CN1842425B - 用于机电传动装置中的功率流管理的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种针对车辆应用、用于设计成在指定的速度比范围内工作的机电功率分配式无限可变传动装置(102)中的功率管理的方法。传动装置(102)包括耦合到驱动引擎(100)的输出轴以接收功率的输入轴(103)、驱动轴(104)、两个电机E1和E2、及一对行星系U1和U2，所述行星系每个具有太阳齿轮S、环形齿轮R、一组行星齿轮P及行星齿轮架C。传动装置(102)还包括一个或多个扭矩传递装置L以连接或断开所述行星系U1、U2以便传递扭矩。驱动轴(104)与车辆的末级驱动(106)耦合以便将功率递送到车辆驱动轮(105)或从车辆驱动轮(5)重获功率。所述两个电机E1、E2经由功率控制单元(120)以电子的方式互连并分别与所述行星系U1、U2的构件耦合。传动装置(102)中的功率管理方法是基于输入轴(103)和驱动轴(104)的当前速度及扭矩以及理想的工作参数来选择的。

Description

用于机电传动装置中的功率流管理的方法和设备

技术领域

总体而言，本发明涉及用于传送旋转运动的传动装置，而更具体而言，涉及一种用于机电输出功率分配式和复合功率分配式无限可变传动装置中的功率流管理的方法。

背景技术

机动车辆中的传动装置的主要功能是将引擎或原动机的输出速度和扭矩转换成驱动轴的速度和扭矩以满足车辆的具体需求。通常，期望该功率传送以最小的功率损耗进行；即，以高的传送效率进行。为了优化总体动力传动系性能，具体而言引擎和传动装置的组合，亦期望使引擎瞬变最小并使引擎在产生好的燃料经济性、低排放和功率之间的最佳折衷的功率状态来工作。

根据达到最终理想速度比的方式，传动装置可从广义上分类为“无级”和“逐级”。逐级传动装置具有固定数目的速度比，其被顺序选择以达到最终的理想比。因而，使用最大可用引擎功率并非总是可能的，因为随着传动装置在其有限数目的固定比中变换固定比，引擎速度和负载是变化的。在传动装置设计描述中，从一个比变换到另一个比有时被称为“换档(shifting)”，并且常常与不利的扭矩中断相关联。这样的中断使总的驱动线效率偏移并且降低驾驶的舒适性。而且，对于某些应用，如农业和建筑车辆，输出扭矩中断是极不理想的，比起瞬间的效率损失更是如此。在引入预换档和离合以减少扭矩中断的较近期的设计中，这样的与换档关联的固有缺点在一定程度上得以最小化。为了降低引擎速度和扭矩变化，现代传动装置使用更多数目的可选比。

原则上，逐级传动装置不能达到提供无限数目的速度比的无级传动装置的总车辆效率。利用无级传动装置，在车辆以理想的功率水平趋向其理想速度的同时，可选择使引擎一直工作在其最优效率或最低排放点。

无级传动装置可进一步分为连续可变传动装置(CVT)和无限可变传动装置(IVT)。连续可变传动装置通常是机械的，在车辆的设计速度范围内提供连续可变的速度比。在该类传动装置中常常需要启动离合器(launch-clutch)和引擎断开装置来进行车辆发动，以及用于反向操作的单独齿轮。此外，大多数CVT设计通过接触摩擦表面来传送扭矩并且不适于高扭矩和功率的应用。

从定义上来说，无限可变传动装置能够提供无限可选的(输出输入)速度比，从反向到零、到宽范围的前向速度。对于IVT，不需要启动装置。理论上，引擎可一直直接连接到传动装置，因为存在零输出输入速度比或无穷大的输入输出速度比。IVT传动装置基于提供多个、常常是混合的功率路径的功率分配概念。在所述多个功率路径中，存在至少一个功率路径，其调节功率流并因此提供输入输出速度比控制路径。实现调节路径内的速度比变化的实际装置称为变速器(variator)。设计良好的功率分配式传动装置能在至少两个并联功率路径中将功率从输入传送到输出，一个路径为调节或变速器路径，而一个路径为机械路径。尽管速度比在变速器路径中控制，但如果效率最高，则最理想的是使大部分功率通过所述机械路径。

借助于变速器、通过调节通过变速器路径传送的功率，实现了速度比变化。存在通过变速器路径的功率完全为零的时刻。即，所有的功率通过机械路径传送。在这些时刻，传动装置产生最高的效率。在这些点的传动装置输出输入速度比或输出速度常常被称作节点或节。对应于最低输出输入速度比或最低输出速度的节点称为第一节点。对应于下一较高输出输入速度比或下一较高输出速度的节点称为第二节点，依此类推。

在机电无限可变传动装置(eVT)中，变速器是电机，即马达和发电机。使用电马达和发电机的优点包括系统设计的灵活性、可控性以及改善的性能，包括较宽范围的速度、较好的效率及降低的工作噪声。机电传动装置亦可结合能量存储装置用于补充输出功率，从而允许缩小引擎尺寸和/或在最优功率点工作较长的时间段。这些所谓的混合机电功率分配式传动装置近来已被设计用于轿车和重型卡车两者中。

有三个基本的功率分配配置：“输入功率分配”、“输出功率分配”和“复合功率分配”。这三个配置限定变速器路径内的功率与传动装置的速度比之间的不同关系。输入功率分配及输出功率分配配置常常是具有单个行星传动装置的装置，并且能够提供至少单个节点。复合功率分配配置主要与复合行星传动装置关联，并能够提供至少两个节点。

在功率分配式传动装置内，存在速度比超出某个范围并且传动装置中的电路径中的功率实际上超过通过机械路径传送的功率的数倍的时刻。该现象被称作内部功率循环。其由于在传动装置内产生不期望的热而消耗功率并降低传动效率。

对于输入功率分配式传动装置，当输出输入速度比在低于节点的某处时发生内部功率循环。当传动装置工作在低速体系(regime)中时，变速器路径中的功率实际上可超过通过所述传动装置传送的功率的数倍。同样，当工作在高的输出输入速度比(过驱动)、节点以上的某处、或反向操作时，对于输出功率分配式传动装置，可发生内部功率循环。当工作于两个节点之间时，复合功率分配式传动装置具有很高的效率。内部功率循环发生在低于第一节点或高于第二节点的某些速度比处。

为了约束通过电机的功率循环并且为了控制电功率路径中的电功率的大小，各种控制系统是公知的，例如，如在关于输出功率分配配置和输入功率分配配置的欧洲专利No.0 867 323 A2和美国专利No.5,907,191、No.5,914,575和No.5,991,683中所示的。这些控制系统采用扭矩控制例程来监视电马达扭矩并在到达所述电马达的扭矩极限时将引擎的工作点移到较高的引擎速度。然而，在这样做时，引擎在次优的点工作。

在Holmes等的美国专利No.6,478,705B1、即‘705专利中，示出了另外的控制系统。该‘705专利公开了具有耦合到引擎及第一和第二电机的两个不同齿轮组的eVT，其中所述齿轮组可以以输入分配和复合分配模式来配置。在‘705专利中公开的控制系统仅在电机之一的零速度点提供输入分配和复合分配工作模式之间的变换，由此允许离合器平滑地同步接合。然而，由于‘705专利的控制系统的模式变换独立于第二电机的状态而进行，因此，当传动装置反向工作时，并且当第二电机在模式变换期间继续向系统提供扭矩时，仍存在内部功率循环的问题。

因此，有利的是开发一种eVT，当在车辆应用所规定的设计速度比范围内工作时，其没有上述内部功率循环的问题。

发明内容

简而言之，本发明为车辆应用提供了一种用于机电功率分配式无限可变传动装置(eVT)中的功率管理的方法，所述无限可变传动装置(eVT)设计成在指定的速度比范围内工作。eVT包括耦合到驱动引擎的输出轴以接收功率的输入轴、驱动轴、两个电机、及一对行星系，所述行星系各具有太阳构件、环形构件、一组行星构件及行星齿轮架。eVT还包括一个或多个扭矩传递装置以连接或断开所述行星系的构件以便传递扭矩。驱动轴与车辆的末级驱动耦合以便将功率递送到车辆驱动轮或从车辆驱动轮重获功率。所述两个电机经由功率控制单元以电子的方式互连并分别与所述行星系的构件耦合。eVT中的功率管理方法是基于输入轴和驱动轴的当前速度及扭矩以及理想的工作参数来选择的。

本发明的一个方面提供了一种用于调节递送到驱动轴的功率的功率传送系统，所述功率传送系统包括：

具有输出轴的引擎；

一对行星系，可操作地耦合在所述输出轴和所述驱动轴之间，用于将从所述引擎输出的功率传送到所述驱动轴，每个所述行星系包括太阳齿轮、环形齿轮、一组行星齿轮和行星齿轮架；

第一电机，与所述一对行星系的第一行星系的太阳齿轮、环形齿轮、一组行星齿轮和行星齿轮架中的至少一个链接，用于从所述驱动轴接收功率和将功率传送到所述驱动轴；

第二电机，与所述一对行星系的第二行星系的太阳齿轮、环形齿轮、一组行星齿轮和行星齿轮架中的至少一个链接，用于从所述驱动轴接收功率和将功率传送到所述驱动轴；

一组扭矩传递部件，可操作地耦合到所述一对行星系，所述一组扭矩传递部件包括用于选择性地将所述第一行星系的太阳齿轮、环形齿轮、一组行星齿轮和行星齿轮架之一耦合到所述第二行星系的太阳齿轮、环形齿轮、一组行星齿轮和行星齿轮架之一的离合器，以及用于选择性地将所述第二行星系的太阳齿轮、环形齿轮、一组行星齿轮和行星齿轮架之一耦合到所述功率传送系统的固定构件的制动器；

引擎控制单元，配置成响应于基于性能目标建立的目标扭矩水平来提供引擎扭矩；

功率控制单元，可操作地耦合到所述第一和第二电机，所述功率控制单元配置成控制流到每个所述电机的电功率或流自每个所述电机的电功率，以调节递送到所述驱动轴的功率的大小，并且所述功率控制单元进一步配置成控制所述至少一组扭矩传递部件；并且

其中所述第一和第二电机各具有功率额定值P_v：

$P_v\≥\frac{{(\sqrt{\frac{{\mathrm{SR}}_2}{{\mathrm{SR}}_1}(1+\mathrm{\ψ})}-1)}^2}{\frac{{\mathrm{SR}}_2}{{\mathrm{SR}}_1}-1}{P}_{\mathrm{in}}$

其中P_in是递送到所述功率传送系统的输入的功率；

其中SR₁是所述第一电机具有零转动速度时的输出输入速度比；

其中SR₂是所述第二电机具有零转动速度时的输出输入速度比；并且

其中ψ是输入到所述第一和第二电机的电功率与在所述引擎输出轴处输入的机械功率的比。

本发明的另一个方面提供了一种用于功率传送系统中的功率调节的方法，所述功率传送系统包括：具有输出轴的引擎；一对行星单元，在所述引擎输出轴和输出驱动轴之间，每个所述行星单元具有绕太阳齿轮设置的环形齿轮、位于所述太阳齿轮和环形齿轮之间的行星齿轮以及与所述行星齿轮耦合并提供所述行星齿轮转动所绕的轴的齿轮架，所述第一行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架中的至少一个可与所述第二行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架之一接合以形成复合构件分支；耦合到所述第一行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架之一的第一电机；以及耦合到所述第二行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架之一的第二电机；耦合到所述第一和第二电机的功率控制单元，所述方法包括：

识别输出驱动轴转动速度和驱动器输入；

使用所述输出驱动轴转动速度和至少一个驱动器输入来计算引擎输出；

基于所选的性能目标确定引擎工作点；

计算所述输出驱动轴和所述引擎输出轴之间的速度比；

基于所计算的所述速度比选择所述功率传送系统的操作；

响应于所计算的所述速度比来选择对所述第一和第二电机中的每个电机的控制，当所述速度比

(a)处于第一点或处于第一点以下，选择第一组控制；

(b)大于所述第一点，选择第二组控制；以及

(c)大于第三点，选择第三组控制；

控制所述电机中的一个电机提供扭矩以便基于所述操作和控制来调节所述引擎转动速度；

控制所述电机中的第二个电机提供扭矩以便基于所述操作和控制来平衡所述第一和第二行星单元中的功率；

基于所选的性能目标来调节所述引擎以获取理想引擎输出扭矩；并且

其中所述第一组控制将来自所述第一电机的扭矩调节为：

以及将来自所述第二电机的功率调节为：

P_E2＝-P_E1+P_{pto_e}

其中：

T_R1是到所述第一行星系的环形齿轮的输入扭矩；

K₁是所述第一行星系的行星比；

是引擎速度误差的反馈函数；

P_E1是来自所述第一电机的电功率；以及

P_{pto_e}是从所述引擎和所述一对行星系取出的电功率。

本发明的又一个方面提供了一种用于功率传送系统中的功率调节的方法，所述功率传送系统包括：具有输出轴的引擎；一对行星单元，在所述引擎输出轴和输出驱动轴之间，每个所述行星单元包括绕太阳齿轮设置的环形齿轮、位于所述太阳齿轮和环形齿轮之间的行星齿轮以及与所述行星齿轮耦合并提供所述行星齿轮转动所绕的轴的齿轮架，所述第一行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架中的至少一个可与所述第二行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架之一接合以形成复合构件分支；耦合到所述第一行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架之一的第一电机；以及耦合到所述第二行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架之一的第二电机；耦合到所述第一和第二电机的功率控制单元，所述方法包括：

计算所述输出驱动轴和所述引擎输出轴之间的速度比；

基于所计算的所述速度比来选择所述功率传送系统的操作，其中(a)响应于所计算的所述速度比处于第一点或处于第一点以下，所述所选的操作为输出功率分配操作，其中在所述输出功率分配操作中，第二复合构件分支被分开，所述第二复合构件通过将所述第一行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架中的另一个与所述第二行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架中的另一个接合而形成；以及

(b)响应于所计算的所述速度比大于所述第一点，所述所选的操作为复合功率分配操作其中在所述复合功率分配操作中，所述第二复合构件分支被接合。

通过阅读以下结合附图的描述，本发明的前述及其它目的、特征和优点及其当前优选实施例将变得更清楚。

附图说明

在形成本说明书的一部分的附图中：

图1是与车辆驱动系统关联的部件的示意图；

图2是根据本发明构造并实施本发明的机电功率分配式无限可变传动装置的示意图；

图3是经修改的机电功率分配式无限可变传动装置的示意图，其与图2中所示的传动装置相似但进一步包括用于停驻和倒档(reverse)的部件；

图4是描述传动装置的控制中采用的高水平功率流和电机控制决策的流程图；

图5是用于典型引擎的恒定功率和特定于制动器的燃料消耗线的图，用来图示引擎目标曲线的确定；

图6是用来通过传动装置中的电机的操作来控制引擎速度的控制环路的框图。

在所有附图中，对应的参考标号指示对应的部分。

具体实施方式

以下的详细描述以实例的方式而不是限制的方式来说明本发明。该描述能清楚地使本领域技术人员利用本发明，描述了若干实施例、改变、变型、可替换方案以及本发明的使用，包括当前被认为最好的实施本发明的方式。

首先参照图1，用于本发明的车辆驱动系统以10概括地示出。系统10包括引擎100，机电功率分配式无限可变传动装置102，其具有来自所述引擎的输入轴103和经由末级驱动106耦合到驱动轮105的驱动轴104。系统10还包括用于控制引擎100工作的引擎控制单元110和动力传动系控制单元120，动力传动系控制单元120用于与引擎控制单元110通信并用于基于由加速器踏板122、制动器踏板124、齿轮变换选择器126、驱动模式选择器128和车辆的其它传感器提供的信息来控制传动装置102和引擎100的工作。系统可进一步包括蓄电池140，用于基于工作状况和电池电荷的状态(SOC)来向传动装置102提供功率或从传动装置102接收功率。

参考图2，示出了机电功率分配式无限可变传动装置102的第一示范性实施例。传动装置102包括机械部分和变速器部分，其中所述变速器是电机E1和E2，作为马达或发电机来工作。传动装置102具有无限的速度比并在至少两个模式下工作，即输出分配模式和复合分配模式，这取决于若干因素，包括传动装置速度比、输出速度和功率需求。为此，传动装置102在其每个模式中通过两个路径传递功率，具体而言，通过纯机械路径和通过变速器路径传递功率。所述机械路径未提供改变传动装置102的速度比的基础。所述变速器路径为两个工作模式都提供改变传动装置102的速度比的基础。因此，传动装置102在功率分配原理的基础上工作。所述传动装置亦可以串联混合模式工作，如下所述。

当处于输出分配模式时，传动装置102具有其最大的输入输出比，即其最低输出速度。尽管功率传递通常通过机械路径和变速器路径两者进行，但是，随着输出速度的增加，功率传递到达这样的点或节点，其中所有传递都发生在机械路径中。当处于复合功率分配模式时，功率传递通过有些不同的机械路径和所述变速器路径而进行，除了在传递单纯通过机械路径进行时的两个点或节点之外，所述两个节点中，一个是低速节点而另一个是高速节点。复合分配模式的低速节点对应于输出分配模式的单个节点。模式之间的过渡发生在低速模式，没有扭矩中断，或者扭矩中断是不可察觉的。因此，传动装置102提供了复合分配式传动装置和输出分配式传动装置二者的优点，所述复合分配式传动装置在其节点之间提供高效率，所述输出分配式传动装置在高输入输出速度比时以及在车辆启动时提供高效率。

同时，机电功率分配式无限可变传动装置102可采取若干配置中的任何一个，每个配置具有以下部件：

1.两个行星单元U1和U2

2.两个电机变速器E1和E2

3.扭矩传递装置L

4.输入I

5.输出O

6.控制单元K

7.壳H

其亦可具有能量存储装置E。

每个行星单元U1和U2包括：太阳构件S，围绕所述太阳构件设置的环形构件R，位于所述太阳构件和所述环形构件R之间的至少一个(并且更有可能为多个)行星P，以及与行星P耦合并提供行星P绕其转动的轴的齿轮架构件C。因此，每个行星单元U1和U2具有三个同心构件，即其太阳构件S、其环形构件R及其齿轮架构件C。典型地，太阳构件S、环形构件R和行星P是啮合的齿轮，尽管可以有单纯通过摩擦接触而没有如齿轮系中的任何机械联锁来传递功率的牵引辊。两个行星单元U1和U2包括在所述壳中，其中它们关于共同的轴X而布置。偏心设置亦是可能的。单元U1具有太阳构件S1、环形构件R1、行星P1和齿轮架构件C1。同样，单元U2具有太阳构件S2、环形构件R2、行星P2和齿轮架构件C2。优选地，第一太阳构件S1可操作地连接到第一电机E1，而第二太阳构件S2可操作地连接到第二电机E2。

当传动装置102在其复合分配模式工作时，两个行星单元U1和U2被组合。具体而言，单元U1的三个同心构件之一连接到单元U2的三个同心构件之一，并且单元U1的三个同心构件之另一个连接到单元U2的三个同心构件之另一个，这样形成两个复合构件分支而余下两个单构件分支。优选地，两个齿轮架构件C1和C2接合以形成一个复合构件分支，该复合构件分支可操作地连接到输出O。通过到另一复合构件分支或来自另一复合构件分支的离合器130，环形构件R2可以选择性地接合到太阳构件S1，或者通过制动器131连接到传动装置102的固定构件F。这余下环形构件R1和太阳构件S2作为单构件分支。一个复合构件分支连接到变速器E1、E2之一，而另一个连接到输出O。

在该实例中，由太阳构件S1和环形构件R2形成的复合构件分支连接到变速器E1，而由耦合的齿轮架构件C1和C2形成的另一个复合构件分支连接到输出O。单构件分支之一连接到输入I，而另一个连接到另一个变速器E2。在该实例中，环形构件R1连接到输入I而太阳构件S2连接到变速器E2。

现在考虑变速器E1、E2，其每个具有递送(产生)功率和接收(消耗)功率的能力。它们由电导管132通过控制单元K而连接在一起，这样，当变速器E1产生功率时，变速器E2可消耗如此产生的功率，而相反地，当变速器E2产生功率时，变速器E1可消耗所产生的功率。典型且优选地，每个变速器E1、E2是能够用作发电机和马达两者的电机。当如此构造时，每个变速器E1、E2包括安装在壳H上的定子133和在壳H内旋转的转子134。两个变速器E1和E2可选地通过控制单元K连接到能量存储单元E。

过渡装置L包括离合器130和制动器131。离合器130具有切断或中断复合构件分支之一的能力，因此将该分支中单元U1的构件与该分支中单元U2的构件断开。制动器131通过优选地将断开的构件之一夹到壳H上或者换句话说，使该断开的构件“接地”来阻止其转动。当离合器130被分开并且制动器131被施加时，传动装置102以其输出功率分配模式工作，并且相反地，当传动装置102以其复合功率分配模式工作时，离合器130被接合而制动器131被释放。

输入I可以是简单的轴、齿轮、滑轮、链轮或某种其它类型的耦合。对于输出O亦是如此。可选地，在引擎100和所述传动装置的输入I之间可存在阻尼装置。

控制单元K控制在变速器E1和E2之间传递的功率。其可传递所有功率或对其进行调整。当能量存储装置E存在时，其亦可将功率传递到装置E。能量存储装置E可采用储蓄器、电容器、电池组或机械装置如飞轮的形式。其可将功率释放到控制单元K以便传递到变速器E1、E2之一。

对于低速操作，从零车速到第一节点速度，传动装置102以输出分配模式工作。离合器130使第一太阳构件S1和电机E1与第二环形构件R2分开。对应地，制动器131接合，使第二环形构件R2固定到地(ground)或固定构件F。

在零车速，电机E2是静止的，并提供单独的反作用扭矩源以允许车辆加速。电机E1处于自由轮转状态。在零速度，该反作用扭矩不消耗机械功率并且仅消耗很少的电功率，因此，任一电机都不提供或消耗任何实质性的电功率。

随着车辆向前移动，电机E2增加转动速度，而电机E2上的扭矩负载减小。车辆加速所需的扭矩在引擎100和电机E2之间共享，电机E2作为马达工作以向输出O提供辅助扭矩。同时，电机E1用作发电机，向太阳构件S1提供抵抗扭矩到，因此平衡施加到环形构件R1的引擎扭矩。电机E1产生的电功率通过控制单元K来调节并被发送以便驱动电机E2。

随着车速进一步增加，电机E2的速度继续增加而扭矩对应地继续减小。电机E2的速度和扭矩处于相反的转动方向，直到所述传动装置遇到第一节点，在这里电机E2的扭矩瞬时降到零。同时，电机E1的速度变为零。在该第一节点，没有功率通过变速器路径。相反地，所有功率正在通过机械功率路径传送。

第一节点标志着输出分配模式的结束以及用于传动装置102工作的复合功率分配模式的开始。在该第一节点，离合器130接合，将第二环形构件R2连接到第一太阳构件S1并连接到第一电机E1。制动器131分开，将第二环形构件R2从固定构件F释放。

随着车速继续增加，电机E2的速度开始减小而扭矩开始以沿相反方向增加。电机E2作为发电机工作，将机械能转换成电能。同时，电机E1颠倒方向，并增加转动速度，用作马达以将电能重新转换成机械能。最后，传动装置102遇到第二节点，在这里电机E2的速度瞬时降到零，并且电机E1的扭矩变为零。

在所述第二节点以上，电机E2转动的方向颠倒，并且电机E1的扭矩开始沿相反方向增加。电机E2返回到马达工作，而电机E1返回到作为发电机工作。

由于从输出分配到复合分配的模式变换在速度和扭矩上是连续的，其是平滑的功率变换。下面阐述的本发明的功率流管理方法以杠杆作用影响低速操作中的输出分配配置与中到高速操作期间的复合分配配置的优点，从而在整个速度范围内消除了内部功率循环。因此，传动装置102能够在宽的速度范围内提供高水平的工作效率。

本领域普通技术人员将认识到，传动装置102的功能可通过附加其它离合器、制动器和齿轮来增强，如图示了离合器136和制动器138的附加的图3中所示。附加离合器136和制动器138提供了停驻和串联混合模式反向功能。停驻功能通过接合离合器136和制动器138来实现。

对于串联电混合反向操作，接合制动器138，使第一齿轮架C1接地到固定构件F。离合器136被分开，使第一齿轮架C1从输出轴O断开。接合制动器131，使第二环形构件R2接地到固定构件F。离合器130被分开，使第二环形构件R2从第一太阳构件S1并从电机E1释放。

在串联电混合反向操作期间，第一行星系U1用作输入I和电机E1之间的增速器。第二行星系U2用作电机E2和输出O之间的减速器。来自引擎的机械输入I通过第一行星系U1驱动电机E1以产生电功率。第一行星系U1放大输入速度，这在很多情况下对于电机产生电功率是理想的。电功率然后由电机E2用来通过使扭矩放大的第二行星系U2来向车辆提供动力。

将参考图4的流程图中所示的重复性步骤的单个序列来描述本发明的用于传动装置102中的功率流管理的方法。该单个序列在车辆工作期间以预定的时间间隔重复执行，以使传动装置102和引擎保持在理想的工作状态。初始地，如步骤S100所示，获取传感器输出。其中，确定标识为ω_d的驱动轴O的速度。驱动轴O的速度信息可通过安装用来直接检测驱动轴速度的一个或多个传感器来提供，或可通过被驱动轮105的速度间接确定。其它传感器信息将典型地包括引擎速度、加速器踏板位置、制动器踏板位置、电池的电荷状态、齿轮变换选择器和驱动模式选择器。

接下来，确定理想驱动轴扭矩T_d和功率P_d，如图4的步骤S110所示。驱使车辆以达到驱动器的理想性能所需的扭矩由加速踏板的位置PA和制动器踏板的位置PB设置：

T_d＝C_K1·PA-C_K2-C_K3·PB

等式(1)

其中C_k1、C_k2和C_k3为常数。对于非混合操作，C_k2和C_k3一般为零。对于混合操作，C_k2和C_k3可均为非零，从而允许负输出扭矩命令。负输出扭矩命令将使车辆变慢并且允许重获车辆的动能以便于电池或其它能量存储装置的再充电。该模式的操作一般称作再生性制动。输出到驱动轴的理想功率然后如下计算：

P_d＝ω_d·T_d

等式(2)

当车辆以高速运行时，到驱动轴O的最大输出扭矩可通过最大可用功率来限制。在该情况下，输出到驱动轴的最大功率由加速踏板的位置PA和制动器踏板的位置PB来确定：

P_d＝C_K4·PA-C_K5-C_K6·PB

等式(3)

其中C_k4、C_k5和C_k6为常数。在非混合操作中，C_k4和C_k6一般为零。输出到驱动轴的理想扭矩然后如下式计算：

$T_d=\frac{P_d}{{\mathrm{\ω}}_d}$

等式(4)

表示由等式(1)到等式(4)为每一个驱动轴速度和踏板位置所建立的关系的图可在使用前存储在与控制单元K关联的ROM或其它合适的存储部件中。可替换地，所述等式可直接根据等式(1)到等式(4)在控制单元K中在线计算。

利用低速模式下的混合操作，可能理想的是在短距离内驱动车辆，其中如果所需的传动装置输出功率P_d小，则关闭引擎。这将防止引擎在低功率工作点工作，在所述低功率工作点，引擎的热效率典型地差。在此，该状况称作“仅用电的(electric-only)操作”。在仅用电的操作中，电机E2提供功率以驱使车辆经历通过行星系U2获得的速度降低。没有扭矩施加到电机E1。电池或其它能量存储装置用来向电机E2提供功率。

图4中的步骤120图示了以仅用电的模式来工作的决策。当所命令的输出功率P_d高时，当所要求的输出扭矩T_d高时或如果存储在电池或其它能量存储装置中的能量低时，在高车速一般禁止仅用电的操作。在该仅用电的模式中，电机E2可用来驱使车辆，如图4中的步骤125所示。例如，当由于高速而需要重启引擎时，可使用电机E1来重启引擎。

图4中表示为130的下一步骤将确定理想引擎输出功率P_e。理想引擎输出功率P_e由所需的驱动轴功率P_d加上从引擎和传动装置取出的任何机械功率P_{pto_m}和电功率P_{pto_e}来确定。在理想引擎输出功率的计算中，考虑了动力传动系效率η，例如，如下式所示：

$P_e=\frac{(P_d+P_{\mathrm{pto}\_m}{+P}_{\mathrm{pto}\_e})}{\mathrm{\η}}$

等式(5)

机械功率取出(take off)P_{pto_m}包括驱动各种辅助机器装置所需的所有机械功率，如空调的压缩机和水冷却泵。电功率取出P_{pto_e}包括用来对车辆电池充电的电功率以及车上各种电装置如收音机、灯等消耗的电功率。在传动装置102专用于仅调节速度比的情况下，不从传动装置102取出电功率，而P_{pto_e}为零。

在混合操作中，在再生性制动期间，电功率P_{pto_e}一般在大小上等于P_d，而在符号上与P_d相反。这样，如根据等式(5)计算的所需引擎功率将平衡用于辅助机器的机械功率并且传动装置输出所贡献的制动能量将用来对电池或其它能量存储装置再充电。

图4中所示的下一步骤S140需要针对所选性能目标来确定理想引擎工作点。本发明的方法允许来自引擎的输出功率被传送到驱动轴以实现各种理想的性能目标，如燃料经济性的最大化。

通过使用引擎的特定于制动器的燃料消耗(BSFC)图，可实现引擎燃料经济性的最大化。如图5中所示的BSFC图可以以实验的方式获取。如图5中可见，纵坐标指示引擎速度，而横坐标指示引擎输出扭矩。对于一个给定的恒引擎功率线，如对应于引擎输出功率P_{e_a}的A-A，存在一个提供最低的BSFC或最佳燃料经济性的点A1。点A1处的引擎的速度ω_{e_a}和扭矩T_{e_a}建立了最优燃料经济性功率状态P_{e_a}(ω_{e_a}，T_{e_a})。在一个相邻的恒功率线B-B上，相似的燃料经济性功率状态P_{e_b}(ω_{e_b}，T_{e_b})可在点B1处标识。对于每一个恒功率线，通过重复所述过程，可建立一系列的燃料经济性功率状态P_{e_i}(ω_{e_i}，T_{e_i})，i＝(a，b，c，...)。每个燃料经济性功率状态之间的连接线，从低功率到高功率，限定了引擎的工作曲线，其中对于所需引擎输出功率获得了最佳燃料经济性。由于该工作曲线的极值点位于引擎的最大功率工作点，因此，当加速器踏板处于其最大值时，该方法同时提供最大的车辆加速度。对于各理想引擎输出功率水平P_e，该工作曲线可作为扭矩T_e和速度ω_e的查询表存储在与控制器K关联的ROM或其它数据存储部件中。

在本发明的方法的一个变型中，一个可替换的目的是对于各引擎输出功率水平，实现最低排放点处的引擎操作。排放图可以以实验的方法获取以产生相似于图5中所示的BSFC图的数据，根据其，针对最低排放的相似工作曲线可建立并作为扭矩T_e和速度ω_e的查询表或其它回归方程式存储在与控制器K关联的ROM或其它数据存储部件中。

本领域普通技术人员将认识到，其它校准是可能的，其中建立了在最低引擎BSFC和最低排放之间提供折衷的性能目标，因为这些一般在不同的引擎工作点获取。在确定所述性能目标时亦可考虑其它约束，如车中的噪声或振动水平。

在图4的步骤140中，当识别了用于所选性能目标的理想引擎工作点时，计算输出输入速度比，如步骤150所示。传动装置的速度比是用来确定传动装置工作体系和用于电机E1和E2的控制结构的参数之一。

在第一节点，所述传动装置在输出功率分配和复合分配配置之间变换。在该节点的输出输入速度比由以下给出：

${\mathrm{SR}}_{o-i\left(1\right)}=\frac{K_1}{K_1+1}<1$

等式(6)

其中K₁是第一行星系U1的行星比，定义为第一环形构件R1与太阳构件S1的节径比。相似地，第二节点处的输出输入速度比由以下给出：

${\mathrm{SR}}_{o-i\left(2\right)}=\frac{K_1{K}_2}{K_1{K}_2-1}>1$

等式(7)

其中K₂是第二行星系U2的行星比，定义为第二环形构件R2与太阳构件S2的节径比。

在等式(6)所定义的速度比以下，传动装置102在低速体系中工作，其中，通过接合制动器131并分开离合器130，传动装置102处于输出功率分配配置中。在该速度比以上，传动装置102在高速体系中工作，其中，通过接合离合器130并分开制动器131，传动装置102采取复合功率分配配置。该决策示于步骤160中。从输出功率分配模式到复合功率分配配置的变换可进一步受到其它约束，如最小引擎速度约束和最小车速约束。

当传动装置在两个节点之间工作在复合分配模式时，在电机处所需的最大功率可近似为：

P_{elc_max}≈α·P_in+β·P_{pto_e}

等式(8)

其中P_in是递送到传动装置的输入的功率，

$\mathrm{\&alpha;}=\frac{\sqrt{\mathrm{\&phi;}}-1}{\sqrt{\mathrm{\&phi;}}+1},$ $\mathrm{\&phi;}=\frac{{\mathrm{SR}}_{o-i\left(2\right)}}{{\mathrm{SR}}_{o-i\left(1\right)}}$

等式(9，10)

并且对于所有条件，0≤β≤1，因此：

$\frac{\sqrt{\mathrm{\&phi;}}-1}{\sqrt{\mathrm{\&phi;}}+1}<P_{\mathrm{elc}\_\max }<\frac{\sqrt{\mathrm{\&phi;}}-1}{\sqrt{\mathrm{\&phi;}}+1}\&CenterDot;P_{\mathrm{in}}+P_{\mathrm{pto}\_e}$

等式(11)

一旦已选择了引擎的理想工作点和传动装置的工作体系，电机之一E1或E2与引擎节流阀一起可被操作以将引擎驱动到理想工作点并提供所要求的输出轴功率。在本发明中，这是通过使用前馈和反馈控制环路来实现的。图6中示出了引擎速度控制环路的一个实例。在前述的图4的步骤140中，计算理想引擎工作速度ω_ed。将该理想引擎工作速度与测量的引擎速度ω_e比较，则计算出速度误差e。反馈控制律FB对该误差起作用以产生反馈控制马达扭矩T_{m_fb}，该扭矩将施加到选为速度控制马达的电机。作为实例，所述控制律可以是本领域普通技术人员熟知的比例或比例积分控制律。

为了在反馈控制中提供更快的瞬态响应或更佳的稳定性裕度，前馈控制律FF可用来计算可叠加到电机扭矩上的前馈扭矩T_{m_ff}。该前馈扭矩基于理想引擎工作扭矩T_ed。前馈扭矩一般表示在稳态条件下平衡理想引擎工作扭矩所需的电机扭矩。

在本发明中，在大多数工作模式和传动装置输出输入速度比范围中，电机E1用来控制引擎速度。如在此所用，术语“速度机器”指的是用于速度控制的电机。在高输出速度的非混合模式操作下，为了改善稳定性裕度，可能理想的是使用电机E2作为速度机器。因此，在高输出速度的非混合模式操作中，控制结构切换成使用E2作为速度机器。在本实施例中，该控制结构在直接驱动比(direct drive ratio)，即在SR_o-i＝1的点切换。然而，只要速度比满足等式(12)，可为该切换选择输出输入速度比的其它值SR_s。

SR_o-i(1)＜SR_s＜SR_o-i(2)

等式(12)

图6中所示的恒定偏移扭矩T_os被叠加到速度机器扭矩上，以在控制结构改变时提供平滑过渡。

未用作速度机器的电机被调节以平衡对传动装置的功率需求。如在此所用，使用的术语“功率机器”是指用来平衡对行星传动装置的功率需求的电机。

返回图4，在步骤170，基于工作模式和输出输入速度比来确定控制结构。速度机器和功率机器亦被选择。

如前结合步骤S160和S170所述，在SR_o-i＝SR_o-i(1)时存在体系变化，而在SR_o-i＝1时存在控制结构变化。速度比中的这两个变化点，连同其它条件，将整个速度比范围分成三段，如下面的表(1)所示。相应地，三个控制体系可如下详细描述来定义。

表(1)

段	条件	功率分配	速度机器	功率机器
					SG-I	SR<sub>o-i</sub>≤SR<sub>o-i(1)</sub>	输出	E1	E2
SG-II	SR<sub>o-i(f)</sub>＜SR<sub>o-i</sub>＜1或混合模式	复合	E1	E2
					SG-III	SR<sub>o-i</sub>＞1和非混合模式	复合	E2	E1

对于其中设置了机器命令的每个电机E1、E2，不同段优选地具有不同计算例程。

在段SG-I，第一电机E1用作“速度机器”而第二电机E2用作“功率机器”。传动装置102处于输出功率分配配置。用于第一电机E1的扭矩命令值T_E1如下计算：

等式(13)

其中T_R1是输入到传动装置102的第一环形构件R1的扭矩，而是速度误差ω_e ^*-ω_e的反馈函数。

输入扭矩T_R1通过下式与引擎扭矩命令T_e相关：

$T_{R1}=T_e-\frac{P_{\mathrm{pto}\_m}}{{\mathrm{\&eta;\&omega;}}_e}$

等式(14)

例如，速度误差的反馈函数

可采用如下在等式(15a)或(15b)中示出的形式：

等式(15a)

或者

等式(15b)

其中，C_f1、C_f2和C_f是常数，而C_offset是允许结构间平滑过渡的偏移常数。

在段SG-I中，计算用于第二电机E2的功率命令值P_E2以平衡电系统功率：

P_E2＝-P_E1+P_{pto_e}

等式(16a)

可替换地，可设置用于第二电机E2的扭矩命令值T_E2以平衡系统功率：

$T_{E2}=[\frac{K_1}{K_2+1}\&CenterDot;\frac{1}{{\mathrm{SR}}_{o-i}}-\frac{K_1+1}{K_2+1}]\&CenterDot;T_{E1}-\frac{P_{\mathrm{pto}\_e}}{(K_2+1){\mathrm{\&omega;}}_d}$

等式(16b)

在段SG-II中，第一电机E1保持为“速度机器”，提供扭矩以控制驱动线速度，同时第二电机E2保持为“功率机器”，提供对行星系U1和U2的功率平衡需求。段SG-I和段SG-II的关键差别在于，在段SG-II中，传动装置102工作在复合功率分配配置中。

对于段SG-II，用于第一电机E1的新扭矩命令值T_E1由等式(17)定义如下：

等式(17)

其中，

是速度误差的反馈函数，其采用与示于上面的等式(15a)和(15b)中的相同的形式。

在段SG-II中，用于第二电机E2的功率命令值P_E2由等式(16a)定义。相似地，人们可设置用于第二电机的扭矩命令值T_E2：

$T_{E2}=\frac{T_{E1}}{K_2}-\frac{T_{R1}}{K_1{K}_2}$

等式(18)

在第三工作段SG-III中，传动装置102连续工作在复合功率分配配置中，但控制结构优选地被改变。第一电机E1现在用作“功率机器”，而第二电机E2变为“速度机器”。用于速度机器的扭矩命令值T_E2可根据等式(19)来计算如下：

等式(19)

其中，

是速度误差的反馈函数，其采用与示于上面的等式(15)中的

相同的形式。

用于功率机器(E1)的对应命令值根据下式计算：

P_E1＝-P_E2+P_{pto_e}

等式(20a)

可替换地，用于第一电机E1的扭矩命令T_E1可如下计算：

$T_{E1}=\frac{T_{R2}}{K_1}+K_2\&CenterDot;T_{E2}$

等式(20b)

本领域普通技术人员将容易地认识到，除了用于在传动装置102的每个工作段为电机E1和E2确定命令值的上述等式以外，亦可基于电机E1和E2的大小将扭矩和功率命令值限制到最大值。

一旦已为传动装置102选择工作体系，即SG-I、SG-II或SG-III以及关联的控制结构，如图4的步骤S160和S170所示，对速度机器、功率机器和引擎的控制并行实施，如图4的步骤S180A、S180B和S180C所示。

如步骤S180A所示，对速度机器的控制主要依赖于传动装置102中使用的电机类型。对于同步永磁电机，施加到绕组线圈的电压可根据设置的扭矩命令值来控制，以通过固定过程获得扭矩的目标值。电压控制通过常规的电子电路来实现。可替换地，流过绕组线圈的电流可根据设置的扭矩命令值以常规方式来控制，以获得目标扭矩值。

如步骤S180B所示，对功率机器的控制亦主要依赖于传动装置102中使用的电机类型。功率命令一般转换成给电机的电命令，如依赖于施加的电压的电流命令。与速度机器一样，电压和电流可以以常规方式来控制。

最后，如步骤S180C所示，对引擎的控制依赖于对速度机器的控制。引擎控制因此意味着通过例如控制引擎燃料添加、注入或点火正时(sparktiming)和/或节流阀位置等来进行的引擎扭矩控制。本发明可部分地以计算机实施的过程和用于实施那些过程的设备的形式来实施。本发明亦可部分以在诸如软盘、CD-ROM、硬驱动器或其它计算机可读存储介质的有形介质上实施的包含指令的计算机程序代码的形式来实施，其中当所述计算机程序代码加载到诸如计算机、微处理器或逻辑电路的电子装置中并由其执行时，所述装置变为实施本发明的设备。

本领域普通技术人员将认识到，电机E1和E2，即变速器，必须具有用于操作的最小功率额定值，如上所述。下面的等式描述传动装置机械输入功率P_in(在输入轴)、传动装置电输入功率(在电功率取出)P_pto-e和最大变速器功率P_vmax之间的功率关系。这些关系可用来建立用于每个变速器或电机E1、E2的最小功率额定值。

假设SR₁为第一变速器处于零转动速度时的传动装置输出输入速度比，而SR₂为第二变速器处于零转动速度时的传动装置输出输入速度比。变速器之一的最大功率在下式定义的速度比时获得：

${\mathrm{SR}}_{\max }=\sqrt{{\mathrm{SR}}_1\&CenterDot;{\mathrm{SR}}_2(1+\mathrm{\&psi;})}$

等式(21a)

其中(等式(21b))是变速器功率路径中的电输入功率与输入轴处的机械输入功率之比。假设SR₂≥SR₁，变速器功率与传动装置机械输入功率的最大功率比如下给出：

${\left(\frac{P_v}{P_{\mathrm{in}}}\right)}_{\max }=\frac{{(\sqrt{\frac{{\mathrm{SR}}_2}{{\mathrm{SR}}_1}(1+\mathrm{\&psi;})}-1)}^2}{\frac{{\mathrm{SR}}_2}{{\mathrm{SR}}_1}-1}$

等式(22)

因此，对于传动装置输入轴处的设计指定的输入功率P_in并且对于设计的混合功率比ψ，用于变速器的最小功率额定值如下建立：

$P_v\&GreaterEqual;\frac{{(\sqrt{\frac{{\mathrm{SR}}_2}{{\mathrm{SR}}_1}(1+\mathrm{\&psi;})}-1)}^2}{\frac{{\mathrm{SR}}_2}{{\mathrm{SR}}_1}-1}{P}_{\mathrm{in}}$

等式(23)

通常，ψ被视为混合功率比。即，从变速器路径取出的功率与在输入轴输入到传动装置的机械功率的比。混合功率通常以电功率的形式，但可以是液压功率或其它形式的功率。

本发明亦可部分地以计算机程序代码的形式实施，例如，不论存储在存储介质、加载到计算机和/或由计算机执行，还是通过一些传输介质传输，如通过电线或线缆、通过光纤、或经由电磁辐射，其中，当计算机程序代码加载到计算机并由计算机执行时，计算机变成用于实践本发明的设备。当实施于通用微处理器时，该计算机程序代码段将该微处理器配置为创建具体的逻辑电路。

根据以上，可以看出，本发明的若干目的得以实现，而且获得了其它有利结果。由于在以上构造中可进行各种改变而不脱离发明的范围，因此意图是以上描述中包含的或示于附图中的所有内容应解释为说明性的，而不是限制性的。

Claims (31)

1.一种用于调节递送到驱动轴的功率的功率传送系统，所述功率传送系统包括：

具有输出轴的引擎；

一对行星系，可操作地耦合在所述输出轴和所述驱动轴之间，用于将从所述引擎输出的功率传送到所述驱动轴，每个所述行星系包括太阳齿轮、环形齿轮、一组行星齿轮和行星齿轮架；

第一电机，与所述一对行星系的第一行星系的太阳齿轮、环形齿轮、一组行星齿轮和行星齿轮架中的至少一个链接，用于从所述驱动轴接收功率和将功率传送到所述驱动轴；

第二电机，与所述一对行星系的第二行星系的太阳齿轮、环形齿轮、一组行星齿轮和行星齿轮架中的至少一个链接，用于从所述驱动轴接收功率和将功率传送到所述驱动轴；

一组扭矩传递部件，可操作地耦合到所述一对行星系，所述一组扭矩传递部件包括用于选择性地将所述第一行星系的太阳齿轮、环形齿轮、一组行星齿轮和行星齿轮架之一耦合到所述第二行星系的太阳齿轮、环形齿轮、一组行星齿轮和行星齿轮架之一的离合器，以及用于选择性地将所述第二行星系的太阳齿轮、环形齿轮、一组行星齿轮和行星齿轮架之一耦合到所述功率传送系统的固定构件的制动器；

引擎控制单元，配置成响应于基于性能目标建立的目标扭矩水平来提供引擎扭矩；

功率控制单元，可操作地耦合到所述第一和第二电机，所述功率控制单元配置成控制流到每个所述电机的电功率或流自每个所述电机的电功率，以调节递送到所述驱动轴的功率的大小，并且所述功率控制单元进一步配置成控制所述至少一组扭矩传递部件；并且

其中所述第一和第二电机各具有功率额定值P_v：

$P_v\&GreaterEqual;\frac{{(\sqrt{\frac{{\mathrm{SR}}_2}{{\mathrm{SR}}_1}(1-\mathrm{\&psi;})}-1)}^2}{\frac{{\mathrm{SR}}_2}{{\mathrm{SR}}_1}-1}{P}_{\mathrm{tn}}$

其中P_in是递送到所述功率传送系统的输入的功率；

其中SR₁是所述第一电机具有零转动速度时的输出输入速度比；

其中SR₂是所述第二电机具有零转动速度时的输出输入速度比；并且

其中ψ是输入到所述第一和第二电机的电功率与在所述引擎输出轴处输入的机械功率的比。

2.如权利要求1的功率传送系统，其中所述功率控制单元配置成响应于所述驱动轴和所述引擎输出轴之间的速度比来选择用于所述第一和第二电机的控制结构。

3.如权利要求2的功率传送系统，其中所述功率控制单元配置成控制所述第一和第二电机之一以提供扭矩来调节所述速度比。

4.如权利要求2的功率传送系统，其中所述功率控制单元配置成控制所述第一和第二电机之一以提供扭矩来平衡所述一对行星系中的功率。

5.如权利要求1的功率传送系统，其中所述功率控制单元配置成响应于所述驱动轴和所述引擎输出轴之间的速度比来选择性地控制所述至少一组扭矩传递部件。

6.如权利要求5的功率传送系统，其中所述功率控制单元配置成控制所述至少一组扭矩传递部件以便按照输出功率分配配置来选择性地耦合所述一对行星系的两个或多个部件，在所述输出功率分配配置中，所述离合器被分开，而所述制动器被施加。

7.如权利要求5的功率传送系统，其中所述功率控制单元配置成控制所述至少一组扭矩传递部件以便按照复合功率分配配置来选择性地耦合所述一对行星系的两个或多个部件，在所述复合功率分配配置中，所述离合器被接合，而所述制动器被释放。

8.如权利要求5的功率传送系统，其中在所述第一和第二电机中的至少一个电机的转动速度基本上为零的点，所述功率控制单元配置成控制所述至少一组扭矩传递部件，以便在输出功率分配配置和复合功率分配配置之间改变所述一对行星系之间的一个或多个耦合，其中在所述输出功率分配配置中，所述离合器被分开，而所述制动器被施加，在所述复合功率分配配置中，所述离合器被接合，而所述制动器被释放。

9.如权利要求1的功率传送系统，进一步包括可操作地耦合到所述第一和第二电机的能量存储装置；并且

其中所述功率控制单元可操作地耦合到所述能量存储装置以调节在所述能量存储装置、所述第一电机和所述第二电机之间流动的电能。

10.如权利要求9的功率传送系统，其中所述引擎控制单元配置成关闭所述引擎；并且

其中所述功率控制单元进一步配置成

控制所述扭矩传递部件以解耦所述第一和第二行星系；并且调节从所述能量存储装置流到所述第一和第二电机中的至少一个电机的电功率，其中所述电机通过所述第二行星系向所述驱动轴提供功率。

11.如权利要求2的功率传送系统，其中所述功率控制单元配置成响应于所述速度比

(a)在第一点或在第一点以下，使用第一控制来调节来自所述第一电机和所述第二电机的扭矩；以及

(b)大于所述第一点，使用第二控制来调节来自所述第一电机和所述第二电机的扭矩。

12.如权利要求11的功率传送系统，其中所述功率控制单元进一步配置成响应于所述速度比大于第三点，使用第三控制来调节来自所述第二电机和所述第一电机的扭矩。

13.如权利要求12的功率传送系统，其中所述功率控制单元进一步配置成：当所述速度比大于所述第一点时，使用所述第三控制替代所述第二控制，以调节来自所述第一电机和所述第二电机的扭矩。

14.如权利要求11的功率传送系统，其中所述功率控制单元配置成响应于所述速度比处于所述第一点或处于所述第一点以下，将来自所述第一电机的扭矩调节为：

以及将来自所述第二电机的功率调节为：

P_E2＝-P_E1+P_{pto_e}

其中：

T_R1是到所述第一行星系的环形齿轮的输入扭矩；

K₁是所述第一行星系的行星比；

是引擎速度误差的反馈函数；

P_E1是来自所述第一电机的电功率；并且

P_{pto_e}是从所述引擎和所述一对行星系取出的电功率。

15.如权利要求11的功率传送系统，其中所述功率控制单元配置成响应于所述速度比大于所述第一点，将来自所述第一电机的扭矩调节为：

以及将来自所述第二电机的功率调节为：

P_E2＝-P_E1+P_{pto_e}

其中：

T_R1是到所述第一行星系的环形齿轮的输入扭矩；

K₁是所述第一行星系的行星比；

K₂是所述第二行星系的行星比；

SR_o-i是速度比；

是引擎速度误差的反馈函数；

P_E1是来自所述第一电机的电功率；以及

P_{pto_e}是从所述引擎和所述一对行星系取出的电功率。

16.如权利要求11的功率传送系统，其中所述功率控制单元配置成响应于所述速度比大于所述第一点，将来自所述第二电机的扭矩调节为：

以及将来自所述第一电机的功率调节为：

P_E1＝-P_E2+P_{pto_e}

其中：

T_R1是到所述第一行星系的环形齿轮的输入扭矩；

K₁是所述第一行星系的行星比；

K₂是所述第二行星系的行星比；

SR_o-i是速度比；

ω_d是驱动轴速度；

是引擎速度误差的反馈函数；

P_E2是来自所述第二电机的电功率；以及

P_{pto_e}是从所述引擎和所述一对行星系取出的电功率。

17.如权利要求11的功率传送系统，其中所述功率控制单元配置成响应于所述速度比

(a)大于所述第一点并且在小于第二点的第三点以下，将来自所述第一电机的扭矩调节为：

以及将来自所述第二电机的功率调节为：

P_E2＝-P_E1+P_{pto_e}

其中：

T_R1是到所述第一行星系的环形齿轮的输入扭矩；

K₁是所述第一行星系的行星比；

K₂是所述第二行星系的行星比；

SR_o-i是速度比；

是引擎速度误差的反馈函数；

P_E1是来自所述第一电机的电功率；

P_{pto_e}是从所述引擎和所述一对行星系取出的电功率；

(b)处于或大于所述第三点，将来自所述第二电机的扭矩调节为：

以及将来自所述第一电机的功率调节为：

P_E1＝-P_E2+P_{pto_e}

其中：

T_R1是到所述第一行星系的环形齿轮的输入扭矩；

K₁是所述第一行星系的行星比；

K₂是所述第二行星系的行星比；

SR_o-i是速度比；

ω_d是驱动轴速度；

是引擎速度误差的反馈函数；

P_E2是来自所述第二电机的电功率；以及

P_{pto_e}是从所述引擎和所述一对行星系取出的电功率。

18.如权利要求1的功率传送系统，其中所述功率控制单元进一步配置成控制所述至少一组扭矩传递部件以解耦所述第一和第二行星系，从所述引擎通过所述第一行星系驱动所述第一电机以产生电功率，以及从所述第二电机通过所述第二行星系以倒档操作来驱动所述驱动轴；并且

其中所述功率控制单元进一步配置成调节从所述第一电机流到所述第二电机的电功率。

19.如权利要求18的功率传送系统，其中所述第一行星系配置成提高所述引擎的所述输出轴和所述第一电机之间的转动速度；并且

其中所述第二行星系配置成减小所述第二电机和所述驱动轴之间的转动速度。

20.如权利要求1的功率传送系统，其中所述引擎控制单元和所述功率控制单元被配置用于混合模式操作。

21.如权利要求1的功率传送系统，其中所述引擎控制单元和所述功率控制单元被配置用于非混合模式操作。

22.如权利要求1的功率传送系统，其中所述引擎控制单元和所述功率控制单元被配置用于仅用电的操作。

23.如权利要求1的功率传送系统，其中所述引擎控制单元和所述功率控制单元被配置用于串联混合模式操作，其中在串联混合模式操作中，所述第一行星系、所述第二行星系、所述第一电机和所述第二电机以串联方式耦合。

24.一种用于功率传送系统中的功率调节的方法，所述功率传送系统包括：具有输出轴的引擎；一对行星单元，在所述引擎输出轴和输出驱动轴之间，每个所述行星单元具有绕太阳齿轮设置的环形齿轮、位于所述太阳齿轮和环形齿轮之间的行星齿轮以及与所述行星齿轮耦合并提供所述行星齿轮转动所绕的轴的齿轮架，所述第一行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架中的至少一个可与所述第二行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架之一接合以形成复合构件分支；耦合到所述第一行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架之一的第一电机；以及耦合到所述第二行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架之一的第二电机；耦合到所述第一和第二电机的功率控制单元，所述方法包括：

识别输出驱动轴转动速度和驱动器输入；

使用所述输出驱动轴转动速度和至少一个驱动器输入来计算引擎输出；

基于所选的性能目标确定引擎工作点；

计算所述输出驱动轴和所述引擎输出轴之间的速度比；

基于所计算的所述速度比选择所述功率传送系统的操作；

响应于所计算的所述速度比来选择对所述第一和第二电机中的每个电机的控制，当所述速度比

(a)处于第一点或处于第一点以下，选择第一组控制；

(b)大于所述第一点，选择第二组控制；以及

(c)大于第三点，选择第三组控制；

控制所述电机中的一个电机提供扭矩以便基于所述操作和控制来调节所述引擎转动速度；

控制所述电机中的第二个电机提供扭矩以便基于所述操作和控制来平衡所述第一和第二行星单元中的功率；

基于所选的性能目标来调节所述引擎以获取理想引擎输出扭矩；并且

其中所述第一组控制将来自所述第一电机的扭矩调节为：

以及将来自所述第二电机的功率调节为：

P_E2＝-P_E1+P_{pto_e}

其中：

T_R1是到所述第一行星系的环形齿轮的输入扭矩；

K₁是所述第一行星系的行星比；

是引擎速度误差的反馈函数；

P_E1是来自所述第一电机的电功率；以及

P_{pto_e}是从所述引擎和所述一对行星系取出的电功率。

25.如权利要求24的功率调节方法，其中所述第二组控制将来自所述第一电机的扭矩调节为：

以及将来自所述第二电机的功率调节为：

P_E2＝-P_E1+P_{pto_e}

其中：

T_R1是到所述第一行星系的环形齿轮的输入扭矩；

K₁是所述第一行星系的行星比；

K₂是所述第二行星系的行星比；

SR_o-i是速度比；

是引擎速度误差的反馈函数；

P_E1是来自所述第一电机的电功率；以及

P_{pto_e}是从所述引擎和所述一对行星系取出的电功率。

26.如权利要求24的功率调节方法，其中所述第三组控制将来自所述第一电机的扭矩调节为：

以及将来自所述第二电机的功率调节为：

P_E1＝-P_E2+P_{pto_e}

其中：

T_R1是到所述第一行星系的环形齿轮的输入扭矩；

K₁是所述第一行星系的行星比；

K₂是所述第二行星系的行星比；

SR_o-i是速度比；

ω_d是驱动轴速度；

是引擎速度误差的反馈函数；

P_E2是来自所述第二电机的电功率；以及

P_{pto_e}是从所述引擎和所述一对行星系取出的电功率。

27.如权利要求24的功率调节方法，其中选择所述功率传送系统的操作的步骤是响应于所计算的所述速度比

(a)处于第一点或处于第一点以下，选择输出功率分配操作，其中在所述输出功率分配操作中，第二复合构件分支被分开，所述第二复合构件通过将所述第一行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架中的另一个与所述第二行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架中的另一个接合而形成；以及

(b)大于所述第一点，选择复合功率分配操作，其中在所述复合功率分配操作中，所述第二复合构件分支被接合。

28.如权利要求24的用于功率传送系统中的功率调节的方法，其中选择低速混合操作，所述低速混合操作包括以下步骤：

解耦所述第一和第二行星单元；

将所述引擎输出扭矩调节为零；

将来自能量存储装置的电功率递送到所述第二电机；以及

控制所述第二电机以通过所述第二行星单元向所述输出驱动轴提供扭矩。

29.一种用于功率传送系统中的功率调节的方法，所述功率传送系统包括：具有输出轴的引擎；一对行星单元，在所述引擎输出轴和输出驱动轴之间，每个所述行星单元包括绕太阳齿轮设置的环形齿轮、位于所述太阳齿轮和环形齿轮之间的行星齿轮以及与所述行星齿轮耦合并提供所述行星齿轮转动所绕的轴的齿轮架，所述第一行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架中的至少一个可与所述第二行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架之一接合以形成复合构件分支；耦合到所述第一行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架之一的第一电机；以及耦合到所述第二行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架之一的第二电机；耦合到所述第一和第二电机的功率控制单元，所述方法包括：

计算所述输出驱动轴和所述引擎输出轴之间的速度比；

基于所计算的所述速度比来选择所述功率传送系统的操作，其中

(a)响应于所计算的所述速度比处于第一点或处于第一点以下，所述所选的操作为输出功率分配操作，其中在所述输出功率分配操作中，第二复合构件分支被分开，所述第二复合构件通过将所述第一行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架中的另一个与所述第二行星单元的太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和齿轮架中的另一个接合而形成；以及

(b)响应于所计算的所述速度比大于所述第一点，所述所选的操作为复合功率分配操作，其中在所述复合功率分配操作中，所述第二复合构件分支被接合。

30.如权利要求29的方法，进一步包括响应于为所述输出驱动轴选择倒档操作来选择串联混合操作的步骤，其中在所述串联混合操作中，所述第一行星系、所述第二行星系、所述第一电机和所述第二电机以串联方式耦合。

31.如权利要求29的方法，其中所述响应于所计算的所述速度比选择复合功率分配操作的步骤进一步包括：

(a)响应于所计算的所述速度比大于所述第一点并小于或等于第二点，选择所述复合功率分配操作的第一模式；以及

(b)响应于所计算的所述速度比大于所述第二点，选择所述复合功率分配操作的第二模式。

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