第二扭矩机的扭矩命令之间的第二传递函数及所述发动机脉动扭矩而计算第二电动机扭矩脉动命令；以及
响应于所述第一电动机扭矩脉动命令控制所述第一扭矩机并响应于所述第二电动机扭矩脉动命令控制所述第二扭矩机。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述发动机脉动扭矩和用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令之间的所述第一传递函数根据下面的关系来确定：
Figure 144369DEST_PATH_IMAGE001
其中，GTe2Ta为在所述发动机脉动扭矩和用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令之间的传递函数；
GTe2Ni为在所述发动机脉动扭矩和所述输入构件的输入速度之间的传递函数；
GTb2Ni为在用于所述第二扭矩机的扭矩命令和所述输入构件的所述输入速度之间的传递函数；
GTe2Nb为在所述发动机脉动扭矩和所述第二电动机速度之间的传递函数；并且
GTa2Ni为在用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令和所述输入速度之间的传递函数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述发动机脉动扭矩和用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令之间的所述第二传递函数根据下面的关系确定：
Figure 411402DEST_PATH_IMAGE002
其中，GTe2Tb为在所述发动机脉动扭矩和用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令之间的传递函数；
GTe2Nb为在所述发动机脉动扭矩和所述第二电动机速度之间的传递函数；
GTa2Ni为在用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令和所述输入速度之间的传递函数；
GTa2Nb为在用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令和所述第二电动机速度之间的传递函数；
GTe2Ni为在所述发动机脉动扭矩和所述输入速度之间的传递函数；
GTb2Ni为在用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令和所述输入速度之间的传递函数；并且
GTb2Nb为在用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令和所述第二电动机速度之间的传递函数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述发动机脉动扭矩包括在非点火发动机操作期间估计所述发动机脉动扭矩。
5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述非点火发动机操作期间估计所述发动机脉动扭矩包括在执行自停止操作期间估计所述发动机脉动扭矩。
6.根据权利要求4所述的方法，其中在所述非点火发动机操作期间估计所述发动机脉动扭矩包括在执行自起动操作期间估计所述发动机脉动扭矩。
7.一种用于操作机电式变速器的方法，所述机电式变速器被构造成在输入构件、第一和第二扭矩机及输出构件之间传递扭矩，所述方法包括：
在发动机关闭状态和发动机开启状态之间的转变期间确定发动机脉动扭矩；
确定在所述发动机脉动扭矩和用于所述第一扭矩机的扭矩命令之间的第一传递函数；
确定在所述发动机脉动扭矩和用于所述第二扭矩机的扭矩命令之间的第二传递函数；
响应于基于所述第一传递函数确定的第一电动机扭矩脉动命令而控制所述第一扭矩机并且响应于基于所述第二传递函数确定的第二电动机扭矩脉动命令而控制所述第二扭矩机。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一传递函数根据下面的关系确定：
Figure 672619DEST_PATH_IMAGE001
其中，GTe2Ta为在所述发动机脉动扭矩和用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令之间的传递函数；
GTe2Ni为在所述发动机脉动扭矩和所述输入构件的输入速度之间的传递函数；
GTb2Ni为在用于所述第二扭矩机的扭矩命令和所述输入构件的所述输入速度之间的传递函数；
GTe2Nb为在所述发动机脉动扭矩和所述第二电动机速度之间的传递函数；并且
GTa2Ni为在用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令和所述输入速度之间的传递函数。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述第二传递函数根据下面的关系确定：
Figure 341498DEST_PATH_IMAGE002
其中，GTe2Tb为在所述发动机脉动扭矩和用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令之间的传递函数；
GTe2Nb为在所述发动机脉动扭矩和所述第二电动机速度之间的传递函数；
GTa2Ni为在用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令和所述输入速度之间的传递函数；
GTa2Nb为在用于所述第一扭矩机的所述扭矩命令和所述第二电动机速度之间的传递函数；
GTe2Ni为在所述发动机脉动扭矩和所述输入速度之间的传递函数；
GTb2Ni为在用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令和所述输入速度之间的传递函数；并且
GTb2Nb为在用于所述第二扭矩机的所述扭矩命令和所述第二电动机速度之间的传递函数。
10.一种用于操作构造成在输入构件和输出构件之间传递扭矩的机电式变速器的方法，所述方法包括：
在发动机关闭状态和发动机开启状态之间的转变期间确定发动机脉动扭矩；
确定在所述发动机脉动扭矩和用于第一扭矩机的扭矩命令之间的第一传递函数；
确定在所述发动机脉动扭矩和用于第二扭矩机的扭矩命令之间的第二传递函数；以及
响应于基于所述第一传递函数确定的第一电动机扭矩脉动命令而控制所述第一扭矩机并且响应于基于所述第二传递函数确定的第二电动机扭矩脉动命令而控制所述第二扭矩机。
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