CN104773162A - 用于控制多模式动力总成系统的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于控制多模式动力总成系统的方法和装置。<b/>一种用于操作多模式动力总成系统的方法包括执行选择方案，以便评估响应于输出扭矩请求在多个包括一个电动机电动车辆（EV）范围的候选动力总成状态下操作动力总成系统。确定用于在包括一个电动机EV范围的候选动力总成状态中的每个状态下操作动力总成系统的相应最小成本。选择优选的动力总成状态作为包括一个电动机EV范围的候选动力总成状态中与相应最小成本中的最小值相关的一个状态。响应于输出扭矩请求在优选的动力总成状态下控制动力总成系统。

Description

用于控制多模式动力总成系统的方法和装置

技术领域

本公开涉及使用多个扭矩产生设备的多模式动力总成系统以及与其相关的动力系统控制。

背景技术

此部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景技术。因此，这些陈述并不意欲构成对先前技术的承认。

动力总成系统可以配置成将源自多个扭矩产生设备的扭矩通过扭矩传输设备传递到可以联接到传动系的输出构件。这些动力总成系统包括混合动力总成系统和范围扩展电动车辆系统。用于操作这些动力总成系统的控制系统操作扭矩产生设备并且在变速器中应用扭矩传递元件以便在考虑到燃油经济、排放、驾驶性能以及其他因素的情况下响应于的操作者命令的输出扭矩请求来传递扭矩。示例性扭矩产生设备包括内燃发动机和非燃烧扭矩机。非燃烧扭矩机可以包括操作为电动机或发电机以便与从内燃发动机输入的扭矩无关地产生输入到变速器的扭矩的电机。扭矩机可以在称为再生操作的操作中将通过车辆传动系传递的车辆动能转换为可储存在电能储存设备中的电能。控制系统监控来自车辆和操作者的各种输入并且提供混合动力总成的操作控制，包括控制变速器操作状态和换档、控制扭矩产生设备以及调节电能储存设备和电机之间的电力交换以管理变速器的输出（包括扭矩和旋转速度）。

发明内容

一种用于操作多模式动力总成系统的方法包括执行选择方案以便评估响应于输出扭矩请求在多个包括一个电动机电动车辆（EV）范围的候选动力总成状态下操作动力总成系统。确定用于在包括一个电动机EV范围的候选动力总成状态中的每个状态下操作动力总成系统的相应最小成本。选择优选的动力总成状态作为包括一个电动机EV范围的候选动力总成状态中与相应最小成本中的最小值相关的一个状态。响应于输出扭矩请求在优选的动力总成状态下控制动力总成系统。

附图说明

现在将参照附图通过示例描述一个或多个实例，其中：

图1示出根据本公开的多模式动力总成系统，包括内燃发动机、多模式变速器、高压电气系统以及配置有前轮驱动变速驱动桥的传动系；

图2示出根据本公开用于在响应于输出扭矩请求操作多模式动力总成系统的实施例时确定优选的发动机操作参数的搜索方案；以及

图3示出根据本公开的包括用于确定动力总成系统操作成本的分析框架的动力成本确定功能。

具体实施方式

现在将参照附图，其中仅为了示出某些示例性实施例的目的而非为了限制其的目的进行展示，图1描绘非限制性的多模式动力总成系统100，包括内燃发动机（发动机）112、多模式变速器（变速器）110、高压电气系统180、传动系190以及控制器105。变速器110分别机械地联接到发动机112以及第一扭矩机160和第二扭矩机162，并且被配置成在发动机112、第一扭矩机160、第二扭矩机162和传动系190之间传递扭矩。如图所示，第一扭矩机160和第二扭矩机162是电动机/发电机。用户界面13信号地连接到控制器105。传动系190包括促进前轮驱动车辆配置的变速驱动桥系统。

发动机112可以是产生扭矩的任何燃烧设备。发动机112可以包括多汽缸内燃发动机，其可以是火花点火或压缩点火发动机。控制器105被配置成控制发动机112的致动器以控制燃烧参数（包括进气质量空气流量、火花点火正时、喷射的燃油质量、燃油喷射正时、控制再循环的废气的流量的EGR气门位置以及如此装备的发动机上的进气和/或排气气门正时和定相。因此，发动机速度可以通过控制包括气流扭矩和火花引起的扭矩的燃烧参数来控制。发动机速度还可以通过分别通过控制第一扭矩机160和第二扭矩机162的电动机扭矩来控制输入构件114上的反作用扭矩来控制。发动机112被配置成通过自动停止和自动起动控制例程的执行在进行中的动力总成操作期间在开状态或在关状态下操作。发动机112包括通过阻尼器设备117（例如，扭矩变换器和机械二极管119）机械地联接到变速器110的输入构件118的轴116。发动机速度和发动机扭矩由于发动机112与变速器110之间的输入构件上的扭矩消耗部件（例如，扭矩变换器117或机械驱动的液压泵）的放置和操作而与变速器110的输入速度和输入扭矩不同。发动机速度和发动机扭矩可以通过将变速器110的输入构件118从发动机112的轴116脱离（例如，通过在选定状态下启动机械二极管119）而与变速器110的输入速度和输入扭矩不同。

机械二极管119和扭矩变换器117操作以将发动机112的轴116与变速器110的输入构件118机械地联接或脱离。机械二极管119在一个实施例中是可选的单向离合器。发动机112与变速器110之间的机械二极管119在第一状态下被启动时允许发动机112将扭矩以第一旋转方向传递到变速器110。当发动机112处于关闭状态下时，机械二极管119将发动机112的旋转接地至变速箱111，并且当在第二状态下被启动时允许输入构件118从发动机112的轴116独立地自由轮旋转。

示例性变速器110是两模式、复合分开式机电变速器110，其包括两个行星齿轮组140和150以及两个可接合的扭矩传递设备，即离合器C1 151和C2 155。预期变速器的其他实施例。行星齿轮组140包括太阳齿轮构件142、环形齿轮构件148以及联接到架构件144的行星齿轮146。架构件144可旋转地支撑与太阳齿轮构件142和环形齿轮构件148都安置成啮合关系的行星齿轮146，并且联接到可旋转的轴构件167。输入构件118可旋转地联接到环形齿轮构件148。太阳齿轮142可旋转地联接到轴构件168。行星齿轮组150包括太阳齿轮构件152、环形齿轮构件158以及联接到架构件154的行星齿轮156。行星齿轮156与太阳齿轮构件152和环形齿轮构件158都安置成啮合关系。架构件154联接到可旋转的轴构件167。太阳齿轮构件152通过轴构件164联接到第二扭矩机162的转子。环形齿轮构件158联接到第二离合器C2 155。环形齿轮构件158也联接到可旋转的轴构件177，该轴构件联接到第一离合器C1 151的一侧。第二离合器C2 155是将环形齿轮构件158和可旋转的轴构件177接地到变速器基础111的制动离合器。第一离合器C1 151的第二侧联接到轴构件139，该轴构件可旋转地联接到轴构件168并且也可旋转地联接到第一电机160的转子。输出构件192可旋转地连接到传动系190以便为传动系190提供扭矩和旋转速度形式的输出动力，在此实施例中通过变速驱动桥或另一个设备将输出动力传递到一个或多个车轮。上述控制器105通过实现各个控制模块之间的结构化通信的通信链路115与其他控制模块、传感器和致动器通信。具体通信协议是专用的。

第一扭矩机160和第二扭矩机162是各自包括定子、转子和分解器的三相AC电动机/发电机机器。用于扭矩机160、162中的每一个的电动机定子被接地到变速箱111的外部，并且包括具有从其延伸的盘绕电绕组的定子铁芯。

高压电气系统180包括电能储存设备，例如，电气联接到传动功率逆变器控制模块（TPIM）182的高压电池（电池）185，并且配置有用于监控电力流的设备，包括用于监控电流和电压的设备和系统。TPIM 182包括三相逆变器，所述三相逆变器被配置成通过直流传递导体接收或供应直流电力并且将其转换成三相交流功率或从三相交流功率转换，所述交流功率通过传递导体127被引导至第一扭矩机160和第二扭矩机162或从其引导以用于作为电动机或发电机操作。电池185可以是任何高压电能储存设备（例如，高压电池）并且优选地包括提供供应到高压电气总线84的电功率的测量（包括电压和电流）的监控系统。

扭矩传递离合器（即，离合器C1 151和C2 155）是可以响应于控制信号被选择性地启动和停用的扭矩传递设备，并且可以包括例如单个或复合板离合器或组件、单向离合器、带式离合器以及制动器。在一个实例中，液压回路被配置成通过由控制器105操作地控制的电动液压泵所供应的加压液压流体来控制每个离合器的离合器状态。离合器C2 155是液压应用的旋转摩擦离合器。离合器C1 151是可以接地到变速箱111的液压控制的制动设备。

控制器105通过通信链路115信号地并且操作地链接到动力总成系统中的各个致动器和传感器以监控和控制动力总成系统的操作，包括综合信息和输入和执行算法以控制致动器来符合与燃油经济、排放、性能、驾驶性能以及硬件保护（包括电池185的电池以及第一扭矩机160和第二扭矩机162）有关的控制目标。控制器105是总车辆控制架构的子集，并且提供动力总成系统的协调的系统控制。控制器105可以包括具有个别控制模块的分布式控制模块系统，所述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、电池组控制模块以及TPIM 182。

用户界面13优选地信号地连接到多个设备，车辆操作者可以通过用户界面来引导和命令动力总成系统的操作，包括命令输出扭矩请求和选择变速器范围。设备优选地包括加速踏板、操作者制动踏板、变速器范围选择器（PRNDL）以及车辆速度巡航控制系统。变速器范围选择器可以具有离散数量的操作者可选位置，包括指示车辆的操作者预期运动的方向以及因此指示向前或向后方向的输出构件192的优选旋转方向。应了解，由于车辆的位置（例如，在斜坡上）导致的回滚，使得车辆仍可能沿与所指示的操作者预期运动的方向不同的方向移动。变速器范围选择器的操作者可选位置可以直接对应于参照表1描述的个别变速器范围，或者可以对应于参照表1描述的变速器范围的子集。用户界面13优选地包括直接连接到个别控制模块的多个用户界面设备。

上述控制模块通过实现各个控制模块之间的结构化通信的通信链路115与其他控制模块、传感器以及致动器通信。具体通信协议是专用的。通信链路115和适当的协议提供上述控制模块与其他控制模块之间的稳健的消息传送和多控制模块界面连接，从而提供包括例如防抱制动、牵引力控制和车辆稳定性的功能性。可以使用多个通信总线来提高通信速度和提供一些程度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。个别控制模块之间的通信也可以使用无线链路来实现，例如短程无线电波通信总线。也可以直接连接个别设备。

控制模块、模块、控制、控制器、控制单元、处理器以及类似术语意味着以下各项中的任一个或一个或多个的各种组合：特定应用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序或例程的中央处理单元（优选地微处理器）以及相关内存和存储器（只读、可编程只读、随机访问、硬驱动等）、组合逻辑电路、输入/输出电路和设备、适当的信号调节和缓冲电路以及提供所描述的功能性的其他部件。软件、固件、程序、指令、例程、代码、算法以及类似术语意味着包括校准和查找表的任何控制器可执行指令集。控制模块具有执行以提供所需功能的控制例程集。例程诸如由中央处理单元执行以监控来自感测设备和其他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。例程可以在进行的发动机和车辆操作过程中以称为周期的规则间隔（例如，每100微秒或每3.125、6.25、12.5、25以及100毫秒）执行。替代地，例程可以响应于事件的发生来执行。

多模式动力总成100被配置成在参照表1描述的多个动力总成状态中的一个状态下操作。动力总成状态包括多个变速器范围和发动机状态以产生扭矩并将扭矩传递到传动系190。发动机状态包括开状态和关状态。发动机在旋转时被认为处于开状态下。发动机开状态可以包括：全汽缸状态（ALL），其中所有汽缸被加燃油并且点火以产生扭矩；以及汽缸停用状态（DEAC），其中一部分汽缸被加燃油并且点火以产生扭矩并且剩余汽缸不被加燃油、不点火并且不产生扭矩。发动机开状态进一步包括燃油切断（FCO）状态，其中所有汽缸不被加燃油、不点火并且不产生扭矩。FCO状态可以响应于用于车辆减速的操作者命令（诸如当操作者将其脚从加速踏板抬起时发生）来被命令，本文称为减速燃油切断状态（dFCO）。发动机可以被命令在其他非减速操作条件下在FCO状态下操作。

发动机112在不旋转时被认为处于关状态下。在一个实施例中，当发动机处于关状态下时，使用离合器119将发动机旋转接地到变速箱111。取决于离合器119的状态，输入构件118可以在发动机处于关状态下时自由地旋转。在发动机处于关状态下的操作过程中，第一扭矩机160和第二扭矩机162的速度和输出扭矩被控制以实现响应输出扭矩请求的输出速度和输出扭矩。替代地或另外地，发动机处于关状态下的操作可以通过控制扭矩机的旋转速度以实现零的输入速度和响应于输出扭矩请求的输出速度和输出扭矩来完成。输出扭矩请求包括导致车辆加速和/或稳态巡航操作的正输入扭矩请求。

表1描绘用于操作多模式动力总成100的多个变速器范围和发动机状态。当多模式动力总成100在发动机112与变速器110之间包括输入构件118和机械二极管119时，多模式动力总成100被配置成在参照表1和表2描述的多个动力总成状态中的一个状态下操作。动力总成状态包括多个变速器范围和发动机状态以产生扭矩并将扭矩传递到传动系190。发动机状态包括开状态、关状态以及燃油切断（FCO）状态。变速器范围可以包括空档（空档）、固定档位（档位#）、可变模式（EVT模式#）、电动车辆（EV#）以及通过选择性地启动离合器C1 151和C2 155以及机械二极管119实现的过渡（伪档位#）范围。机械二极管119被命名为离合器C3。

表1

范围	发动机状态	C1	C2	C3
					空档	开(ALL/DEAC/FCO)
伪挡位1	开(ALL/DEAC/FCO)
					EVT模式1	开(ALL/DEAC/FCO)	x
EVT模式2	开(ALL/DEAC/FCO)		x
					挡位1	开(ALL/DEAC/FCO)	x	x
EV1	关	x		x
					EV2	关		x	x

伪挡位范围是可变模式变速器范围，其中考虑到与输入构件118上的扭矩消耗部件相关的扭矩损耗，从变速器输出到传动系的扭矩的量值与发动机输入扭矩的量值相关。伪挡位范围可以在EVT模式范围之间的换档期间用作中间变速器范围，并且也可以用作稳态变速器操作状态。

多模式动力总成系统100被进一步配置成在本文称为一个电动机EV模式的操作模式下操作。一个电动机EV模式包括表2中的以下内容。

表2

范围	发动机状态	C1	C2	C3
					一个电动机EV	关			x

一个电动机EV模式下的操作包括操作动力总成系统100，其中离合器C1 151和C2 155都被停用，离合器C3 119在发动机112处于关状态下接地到变速箱111，并且扭矩机160、162中的一个响应于输出扭矩请求产生牵引扭矩而扭矩机160、162中的另一个被命令产生零扭矩（即，自由转动）。在一个实施例中，第一扭矩机（电动机A）160用来产生牵引扭矩并且第二扭矩机（电动机B）162自由转动。机械二极管（即，离合器C3 119）锁定输入构件118以便与发动机112一致地旋转。

在一个电动机EV模式下操作的益处包括由于与仅操作一个扭矩机相关的逆变器开关损耗减少而导致减少电力消耗，因为与自由转动的第二扭矩机相关的逆变器开关不启动。此外，当离合器C1 151和C2 155都在打滑时，变速器旋转损耗减少，从而允许变速器110实现平衡点。来自变速器的最大扭矩输出受限于在一个电动机EV模式下操作进的扭矩机中的选定扭矩机的最大扭矩能力。在一个电动机EV模式下操作的功率成本包括与响应于退出一个电动机EV模式并且在EV、EVT或挡位模式中的一个下操作的命令来启动离合器C1 151和C2 155中的一个或两个相关的功率要求和经过时间要求。启动离合器C1 151和C2 155中的一个包括执行惯性速度相位和扭矩相位。执行惯性速度相位包括通过将即将操作的离合器的一个或两个元件从初始速度转变为目标速度来同步离合器元件的速度，同时将变速器110的输出构件192的速度维持在响应于输出扭矩请求的速度并且将变速器110的输出构件192的扭矩维持在响应于输出扭矩请求的扭矩量值。这通过控制第一扭矩机160和第二扭矩机162中的一个或两个的速度来实现。执行扭矩相位包括增加即将操作的离合器的板之间的夹持力，同时将变速器110的输出构件192的速度维持在响应于输出扭矩请求的速度并且将变速器110的输出构件192的扭矩维持在响应于输出扭矩请求的扭矩量值而不会导致横跨即将操作的离合器的打滑。

当电动机A用来产生牵引扭矩并且电动机B自由转动时，用于在一个电动机EV模式下操作的调节扭矩方程包括以下内容。

Ta = a1*(To) + 0*(Nj_dot) + c1*(No_dot) + 0*(Nj) + 0*(No)

　　　Tb = 0*(To) + b2*(Nj_dot) + c2*(No_dot) + d2*(Nj) + e2*(No)　　[1]

其中　Ta是电动机A扭矩，

　　　Tb是电动机B扭矩，

　　　To是输出扭矩，

　　　Nj_dot是离合器打滑加速度并且与惯性有关，

　　　No_dot是输出加速度并且与惯性有关，

　　　Nj是离合器打滑速度并且与旋转损耗有关，

　　　No是输出速度并且与旋转损耗有关，以及

　　　a1、c1、b2、c2、d2和e2是系统专用的标量值。

当电动机A用来产生牵引扭矩并且电动机B自由转动时，用于在一个电动机EV模式下操作的调节速度方程包括以下内容。

Na = x1*(No)

　　　Nb = x2*(Nc2) – y2*(No)

　　　Nc1 = Nc2 + y3*(No)　　[2]

其中 Na是电动机A速度，

　　　Nb是电动机B速度，

　　　Nc1是第一离合器C1的离合器打滑速度，

　　　Nc2是第二离合器C2的离合器打滑速度，

　　　No是输出速度，以及

　　　x1、x2、y2和y3是系统专用的标量值。

在操作中，在一个控制模块中执行单一或多个控制例程以操作参照图1所描述的多模式动力总成系统100的实施例以便在发动机112、多模式变速器110、扭矩机160、162以及传动系190之间传递扭矩。此操作包括响应于输出扭矩请求执行选择方案以便评估在多个候选动力总成状态（包括一个电动机电动车辆（EV）范围）下操作动力总成系统。确定用于在包括一个电动机EV范围的候选动力总成状态中的每个状态下操作动力总成系统的相应最小成本。选择优选的动力总成状态，并且该状态是可能包括与相应最小成本中的最小值相关的一个电动机EV范围的候选动力总成状态。响应于输出扭矩请求在优选的动力总成状态下控制动力总成系统。参照图2和3描述此操作的细节。

图2示意性地示出包括多个搜索方案200，…和一个电动机EV模式搜索方案300的变速器范围选择方案500。当动力总成系统在响应于输出扭矩请求206和动力总成系统操作参数208在候选变速器范围207中的一个下控制变速器的情况下操作时，每个搜索方案200，…使用搜索引擎210来在搜索窗口内搜索以识别响应于第一参数和第二参数的功率成本和对应的优选动力总成状态。取决于候选变速器范围207是否是EVT模式中的一个、齿轮范围或者发电机关，搜索方案200可以是零维、一维（单个参数）、二维（两个参数）或者其他多维（多个参数）搜索窗口。所述搜索方案200是包括用于在响应于输出扭矩请求206在候选变速器范围207中的一个下控制变速器的情况下操作动力总成系统的第一参数202和第二参数204的二维搜索方案200。展示分别用于第一参数202和第二参数204的对应的优选状态252和254的最小功率成本256。

当在响应于输出扭矩请求206在候选变速器范围207中的一个下控制变速器的情况下操作动力总成系统时，每个搜索方案200，…使用搜索引擎210来在预定搜索窗口内搜索。确定用于控制参数（例如，用于每个搜索方案200，…的参数202和204）的最小功率成本256和优选状态（例如状态252和254）。

候选变速器范围207包括参照表1描述的EVT、EV、挡位、空挡和伪挡位模式中的所有或一部分。当在EVT模式、EV模式和挡位模式中的一个下操作时，第一参数202和第二参数204包括输入速度范围和输入扭矩范围，并且优选状态252和254分别包括优选的输入速度和优选的输入扭矩。当在空档和伪挡位模式中的一个下操作时，第一参数202和第二参数204包括输入速度范围和离合器打滑速度范围，并且优选状态252和254分别包括优选的输入速度和优选的离合器打滑速度。当在全汽缸状态下操作发动机时，输入速度范围从发动机空转速度（例如，800至1000 RPM）跨越至最大可实现发动机速度（即，红线）。最大可实现输入速度是发动机配置特有的，并且可以在5000 RPM至8000 RPM的范围内。当在汽缸停用状态下操作输入时，输入速度范围在最小速度（例如，1000 RPM）与阈值最大汽缸停用发动机速度（该速度可以小于全汽缸状态下的最大可实现输入速度）之间跨越并且是发动机配置特有的。如图所示，阈值汽缸停用输入速度是3000 RPM。离合器打滑速度范围在最小可允许打滑速度与最大可允许打滑速度之间跨越。

当在响应于输出扭矩请求206在其中输入速度等于0 RPM的一个电动机EV范围作为候选变速器范围307的情况下操作动力总成系统时，搜索方案300使用搜索引擎310来在包括第一参数302（例如，Nb（电动机B速度）、NC1（离合器C1速度）或NC2（离合器C2速度））的预定一维搜索窗口内搜索。最小功率成本356和第一参数的对应量值（例如，离合器打滑速度）由搜索方案300确定。

如图所示，当考虑到动力总成系统操作参数208，响应于输出扭矩请求206和输出速度来操作动力总成系统100时，变速器范围选择方案500基于用于每个候选变速器范围的功率成本256，…356中的最小值来选择候选变速器范围。搜索方案200，…300优选地同时执行，即，在相同的周期内。展示出搜索方案200中的一个，但是应了解，搜索方案的数量可以是与可用变速器范围的数量一致的任何数量。选择/仲裁方案260识别候选变速器范围207或一个电动机EV范围307中的任一个作为优先范围，并且响应地控制多模式动力总成系统100的操作。

为二维搜索引擎（搜索引擎）210提供第一参数范围202和第二参数范围204。举例而言，第一参数范围202被描述为输入速度范围并且第二参数范围204被描述为扭矩范围。搜索引擎210迭代地产生跨输入速度范围202的多个候选第一参数状态212（例如，输入速度Ne(j)）和跨输入扭矩范围204的多个候选第二参数状态214（例如，输入扭矩Te(j)），每个状态被输入到迭代循环250。名称(j)指示单个迭代。迭代循环250使用系统扭矩确定方案220和成本模型230来计算用于候选第一参数状态212和候选第二参数状态214的每个组合的候选功率成本Pcost(j) 245。

搜索引擎210监控对于所有迭代的候选功率成本Pcost(j) 245。实现候选功率成本Pcost(j) 245中的最小值的候选第一参数状态212和候选第二参数状态214由搜索引擎210选择作为优选的第一参数状态252和优选的第二参数状态254。基于跨输入速度范围和输入扭矩范围的多个迭代循环的执行来识别最小成本256以及对应的优选的第一参数状态252和优选的第二参数状态254。类似地，当第一参数范围202是输入速度范围并且第二参数范围204是离合器打滑速度时，搜索引擎210迭代地产生跨输入速度范围202的多个候选输入速度Ne(j)和跨离合器打滑速度范围204的多个候选离合器打滑速度Ncs(j)，每个速度被输入到迭代循环250。基于跨输入速度范围和离合器打滑速度范围的多个迭代循环的执行来识别最小成本256和相关的优选的参数状态252和254。

当在候选变速器范围207下操作时响应于候选输入速度状态Ne(j) 212和候选输入扭矩状态Te(j) 214并且基于动力总成系统操作参数208，系统扭矩确定方案220确定候选动力总成操作点225，包括实现输出扭矩请求To 206的用于第一和第二扭矩机的电动机扭矩命令Ta、Tb。动力总成系统操作参数208包括用于第一和第二扭矩机的操作极限（例如最小和最大扭矩以及最小和最大速度）和用于电池的操作极限（例如，包括最大放电极限和最大充电极限的电池功率极限）。当发动机在候选第一参数状态212和候选第二参数状态214下操作时并且变速器在候选变速器范围207中操作时响应于输出扭矩请求206，候选动力总成操作点225包括用于第一和第二扭矩机的优选的操作参数（例如，扭矩和速度）和用于电池的优选的操作参数（例如，电池功率）。

成本模型230确定用于在候选动力总成操作点225操作动力总成的候选功率成本P(j) 245。参照图3描述示例性功率成本函数。当变速器10在候选变速器范围207中的情况下响应于输出扭矩请求206来操作动力总成系统100时，搜索方案200确定最小功率成本256和对应的优选的第一参数状态252和优选的第二参数状态254。

一个电动机EV搜索方案300如下操作。为一维搜索引擎（搜索引擎）210提供第一参数范围304。举例而言并且如本文所描述，第一参数范围304是离合器打滑速度范围，或者替代地是电动机B速度。离合器打滑速度范围304与第一离合器C1 151和第二离合器C2 155中的一个的旋转速度相关。搜索引擎310迭代地产生跨离合器打滑速度范围304的候选离合器打滑速度状态Nc(j) 314（或者候选电动机B速度），每个速度被输入到迭代循环350。名称(j)指示单个迭代。迭代循环350使用系统扭矩确定方案320来确定候选动力总成操作点325并且使用成本模型330来计算用于每个候选离合器打滑速度状态Nc(j) 314的候选成本Pcost(j) 345。搜索引擎310监控关于所有迭代的候选成本Pcost(j) 345并且选择最小成本356。响应于输出扭矩请求实现最小成本356的候选离合器打滑速度状态Nc(j) 314由搜索引擎310选择作为用于在一个电动机EV范围下操作的优选的离合器打滑速度354。基于跨离合器打滑速度范围304的多个迭代循环的执行来识别最小成本356和对应的优选的离合器打滑速度354。

当在选定一个电动机EV范围307下操作时响应于候选离合器打滑速度状态Nc(j) 314并且基于动力总成系统操作参数208，系统扭矩确定方案320执行方程1来确定候选动力总成操作点325，包括可操作以实现输出扭矩请求To 306的用于第一和第二扭矩机中的一个的优选的电动机扭矩命令Ta或Tb。动力总成系统操作参数208包括用于第一和第二扭矩机的操作极限（例如最小和最大扭矩以及最小和最大速度）和用于电池的操作极限（例如，包括最大放电极限和最大充电极限的电池功率极限）。当发动机在零速度下操作时并且变速器在一个电动机EV范围307中操作时响应于候选离合器打滑速度状态Nc(j) 314下的输出扭矩请求306，候选动力总成操作点325包括用于第一和第二扭矩机的优选的操作参数（例如，扭矩和速度）和用于电池的优选的操作参数（例如，电池功率）。

成本模型330包括用于在候选动力总成操作点325操作动力总成的确定候选成本P(j) 345的功率成本函数。参照图3描述示例性功率成本函数。

搜索引擎310基于关于所有候选离合器打滑速度状态Nc(j) 314（或者候选电动机B速度）的候选功率成本P(j) 345来选择优选的离合器打滑速度354。优选的离合器打滑速度354是产生用于响应于输出扭矩请求206在选定一个电动机EV范围307中操作多模式动力总成系统的候选功率成本P(j) 345中的最小值的候选离合器打滑速度状态Nc(j) 314。

与候选变速器范围207，…和候选一个电动机EV范围307相关的上述最小功率成本256，…356被输入到选择/仲裁方框260，该方框用以选择具有最小功率成本256，…356中的最小值的候选变速器范围207或候选一个电动机EV范围307作为用于在使用对应的速度252和扭矩254或对应的优选离合器打滑速度354控制发动机和输入构件操作的情况下控制变速器10的优选变速器范围265。选择/仲裁方框260使用滞后和其他策略来最小化换档繁忙。

多模式动力总成系统响应于输出扭矩请求306使用搜索方案500来控制一个电动机EV范围307或候选变速器范围207中的一个选定范围下的操作。

图3示意性地示出包括用于确定动力总成系统操作成本的分析框架的示例性功率成本确定函数400，该图参考参照图1描述的多模式动力总成系统100来描述。动力总成元件包括发动机12、变速器10、非燃烧扭矩机60、62、电池85、逆变器82、车轮制动器98、传动系90以及燃油储存系统8，这些与参照图1所示的对应元件类似。伪元件包括：惯性载荷17，其是构造以说明系统惯性的元件；以及高压电载荷86，其是构造以说明除用于推进动力总成系统100的载荷之外车辆中的高压载荷的元件。功率流路径包括从燃油储存系统8开始用以将燃油功率传递到发动机12的第一功率流路径9、发动机12与变速器10之间的第二功率流路径12、和电池85与逆变器82之间的第三功率流路径84、逆变器82与高压电载荷86之间的第四功率流路径83、和逆变器82与非燃烧扭矩机60、62之间的第五功率流路径27、非燃烧扭矩机60、62与变速器10之间的第六功率流路径23、和惯性载荷17与变速器20之间的第七功率流路径7、变速器10与车轮制动器98之间的第八功率流路径92以及到达传动系90的第九功率流路径99。功率损耗包括发动机功率损耗95、电池功率损耗81、机械功率损耗87、电动机损耗89以及制动器功率损耗97。基于与车辆驾驶性能、燃油经济、排放以及电池使用有关的因素来确定输入到功率成本确定函数400的功率成本。功率成本被分配并且与燃油和电气功率损耗相关并且与多模式动力总成的具体操作点相关。较低的操作成本可以与高转换效率下的较低燃油消耗、较低电池功率使用以及用于每个发动机速度/载荷操作点的较低排放相关并且考虑到发动机14的候选操作状态。功率成本可以包括与在用于发动机10和非燃烧扭矩机60、62的具体操作点操作多模式动力总成相关的发动机功率损耗95、电动机功率损耗89、电池功率损耗81、制动器功率损耗97以及机械功率损耗87。功率成本确定函数400可以用来确定用于在响应于输出扭矩请求操作动力总成系统时在选定发动机操作点操作的总功率成本。

本公开描述了某些优选实施例和对其的修改。其他人在阅读和理解说明书之后可以想到其他修改和更改。因此，本公开并不意欲限于披露为预期用于执行本公开的最佳模式的特定（多个）实施例，而是本公开将包括落入随附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (9)

1.一种用于操作包括配置成在发动机、扭矩机以及传动系之间传递扭矩的多模式变速器的动力总成系统的方法，包括：

执行选择方案，包括：评估响应于输出扭矩请求在多个包括一个电动机电动车辆（EV）范围的候选动力总成状态下操作动力总成系统；

确定用于在包括一个电动机EV范围的候选动力总成状态中的每个状态下操作动力总成系统的相应最小成本；

选择优选的动力总成状态，优选的动力总成状态包括：与相应最小成本中的最小值相关的包括一个电动机EV范围的候选动力总成状态中的一个状态；以及

响应于输出扭矩请求在优选的动力总成状态下控制动力总成系统。

2.如权利要求1所述的方法，其中选择优选的动力总成状态包括确定用于与优选的动力总成状态相关的操作参数的优选状态；并且其中响应于输出扭矩请求在优选的动力总成状态下控制动力总成系统包括在用于与优选的动力总成状态相关的操作参数的优选状态下控制动力总成系统。

3.如权利要求1所述的方法，其中评估在一个电动机EV范围中操作动力总成系统包括评估响应于输出扭矩请求操作扭矩机中的单个扭矩机以产生牵引扭矩，同时在发动机处于关状态的情况下命令从扭矩机中的另一个输出零扭矩。

4.如权利要求3所述的方法，其中在发动机处于关状态的情况下命令从扭矩机中的另一个输出零扭矩包括允许扭矩机中的另一个自由转动。

5.一种用于操作包括配置成在发动机、第一和第二扭矩机以及传动系之间传递扭矩的多模式变速器的动力总成系统的方法，包括：

响应于输出扭矩请求在一个电动机电动车辆（EV）范围中操作动力总成系统，包括：

响应于输出扭矩请求操作扭矩机中的单个扭矩机以产生牵引扭矩。

6.如权利要求5所述的方法，其中在一个电动机EV范围中操作动力总成系统包括响应于输出扭矩请求操作扭矩机中的单个扭矩机以产生牵引扭矩，同时在发动机处于关状态的情况下命令从扭矩机中的另一个输出零扭矩。

7.如权利要求6所述的方法，其中响应于输出扭矩请求操作扭矩机中的单个扭矩机以产生牵引扭矩同时在发动机处于关状态的情况下命令从扭矩机中的另一个输出零扭矩包括：

执行自动停止操作以将发动机置于关状态下，包括启动离合器以将发动机的旋转接地；以及

停用配置成在变速器中传递扭矩的扭矩传递离合器。

8.如权利要求5所述的方法，其中响应于输出扭矩请求在一个电动机EV范围中操作动力总成系统包括响应于输出扭矩请求仅操作扭矩机中的单个扭矩机以产生牵引扭矩包括以根据以下关系操作动力总成系统以产生扭矩：

Ta = a1*(To) + 0*(Nj_dot) + c1*(No_dot) + 0*(Nj) + 0*(No)

Tb = 0*(To) + b2*(Nj_dot) + c2*(No_dot) + d2*(Nj) + e2*(No)

其中　Ta是第一扭矩机的扭矩，

　　　Tb是第二扭矩机的扭矩，

　　　To是输出扭矩，

　　　Nj_dot是离合器的打滑加速度，

　　　No_dot是输出构件的加速度，

　　　Nj是离合器的打滑速度，

　　　No是输出构件的速度，以及

　　　a1、c1、b2、c2、d2和e2是系统专用的标量值，以及

　　　其中第一扭矩机是扭矩机中产生牵引扭矩的单个扭矩机，并且第二扭矩机被允许自由转动。

9.如权利要求5所述的方法，其中响应于输出扭矩请求在一个电动机EV范围中操作动力总成系统包括响应于输出扭矩请求操作扭矩机中的单个扭矩机以产生牵引扭矩包括根据以下关系操作动力总成系统以实现旋转速度：

Na = x1*(No)

Nb = x2*(Nc2) – y2*(No)

Nc1 = Nc2 + y3*(No)

其中　Na是第一扭矩机的速度，

　　　Nb是第二扭矩机的速度，

　　　Nc1是第一离合器的打滑速度，

　　　Nc2是第二离合器的打滑速度，

　　　No是输出构件的速度，以及

　　　x1、x2、y2和y3是系统专用的标量值，以及

　　　其中第一扭矩机是扭矩机中产生牵引扭矩的单个扭矩机，并且第二扭矩机被允许自由转动。