监控混合动力系的稳定性的系统和方法

专利名称：监控混合动力系的稳定性的系统和方法
技术领域：
本公开内容总体涉及混合动力车辆，更具体地说，涉及一种用于监控混合动力车 辆动力系的方法和系统。
背景技术：
在此给出的背景描述用于总体上介绍本发明的背景。在本背景部分中所描述的程 度上，当前署名的发明人的作品和本描述中在申请时不构成现有技术的各方面，既非明示 也非默示地被认为是本发明的现有技术。混合动力车辆通常具有两种动力源。内燃机是第一种动力源，电动机是第二种动 力源。将这两种动力源整合在混合动力系中，混合动力系通常包括用于实现更好燃料经济 性的小型汽油发动机和必要时提供动力协助的(多个)电动机。例如，当车辆发动、爬坡、 拖曳和高速通过时，可以提供动力协助。一些高级的混合动力系还配备有电动可变变速器 (EVT)，从而在没有来自发动机操作的限制的情况下提供连续的车辆速度改变。混合动力车辆的其它优点包括独立操作的内燃机，其以高效率和低成本运行； 再生制动器，在制动时回收车辆动能；以及车辆附件，由独立的电动机以恒定的速度供能， 以实现更高的机械和能量效率。在高级的混合动力系系统中，电动可变变速器可以配备有反馈控制系统，以提高 混合动力系统的能力和性能。使用反馈控制系统将改善传动系的平滑性。可以提供主动的 传动系阻尼控制，以在电动可变变速器中限定来自电动机的阻尼转矩，以使瞬变条件期间 例如在发动机启动和停止、变速器换档和传动系离合器接合时的传动系转动振动最小化。 然而，闭环反馈控制会由于一些不期望的和未知的系统特性而导致混合动力系系统不稳定 或共振。因此，需要一种用于监控配备有闭环反馈控制系统的混合动力系的运行稳定性的 方法和系统。

发明内容
本公开内容提供了一种用于监控具有明确的或隐含的闭环反馈控制的混合动力 系系统的运行稳定性的方法和系统。在本公开内容的一方面，一种获取电动可变变速器速度信号的方法包括产生第 一电动可变变速器速度信号；产生第二电动可变变速器速度信号；产生电动可变变速器的 输出速度信号；以及基于第一速度信号、第二速度信号和所述输出速度信号确定所述电动 可变变速器的运行状况。在本公开内容的另一方面，获取系统运行状况信号包括确定所述系统运行状况信号的平均值信号；根据瞬时信号和所述平均值信号的差值来确定信号振荡信号；根据所 述信号振荡信号的符号或根据所述瞬时信号与所述平均值信号来确定信号平均值交叉；在 每个信号平均值交叉之后确定振荡峰值；存储并比较振荡峰值，以检测系统不稳定性倾向； 根据所述比较和检测结果确定系统不稳定性指示符；以及根据所述系统不稳定性指示符确 定所述系统采取纠正动作的时间段。在本公开内容的又一方面，一种系统不稳定性检测模块包括平均值确定模块，所 述平均值确定模块确定系统运行状况信号的平均值信号；振荡确定模块，所述振荡确定模 块根据瞬时信号和所述平均值信号的差值来确定信号振荡信号；以及信号平均值交叉确定 模块，所述信号平均值交叉确定模块根据所述瞬时信号和所述平均值来判断所述信号振荡 信号的符号。所述系统不稳定性检测模块包括振荡峰确定模块，所述振荡峰确定模块在每 个信号平均值交叉之后确定振荡峰值；振荡峰存储模块，所述振荡峰存储模块存储至少两 个连续的峰值或者基于一组峰值的两个连续的移动平均值；振荡峰比较模块，所述振荡峰 比较模块确定响应于系统不稳定性倾向的指示符。信号尖峰检测模块，所述信号尖峰检测 模块确定尖峰状况的振荡信号，并锁存对于控制系统采取纠正动作的第一时间段；以及信 号增长检测模块，所述信号增长检测模块确定增长状况的振荡信号，并锁存对于控制系统 采取纠正动作的第二时间段。所述系统不稳定性检测模块还包括信号振铃检测模块，所述 信号振铃检测模块确定振铃状况的振荡信号，并锁存对于所述控制系统采取纠正动作的第 三时间段。本公开内容进一步的适用范围将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应当 理解的是，该详细描述和具体示例仅用于说明目的，而并非旨在限制本公开内容的范围。本发明还提供如下方案方案1、一种方法，其包括产生第一电动可变变速器速度信号；产生第二电动可变变速器速度信号；产生电动可变变速器的输出速度信号；以及基于所述第一速度信号、所述第二速度信号和所述输出速度信号确定所述电动可 变变速器的运行状况。方案2、如方案1所述的方法，其特征在于，所述第一电速度信号包括第一马达速
度信号。方案3、如方案1所述的方法，其特征在于，所述第二电速度信号包括第二马达速
度信号。方案4、如方案1所述的方法，其特征在于，其还包括响应于所述运行状况控制指 示符。方案5、如方案1所述的方法，其特征在于，控制所述指示符包括控制所述指示符 以指示信号尖峰、增长型信号或振铃型信号。方案6、一种监控系统稳定性的方法，其包括获取系统运行状况信号；确定所述系统运行状况信号的平均值信号；根据瞬时信号和所述平均值信号的差值来确定信号振荡信号；
根据所述瞬时信号是大于还是小于所述平均值信号来确定信号振荡信号符号；根据所述信号振荡信号的符号或根据所述瞬时信号与所述平均值来确定信号平 均值交叉；在每个信号平均值交叉之后确定振荡峰值；存储正振荡峰值和负振荡峰值；将所述正振荡峰值与所述负振荡峰值单独进行比较，以检测系统不稳定性倾向；根据比较和检测结果来确定系统不稳定性指示符；以及根据所述系统不稳定性指示符来确定所述系统采取纠正动作的时间段。方案7、如方案6所述的方法，其特征在于，获取适当的信号包括在监控混合动力 系的情况下，获取电动可变变速器输出速度信号。方案8、如方案6所述的方法，其特征在于，获取适当的信号包括在监控混合动力 系的情况下，获取电动可变变速器马达速度信号。方案9、如方案6所述的方法，其特征在于，确定振荡振铃指示符包括通过以下方 式确定振铃指示符将信号振荡峰信号与振铃阈值进行比较，并且当所述信号振荡峰信号 的幅值高于所述振铃阈值时，产生振荡振铃指示符。方案10、如方案6所述的方法，其特征在于，确定振荡尖峰指示符包括将所述信 号振荡峰信号与尖峰阈值进行比较，并且当所述信号振荡峰信号的幅值增大到高于所述尖 峰阈值时，产生振荡尖峰指示符。方案11、如方案6所述的方法，其特征在于，确定振荡增长指示符包括将所述信 号振荡峰信号与增长阈值进行比较，并且当所述信号振荡峰信号的幅值高于所述增长阈值 时，产生振荡增长指示符。方案12、如方案6所述的方法，其特征在于，确定系统不稳定性指示符包括响应 于正振荡峰的监控和负振荡峰的监控，确定所述指示符。方案13、一种系统不稳定性检测模块，其包括平均值确定模块，所述平均值确定模块确定系统运行状况信号的平均值信号；振荡确定模块，所述振荡确定模块根据瞬时信号和所述平均值信号的差值来确定 信号振荡信号；振荡符号确定模块，所述振荡符号确定模块根据所述瞬时信号是大于所述平均值 信号(称作正振荡)还是小于所述平均值信号(称作负振荡)来确定所述信号振荡信号的 符号；信号平均值交叉确定模块，所述信号平均值交叉确定模块确定所述信号振荡信号 是否与所述平均值信号交叉；振荡峰确定模块，所述振荡峰确定模块在每一信号平均值交叉之后确定振荡峰 值；振荡峰存储模块，所述振荡峰存储模块存储至少两个连续的正峰值和两个连续的 负峰值或者基于一组正峰值的两个连续的正移动平均值和基于一组负峰值的两个连续的 负移动平均值；振荡峰比较模块，所述振荡峰比较模块根据正振荡峰比较和负振荡峰比较的结果 来确定响应于系统不稳定性倾向的指示符；
信号尖峰检测和锁存模块，所述信号尖峰检测和锁存模块确定尖峰状况的振荡信 号，并锁存对于控制系统采取纠正动作的第一时间段；信号增长检测和锁存模块，所述信号增长检测和锁存模块确定增长状况的振荡信 号，并锁存对于所述控制系统采取纠正动作的第二时间段；以及信号振铃检测和锁存模块，所述信号振铃检测和锁存模块确定振铃状况的振荡信 号，并锁存对于所述控制系统采取纠正动作的第三时间段。方案14、如方案13所述的系统不稳定性检测模块，其特征在于，所述系统操作状 况信号包括在监控混合动力系的情况下的电动可变变速器输出速度信号或电动可变变速 器马达速度信号。方案15、如方案13所述的系统不稳定性检测模块，其特征在于，系统不稳定性指 示符包括振荡振铃指示符。方案16、如方案15所述的系统不稳定性检测模块，其特征在于，所述振荡峰比较 模块通过以下方式确定振铃指示符将所述信号振荡峰信号与振铃阈值进行比较，并且当 所述峰信号的幅值高于所述振铃阈值时，产生所述振荡振铃指示符。方案17、如方案13所述的系统不稳定性检测模块，其特征在于，系统不稳定性指 示符包括振荡尖峰指示符。方案18、如方案17所述的系统不稳定性检测模块，其特征在于，所述振荡峰比较 模块将所述信号振荡峰信号与尖峰阈值进行比较，并且当所述信号振荡峰信号的幅值增加 到高于所述尖峰阈值时，产生所述振荡尖峰指示符。方案19、如方案13所述的系统不稳定性检测模块，其特征在于，确定系统不稳定 性指示符包括确定振荡增长指示符。方案20、如方案13所述的系统不稳定性检测模块，其特征在于，所述振荡峰确定 模块通过以下方式确定增长指示符将所述信号振荡峰信号与增长阈值进行比较，并且当 所述峰信号的幅值高于所述增长阈值时，产生所述振荡增长指示符。


通过详细的描述和附图将更全面地理解本公开内容，在附图中图1是根据本公开内容的车辆的高级方框图；图2是控制系统的高级操作方框图；图3是根据本公开内容的系统不稳定性检测模块的方框示意图；以及图4A-4E是根据本公开内容的原理的用于检测信号稳定性状态和激活警告标志 的方法的流程图。
具体实施例方式下面的描述本质上仅是示例性的并且决不是要限制本公开内容、其应用或其用 途。为了清楚起见，在附图中使用相同的附图标记标识相似的元件。如这里所使用的，短语 “A、B和C中的至少一个”应当被解释为使用非排他逻辑或的逻辑(A或B或C)。应当理解 的是，在不改变本公开内容的原理的情况下，可以以不同的顺序执行方法内的步骤。如这里所使用的，术语“模块”指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件程序或固件程序的处理器(共用的、专用的、或成组的)和存储器、组合逻辑电路、和/ 或提供所描述功能的其他适合组件。现在参照图1，示出的是已根据本发明实施例构建的包括发动机14、电动可变变 速器10、控制系统和传动系的系统。在普通转让的于2005年10月11日授权的题目为“Two-Mode，Compound-Split, Hybrid Electro-Mechanical Transmission Having Four Fixed Ratios，，的美国专利申 请 No. 6，953，409 和于 2007 年 9 月 27 日公布的题目为“Parameter State Estimation，，的 美国专利申请公布No. U. S. 2007/0225886A1中详细公开了示例性变速器10的机械方面，通 过引用将上述申请的公开内容并入本文。具体化本发明构思的示例性双模式、复合分配式 电-机械混合动力变速器在图1中示出，并总体用标号10指示。变速器10具有输入构件 12，输入构件12可以具有轴的性质，并可以由发动机14直接驱动。瞬时扭矩减振器20结 合在发动机14的输出轴18和变速器10的输入构件12之间。瞬时扭矩减振器20优选地 包括具有减振机构特性和弹簧特性的扭矩传输装置77，减振机构和弹簧分别示为78和79。 瞬时扭矩减振器20准许发动机14与变速器10选择性地接合，但必须理解，扭矩传输装置 77不用于改变或控制变速器10操作的模式。扭矩传输装置77优选地包括被称作为离合器 C5的液压操作的摩擦式离合器。发动机14可以是多种形式的内燃发动机中的任何形式，例如火花点火发动机或 压缩点火发动机，这些内燃机可容易地适于从处于每分钟600转(RPM)或接近于600RPM的 怠速到超过6，000RPM的运行速度范围内向变速器10提供功率输出。不论发动机14通过 何种手段连接到变速器10的输入构件12，输入构件12连接到变速器10中的行星齿轮组 24。现在具体参照图1，变速器10使用三个行星齿轮组24、26和28。第一行星齿轮组 24具有可以通常被称为齿圈的外齿轮构件30，外齿轮构件30围绕通常被称为太阳齿轮的 内齿轮构件32。多个行星齿轮构件34可旋转地安装在行星架36上，使得每个行星齿轮构 件34啮合地接合外齿轮构件30与内齿轮构件32两者。第二行星齿轮组26也具有通常被称为齿圈的外齿轮构件38，外齿轮构件38围绕 通常被称为太阳齿轮的内齿轮构件40。多个行星齿轮构件42可旋转地安装在行星架44 上，使得每个行星齿轮构件42啮合地接合外齿轮构件38与内齿轮构件40两者。第三行星齿轮组28也具有通常被称为齿圈的外齿轮构件46，外齿轮构件46围绕 通常被称为太阳齿轮的内齿轮构件48。多个行星齿轮构件50可旋转地安装在行星架52 上，使得每个行星齿轮构件50啮合地接合外齿轮构件46与内齿轮构件48两者。齿圈/太阳齿轮上的齿数的比值通常基于本领域技术人员已知的设计考虑因素 并在本发明的范围之外。举例而言，在一个实施例中，行星齿轮组24的齿圈/太阳齿轮的 齿数比值为65/33 ；行星齿轮组26的齿圈/太阳齿轮的齿数比值为65/33 ；行星齿轮组28 的齿圈/太阳齿轮的齿数比值为94/34。三个行星齿轮组24、26和28各自包括简单的行星齿轮组。此外，第一行星齿轮组 24和第二行星齿轮组26是复合的，在于第一行星齿轮组24的内齿轮构件32例如通过毂盘 齿轮54结合到第二行星齿轮组26的外齿轮构件38。结合的第一行星齿轮组24的内齿轮 构件32和第二行星齿轮组26的外齿轮构件38连续连接到第一马达/发电机56，第一马达/发电机56还被称为“马达A”。行星齿轮组24和26进一步复合，在于第一行星齿轮组24的行星架36例如通过 轴60结合到第二行星齿轮组26的行星架44。这样，第一行星齿轮组24的行星架36和第 二行星齿轮组26的行星架44分别结合在一起。轴60还例如通过扭矩传输装置62选择性 地连接到第三行星齿轮组28的行星架52，如下文中更充分地解释的，使用扭矩传输装置62 来帮助选择变速器10的操作模式。第三行星齿轮组28的行星架52直接连接到变速器输 出构件64。在本文描述的实施例中，其中变速器10用于陆地车辆，输出构件64可操作地连接 到传动系，该传动系包括向一个或多个车辆车桥92或半轴(未示出)提供扭矩输出的齿轮 箱90或其它扭矩传输装置。车桥92继而在驱动构件96中终止。驱动构件96可以是使用 其的车辆的前轮或后轮，或者它们可以是履带式车辆的驱动齿轮。驱动构件96可以具有与 其相关联的某些形式的车轮制动器94。驱动构件各自具有速度参数NTO，其包括通常可用 车轮速度传感器测量的每个车轮96的转速。第二行星齿轮组26的内齿轮构件40例如通过围绕轴60的套轴66连接到第三行 星齿轮组28的内齿轮构件48。第三行星齿轮组28的外齿轮构件46通过扭矩传输装置70 选择性地连接到由变速器壳体68表示的地。扭矩传输装置70，下文还将解释，还用来帮助 选择变速器10的操作模式。套轴66还连续连接到还被称为“马达B”的第二马达/发电机 72。全部行星齿轮组24、26和28以及两个马达/发电机56和72关于轴向设置的轴 60同轴地定向。马达/发电机56和72均具有环状构造，这种构造准许它们围绕三个行星 齿轮组24、26和28，使得行星齿轮组24、26和28设置在马达/发电机56和72的径向内 部。这种构造确保变速器10的整个外壳即圆周尺寸最小化。扭矩传输装置73选择性地将太阳齿轮40与地即变速器壳体68连接。扭矩传输 装置75可操作为锁止离合器，通过选择性地将太阳齿轮40与行星架44连接来锁定行星齿 轮组24、26和马达56、72以及输入，以作为整体旋转。扭矩传输装置62、70、73、75均为摩 擦式离合器，分别称为如下离合器Cl 70、离合器C2 62、离合器C3 73和离合器C4 75。每 个离合器优选是液压致动的，从而从泵接收加压后的液压液体。使用本文未详细描述的已 知液压流体回路来实现液压致动。变速器10从包括发动机14和马达/发电机56和72的多个扭矩生成装置接收从 燃料或存储在电能存储装置(ESD) 74中的电势的能量转换产生的输入发动扭矩。ESD74通 常包括一个或多个电池。在不改变本公开内容的构思的情况下可以代替电池而使用具有存 储电功率和分配电功率的能力的其它电能和电化学能存储装置。根据包括再生需求、与典 型的道路等级和温度有关的应用问题以及诸如排放、动力辅助和电动范围的推进需求在内 的因素来优选地设计ESD74的尺寸。ESD74是经由DC线或传输导线27耦接到变速器功率 逆变器模块(TPIM) 19的高电压DC。TPIM19是在下文中参照图2描述的控制系统的元件。 TPIM19通过传输导线29与第一马达/发电机56相连通，TPIM19类似地通过传输导线31 与第二马达/发电机72相连通。根据ESD74是正在充电还是正在放电，电流可以传输到 ESD74或从ESD74传输。TPIM19包括成对的功率逆变器和相应的马达控制器，其被构造成 接收马达控制指令并根据上述指令控制逆变器状态，从而提供马达驱动或再生功能。
在驱动控制中，相应的逆变器从DC线接收电流，并通过传输导线29和31将AC电 流提供到相应的马达。在再生控制中，相应的逆变器通过传输导线29和31从马达接收AC 电流，并将电流提供到DC线27。提供到逆变器或从逆变器提供的净DC电流确定电能量存 储装置74的充电或放电操作模式。优选地，马达A 56和马达B 72是三相AC电机器，逆变 器包括互补的三相功率电子器件。再参照图1，驱动齿轮80可以从输入构件12引出。如所示，驱动齿轮80将输入 构件12固定地连接到第一行星齿轮组24的外齿轮构件30，因此，驱动齿轮80从发动机14 接收功率和/或通过行星齿轮组24和/或26从马达/发电机56和/或72接收功率。驱 动齿轮80啮合地接合惰轮82，惰轮82继而啮合地接合传动齿轮84，传动齿轮84被固定至 轴86的一端。轴86的另一端可以被固定至单独地或共同地用88指示的液压/变速器流 体泵和/或动力输出(PTO)单元，并包括附件负荷。牵引功率逆变器模块(TPIM) 19与能量存储装置(ESD) 74相连通。TPIM19可以包 括用于确定能量存储装置74的荷电状态的荷电状态(SOC)模块230。荷电状态对应于电池 电荷的水平。荷电状态信号可以表示为全部的百分比。荷电状态有不同的水平，因此，荷电 状态信号对应于电荷的水平。混合动力车辆可以在包括电荷泄放(CD)模式的各种操作模 式下操作，在电荷泄放(CD)模式下，车辆操作在电池荷电状态的净减少的情况下来使用电 驱动、发动机子系统或这两者。荷电保持(CS)模式是车辆操作在相对不变的电池荷电状态 下使用电驱动、发动机或这两者的模式。通常，这是窄范围。电动机A56还可以用作为发电机，并且可以用于产生电能，以供车辆电气系统使 用、存储在电池中或者用于上述两者。电子制动控制模块200还与牵引功率逆变器模块相连通。可以将与电子制动系统 相关联的各种扭矩考虑为扭矩控制的因素。牵引功率逆变器模块19可以用于控制变速器10。变速器10可以包括第一马达 56和第二马达72。可以以由牵引功率逆变器模块提供主动减振和其它功能的方式来控制 各个马达56和72。第一马达速度传感器226可以耦接到第一马达56。第二马达速度传感器228可以 耦接到第二马达72。马达速度传感器226、228产生与相应马达的马达速度对应的马达速度信号。变速器10可以具有输出速度传感器232，输出速度传感器232产生与变速器10的 输出的转速对应的电信号。输出速度传感器232可以并入在变速器10内或在变速器10的 外部。牵引功率逆变器模块19监控来自马达速度传感器226、228和输出速度传感器232 的一个或所有电信号。来自传感器226、228和232的信号向来自牵引功率逆变器模块的各 种输入提供系统响应。具体而言，输出速度传感器232表示整个电动可变变速器行为，包括 供给到马达和其它控制系统例如汽油发动机控制、系统内的离合器和其它反馈控制回路的扭矩。现在参照图2，示出的是包括分布式控制器结构的控制系统的示意性框图。在下 文中描述的元件包括整个车辆控制结构的子集，并可操作以提供对本文描述的动力系系统 的协调系统控制。该控制系统可操作以综合有关信息和输入，并执行算法以控制各种致动器，从而实现控制目标和对包括ESD74的电池和马达56、72在内的硬件保护，所述控制目 标包括参数诸如燃料经济性、排放、性能、驾驶性能。分布式控制器结构包括发动机控制模 块(ECM) 23、变速器控制模块(TCM) 17、电池组控制模块(BPCM) 21和变速器功率逆变器模 块(TPIM) 19。混合动力控制模块(HCP) 5提供对上述各控制器的总控制和协调。用户接口 (UI) 13可操作地连接到多个装置，车辆操作员通常通过UI13控制或指导包括变速器10的 动力系的操作。到UI13的示例性车辆操作员输入包括加速器踏板、制动踏板、变速器档位 选择器和车辆速度巡航控制。上述控制器中的每个控制器经由局域网(LAN)总线6与其 它控制器、传感器和致动器通信。LAN总线6使得各个控制器之间的控制参数和指令结构 性地传送。所使用的特定通信协议是专用的。举例而言，一个通信协议是汽车工程师学会 J1939。LAN总线和适当的协议在上述控制器与提供诸如防抱死制动、牵引控制和车辆稳定 性的功能的其它控制器之间提供稳健的通讯和多控制器交互。HCP5提供混合动力系系统的总控制，从而用于ECM23、TCM17、TPIM19和BPCM21的 协调操作。根据来自UI13和动力系的各种输入信号，HCP5产生各种指令，包括发动机扭 矩指令Te _ ；离合器扭矩指令Ta N ■，用于变速器10的各个离合器Cl、C2、C3、C4 ；和马达 扭矩指令TA— 和TB—_，分别用于电动机A和B。ECM23可操作地连接到发动机14，并用于从各种传感器获取数据，并且通过共同 地示为集合线35的多条离散线分别控制发动机14的各种致动器。ECM23从HCP5接收发 动机扭矩指令TE—_，并产生期望的车桥扭矩Tam des和传送到HCP 5的实际发动机扭矩TE— ACT的指示。简单起见，将ECM23大体示为具有经由集合线35与发动机14的双向接口。可 由ECM23感测的各种其它参数包括发动机冷却剂温度、对通向变速器的轴的发动机输入速 度(NE)、歧管压力、环境空气温度和环境压力。可由ECM23控制的各种致动器包括燃料喷射 器、点火模块和节气门控制模块。TCM17可操作地连接到变速器10，并用于从各种传感器获取数据，并向变速器提 供指令信号。从TCM17到HCP5的输入包括所估计的对于各个离合器Cl、C2、C3和C4离合 器扭矩Ta—N—EST和输出轴64的转速化。其它致动器和传感器可以用于将来自TCM的额外信 息提供到HCP，以用于控制目的。BPCM21信号连接到一个或多个传感器，该一个或多个传感器可操作以监控ESD74 的电流或电压参数，以向HCP5提供与电池的状态有关的信息。这些信息包括电池荷电状态 Bat_S0C和电池的其它状态，包括电压Vbat和可用功率Pbat MIN及Pbat Mx。变速器功率逆变器模块(TPIM) 19包括一对功率逆变器以及马达控制器，其被构 造成接收马达控制指令，并由此控制逆变器状态，以提供马达驱动或再生功能。TPIM19可 操作以根据来自HCP5的输入来产生用于马达A和B的扭矩指令Ta ■和Tb ■，HCP5由通过 UI13的操作员输入和系统操作参数来驱动。用于马达A和B的预定扭矩指令Ta ■和Tb Ctffi由马达阻尼扭矩Ta damp和Tb damp来调节，以确定由包括TPIM19的控制系统实施的马达扭 矩Ta和TB，从而控制马达A和B。分别用于马达A和马达B的相应马达速度信号Na和Nb由 TPIM19根据马达相位信息或常规的旋转传感器来导出。TPIM19确定出马达速度队和队， 并将其传送到HCP5。电能存储装置74是经由DC线27耦接到TPIM19的高电压DC。根据 ESD74是正在充电还是正在放电，电流可以传递到TPIM19或从TPIM19传递。上述控制器中的每个控制器优选地为通用数字计算机，通常包括微处理器或中央处理单元、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)电路和输入/输出电路和装置(I/O)以及适当的信号调节 和缓冲电路。每个控制器具有一组控制算法，包括存储在ROM中并被执行的常驻程序指令 和校准，以提供每个计算机的相应功能。在各个计算机之间传递的信息优选地使用上述的 LAN6来实现。用于在每个控制器中进行控制的算法通常在预设的回路周期期间执行，使得每个 算法在每个回路周期至少执行一次。存储在非易失性存储器装置中的算法由一个中央处理 单元来执行，并可操作以监控来自感测装置的输入和使用预设的校准来执行控制和诊断程 序，以控制相应装置的操作。回路周期通常在正在进行的车辆操作期间以规则的间隔执行， 例如每3毫秒、6. 25毫秒、15毫秒、25毫秒和100毫秒。可选地，可以响应于事件的发生而 执行算法。在本发明中介绍的系统稳定性监控方法包括监控系统及其子系统对其输入的输 出响应，以识别系统操作状况。例如，对于在图1和图2中分别示出的混合动力系和控制系 统，可以监控三种信号。这三种信号是可以从两个马达速度传感器226和228获得的两个 马达速度信号和可以从变速器输出速度传感器232获得的EVT输出速度信号。这两个马达 速度信号是对应用于该两个马达的反馈控制输入的直接子系统响应，并将提供马达的对其 控制输入的响应或行为的直接且及时的信息。EVT输出速度信号表示整个EVT系统行为或 对以下作用的响应，即，施加于马达的两个反馈控制扭矩输入的组合作用以及其它系统控 制例如汽油发动机控制、各种离合器控制及系统中的在明示反馈控制设计中不期望且未被 建模的任何隐含反馈控制回路的作用。因此，这里介绍的系统稳定性监控方法能够检测整 个系统不稳定性状况，此外，能够查明哪些反馈控制回路导致系统不稳定性。在图2中示出了系统不稳定性检测模块300。系统不稳定性检测模块300是一般 的检测模块，该检测模块在需要时可以监控来自发动机控制模块23、变速器控制模块17和 /或混合动力控制模块5的信号以用于系统不稳定性检测。系统不稳定性检测模块300可以接收来自第一马达、第二马达和电动可变变速器 输出的输入。检测模块300内的各种模块可以接收这三种信号中的每一种。在下面的示例 中，可以从第一马达速度、第二马达速度、电动可变变速器输出速度或者全部三者的组合来 检测系统的稳定性。可以将这些信号单独地或共同地称作为变速器速度信号。现在参照图3，提供了具体示例。将变速器速度信号(马达A速度)提供到平均值 确定模块310。平均值确定模块310确定变速器速度信号的平均值信号。信号平均值可以 使用可调节的低通滤波器来确定。平均值确定模块310产生被提供到振荡确定模块312的 平均值信号。振荡确定模块312确定振荡信号，振荡信号被计算为瞬时变速器速度信号与 平均值信号或参考信号之差。振荡确定模块312的输出是在平均值信号周围振荡的振荡信 号。系统不稳定性检测模块300还可以包括振荡符号确定模块314。振荡符号确定 模块314确定振荡信号符号。如果瞬时信号大于其平均值信号，则将振荡信号符号确定为 正。另一方面，如果瞬时信号小于平均值，则振荡信号符号为负。然后，将在模块314中确 定的振荡信号符号提供到平均值交叉确定模块316。平均值交叉确定模块316确定信号交 叉。信号交叉是变速器速度信号与其平均值信号交叉。平均值交叉确定模块产生信号交叉信号。可以将由振荡确定模块312确定的信号振荡提供到振荡峰检测模块320。当振荡幅 值大于预定的阈值时，振荡峰检测模块320检测振荡信号的峰值。可以对信号幅值的峰值 进行连续地更新、记录，并与先前记录的峰值进行比较。将信号峰值存储在振荡峰存储模块 322中，振荡峰存储模块322存储每个信号平均值交叉之前的峰值。振荡峰比较模块324可以用于检测信号幅值峰的任何异常。振荡峰比较模块324 可以用于识别不同类型的异常，包括尖峰型幅值、增长型幅值或振铃型幅值。当检测到突然 的系统振荡时，确定尖峰。这会导致系统硬件的物理破坏或导致明显的损坏。第二水平的 异常是增长型振荡，其表示系统振荡幅值是增长的，从而可以表示不稳定的或共振的行为。 当信号的幅值指示由连续峰的相似幅值表征的振铃型信号时，可以产生振铃检测。振荡峰比较模块324可以与信号尖峰检测模块326、信号增长检测模块328和信号 振铃检测模块330通信。应当指出，从马达和变速器10输出的每个变速器速度信号可以具 有其自己的尖峰指示符、增长指示符或振铃指示符。还可以同时使用全部三种变速器速度 信号，以确定尖峰、增长指示符和振铃指示符。现在参照图4A，在步骤410中，获取时间k时的瞬时变速器速度信号(Sk)。这可 以被称作当前信号。如上所述，变速器速度信号(Sk)可以是马达或电动可变变速器输出中 的一种。在步骤412中，产生变速器速度的信号平均值信号。当前振荡(Ok)等于信号(变速器速度信号)减去平均值，这在步骤414中确定。 在步骤418中，如果振荡的绝对值大于峰振荡(Op)，则步骤420将峰设为当前振荡的当前绝 对值。以这种方式，峰值将随着峰增长而增加。返回参照步骤416，如果当前振荡(Ok)相对于其平均值信号的符号改变，则在步骤 422中将峰振荡(Op)设为零，并且对于步骤422后的所有计算将先前的振荡峰(Op lrl)用作 为峰值(Op)。在每个信号平均值交叉之后，将振荡峰(Op)设为零，从而可以检测下一个峰。 在步骤424中，将峰与预定的监控幅值限度(MontrAmpLim)进行比较。在步骤424中，如果 峰大于预定的幅值限度，则步骤426检查当前振荡信号的符号。如果所述符号等于1，则意 味着瞬时信号大于其平均值信号，并将当前的振荡峰称作正峰。否则，将当前的振荡峰称作 负峰。将单独地检查正峰信号和负峰信号，以确定任何异常。如果当前的变速器速度信号振荡(Ok)的符号等于1(即，正振荡峰)，则步骤428 判断峰是否大于或等于尖峰幅值阈值限度(SpikeAmpLim)。如果峰值大于或等于尖峰幅值 阈值限度，则步骤430增加正尖峰计数(Spike+) (Spike+Count)。在步骤428中，如果峰不 大于或等于尖峰阈值，则步骤432重设尖峰计数器。在步骤430之后，步骤434判断尖峰计 数是否大于或等于预定的尖峰计数限度(SpikeCntLim)。如果尖峰计数高于预定的尖峰计 数限度，则执行步骤436，并在步骤448中接通尖峰锁存器。在接通时将锁存尖峰信号，直到 达到尖峰纠正时间为止。尖峰纠正时间被设计用于混合动力系控制系统，以采取补救措施 来纠正变速器速度信号的尖峰情形，当纠正时间结束时，将尖峰锁存器重设为断开。返回参照步骤426，当当前的振荡信号的符号不等于1( S卩，负振荡峰)时，执行 步骤440。这些步骤对应于低于平均值信号的信号。在步骤440中，确定振荡峰(Op)是否 大于或等于尖峰幅值限度。如果峰值大于尖峰幅值限度，则在步骤442中增加负尖峰计数 (Spike-) (Spike-Count)。在步骤440中，如果峰值不大于或等于尖峰幅值限度，则执行步 骤444。在步骤444中，重设尖峰计数。在步骤446中，如果尖峰计数大于或等于预定的尖峰计数限度，则执行步骤436。步骤436是“或”步骤，其对高于和低于平均值信号的值进行 逻辑或运算，这意味着负尖峰或正尖峰可以触发尖峰锁存器至接通位置。与正情形类似，在 步骤436之后，在步骤448中将尖峰锁存器锁存至接通位置，直到在步骤450中经过尖峰纠 正时间并且将尖峰锁存器重设为断开为止。现在参照图4B，在步骤426之后，并且与上面在步骤428-450中阐述的尖峰幅值确 定同时，还可以执行增长确定和振铃确定。为了确定信号何时是增长型或振铃型，必须记录 并比较信号的两个连续的峰(或若干个峰的移动平均值)。在步骤460中，建立用于检查正 增长条件的峰计数器。计数器值等于零(PG_PkCntr = 0)表示当前未记录峰值，而计数器 值等于1 (PG_PkCntr = 1)表示当前记录有峰值，并可以将该峰值称作峰1。因此，当起动系 统稳定性监控过程时，峰计数器值等于零(未记录峰值)，在步骤462中，将当前的振荡峰 值(Op)记录为用于正增长确定的第一峰(0P1 re)。另外，在步骤462中，将峰计数器值设为 l(PG_PkCntr= 1)，这表示已经记录了第一峰值用于评估或比较。当检测到第二振荡峰时， 步骤460中的峰计数器值不等于零(但在先前的步骤462中设为1)，并执行步骤464。在 步骤464中，将第二峰值记录为用于正增长确定的第二峰(0P2 re)。并且在步骤466中，所记 录的第一峰值和第二峰值将用于判断信号振荡是否满足振荡增长定义。记录两个连续振荡 峰值的该程序可以用于确定负增长、正振铃和负振铃条件。在步骤466中，确定当前峰值与先前峰值的差相对于先前峰值的百分比或比值 ((Op2-Opi) AW，并将其与增长幅值限度(GrowingAmpLim)进行比较。当该百分比或比值大 于增长幅值限度时，步骤468将正增长计数(Growing+)加1 (Growing+Count)，并且步骤 470判断总增长计数是否大于增长计数限度(GrowingCntLim)。当增长计数大于增长计数 限度时，执行步骤472。步骤472使用逻辑“或”来组合来自图4C的数据，如下所述。在步骤466之后，在步骤474中将当前的第二峰值(Op2 re)确定为新的第一峰值 (Op1 re)，并将峰计数器设为1。以这种方式，可以将在图4A中的步骤426中所检测的下一峰 值记录为新的第二峰值(0P2 re)，并且用于振荡信号的正增长确定过程可以在步骤466中继 续。返回参照步骤466，当所述百分比不高于增长幅值限度从而表示未检测到正增长 条件时，在步骤478中将正增长峰计数器设为零，并可以将在图4A中的步骤426中所检测 的下一个峰值记录为新的第一峰值(0P1 re)，从而重新起动峰记录和评估。返回参照步骤466，当所述百分比不高于增长幅值限度从而表示未检测到正增长 条件时，还执行步骤480。在步骤480中，将正增长计数器重设为零，并且满足步骤466中的 增长条件的任何新的峰将触发正增长计数从1开始。在步骤472之后，步骤482将增长锁存器设置到接通，从而提供振荡信号正在增长 的指示符。在步骤484中，在用于混合动力系控制系统采取纠正动作的预定时间量之后，将 增长锁存器重设为断开。返回参照步骤426并参照图4C，当振荡信号的符号为正时，还执行步骤510。步骤 510确定正振铃峰计数器(PR_PkCntr)是否为零。当正峰振铃计数器等于零时，步骤512 设定用于正振铃检测的第一振荡峰(Opi pk)等于当前的振荡峰值，并设定正振铃峰计数器 (PR_PkCntr)等于 1。在步骤510中，如果正振铃峰计数器(PR_PkCntr)不等于零从而表示已经记录了第一峰值，那么步骤514设置第二振荡峰值(Op2 pk)等于当前峰值(Op)。在步骤516中，第 二峰值与第一峰值的差值的百分比或比值通过如下方法来确定从第二峰值减去第一峰 值；除以第一峰值；并将峰比值与振铃幅值限度进行比较。当所述百分比大于振铃幅值限 度(RingingAmpLim)时，步骤 518 将正振铃计数(Ringing+)加 1 (Ringing+Count)。步骤 520将所述计数与振铃计数限度(RingingCntLim)进行比较。当所述计数大于或等于振铃 计数限度时，执行步骤522。在步骤522之后，步骤544将振铃指示符锁存至接通。在用于 混合动力系控制系统纠正系统振荡振铃条件的预定纠正时间之后，步骤546将振铃锁存器 重设为断开。返回参照步骤516，在步骤518之前，步骤550将新的第一峰值设为先前的第二峰 值，并将正振铃峰计数器设为1。这使得新的峰被记录为新的第二峰值，并继续进行评估。返回参照步骤516，当所述百分比不大于或等于振铃幅值限度时，步骤560将峰计 数器(PkCntr)设为等于零，并且步骤562重设步骤518中的正振铃计数，与步骤478和480 中的正增长情形类似。应当指出，步骤460-470和步骤510-520对应于当振荡峰高于平均值信号(即， 正峰)时确定增长幅值或振铃幅值。在图4D至图4E中，确定信号峰值是否低于平均值信 号增长或振铃。当在步骤426中振荡符号为负时，执行步骤610。当负增长峰计数器(NG_ PkCntr)等于零时，在步骤612中，将第一负增长峰值(0P1 Ne)设为当前的峰值，并将负增长 峰计数器设为1。当负峰计数器不等于零时，执行步骤614。步骤614将第二负增长峰值 (Op2 ng)设为等于当前的峰值0P。在步骤616中，将第一峰值和第二峰值的比值或百分比与 增长幅值限度进行比较。将第二峰值和第一峰值的差的比值((Op2-Opi)/0P1)与增长幅值 限度进行比较。当该百分比高于增长幅值限度时，步骤618将负增长计数(Growing-)加 1 (Growing-Count)。当在步骤620中总计数高于计数限度(GrowingCntLim)时，执行步骤 472，从而在步骤482中将增长锁存器设为接通。返回参照步骤616，当幅值比值高于增长幅值限度时，步骤622将第一负增长峰值 (Oplng)设为等于第二负增长峰值(0P2 Ne)，并将负增长峰计数器设为等于1。返回参照步骤616，如果该百分比不大于增长幅值限度，则步骤624将峰计数器设 为零，并且步骤626将负增长计数器(Growing-)设为零或重设为零。在图4E中的步骤426之后，步骤630确定负振铃峰计数器。在步骤630中，如果 负振铃峰计数器(NR_PkCntr)等于零，则步骤632将第一振荡峰值(Opi nk)设为等于当前振 荡峰值(Op)，并将负振铃峰计数器设为等于1。在步骤630中，当负振铃峰计数器不等于零时，步骤634将第二振荡峰值(Op2nk)设 为等于当前的峰值(Op)。在步骤634之后，步骤636以与步骤616类似的方式确定百分比。 当在步骤636中该百分比大于或等于振铃幅值限度阈值(RingingAmpLim)时，步骤638将 负振铃计数值(Ringing-)加1 (Ringing-Count)。在步骤640中，如果计数值大于或等于振 铃计数限度(RingingCntLim)，则再次执行步骤522，从而在步骤544中提供用于锁存器被 锁存的指示符。返回参照步骤636，当百分比高于振铃幅值限度时，步骤642将新的第一振荡峰 (Oplne)设为等于先前的第二振荡峰(0P2 NK)，并将负振铃峰计数器设为等于1。返回参照步骤636，当百分比不大于振铃幅值限度时，步骤650将峰计数器设为等于零，并且步骤652将在步骤638中的负振铃计数器重设为零。为了简单起见，步骤418、434、446、470、520、620和640不具有与其相关联的“非”
逻辑。假定“非”逻辑将在步骤410处重新起动这些步骤，因为它们对应于在限度以外的判定。本公开内容的宽泛教导可以以各种方式来实现。因此，尽管本公开内容包括特定 的示例，但本公开内容的真实范围不应当受限于此，因为在研究附图、说明书和以下权利要 求书的基础上，其它修改对于本领域技术人员来说将变得显而易见。
权利要求
一种方法，其包括产生第一电动可变变速器速度信号；产生第二电动可变变速器速度信号；产生电动可变变速器的输出速度信号；以及基于所述第一速度信号、所述第二速度信号和所述输出速度信号确定所述电动可变变速器的运行状况。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电速度信号包括第一马达速度信号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二电速度信号包括第二马达速度信号。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括响应于所述运行状况控制指示符。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述指示符包括控制所述指示符以指 示信号尖峰、增长型信号或振铃型信号。
6.一种监控系统稳定性的方法，其包括 获取系统运行状况信号；确定所述系统运行状况信号的平均值信号； 根据瞬时信号和所述平均值信号的差值来确定信号振荡信号； 根据所述瞬时信号是大于还是小于所述平均值信号来确定信号振荡信号符号； 根据所述信号振荡信号的符号或根据所述瞬时信号与所述平均值来确定信号平均值 交叉；在每个信号平均值交叉之后确定振荡峰值； 存储正振荡峰值和负振荡峰值；将所述正振荡峰值与所述负振荡峰值单独进行比较，以检测系统不稳定性倾向； 根据比较和检测结果来确定系统不稳定性指示符；以及 根据所述系统不稳定性指示符来确定所述系统采取纠正动作的时间段。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，获取适当的信号包括在监控混合动力系的 情况下，获取电动可变变速器输出速度信号。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，获取适当的信号包括在监控混合动力系的 情况下，获取电动可变变速器马达速度信号。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，确定振荡振铃指示符包括通过以下方式确 定振铃指示符将信号振荡峰信号与振铃阈值进行比较，并且当所述信号振荡峰信号的幅 值高于所述振铃阈值时，产生振荡振铃指示符。
10.一种系统不稳定性检测模块，其包括平均值确定模块，所述平均值确定模块确定系统运行状况信号的平均值信号； 振荡确定模块，所述振荡确定模块根据瞬时信号和所述平均值信号的差值来确定信号 振荡信号；振荡符号确定模块，所述振荡符号确定模块根据所述瞬时信号是大于所述平均值信号 (称作正振荡)还是小于所述平均值信号(称作负振荡)来确定所述信号振荡信号的符号； 信号平均值交叉确定模块，所述信号平均值交叉确定模块确定所述信号振荡信号是否与所述平均值信号交叉；振荡峰确定模块，所述振荡峰确定模块在每一信号平均值交叉之后确定振荡峰值； 振荡峰存储模块，所述振荡峰存储模块存储至少两个连续的正峰值和两个连续的负峰 值或者基于一组正峰值的两个连续的正移动平均值和基于一组负峰值的两个连续的负移 动平均值；振荡峰比较模块，所述振荡峰比较模块根据正振荡峰比较和负振荡峰比较的结果来确 定响应于系统不稳定性倾向的指示符；信号尖峰检测和锁存模块，所述信号尖峰检测和锁存模块确定尖峰状况的振荡信号， 并锁存对于控制系统采取纠正动作的第一时间段；信号增长检测和锁存模块，所述信号增长检测和锁存模块确定增长状况的振荡信号， 并锁存对于所述控制系统采取纠正动作的第二时间段；以及信号振铃检测和锁存模块，所述信号振铃检测和锁存模块确定振铃状况的振荡信号， 并锁存对于所述控制系统采取纠正动作的第三时间段。
全文摘要
本发明涉及监控混合动力系的稳定性的系统和方法。一种用于监控混合动力系系统的稳定性的系统和方法包括监控所述系统及其子系统对其输入的输出响应信号，以识别系统运行状况。例如，对于配备有电动可变变速器(EVT)的混合动力系系统，监控三种信号。它们是表示对其反馈控制输入的直接子系统响应的两个电动机速度和表示整个系统的响应的EVT输出速度。一种稳定性监控系统包括平均值确定模块，确定所述信号的平均值信号；和振荡确定模块，根据瞬时信号和平均值信号来确定信号振荡信号。所述监控系统还包括信号平均值交叉确定模块，确定信号与其平均值信号交叉；振荡峰检测、存储和比较模块，确定系统不稳定性指示符，用于使控制系统采取纠正动作。
文档编号B60W10/04GK101987570SQ20101024324
公开日2011年3月23日 申请日期2010年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者H·夏 申请人:通用汽车环球科技运作公司