儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率并將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電能。變換器模塊32包括快速致動(dòng)器，該快速致動(dòng)器能夠完成扭矩機(jī)35的運(yùn)行改變，例如，在對(duì)應(yīng)于單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸事件的時(shí)間量?jī)?nèi)(即，在10-20 msec內(nèi))，響應(yīng)于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器的命令改變的扭矩輸出或速度輸出。用于扭矩機(jī)的快速致動(dòng)器的一個(gè)示例為功率晶體管。將變換器模塊32用作快速致動(dòng)器以控制扭矩機(jī)35。在一個(gè)實(shí)施例中，電能可消耗或存儲(chǔ)在高壓電池25中。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，電動(dòng)扭矩機(jī)35包括輸出構(gòu)件，該輸出構(gòu)件經(jīng)由皮帶輪機(jī)構(gòu)38機(jī)械地可旋轉(zhuǎn)地連接至發(fā)動(dòng)機(jī)40的曲軸36，皮帶輪機(jī)構(gòu)38在其間提供機(jī)械功率路徑。皮帶輪構(gòu)件38配置為在發(fā)動(dòng)機(jī)40與扭矩機(jī)35之間實(shí)現(xiàn)扭矩傳遞，包括:用于發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)停止操縱的從扭矩機(jī)35到發(fā)動(dòng)機(jī)40的扭矩傳遞、牽引扭矩輔助、用于再生車輛制動(dòng)的扭矩傳遞、以及用于高壓充電的從發(fā)動(dòng)機(jī)40到扭矩機(jī)35的扭矩傳遞。在一個(gè)實(shí)施例中，皮帶輪機(jī)構(gòu)38包括:傳送在附接至發(fā)動(dòng)機(jī)40的曲軸36的第一皮帶輪與附接至連接至扭矩機(jī)35的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸的第二皮帶輪之間的蛇形皮帶，其稱為皮帶交流發(fā)電機(jī)啟動(dòng)器(BAS)系統(tǒng)。作為替代方案，皮帶輪機(jī)構(gòu)38可包括容積式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或另一適當(dāng)?shù)膹?qiáng)制機(jī)械連接。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)40可包括低壓電磁致動(dòng)電啟動(dòng)器39，其用于響應(yīng)于鍵-曲柄事件進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。
[0026]高壓電池25經(jīng)由高壓DC總線29電連接至變換器模塊32從而響應(yīng)于控制系統(tǒng)10發(fā)出的控制信號(hào)將高壓DC電力傳遞至扭矩機(jī)35。變換器模塊32經(jīng)由多相電機(jī)控制功率總線31電連接至扭矩機(jī)35。變換器模塊32配置了適當(dāng)?shù)目刂齐娐罚摽刂齐娐钒üβ示w管，例如，用于將高壓DC電力變換為高壓AC電力和將高壓AC電力變換為高壓DC電力的IGBT。變換器模塊32優(yōu)選地采用脈寬調(diào)變(PWM)控制以響應(yīng)于電機(jī)扭矩命令將存儲(chǔ)的來(lái)自高壓電池25的DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力從而驅(qū)動(dòng)扭矩機(jī)35生成扭矩。相似地，變換器模塊32響應(yīng)于電機(jī)控制命令(包括作為再生控制策略的部分)將傳遞至扭矩機(jī)35的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為DC電力從而生成可存儲(chǔ)在高壓電池25中的電能。變換器模塊32配置為響應(yīng)于電機(jī)控制命令控制功率晶體管從而提供電機(jī)驅(qū)動(dòng)和再生功能。在一個(gè)實(shí)施例中，DC/DC電力轉(zhuǎn)換器34電連接至低壓總線28和低壓電池27，并且電連接至高壓總線29。這類電力連接是公知的并且不作詳細(xì)描述。低壓電池27電連接至輔助電源系統(tǒng)45從而向在車輛上的低壓系統(tǒng)提供低壓電力，該低壓系統(tǒng)包括:例如，電動(dòng)車窗、HVAC風(fēng)扇、座椅以及低壓電磁致動(dòng)電啟動(dòng)器39。
[0027]變速器50配置為在多個(gè)可選擇的固定擋位運(yùn)行模式中的一個(gè)模式下運(yùn)行從而以實(shí)現(xiàn)在操作者推進(jìn)請(qǐng)求與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)之間的優(yōu)選匹配的傳動(dòng)比運(yùn)行，并優(yōu)選地采用一個(gè)或多個(gè)差速齒輪組和液力致動(dòng)離合器從而在輸入構(gòu)件51與輸出構(gòu)件62之間的速度比的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)在多個(gè)可選擇的運(yùn)行模式中的一個(gè)模式下的扭矩傳遞。示例性變速器包括:通過(guò)示例，自動(dòng)變速器、雙離合器變速器、無(wú)離合器手動(dòng)變速器以及手動(dòng)變速器。變速器50響應(yīng)于輸出扭矩請(qǐng)求執(zhí)行升檔從而換擋為具有更低數(shù)值倍增比(傳動(dòng)比)的運(yùn)行模式并且執(zhí)行降檔從而換擋為具有更高數(shù)值倍增比的運(yùn)行模式。變速器升檔需要以與目標(biāo)運(yùn)行模式相關(guān)聯(lián)的傳動(dòng)比減小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)亩拱l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與變速器輸出速度乘以該傳動(dòng)比匹配。變速器降檔需要以與目標(biāo)運(yùn)行模式相關(guān)聯(lián)的傳動(dòng)比增加發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)亩拱l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與變速器輸出速度乘以該傳動(dòng)比匹配。作為替代方案，變速器50可配置為無(wú)級(jí)變速器。變速器優(yōu)選地包括:監(jiān)測(cè)輸入構(gòu)件51的旋轉(zhuǎn)的第一旋轉(zhuǎn)位置/速度傳感器52和監(jiān)測(cè)變速器50的輸出構(gòu)件53的旋轉(zhuǎn)的第二旋轉(zhuǎn)位置/速度傳感器54。同樣，第一旋轉(zhuǎn)位置/速度傳感器52還可用于監(jiān)測(cè)液力變矩器55的渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，液力變矩器55為雙通流體扭矩連接裝置，其包括葉輪、定子、渦輪機(jī)以及可控鎖定離合器?？煽劓i定離合器配置為:在解鎖狀態(tài)、受控滑動(dòng)狀態(tài)和鎖定狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)下運(yùn)行從而管理葉輪和渦輪機(jī)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。液力變矩器的設(shè)計(jì)特征是公知的，并且本文不對(duì)其作詳細(xì)論述。作為替代方案，液力變矩器55可為三通裝置。液力變矩器55作為自動(dòng)離合器元件運(yùn)行從而在發(fā)動(dòng)機(jī)40與變速器50之間傳遞扭矩。液力變矩器55在發(fā)動(dòng)機(jī)40與變速器50之間提供機(jī)械緩沖，從而產(chǎn)生吸收發(fā)動(dòng)機(jī)40、變速器50和傳動(dòng)系60的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的效果。液力變矩器55還可在某些情況下起作用以抑制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，包括那些與在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)事件期間的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速驟增和在低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下的獨(dú)立氣缸點(diǎn)火事件相關(guān)聯(lián)的情況。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，傳動(dòng)系60可包括:機(jī)械連接至車軸64、驅(qū)動(dòng)橋或機(jī)械連接至車輪66的半軸的差速齒輪裝置65。傳動(dòng)系60在變速器50與路面之間傳遞牽引力。
[0030]控制系統(tǒng)10包括信號(hào)連接至操作者界面14的控制模塊12。控制模塊12優(yōu)選地包括位于與多模式動(dòng)力總成系統(tǒng)20的獨(dú)立元件的相同位置的多個(gè)分離裝置從而實(shí)現(xiàn)多模式動(dòng)力總成系統(tǒng)20的獨(dú)立元件的運(yùn)行控制。控制模塊12還可包括提供其他控制裝置的分級(jí)控制的控制裝置?？刂颇K12直接或經(jīng)由通信總線18信號(hào)地和操作地連接至高壓電池25、變換器模塊32、扭矩機(jī)35、發(fā)動(dòng)機(jī)40以及變速器50的每一個(gè)從而監(jiān)測(cè)其運(yùn)行并確定其參數(shù)狀態(tài)。車輛100的操作者界面14為信號(hào)連接至多個(gè)人/機(jī)界面裝置的控制器，通過(guò)多個(gè)人/機(jī)界面裝置，車輛操作者通過(guò)其輸入各種操作者的推進(jìn)或牽引力請(qǐng)求和用于車輛100運(yùn)行的其他請(qǐng)求。人/機(jī)界面裝置是監(jiān)測(cè)并評(píng)估操作者牽引力請(qǐng)求的裝置，其包括，例如，提供操作者所請(qǐng)求的加速信號(hào)(APP)的加速器踏板112 ;提供操作者所請(qǐng)求的制動(dòng)信號(hào)(BPP)的制動(dòng)踏板113 ;提供操作者所請(qǐng)求的變速器范圍信號(hào)(PRNDL)的變速器范圍選擇器114 ;以及提供操作者的車輛速度請(qǐng)求(CRUISE)的車輛速度巡航控制系統(tǒng)116。其他人/機(jī)界面裝置優(yōu)選地包括:使操作者能夠開始車輛運(yùn)行的點(diǎn)火開關(guān)，該點(diǎn)火開關(guān)包括轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄并起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)40、方向盤以及前照燈開關(guān)。變速器范圍選擇器114提供指示操作者所請(qǐng)求的車輛的運(yùn)動(dòng)的方向的信號(hào)輸入，其包括指示前進(jìn)或倒退方向的輸出構(gòu)件62的優(yōu)選旋轉(zhuǎn)方向的操作者可選位置的離散數(shù)字。要了解，由于由車輛的位置(例如，在山上)所導(dǎo)致的回滾，車輛仍可沿不同于操作者所請(qǐng)求的運(yùn)動(dòng)的指示方向的方向移動(dòng)。
[0031]多模式動(dòng)力總成系統(tǒng)20包括通信方案，其包括以在多模式動(dòng)力總成系統(tǒng)20的控制系統(tǒng)10與元件之間的傳感器信號(hào)和致動(dòng)器命令信號(hào)的形式實(shí)現(xiàn)通信的通信總線18。通信方案采用一個(gè)或多個(gè)通信系統(tǒng)和裝置，其包括，例如，實(shí)現(xiàn)信息傳遞的通信總線18、直接連接、局域網(wǎng)總線、串行外圍接口總線以及無(wú)線通信。
[0032]控制模塊、模塊、控制、控制器、控制單元、處理器和類似術(shù)語(yǔ)意味著以下各項(xiàng)的一個(gè)或多個(gè)的任意一個(gè)或多個(gè)組合:專用集成電路(ASIC)、電子電路、中央處理單元(優(yōu)選微處理器)和相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器和儲(chǔ)存器(只讀、可編程只讀、隨機(jī)存取、硬盤驅(qū)動(dòng)等)、執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序或例程、組合邏輯電路、輸入/輸出電路和裝置、適當(dāng)信號(hào)調(diào)節(jié)和緩沖電路系統(tǒng)以及提供了所說(shuō)明的功能的其他部件。軟件、固件、程序、指令、例程、代碼、算法和相似項(xiàng)意味著任何包括校準(zhǔn)和查找表的指令集?？刂颇K具有一組執(zhí)行以提供所需功能的控制例程。諸如通過(guò)中央處理單元執(zhí)行例程，并且可運(yùn)行例程從而檢測(cè)來(lái)自傳感裝置和其他連網(wǎng)的控制模塊的輸入，以及執(zhí)行控制并診斷例程從而控制致動(dòng)器的運(yùn)行。在正在進(jìn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛運(yùn)行期間，可以按照規(guī)則間隔執(zhí)行例程，例如，每100微秒、3.125,6.25、12.5、25和100微秒執(zhí)行例程。作為替代方案，可以響應(yīng)于事件的發(fā)生而執(zhí)行例程。
[0033]響應(yīng)于操作者牽引力請(qǐng)求的車輛運(yùn)行包括加速、制動(dòng)、滑行和空轉(zhuǎn)的運(yùn)行模式。加速模式包括生成牽引力以增加車輛速度的操作者請(qǐng)求。制動(dòng)模式包括生成牽引力以降低車輛速度的操作者請(qǐng)求，這可以利用制動(dòng)扭矩來(lái)實(shí)現(xiàn)，該制動(dòng)扭矩源自來(lái)自位于車輛車輪處的機(jī)械制動(dòng)元件的摩擦制動(dòng)和來(lái)自通過(guò)傳動(dòng)系由動(dòng)力總成系統(tǒng)產(chǎn)生的反作用制動(dòng)其一或兩者?；心Ｊ桨ㄜ囕v呈現(xiàn)為以一定速率移動(dòng)而無(wú)操作者請(qǐng)求制動(dòng)或加速的車輛運(yùn)行，其中基于當(dāng)前的車輛速度和車輛動(dòng)量、車輛風(fēng)阻和滾動(dòng)阻力、以及傳動(dòng)系慣性拖拽來(lái)確定車輛速度?？辙D(zhuǎn)模式包括車輛速度為零或接近零的車輛運(yùn)行，其中變速范圍選擇器處于非推進(jìn)范圍或者處于其中一個(gè)推進(jìn)范圍，其中操作者請(qǐng)求包括向加速器踏板的零輸入和向制動(dòng)踏板的最小或些許輸入。運(yùn)行參考圖1所描述的動(dòng)力總成系統(tǒng)20的實(shí)施例包括:監(jiān)測(cè)操作者牽引力請(qǐng)求，其中，操作者請(qǐng)求包括來(lái)自加速器踏板、制動(dòng)踏板、巡航控制系統(tǒng)和變速范圍選擇器的輸入。這類操作者請(qǐng)求可包括零個(gè)狀態(tài)，諸如，當(dāng)不應(yīng)用制動(dòng)時(shí)。
[0034]圖2示意性地示出了用來(lái)響應(yīng)于操作者牽引力請(qǐng)求而運(yùn)行圖1的動(dòng)力總成系統(tǒng)100的扭矩仲裁和修整控制方案(控制方案)200，該操作者牽引力請(qǐng)求可以是來(lái)自加速器踏板、制動(dòng)踏板、巡航控制系統(tǒng)和變速范圍選擇器的操作者輸入的單個(gè)一者或組合?？刂品桨?00執(zhí)行以確定預(yù)計(jì)扭矩命令和即時(shí)扭矩命令，用于響應(yīng)于操作者牽引扭矩請(qǐng)求控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的慢速致動(dòng)器和快速致動(dòng)器以及扭矩機(jī)。圖2示出了與預(yù)計(jì)扭矩請(qǐng)求有