CN105936270B - 通过扭矩限制协调推进扭矩致动器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过扭矩限制协调推进扭矩致动器的方法。描述了采用多个推进扭矩致动器的动力总成系统。用于控制该动力总成系统的方法包括解释驾驶员请求，解释驾驶员请求包括基于驾驶员对加速器踏板和制动器踏板的输入确定驾驶员扭矩请求和再生制动请求。基于驾驶员扭矩请求和再生制动请求，确定期望请求。基于期望请求、驾驶员扭矩请求和先前驾驶员扭矩请求，协调用于动力总成系统的扭矩限制，以确定输出扭矩上限和输出扭矩下限，并且该输出扭矩上限和输出扭矩下限与系统约束组合以产生最终扭矩请求。该最终扭矩请求被采用以确定用于推进扭矩致动器的扭矩命令，并且基于用于推进扭矩致动器的扭矩命令来控制所述推进扭矩致动器。

Description

通过扭矩限制协调推进扭矩致动器的方法

技术领域

本发明涉及一种采用多个扭矩产生装置的动力总成系统以及与其相关联的动态系统控制。

背景技术

在本部分中的陈述仅仅提供与本发明相关的背景信息。因此该陈述并不旨在构成对现有技术的承认。

动力总成系统可以被构造成通过扭矩变速器装置传递源自于多个扭矩产生装置的扭矩到可连接到动力传动系(driveline)的输出构件。这种动力总成系统包括混合动力总成系统以及增程电动车辆系统。用于操作这种动力总成系统的控制系统操作扭矩产生装置并且应用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传递扭矩，同时考虑燃料经济性、排放、驾驶性和其他因素。示例性的扭矩产生装置包括内燃发动机和非燃烧扭矩机。该非燃烧扭矩机可以包括电机，它们作为电动机或发电机操作，以独立于来自内燃发动机的扭矩输入，产生输入到变速器的扭矩。在所谓的再生操作中，该扭矩机可以将通过车辆动力传动系传递的车辆动能转变成可存储在电能存储装置中的电能。控制系统监视来自车辆和操作者的各种输入，并提供混合动力总成的操作控制，包括：控制变速器操作模式和挡位换挡、控制扭矩产生装置以及调节电能存储装置和电机之间的电能交换以管理变速器的输出，变速器的输出包括扭矩和旋转速度。

发明内容

描述了一种采用多个推进扭矩致动器的动力总成系统。用于控制动力总成系统的方法包括解释驾驶员请求，包括基于驾驶员对加速器踏板和制动器踏板的输入，确定驾驶员扭矩请求和再生制动请求。期望请求基于驾驶员扭矩请求和再生制动请求来确定。基于期望请求、驾驶员扭矩请求和先前的驾驶员扭矩请求协调用于动力总成系统的扭矩限制，以确定输出扭矩上限和输出扭矩下限，并且该输出扭矩上限和输出扭矩下限与系统约束相组合以产生最终扭矩请求。最终扭矩请求被采用，以确定用于推进扭矩致动器的扭矩命令，并且推进扭矩致动器基于用于推进扭矩致动器的扭矩命令来被控制。

根据本发明一方面，提供一种用于控制动力总成系统的方法，该动力总成系统包括多个推进扭矩致动器，所述方法包括：

解释驾驶员请求，包括基于驾驶员对加速器踏板和制动器踏板的输入来确定驾驶员扭矩请求和再生制动请求；

基于驾驶员扭矩请求和再生制动请求确定期望请求；

基于期望请求、驾驶员扭矩请求和先前驾驶员扭矩请求协调动力总成系统的扭矩限制，以确定输出扭矩上限和输出扭矩下限；

将所述输出扭矩上限和输出扭矩下限与系统约束相组合以产生最终扭矩请求；

采用所述最终扭矩请求来确定用于推进扭矩致动器的扭矩命令；以及

基于用于推进扭矩致动器的扭矩命令，通过控制器控制推进扭矩致动器。

优选地，其中，解释驾驶员请求，包括基于驾驶员对加速器踏板和制动器踏板的输入确定驾驶员扭矩请求和再生制动请求，包括将驾驶员请求解释为正上升操作、正下降操作、负上升操作和负下降操作中的一种，其中，上升表示加速器踏板踩下、下降表示加速器踏板释放、正表示输出扭矩大于零且负表示输出扭矩小于零。

优选地，其中，协调用于动力总成系统的输出扭矩限制进一步包括基于期望请求、驾驶员扭矩请求、先前驾驶员扭矩请求以及与驾驶员对加速器踏板的输入相关的静止时间来协调用于动力总成系统的输出扭矩限制。

优选地，其中，基于期望请求、驾驶员扭矩请求、先前驾驶员扭矩请求以及与驾驶员对加速器踏板的输入相关的静止时间来协调用于动力总成系统的输出扭矩限制包括：

响应于加速器踏板踩下确定上梯度极限；

基于所述静止时间、期望请求和驾驶员扭矩请求选择第一标定值；

基于所述第一标定值确定第二标定值；以及

基于所述上梯度极限、第一和第二标定值以及先前驾驶员扭矩请求确定输出扭矩上限和输出扭矩下限。

优选地，其中，基于期望请求、驾驶员扭矩请求、先前驾驶员扭矩请求以及与驾驶员对加速器踏板的输入相关的静止时间来协调用于动力总成系统的输出扭矩限制包括：

响应于加速器踏板释放确定下梯度极限；

基于所述静止时间、期望请求和驾驶员扭矩请求选择第一标定值；

基于第一标定值确定第二标定值；以及

基于所述下梯度极限、第一和第二标定值以及先前驾驶员扭矩请求确定所述输出扭矩上限和输出扭矩下限。

优选地，其中，将所述输出扭矩上限和输出扭矩下限与系统约束组合以产生最终扭矩请求包括将输出扭矩上限和输出扭矩下限与系统约束和期望扭矩进行仲裁，以产生最终扭矩请求。

根据本发明另一方面，提供一种用于控制动力总成系统的方法，该动力总成系统包括多个推进扭矩致动器，以响应于驾驶员扭矩请求中的方向变化将扭矩传递到动力传动系，所述方法包括：

基于驾驶员对加速器踏板和制动器踏板的输入确定驾驶员扭矩请求和再生制动请求中的方向变化；

基于驾驶员扭矩请求和再生制动请求确定期望请求；

基于期望请求、驾驶员扭矩请求和先前驾驶员扭矩请求协调用于动力总成系统的扭矩限制，以确定输出扭矩上限和输出扭矩下限；

将所述输出扭矩上限和输出扭矩下限与系统约束组合以产生最终扭矩请求；

采用最终扭矩请求以确定用于推进扭矩致动器的扭矩命令；以及

基于用于推进扭矩致动器的扭矩命令，通过控制器控制推进扭矩致动器。

优选地，其中，基于驾驶员对加速器踏板和制动器踏板的输入确定驾驶员扭矩请求和再生制动请求中的方向变化包括将驾驶员请求解释为正上升操作、正下降操作、负上升操作和负下降操作中的一种，其中，上升表示加速器踏板踩下、下降表示加速器踏板释放、正表示输出扭矩大于零且负表示输出扭矩小于零。

优选地，其中，协调用于动力总成系统的输出扭矩限制还包括基于期望请求、驾驶员扭矩请求、先前驾驶员扭矩请求以及与驾驶员对加速器踏板的输入相关的静止时间协调用于动力总成系统的输出扭矩限制。

优选地，其中，基于期望请求、驾驶员扭矩请求、先前驾驶员扭矩请求以及与驾驶员对加速器踏板的输入相关的静止时间协调用于动力总成系统的输出扭矩限制包括：

响应于加速器踏板踩下确定上梯度极限；

基于静止时间、期望请求和驾驶员扭矩请求选择第一标定值；

基于第一标定值确定第二标定值；以及

基于上梯度极限、第一和第二标定值和先前驾驶员扭矩请求确定输出扭矩上限和输出扭矩下限。

优选地，其中，基于期望请求、驾驶员扭矩请求、先前驾驶员扭矩请求以及与驾驶员对加速器踏板的输入相关的静止时间协调用于动力总成系统的输出扭矩限制包括：

响应于加速器踏板释放确定下梯度极限；

基于静止时间、期望请求和驾驶员扭矩请求选择第一标定值；

基于第一标定值确定第二标定值；以及

基于下梯度极限、第一和第二标定值以及先前驾驶员扭矩请求确定输出扭矩上限和输出扭矩下限。

优选地，其中将所述输出扭矩上限和输出扭矩下限与系统约束相组合以产生最终扭矩请求包括将所述输出扭矩上限和输出扭矩下限与系统约束和期望请求进行仲裁，以产生最终扭矩请求。

根据本发明又一方面，提供一种动力总成系统，包括：

内燃发动机和第一及第二扭矩机，其可旋转地联接到包括选择性致动的离合器的扭矩变速器装置；以及

控制器，所述控制器操作地连接到所述内燃发动机、所述扭矩变速器装置以及所述第一和第二扭矩机，所述控制器包括指令集，所述指令集可执行：

基于驾驶员对加速器踏板和制动器踏板的输入解释驾驶员请求，驾驶员请求包括驾驶员扭矩请求和再生制动请求；

基于该驾驶员扭矩请求和再生制动请求确定期望请求；

基于所述期望请求、驾驶员扭矩请求和先前驾驶员扭矩请求协调用于动力总成系统的扭矩限制，以确定输出扭矩上限和输出扭矩下限；

将所述输出扭矩上限和输出扭矩下限与系统约束相组合以产生最终扭矩请求；

采用最终扭矩请求来确定用于推进扭矩致动器的扭矩命令；以及

基于用于推进扭矩致动器的扭矩命令控制内燃发动机、第一和第二扭矩机以及扭矩变速器装置的离合器。

在结合附图考虑时，本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点将从用于实施如所附权利要求中限定的本教导的一些最佳模式和其他实施方式的随后的详细描述轻易理解到。

附图说明

现在将参照附图，借助于示例描述一个或多个实施方式，附图中：

图1示意性示出根据本发明的动力总成系统，该动力总成系统包括内燃发动机和多模式变速器，该多模式变速器联接到动力传动系，且其操作由混合动力控制模块控制；

图2至6示意性示出根据本发明的扭矩控制例程的细节，该扭矩控制例程用于响应于驾驶员扭矩请求中的方向变化来协调推进扭矩致动器命令，从而改善车辆驾驶质量；

图7以曲线示出根据本发明的车辆的操作，该车辆包括动力总成系统，同时执行参照图2至6描述的扭矩控制例程，且车辆操作为加速器踏板释放(tip-out)操作，同时车辆在正扭矩条件下操作。

具体实施方式

现在参照附图，其中，图示仅出于示出特定示例性实施方式的目的，并且不是为了限制它的目的，图1示意性示出动力总成系统10的元件，该动力总成系统10包括内燃发动机(发动机)12和多模式变速器(变速器)14，该变速器联接到动力传动系90，且其操作由混合模块(HCP)5控制。动力总成系统10是采用多推进扭矩致动器的动力总成系统的代表，其例如包括发动机12、相应的第一和第二扭矩机20、22以及扭矩传递离合器(例如第一离合器51和第二离合器53)。

内燃发动机(发动机)12包括旋转曲轴11，该旋转曲轴11可旋转地联接到变速器14的输入构件16。如在此描述的，旋转曲轴11联接到变速器14的输入构件16，使得曲轴11的旋转导致输入构件16的相应旋转。通过非限制性示例，曲轴11通过其固定联接到输入构件16的机构包括联接曲轴11和输入构件16的旋转的直接轴、联接曲轴11和输入构件16的旋转的啮合接合的齿轮、联接曲轴11和输入构件16的旋转的链轮和链、或者联接曲轴11和输入构件16的旋转的带轮和带。此外，曲轴11可以通过介于中间的离合器、变矩器装置或者能够将发动机曲轴11的旋转与变速器14的输入构件16的旋转脱开的其他装置联接到输入构件16。

变速器14包括第一和第二行星齿轮组40、50，该行星齿轮组相应地具有分别可旋转联接到第一和第二扭矩机20、22的元件。行星齿轮组40包括太阳轮42、支架构件44和齿圈48。支架构件44可旋转地支撑多个小齿轮46，该小齿轮46与太阳轮42啮合，且齿圈48与小齿轮46啮合。行星齿轮组50包括太阳轮52、可旋转地支撑与太阳轮52啮合的多个小齿轮56的支架构件54、以及与小齿轮56啮合的齿圈58。转子轮毂35通过中间套筒轴64与太阳轮52一致地旋转。在一个实施方式中并如在此描述的，变速器14是电动机械变速器装置，其中，第一和第二扭矩机20、22是电供能的电动机/发电机。可以理解的是扭矩机可以替代地采用水力、气动力或者其他适当的动力源，以产生在本发明中描述的概念的范围内的扭矩。进一步理解的是在此描述的概念不局限于仅采用第一和第二简单行星齿轮组的变速器，而是也可以有利地应用于采用任意多个简单或复杂行星齿轮组或其他齿轮系结构的变速器。

第一扭矩机20和第二扭矩机22封装在外壳壳体/车底(ground)24之内，并且可旋转地联接在输入构件16和变速器输出构件26之间，该变速器输出构件26与动力传动系90相互作用。第一扭矩机20包括环形定子30和环形转子32，该环形定子30固连到变速器外壳24，且该环形转子被支撑在可旋转的转子轮毂34上。第二扭矩机22包括环形定子31和环形转子33，环形定子31固连到变速器外壳24，环形转子33的支撑在可旋转的转子轮毂35上的。高压电池13将电力供给到功率逆变器17，该功率逆变器17通过传输导体41与第一定子30电连接，以控制其操作。功率逆变器17也通过传输导体43与第二定子31电连接，以控制第二扭矩机22的操作，以控制操作。第一和第二扭矩机20、22可以作为电动机或发电机操作。第一和第二扭矩机20、22的任一个可以作为电动机操作，其中，由电池13提供的存储的电能被功率逆变器17转换并提供给相应的定子30、31，以产生扭矩。第一和第二扭矩机20、22的任一个可以作为发电机操作，其中，车辆动量可以被转换成存储在电池13内的电力，或者被第二扭矩机22使用的电力。

变速器14还包括第一离合器51和第二离合器53。第一离合器51是选择性致动以将齿圈构件58固连到变速器外壳24的固连离合器或制动器。输入构件16与轴60轴向间隔开且不同心，其联接第一行星齿轮组40的支架构件44和第二行星齿轮组50的支架构件54。轴72优选地与输入元件16同轴，该轴72联接到轮毂元件70，以与输入元件16联接，用于与齿圈48共同旋转。轴62将转子轮毂34通过轮毂构件37和轴向延伸部分39与太阳轮42联接。第二离合器53嵌套在轴向延伸部分39、轮毂37和轴62之间。轮毂构件77与第二离合器53联接。与轴62同心的单独的套筒轴60将支架构件54和轮毂元件68及69联接到支架构件44，并由此将支架构件44的旋转固定联接到支架构件54的旋转。套筒轴64将转子轮毂35与太阳轮52联接。轴向延伸构件78、轮毂77和为环形轴的轴向延伸构件79将第二离合器53与第一离合器51和齿圈58联接。轴向延伸构件78外接行星齿轮组50。当第二离合器53被停止促动时，齿圈构件58从太阳轮构件42脱离。

变速器14在固定挡模式和可变模式下选择性操作，且在一个实施方式中可变模式是电可变模式。在固定挡模式下的变速器操作包括其中输出构件26的旋转速度与输入构件16的旋转速度成正比的任何操作。通过致动第一和第二离合器51、53二者，变速器14以第一传动比在一个固定挡模式下操作。在如在此描述的条件下，通过致动第一离合器51结合发动机12处于OFF状态，变速器14以第二传动比在发动机关闭固定挡模式下操作。第一传动比和第二传动比可以基于第一和第二行星齿轮组40、50的传动比来确定。在其中一个可变模式下的变速器操作包括其中输出构件26的旋转速度基于输入构件16的速度，并与第一和第二扭矩机20、22的旋转速度、行星齿轮组40、50的传动比、第一和第二离合器51、53的致动状态以及其他因素相结合来确定。

HCP 5与发动机控制模块(ECM)23、逆变器控制器15和变速器控制模块(TCM)21以及其他装置通信。HCP 5提供对ECM 23和逆变器控制器15以及接受来自车辆驾驶员的命令的操作者接口装置6提供监视控制。HCP 5协调发动机12和第一及第二扭矩机20、22之间的扭矩命令，以响应于输入到操作者接口装置6的驾驶员扭矩请求来控制输出扭矩，且这种协调通过参照图2和4-6描述的控制例程200，并更具体地说，参照图3描述的控制例程300来描述。操作者接口装置6包括操作者通过其命令车辆和动力总成系统的操作的一个或多个装置，包括，例如，加速器踏板、制动器踏板、点火钥匙、变速器挡位选择器、巡航控制装置以及其他相关装置。操作者接口装置6产生用于操作动力总成系统的命令，包括，例如，动力总成ON/OFF状态、变速器挡位选择(例如泊车、倒档、空挡和驾驶挡中的一个)、驾驶员扭矩请求以及其他相关的命令。响应于驾驶员扭矩请求和对操作者接口装置6的其他输入，动力总成系统10产生输出扭矩，该输出扭矩通过动力传动系90传递到车辆的车轮。操作者接口装置6为了容易说明被示为整体装置。

功率逆变器模块17优选地包括一对功率逆变器和相应的电动机控制模块，该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，用于提供电动机驱动或电力再生功能，以满足电动机扭矩命令。功力逆变器包括互补的三相功率电子装置，并且每个三相功率电子装置包括多个绝缘栅双极晶体管(IGBT)或其他适当的功率开关装置，用于通过以高频开关，将来自电池13的DC功率转变成用于给第一和第二扭矩机20、22中相应一个供能的AC功率。IGBT形成开关模式电源，其被构造成接收控制命令。每个三相电机的每一相包括一对IGBT。IGBT的状态被控制以提供电动机驱动机械功率产生或电功率再生功能。三相逆变器通过DC传输导体接收或提供DC电功率，并将其转变成三相AC功率或从三相AC功率转变，三相AC功率通过传输导体向第一和第二扭矩机20、22传输或从第一和第二扭矩机20、22传输三相AC功率，用于作为电动机或发电机操作。逆变器控制器15控制功率逆变器模块17，以响应于电动机扭矩命令，将电功率向第一和第二扭矩机20、22传输以及从第一和第二扭矩机20、22传输。电流跨过高压电力总线向电池13传输或从电池13传输，以将电池13放电和充电。

ECM 23操作地连接到发动机12，且功能为在多个分离线路或其他适当的通信链接上从传感器获取数据，并将致动器命令发送到发动机12。ECM 23监视发动机速度和负载，发动机速度和负载被传送到HCP 5。逆变器控制器15监视和控制第一扭矩机20的第一电动机扭矩以及第二扭矩机22的第二电动机扭矩。可替代的是，可以利用两个电子控制器，且每个控制器分别监视第一和第二扭矩机20、22中的相应一个。TCM 21监视旋转速度并控制第一和第二离合器51、53的致动和停止致动。

术语控制器、控制模块、模块、控制装置、控制单元、处理器和类似术语指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元(例如微处理器)和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)形式的非瞬态存储器部件中的任一种或各种组合。非瞬态存储器部件能够以软件或固件程序或例程、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、信号调制和缓冲电路以及能够被一个或多个处理器访问以提供所描述的功能的其他部件形式存储机器可读取指令。输入/输出电路和装置包括模拟/数字转换器和监视来自传感器的输入的相关装置，且这种输入以预设的采样频率或响应于触发事件而被监视。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语意味着包括标准和查询表的任何控制器可执行指令集。每个控制器执行控制例程，以提供期望功能，包括监视来自感测装置和其他联网控制器的输入，并执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。在正执行的操作过程中，例程可以以规则间隔，例如每100微秒或3.125、6.25、12.5、25和100毫秒执行。可替代的是，例程可以响应于触发事件的发生而执行。控制器之间的通信以及控制器、致动器和/或传感器之间的通信可以利用直连有线链接、网络通信总线链接、无线链接或者另一种适当的通信链接来实现。通信包括交换任何适当形式的数据信号，包括，例如，通过传导介质的电信号、通过空气的电磁信号、通过光波导的光学信号等等。术语模型指的是基于处理器或处理器可执行的代码以及模拟装置的物理存在或物理过程的相关联标准。如在此使用的，术语“动态”和“动态地”描述实时执行并且特征在于在例程的执行期间或者在例程的执行的迭代之间监视或以其他方式确定参数的状态并规则地或周期性地更新参数的状态的步骤或过程。

来自动力总成系统的扭矩输出可能在驾驶员扭矩请求的瞬间或者方向改变期间延迟驾驶员扭矩请求，且该延迟导致驾驶质量的退化。在结合当前扭矩命令考虑驾驶员扭矩请求的指示改变时，存在驾驶员意图操作的四个不同场景。该场景包括正升高操作、正降落操作、负升高操作和负降落操作，其中“升高”指的是加速器踏板踩下(tip-in)，“降落”指的是加速器踏板释放(tip-out)，“正”指的是输出扭矩大于零，即，向前推进，且“负”指的是输出扭矩小于零，即，用于制动。驾驶员意图的操作可能伴随有推进扭矩致动器的不良协调，例如，当一个或多个推进扭矩致动器被系统约束所限制时。这种指示变化可能导致动力传动系间隙过渡(lash transition)，这会导致动力传动系噪声。动力传动系间隙指的是由于啮合元件之间的余隙、公差叠加和其他因素造成的动力传动系90中的啮合元件之间的游隙。噪声指的是在动力传动系中可听到的和其他物理可察觉的动作，其会在动力传动系90从沿第一方向传输扭矩向沿第二相反方向传输扭矩时被导致，例如，从在加速状态下传输扭矩向在减速状态下传输扭矩过渡时。

图2和图4-6示意性示出扭矩控制例程200的细节，该例程协调推进扭矩致动器命令，包括响应于驾驶员扭矩请求中的方向变化。扭矩控制例程200通过计算对每个操作的输出扭矩范围、在范围计算之前但是在施加约束之前施加输出扭矩调整、利用操作来确定何时采用驾驶员加速器踏板繁忙度量(busyness metric)或者快速静止(fast quiescence)作为操作的量度，而作为用改善驾驶员驾驶质量。这包括将操作分成四个象限，该四个象限可以独立评估。在操作中，在一个实施方式中，扭矩控制例程200协调推进扭矩致动器命令，推进扭矩致动器命令包括发动机扭矩命令、电动机扭矩命令和离合器惯性约束。扭矩控制例程200可以被实施以控制参照图1描述的动力总成系统10的实施方式。可替代的是，扭矩控制例程200可以被实施以控制采用多个推进扭矩致动器的其他动力总成系统。可替代的是，扭矩控制例程200可以被实施以控制采用推进扭矩致动器的其他动力总成系统，该推进扭矩致动器包括内燃发动机和变速器离合器。

如参照图2清楚示出的，扭矩控制例程200的概括包括解释驾驶员请求210的例程、计算期望请求220的例程、协调扭矩限制400的例程、施加输出扭矩限制230的例程、确定致动器命令240的例程和施加致动器命令250的例程。解释驾驶员请求210的例程通过解释驾驶员对加速器踏板和制动器踏板的输入来操作，所述输入通过操作者接口装置6传送，解释驾驶员请求210包括确定驾驶员扭矩请求212和再生制动请求214。驾驶员扭矩请求212基于驾驶员对加速器踏板的输入来确定。再生制动请求214是车辆制动扭矩请求，通过将来自第一和第二电机20、22的反作用扭矩传输到动力传动系90而经由动力总成系统10实施。再生制动请求214响应于驾驶员对加速器踏板的输入(其是加速器踏板释放或者是滑行命令)以及驾驶员对制动器踏板的输入(其可以通过与经由车辆车轮制动器施加的制动扭矩命令相结合的再生制动来实现)来确定。

计算期望请求220的例程评估驾驶员扭矩请求212和再生制动请求214和结合驾驶员扭矩请求212和再生制动请求214，以确定期望请求222。期望请求222表示已经基于推进特征改进和调整的驾驶员扭矩请求212，该推进特征规定并说明将扭矩传送到动力传动系的动力总成系统10的能力并说明再生致动请求214。

协调扭矩限制400的例程采用期望请求222，以确定和协调用于推进扭矩致动器的输出扭矩限制225，如图4-6中所描述的。用于推进扭矩致动器的输出扭矩限制225包括输出扭矩上限和输出扭矩下限。

施加输出扭矩限制230的例程通过任意或另一例程将输出扭矩上限和输出扭矩下限与系统约束224组合，并施加到期望请求222，以产生最终扭矩请求232。系统约束224捕捉和反映系统的各个元件的物理和操作能力，并优选地包括机械屈服应力、电气负载能力、电池充电状态和其他这样的约束。

确定致动器命令240的例程采用最终扭矩请求232以确定用于各种推进扭矩致动器的致动器命令242，所述各种推进扭矩致动器根据其上部署例程200的动力总成系统的实施方式包括发动机12、第一和第二电机20、22以及离合器致动器和其他惯性装置。

施加致动器命令250的例程采用致动器命令242以控制致动器，从而产生响应于驾驶员扭矩请求212的推进扭矩。扭矩控制例程200优选地周期性执行，例如，在正进行的车辆操作过程中每12.5毫秒一次。

驾驶员扭矩请求212作为对例程400的输入提供，以协调输出扭矩限制，这参照图4、5和6清楚地示出。输出扭矩是通过动力传动系90传送到车辆车轮的扭矩的大小。

协调扭矩限制例程400包括采用参照图5清楚示出的协调例程500，协调多个系统监视的输入和内部限制，以确定输出扭矩上限和下限。输入包括驾驶员扭矩请求212、期望扭矩222、先前输出扭矩命令410、上梯度极限410、下梯度极限412、操作方向414和驾驶员静止时间416的测量值。先前输出扭矩命令410是从扭矩控制例程200的先前迭代确定的输出扭矩命令。

上梯度极限410表示用于扭矩控制例程200的下一次迭代的输出扭矩中的最大可允许增加，并且下梯度极限412表示用于扭矩控制例程200的下一次迭代的输出扭矩中的最大可允许减小。操作方向414表示驾驶员扭矩请求212从先前迭代的变化，且上升操作表示驾驶员扭矩请求212从先前迭代增加，而下降操作表示驾驶员扭矩请求212从先前迭代减小。驾驶员静止时间416表示自从驾驶员扭矩请求212大小已经变化起消逝的时间。从而，用于驾驶员静止时间416的低值表示最近加速器踏板运动，且用于驾驶员静止时间416的高值表示自从加速器踏板运动已经发生起已经消逝相当长时间。

图5示意性示出协调例程500，其包括用于协调系统监视的输入和内部限制以响应于上升操作或下降操作确定输出扭矩上限和输出扭矩下限的细节。这包括响应于上升操作，即，如通过操作方向414所指示的当驾驶员扭矩请求212从先前迭代增大时，而采用的第一例程510。第一例程510采用驾驶员扭矩请求212和期望请求222之间的第一差值213和驾驶员静止时间416，来确定第一标定值K1 430。图6以表格形式示出示例性表格600的一个实施方式，该表格600包括多个可允许K1值430，所述多个可允许K1值430可以根据驾驶员扭矩请求212和期望请求222之间的第一差值213以及驾驶员静止时间416来选择。第一标定值K1430与上梯度极限410的绝对值组合，以产生结果432，该结果添加到来自先前迭代420的驾驶员扭矩请求，以确定用于上升操作512的输出扭矩上限。来自先前迭代420的驾驶员扭矩请求和期望请求222之间的第二差值223被采用，以确定第二标定值K2 440，该第二标定值K2 440是从选择的K1值430的可标定标量偏移(calibratable scalar offset)。第二标定值K2 440与上梯度极限410的绝对值组合，并且该结果442从来自先前迭代的驾驶员扭矩请求212减去，以确定用于上升操作514的输出扭矩下限。

第二例程520响应于下降操作，即，如操作方向414所指示的在驾驶员扭矩请求212从先前迭代减小时，而被采用。第二例程520采用驾驶员扭矩请求212和期望请求222之间的差值213的大小以及驾驶员静止时间416来确定第一标定值K1 430。图6以表格形式示出示例性表格600的一个实施方式，该表格600包括多个可允许K1值430，该可允许K1值430可以基于驾驶员扭矩请求212和期望请求222之间的差值213的大小以及驾驶员静止时间416来选择。第一标定值K1 430与下梯度极限412的绝对值组合，且结果434从来自先前迭代420的驾驶员扭矩请求减去，以确定用于下降操作524的输出扭矩下限。驾驶员扭矩请求212和期望请求222之间的差值213的大小被采用，以确定第二标定值K2 440，该第二标定值K2 440是从选择的K1值430的可标定标量偏移。第二标定值K2 440与下梯度极限412的绝对值相组合，且该结果444被加到来自先前迭代的驾驶员扭矩请求212，以确定用于上升操作522的输出扭矩上限。

再次参照图2，施加输出扭矩限制230的例程分别将输出扭矩限制225，即相应的输出扭矩上限和下限512、514中的一个，或相应的522、524中的一个与施加到期望请求222的结果相组合，以产生最终扭矩请求232。确定致动器命令240的例程采用最终扭矩请求232，来确定用于各种推进扭矩致动器的致动器命令242，并且施加致动器命令250的例程采用致动器命令242，以控制致动器，从而产生响应于驾驶员扭矩请求212的推进扭矩。

致动器命令242被施加到扭矩致动器，以产生响应于驾驶员扭矩请求212但被约束在输出扭矩上限和下限之内的推进扭矩。在一个实施方式中，这可以包括发动机扭矩命令、电机扭矩命令以及离合器和惯性扭矩命令。发动机扭矩命令可以被提供到用于实施的发动机扭矩控制模块，用于实施的发动机扭矩控制模块确定所实现的发动机扭矩的大小。发动机扭矩命令和所实现的发动机扭矩之间的差值可以作为前馈发动机扭矩被发送。

驾驶员扭矩请求212、再生致动请求214和反馈电动机扭矩命令被组合，以确定调整的或期望的驾驶员请求。

如此，期望的驾驶员请求、诸如离合器容量限制的硬件限制、惯性影响以及扭矩致动器的扭矩容量被组合，并且通过由电池功率和电机扭矩限制强加到发动机12和第一及第二扭矩机20、22上的限制而被约束。扭矩命令242响应于驾驶员扭矩请求212，但是考虑强加于其上的各种约束和限制，以最小化驾驶员不满意。以这种方式，在驾驶员对加速器踏板和制动器踏板的输入(包括驾驶员扭矩请求212和再生制动请求214)的方向变化期间，发动机和电动机扭矩命令以及离合器惯性约束被协调，以改善驾驶质量。

图3示意性示出扭矩控制例程300，该例程是在此描述的扭矩控制例程200的应用于参照图1描述的动力总成系统14的实施方式。扭矩控制例程300包括驾驶员请求解释例程310、计算期望请求320的例程、协调扭矩限制400的例程、施加输出扭矩限制330的例程、确定致动器命令340的例程以及施加致动器命令350的例程。驾驶员请求解释例程310和计算期望请求320的例程类似于参照图2描述的相应例程210、220，且协调扭矩限制例程400参照图4至6描述，以确定用于推进扭矩致动器的输出扭矩限制325，该输出扭矩限制325包括扭矩上限和扭矩下限。

驾驶员请求解释例程310解释驾驶员对加速器踏板和制动器踏板的输入，以确定驾驶员扭矩请求312和再生制动请求314。计算期望请求320的例程估计和组合驾驶员扭矩请求312和再生制动请求314，以确定期望请求321，该期望请求321表示已经基于推进特征修改和调整的驾驶员扭矩请求312，该期望请求321规定并导致动力总成系统10向动力传动系90传递扭矩的能力并导致再生制动请求314。

协调扭矩限制的例程400采用期望请求321和驾驶员扭矩请求312以确定和协调用于推进扭矩致动器的输出扭矩限制325，如图4-6中描述的。用于推进扭矩致动器的输出扭矩限制325包括输出扭矩上限和输出扭矩下限。

施加输出扭矩限制的例程330与确定致动器命令的例程340组合，并包括发动机扭矩命令例程322、离合器惯性控制例程324以及电动机扭矩控制例程326。发动机扭矩命令例程322确定响应于驾驶员扭矩请求312的通过输出扭矩限制325所约束的发动机扭矩命令323。发动机扭矩命令323被通信到ECM 23，以控制发动机12的操作。发动机控制器23提供被发动机扭矩实现例程354评估的信息，以确定前馈发动机扭矩项355。

离合器惯性控制例程324确定离合器容量限制以及由输出扭矩限制325约束的惯性扭矩命令328，并且优选地在TCM 21内执行。电动机扭矩控制例程326确定用于第一和第二电机20、22的电动机扭矩命令327，该电动机扭矩命令327响应于期望请求321，并导致前馈发动机扭矩项355、离合器容量限制及惯性扭矩命令328和与高压电池13的充电状态和充电容量相关联的电池功率限制329。电动机扭矩命令327被通信到逆变器控制器15，该逆变器控制器15基于其确定用于第一和第二电机20、22的电动机扭矩命令。

从而，期望的驾驶员请求、离合器容量限制、惯性命令和前馈发动机扭矩被组合并被通过电池功率和电动机扭矩限制强加在第一和第二扭矩机20、22上的限制所约束，以确定电动机扭矩命令327，该电动机扭矩命令327响应于驾驶员扭矩请求312，但是考虑施强加在其上的各种约束和限制，以最小化驾驶员不满。以这种方式，发动机和电动机扭矩命令以及离合器惯性约束被协调，以改善驾驶员扭矩请求312中的方向变化期间的驾驶质量，包括管理输出扭矩以最小化动力传动系噪声的出现。

图7以曲线示出车辆的操作，该车辆包括动力总成系统，例如参照图1描述的动力总成系统10的实施方式，同时执行参照图2-6描述的扭矩控制例程200。相对于在水平轴线704上表示的时间，扭矩在竖直轴线703上表示。车辆操作包括驾驶员扭矩请求212，该驾驶员扭矩请求212包括在车辆以正扭矩条件下操作的同时加速器踏板释放操作，也称为正下降条件。释放操作在时间点701处发生。数据包括驾驶员扭矩请求710、有效最小输出扭矩限制712、最终扭矩请求714、上梯度极限716、下梯度极限718、输出扭矩上限720和输出扭矩下限722，所有这些相对于水平轴线上的时间示出。在曲线上还示出了名义上用于K1 724和K2726的值。如图所示，最终扭矩请求714响应于释放迭代地步进下降，所述释放由下梯度极限718所限制。有效最小输出扭矩限制712持续增大，表示车辆的惯性响应或者由于电池功率限制。在各步骤表示的若干迭代之后，最终扭矩请求714开始与有效最小输出扭矩限制712重合，并且随着驾驶员静止时间累积，操作开始，这是由于驾驶员扭矩请求710所指示的稳定踏板角度，允许输出扭矩上限720和输出扭矩下限722参与并被采用而用于输出扭矩调整。调整发生并且控制进行，直到操作结束，且最终扭矩请求714匹配驾驶员扭矩请求710，这如在时间点702处所指示的发生。从而，在动力总成响应于驾驶员扭矩请求中的方向变化期间，通过用于推进扭矩致动器的协调的命令，可以改善驾驶质量。使用驾驶员踏板的繁忙度，这与静止时间以及请求扭矩和当前命令扭矩之间的差值相关，扭矩上限和下限被操纵以协调推进扭矩致动器。作为示例，与驾驶员扭矩请求和当前扭矩命令之间的差值的较大量值相伴随的驾驶员扭矩请求的稳定导致以协调方式协调上限和下限以满足驾驶员扭矩请求的改善的能力。通过利用发动机火花和空气致动来控制发动机、控制变速器惯性以及控制电动机扭矩命令，扭矩控制例程200可以被采用以控制各种动力总成构造，例如，包括采用内燃发动机和两个电机的混合动力总成系统。通过利用发动机火花和空气致动控制发动机以及控制电动机扭矩命令，扭矩控制例程200可以用在采用内燃发动机和单个电机的混合动力系统中。通过利用发动机火花和空气致动来控制发动机，扭矩控制例程200可以用在仅采用内燃发动机的动力总成构造中。

在驾驶员扭矩请求的方向变化期间，如加速器踏板踩下或释放操作，这可以导致间隙过渡，系统在匹配驾驶员扭矩请求中会比所需的延迟更长，这是由于推进扭矩致动器的不良协调，尤其是当受到系统约束限制时。如此，扭矩控制例程200使用未受约束调整的输出扭矩命令作为在当前处理器循环中用于所有推进扭矩致动器的目标扭矩。驾驶员意图的操作是基于扭矩请求和命令扭矩之间的差和加速器踏板的繁忙度(也称为静止状态)来识别。驾驶员意图的操作被采用以改变每个推进扭矩致动器在被系统约束所保持的情况下的响应速率。这种操作通过基于计算的驾驶员意图操作、踏板繁忙度(静止状态)和驾驶员扭矩请求相对于系统约束的状态动态调节扭矩调整和致动器扭矩范围来改善驾驶质量。这个操作在需要在变速器处提供所请求的扭矩时应引起来自发动机的更快扭矩响应和离合器容量。这个操作在已经限制这个扭矩的应用持续一些时间的约束被突然去除的情况下减慢驾驶员请求的应用。从而提供柔性的扭矩管理。

在流程图中的流程和方块图示出了根据本发明的各种实施方式的系统、方法和计算机程序产品的架构、功能和有可能实现方式的操作。在这个方面，流程或方块图中的每个方块可以表示模块、代码的一段或一部分，代码包括用于实施特定逻辑功能的一个或多个可执行指令。也要指出的是，方块图和/或流程图中的每个块、以及方块图和/或流程图中的块的组合可以通过执行特定的功能或动作的基于专用硬件的系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实施。这些计算机程序指令也可以存贮在计算机可读介质内，该计算机可读介质可以指导计算机或另一可编程数据处理设备以特定的方式运行，使得存储在计算机可读介质产品内的指令产生制造用品，该制造用品包括实施在流程和/或方块图的一个块或多个块中指定的功能/动作的指示器件。

详细的描述和附图或图示支持和描述本教导，但是本教导的范围仅由权利要求书限定。尽管已经详细描述了用于实现本发明的一些最佳模式和其他实施方式，但是存在用于实践所附权利要求中限定的本教导的各种替代设计和实施方式。

与相关申请的交叉引用

本申请要求2015年3月6日提交的美国临时专利申请第62/129,376号的优先权和权益，该临时申请通过引用整体结合于此。

Claims (10)

1.一种用于控制动力总成系统的方法，该动力总成系统包括多个推进扭矩致动器，所述方法包括：

解释驾驶员请求，包括基于驾驶员对加速器踏板和制动器踏板的输入来确定驾驶员扭矩请求和再生制动请求；

基于驾驶员扭矩请求和再生制动请求确定期望请求；

基于期望请求、驾驶员扭矩请求和先前输出扭矩命令协调动力总成系统的扭矩限制，以确定输出扭矩上限和输出扭矩下限；

将所述输出扭矩上限和输出扭矩下限与系统约束相组合以产生最终扭矩请求；

采用所述最终扭矩请求来确定用于推进扭矩致动器的扭矩命令；以及

基于用于推进扭矩致动器的扭矩命令，通过控制器控制推进扭矩致动器。

2.如权利要求1所述的方法，其中，解释驾驶员请求，包括基于驾驶员对加速器踏板和制动器踏板的输入确定驾驶员扭矩请求和再生制动请求，包括将驾驶员请求解释为正上升操作、正下降操作、负上升操作和负下降操作中的一种，其中，上升表示加速器踏板踩下、下降表示加速器踏板释放、正表示输出扭矩大于零且负表示输出扭矩小于零。

3.如权利要求1所述的方法，其中，协调用于动力总成系统的输出扭矩限制进一步包括基于期望请求、驾驶员扭矩请求、先前输出扭矩命令以及与驾驶员对加速器踏板的输入相关的静止时间来协调用于动力总成系统的输出扭矩限制。

4.如权利要求3所述的方法，其中，基于期望请求、驾驶员扭矩请求、先前输出扭矩命令以及与驾驶员对加速器踏板的输入相关的静止时间来协调用于动力总成系统的输出扭矩限制包括：

响应于加速器踏板踩下确定上梯度极限；

基于所述静止时间、期望请求和驾驶员扭矩请求选择第一标定值；

基于所述第一标定值确定第二标定值；以及

基于所述上梯度极限、第一和第二标定值以及先前输出扭矩命令确定输出扭矩上限和输出扭矩下限。

5.如权利要求3所述的方法，其中，基于期望请求、驾驶员扭矩请求、先前输出扭矩命令以及与驾驶员对加速器踏板的输入相关的静止时间来协调用于动力总成系统的输出扭矩限制步骤包括：

响应于加速器踏板释放确定下梯度极限；

基于所述静止时间、期望请求和驾驶员扭矩请求选择第一标定值；

基于第一标定值确定第二标定值；以及

基于所述下梯度极限、第一和第二标定值以及先前输出扭矩命令确定所述输出扭矩上限和输出扭矩下限。

6.如权利要求1所述的方法，其中，将所述输出扭矩上限和输出扭矩下限与系统约束组合以产生最终扭矩请求包括将输出扭矩上限和输出扭矩下限与系统约束和期望扭矩进行仲裁，以产生最终扭矩请求。

7.一种用于控制动力总成系统的方法，该动力总成系统包括多个推进扭矩致动器，以响应于驾驶员扭矩请求中的方向变化将扭矩传递到动力传动系，所述方法包括：

基于驾驶员对加速器踏板和制动器踏板的输入确定驾驶员扭矩请求和再生制动请求中的方向变化；

基于驾驶员扭矩请求和再生制动请求确定期望请求；

基于期望请求、驾驶员扭矩请求和先前输出扭矩命令协调用于动力总成系统的扭矩限制，以确定输出扭矩上限和输出扭矩下限；

将所述输出扭矩上限和输出扭矩下限与系统约束组合以产生最终扭矩请求；

采用最终扭矩请求以确定用于推进扭矩致动器的扭矩命令；以及

基于用于推进扭矩致动器的扭矩命令，通过控制器控制推进扭矩致动器。

8.如权利要求7所述的方法，其中，基于驾驶员对加速器踏板和制动器踏板的输入确定驾驶员扭矩请求和再生制动请求中的方向变化步骤包括将驾驶员请求解释为正上升操作、正下降操作、负上升操作和负下降操作中的一种，其中，上升表示加速器踏板踩下、下降表示加速器踏板释放、正表示输出扭矩大于零且负表示输出扭矩小于零。

9.如权利要求7所述的方法，其中，协调用于动力总成系统的输出扭矩限制还包括基于期望请求、驾驶员扭矩请求、先前输出扭矩命令以及与驾驶员对加速器踏板的输入相关的静止时间协调用于动力总成系统的输出扭矩限制。

10.一种动力总成系统，包括：

内燃发动机和第一及第二扭矩机，其可旋转地联接到包括选择性致动的离合器的扭矩变速器装置；以及

控制器，所述控制器操作地连接到所述内燃发动机、所述扭矩变速器装置以及所述第一和第二扭矩机，所述控制器包括指令集，所述指令集可执行：

基于驾驶员对加速器踏板和制动器踏板的输入解释驾驶员请求，驾驶员请求包括驾驶员扭矩请求和再生制动请求；

基于该驾驶员扭矩请求和再生制动请求确定期望请求；

基于所述期望请求、驾驶员扭矩请求和先前输出扭矩命令协调用于动力总成系统的扭矩限制，以确定输出扭矩上限和输出扭矩下限；

将所述输出扭矩上限和输出扭矩下限与系统约束相组合以产生最终扭矩请求；

采用最终扭矩请求来确定用于推进扭矩致动器的扭矩命令；以及

基于用于推进扭矩致动器的扭矩命令控制内燃发动机、第一和第二扭矩机以及扭矩变速器装置的离合器。