用于控制多模式動力系統(tǒng)的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于控制多模式動力系統(tǒng)的方法和設(shè)備。一種用于控制動力系統(tǒng)的方法包括基于與扭矩機和多模式變速器的操作參數(shù)相關(guān)聯(lián)的多個線性約束而確定所關(guān)注的目標(biāo)分量的最小和最大狀態(tài)?；谒P(guān)注的目標(biāo)分量的最小和最大狀態(tài)而確定最小和最大目標(biāo)電池功率。當(dāng)最小和最大目標(biāo)電池功率超出最小和最大電池功率極限時，執(zhí)行問題改寫過程以改寫最小和最大電池功率極限及線性約束?；诟膶懞蟮淖钚『妥畲箅姵毓β蕵O限和改寫后的線性約束而確定所關(guān)注的目標(biāo)分量的改寫后的最小和最大狀態(tài)。利用所關(guān)注的目標(biāo)分量的改寫后的最小和最大狀態(tài)來控制動力系統(tǒng)。
【專利說明】用于控制多模式動力系統(tǒng)的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及采用多個扭矩產(chǎn)生裝置的多模式動力系統(tǒng)和與之相關(guān)聯(lián)的動態(tài)系統(tǒng)控制。
【背景技術(shù)】
[0002]此部分中的陳述僅提供與本公開有關(guān)的背景信息。因此，這樣的陳述并非意圖構(gòu)成對現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。
[0003]動力系統(tǒng)可被構(gòu)造成將源自多個扭矩產(chǎn)生裝置的扭矩通過扭矩傳遞裝置傳遞至可聯(lián)接到傳動系的輸出構(gòu)件。此類動力系統(tǒng)包括混合動力系統(tǒng)和增程式電動車系統(tǒng)。用于操作此類動力系統(tǒng)的控制系統(tǒng)操作扭矩產(chǎn)生裝置并施加在變速器中的扭矩傳遞元件以響應(yīng)于操作者命令的輸出扭矩請求而傳遞扭矩，以考慮燃料經(jīng)濟性、排放、駕駛性能和其它因素。示例性扭矩產(chǎn)生裝置包括內(nèi)燃發(fā)動機和非燃燒扭矩機。非燃燒扭矩機可包括作為電動機或發(fā)電機操作以生成獨立于來自內(nèi)燃發(fā)動機的扭矩輸入的到變速器的扭矩輸入的電機。扭矩機可以將通過車輛傳動系傳遞的車輛動能轉(zhuǎn)化為電能，這種電能可以在所謂的再生操作中儲存在電能儲存裝置中?？刂葡到y(tǒng)監(jiān)測來自車輛和操作者的各種輸入并且提供混合動力系的操作控制，包括:控制變速器操作狀態(tài)和換檔；控制扭矩產(chǎn)生裝置；以及調(diào)節(jié)在電能儲存裝置和電機之間的電能交換以管理包括扭矩和旋轉(zhuǎn)速度在內(nèi)的變速器的輸出。
[0004]已知的變速裝置利用扭矩傳遞離合裝置在發(fā)動機、扭矩機和傳動系之間傳遞扭矩。動力系統(tǒng)的操作包括啟動和停用離合器以實現(xiàn)在所選操作狀態(tài)下的操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]動力系統(tǒng)包括內(nèi)燃發(fā)動機、具有多個扭矩機的多模式變速器和傳動系。一種用于控制動力系統(tǒng)的方法包括基于與扭矩機和多模式變速器的操作參數(shù)相關(guān)聯(lián)的多個線性約束而確定所關(guān)注的目標(biāo)分量的最小和最大狀態(tài)?；谒P(guān)注的目標(biāo)分量的最小和最大狀態(tài)而確定最小和最大目標(biāo)電池功率。當(dāng)最小和最大目標(biāo)電池功率超出最小和最大電池功率極限時，執(zhí)行問題改寫過程以改寫最小和最大電池功率極限及線性約束?；诟膶懞蟮淖钚『妥畲箅姵毓β蕵O限和改寫后的線性約束而確定所關(guān)注的目標(biāo)分量的改寫后的最小和最大狀態(tài)。利用所關(guān)注的目標(biāo)分量的改寫后的最小和最大狀態(tài)來控制動力系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明提供下列技術(shù)方案。
[0007]1.一種用于控制動力系統(tǒng)的方法，所述動力系統(tǒng)包括內(nèi)燃發(fā)動機和具有多個扭矩機的多模式變速器，所述方法包括:
基于多個線性約束確定所關(guān)注的目標(biāo)分量的最小和最大狀態(tài)，所述線性約束與所述扭矩機和所述多模式變速器的操作參數(shù)相關(guān)聯(lián)；
基于所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的所述最小和最大狀態(tài)而確定最小和最大目標(biāo)電池功
率；
當(dāng)所述最小和最大目標(biāo)電池功率在最小和最大電池功率極限內(nèi)時，采用所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的所述最小和最大狀態(tài)來控制所述動力系統(tǒng)；以及 當(dāng)所述最小和最大目標(biāo)電池功率超出所述最小和最大電池功率極限時，
執(zhí)行問題改寫過程以改寫所述最小和最大電池功率極限及所述線性約束，
基于所述改寫后的最小和最大電池功率極限和所述改寫后的線性約束而確定所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的改寫后的最小和最大狀態(tài)，以及
采用所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的所述改寫后的最小和最大狀態(tài)來控制所述動力系統(tǒng)。
[0008]2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其中執(zhí)行問題改寫過程以改寫所述最小和最大電池功率極限及所述線性約束包括:
擴大所述最小和最大電池功率極限以對應(yīng)于所述動力系統(tǒng)的最高優(yōu)先級無關(guān)約束的所述最小和最大狀態(tài)中的一個；以及 采用所述擴大的最小和最大電池功率極限作為改寫后的最小和最大電池功率極限。
[0009]3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的方法，其中執(zhí)行問題改寫過程以改寫所述最小和最大電池功率極限及所述線性約束還包括:
為多個約束建立優(yōu)選的優(yōu)先級；以及
在保持所述多個約束中具有較高優(yōu)先級的那些并違背所述多個約束中具有較低優(yōu)先級的那些的同時，基于所述改寫后的最小和最大電池功率極限確定所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的最終的最小和最大值。
[0010]4.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其中為所述所關(guān)注的目標(biāo)分量確定最小和最大狀態(tài)包括確定所述動力系統(tǒng)的部件的最小和最大扭矩和旋轉(zhuǎn)加速度。
[0011]5.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其中確定所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的最小和最大狀態(tài)包括執(zhí)行根據(jù)下列關(guān)系的目標(biāo)分量方程:
Yl = aXl + bX2 + cX3 + d
其中 Yl表示所述所關(guān)注的目標(biāo)分量，
a、b、c和d為已知的標(biāo)量值，并且
X1、X2和X3表示在所述動力系統(tǒng)中的最高優(yōu)先級和無關(guān)的約束。
[0012]6.根據(jù)技術(shù)方案5所述的方法，其中Xl和X2表示所述扭矩機的扭矩約束。
[0013]7.根據(jù)技術(shù)方案5所述的方法，其中X3表示所述發(fā)動機的扭矩約束。
[0014]8.根據(jù)技術(shù)方案5所述的方法，其中表示所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的Yl包括與所述動力系統(tǒng)的元件相關(guān)聯(lián)的扭矩約束和加速度約束中的一個。
[0015]9.根據(jù)技術(shù)方案5所述的方法，其中根據(jù)以下關(guān)系執(zhí)行所述目標(biāo)分量方程 Yl = aXl + bX2 + cX3 + d
包括使所述目標(biāo)分量方程服從于多個約束，包括
Y2_min ≤ Y2 = a2*Xl + b2*X2 + c2*X3 + D2 ≤ Y2_max
Y3_min ≤ Y3 = a3*Xl + b3*X2 + c3*X3 + D3 ≤ Y3_max
Y4—min ≤ Y4 = a4*Xl + b4*X2 + c4*X3 + D4 ^ Y4—max
XI—min ≤ Xl ≤ XI—max
X2—min ≤ X2 ≤X2—max
X3—min≤ X3 ≤ X3—max
其中 Xl和X2表示與所述扭矩機相關(guān)聯(lián)的扭矩約束，X3表示所述發(fā)動機的扭矩約束，并且
a2、b2、c2、a3、b3、c3、a4、b4和c4表不已知的標(biāo)量值。
[0016]10.根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其中確定最小和最大目標(biāo)電池功率包括根據(jù)以下關(guān)系確定所述最小和最大目標(biāo)電池功率:
Pbat-min ^P = SQRT (Xl2 + X22) ( Pbat-max 其中 Xl和X2表示與所述扭矩機相關(guān)聯(lián)的扭矩約束，
P表示電池功率，
Pbat-min表示最大電池功率,并且 Pbat-max表示最小電池功率。
[0017]11.一種用于控制動力系統(tǒng)的方法，所述動力系統(tǒng)包括內(nèi)燃發(fā)動機和具有多個扭矩機的多模式變速器，所述方法包括: 基于多個線性約束確定所關(guān)注的目標(biāo)分量的最小和最大狀態(tài)，所述線性約束與所述扭矩機和所述多模式變速器的操作參數(shù)相關(guān)聯(lián)；
基于所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的所述最小和最大狀態(tài)而確定最小和最大目標(biāo)電池功率；
以及
當(dāng)所述最小和最大目標(biāo)電池功率超出所述最小和最大電池功率極限時，
執(zhí)行問題改寫過程以改寫所述最小和最大電池功率極限及所述線性約束，
基于所述改寫后的最小和最大電池功率極限和所述改寫后的線性約束而確定所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的改寫后的最小和最大狀態(tài)，以及
采用所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的所述改寫后的最小和最大狀態(tài)來控制所述動力系統(tǒng)。
[0018]12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中執(zhí)行問題改寫過程以改寫所述最小和最大電池功率極限及所述線性約束包括:
擴大所述最小和最大電池功率極限以對應(yīng)于所述動力系統(tǒng)的最高優(yōu)先級無關(guān)約束的所述最小和最大狀態(tài)中的一個；以及
采用所述擴大的最小和最大電池功率極限作為改寫后的最小和最大電池功率極限。
[0019]13.根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，其中執(zhí)行問題改寫過程以改寫所述最小和最大電池功率極限及所述線性約束還包括:
為多個約束建立優(yōu)選的優(yōu)先級；以及
在保持所述多個約束中具有較高優(yōu)先級的那些并違背所述多個約束中具有較低優(yōu)先級的那些的同時，基于所述改寫后的最小和最大電池功率極限確定所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的最終的最小和最大值。
[0020]14.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中為所述所關(guān)注的目標(biāo)分量確定最小和最大狀態(tài)包括確定所述動力系統(tǒng)的分量的最小和最大扭矩和旋轉(zhuǎn)加速度。
[0021]15.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中確定所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的最小和最大狀態(tài)包括執(zhí)行根據(jù)下列關(guān)系的目標(biāo)分量方程:
Yl = aXl + bX2 + cX3 + d
其中 Yl表示所述所關(guān)注的目標(biāo)分量，
a、b、c和d為已知的標(biāo)量值，并且
X1、X2和X3表示在所述動力系統(tǒng)中的最高優(yōu)先級和無關(guān)的約束。[0022]16.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中Xl和X2表示所述扭矩機的扭矩約束。
[0023]17.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中X3表示所述發(fā)動機的扭矩約束。
[0024]18.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中表示所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的Yl包括與所述動力系統(tǒng)的元件相關(guān)聯(lián)的扭矩約束和加速度約束中的一個。
[0025]19.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中根據(jù)以下關(guān)系執(zhí)行所述目標(biāo)分量方程 Yl = aXl + bX2 + cX3 + d
包括使所述目標(biāo)分量方程服從于多個約束，包括
Y2_min ≤Y2 = a2*Xl + b2*X2 + c2*X3 + D2 ≤ Y2_max
Y3_min ≤ Y3 = a3*Xl + b3*X2 + c3*X3 + D3 ≤ Y3_max
Y4—min ≤ Y4 = a4*Xl + b4*X2 + c4*X3 + D4 ≤ Y4—max
XI—min ≤ Xl≤ XI—max
X2—min ≤ X2 ≤ X2—max
X3—min≤ X3 ≤ X3—max
其中 Xl和X2表示與所述扭矩機相關(guān)聯(lián)的扭矩約束，
X3表示所述發(fā)動機的扭矩約束，并且
a2、b2、c2、a3、b3、c3、a4、b4和c4表不已知的標(biāo)量值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]現(xiàn)在將以舉例方式參照附圖描述一個或多個實施例，在附圖中:
圖1示意性地示出根據(jù)本公開的包括內(nèi)燃發(fā)動機、變速器、傳動系和控制器的多模式動力系統(tǒng)；
圖2-1以圖形方式示出根據(jù)本公開的具有最高優(yōu)先級的無關(guān)約束Xl和X2相對于操作點的電池功率的二維透視圖；
圖2-2以圖形方式示出根據(jù)本公開的變換的電動機扭矩相對于變換的電池功率極限的三維透視圖；
圖2-3以圖形方式示出根據(jù)本公開的參照圖2-2示出的變換的電動機扭矩相對于變換的電池功率極限的三維透視圖，并且僅描繪與電池功率相交的電動機扭矩的部分；
圖2-4以圖形方式示出根據(jù)本公開的參照圖2-2示出的電動機扭矩相對于電池功率的三維透視圖，并且描繪描述為Y2，Y3,…Yn的相關(guān)部件扭矩和/或加速度約束；
圖2-5以圖形方式示出根據(jù)本公開的參照圖2-2示出的電動機扭矩相對于電池功率的三維透視圖，并且僅描繪與電池功率相交且服從參照圖2-4描繪的相關(guān)約束的電動機扭矩的外接圓柱形部分；
圖3示意性地示出根據(jù)本公開的用于控制參照圖1描述的動力系統(tǒng)的實施例的操作的控制方案；
圖4示意性地示出根據(jù)本公開的應(yīng)用于非線性約束以確定改寫的最小和最大電池功率極限的非線性問題改寫過程；
圖5示意性地示出根據(jù)本公開的應(yīng)用于線性約束以確定部件扭矩和/或加速度約束中的每一個的改寫的最小和最大約束的線性問題改寫過程；以及
圖6示意性地示出根據(jù)本公開的用于確定要檢驗最小和最大目標(biāo)電池功率中的哪一個以確定解是否與最小電池功率極限或最大電池功率極限相關(guān)聯(lián)的控制方案的流程圖。【具體實施方式】
[0027]現(xiàn)在參看附圖，其中所示內(nèi)容僅僅是為了示出某些示例性實施例，而不是為了限制它們，圖1描繪了非限制性動力系統(tǒng)100，其包括內(nèi)燃發(fā)動機(發(fā)動機)12、多模式機變速器(變速器)10、高壓電氣系統(tǒng)80、傳動系90和控制器5。變速器10分別機械聯(lián)接到發(fā)動機12以及第一扭矩機60和第二扭矩機62，并且被構(gòu)造成在發(fā)動機12、扭矩機60、62和傳動系90之間傳遞扭矩。如圖所示，第一扭矩機60和第二扭矩機62為電動發(fā)電機。
[0028]高壓電氣系統(tǒng)80包括電能儲存裝置(ESD) 85，電能儲存裝置(ESD) 85經(jīng)由高壓電氣母線84電聯(lián)接到變速器功率逆變器控制模塊(TPM) 82，并且被構(gòu)造成具有用于監(jiān)測電功率流的合適的裝置，包括用于監(jiān)測電流和電壓的裝置和系統(tǒng)。ESD 85可以是任何合適的高壓電能儲存裝置，例如高壓電池，并且優(yōu)選地包括監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)提供對供應(yīng)至高壓電氣母線84的電功率的測量，包括電壓和電流。
[0029]發(fā)動機12可以是任何合適的燃燒裝置，并且包括在若干種狀態(tài)下選擇性地操作以將扭矩經(jīng)由輸入構(gòu)件14傳遞到變速器10的多缸內(nèi)燃發(fā)動機，并且可以是火花點火或壓縮點火發(fā)動機。發(fā)動機12包括聯(lián)接到變速器10的輸入構(gòu)件14的曲軸。旋轉(zhuǎn)速度傳感器11監(jiān)測輸入構(gòu)件14的曲柄角度和旋轉(zhuǎn)速度。由于發(fā)動機12和變速器10之間在輸入構(gòu)件14上的扭矩消耗部件(例如扭矩管理裝置)的布置，來自發(fā)動機12的功率輸出(即，旋轉(zhuǎn)速度乘以發(fā)動機扭矩)可以不同于到變速器10的輸入速度和輸入扭矩。發(fā)動機12被構(gòu)造成在當(dāng)前動力系操作期間響應(yīng)于操作條件而執(zhí)行自停止和自啟動操作。控制器5被構(gòu)造成控制發(fā)動機12的致動器以控制燃燒參數(shù)，包括控制進氣空氣質(zhì)量流量、火花點火正時、噴射燃料質(zhì)量、燃料噴射正時、用于控制再循環(huán)排氣的流量的EGR閥位置、以及進氣和/或排氣閥門正時和對如此配置的發(fā)動機的定相。因此，可通過控制包括空氣流扭矩和火花引發(fā)扭矩的燃燒參數(shù)而控制發(fā)動機速度。也可通過分別控制第一扭矩機60和第二扭矩機62的電動機扭矩來控制在輸入構(gòu)件14處的反作用扭矩，從而控制發(fā)動機速度。
[0030]圖示變速器10為四模式復(fù)合分離機電式變速器10，其包括三個行星齒輪組20、30和40以及五個可接合的扭矩傳遞裝置，即，離合器Cl 52、C2 54、C3 56、C4 58和C5 50。可以設(shè)想變速器的其它實施例。變速器10分別聯(lián)接到第一扭矩機60和第二扭矩機62。變速器10被構(gòu)造成響應(yīng)于輸出扭矩請求而在發(fā)動機12、扭矩機60、62和輸出構(gòu)件92之間傳遞扭矩。在一個實施例中，第一扭矩機60和第二扭矩機62為利用電能生成扭矩并反作用于扭矩的電動發(fā)電機。行星齒輪組20包括太陽齒輪構(gòu)件22、齒圈構(gòu)件26和聯(lián)接到齒輪架構(gòu)件25的行星齒輪24。齒輪架構(gòu)件25可旋轉(zhuǎn)地支撐行星齒輪24，行星齒輪24設(shè)置成與太陽齒輪構(gòu)件22和齒圈構(gòu)件26兩者呈嚙合關(guān)系并且聯(lián)接到可旋轉(zhuǎn)的軸構(gòu)件16。行星齒輪組30包括太陽齒輪構(gòu)件32、齒圈構(gòu)件36和聯(lián)接到齒輪架構(gòu)件35的行星齒輪34。行星齒輪34設(shè)置成與太陽齒輪構(gòu)件32和齒圈構(gòu)件36兩者呈嚙合關(guān)系。齒輪架構(gòu)件35聯(lián)接到可旋轉(zhuǎn)的軸構(gòu)件16。行星齒輪組40包括太陽齒輪構(gòu)件42、齒圈構(gòu)件46和聯(lián)接到齒輪架構(gòu)件45的行星齒輪44。如圖所示，存在聯(lián)接到齒輪架構(gòu)件45的第一組和第二組行星齒輪44。因此，行星齒輪組40是復(fù)合的太陽齒輪構(gòu)件-小齒輪-小齒輪-齒圈構(gòu)件組。齒輪架構(gòu)件45可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在離合器Cl 52和C2 54之間。太陽齒輪構(gòu)件42可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到可旋轉(zhuǎn)的軸構(gòu)件16。齒圈構(gòu)件46可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到輸出構(gòu)件92。
[0031]如本文所用，離合器是指能響應(yīng)于控制信號而選擇性地施加的扭矩傳遞裝置，并且可以是任何合適的裝置，包括例如單盤或多盤離合器或組件、單向離合器、制動器以及帶式離合器。液壓回路72被構(gòu)造成利用由電動液壓泵70供應(yīng)的加壓液壓流體來控制離合器中每一個的離合器狀態(tài)，電動液壓泵70由控制器5可操作地控制。離合器C2 54和C4 58是液壓施加的旋轉(zhuǎn)摩擦離合器。離合器Cl 52、C3 56和C5 50是能接地到變速器殼體55的液壓控制的制動器裝置。離合器Cl 52X2 54、C3 56和C4 58中的每一個在該實施例中使用由液壓控制回路72供應(yīng)的加壓液壓流體液壓地施加。液壓回路72由控制器5可操作地控制以啟動和停用所述離合器，提供用于冷卻和潤滑變速器的元件的液壓流體，并且提供用于冷卻第一扭矩機60和第二扭矩機62的液壓流體。液壓回路72中的液壓壓力可通過使用(多個)壓力傳感器測量、通過使用車載算法估計或使用其它合適方法來確定。
[0032]第一扭矩機60和第二扭矩機62為三相AC電動發(fā)電機，每一個包括定子、轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)變壓器。每個扭矩機60、62的電動機定子接地到變速器殼體55的外部，并且包括具有從其延伸的纏繞的電氣繞組的定子芯。第一扭矩機60的轉(zhuǎn)子支撐在機械附接到套管軸18的轂襯齒輪上，套管軸18聯(lián)接到第一行星齒輪組20。第二扭矩機62的轉(zhuǎn)子固定地附接到套管軸轂19，套管軸轂19機械附接到第二行星齒輪30。旋轉(zhuǎn)變壓器中的每一個信號且可操作地連接到變速器功率逆變器控制模塊(TPIM) 82，并且每一個感測和監(jiān)測旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子相對于旋轉(zhuǎn)變壓器定子的旋轉(zhuǎn)位置，從而監(jiān)測第一扭矩機60和第二扭矩機62中相應(yīng)的一個的旋轉(zhuǎn)位置。另外，從旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的信號可用來確定第一扭矩機60和第二扭矩機62的旋轉(zhuǎn)速度。
[0033]變速器10的輸出構(gòu)件92可旋轉(zhuǎn)地連接到傳動系90以向傳動系90提供輸出功率，該輸出功率經(jīng)由差速齒輪或變速驅(qū)動橋或另一個合適的裝置被傳遞到一個或多個車輪。在輸出構(gòu)件92處的輸出功率由輸出旋轉(zhuǎn)速度和輸出扭矩來表征。變速器輸出速度傳感器93監(jiān)測輸出構(gòu)件92的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向。車輪中的每一個優(yōu)選地配有傳感器，該傳感器被構(gòu)造成監(jiān)測車輪速度以確定車輛速度以及絕對和相對車輪速度，以用于制動控制、牽引控制和車輛加速度管理。
[0034]來自發(fā)動機12的輸入扭矩以及來自第一扭矩機60和第二扭矩機62的電動機扭矩作為從燃料或儲存在電能存儲裝置(ESD) 85中的電勢的能量轉(zhuǎn)換的結(jié)果而產(chǎn)生。ESD85經(jīng)由高壓電氣母線84被高壓直流聯(lián)接到TPM 82，高壓電氣母線84優(yōu)選地包括允許或禁止電流在ESD 85和TPM 82之間流動的接觸器開關(guān)。TPIM 82優(yōu)選地包括一對功率逆變器和相應(yīng)的電動機控制模塊，電動機控制模塊被構(gòu)造成接收扭矩命令并根據(jù)其控制逆變器狀態(tài)，以便提供電動機驅(qū)動或再生功能以滿足電動機扭矩命令。功率逆變器包括互補的三相電力電子裝置，并且每個包括多個絕緣柵雙極晶體管，用于通過高頻率地開關(guān)而將來自ESD 85的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，從而為第一扭矩機60和第二扭矩機62中相應(yīng)的一個提供功率。絕緣柵雙極晶體管形成構(gòu)造成接收控制命令的開關(guān)模式電源。存在用于三相電機中的每一個的每個相的一對絕緣柵雙極晶體管。絕緣柵雙極晶體管的狀態(tài)被控制，以提供電動機驅(qū)動機械功率生成或電功率再生功能。三相逆變器經(jīng)由直流傳輸導(dǎo)體27接收或供應(yīng)直流電，并將直流電轉(zhuǎn)化為三相交流電或?qū)⑷嘟涣麟娹D(zhuǎn)化為直流電，該交流電經(jīng)由傳輸導(dǎo)體傳導(dǎo)到作為電動機或發(fā)電機操作的第一扭矩機60和第二扭矩機62，或者從第一扭矩機60和第二扭矩機62傳來。TPM 82響應(yīng)于電動機扭矩命令而通過功率逆變器和相應(yīng)的電動機控制模塊向第一扭矩機60和第二扭矩機62傳輸電功率以及從第一扭矩機60和第二扭矩機62傳輸電功率。電流在高壓電氣母線84上并且向ESD 85和從ESD 85被傳輸，以便對ESD 85充電和放電。
[0035]控制器5經(jīng)由通信鏈路15信號且可操作地鏈接到動力系統(tǒng)中的各種致動器和傳感器，以監(jiān)測和控制動力系統(tǒng)的操作，包括合成信息和輸入，以及執(zhí)行算法來控制致動器以實現(xiàn)與燃料經(jīng)濟性、排放、性能、駕駛性能以及包括ESD 85的電池及第一扭矩機60和第二扭矩機62在內(nèi)的硬件的保護有關(guān)的控制目標(biāo)?？刂破?為總體車輛控制架構(gòu)的子集，并且提供動力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)的系統(tǒng)控制?？刂破?可包括分布式控制模塊系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括各個控制模塊，這些模塊包括監(jiān)控模塊、發(fā)動機控制模塊、變速器控制模塊、電池組控制模塊和TPIM 82。用戶接口 13優(yōu)選地信號連接到多個裝置，車輛操作者通過這些裝置指導(dǎo)和命令動力系統(tǒng)的操作。這些裝置優(yōu)選地包括加速踏板112、操作者制動踏板113、變速器檔位選擇器114 (PRNDL)和車速巡航控制系統(tǒng)116。變速器檔位選擇器114可具有離散數(shù)量的操作者可選擇的位置，包括指示操作者意圖的車輛運動的方向，并且因此指示正向或反向的輸出構(gòu)件92的優(yōu)選旋轉(zhuǎn)方向。應(yīng)當(dāng)理解，由于由車輛的位置(例如在山上)引起的反轉(zhuǎn)，車輛仍然可以在除了操作者意圖的運動的指示方向之外的方向上移動。用戶接口 13可包括如圖所示的單個裝置，或者備選地可包括直接連接到各個控制模塊的多個用戶接口裝置。
[0036]前述控制模塊與其它控制模塊、傳感器和致動器經(jīng)由通信鏈路15通信，通信鏈路15實現(xiàn)在各種控制模塊之間的結(jié)構(gòu)化通信。具體通信協(xié)議是因應(yīng)用而異的。通信鏈路15和適當(dāng)?shù)膮f(xié)議在前述控制模塊和其它控制模塊之間提供了魯棒的消息傳送和多控制模塊接口，其它控制模塊提供包括例如防抱死制動、牽引控制和車輛穩(wěn)定性的功能。多個通信總線可用來提高通信速度并提供一定水平的信號冗余度和完整性，包括直接鏈路和串行外圍接口(SPI)總線。各個控制模塊之間的通信也可使用無線鏈路進行，例如短距離無線電通信總線。各個裝置也可以直接連接。
[0037]控制模塊、模塊、控制、控制器、控制單元、處理器和類似的術(shù)語表示下列中的一個或多個的任一個或各種組合:(多個)專用集成電路(ASIC)、(多個)電子電路、(多個)中央處理器(優(yōu)選(多個)微處理器)和執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序或例程的相關(guān)聯(lián)的存儲器和存儲裝置(只讀、可編程只讀、隨機存取、硬盤驅(qū)動器等)、(多個)組合邏輯電路、(多個)輸入/輸出電路和裝置、合適的信號調(diào)節(jié)和緩沖電路、以及提供所述功能的其它部件。軟件、固件、程序、指令、例程、代碼、算法和類似術(shù)語表示包括標(biāo)定值和查找表的任何控制器可執(zhí)行的指令集?？刂颇K具有為提供所需功能而執(zhí)行的一組控制例程。例程例如通過中央處理器執(zhí)行，以監(jiān)測來自感測裝置和其它聯(lián)網(wǎng)控制模塊的輸入，并且執(zhí)行控制和診斷例程以控制致動器的操作。例程可以以規(guī)則的間隔執(zhí)行，例如，在進行中的發(fā)動機和車輛操作期間每3.125,6.25、12.5、25和100毫秒進行一次。備選地，可以響應(yīng)于事件的發(fā)生而執(zhí)行例程。
[0038]動力系100被構(gòu)造成在多種動力系狀態(tài)中的一種下操作，包括變速器10的多個檔位和發(fā)動機的開啟和關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)發(fā)動機處于關(guān)閉狀態(tài)時，其未被提供燃料、未點火并且不旋轉(zhuǎn)。當(dāng)發(fā)動機處于運行狀態(tài)時，其被提供燃料、點火和旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機也可以在燃料切斷模式下操作，在該模式下，發(fā)動機旋轉(zhuǎn)但不被提供燃料且不點火。變速器10被構(gòu)造成通過選擇性地致動離合器Cl 150、C2 152、C3 154、C4 156和C5 158而在多個空檔(空檔)、固定檔(#檔)、可變模式(EVT模式#)、電動車輛(EV#)和過渡(EV過渡狀態(tài)#和pseudoGear#)狀態(tài)中的一種下操作。PseudoGear狀態(tài)為可變模式狀態(tài)，其中來自變速器的扭矩輸出與發(fā)動機的輸入扭矩成正比，并且主要在EVT模式之間的換檔期間采用。表1描繪了對于動力系100的一個實施例來說的多個動力系狀態(tài)，包括變速器狀態(tài)和發(fā)動機狀態(tài)。
表1
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制動力系統(tǒng)的方法，所述動力系統(tǒng)包括內(nèi)燃發(fā)動機和具有多個扭矩機的多模式變速器，所述方法包括: 基于多個線性約束確定所關(guān)注的目標(biāo)分量的最小和最大狀態(tài)，所述線性約束與所述扭矩機和所述多模式變速器的操作參數(shù)相關(guān)聯(lián)； 基于所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的所述最小和最大狀態(tài)而確定最小和最大目標(biāo)電池功率； 當(dāng)所述最小和最大目標(biāo)電池功率在最小和最大電池功率極限內(nèi)時， 采用所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的所述最小和最大狀態(tài)來控制所述動力系統(tǒng)；以及 當(dāng)所述最小和最大目標(biāo)電池功率超出所述最小和最大電池功率極限時， 執(zhí)行問題改寫過程以改寫所述最小和最大電池功率極限及所述線性約束， 基于所述改寫后的最小和最大電池功率極限和所述改寫后的線性約束而確定所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的改寫后的最小和最大狀態(tài)，以及 采用所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的所述改寫后的最小和最大狀態(tài)來控制所述動力系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中執(zhí)行問題改寫過程以改寫所述最小和最大電池功率極限及所述線性約束包括: 擴大所述最小和最大電池功率極限以對應(yīng)于所述動力系統(tǒng)的最高優(yōu)先級無關(guān)約束的所述最小和最大狀態(tài)中的一個；以及 采用所述擴大的最小和最大電池功率極限作為改寫后的最小和最大電池功率極限。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中執(zhí)行問題改寫過程以改寫所述最小和最大電池功率極限及所述線性約束還包括: 為多個約束建立優(yōu)選的優(yōu)先級；以及 在保持所述多個約束中具有較高優(yōu)先級的那些并違背所述多個約束中具有較低優(yōu)先級的那些的同時，基于所述改寫后的最小和最大電池功率極限確定所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的最終的最小和最大值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中為所述所關(guān)注的目標(biāo)分量確定最小和最大狀態(tài)包括確定所述動力系統(tǒng)的部件的最小和最大扭矩和旋轉(zhuǎn)加速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的最小和最大狀態(tài)包括執(zhí)行根據(jù)下列關(guān)系的目標(biāo)分量方程:
Yl = aXl + bX2 + cX3 + d
其中 Yl表示所述所關(guān)注的目標(biāo)分量，
a、b、c和d為已知的標(biāo)量值，并且 X1、X2和X3表示在所述動力系統(tǒng)中的最高優(yōu)先級和無關(guān)的約束。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中Xl和X2表示所述扭矩機的扭矩約束。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中X3表示所述發(fā)動機的扭矩約束。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中表示所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的Yl包括與所述動力系統(tǒng)的元件相關(guān)聯(lián)的扭矩約束和加速度約束中的一個。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中根據(jù)以下關(guān)系執(zhí)行所述目標(biāo)分量方程 Yl = aXl + bX2 + cX3 + d 包括使所述目標(biāo)分量方程服從于多個約束，包括Y2_min ≤ Y2 = a2*Xl + b2*X2 + c2*X3 + D2 ≤ Y2_max Y3_min ≤ Y3 = a3*Xl + b3*X2 + c3*X3 + D3 ≤ Y3_max Y4_min ^ Y4 = a4*Xl + b4*X2 + c4*X3 + D4 ^ Y4_max Xl_min ^ Xl ^ Xl_max X2_min ≤ X2 ≤ X2_max X3_min ^ X3 ^ X3_max 其中 Xl和X2表示與所述扭矩機相關(guān)聯(lián)的扭矩約束， X3表示所述發(fā)動機的扭矩約束，并且 a2、b2、c2、a3、b3、c3、a4、b4和c4表不已知的標(biāo)量值。
10.一種用于控制動力系統(tǒng)的方法，所述動力系統(tǒng)包括內(nèi)燃發(fā)動機和具有多個扭矩機的多模式變速器，所述方法包括: 基于多個線性約束確定所關(guān)注的目標(biāo)分量的最小和最大狀態(tài)，所述線性約束與所述扭矩機和所述多模式變速器的操作參數(shù)相關(guān)聯(lián)； 基于所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的所述最小和最大狀態(tài)而確定最小和最大目標(biāo)電池功率；以及 當(dāng)所述最小和最大目標(biāo)電池功率超出所述最小和最大電池功率極限時， 執(zhí)行問題改寫過程以改寫所述最小和最大電池功率極限及所述線性約束， 基于所述改寫后的最小和最大電池功率極限和所述改寫后的線性約束而確定所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的改寫后的最小和最大狀態(tài)，以及 采用所述所關(guān)注的目標(biāo)分量的所述改寫后的最小和最大狀態(tài)來控制所述動力系統(tǒng)。
【文檔編號】B60W10/06GK103538587SQ201310292923
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月12日
【發(fā)明者】M.G.迪亞斯, S.W.麥克格羅根, A.H.希普 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司