專利名稱：確定混合動力系系統(tǒng)固定齒輪運行電動機(jī)轉(zhuǎn)矩分配的方法和控制結(jié)構(gòu)的制作方法
確定混合動力系系統(tǒng)固定齒l&^行電動機(jī)lf^分配的方法和控制結(jié)構(gòu)
相關(guān)申請的^X參考
本申請要求2007年11月7日提交的美國臨時申請No. 60/986046的權(quán)益， 在此以弓l用方式將該臨時申i青并A^文。 獄領(lǐng)域
本發(fā)明涉^ffl機(jī)^^I器的動力系的控制系統(tǒng)。
本部分中的陳述僅是為了提供與本公開有關(guān)的背景信息，可能并不構(gòu)皿 有絲。
已知的動力系結(jié)構(gòu)包括^E^生裝置，其包括內(nèi),n電機(jī)，^E^生裝
置經(jīng)過^^^置將 ^g傳^M輸出部件。一^例性的動力系包括雙模式、 復(fù)合分配、機(jī)電，器，其利用輸入制條收來自主動力源的動力轉(zhuǎn)矩，主動 力源,為內(nèi)燃機(jī)，以及輸出部件。輸出部件可被可操作地 至機(jī)動車的傳 動系，用于解引^E傳趟動力系?？勺鳛殡奮l^:電tnii行的電tfa拉 于內(nèi)ML的,輸入而產(chǎn)生至^t器的^glr入。電機(jī)可以將經(jīng)過^#動系 傳遞的^!動能轉(zhuǎn)換為倉鏃魏在電能存^S中的電勢能?？刂葡掂_魏 自^^和操作者的各種輸入，并且,動力系的可操作控制，包括控制^f器
運行狀態(tài)與換檔，控制轉(zhuǎn),生裝置，以及調(diào)節(jié)電能，^a和電機(jī)t間的電
力^i^帶j^i器的輸出，包括糊與織。

發(fā)明內(nèi)容
機(jī)電^i器可操作來將發(fā)動m^第一電機(jī)與第二電,生的,轉(zhuǎn)矩傳遞 至輸出部件。電機(jī)電操作鵬接至能量魏系鄉(xiāng)于它們之間的電功 |[動。 機(jī)電^^器的運行方^a括在固定齒輪(或檔位)運行范圍狀態(tài)中運行機(jī)電變 速器，基于電功率約束和電動機(jī),約束在倉遣，系統(tǒng)和第一電機(jī)與第二電 機(jī)之間確定最小功率流以滿^^作者,需求，基于最小功^^:指令控制第一 電機(jī)的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩，以及基于最小功率流、發(fā)動機(jī),輸入以及受指令控制的 第一電機(jī)的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩，指令控制第二電機(jī)的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩，以滿足在固定齒輪運行范圍狀態(tài)中的操作者^E需求。


參照附圖，現(xiàn)槲昔助于示例描述一個或多個實施例，其中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性動力系的^E圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于控制系統(tǒng)和動力系的示例'l^構(gòu)(或構(gòu)造)的示 意圖；以及
圖3-5是根據(jù)本發(fā)明的圖 述。 具體實驗式
現(xiàn)##附亂其中的所標(biāo)的內(nèi)容湖來圖示出特定的^!l性實施例，而不 用于限制目的，圖1和2描繪了示例性的機(jī)電混絲力系。圖1中描繪了根據(jù) 本公開內(nèi)容的^>勝的機(jī)電混絲力系，^&機(jī)電動力系包括雙模式、復(fù)合分 配(compound sp肚)、機(jī)電混合^JI器(或糊裝置)10， ^f^i器10可操 作(#效)ife3i接至發(fā)^ 14和第一電機(jī)與第二電機(jī)(MG-A) 56與(MG-B) 72。發(fā)^ 14 電機(jī)與第二電機(jī)56和72 ^h均產(chǎn)生可被傳JHM^I器10
的功率。由發(fā)動機(jī)14及第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72產(chǎn)生^^傳iHM^i器10 的功率M^:文中分別稱為TV Ta， TB的輸Mn電動機(jī)^g以及本文中分別稱 為N!， NA， NB的3^進(jìn)行描述。
^!l性的發(fā)動機(jī)14包括多缸內(nèi)燃機(jī)，所述多缸內(nèi)Ml可^W狀態(tài)下選擇 性i&ii行，從而經(jīng)由輸入軸12將^E^5i3S^I器10，并_@^多缸內(nèi)艦可 以是娜式^ 微動機(jī)。發(fā)動機(jī)14包括可操作(棘效)ife^ (^^) 至^^器10的輸入軸12的曲軸(*^出)。轉(zhuǎn)速傳,ll i^ir入軸12的轉(zhuǎn)
速。由于將例如鵬泵(未示出)禾n/或f^g管理錢(標(biāo)出)的糊消耗部
件(或組件)體在所述發(fā)動機(jī)14和^M^it器10之間的輸A^ 12上，包括 $ ，出$^的發(fā)動機(jī)14的功率輸出可不同于至^t器10 ^JlfAii度Nj與 輸入,力。
示例性的變速器10包括三組行星齒，置(或三個行星齒輪組)24、 26 與28，以及四個可選擇性地接合的2^E傳il^S，即離合器C170， C2 62， C3 73以及C475。如本文中<頓的，離合，的是仔^ 的^^傳遞裝置， 例如包括單盤或復(fù)合盤式離合器或組、帶式離合器以及制動器等。雌地由變 速^g審微(以下為TCM) 17控制的fflF腔制回路(或線路)42可操作地控制離合^^態(tài)。離鋪C2 62和C4 75imi&包括艦艦的旋轉(zhuǎn)摩擦離絲。 離絲C1 70和C3 73 ^tfe包括鵬控制的固^S，戶脫固定驢可選擇性 地接艇(體于(grounded))魏器殼體68。針離鋪C170， C262， C3 73以及C4 75均,地OT液壓，經(jīng)由g控制回路42選擇性地接 []壓的液 壓流體。.
第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72^(mife包括三相AC (交流)電機(jī)，^電機(jī) 均包括定子(標(biāo)出)與軒(未示出)以及相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)^E器80和82。用于 針電機(jī)的電動鵬子接鵬^I器殼體68的外部，并且包括定^^心，所述 定: ^心帶有從其中延伸出來的盤繞(g繞)的電繞組。用于第一W156的 $^ ^^#襯齒輪上，，轂襯齒,由第二行星齒I^S26可操作地附 接至軸60。用于第二電機(jī)72的轉(zhuǎn)子固^ifkPffi^至套軸轂66。
^h旋轉(zhuǎn)^ffi器80和82 ^fmtfe包括可變磁阻^g， ^M可，阻^g包 括旋轉(zhuǎn)ME器定子(未示出)和旋轉(zhuǎn)^ffi器^ (^出)。旋轉(zhuǎn)，器80與 82適當(dāng)?shù)囟ㄎ籢^配在相應(yīng)的第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72上。旋轉(zhuǎn)^ffi器80 和82的相應(yīng)的定子可操作i&3i^用于第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72的其中一個 定子。旋轉(zhuǎn)^E器^f可操作i&^接用于相對應(yīng)的第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72 的,。^h旋轉(zhuǎn)^ffi器80和82信號地且可操作i&^至^^器功率變換器 控帶m (以下^TPM) 19，且^^TPIM19翻拼監(jiān)^^轉(zhuǎn)^E器轉(zhuǎn)子相對 于旋轉(zhuǎn)^ffi^^定子的旋轉(zhuǎn)^S，由M^相應(yīng)的第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72 的旋轉(zhuǎn)^a。 IH外，中斷來自旋轉(zhuǎn)^E器80與82的信號輸出以分別JI^用于 第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72的繊，艮卩，Na禾HNb。
^t器10包括輸出制牛64，例如可操作i&^接翻于輔(標(biāo)出)的傳 動系90的軸，以^^輸出功率例如至雜93，其中--個^^f圖l中。通過 輸出織No魂出魏To表tiE^繊出功率。^I器輸出^S傳繊84監(jiān)控 輸出部件64的自與旋轉(zhuǎn)方向。旨^&93 ^fcfe配^W適于i^^V恭wFiL 的傳離94，鄉(xiāng)的輸出由針對圖2描述的分布式控帶贖塊系統(tǒng)的控帶M^ 監(jiān)控，以確定車速，以朋于制動控制、牽引控制和^^加鵬管理的^^與 相對的,。
來自發(fā)動機(jī)14的輸入轉(zhuǎn)^S^自第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72的電^rf幾轉(zhuǎn) 矩(分別為Tt， Ta及Tb)由燃料赫儲在電能存儲裝置(以下為ESD) 74中的電勢的旨^i轉(zhuǎn)化而生成。ESD74經(jīng)由DC (直流)傳遞導(dǎo)體27高壓DC, 至TPM19。傳遞導(dǎo)體27包括激蟲器開關(guān)38。當(dāng)接觸器開關(guān)38閉合時，在正 常運行下，電流可以在ESD74與TPIM19之間流動。當(dāng)接觸^JF關(guān)38斷開時， 中斷ESD74與TPIM19之間的電流。TPM19通過傳遞導(dǎo)體29將電力傳^iS 第一電機(jī)56和從第一電機(jī)56傳出電力，且TPM19類^JM^，導(dǎo)體31將 電力傳iiSB二WL 72和M^二電機(jī)72傳出電力，響應(yīng)第一電機(jī)與第二電機(jī) 56和72的糊指令以滿足電動機(jī)糊ta與tb。根據(jù)ESD74正絲電離電， 電流被傳皿ESD 74 ESD 74傳出。
TPM19鄉(xiāng)一對(^^t的)功率^^ (標(biāo)出)和相應(yīng)的電娜控制
■ (*^出)，^i形(或isa) ^于接收電動機(jī),指令，并且由戶;^指
令控制變換ll^態(tài)，用^^供電動機(jī)驅(qū)動或再生功會^fe滿足受指令控制的電動 機(jī)糊Ta和Tb。功率變換駒括已知的W嘗三相功率電^ ^g，并且^HHt 三相功率電^f^ft^包括多4^W雙極晶^ (*^出)，^6 雙極晶 體管用于M:高頻切換將ESD 74的DC功報換為AC功率，用來為相應(yīng)的第 —電機(jī)與第二電機(jī)56和72 ，功率。所^ 雙極晶#^形員構(gòu)形， 于接收控制指令的開關(guān)模式電源。對Wh三相電機(jī)的每一相典Mifc^^有一
對絕緣柵)^極晶體管?？刂茟?M絕緣柵雙極晶體管的狀態(tài)以im電動機(jī)驅(qū)動機(jī)
械功率4^電力再生功能。三相變換器經(jīng)由DC傳遞導(dǎo)體27接ife^供給DC 功率，并將雜船三相AC功率mH相AC功^ 專換而來，戶;MH相AC功 率分另輕由《鎖導(dǎo)體29與31被傳導(dǎo)魏一電機(jī)與第二電機(jī)56和72 iK;^;f述 第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72傳導(dǎo)而來，用于將第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72
作為電動tn^:電腿行。
圖2Ji^布式控糊莫塊系統(tǒng)的禱性框圖。以下描述的元ft^括整車控制 結(jié)構(gòu)(鋼造)的子系統(tǒng)， ^圖1中所描述的示例性動力系的協(xié)調(diào)的系統(tǒng) 控制。所述分布式控偉鵬^統(tǒng)^^相關(guān)的信息和輸入，^Lfi^，制各 種致動器以滿足控制目的，包括涉iWft經(jīng)濟(jì)性、排放、性能、駕駛性能以及 包含ESD 74的電艦第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72的硬件的保護(hù)的目的。戶腐 分布，審贖塊系統(tǒng)包括發(fā)動^n^偉贖決(以下為ECM)23， TCM17，電池組 控帶m (以下為BPCM) 21，以及TPIM19?；旌蟿恿刂颇K(以下為HCP) 5 ^ECM 23, TCM 17， BPCM 21 ^TPIM 19的監(jiān)管控制與協(xié)調(diào)。用戶界面
9(UI) 13可操作ife^至多^^g，鵬腐多條置，^ 作者控審鵬引 機(jī)電混合動力系的運行。這些^S包括從中確定操作者,需求的加速器踏板 113 (AP)，操作者制動器踏板112 (BP)、 ^g器齒輪(鵬位)選蹄114 (PRNDL)，以及車31^，制(^出)。^1器齒,擇器114可具，作者 可選擇位置的離mif字(或許多分離的操作者可選擇位置)，包括輸出部件64 的旋轉(zhuǎn)方向，以實現(xiàn)前進(jìn)與倒退方向之一。
前述的控帝'M^經(jīng)由局域網(wǎng)(以下為LAN)總線6與其，審麟塊，傳感 器以M動^S通訊。LAN總線6允許^S^h控律ijmt間的運fi^[的狀態(tài) 與致動鵬4^號的結(jié)構(gòu)4^^1訊。鵬的特^ffl信協(xié)議為專用的。LAN總線6
與適當(dāng)?shù)膮f(xié)im^用于前述的控制模塊與鄉(xiāng)包蹄如防抱死制動、牽弓腔制
和車,定性的功能的其它控帝贖塊之間的穩(wěn)定的信息傳送及多^帶M^ 口3^。多重通訊總線可用于提高通m^，并且,一定級別的信號冗余度 與^fe單個控帝鵬奴間的通訊也可艦例如串行外設(shè)接口 (SPI)總線(未 示出)的!t接^。
HCP 5 JI^混^J力系的監(jiān)管控制，用于ECM 23， TCM 17， TPM 19以 朋PCM 21的協(xié)調(diào)運行。基于來自用戶界面13以及包括ESD 74的混^J力系 的各種輸入信號，HCP5確定各種指令，包括操作者糊需求(或,請求)、 至傳動系90的輸出^E指令(T齡(Tcmd))、發(fā)動機(jī)輸入,指令、用于 器10的鵬的^g傳遞離^C170， C262, C3 73， C4 75的離^^糊(T離 鋪(Tcl))，以i^于第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72的電動機(jī)，指令TA和TB。 TCM 17可操作ife^接至ME^制回路42，并且提供各種功能，其中包括鵬 各種壓力傳感錢(未示出)，驢繼制信號，并鵬制信號^iHS各電鵬 圈(*^出)，由此控律抱含在液壓控制回路42中的壓力開關(guān)與控制閥。
ECM 23可操作雌接至發(fā)動機(jī)14，并^Si^M?？崼@liWg和在多絲 離的線路上控制發(fā)動機(jī)14的致動器的作用，為了簡,見，多M離的線路表 示為集合的雙向接口 (或?qū)?電纜35。 ，ECM23從HCP5接收發(fā)動機(jī)輸 入轉(zhuǎn)矩指令。所述ECM 23確定在當(dāng)時基于i^的發(fā)動WJijg與載荷的那點提 供至^t器10的實際發(fā)動機(jī)輸A^ET!，其被傳送至HCP5。所述ECM23監(jiān)
控來自魏傳麟ii的輸入以確定發(fā)動艦于輸入軸12 戶; ^lr
AigJt被轉(zhuǎn)^J^i器輸Aii^H。戶脫ECM23監(jiān)魏自傳繊(標(biāo)出)的輸入以確定其它發(fā)動杉Ui行參數(shù)的狀態(tài)，包括例如歧管壓力、發(fā)動機(jī)冷卻劑 溫度，環(huán)境空氣溫度以及環(huán)境壓力。例如，可以由歧管壓力，或可替換地由監(jiān)
j^^者柳卩速器踏板113的輸入來確定發(fā)動機(jī)載荷。戶MECM 23產(chǎn)生荊專 送指^t號以控制發(fā)動mic動器，包括例如^*4噴射器、點火,，以及節(jié)氣 門控審M塊，這些內(nèi)容均*/示出。
TCM17可操作鵬接至魏器10，并礎(chǔ)魏自傳繊(標(biāo)出)的輸入 以確定魏器運綠數(shù)的狀態(tài)。臓TCM 17頓荊^f維號雜制魏 器IO，包括控審鵬控制回路42。從TCM17至HCP5的輸入包括〗瞎的用于 針離合器，即C170， C262， C3 73以及C475，的離^gl糊以及輸出部件 64,出微No。為了控制目的，可鵬其它致動翻傳繊以將附加信息從 TCM17,至HCP5。戶腿TCM17^&le自壓力開關(guān)(未示出)的輸入，并 ^gj^fetra^壓力控制電麟圈(標(biāo)出)和艦控制回路42的切換(鄉(xiāng) 檔)電磁線圈(標(biāo)出)，以繊l4ifei^J各種離合器Cl 70， C2 62， C3 73， 以及C475，從而超咖下^^f述的各種^t行(虹作)范圍狀態(tài)。
BPCM21信^ife^接至傳S^ (*^出)以^^包括電流與^E皿的狀 態(tài)的ESD74，以將ESD74的電池的^[狀態(tài)的指示信息提供至HCP5。電池
的參數(shù)狀^f^itk包括電池充電狀態(tài)、電池4ffi、電池，，以及有效電池功 率，指的是P柳4、至P雊駄(Pb虹—畫至PbaT-Max)的范圍。
^h控帶M^ECM23， TCM17, TPM19禾PBPCM21 itifete為OT的數(shù) 字計輒，包括mbS器或中央鵬器，靴介質(zhì)，其包括只蹄儲器CROM)， 隨機(jī)存取#^器(RAM)，電子可編^R讀^^器(EPROM)，高速時鐘，模 數(shù)(A/D)與,(D/A)電路，輸滿出嶙與裝置(I/O),以鵬當(dāng)?shù)男盘?調(diào)節(jié)與緩沖電路。每個控制模塊都具有一組控制算法，包括存儲在靴介質(zhì)之 —中并^^行以,^K十算浙的相應(yīng)功能的駐存，指令和校準(zhǔn)?？氐圳H塊 之間的信息傳遞tt^tMOTLAN總線6與SPI總線來完成。在預(yù)設(shè)的循環(huán)周期期 間執(zhí)行控制算法，使得每個^fe在^h循環(huán)周期中執(zhí)行至少一次。#^在非易 失存^S中的算法由中央處理器之一執(zhí)行，以，來自傳感裝置的輸入，并 且執(zhí)行控制與診^i序以利用預(yù)設(shè)的校m^帶激動器的運行。以常規(guī)(^^見則) 的時間間隔執(zhí)CTI環(huán)周期，例如在混合動力系的當(dāng)前運皿程中每隔3.125， 6.25， 12.5， 25以及100毫秒執(zhí)行?？?^地，可響應(yīng)于事件的發(fā)生而執(zhí)fi^法。
ii示例性的混^j力系選擇性地以;w運行范圍狀態(tài)之一運行，，狀態(tài)可通 皿，狀態(tài)與^si器運行范圍狀態(tài)進(jìn)行描述，其中所，動機(jī)狀a括發(fā)動 tnxM^ (on)與發(fā)動機(jī)停止?fàn)顟B(tài)(off)之一，而所述^m^^a括多
個固定齒輪(或檔位)與l續(xù)^lii行駭，以下參照表i描述。
表i
描述發(fā)動機(jī)狀態(tài)魏器運行范圍狀態(tài)細(xì)的 離a器
Ml—EngJ3ff停止EVT默1C170
Ml—Big_Qn工作EVT默1C170
Gl工作固定齒輪比1C170C475
G2工作固定齒輪比2C170C262
M2—Eng—Off停止EVT鰍2C262
M2一Eng^Qn工作EVT鰍2C262
G3工作固定齒輪比3C262C475
G4工作固定齒輪比4C262C373
在該表中描述了^h，器運行范圍狀態(tài)并指^Ni行范圍狀態(tài)中應(yīng)用
的辦定離合器C170， C262， C3 73以及C475中的哪個。為了"接地"第三行 星齒ffe^g28的外部齒輪元件，僅艦艦離合器C1 70麟擇第""^續(xù)錢 豐試，即EVT模式1，或者M(jìn)l。發(fā)^狀^I以為ON (Ml發(fā)^LX狀態(tài)
(Ml—Eng_Qn))或OFF (Ml發(fā)動機(jī)停止?fàn)顟B(tài)(Ml_Eng_Off)0僅Mii鵬離 合器C262^f第1續(xù)^4模式，即EVT模式2，或者M(jìn)2，以將軸60連 接至第三行星齒輪裝置28的承載件(或載架)。發(fā)動機(jī)狀態(tài)可以為ON
(M2_En^_Qa) ^#OFF (M2_Eng_Off)。為了說明的目的，當(dāng)發(fā)動機(jī)狀態(tài)為 OFF (停止)時，發(fā)動機(jī)輸入iiJ^^J^H+零轉(zhuǎn)(RPM),即發(fā)動機(jī)曲軸不旋 轉(zhuǎn)。固定齒輪(IK^位)運行提供^I器10的輸入與輸出驗的固定比率運行， 即Ni/No。通過^離合器C1 70和C4 75選擇第--固定齒^ii行(Gl)。 Mii 使用離合器C1 70和C2 62選擇第二固定齒^feii行(G2)。通過鵬離合器C2 62 和C475選擇第三固定齒輪運行(G3)。通過使用離合器C2 62和C3 73選擇第四固定齒^&ii行(G4)。由于行星齒輪24， 26及28中斷氐的傳動比，因此輸入
與輸出速度的固定比率運行隨著升高的固定齒l&ii行而提高。第一電機(jī)與第二 電機(jī)56和72的椅度Na和NB分別取決于如由離合器^^所限定的機(jī)構(gòu)的內(nèi)部
織，并且^^lr入軸12處測量的輸Ail^比例。
響應(yīng)于如由用戶界面13所獲取的經(jīng)由加速器踏板113與制動^m板112的 操作者輸入，HCP5以及—個或多個其雄帶M^I^魏指令，以控制魏 產(chǎn)^g，包括發(fā)動機(jī)14和第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72，以1 ^滿足 出 部件64處并且^ii^劍系90的操作者,需求。^^來自用戶界面13和包 鵬D74的混絲力系的輸入信號，戶;figHCP5分別確趨作者賺需求，.從 ^Jt器10至傳動系90的^t令控制的輸出轉(zhuǎn)矩，來自發(fā)動機(jī)14的輸入轉(zhuǎn)矩， 用于^t器10的^E傳遞離合m:i 70、 C262、 C3 73、 C475的離合器轉(zhuǎn)矩； 以，于第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72的電動機(jī),，如下所丞。
最終的^5力P^S會受其它因素的影響，包括例如娜負(fù)荷，itl^鵬， 以及^^重量?；诨旌蟿恿ο档母鞣N運旨性，確定36I器10的運行范圍狀 態(tài)。這包括靴者糊需求，其如前臓的鵬口速器踏板113和制動鵬板 112傳^IS用戶界面13。所^t行范圍狀態(tài)育辦以由指令產(chǎn)生的混^J力系轉(zhuǎn) ^求為 }，以在電能4^式或,4^式中運，一電機(jī)與第二電機(jī) 56和72。 J^i行范圍狀態(tài)可以aaiS佳難^^確定，其基于操作者對功 率，電池充電狀態(tài)，以^^:動機(jī)14和第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72的會譴效率
的要求而確^ft佳系統(tǒng)效率?？刂葡到y(tǒng)基于執(zhí)行的最佳程序的結(jié)^^管a^自
發(fā) 14和第一電^fl與第二電機(jī)56和72的轉(zhuǎn)矩輸入，因 佳， 率來 管SM料經(jīng)濟(jì)性與電池充電。而且，可以基于制牛(雜且件)麟統(tǒng)中的i^章 確定運行。HCP51^^E產(chǎn)生裝置，并且確定響應(yīng)于輸出制牛64^#望的 輸出,的所需要的來自變速器10的功率輸出，以此來滿;SM作者，需求。 如從以上描述中顯而易見的，ESD 74和第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72電動可操 作地離，用于傳遞它們之間的功率流。而且，發(fā)動機(jī)14，第一電機(jī)與第二電 機(jī)56和72，以及機(jī)^I器10機(jī)械可操作ife^來傳遞它們之間的功率，從 而產(chǎn)生至輸出部《牛64的功率流。
參照以上詳細(xì)描述的機(jī)電動力系而詳細(xì)描述的控,鵬iff^括運行雙模式混 輸力系棘小化電池功率，同時滿足在其中一個固定齒輪(鵬位)運行范圍狀態(tài)下的,者,需求。控第ii^^括在其中一個固定齒^i行范圍狀態(tài)
下運行^il器10，即借助細(xì)并鎖定的兩個離合器向輸出部件64的傳遞,。 操作者糊需求T。蘇(To卿)與發(fā)動機(jī)輸入lt^T廣起鵬控糊定?；诓?作者賺需柳發(fā)動機(jī)輸M^T確定鵬D74以服-電機(jī)與第二電機(jī)56 和72之間的最小功^it?；诖_定的來自^M存儲系統(tǒng)的最小功Wa帶淶自 第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72中的一個的2^E輸出?；诎l(fā)動機(jī)輸入^r必及 分別用于第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72的^0t令TA和TB， ^S制來自第一電 機(jī)與第二電機(jī)56和72中的另""^h的^if出，這使得來自ESD74的功^E^ 小化以滿足在固定齒^&ii行范圍狀態(tài)中W^作者,需求。這^下文中詳細(xì) 描述。
當(dāng)在其中一個固定齒輪(離位)運行狀態(tài)運行魏器10時，分別用于第 —電機(jī)與第二電機(jī)56和72的電^l ^E指令TA和TB可以參照以下通式確定
1_ 」 1々't
其中J販l-k6^S當(dāng)大小的縫，戶;fi^A包括基于動力系系統(tǒng),理^iE確
定的系數(shù)，例如齒輪比。在公式i中，輸出轉(zhuǎn)矩ro是己知的，其試圖匹i^^
者鄉(xiāng)i需^To一KEQ。輸Af^TT是已知的，^SI器輸A^輸出^N^nNo也是已
知的。并且，A和A ^irA^輸出職的變化率，其雌為 腕的。(t総
_NI (TcLJ ))和(Ti^lJC (Tcln2))包括用于在特定固定齒^t行期間不^
的兩個離^的作用離合器，。^t單自由度rB，由此Ta可以被摘定，因
此為分別用于第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72的電動機(jī)轉(zhuǎn)免指令TA禾PTB麟了無
限多憤。公式1可以簡化為如下的公式2A^者2B。
TA=ot*TB+p [2A
Tb々Ta+Q2 [2B]
為了最小化電池功率(P嶙(Pbat)),以tb作為受至盯a禾mWP艮制的 獨立變量，并且^公式2B所述的TB-dTA+c2，電池系統(tǒng)公式寫為公式3: Prat= (%TA、TA+ao) + (W+b^b+bo)十Pdclqad
=M^ta+ao) + (bz (c,ta"+t^+b！ (c'Ta+Cz) +bo)十P謂ad [3]
其中，3n， 、， (V^^I^M值。
公式3的內(nèi)容可以簡化為公式4中Ta的二次函數(shù)。
14PBAI^TA^TA+do [4] 而且，因T4包括^S值。
圖3圖^ilfe描繪了用于第一電機(jī)56的^^l'tt^， ^tffl于第一電機(jī)56 的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩狀^TA的有效范圍上繪出，第一電機(jī)56的電動機(jī)^g狀態(tài) TA^電^J力率P肌的函數(shù)，圖3包括基于用于第一電機(jī)56的電^L^矩狀^TA
的范圍，M小妾廿最大電娜賺，艮PTa,、MTaJ^ (Tamn至Tamax)繪出的 電池功^pbat的拋物線。最佳或,的解由最小和S^電池功率p她jm、(pbailmin) 禾HP她—歉(Pbalmax)界^K限制，作為對應(yīng)于電池功率的最小狀態(tài)的電動機(jī)轉(zhuǎn) 麵描繪。
MM^于公式4的TA進(jìn)行偏微分并求解，導(dǎo)出衝i^，如公式5中^: ^^ = 2*rf2*rA+《=0 [5〗
d[ … 1
得到Ta'的最^^，其包括用于第一電機(jī)56的電動機(jī)f^E狀^TA， :處電池
功齊BAT最小，如下際。
T/^線 問
如前戶;te&并再次參見圖3所示，基于來自其中一個電機(jī)，例如第一電機(jī)56 的 f^輸出的來自ESD74的功 實際上是一^16物線。也可以推導(dǎo)出用于第 二WL72和Tb的^^以的最^^。
SD 74和第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72之間的最小功率流按如下方式確 定，鵬圖,繪和公式。ESD74的電池功率的最大和最小約束，即Pbal羅 fnPe^MAx以及相對應(yīng)的第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72的電動機(jī)，約束，艮P
Ta_mn， tamax禾m^mn， TBMAX可向在本文中指的是XY-空間的第Hig行區(qū), 性轉(zhuǎn)變，并參照圖4以T3dMAX和T，、TY一MAxm繪。電池功率約勅bal畫 禾nPBALMAX,^^為XY-空間的，(R*j^R*t (RMlN禾nRMAX))如下所示。 基于ESD74的約束，電池功率約^pbalmn禾nPBALMAX向XY-空間線性轉(zhuǎn)變。 電池功率pbat如下面的公式7計算
Pba^Pa-Elbc+Peleuec+Pdc—load [7]
其中，(PA_* ()) PA_ELBC))包括來自第一電機(jī)56的電功率，
(PB—電(Pb_elec))包括來自第二電機(jī)72的電功率，以及
(Pdc喊(Pdclqad))包括含有附加荷載的已失ODC系統(tǒng)載荷。
15elec，
得到公式8:
Pba^ (Pa-Mbch+"PajjOss) + (Pb一mbch+Pb—loss) +Pdc_lqad 問
其中，(Paj (Pa_mech))包括來自第一電機(jī)56的繊功率，
(PA, (Pa—loss))包括來自第一電機(jī)56的功率損失， (PB—糊(Pe—mbch))包括來自第二電機(jī)72的tW功率，以及 (Pb, (Pb—loss))包括來自第二電機(jī)72的功率損失。 公式8可重f^述為如下公式9，其中電動m^NA^NB和電動機(jī)^gTA 禾nTB可以用^5^J力^PA禾BPB。這包括電動，^^§^失可以數(shù)學(xué)建模為基
于,的二妨程的假設(shè)。
Pbai= (NaTA+ (a(N》TA、 (MA) [9] + (NbTb+ (bi (Nb) TB2+b2 (NB) TB+b3NB》)十Pdcjlqad 其中，H^Nb^S第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72的轉(zhuǎn)度，
T^TB包^m—電機(jī)與第二電機(jī)56和72的電動機(jī),，以及 ai，％^ ，b3的^^個均包括相應(yīng)的電^UtSH^nNB的函數(shù)的二次項系數(shù)。
公式9可Sf^為如下公式10。
Pb/o^ *Ta2+ (na+%)*tA+b〗*tb2+ (nb+ ^tb化3+b3+PDc load [10]
公式10可以簡化為如下公式11 。
IW=R2+C [11] 公式11實際上得到了用于第一電機(jī)56的電動機(jī),的，，艮PTa向Tax 的 ，以，于第二電機(jī)72的電^l,的，，艮PTb向Tby的変換。由[Tax，
tby]限定的^SSf釋為電池功率p瞎。因此，S^和最小電池功^PBALMAX和
IWiMiN可被it^出并用在變換的XY-空間中以點(0， 0)為中心的^FW和
RmN團(tuán)解示出，如圖4所示。最小和最大電池功^pbahmn禾nPBAT—max^與
ESD74的各種狀態(tài)相關(guān)，例如充電、鵬、^P艦率(安培-時/時)的擾態(tài)。 戰(zhàn)參數(shù)C定義為在不考慮電動機(jī)轉(zhuǎn)鄰限制，給定^NA、 NB情況下的艦最 小可能的電池功率，將括ESD 74 Ji)C^載的標(biāo)。
電動機(jī)轉(zhuǎn),束，即丁八_,， TA—Max禾PTb廳，TBMAX被線性變換為Tx，， TxjmX和Ty—m!n， ty—max。電動機(jī)轉(zhuǎn)矩€^和18 |^為右:^和1>的纟|^中描述
的矢量，如以下公式12所示。[12]
_o 5」|/」 其中，Tx為TA的緣^^，
Ty為TB的統(tǒng)^m以及
A，A2， Bz包掛疆值。
描繪了用于輸出轉(zhuǎn)矩ro的常量狀態(tài)^線。輸出,可以^t應(yīng)于(0， 0)
的(Tx， TY)的^^f^",需求以^S^應(yīng)于(TXMAX， TYMAX)的(Tx， TY) 的ft^^作者轉(zhuǎn)矩需求t間的范圍內(nèi)變化。所示的常^r出^^gTo的^線穿 過電^L^^^勺束以及電池功率約束，并^出第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72 滿足低于實際發(fā)動機(jī)輸A^^的操作者,需^To—req的倉幼。^E^樣的電動
機(jī) t^和電池功率的約束的變換中，，約束問題被簡化為，之間以及線與 圓之間計算和尋^點，以此來確定最小功率流，^!定來自第一電機(jī)56的最 佳電動機(jī)^E輸出，艮PTa，以誠自第二電機(jī)72的最佳電動機(jī)^^g輸出，艮卩Tb。
在公式12中確定的變形的^ftriyrY]在由RM!N禾nFw確定的轉(zhuǎn)矩空間同
時解出，來確定來自第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72的輸出轉(zhuǎn)矩，其^TxAV空間
中的第Hgfi^間和第Z^行空間是共同的(，通)。
在公式13中提供了在固定齒輪運行時電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的不受約束的最倒渾，其
包括公式11的SIM^式，其中電池功率MTx/TY^間限定，如下所示 Pbat= Tx2+Ty2"+€ [13] M:艦公式12,公式13可變換為公式14，如下所示 Pbat= (A!Ta+A2) 2+ (BTb+B2) 2+C [14] 電池功率X^TA求偏導(dǎo)，得到公式15，如下麻。
《—5PBAf ■承
5Ta
BAT
^、
使公式15的結(jié)果等于零以最優(yōu)化電池功率的變化。
用于電動機(jī)^ta和tb的最佳值可以利用前繊'艘驗照Tx/TYS間，即
TxK來確定。
如前所述，將公式向TxyTY空間轉(zhuǎn)換得至iJT式。
Pbai'= Tx2+Ty2"+C= (A,Ta+A2) 2+ (BJb+Bz) 2+C =(aTo+%) 2+ (b]To+bz) 2+C
17PBAr對輸出l^ro求偏導(dǎo)得到公式16，如下所示。
^ = 2a^T。 +"2)+2W。 +62) [16]
為了最優(yōu)ifepBAr，設(shè)偏導(dǎo)數(shù),零并求解，如以下公式17所示。 ,=—叫 一化 問
?！?2
由此，在公式18A^ni犯中示出TxAVS間的最i撫，如下所示。
p;々;)2+fc')2 + c=fi+引(r;)2+c 網(wǎng)
、A J
pB'AT=(7;)2+fc.)=H#+c [i犯]
在Tx/Ty空間中來自第一電機(jī)56的最佳電動機(jī)$^￡和來自第二電機(jī)72的最 佳電動機(jī)^^E簡化為公式19，如下戶^。
TY=(線)*TX [19]
圖5中的^A圖,繪出最佳電動機(jī),分配(split), g在(0， 0)以 及Ta^0、 Tg=0的XY-空間中的點，如為電動機(jī),約,限定的點，即入2=0、 B2=0。線A敘Y-空間中以一系歹ljA^B2的點的形式出現(xiàn)。
由此，^XY々間中經(jīng)艦(0， 0)和(A2=0， B2=0)的^A垂直于線To， 得至iJTx和Ty的最佳惶。由l(ffiXY-空間中的最佳,(TX_』TY—雜(Tx—opt和 TY_Qpr))可以被確定^^SAB空間，得到用于第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72
的最佳轉(zhuǎn)免{1^_(^禾叮8—(ft以^于在固定齒I&^行范圍狀態(tài)中的其中之一的
^i器10的運行而限定的ESD 74的電 fec力率約束。^it行中，對于給定的輸
出 t^O的雌的電動機(jī)^W抓B-Qfrf腿行期間導(dǎo)出，棘戰(zhàn)動機(jī)
和系統(tǒng)開發(fā)期間Mm開發(fā)和預(yù)校準(zhǔn)?？刂频谝浑姍C(jī)56的電功，以滿^佳 電動機(jī)轉(zhuǎn)^TA—QPi^e帝悌二電機(jī)72的電功 以達(dá)到最佳電動機(jī)$^ ^—opt。 來自第一電機(jī)與第二電機(jī)56和72的電動機(jī) ^Blil^I器0結(jié)^trA^Tj 以滿足操作者轉(zhuǎn)矩需救0_卿。
本公開描述了某^m實施例及其修改。根據(jù)閱讀和理解本說明書可以做 出更多的修改和靴。因此，本公開不應(yīng)限于實5脅公開的預(yù)期^ 默的特 定實施例，而應(yīng)包掛^^f附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1. 一種用于運行機(jī)電變速器的方法，所述機(jī)電變速器可操作將源自發(fā)動機(jī)和第一電機(jī)與第二電機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩傳遞至輸出部件，所述電機(jī)電操作地連接至能量存儲系統(tǒng)用于它們之間的電功率流動，所述方法包括在固定齒輪運行范圍狀態(tài)中運行所述機(jī)電變速器；基于電功率約束和電動機(jī)轉(zhuǎn)矩約束，在所述能量存儲系統(tǒng)和所述第一電機(jī)與第二電機(jī)之間確定最小功率流以滿足操作者轉(zhuǎn)矩需求；基于所述最小功率流控制來自第一電機(jī)的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩；以及基于所述最小功率流、來自所述發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸入以及來自所述第一電機(jī)的受指令的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩指令來自所述第二電機(jī)的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩，以滿足在固定齒輪運行范圍狀態(tài)的所述操作者轉(zhuǎn)矩需求。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1臓的施^#€在于，其還艦基于臓驢存^g的所述電功^B勺棘定來自^M^—電機(jī)的所述電動機(jī)^E輸出，以 誠自所職二電機(jī)的電動機(jī)^g輸出，其最小化^M^M存儲系統(tǒng)和所述第一電^lt間的電功，。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的旅，^miE在于，其包括基于艦電功率約束和 電動 ^約束確定來自所3^—電機(jī)的所述電動機(jī)$^5輸出以滿m^^作 者糊需求。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的，，Mr征在于，確^M會^ft^裝置的戶;M電功率約束包括基于電池充電狀態(tài)、電池、鵬和電流吞吐量確定來自所述能量^f^g的ft^:和最小電功率輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的施，^t!E在于，其包括基于臓電功率約束和所述電動機(jī)轉(zhuǎn)先約束以及基于B^:^l轉(zhuǎn)免輸入，確定,述倉遣存儲系統(tǒng)以^;腐第-一 電機(jī)與第二電粒間的最小功輸以滿^f^^作者ft^需求。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的皿，，征在于，確定^M會^ft存儲系統(tǒng)以^^fi&m—電機(jī)與第二電m^間的戶;MS小功率流包括基于離合器作用糊，^t^is比，和來自所職一電機(jī)與mn電機(jī)的 所述電動機(jī),和來自所i^動機(jī)的所述鄉(xiāng)，:輸入開發(fā)^^所述輸出轉(zhuǎn)鄰的數(shù) -^"程式；以及基于來自所3^—電機(jī)的，電^^￡輸出執(zhí)行所 學(xué)方程式的偏導(dǎo) 運算。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的，，^tr征在于，其還，基于,數(shù)學(xué)公式的所述偏導(dǎo)運算確定在來自所i^一電機(jī)的所述電動機(jī)I^E和來自所,二電機(jī)的戶;M電動機(jī),之間的關(guān)系。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6的皿，MT征在于，其包括將^^M輸出,的所微舒程微性^m^行空間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的施，^!T征在于，其艦限定校職陣以確魏自^f^一電機(jī)與第二電機(jī)的所述電動機(jī),。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其艦在于，其鵬確^M倉遣^^S的臓電功率約束；基于臓育遣靴體的所述電功率約束確魏自所職一電機(jī)的電動機(jī) ^g!5圍以滿;^f，作者^E需求；基于臓育遣蹄體的艦電功率約束確魏自所鄉(xiāng)二電機(jī)的電動機(jī) t^:圍以滿足戶;f^作者^需求；,述能量存皿置的g電功率約束內(nèi)以及在來自m^m—電機(jī)的所述電動^n^ s閨內(nèi)確定來自^m—wi的最小電動機(jī),；以及基于戶;M肖遣存儲^g的所述電功率約束和來自^M^—電機(jī)確定的最小 電動m^以及在來自皿第二電機(jī)的所述電動m^g范圍內(nèi)確定來自所i&m 二電機(jī)的電動機(jī)ft^:以滿，^^作者,需求。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的施，^T征在于，其^^擇14ife^用^E傳遞離合器以在固定齒i&ii行范圍^^運行戶;M機(jī)^i器。
12. —種用于運，力系的方法，所述動力系包括內(nèi)皿、第一電機(jī)與第 二電機(jī)、和機(jī)電變速器，所述機(jī)電^t器機(jī),作JMi^來傳遞轉(zhuǎn)矩至輸出部 件以滿足操作者^需求，所述第一電機(jī)與第二電機(jī)電動操作皿接至能量存儲系，于它們之間的電功率^L動，所述方&^: 在固定齒輪運行范圍^^態(tài)中運fi^自機(jī)電^I器；基于所述獸疆存儲系統(tǒng)的最大和最小電功率勢能以^M第一電機(jī)與第二電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩約束確定Wf述倉遣存儲系統(tǒng)以^f^一電機(jī)與第電m^間的最佳電功率流；基于^^f述能量，系統(tǒng)以及戶;f^第一電機(jī)與第二電機(jī)之間的最佳電功率流指4^自^m—電機(jī)的電動機(jī)^E;以及基于來自戶;M^動機(jī)的^^E輸出和來自所^m—電機(jī)受指令的電動機(jī), 指妙自^f^二電機(jī)的電動機(jī)糊。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其1^E在于，基^自自會gfi靴體的^S大和最小電功率勢能和來自所g二電機(jī)的受指令的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩確定在 臓倉遣魏系娜^Mm—WLt間的最佳電功輔。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其艦在于，其跑括確^M會疆^^a的mi^和最小電功率勢能；基于臓會遣蹄體的所ifet^和最小電功率勢能確魏自^m—電機(jī)的電動機(jī),范圍以滿，^^作者,需求；以及對應(yīng)于，倉遣^^g的j^l小電功率勢能和來自^Mm二電機(jī)的受指令的電郝^l定來自所鄉(xiāng)一 電機(jī)的雌的糊輸出。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，^E在于，其鵬 基于，會遣存儲系統(tǒng)的約，^*自所述第二電機(jī)的電動機(jī),范圍以滿艦鵬作者糊需求；對應(yīng)于^M會瞳魏驢約束內(nèi)的^fi小功率并絲自所鄉(xiāng)一電機(jī) 的，電^l,范圍內(nèi)確定來自所^m—電機(jī)的電動機(jī)^E;以及基于自會遣，^S的約束和來自所述第一 電機(jī)的確定的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩， 對應(yīng)于最小功率并在來自所g二電機(jī)的所述電動機(jī),范圍內(nèi)確定來自所述 第二電機(jī)的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩以滿;￡^ 作者,需求。
16. —種確定電機(jī)的輸出的M，所述電機(jī)可操作來傳遞,至機(jī)fe^ 器，0ftfc^^括在固定齒艇行范圍狀態(tài)中運行臓機(jī)電變速器，并lfeS^^者轉(zhuǎn)矩需求; 確魏自發(fā)郝的輸入，所縱動機(jī)可操作來傳遞功率S0M機(jī)電'頓器; 確定肯疆皿裝置的電功率約束以滿^fi^^者，需求，所述能量存 ^g可操作來傳遞功率^fi&電機(jī)；基于戶，能量剤諾^g的所述功率約汆確定來自，電機(jī)的電動機(jī),范圍以滿^;f^作者轉(zhuǎn)鄰需求；最ifcM自所述^S^^g的功率輸出；以及對應(yīng)于來自所述會^ft^^g的最佳功率輸出確^自所述電機(jī)的^g輸出。
17.根據(jù)權(quán)利要求i6的方法，其伊征在于，其^&括基于所述會遣^f^ 置的,電功率約束和來自，第二電機(jī)的電動tn^g最優(yōu)化來自所述會^*存 儲錢的所述功率輸出，所鄉(xiāng)二電機(jī)可操作來傳遞^s所述機(jī)電^t器以 滿m^作者糊需求。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其伊征在于，職育gfi^f^g的臓電功率約ms于電池的充電枕態(tài)、電池旨，和電流吞吐量。
全文摘要
本發(fā)明涉及確定混合動力系系統(tǒng)固定齒輪運行電動機(jī)轉(zhuǎn)矩分配的方法和控制結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供一種確定混合動力系系統(tǒng)固定齒輪運行電動機(jī)轉(zhuǎn)矩分配的方法和控制結(jié)構(gòu)，機(jī)電變速器可操作來將發(fā)動機(jī)和第一電機(jī)與第二電機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械轉(zhuǎn)矩傳遞至輸出部件。電機(jī)電動操作地連接至能量存儲系統(tǒng)用于它們之間的電功率流動。機(jī)電變速器的運行方法包括在固定齒輪運行范圍狀態(tài)中運行機(jī)電變速器，基于電功率約束和電動機(jī)轉(zhuǎn)矩約束在能量存儲系統(tǒng)和第一電機(jī)與第二電機(jī)之間確定最小功率流以滿足操作者轉(zhuǎn)矩需求，基于最小功率流指令控制第一電機(jī)的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩，以及基于最小功率流、發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸入以及第一電機(jī)受指令控制的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩指令控制第二電機(jī)的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩，以滿足在固定齒輪運行范圍狀態(tài)的操作者轉(zhuǎn)矩需求。
文檔編號B60W10/26GK101508298SQ20081019109
公開日2009年8月19日 申請日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月7日
發(fā)明者A·H·希普 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司