专利名称：混合动力系统的预计和即刻输出扭矩控制结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及混合动力系统的控制系统。
背景技术：
这一部分的内容仅仅是提供与本公开相关的背景技术，并不构成现有技术。
已知混合动力结构包括扭矩产生装置(包括内燃机和电机)，其通过传动装置将 扭矩传递至输出元件。 一种典型的混合动力系包括双模式复合_分配机电变速器，该变速 器利用输入元件和输出元件，其中所述输入元件用于从原动机动力源(优选为内燃机)接 收牵引扭矩。输出元件可操作地连接到机动车辆的传动系，用以将牵引扭矩传递到那儿。用 作电动机和发电机的电机产生输入至变速器的扭矩，其独立于从内燃机输入的扭矩。电机 可将通过车辆传动系传递的车辆动能转换为电能，该电能可存储在电能存储装置中。控制 系统监测车辆和操作员的各种输入，并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、和在电能存储装置与电机之间调节电能交换以管理变速 器的输出(包括扭矩和转速)。
发明内容
—种用于控制混合动力系统中的扭矩以有选择地传递机械动力至输出元件的方 法，包括监测加速器踏板和制动踏板的操作员输入，和确定即刻加速器输出扭矩需求、预计 加速器输出扭矩需求、即刻制动输出扭矩需求、预计制动输出扭矩需求和轴扭矩响应类型。 基于所述即刻加速器输出扭矩需求和所述即刻制动输出扭矩需求来确定对所述变速器的 输出元件的输出扭矩指令。
参考附图，现在借助于实例描述一个或多个实施例，其中
图1为根据本公开的典型混合动力系的示意图； 图2为根据本公开的控制系统和混合动力系的典型结构的示意图；以及 图3和图4为根据本公开的、用于控制和管理混合动力系统中的扭矩的控制系统
结构的示意流程图。
具体实施例方式
现在参考附图，其中其图示仅为示出某些具体实施例的目的，而不是限制这些具 体实施例的目的，图l和图2示出了示例的机电混合动力系。图l示出了根据本公开的 典型机电混合动力系，包括操作地连接到发动机14及第一和第二电机('MG-A')56和('MG-B') 72的双模式复合_分配机电混合变速器10。发动机14及第一和第二电机56和72每个都产生可传递至变速器10的动力。发动机14及第一和第二电机56和72产生的并传递至变速器IO的动力以输入和电机扭矩(本文分别称为T工、TA和TB)及速度(本文分别称为N工、NA和NB)的形式来描述。 示例的发动机14包括多缸内燃机，并可为火花点燃式或压燃式发动机，其有选择地操作在几个状态中，以通过输入轴12将扭矩传递至变速器10。发动机14包括操作地联接至变速器10的输入轴12的曲轴(未示出)。转速传感器11监测输入轴12的转速。由于输入轴12上在发动机14与变速器10之间的扭矩消耗部件(例如，液压泵(未示出)和/或扭矩管理装置(未示出))的设置，发动机14的动力输出(包括转速和发动机扭矩)可不同于输入至变速器10的输入速度N工和输入扭矩TIQ 示例的变速器10包括三个行星齿轮组24、26和28以及四个可有选择接合的扭矩传递装置(即，离合器C1 70、 C2 62、 C3 73和C4 75)。如本文所使用的，离合器指的是任意形式的摩擦扭矩传递装置，例如，包括单盘或复盘离合器或部件、带式离合器、和制动器。优选由变速器控制模块(下文称为'TCM' )17控制的液压控制回路42可操作以控制离合器状态。离合器C2 62和C4 75优选包括液压式旋转摩擦离合器。离合器Cl 70和C3 73优选包括液压控制的固定装置，其可有选择地"接地"至变速器壳体68。离合器C1 70、 C262、C3 73和C475中的每一个都优选为液压式，通过液压控制回路42有选择地接收加压液压流体。 第一和第二电机56和72优选包括三相AC电机，每个都包括定子(未示出)和转子(未示出)以及各自的解析器80和82。各电机的电机定子接地至变速器壳体68的外面部分，且包括具有从其延伸的电绕阻的定子芯。第一电机56的转子支撑在毂衬齿轮上，该毂衬齿轮通过第二行星齿轮组26操作地附接到轴60上。第二电机72的转子固定地附接到套轴毂66上。 每个解析器80和82都优选包括可变磁阻装置，该装置包括解析器定子(未示出)和解析器转子(未示出)。解析器80和82被适当地定位和组装在第一和第二电机56和72中的相应一个上。解析器80和82的各自的定子操作地连接到第一和第二电机56和72的定子中的一个上。解析器转子操作地连接到第一和第二电机56和72的相应一个的转子上。每个解析器80和82信号地和操作地连接到变速器功率逆变器控制模块(下文称为'TPIM' ) 19，并且每个都感测和监测解析器转子相对于解析器定子的旋转位置，从而监测第一和第二电机56和72中相应一个的旋转位置。另外，从解析器80和82输出的信号被解译，以分别提供第一第二电机56和72的转速，即NA和NB。 变速器10包括输出元件64 (例如轴)，其操作地连接到车辆(未示出)的传动系90，以向传动系90提供传送至车轮93的输出动力，图1中示出了一个车轮93。输出元件64处的输出动力被表示为输出转速N。和输出扭矩T。。变速器输出速度传感器84监测输出元件64的转速和旋转方向。每个车轮93都优选配备有适于监测车轮速度Vss—TO的传感器94，其输出由参考图2描述的分布式控制模块系统的控制模块监测，以确定车速，以及用于制动控制、牵引控制和车辆加速管理的绝对和相对车轮速度。 由于从燃料或电能存储装置(下文中称为'ESD')74中存储的电势能的能量转换，产生发动机14的输入扭矩及第一和第二电机56和72的电机扭矩(分别为1\、 1\和Tb)。ESD 74通过DC传输导体27高压DC联接到TPIM 19。传输导体27包括接触器开关38。当接触器开关38闭合时，在正常操作下，电流可在ESD 74与TPIM 19之间流动。当接触器开关38打开时，中断ESD 74与TPIM 19之间的电流流动。TPIM 19通过传输导体29将电能从第一电机56传进和传出，TPIM 19类似地通过传输导体31将电能从第二电机72传进和传出，以响应于电机扭矩i;和Te来满足第一和第二电机56和72的扭矩指令。根据ESD 74是在充电还是在放电来将电流输入或输出ESD 74。 TPIM 19包括成对的功率逆变器(未示出)和相应的电机控制模块(未示出)，所述电机控制模块构造成接收扭矩指令，并由此控制逆变器状态，以提供满足指令的电机扭矩i;和Te的电机驱动或再生功能。功率逆变器包括已知的互补三相功率电子装置，并且每个都包括多个绝缘栅双极晶体管(未示出)，该双极晶体管用于通过高频转换来将ESD 74的DC功率转换为驱动第一和第二电机56和72中相应一个的AC功率。绝缘栅双极晶体管形成构造为接收控制指令的开关模式电源。通常各三相电机的每个相位都有一对绝缘栅双极晶体管。绝缘栅双极晶体管的状态被控制成提供电机驱动机械能产生或电能再生功能。三相逆变器通过DC传输导体27接收或供应DC电能，并将其转换为三相AC功率或从三相AC功率转换为DC电能，AC功率通过传输导体29和31分别被传送至第一和第二电机56和72或从其传出，以使电机56和75操作为电动机或发电机。 图2为分布式控制模块系统的示意性框图。下文所述元件包括总车辆控制结构的子设备，并提供图1中所述示例的混合动力系的协作系统控制。分布式控制模块系统综合相关信息和输入，并执行算法，以控制各种致动器来满足控制目标，包括与燃料经济性、排放、性能、操纵性、以及硬件(包括ESD 74的电池及第一和第二电机56和72)的保护相关的目标。分布式控制模块系统包括发动机控制模块(下文中称为'ECM' )23、 TCM 17、电池组控制模块(下文中称为'BPCM') 21和TPIM 19。混合控制模块(下文中称为'HCP') 5提供ECM 23、 TCM 17、 BPCM 21和TPIM 19的管理控制和协作。用户接口 ( 'UI')13操作地连接到多个装置上，车辆操作员由此控制或指导机电混合动力系的操作。所述装置包括加速器踏板113( 'AP')、操作员制动踏板112( 'BP')、变速器档位选择器114( 'PRNDL')和车速巡航控制(未示出)。变速器档位选择器114可具有不连续的多个操作员可选位置，包括使能前进和后退方向之一的输出元件64的旋转方向。 前述控制模块通过局域网(下文中称为'LAN')总线6与其它控制模块、传感器和致动器通信。LAN总线6允许各种控制模块之间的操作参数的状态和致动器指令信号的结构化通信。使用的具体通信协议是专用的。LAN总线6及适当的协议在上述控制模块及提供功能(包括，例如防抱死制动、牵引控制和车辆稳定性)的其它控制模块之间提供了可靠稳定的通信和多路控制模块交互。多路通信总线可用于提高通信速度，并提供一定水平的信号冗余和完整性。各控制模块之间的通信还可使用直连来实施，例如串行外围接口('SPI')总线(未示出)。 HCP 5提供混合动力系的管理控制，用于协调ECM 23、TCM 17、TPIM 19和BPCM 21的操作。基于用户接口 13和混合动力系(包括ESD 74)的各种输入信号，HCP 5确定操作员扭矩需求、输出扭矩指令、发动机输入扭矩指令、变速器10的所应用的扭矩传递离合器Cl 70、 C2 62、 C3 73和C4 75的离合器扭矩、以及用于第一和第二电机56和72的电机扭矩L和Te。 TCM 17操作地连接到液压控制回路42，并提供各种功能，包括监测各种压力感测装置(未示出)和产生及发送控制信号至各种螺线管(未示出)，从而控制包含在液压控 制回路42内的压力开关和控制阀。 ECM 23操作地连接到发动机14，用于通过多个分立的线路(为方便起见，图示为 聚集的双向接口线缆35)从传感器获取数据和控制发动机14的致动器。ECM 23从HCP 5 接收发动机输入扭矩指令。ECM 23基于发送至HCP 5的所监测的发动机速度和的负荷确 定在该时间点提供给变速器10的实际发动机输入扭矩TIQ ECM 23监测转速传感器11的 输入以确定至输入轴12、转换为变速器输入速度N工的发动机输入速度。ECM 23监测传感 器(未示出)的输入以确定其它发动机操作参数的状态，包括，例如歧管压力、发动机冷却 剂温度、环境大气温度和大气压力。发动机负荷可从例如歧管压力确定，或者可选地，从监 测至加速器踏板113的操作员输入来确定。ECM 23产生和发送指令信号来控制发动机致动 器，包括例如燃料喷射器、点火模块和节气控制模块(这些模块均未示出)。
TCM 17操作地连接到变速器10，并监测传感器(未示出)的输入来确定变速器操 作参数的状态。TCM 17产生和发送指令信号来控制变速器10，包括控制液压控制回路42。 TCM 17至HCP 5的输入包括各离合器即Cl 70、 C2 62、 C3 73和C4 75的估算离合器扭矩 以及输出元件64的旋转输出速度N。。其它致动器和传感器可用来提供用于控制目的的从 TCM 17至HCP 5的其它信息。TCM 17监测压力开关(未示出)的输入，并有选择地致动液 压控制回路42的压力控制螺线管(未示出)和换档螺线管(未示出)，以有选择地致动各 种离合器C170、C2 62、 C3 73和C4 75来实现各种变速器操作范围状态，如下文所述。
BPCM 21信号地连接至监测ESD 74 (包括电流和电压参数的状态)的传感器(未 示出)，以给HCP 5提供表示ESD 74的电池参数状态的信息。电池的参数状态优选包括电 池荷电状态、电池电压、电池温度和可用电池功率，称为范围PBAT MIN至PBAT MX。
制动控制模块(下文中称为'BrCM' ) 22操作地连接到每个车轮93上的摩擦制动 器(未示出)。BrCM22监测至制动踏板112的操作员输入，并产生控制摩擦制动器的控制 信号和向HCP 5发送控制信号，以基于此操作第一和第二电机56和72。
控制模土央ECM 23、TCM 17、TPIM 19、BPCM 21和BrCM22中的每一个都优选为通用 数字计算机，包括微处理器或中央处理单元、存储介质(包括只读存储器('ROM')、随机存 取存储器('RAM')、电可编程只读存储器('EPROM'))、高速时钟、模数('A/D')和数模 ('D/A')电路、输入/输出电路和装置('I/O')以及适当的信号调节和缓冲电路。每个 控制模块都具有一组控制算法，包括存储在其中一个存储介质中且执行以提供各计算机相 应功能的常驻程序指令和标定值。控制模块之间的信息传递优选地使用LAN总线6和SPI 总线来完成。在预定循环期间执行控制算法，使得每个循环至少执行一次各算法。存储在非 易失性存储装置中的算法由其中一个中央处理单元来执行，以监测来自感测装置的输入， 并执行控制和诊断程序，以使用预定标定值控制致动器的操作。在混合动力系正在进行的 操作期间，循环以规则的间隔来执行，例如每3. 125、6. 25、12. 5、25和100毫秒。可选地，算 法可响应于事件的发生来执行。 如下面参考表格1所描述的，示例的混合动力系有选择地操作在几个操作范围状 态中的一个，所述操作范围状态可根据发动机状态和变速器状态来描述，所述发动机状态 包括发动机运行状态('ON')和发动机停机状态('OFF')之一，所述变速器状态包括多 个固定档位和无级变速操作模式。
表格1
描述 发动纟几状态变速器操作应用的
范围状态离合器
Ml—Eng一OffOFFEVT Mode 1Cl 70
Ml一Eng一OnONEVT Mode 1Cl 70
GlON固定档位1C70C4 75
G2ON固定档位2Cl 70C2 62
M2—Eng—OffOFFEVT Mode 2C2 62
M2—Eng OnONEVT Mode 2C2 62
G3ON固定档位3C2 62C4 75
G4ON固定档位4C2 62C3 73 每个变速器操作范围状态都在表格中进行了描述，并示出了对于各操作范围状态 应用了离合器Cl 70、 C2 62、 C3 73和C4 75中的具体哪个。通过应用离合器Cl 70以将 第三行星齿轮组28的外齿轮元件"接地"来选择第一无级变速模式，即EVT Mode 1或Ml。 发动机状态可为ON( 'Ml_Eng_0n')或OFF( 'Ml_Eng_0ff')之一。通过只应用离合器C2 62以将轴60连接到第三行星齿轮组28的行星架上来选择第二无级变速模式，即EVT Mode 2或M2。发动机状态可为ON( 'M2_Eng_0n，)或0FF( 'M2_Eng_0ff，)之一。为了该说明 的目的，当发动机状态为OFF时，发动机输入速度等于零转每分钟('RPM')，即发动机曲轴 不旋转。固定档位操作提供了变速器10的输入-输出速度(即，N乂N。)的固定比率操作。 第一固定档位操作('Gl')通过应用离合器C1 70和C4 75来选择。第二固定档位操作 ('G2')通过应用离合器C1 70和C2 62来选择。第三固定档位操作('G3')通过应用离 合器C2 62和C4 75来选择。第四固定档位操作('G4')通过应用离合器C2 62和C3 73 来选择。由于行星齿轮24、 26和28中降低的传动比，输入-输出速度的固定比率操作随着 增大的固定档位操作而增大。第一和第二电机56和72的旋转速度(分别为NA和N》依赖 于通过离合作用限定的机构的内部旋转，并且与在输入轴12测量的输入速度成比例。
响应于通过加速器踏板113和制动踏板112被用户接口 13捕获的操作员输入， HCP 5和一个或多个其它控制模块确定扭矩指令，以控制扭矩产生装置(包括发动机14以 及第一和第二电机56和72)来满足在输出元件64处传递至传动系90的操作员扭矩需求。 基于来自用户接口 13和包括ESD 74的混合动力系的输入信号，HCP 5分别确定操作员扭 矩需求、从变速器10至传动系90的指令输出扭矩、从发动机14的输入扭矩、用于变速器10 的扭矩传递离合器C1 70、C262、C3 73和C4 75的离合器扭矩、以及用于第一和第二电机 56和72的电机扭矩，如下所述。 最终车辆加速度可被包括例如道路载荷、道路坡度和车辆质量的其它因素影响。 变速器10的操作范围状态基于混合动力系的多个操作特性来确定。这包括通过加速器踏 板113和制动踏板112发送至用户接口 13的操作员扭矩需求，如前所述。操作范围状态可 基于由指令引起的混合动力系扭矩需求来预测，以使第一和第二电机56和72操作在电能产生模式或扭矩产生模式中。操作范围状态可通过最优化算法或程序来确定，所述最优化算法或程序基于操作员对动力的需求、电池荷电状态、和发动机14及第一和第二电机56和72的能量效率来确定最优系统效率。控制系统基于执行的最优化程序的结果来管理发动机14及第一和第二电机56和72的扭矩输入，从而系统效率被最优化来管理燃料经济性和电池荷电。另外，操作可基于部件或系统中的故障来确定。HCP 5监测扭矩产生装置，并响应于输出元件64处期望的输出扭矩确定需要的从变速器10的动力输出，以满足操作员扭矩需求。从上面的描述应当理解，ESD 74及第一和第二电机56和72为其间动力流而电可操作联接。另外，发动机14、第一和第二电机56和72以及机电变速器10机械操作地联接以在其间传递动力，从而产生至输出元件64的动力流。 图3示出了用于控制和管理动力系统中以可执行的算法和标定值的形式驻存于上述控制模块中的扭矩和动力流的控制系统结构，所述动力系统具有多个扭矩产生装置(下面参考图1和2所示混合动力系统所描述)。控制系统结构可应用于具有多个扭矩产生装置的任意动力系统，所述扭矩产生装置包括如具有一个电机的混合动力系统、具有多个电机的混合动力系统和非混合动力系统。 图3的控制系统结构描述了通过控制模块的相关信号的流程。操作中，监测至加速踏板113和制动踏板112的操作员输入来确定操作员扭矩需求('To—req')。监测发动机14和变速器10的操作来确定输入速度('Ni')和输出速度('No')。策略最优化控制方案('策略控制')310基于输出速度和操作员扭矩需求确定优选输入速度('Ni_Des')、优选发动机状态和变速器范围状态('混合范围状态Des')并基于混合动力系的其它操作参数(包括电池功率限制以及发动机14、变速器10、第一和第二电机56和72的响应极限)来进行优化。策略最优化控制方案310优选由HCP 5在每100ms循环和每25ms循环期间执行。 策略最优化控制方案310的输出被使用在换档执行和发动机起动/停止控制方案('换档执行和发动机起动/停止')320中，以指令变速器操作中的改变('变速器指令')，包括改变操作范围状态。这包括如果优选的操作范围状态不同于当前操作范围状态，那么通过指令改变离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75中的一个或多个的应用以及其它变速器指令来指令执行改变操作范围状态。当前操作范围状态('混合范围状态实际')和输入速度分布('Ni_Prof')可被确定。输入速度分布为即将输入速度的估计，优选地包括是即将循环的目标输入速度的标量参数值。发动机操作指令和操作员扭矩需求基于变速器操作范围转变期间的输入速度分布。 在其中一个控制循环期间反复地执行战术控制方案('战术控制和操作')330以基于输出速度、输入速度、操作员扭矩需求和变速器的当前操作范围状态来确定操作发动机的发动机指令('发动机指令')，包括从发动机14至变速器10的优选输入扭矩。发动机指令还包括含全缸操作状态和汽缸停用操作状态之一的发动机状态和含供应燃料状态和切断燃料状态的发动机状态，其中在汽缸停用操作状态中，一部分发动机汽缸不活动和不被供应燃料。 各离合器的离合器扭矩('Tcl')在TCM 17中被估计，包括当前应用的离合器和未应用的离合器，与输入元件12作用的当前发动机输入扭矩('Ti')在ECM 23中确定。执行电机扭矩控制方案('输出和电机扭矩确定')340以确定从动力系的优选输出扭矩('Tocmd')，在该实施例中，其包括用于控制第一和第二电机56和72的电机扭矩指令('TA'， 'TB')。优选输出扭矩是基于各离合器的估计离合器扭矩、从发动机14的当前输入扭矩、当 前操作范围状态、输入速度、操作员扭矩需求和输入速度分布。第一和第二电机56和72通 过TPIM 19基于优选输出扭矩来控制，以满足优选电机扭矩指令。电机扭矩控制方案340 包括在6. 25ms和12. 5ms循环期间有规律地执行的算法代码，以确定优选电机扭矩指令。
图4细化了用于控制和管理混合动力系统中输出扭矩的系统，参考图1和2中的 混合动力系统和图3的控制系统结构来描述。当变速器档位选择器114的操作员选择位置 指令车辆沿前进方向的操作时，混合动力系控制成将输出扭矩传递至输出元件64，从而至 传动系90，以在车轮93产生牵引扭矩，响应于操作员对加速器踏板113的输入向前推进车 辆。优选地，只要输出扭矩足以克服车辆的外部载荷(例如，由于道路坡度、空气动力学载 荷和其它载荷)，向前推进车辆就导致车辆向前加速。 BrCM 22指令车轮93上的摩擦制动器施加制动力，并产生用于变速器10的产生负 输出扭矩的指令，所述负输出扭矩响应于至制动踏板112和加速器踏板113的净操作员输 入而与传动系90作用。优选地，只要施加的制动力和负输出扭矩足以克服在车轮93处的 车辆动能就可减速和停止车辆。所述负输出扭矩与传动系90作用，从而向机电变速器10 和发动机14传递扭矩。通过机电变速器10作用的负输出扭矩可传递至第一和第二电机56 和72，以产生用于存储在ESD 74中的电能。 至加速器踏板113和制动踏板112的操作员输入包括可单独确定的操作员扭矩需 求输入，包括即刻加速器输出扭矩需求('输出扭矩需求加速即刻')、预计加速器输出扭矩 需求('输出扭矩需求加速预计')、即刻制动输出扭矩需求('输出扭矩需求制动即刻')、 预计制动输出扭矩需求('输出扭矩需求制动预计')和轴扭矩响应类型('轴扭矩响应类 型')。如本文所使用的，术语"加速器"指的是当变速器档位选择器114的操作员选择位置 指令车辆沿前进方向操作时操作员作对向前推进的需求，优选是导致提高车速超过当前车 速。术语"减速"和"制动"指的是优选导致车速从当前车速降低的操作员需求。即刻加速 器输出扭矩需求、预计加速器输出扭矩需求、即刻制动输出扭矩需求、预计制动输出扭矩需 求、和轴扭矩响应类型为图4中所示控制系统的单独输入。 即刻加速器输出扭矩需求是基于当前发生的至加速器踏板113的操作员输入来 确定的，包括在输出元件64处产生优选用于加速车辆的即刻输出扭矩的需求。即刻加速器 输出扭矩需求是未定型的，但是可通过影响动力系控制外的车辆操作的事件来定型。这类 事件包括动力系控制中用于防抱死、牵引控制和车辆稳定性控制的车辆水平中断，其可用 于不定型或比率限制即刻加速器输出扭矩需求。 预计加速器输出扭矩需求是基于至加速器踏板113的操作员输入来确定的，包括 在输出元件64处的最优或优选输出扭矩。预计加速器输出扭矩需求优选等于正常操作期 间的即刻加速器输出扭矩需求，例如当未指令防抱死制动、牵引控制或车辆稳定性中任意 一个时。当指令防抱死制动、牵引控制或车辆稳定性中任意一个时，预计加速器输出扭矩需 求保持优选的输出扭矩，使得响应于与防抱死制动、牵引控制或车辆稳定性控制有关的输 出扭矩指令而减小即刻加速器输出扭矩需求。 混合制动扭矩包括在车轮93处产生的摩擦制动扭矩和在输出元件64处产生的输 出扭矩的组合，在输出元件64处产生的输出扭矩与制动系90作用，以响应于至制动踏板112的操作员输入来减速车辆。 即刻制动输出扭矩需求是基于当前发生的至制动踏板112的操作员输入来确定的，包括在输出元件64处产生即刻输出扭矩的需求，以实施与传动系90作用的优选减速车辆的扭矩。即刻制动输出扭矩需求是基于至制动踏板112的操作员输入和控制摩擦制动器产生摩擦制动力矩的控制信号来确定的。 预计制动输出扭矩需求包括响应于至制动踏板112的操作员输入而在输出元件64处的最佳或优选制动输出扭矩，不管至制动踏板112的操作员输入，服从可允许在输出元件64处产生的最大制动输出扭矩。在一个实施例中，输出元件64处产生的最大制动输出扭矩被限制为-0. 2g。当车速接近零时，不管至制动踏板112的操作员输入，预计制动输出扭矩需求可逐步停止至零。如用户所期望的，会存在预计制动输出扭矩需求被设定为零的操作情形，例如当操作员将变速器档位选择器114设定为倒档时，和当分动箱(未示出)被设定为四轮驱动低范围时。预计制动输出扭矩需求设定为零的操作情形是那些由于车辆操作因素而导致混合制动不是优选的那些情形。 轴扭矩响应类型包括用于定型和比率限制(rate-limit)通过第一和第二电机56和72的输出扭矩响应的输入状态。轴扭矩响应类型的输入状态可为激活状态，优选包括令人满意的限制状态、最大范围状态和未激活状态之一。当指令的轴扭矩响应类型为激活状态时，输出扭矩指令为即刻输出扭矩。优选地，该响应类型的扭矩响应尽可能地快。
预计加速器输出扭矩需求和预计制动输出扭矩需求为策略最优化控制方案('策略控制')310的输入。策略最优化控制方案310确定变速器10的期望操作范围状态('混合范围状态Des')和从发动机14至变速器10的期望输入速度('Ni Des')，其包括换档执行和发动机运转状态控制方案('换档执行和发动机起动/停止')320的输入。
通过利用电子节气门控制系统(未示出)控制发动机节气门的位置来改变发动机14的进气量，从而实现从发动机14输入的扭矩的改变，该输入扭矩与变速器10的输入元件相互作用，所述改变包括打开发动机节气门以增大发动机扭矩和关闭发动机节气门以减小发动机扭矩。通过调节点火正时，包括从平均最佳扭矩点火正时延迟点火正时以减小发动机扭矩，可实现从发动机14的输入扭矩的改变。发动机状态可在发动机停机状态与发动机起动状态之间变化，以实现输入扭矩的变化。发动机状态可在全汽缸工作状态和汽缸停用工作状态之间变化，在汽缸停用工作状态中，一部分发动机汽缸不被供给燃料。通过将发动机14有选择地操作在供应燃料状态和切断燃料状态之一可改变发动机状态，其中在切断燃料状态中，发动机旋转且不被供应燃料。通过有选择地应用和停用离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75可指令和实现变速器10执行从第一操作范围状态至第二操作范围状态的换档。 即刻加速器输出扭矩需求、预计加速器输出扭矩需求、即刻制动输出扭矩需求、预计制动输出扭矩需求和轴扭矩响应类型被输入到战术控制和操作方案330，以确定包括发动机14的优选输入扭矩的发动机指令。 战术控制和操作方案330可分为两个部分。这包括确定期望发动机扭矩和控制发动机14的发动机状态和操作以满足期望发动机扭矩，其中确定期望发动机扭矩，从而确定了发动机14与第一和第二电机56和72之间的动力分配。发动机状态包括全缸状态和汽缸停用状态、对于当前操作范围状态和当前发动机速度的供应燃料状态和减速切断燃料状态、发动机停机状态和发动机起动状态。战术控制和操作方案330监测预计加速器输出扭 矩需求和预计制动输出扭矩需求以确定预计输入扭矩需求。即刻加速器输出扭矩需求和即 刻制动输出扭矩需求用于响应加速器踏板113和制动踏板112的操作员输入来控制发动机 速度/载荷操作点，例如，以确定包括发动机14的最佳输入扭矩的发动机指令。优选地，只 有当第一和第二电机56和72无法满足操作员扭矩需求时才发生发动机14的优选输入扭 矩的快速变化。 即刻加速器输出扭矩需求、即刻制动输出扭矩需求和轴扭矩响应类型被输入至电 机扭矩控制方案('输出和电机扭矩确定')340。在其中一个循环的每次反复期间，例如 6. 25ms循环，执行电机扭矩控制方案340以确定电机扭矩指令。 来自发动机14的当前输入扭矩('Ti')和估计的施加的离合器扭矩('Tcl') 被输入到电机扭矩控制方案340。轴扭矩响应类型信号确定发送至输出元件64从而发送至 传动系90的输出扭矩指令的扭矩响应特性。 电机扭矩控制方案340控制第一和第二电机56和72的电机扭矩指令，以将净指 令输出扭矩发送至变速器10的输出元件64，满足操作员扭矩需求。 应当理解，在本公开的范围内，修改是允许的。本公开已经参考优选实施例和其变 形进行了描述。通过阅读和理解说明书可出现其它修改和变化。只要其落入本公开的范围 内，就包括这种修改和变化。
权利要求
用于控制动力系统的方法，所述动力系统包括发动机以及第一和第二电机，所述电机机械地联接到机电变速器，以将动力传递到输出元件，所述方法包括监测至加速器踏板和至制动踏板的操作员输入；基于所述至加速器踏板和所述制动踏板的所述操作员输入来确定即刻加速器输出扭矩需求、预计加速器输出扭矩需求、即刻制动输出扭矩需求、预计制动输出扭矩需求和轴扭矩响应类型；基于所述即刻加速器输出扭矩需求、所述即刻制动输出扭矩需求和所述轴扭矩响应类型来确定用于控制所述第一和第二电机的输出扭矩指令；以及基于所述输出扭矩指令控制所述第一和第二电机传递输出扭矩至所述输出元件。
2. 如权利要求1所述的方法，还包括基于所述即刻加速器输出扭矩需求、所述预计加 速器输出扭矩需求、所述即刻制动输出扭矩需求、所述预计制动输出扭矩需求和所述轴扭 矩响应类型来指令所述发动机传递输入扭矩至所述机电变速器。
3. 如权利要求1所述的方法，包括基于当前发生的至所述加速器踏板的操作员输入来 确定所述即刻加速器输出扭矩需求。
4. 如权利要求1所述的方法，其中所述预计加速器输出扭矩需求包括在所述输出元件 处用以实现加速的优选输出扭矩。
5. 如权利要求1所述的方法，包括基于当前发生的至所述制动踏板的操作员输入和摩 擦制动扭矩来确定所述即刻制动输出扭矩需求。
6. 如权利要求5所述的方法，其中所述即刻制动输出扭矩需求包括至所述输出元件 的、传递至传动系以实现减速的输出扭矩。
7. 如权利要求1所述的方法，其中所述预计制动输出扭矩需求包括减速期间在所述输 出元件处的优选输出扭矩。
8. 如权利要求1所述的方法，其中所述轴扭矩响应类型包括未激活状态和激活状态之
9. 用于控制动力系统的方法，所述动力系统包括发动机和电机，所述电机机械地联接 到机电变速器，以将动力传递到输出元件，所述方法包括监测至加速器踏板和至制动踏板的操作员输入；基于至所述加速器踏板和所述制动踏板的所述操作员输入来确定即刻加速器输出扭 矩需求、预计加速器输出扭矩需求、即刻制动输出扭矩需求、预计制动输出扭矩需求和轴扭 矩响应类型；基于所述即刻加速器输出扭矩需求、所述即刻制动输出扭矩需求和所述轴扭矩响应类 型来确定用于控制所述电机的输出扭矩指令；以及基于所述输出扭矩指令控制所述电机传递输出扭矩至所述输出元件。
10. 如权利要求9所述的方法，还包括基于所述即刻加速器输出扭矩需求、所述预计加 速器输出扭矩需求、所述即刻制动输出扭矩需求、所述预计制动输出扭矩需求和所述轴扭 矩响应类型来指令所述发动机传递输入扭矩至所述机电变速器。
11. 如权利要求io所述的方法，还包括基于当前发生的至所述加速器踏板的操作员输入来确定所述即刻加速器输出扭矩需求。
12. 如权利要求11所述的方法，其中所述预计加速器输出扭矩需求包括加速期间在所述输出元件处的优选输出扭矩。
13. 如权利要求11所述的方法，还包括基于当前发生的至所述制动踏板的操作员输入和摩擦制动扭矩来确定所述即刻制动输出扭矩需求。
14. 如权利要求13所述的方法，其中所述预计制动输出扭矩需求包括减速期间在所述输出元件处的优选输出扭矩。
15. 如权利要求9所述的方法，还包括所述轴扭矩响应类型包括未激活状态和激活状态之一。
16. 用于操作动力系统的方法，所述动力系统包括发动机和多个电机，所述电机机械地联接到可操作在多个操作范围状态之一内的变速器上，以将动力传递到输出元件，所述方法包括监测至加速器踏板和至制动踏板的操作员输入；监测所述发动机、变速器和所述电机的操作；基于至所述加速器踏板和所述制动踏板的所述操作员输入来确定即刻加速器输出扭矩需求、预计加速器输出扭矩需求、即刻制动输出扭矩需求、预计制动输出扭矩需求和轴扭矩响应类型；基于所述即刻加速器输出扭矩需求、所述即刻制动输出扭矩需求和所述轴扭矩响应类型来确定用于控制所述电机的输出扭矩指令。
17. 如权利要求16所述的方法，还包括基于所述即刻加速器输出扭矩需求、所述预计加速器输出扭矩需求、所述即刻制动输出扭矩需求、所述预计制动输出扭矩需求和所述轴扭矩响应类型来指令所述发动机传递动力至所述变速器。
18. 如权利要求17所述的方法，还包括基于所述输出扭矩指令来控制所述电机传递动力至所述变速器、至所述输出元件。
全文摘要
本发明涉及混合动力系统的预计和即刻输出扭矩控制结构，提供了一种用于控制动力系统中的扭矩以有选择地传递机械动力至输出元件的方法，包括监测至加速器踏板和至制动踏板的操作员输入。确定即刻加速器输出扭矩需求、预计加速器输出扭矩需求、即刻制动输出扭矩需求、预计制动输出扭矩需求和轴扭矩响应类型。基于所述即刻加速器输出扭矩需求和所述即刻制动输出扭矩需求来确定至所述变速器的输出元件的输出扭矩指令。
文档编号B60W40/12GK101722950SQ200910204648
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月10日 优先权日2008年10月10日
发明者A·H·希普, W·R·考索恩 申请人:通用汽车环球科技运作公司