具有使用扩展逆变器限制的最大性能模式控制策略的电气化动力总成的制作方法

1.本公开涉及用于优化混合电动、电池电动或增程电动车辆以及具有电气化动力总成的其他移动平台的电驱动性能的系统和方法。如本领域中所理解的，在具有一个或多个旋转电机的高压母线供电操作的意义上，电气化动力总成是“电气化的”。例如，混合电动机动车辆包括多个不同的原动机，其通常为内燃机以及一个或多个牵引电动机。在不同的驱动模式期间，来自发动机和/或牵引电动机的输出扭矩最终为一个或多个驱动轴或车轮提供动力。来自各原动机的相对扭矩贡献由车载控制器基于驾驶员要求的扭矩和大量其他性能参数实时选择。相比之下，电池电动车辆仅通过来自通电的牵引电动机的电动机扭矩来推进。增程电动车辆（erev）包括小型发动机，其可与车辆的传动轴系分离。因此，在erev构造中，与作为原动机为车辆提供动力相反，发动机被用作备用发电机，以用于扩展车辆的电动操作范围。


背景技术：

2.当牵引电动机作为电气化动力总成的一部分时，牵引电动机通常被构造为多相/交流（ac）电机。因此，功率逆变器被设置在牵引电动机的绕线定子与车载电压源之间，其中后者通常被实施为高压可充电直流（dc）推进电池组。设置在tpim内的各个半导体开关的开关状态控制将来自该电池组的dc输入电压转换成多相/ac输出电压。来自逆变器的ac输出电压顺序地为定子的磁场绕组供电，并且最终使电机转子旋转。牵引电动机和逆变器的负载根据经校准的一组热和其他性能能力限制来小心地控制和限制。因此，可以通过车载控制器视情况实时地将牵引电动机降额（de-rate）或降低负载，以保护逆变器、牵引电动机和电气化动力总成的其他敏感部件。


技术实现要素：

3.本公开涉及机动车辆或具有至少一个牵引电动机的其他移动平台的电气化动力总成的实时操作控制，该牵引电动机连接到相应的功率逆变器并由其驱动，其中后者在下文中被称为牵引功率逆变器模块（tpim）。本文所描述的方法视情况并且暂时地使得能够进入到增强的“最大性能”模式中，为简便起见在本文中简称为“mpm”。这通过选择性地应用如下所述的扩展逆变器限制（extended inverter limit）（“eil”）来发生，其中eil暂时扩展更受限的默认/正常逆变器限制（“nil”）。
4.由于进入到mpm中被控制器限于某些前瞻性性能状况，在该状况下，mpm可以在增强的驾驶操纵的整个持续时间内可靠地实施，即其中暂时应用eil以代替上述默认的nil的状况，因此当前的mpm可用性状态以直观的方式被传达给车辆上的操作者，以帮助管理操作者的性能期望。换句话说，在增强的驾驶操纵、例如0-60 mph的加速操纵的持续时间内，将通知操作者何时mpm将可用。另外，对于本电气化动力总成的多轴/多电动机的实施例，本公开的各方面应用成本函数（costing function）或其他扭矩仲裁策略来平衡各电机/tpim随
时间的热负载和磨损，同时仍提供由mpm中的操作提供的期望的增强性能水平。
5.如本领域中公知的，功率逆变器限制是通过对电气化动力总成的敏感功率电子硬件的短期和长期耐久性影响而获知的，所述硬件主要为用于构造每个tpim的微小半导体开关的开关结（switching junction）。这样的限制用于通过调制占空比来触发自动降额动作，该占空比用于控制此类开关的on/off导通状态。当逆变器/电动机温度和/或其他相关控制值超过经校准的限制时，降额动作通常将由控制器执行。因此，在增加或扩展上述nil/默认逆变器限制或通常在mpm中偶尔操作之外通常执行的操作范围的意义上，处于本公开的范围内的eil被“扩展”。
6.在示例性实施例中，一种用于控制具有牵引电动机和tpim的电气化动力总成的方法包括通过控制器确定所述电气化动力总成的当前部件能力和当前使用情况中的每一者。响应于所述当前部件能力小于校准能力阈值，并且所述当前使用情况与预定的批准使用情况匹配，所述方法包括确定在所述当前部件能力中是否存在预定裕度，以用于在增强的驾驶操纵的整个持续时间内在所述mpm中操作所述电气化动力总成。
7.所述方法还包括接收指示请求扭矩的输入信号，所述请求扭矩是牵引电动机的期望输出扭矩水平。当存在所述预定裕度时，响应于所述输入信号，所述方法另外包括通过控制器暂时应用tpim的eil，以由此启用mpm。所述eil的应用允许牵引电动机的操作在增强的驾驶操纵的整个持续时间内高于默认的扭矩和速度操作限制发生。
8.所述方法可以包括：在应用所述eil之前，通过指示器装置将所述mpm的可用性状态传达给所述电气化动力总成的操作者，其中所述可用性状态指示在所述增强的驾驶操纵的整个持续时间内的所述mpm的可用性。
9.一些实施例包括：响应于所述当前部件能力不超过所述校准能力阈值或者所述当前使用情况与所述预定的批准使用情况不匹配，而通过所述控制器禁用eil。所述预定的批准使用情况可以存储在控制器的存储器中，在这种情况下，确定电气化动力总成的当前使用情况包括将电气化动力总成的当前使用情况与预定的使用情况进行比较。
10.所述电气化动力总成可以包括加速器踏板，其中所述输入信号包括所述加速器踏板的踏板行程量，并且所述预定的批准使用情况是指示预定加速事件的所述加速器踏板的全开油门（wide-open throttle）或全开踏板（wide-open pedal）状况。在所述方法的一些实施例中，所述预定的批准使用情况是从停止加速操纵和/或高速通过操纵。
11.所述方法可以包括响应于主动牵引控制状态而选择性地禁用所述eil。
12.所述指示器装置可以可选地构造为数字仪表。在这样的情况下，作为方法的一部分，控制器通过用指示可用性状态的颜色照明数字仪表的一个或多个发光二极管来传达mpm的可用性状态。
13.在一些构造中，所述牵引电动机包括多个牵引电动机，所述tpim包括多个tpim，所述多个tpim各自连接到所述牵引电动机中的相应一个，并且所述电气化动力总成包括多个驱动轴，所述多个驱动轴各自耦接到所述牵引电动机中的相应一个。在这样的示例性实施例中，所述控制器被配置成执行成本函数，以在所述mpm期间将期望的扭矩分配给所述驱动轴，以由此平衡所述牵引电动机和所述tpim的热负载和磨损。
14.在本公开的另一方面，一种电气化动力总成包括构造成提供dc电压的直流（dc）电源、具有定子和转子的多相牵引电动机，所述转子被构造成耦接到机械负载。在该实施例
中，电气化动力总成还包括tpim，其构造成将来自dc电源的dc电压转换为交流（ac）电压，并且将所述ac电压输送至所述定子。控制器被配置成执行上述方法。
15.本文还公开了一种机动车辆，其具有车轮、加速器踏板和电气化动力总成。所述电气化动力总成包括提供dc电压的高压电池组、tpim以及具有定子和转子的多相牵引电动机，其中所述转子耦接到车轮中的一个或多个。所述电气化动力总成的控制器被配置成执行如本文所述的本方法。
16.本发明还包括以下技术方案。
17.方案1. 一种用于控制具有牵引电动机和牵引功率逆变器模块（tpim）的电气化动力总成的方法，所述方法包括：通过控制器确定所述电气化动力总成的当前部件能力和当前使用情况；响应于所述当前部件能力小于校准能力阈值，并且所述当前使用情况与预定的批准使用情况匹配，确定在所述当前部件能力中是否存在预定裕度，以用于在增强的驾驶操纵的整个持续时间内在最大性能模式（mpm）中操作所述电气化动力总成；通过所述控制器接收指示请求扭矩的输入信号，所述请求扭矩是所述牵引电动机的期望输出扭矩水平；以及当所述预定裕度存在时，响应于所述输入信号，通过所述控制器暂时应用所述tpim的扩展逆变器限制（eil），以由此启用所述mpm，其中，所述eil的应用允许所述牵引电动机的操作在所述增强的驾驶操纵的所述整个持续时间内高于默认的扭矩和速度操作限制发生。
18.方案2. 根据方案1所述的方法，还包括：在应用所述eil之前，通过指示器装置将所述mpm的可用性状态传达给所述电气化动力总成的操作者，所述可用性状态指示在所述增强的驾驶操纵的所述整个持续时间内的所述mpm的可用性。
19.方案3. 根据方案1所述的方法，还包括：响应于所述当前部件能力未超过所述校准能力阈值，或者所述当前使用情况与所述预定的批准使用情况不匹配，通过所述控制器禁用所述eil。
20.方案4. 根据方案1所述的方法，其中，所述电气化动力总成包括加速器踏板，所述输入信号包括所述加速器踏板的踏板行程量，并且所述预定的批准使用情况是指示预定加速事件的所述加速器踏板的全开油门或全开踏板状况。
21.方案5. 根据方案4所述的方法，其中，所述预定的批准使用情况是从停止加速操纵和/或高速通过操纵。
22.方案6. 根据方案4所述的方法，还包括响应于主动牵引控制状态而选择性地禁用所述eil。
23.方案7. 根据方案1所述的方法，其中，所述指示器装置是数字仪表，并且其中，所述控制器被配置成通过用指示所述可用性状态的颜色照明所述数字仪表的一个或多个发光二极管，来传达所述mpm的所述可用性状态。
24.方案8. 根据方案1所述的方法，其中，所述牵引电动机包括多个牵引电动机，所述tpim包括多个tpim，所述多个tpim各自连接到所述牵引电动机中的相应一个，并且所述电气化动力总成包括多个驱动轴，所述多个驱动轴各自耦接到所述牵引电动机中的相应一个，其中，所述控制器被配置成执行成本函数，以在所述mpm期间将期望的扭矩分配给所述
驱动轴，以由此平衡所述牵引电动机和所述tpim的热负载和磨损。
25.方案9. 一种电气化动力总成，包括：直流（dc）电源，其构造成提供dc电压；多相牵引电动机，其具有定子和转子，其中，所述转子被构造成耦接到机械负载；牵引功率逆变器模块（tpim），其连接到所述定子和所述dc电源，其中，所述tpim被构造成将来自所述dc电源的所述dc电压转换为交流（ac）电压，并且将所述ac电压输送到所述定子；以及控制器，其配置成：使用输入信号来确定所述电气化动力总成的当前部件能力和当前使用情况；响应于所述当前部件能力小于校准能力阈值，并且所述当前使用情况与预定的批准使用情况匹配，确定在所述当前部件能力中是否存在预定裕度，以用于在增强的驾驶操纵的整个持续时间内在最大性能模式（mpm）中操作所述电气化动力总成；接收指示请求扭矩的输入信号，所述请求扭矩是所述牵引电动机的期望输出扭矩水平；以及当所述预定裕度存在时，响应于所述输入信号，暂时应用所述tpim的扩展逆变器限制（eil），以由此启用所述mpm，其中，所述eil的应用允许所述牵引电动机的操作在所述增强的驾驶操纵的所述整个持续时间内高于默认的扭矩和速度操作限制发生。
26.方案10. 根据方案9所述的电气化动力总成，其中，所述控制器被配置成响应于所述当前部件能力不超过所述校准能力阈值或者所述当前使用情况与所述预定的批准使用情况不匹配，而禁用所述eil。
27.方案11. 根据方案10所述的电气化动力总成，还包括加速器踏板，其中，所述输入信号包括所述加速器踏板的踏板行程量，并且所述预定的批准使用情况包括与预定的加速事件相对应的所述加速器踏板的全开油门或全开踏板状况。
28.方案12. 根据方案11所述的电气化动力总成，其中，所述预定的批准使用情况包括指示所述全开油门或全开踏板状况的从停止加速操纵和/或高速通过操纵。
29.方案13. 根据方案9所述的电气化动力总成，其中，所述控制器还被配置成响应于主动牵引控制状态而选择性地禁用所述eil。
30.方案14. 根据方案9所述的电气化动力总成，其中，所述电气化动力总成被用作机动车辆的一部分，并且其中，所述指示器装置是所述机动车辆的数字仪表。
31.方案15. 根据方案14所述的电气化动力总成，其中，所述控制器被配置成通过用指示所述可用性状态的颜色照明所述数字仪表的一个或多个发光二极管，来传达所述mpm的所述可用性状态。
32.方案16. 根据方案9所述的电气化动力总成，其中，所述牵引电动机包括多个牵引电动机，所述tpim包括多个tpim，所述多个tpim各自连接到所述牵引电动机中的相应一个，并且所述电气化动力总成包括多个驱动轴，所述多个驱动轴各自耦接到所述牵引电动机中的相应一个，其中，所述控制器被配置成执行成本函数，以在所述mpm期间将期望的扭矩分配给所述驱动轴，以由此平衡所述牵引电动机和所述tpim的热负载和磨损。
33.方案17. 一种机动车辆，包括：多个车轮；
加速器踏板；以及电气化动力总成，其具有：高压（hv）电池组，其提供直流（dc）电压；具有定子和转子的多相牵引电动机，其中，所述转子被耦接到所述车轮中的一个或多个；牵引功率逆变器模块（tpim），其电连接到所述定子和所述hv电池组，其中，所述tpim被构造成将来自所述hv电池组的所述dc电压转换为交流（ac）电压，并且将所述ac电压输送到所述定子；以及控制器，其配置成：使用输入信号来确定所述电气化动力总成的当前部件能力和当前使用情况；响应于所述当前部件能力小于校准能力阈值，并且所述当前使用情况与预定的批准使用情况匹配，确定在所述当前部件能力中是否存在预定裕度，以用于在增强的驾驶操纵的整个持续时间内在最大性能模式（mpm）中操作所述电气化动力总成；接收指示请求扭矩的输入信号，所述请求扭矩是所述牵引电动机的期望输出扭矩水平；以及当所述预定裕度存在时，响应于所述输入信号，暂时应用所述tpim的扩展逆变器限制（eil），以由此启用所述mpm，其中，所述eil的应用允许所述牵引电动机的操作在所述增强的驾驶操纵的所述整个持续时间内高于默认的扭矩和速度操作限制发生。
34.方案18. 根据方案17所述的机动车辆，其中，所述控制器被配置成响应于所述当前部件能力不超过所述校准能力阈值或者所述当前使用情况与所述批准使用情况中的一个不匹配，而禁用所述eil。
35.方案19. 根据方案17所述的机动车辆，其中，所述指示器装置是数字仪表，并且激活所述指示器装置包括经由所述数字仪表显示所述可用性状态。
36.方案20. 根据方案17所述的机动车辆，其中，所述牵引电动机包括多个牵引电动机，所述tpim包括多个tpim，所述多个tpim各自连接到所述牵引电动机中的相应一个，并且所述电气化动力总成包括多个驱动轴，所述多个驱动轴各自耦接到所述牵引电动机中的相应一个，其中，所述控制器被配置成执行成本函数，以在所述mpm期间将期望的扭矩分配给所述驱动轴，并且由此平衡所述牵引电动机和所述tpim的热负载和磨损。
37.当结合附图和所附权利要求时，通过下面对用于实施本公开的说明性示例和模式的详细描述，本公开的上述特征和优点以及其他特征和伴随的优点将是显而易见的。而且，本公开明确地包括上面和下面呈现的元件和特征的组合和子组合。
附图说明
38.图1是根据本公开的代表性机动车辆的示意图，该机动车辆具有提供增强的电驱动能力的最大性能模式（mpm）。
39.图2是流程图，其描述了用于与图1中所示的电气化动力总成一起使用的推进控制方法。
40.图3是可由图1中所示的控制器使用的示例性控制逻辑的示意图。
41.图4是示意性流程图，其描述了用于在多驱动轴场景中平衡热负载和磨损的基于
成本函数的仲裁方法。
具体实施方式
42.本公开容许有呈许多不同形式的实施例。本公开的代表性示例在附图中示出，并且在本文中详细描述，作为所公开的原理的非限制性示例。为此，在摘要、技术领域、背景技术、发明内容和具体实施方式部分中描述但未在权利要求中明确阐述的要素和限制不应通过暗示、推论或其他方式单独或集体地结合到权利要求中。
43.为了当前描述的目的，除非特别声明，否则使用单数形式包括复数并且反之亦然，术语“和”和“或”应是连接词和转折连词两者，“任何”和“所有”两者均应意指“任何和所有”，并且用语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”等应意指“包括但不限于”。此外，例如“大约”、“几乎”、“基本上”、“大致”、“近似”之类的近似用语可在本文中在“处于、接近或几乎处于”或者“在其0-5%之内”或者“在可接受的制造公差内”或者它们的逻辑组合的意义上使用。
44.参照附图，其中贯穿几个视图，相同的附图标记指代相同的特征在图1中示意性地描绘了构造成选择性地进入增强的最大性能模式（“mpm”）的电气化动力总成11。进入到mpm中通过选择性地应用车载控制器（c）50的扩展逆变器限制/eil 53来发生，如下文参考图2-4所述，其中mpm允许电气化动力总成11的操作者相对于默认/正常性能水平暂时享受增强的性能水平。例如，当在机动车辆10上使用电气化动力总成11时，除其他可能的使用场景外，mpm还提供改进的从停止的加速或比较通过操纵（comparation passing maneuver）。
45.为了说明简单，在下面详细地示出和描述了电气化动力总成11的选定部件，而省略了其他部件。电气化动力总成11可以在机动车辆10或另一移动平台上使用，所述移动平台例如水运工具、飞机、轨道车辆等。在图1所描绘的代表性实施例中，机动车辆10被构造为典型的公路车辆，其具有分别与路面滚动接触的前车轮和后车轮15f和15r，其中“f”和“r”相应地表示机动车辆10的前角部位置和后角部位置。车轮15f和15r的实际数量可以随着预期应用而变化，其中该数量可能少至一个，例如摩托车、小型摩托车或电动自行车，而在其他构造中该数量可能超过图示的数量。
46.电气化动力总成11包括牵引电动机（me）14，其在图示实施例中经由输出构件17以及相应的驱动轴19-1和19-2耦接到后车轮15r。可替代地，牵引电动机14可以被实施为相应地耦接到驱动轴19-1和19-2的分立的牵引电动机14-1和14-2。电动动力总成11可包括另一牵引电动机（me）114，其经由另一输出构件117和驱动轴119耦接到前车轮15f。因此，牵引电动机14、14-1、14-2和/或114的具体数量和布置结构可以随应用而变化。
47.牵引电动机14和114被耦接到相应的第一和第二牵引功率逆变器模块（tpim-1）20-1和（tpim-2）20-2并由其供能。为了说明简单，从图1中省略了布置在驱动轴19-1和19-2上的可选的牵引电动机14-1和14-2的相关tpim，其中对牵引电动机14和114的描述也适用于牵引电动机14-1和14-2的操作。牵引电动机14和114以及它们相应的tpim 20-1和20-2的操作由控制器50根据经校准的正常逆变器限制（nil）51并且有时通过上述eil 53来严密管控，如下面参考图2-4详细描述的。
48.在本文中以相对术语描述为所述百分比，默认nil 51由控制器50强制执行高达100%的校准的基线热限制或阈值，其中逆变器温度通常为特定值，该特定值编码在给控制
器50的控制输入信号（箭头cci）中并且用于此目的。例如，使用标称温度阈值t
100%
，当测量或估计的温度超过t
100%
时，将发生通过tpim 20-1和/或20-2的开关控制的降额。因此，根据eil 53的操作暂时增加由nil 51提供的限制。
49.例如，在非限制性的代表性场景中，nil 51的t
100%
可以通过应用eil 53来增加到例如t
129%
。在应用eil 53时，新的控制阈值增加到t
129%
。重要的是，控制器50不是在例如瞬时温度的当前条件落在eil 53内时进入mpm，而是在即将发生的eil增强的驾驶操纵可完成而在增强的驾驶操纵的任何点处都不超过t
129%
时进入mpm。mpm/eil进入条件和阈值可校准，以覆盖跨越各种车辆、天气条件、驾驶模式和/或操作者的不同的允许使用情况，以最小化不利的硬件影响并优化操作者满意度。因此，在本公开的范围内，当经由控制器50的建模、估计或其他前瞻性逻辑而期望增强的电动推进能力时，选择性地允许进入到mpm中，以在即将发生的增强的驾驶操纵的整个持续时间内保持可用，否则不允许进入到mpm中。
50.可以参考代表性的0-60 mph加速操纵来理解本方法，在该加速操纵之前，逆变器/电动机温度完全落在允许的温度范围内。根据目前的控制策略，仅这一点将不是根据eil 53启动的充分理由。替代的是，一旦控制器50确定在mpm完成时热或其他相关条件是否仍处于eil 53内，则控制器50将视情况和有条件地允许进入到mpm中。同时，控制器50将可用性状态传达给操作者，以帮助管理性能期望。本公开的其他方面可用于平衡电气化动力总成11上的热负载和部件磨损。下面参考图2-4详细描述该策略的各个方面。
51.继续参考图1，牵引电动机14连接到dc电压源并由其供电，在这种情况下，该dc电压源为可充电的高压电池组（b
hv
）16。这通过控制器50和tpim 20-1的协同操作发生，其中tpim 20-1例如使用ac电缆来电连接到牵引电动机14的各个相绕组（vac）。通过tpim 20-1的开关控制，tpim 20-1将来自电池组16的dc电压转换为可变频率、可变幅度的多相/ac电压，以为牵引电动机14供能并产生期望的扭矩（箭头to）。在图1的非限制性实施例中，牵引电动机14的圆柱形转子14r的旋转为后车轮15r提供动力。可以在本公开的范围内设想混合实施例，其中，内燃机（未示出）或另一扭矩源或原动机单独工作或者与牵引电动机14结合工作，来以模式特定的方式产生推进扭矩。
52.所示实施例中的牵引电动机14是具有圆柱形转子14r和圆柱形定子14s的多相/ac旋转电机。在典型的径向通量构造中，转子14r可以相对于定子14s同轴地布置，使得定子14s围绕转子14r，而轴向通量型电机也可在本公开的范围内使用。转子14r经由输出构件17耦接到机械负载，例如车轮15r中的一个或多个。可实施为可旋转齿轮组、轴或其他机械机构的输出构件17可以经由驱动轴19-1和/或19-2和/或介于中间的齿轮箱/变速器（未示出）来连接到后车轮15r，其中输出构件17最终将来自牵引电动机14的输出扭矩（箭头to）传递至后车轮15r，以推进车辆10。
53.本教导可以应用于单电动机构造，其中，牵引电动机14是电气化动力总成11的唯一原动机。可替代地，具有定子114s和转子114r的附加的牵引电动机114可以用于例如使用tpim 20-2来为前车轮15f提供动力，或者各个牵引电动机14-1和14-2可以被设置在部分轴19-1和19-2上，使得机动车辆10总共具有两个或三个牵引电动机。为简单起见，尽管如上所述，在本公开的范围内可以使用多个牵引电动机和tpim，但是本文使用牵引电动机14及其连接的tpim 20-1作为代表性硬件来描述根据本公开的方法100的操作。
54.为了优化电驱动性能，控制器50和tpim 20-1通过执行如下面参考图2所述的方法
100来利用智能系统控制和硬件校准灵活性，以选择性地进入mpm。在mpm中，控制器50应用eil 53来代替nil 51。如上面总体提到的，mpm是保留的操作模式，其可以在例如性能轿车或卡车之类的某些机动车辆10上选择性地提供，以便视情况允许操作者暂时使用提高的推进能力。这通过控制器50的使用高于eil 532的正常推进部件耐久性限制的操作来发生。为此，控制器50以软件编程并且在硬件中配备，即配置成当不仅在mpm操纵开始时而且在操纵的整个持续时间内可获得额外的推进能力时，在某些有限情况下执行实施方法100的指令。控制器50还被配置成将可用性状态信号（箭头ccg）传达给机动车辆10的操作者，以激活指示器装置25，并且因此，帮助管理操作者相对于mpm的当前可用性的性能期望。
55.仍然参考图1，电气化动力总成11的其他部件还可以包括dc-dc电压转换器18和低压/辅助电池（b
aux
）160。高压推进电池组16经由高压母线（vdc）连接到tpim 20，其中这样的高压母线的典型电压电平为300v或更高，或者超过辅助电池160的辅助/12-15v电平的其他电压电平。然而，由于车辆10还可以包括大量低压系统，所以低压母线（v
aux
）可以由dc-dc转换器18供能，该dc-dc转换器18又可以用于维持辅助电池160的低压充电水平。
56.除了与图2和图3的本方法100直接相关的功能之外，图1的控制器50可以被配置成执行其他诊断和控制功能。例如，出于本公开的目的，控制器50可以是混合动力控制单元、变速器控制单元或另一合适的独立或联网的车辆控制器。如此，控制器50可以被实施为一个或多个电子控制单元或计算节点，其通过将控制信号（箭头cco）传输至电气化动力总成11而响应于输入信号（箭头cci），该输入信号包括各种牵引电动机14、14-1、14-2和/或114和相关联的tpim的测量或估计的温度，两者均在执行方法100的过程中以及在执行其他可能的控制动作时进行。
57.出于执行方法100的目的，控制器50配备有应用特定的量的易失性和非易失性存储器（m）以及一个或多个处理器（p），例如，微处理器或中央处理单元，以及其他相关的硬件和软件，例如数字时钟或计时器、输入/输出电路、缓冲电路、专用集成电路（asic）、片上系统（soc）、电子电路以及提供编程功能所需的其他必要硬件。例如数字仪表、显示器和/或发光二极管之类的指示器装置25可以安装在代表性车辆10的乘客舱内，以方便操作者查看。这样的指示器装置25例如通过低压差分线路和/或无线地与控制器50通信，并且响应于可用性状态信号（箭头ccg），以使控制器50能够关于mpm/eil的当前可用性通知车辆10的操作者。现在将参考图2-4来描述精确地辨别何时允许进入到这样的模式中的过程。
58.参照图2，在电气化动力总成11的操作期间，由图1的控制器50自动执行本方法100的代表性实施例，以选择性地使电气化动力总成11能够在上述最大性能模式（mpm）下操作。如下所述，当结合当前部件能力存在某些使用情况时，可能会发生这种情况。典型的使用情况可以是加速事件，其对应于全开油门或全开踏板操纵、高速通过操纵或其他操纵，通过暂时扩展用作默认/标称100%限制的nil 51将增强其性能。为了限制部件保修风险（warranty exposure），作为方法100的一部分，可以防止或减少部分踏板和单轴进入到mpm中，其中在多轴驱动构造中执行可能的仲裁和负载平衡，如下面特别参考图3和图4所述。另外，使用图1的指示器装置25可以补充本教导的目标，这是通过以图形方式描绘mpm的增强的推进能力的实时可用性状态，如图2中所示。
59.以图2的逻辑块b101开始，示例性实施例中的方法100包括接收输入信号（箭头cci），该输入信号指示请求扭矩，即来自牵引电动机14的期望输出扭矩。该输入信号（箭头
cci）还包括通过图1中所示的控制器50的对示例性牵引电动机14/tpim 20-1或其他电动机/tpim组合的测量或估计的温度。如本领域中所理解的，在机动车辆10上可用的诸如tpim-1、tpim-2或其他tpim的功率逆变器通常包括温度感测热敏电阻或热电偶，该温度感测热敏电阻或热电偶构造成测量开关结或其他相关的操作温度并将其报告给控制器50，其将被包括作为输入信号（箭头cci）的一部分。可以从其他位置提供温度值，包括但不限于图1的电池组16、牵引电动机14、114、14-1和14-2、冷冻剂温度等。下面阐述了可包括在输入信号（箭头cci）中的其他值。
60.响应于输入信号（箭头cci），控制器50例如通过访问控制器50的存储器（m）中的查找表来访问nil 51和eil 53。这使得控制器50能够确定电气化动力总成11的当前使用情况和部件兼容性（“det uc, comp cap”）。关于如本文所采用的后一个术语“使用情况（use case）”，图1中所示的机动车辆10的给定制造商可以将控制器50编程为寻找电气化动力总成11的特定操作模式或驱动状态，其中可以选择性地执行扩展逆变器限制（eil）以启用mpm功能。例如，在从停止加速时，例如在猛烈发动时的全开油门/全开踏板期间，性能轿车或卡车的操作者有时可能期望提高0-60 mph的加速性能。
61.如本领域中所理解的，用于评估某些性能车辆的常见性能基准是其0-60 mph（0-96.6 kph）加速性能。在本公开的范围内，在高加速通过操纵期间或在其他驾驶条件下的加速同样可以是允许的使用条件。因此，制造商可以将方法100的执行和进入到mpm中限制为图1的机动车辆10的某些品牌或型号作为使用情况，和/或控制器50可以被编程为允许操作者设置默认使用情况，控制器50仍然可以基于电气化动力总成11的实时状态来超控（override）该默认使用情况，如本文所述。在后一个示例中，具有必要驾驶技能的驾驶员可能会为操作者的家庭中的其他驾驶员，例如经验不足或新手驾驶员禁用方法100。
62.关于部件的耐久性/能力，可能影响图1的电气化动力总成11的短期和长期的性能和耐久性的热力学值被包含在传送给控制器50的输入信号（箭头cci）中。例如，该输入信号（箭头cci）可以包括转子14r、定子14s和/或牵引电动机14、tpim 20的其他移动或静态部分的操作温度，例如，开关结及其开关管芯温度，和/或如上所述的高压电池组16。与执行逻辑块b101相关的其他值可以包括高压电池组16和/或其构成的电化学电池单池（未示出）的充电状态（soc）、通过电气化动力总成11循环的电冷却剂（未示出）的温度等。然后，方法100继续进行到逻辑块b104。
63.图2的逻辑块b102包括经由控制器50作为输入信号（箭头cci）的一部分确定或接收请求扭矩（t
req
）和/或牵引电动机14或其任何替代114、14-1和/或14-2的速度。落在逻辑块b102的范围内的相关操作者请求可以包括加速器踏板22或类似的加速脚操作或手操作的输入装置的行程量，以及可能的其他动态变化的输入参数，例如转向角/速率、制动水平等。这样的值被测量或估计，并且其后例如通过控制器局域网（can）总线、差分电压线和/或无线地传送到控制器50。然后，方法100继续进行到逻辑块b104。
64.在图2的逻辑块b104处，控制器50使用在块b101中收集的数据来确定预定使用情况是否处于活动状态（
“”
）。为了对块b104编码，可以利用针对特定的机动车辆10和/或其操作者的预定的批准使用情况来对控制器50编程，所述使用情况例如从停止加速操纵、高速通过操纵或特定牵引操纵。然后，控制器50在逻辑块b104处将与机动车辆10的当前状态相对应的当前使用情况以及可能的上述预先分配的许可与预定的批准使用情况比较。
在当前使用情况是预定的批准使用情况时，方法100继续进行到逻辑块b106，而在当前使用情况与预定的批准使用情况、例如存储在控制器50的存储器（m）中的若干经校准/预编程的使用情况中的一个不匹配时，控制器50替代地继续进行到逻辑块b108。
65.在逻辑块b106处，控制器50接下来将当前部件能力与经校准的能力阈值比较，该经校准的能力阈值可以是不同部件能力和阈值的聚合或混合组合，如下面参考图3所述。控制器50有效地确定在增强的驾驶操纵的整个持续时间内，即在mpm中，在用于操作电气化动力总成11的当前部件能力中是否存在预定裕度（margin）。
66.作为逻辑块b106的一部分，可以设想如下实施例，即：其中，控制器50查看牵引电动机14、tpim 20-1和/或其他受影响的硬件部件的当前温度，并确定这些值是否落在eil 53中编码的范围内。然而，这并不是逻辑块b106中分析的结束。控制器50还被编程为提前展望即将发生的mpm增强操纵的结束，以确定在该操纵的预期完成时，受影响的部件是否将不会处于出如编码在eil 53中的其相应限制之外。
67.举例来说，可以假定图1的nil 51可包括标称温度阈值t
100%
，例如40℃。在该非限制性示例中，当测量或估计的温度超过40℃时，通常在mpm操作之外将会发生经由tpim 20-1和/或20-2控制的降额。在应用eil 53的情况下，在该说明性示例中，该阈值可能会视情况增加到t
129%
或大约52℃。如果在预期入口到mpm时tpim-1的测得温度为35℃，则当进入温度落在正常和扩展的限制内时，典型的控制策略可能会启用mpm。然而，本策略不以这种方式运转。
68.替代的是，图1的控制器50在时间上提前展望增强的驾驶操纵的预期完成，以估计所考虑的温度是否将超过扩展限制，在这种情况下为t
129%
。如果在不超过扩展限制的情况下无法完成增强的驾驶操纵，则不启用mpm操纵。因此，如果控制器50被编程为或者估计对于0-60 mph的全开踏板/油门操纵逆变器温度期望上升20℃，eil 53设置52℃的热限制，并且在进入mpm之前的温度是35℃，则控制器50将不启用该操作，因为这样做将看到55℃的终止温度，即比eil 53的热限制高3℃。eil 53的不同范围可以用于不同条件，包括从描述tpim 20-1和牵引电动机14的过去热负载的共同时间历史记录中得出的限制、高于增加的限制后经过的操作持续时间等，以对方法100的性能进行微调，以适应给定的机动车辆10。
69.以这种方式，图1中所示的控制器50确定当前部件能力是否在并预期保持在继续进行eil 53和方法100的其余部分的可容许范围内，即
“”
。eil 53的参考水平可以被编程到控制器50的存储器（m）中的一个或多个查找表中，或者以其他方式提供给控制器50。在当前部件能力高于当前能力阈值时，方法100继续进行到逻辑块b110，该阈值适合于通过应用图1的eil 53通过操纵完成而进入mpm并保持在mpm中。否则，方法100继续进行到逻辑块b108。
70.在当前使用条件（逻辑块b104）或当前部件能力（逻辑块b106）阻止进入到mpm中时，到达逻辑块b108。在这种情况下，图1的控制器50可以自动地禁用mpm/eil功能（“dsbl eil”），例如通过设置位码，该位码防止电气化动力总成11的操作超过其默认扭矩和速度操作范围的限制。然后，方法100继续进行到逻辑块b112。
71.在当前使用条件（块b104）和当前部件能力（块b106）两者都允许进入到mpm中时，到达逻辑块b110。在这种情况下，图1的控制器50自动启用eil 53，例如，通过设置位码，该位码暂时允许电气化动力总成11在nil 51的其默认的正常扭矩和速度操作限制之外操作，
从而有利于eil 53。例如，当部件能力中存在预定裕度时，响应于输入信号（箭头cci），例如，在对于即将发生的增强的驾驶操纵预期升高20℃时，当tpim 20-1的当前温度与eil 53的温度限制之间保持25℃时，控制器50暂时应用eil 53以启用mpm。因此，在增强的驾驶操纵的整个持续时间内，应用eil 53允许牵引电动机14的操作发生在默认的基于nil 52的扭矩和速度操作限制之上，或更具体而言其相关联的温度之上。然后，方法100继续进行到逻辑块b112。
72.在逻辑块b112处，图1的控制器50可以经由指示器装置25将mpm/eil的当前可用性状态（“eil
stat”）传达给车辆10的操作者。如上所述，除非并且直到控制器50确定可以在短期和长期的部件耐久性限制内开始并且完成例如0-60 mph加速的当前使用情况操纵，否则mpm/eil不被启用。仅在那些情况下，控制器50才应用eil 53以允许mpm的执行继续。由于在给定的驾驶循环的过程中，进入到mpm中并非始终对于操作者而言可用，因此方法100还结合给操作者的直观的音频和/或视觉反馈，以帮助管理操作者的与mpm相关的性能期望。
73.作为示例而非限制，一种可能的使用场景是其中机动车辆10的高性能版本的驾驶员在交通信号灯处停止。当灯改变时，驾驶员可能会期望通常将伴随mpm操作的立即加速增强。然而，如果当前使用情况未启用和/或当前部件能力处于不理想的水平，因此如上面所解释的阻止进入到mpm中，则当灯变绿并且驾驶员完全踩下加速器踏板22时，驾驶员将不会体验到预期的加速响应。在这种情况下，电气化动力总成11将不会实现驾驶员的预期性能。
74.在没有使用指示器装置25的情况下，在该示例性场景中，驾驶员可能不知道不可用，并且可能会将缺乏推动解释为电气化动力总成11中的故障或不足。同样，mpm可被启用，但在增强的驾驶操纵过程中中途中止，这可能导致驾驶员以类似方式感不满。因此，由逻辑块b112实现的反馈旨在减轻关于mpm的当前和持续的可用性或者缺乏该可用性的不确定性，同时可能将其他感兴趣的信息传达给驾驶员。以这种方式，驾驶员保持完全意识到何时可以期望如通过施加eil 53而实现的增强的性能，以及相同的驾驶员何时可以合理地预期在图1的nil 51的范围内的正常/默认的加速性能。
75.虽然指示器装置25的一系列实施例在本公开的范围内是可能的，但是仅描绘了用于图1的机动车辆10中的少数代表性示例。数字和/或模拟针式仪表g1可以被安装在车辆10的仪表板（未示出）内。仪表g1可以用颜色编码，以呈现渐变的性能范围，操作者看其一眼就可以用来辨别mpm/eil的当前可用性。示例性颜色例如可以包括绿色以传达mpm/eil的可用性，橙色或琥珀色以传达有限的可用性，以及红色以传达不可用。虽然为简单起见而被省略，但是仪表g1可以包括文本信息，该文本信息告知操作者关于有限可用性或总体不可用的一个或多个具体原因。
76.替代或补充的指示器装置25可包括灯泡g2，例如一个或多个颜色编码的led，例如与仪表g1的绿色、琥珀色和红色示例保持一致，或者为另一合适的视觉指示器，或数字条形仪表g3，该数字条形仪表g3以更简单的方式呈现仪表g1的信息，并且可能需要较小的表面区域以在仪表板上实现。在一些实施例中，可以使用触觉和/或音频反馈来增强指示器装置25实现的视觉反馈。数字条形仪表g3的一个或多个led或者仪表g1或g2中的任何一个都可以用指示可用性状态的颜色来照明。在各种实施例中，仪表g1、g2或g3可以响应于图1中所示的可用性状态信号（箭头ccg）。
77.图3描绘了用于实现本方法100的各方面的代表性控制逻辑50l。如上面所公开的，
输入信号（箭头cci）被测量或估计并且被馈送到控制器50的部件能力（“comp cap”）逻辑块52中。示例性参数可包括但不限于图1所描绘的转子14r的测量或估计的转子温度（t
14r
）、定子14s的定子温度（t
14s
）、tpim 20-1的逆变器温度（t
20
）和/或围绕或通过图1中所示的电气化动力总成11的各部件循环的电冷却剂（未示出）的冷却剂温度（tc）。电气故障（“e-flt”）信号也可以用作输入信号（箭头cci）的一部分。使用输入信号（cci）的逻辑块52随后可以确定电气化动力总成11的短期和长期的增强能力（“st, lt enh”），以便实现扩展逆变器限制并由此进入mpm，其中所述能力是牵引电动机14、tpim 20-1、hv电池组16和其他可能的部件的能力。
78.图3的控制逻辑50l可以参考随附的逻辑200来进一步解释，该逻辑200可适于用作具有多个变量或参数的本方法100的一部分。为了说明简单起见，描绘了代表性的通用变量（“var1”）。在逻辑块b202处，图1的控制器50可以确定tpim 20-1或电气化动力总成11的另一部件的电气故障是否激活，如图3中的
“”
所示。逻辑块b202的上下文中的电气部件故障可能是硬故障，例如短路状况、焊接的接触器、接近临界操作温度的操作等。当没有检测到这样的故障时，方法200继续进行到逻辑块b204t，或者替代地当检测到至少一个电气故障时，方法200继续进行到逻辑b204f。
79.在逻辑块b203处，可以将通用变量（var1）的大小与预定限制比较，以确定上述部件能力。轨迹30对应于长期部件限制，而轨迹130对应于短期部件限制。如上所述，如果轨迹30的长期能力处于其最大，则控制器50应用eil 53。如果短期能力（轨迹130）不再处于最大，则控制器50将退出eil 53。因为长期部件能力（轨迹30）具有内置的更保守的裕度（30m），所以控制器50将能够在温度或其他相关参数变化太大之前在mpm中完成增强的驾驶操纵。
80.例如，轨迹30可用于限定离散的性能区域，在限制轨迹30下方的区域中有三个这样的性能区域，标记为i、ii和iii。作为说明而非限制，通用变量（var1）可以是tpim 20-1的温度，其中区域i、ii和iii相应地对应于“过冷”、“可接受”和“过热”。然后，逻辑块b203将相应的部件能力值32（“compcap 1”）输出到逻辑块b206。类似的轨迹（未示出）可用于多个（n个）其他变量，包括图3中的输入信号（cci）中的一些或全部，其中“compcap n”表示1、
…
、n个不同的可能部件能力被馈送到逻辑块b206。
81.响应于逻辑块b202的故障确定，逻辑块b204t和b204f相应地需要对牵引电动机14/tpim 20-1或电气化动力总成11内的其他tpim和电动机降额。在逻辑块b204t中，默认设置可以对应于0%的降额，即，tpim 20-1和/或牵引电动机14可以初始设置为以默认的扭矩和速度设置或操作点来操作。相比之下，响应于在逻辑块b202处检测到电气故障，执行逻辑块b204f。取决于检测到的电气故障的性质，逻辑块b204f可包括针对严重故障将tpim 20-1降额100%，或者以某一较少的量降额，以提供牵引电动机14的有限功能。然后，方法200继续进行到逻辑块b205。
82.在逻辑块b205处，控制器50可以基于例如在校准的采样区间上的逻辑块b202的当前结果，而在逻辑块b204t和b204f的输出之间进行仲裁，其中控制器50基于结果来输出降额百分比（“%drt”）。逻辑块b205可以包括对逻辑块b204t和b204f的输出求平均，或者在不同的实施例中给予逻辑块b204t或b204f中的一个的输出比另一个更高的权重，或者使用其他标准、例如公式来计算降额百分比。然后，该降额百分比被提供给逻辑块b208。
83.逻辑块b206可能需要从如上所述的逻辑块b203接收1、
…
、n个不同的可能部件能力，并且随后使用比较器或其他合适的最小值（min）函数来找到最受限制或有限的部件能力。然后，方法200将最小部件能力馈送到逻辑块b208。
84.在逻辑块b208处，一旦在图2的逻辑块b110处启用eil（“enbl eil”），控制器50就可以将块b205和b208的输出相乘，以确定eil限制（“eil cap”），以用于控制电气化动力总成11。
85.在本公开的范围内，出于部件保修风险的目的，可能明智的是，当电气化动力总成11在部分踏板或单轴的使用情况下操作时，减少或防止进入到mpm中。例如，再次参考图1，可以使用具有相应的tpim 20-1和20-2的牵引电动机14和114来代替牵引电动机14，如上所述。因此，使用多个动力驱动轴19-1、19-2和119使得能够实现全轮驱动（awd）功能。当在恶劣天气下在这样的awd实施例中驾驶而车载牵引控制系统处于活动状态时，通过方法100的操作，图1的控制器50可能潜在地确定进入到mpm中可以在一个驱动轴上实现，而没有在另一个上实现，或者完全被排除。部分踏板状况同样可以对应于用于为后车轮15r提供动力的高扭矩请求，而同时要求到前车轮15f的较低扭矩，或者反之亦然。
86.但是，以这种方式操作可能会增加热负载和磨损，以及例如用于驱动后车轮15的相应的牵引电动机14或114上的短期或长期的保修风险。因此，控制器50可以响应于主动牵引控制状态或控制器50而阻止mpm或者至少调整在mpm中的操作期间的扭矩分布。实际扭矩分布可以由控制器50实时仲裁，换句话说，用于不在给定的一个驱动轴19上达到完全全开的油门或踏板性能。
87.现在参考图4，其示出了用于经由扭矩仲裁来实现这种热平衡的示例性的基于成本的方法，其中，优化块（“t
dist-opt”）60被用作图1中所示的控制器50的一部分。驾驶员的总扭矩请求（箭头t
req
）被用作优化块60的控制输入。另外，优化块60接收两个不同的成本输入：（1）正常成本使用（箭头cu
norm
），例如，根据图1的nil 51的操作的在效率、车辆动力学、牵引力等方面的相关成本；以及（2）在高于标称100%限制的mpm中操作的成本使用（箭头cu
100%+
），后者与在图1的eil 53下的正常/默认操作相关联。
88.优化块60的输出包括来自不同的牵引电动机的多个不同的轴扭矩，标称为m1、m2和m3，以及总扭矩请求（箭头t
req
）的相应分配部分，即axl1 t
req
、axl2 t
req
和axl3 t
req
。在图1的示例性实施例中，例如，在非限制性的三轴构造中，电动机m1、m2和m3可以相应地对应于牵引电动机114、14-1和14-2。然而，在另一实施例中，图4的策略可以应用于双轴构造，其中在牵引电动机14和114之间进行扭矩分配。
89.图4的优化块60可以对超过100%能力的单个电动机使用执行一种类型的“软成本计算（soft-costing）”，从而选择性地惩罚高于nil 51的100%限制的操作。成本函数本身可以随应用而变化，并且可以包括若干个关联的因子权重，这些因子权重共同平衡各牵引电动机114、14-1和14-2及其关联的tpim上的负载。例如，控制器50可以考虑将驾驶员在总扭矩请求（箭头t
req
）中请求的扭矩分配给给定的驱动轴19-1、19-2或119的成本。虽然在某些场景中优化块60可以可想到地将总扭矩请求（箭头t
req
）分派或分配给各电动机m1、m2和m3，但是优化块也可不成比例地将总扭矩请求（箭头t
req
）分配给驱动轴中的一个。
90.作为一说明性示例，在将总扭矩请求（箭头t
req
）的给定百分比分配给给定的驱动轴119、19-1或19-2之前，控制器50可以使用所示的成本计算方法来确定这样做对与之连接
的给定电动机m1、m2或m3以及相关联的tpim的影响。给定装置的热负载的过去历史可以告知这样的分配，作为所应用的成本函数的一部分。例如，如果电动机m1（例如，图1的牵引电动机114）在预定数量的先前驱动循环期间经历了累积的热负载，该热负载远远超过电动机m2和m3的热负载，则即使电动机m1可以在mpm操作期间根据eil 53来操作，控制器50也可限制m1的贡献，以帮助减小m1的热负载和磨损。如将会理解的，可以针对趋于不利地影响硬件的其他因素执行类似的计算，所述因素例如超过100%能力的电池电流/功率使用。
91.因此，根据图2的方法100对图1的电气化动力总成11的控制，如参考图4的优化块60进一步改进的，使得图1中所示的机动车辆10的操作者能够更可靠地享受由mpm操作提供的增强的加速性能。例如，当操作者能够在操纵的整个持续时间内获得一致的0-60 mph加速性能时，控制器50可以使得能够根据图1的eil 53进入到mpm中。控制器50可以选择性地将扩展的功能限于预定的使用情况，例如全开油门或踏板，其中操作者请求超过默认部件限制的扭矩性能，例如，相对于100%的默认限制的129%的扭矩。
92.另外，本教导设想对操作者的主动的实时音频、视觉和/或触觉反馈，以向操作者通知进入到mpm中的当前可用性或者没有当前可用性。因此，使得在保持意识到短期和长期的部件耐久性的同时，能够实现增强的性能和驾驶乐趣。鉴于前述公开，这些和其他可能的优点对于本领域普通技术人员将是显而易见的。
93.详细描述和绘图或附图是对本教导的支持和描述，但是本教导的范围仅由权利要求限定。虽然已详细描述了用于执行本教导的一些最佳模式和其他实施例，但是存在各种替代设计和实施例以用于实践在所附权利要求中限定的本教导。而且，本公开明确地包括上面和下面呈现的元件和特征的组合和子组合。