專利名稱：：控制具有附加約束的電-機變速器的運行的系統(tǒng)約束方法
技術領域：
：0002本申請涉及混合動力傳動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。
背景技術：
：0003本節(jié)陳述僅僅提供與公開的本發(fā)明相關的
背景技術：
，可能不會構成現(xiàn)有技術。0004已知的混合動力傳動體系結構包括多個轉矩生成裝置，包括內(nèi)燃發(fā)動機和非燃燒機，例如電機，轉矩生成裝置通過傳動裝置傳送轉矩到輸出部件。一種4撥性的混合動力傳動系統(tǒng)包括雙模式復合-懶電動-機械變速器，該變速器利用輸入部件和輸出部件，輸入部件用于從優(yōu)選為內(nèi)燃發(fā)動機的原動機動力源取得牽引轉矩。輸出部件可操作地連接到機動車輛的傳動系以向其傳送牽弓瞎-矩。作為電動機或發(fā)動機運行的機器能產(chǎn)生輸入至授速器的轉矩，該扭矩獨立于從內(nèi)燃發(fā)動機輸入的轉矩。機器可以將通過車輛傳動系統(tǒng)傳送的車輛動能轉換為可存儲在貯能裝置中的能量?？刂葡到y(tǒng)監(jiān)控來自車輛和操作者的各種輸入量，供混合動力傳動系統(tǒng)的運行控制，包括控制變速器運行狀態(tài)和^3I調檔，控制車魏生成裝置，以及調節(jié)在能量儲存裝置和機器之間的能量交換以管理變速器的包括轉矩和旋轉M在內(nèi)的輸出。
發(fā)明內(nèi)容0005電動-機械變速器可操作地連接到第一和第二電機以傳送動力到輸出部件?？刂齐妱?機械頓器的運行的方纟跑括確定第一和第二電機的電動機車轉巨約束和電連接到第一和第二電機的電能存儲裝置的電池功率約束。確定電動-機械頓器上的附加約束。確定電動-機械變速器的輸出部件的4繼輸出轉矩，該輸出轉矩能在電動機轉矩約束以內(nèi)實現(xiàn)并且以附加約束和電池功率約束為基礎?；陔妱訖C車轉巨約束、附加約束和電池功率約束控制電動-機械變速器和4第-一、第二電機的運行以在在輸出部件處實現(xiàn)優(yōu)選輸出轉矩。0006iiil舉例的方式，參考相應的附圖，對本發(fā)明的一個或多個實施例進行說明，其中0007圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性的混制力傳動系統(tǒng)的原理0008圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于控制系統(tǒng)和混合動力傳動系統(tǒng)的一個示例性的結構體系的原理圖；以及0009圖3-9是根據(jù)本發(fā)明的圖解視圖。具體實施例方式0010現(xiàn)在參考附圖，其中的圖示僅僅是為了舉例說明一些示例性實施例而不是限制這些實施例，圖1和2描繪了一個示例性的電動-機械混合動力傳動系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的示例性的電動-機械混合動力傳動系統(tǒng)如圖1所示，包括雙模式復合-分解電動-機械混合變速器10，其可操作地連接到發(fā)動機14和第一電機(MG-A)56和第二電機(MG-B)72。發(fā)動機14和第一、第二電機56、72分別產(chǎn)生能傳遞到變速器10的動力。M發(fā)動機14和第一、第二電機56、72產(chǎn)生的并傳遞到變速器10的動力將按照在此分另訴爾為T!，TA，丁B的輸入車魏和電動機轉矩以及在此分別稱為H，NA，NB的輸Ait度和電動機速度來描述。0011示例性的發(fā)動機14包括選擇地運轉在多種狀態(tài)下將轉矩經(jīng)由輸入軸12傳遞到變速器10的多缸內(nèi)燃發(fā)動機，且可以是火花點火或壓燃發(fā)動機。發(fā)動機14包括可操作地連接到變速器10的輸入軸12的曲軸(未示出)。旋車鍵度傳感器11監(jiān)入軸12的旋轉速度。從發(fā)動機14輸出的動力包括旋轉速度和發(fā)動機轉矩，其可以不同于輸入到變速器10的輸A3I度M和輸入轉矩TV這是由于在發(fā)動機14和^I器10之間的輸入軸12上放置有總巨消耗部件，例如液壓泵(未示出)禾口/或辦巨操縱裝置(未示出)。0012示例性的器10包括三個行星齒輪組24、26和28，四個選擇性接合的轉矩傳遞裝置，也就是離合器C170、C262、C373和C475。在此應用的離合器指任何的摩擦轉矩傳遞裝置，包括例如單個或組合片式離合器或組件、帶式離合器和制動器。1繼被變速器控制模塊(以下為TCM)n控制的液壓控制回路42起到控制離合態(tài)的作用。離合器C262和C475包括應用液壓的旋轉摩擦離合器。離合器C170、C373tti^包括可以選擇地擋接至lJ(groundedto)變速器箱68的液壓控制固定裝置。每一個離合器C170、C262、C373和C475tt^被應用、ffi,經(jīng)由液壓控制回路42選擇地取得加壓的液壓流體。0013第一和第二電機56和72優(yōu)選包括三相交流電機，^包括定子(未示出)和轉子(未示出)，以及各自的旋轉變壓器80和82。針電機的電動機定子擋接到變速器箱68的外部，并包括定子鐵芯，定子鐵芯具有自其延伸的盤繞電繞組。第一電機56的轉子被支撐在轂襯齒輪上，所述轂襯齒輪經(jīng)由第二行星齒輪組26可操作地連接到軸60。第二電機72的轉子固定地連接到辯由轂66。0014每個旋轉器80和82優(yōu)選包括可變磁阻裝置，可變磁阻裝置包括旋轉變壓器定子(未示出)和旋轉變壓器轉子(未示出)。旋轉變壓器80和82適當?shù)乇徊贾貌惭b在相應的第一和第二電機56和72上。旋轉器80和82各自的定子可操作iikM接到第一和第二電機56、72的相應定子。旋轉變壓器轉子可操作土鵬接到相應的第一和第二電機56、72的轉子。齡旋轉M^器80和82以信號連接的方式可操作接到變速器功率變換器控制模塊(以下為'TPM')19，并且每個都感測并監(jiān)控旋轉變壓器轉子相對旋轉變壓器定子的旋轉位置，從而監(jiān)控相應的第一和第二電機56、72的旋轉位置。另外，從旋轉變壓器80和82輸出的信號被解譯以提供第一和第二電機56、72各自的旋車鍵度，也就是Na和Nb。0015變速器10包括可操作地連接到(未示出)傳動系統(tǒng)90的輸出部件64，例如軸，以提供輸出至帷動系統(tǒng)90的輸出動力，所述輸出動力傳遞給絲93，圖l中示出了其中一個，。在輸出部件64處的輸出功率表現(xiàn)為輸出旋轉速度No和輸出轉矩T0。變速器輸出速度傳感器84監(jiān)控輸出部件64的旋轉速度和旋轉方向。每個車輪93裝配有適合亍監(jiān)控，速度的傳感器94,關于圖2所述的分布式控第訴莫塊系統(tǒng)的控制模塊來監(jiān)控傳感器94的輸出，從而確定糊速度以及用于制動控制、牽弓腔制和車輛加速管理的絕對和相對車輪速度。0016來自發(fā)動機14的輸入轉矩和來自第一和第二電機56、72的電動機車統(tǒng)(分別為TVTA，TB)是由燃料或存儲在電能存儲體(以下為'ESD，)74中的電能的能量轉換所產(chǎn)生的。ESD74經(jīng)由直流傳遞導體27高電壓直流連接到TPM19。傳遞導體27包括接觸開關38。當接觸開關38關閉時，在正常運行中，電流育g在ESD74和TPIM19之間流動。當接觸開關38開啟時，在ESD74和TPIM19之間的電流流動被切斷。通過傳遞導體29在TPM19和第一電機56之間來回傳送電能，類似地，通過傳遞導體31在TPM19和第二電機72之間來回傳送電能，以滿足第一和第二電機56、72響應電動機轉矩TA和TB的轉矩指令。根據(jù)ESD74正在充電還是放電，電流被傳送到ESD74以及從ESD74輸出。0017TPIM19包括成對的功率變換器(未示出)和各自的電動機控偉訴莫塊(未示出)，所述控制模塊設置為接收車統(tǒng)指令并郵啦制變換器的狀態(tài)，用于提供電動機驅動或再生功能以滿足指令的電動機轉矩TA和TB。功率變換器包括已知的互補三相電子設備，旨變換器包括多個絕緣柵雙極晶體管(未示出)，M高頻切換將來白ESD74的直流電轉換為交流電以驅動各自的第--和第:::電機56、72。絕緣柵雙極晶體管形成設置為接收控制指令的開關式電源。通常有用于每個三相電機的每一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動的機械功率生成或電功率再生功能。三相變換器經(jīng)由直流傳遞導體27接收或供應直流電功率并將直流功率轉換為三相交流功率皿三相交流功率轉換為直流功率，所述交流功率分別經(jīng)由傳遞導體29和31傳導到第一和第二電機56和72或從第一和第二電機56和72傳出，從而使電機作為電動機或發(fā)電機運行。0018圖2是分布式控制模塊系統(tǒng)的原理框圖。以下描述的元件包括總體車輛控制體系結構的子設備，并且提供圖1所描繪的示例性的混合動力傳動系統(tǒng)的協(xié)同系統(tǒng)控制。分布式控制模塊系統(tǒng)綜合相關信息和輸入，并執(zhí)行算法來控制多種致動器以滿足控制目標，包括與燃料經(jīng)濟性、排放、性能、駕駛能力以及包括ESD74的電池和第一、第二電機56和72的硬件保護相關的目標。分布式控制模塊系統(tǒng)包括發(fā)動機控制模塊(以下為'ECM')23，TCM17，電池組控制模塊(以下為'BPCMO21和TPM19。混合控制模塊(以下為'HCP')5提供ECM23、TCM17、BPCM21和TPIM19的監(jiān)控和協(xié)調。用戶界面(UI)13信號連接到多個裝置，駕駛者通過所述多個裝置控制或指導電動-機械混合動力傳動系統(tǒng)的運行。所述裝置包括加速踏板113('AP')、操作者制動踏板112('BP)、變速器齒^i擇器114('PRNDU)和速度巡航控制器(未示出)。變速器齒^擇器114可有多個非連續(xù)的操作者可選擇位置，包括輸出部件64的旋轉方向以實現(xiàn)前進或倒退方向之一。0019前面提至啲控制模i央和其它的控制模塊、傳感器和致動器通過局域網(wǎng)(以下為LAN)總線6進纟fil信。LAN總線6允許運行參數(shù)狀態(tài)和致動器指令信號在各個控制模塊之間的結構化通信。使用的特定通信協(xié)議是專用的。LAN總線6和適當?shù)膮f(xié)議提供前述的控制模塊和其它控制模塊之間的魯棒通信和多重控制模i央接口，所述其它控制模塊提供包括例如防抱死、牽引控制、車輛穩(wěn)定性的功能。多重通信總線可用來改善通信速度并提供一定程度的信號冗余度和完整性。各個控制模塊之間的通信也可f頓直接連接來實現(xiàn)，例如串行外圍接口(SPI)總線(未示出)。00201HCP5提供混合動力傳動系統(tǒng)的監(jiān)控，用于協(xié)調ECM23、TCM17、TPIM19和BPCM21的運行。基于來自用戶界面13和混合動力傳動系統(tǒng)(包括ESD74)的多，入信號，HCP5確定操作者轉矩請求、輸出轉矩指令、發(fā)動機輸入轉矩指令、變速器10的應用的轉矩傳遞離合器Cl70、C262、C373和C475的離合器轉矩、第一和第二電機56、72的電動機轉矩丁A和TB。TCM17可操作地連接到液壓控制回路42并提供多種功能，包括監(jiān)控多個壓力傳感器(未示出)和生成并傳送控制信號給多個螺線管(未示出)，因此控制包含在液壓控制回路42內(nèi)的壓力開關和控制閥。0021ECM23可操作ii^接到發(fā)動機14，起到通過多條分離線路獲取來自傳麟的數(shù)據(jù)并控制發(fā)動機14的制動器的作用，為簡單起見，所述線路以集合的雙向接口電纜35示出。ECM23接收來自HCP5的發(fā)動機輸入轉矩指令。ECM23根據(jù)監(jiān)控至啲發(fā)動t腿度禾晚載確定在該時間點傳送到HCP5的提供給器IO的實際發(fā)動機輸入轉矩T,。ECM23監(jiān)控來自旋轉速度傳感器11的輸入以確定輸入軸12的發(fā)動機輸A3I度，其被轉變成^I器輸A3I度N!。ECM23監(jiān)控來自傳感器(未示出)的輸入以確定其它發(fā)動秒Ut行參數(shù)(包括例如歧管壓力、發(fā)動機冷卻液溫度、環(huán)境空氣溫度和環(huán)境壓力)的狀態(tài)。發(fā)動機負載能從例如歧管壓力、或替|^，控操作者給加速器踏板113的輸入來確定。ECM23生成荊專遞指令信號以控制發(fā)動l臓動器，包括例如都沒有示出的燃油噴射器、點火模塊和節(jié)氣門控制模塊。0022TCM17可操作i,接到變速器10并監(jiān)控來自傳感器(未示出)的輸入以確定變速器運行參數(shù)的狀態(tài)。TCM17生成^H專遞指令信號以控制變速器10，包括控制液壓回路42。從TCMH到HCP5的輸入包括每一個離合器(也就是Cl70、C262、C373和C475)估算離合器轉矩和輸出部件64的旋轉輸出速度N0。為了控制目的，其它致動器和傳感器可用于從TCM17向HCP5提供另外的信息。TCM17監(jiān)控來自壓力開關(未示出)的輸入，并選擇地制動液壓回路42的壓力控制螺線管(未示出)和換檔螺線管(未示出)來it擇地制動不同的離合器C170、C262、C373和C475以獲得不同的變速器運行范圍狀態(tài)，這將在下面進t亍說明。0023BPCM21信號連接到傳感器(未示出)以監(jiān)控ESD74，包括電流和電壓參數(shù)的狀態(tài)，用來向HCP5提供表示ESD74電池參數(shù)狀態(tài)的信息。電池的參數(shù)狀態(tài)優(yōu)選包括電池充電狀態(tài)、電池電壓、電池溫度以及可得到的功率，稱作Pbat—min到Pbat_max的范圍°0024制動控制模塊(以下為'BiCM')22可操作地連接到^車輪93上的摩擦制動器(未示出)。BiCM22監(jiān)控操作者給制動踏板112的輸入，并生成控制信號以控制摩擦制動器和向HCP5發(fā)送控偉賠號從而基于該控制信號操作第一和第二電機56和72。0025*控制模塊ECM23、TCM17、TPM19、BPCM21和BrCM22〈腿為通用數(shù)字計算機，其包括微處理器或中央處理單元、存儲介質、高速時鐘、模擬數(shù)字轉換(A/D)和數(shù)字模擬轉換(D/A)裝置、輸A/輸出線路和裝置(I/O)以及適當?shù)男盘栒{節(jié)和緩沖電路，其中存儲介質包括只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)和電可編程只讀存儲器(EPROM)。每個控制模塊具有一套控制算法，所述算法包括存儲在一個存儲介質中的固有程序指令和標準，并且被執(zhí)行以提供每個計算機的各個功能?？刂颇K之間的信息傳遞im通過LAN總線6和串行外圍接口總線來完成?？刂扑惴ㄔ陬A置的循環(huán)期間被執(zhí)行，這樣每套算法在每個周期內(nèi)至少被執(zhí)行一次。存儲在非易失性存儲器裝置中的算法被一個中央處理單元執(zhí)行以監(jiān)控來自傳感裝置的輸入并執(zhí)行控制和診斷程序，從而采用預置的標準來控制致動器的運行。循環(huán)被定期地執(zhí)行，例如在混合動力傳動系統(tǒng)正在進行的運行期間每3.125、6.25、12.5、25和100毫秒。或者，可以響應于事件的發(fā)生來執(zhí)行算法。0026示例性的混合動力傳動系統(tǒng)選擇以多個運行范圍狀態(tài)中的一個運行，所述多個運行范圍狀態(tài)可以用發(fā)動機狀態(tài)和變速^t態(tài)表示，其中發(fā)動機狀態(tài)包括發(fā)動機運行狀態(tài)(ON)和發(fā)動機停機狀態(tài)(OFF)中的一個，，器狀態(tài)包括多個固定齒輪和連續(xù)變化的運行模式，下面參考表1描述這些狀態(tài)。9表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>0027表中描述了每一個^I器運行范圍狀態(tài)，并指出每個運行范圍狀態(tài)具體使用離合器C170、C262、C373和C475中的哪幾個。通過僅僅^il離合器CI70而選中第一連續(xù)變化模式也就是EVT模式1或M1，以便"擋接"第三行星齒輪組28的外部齒輪構件。發(fā)動機狀態(tài)可以是ON('M1—Eng一On')或OFF('Ml—Eng一OfP)中的一種。ilil僅僅4頓離合器C262而選中第二連續(xù)變化模式也就是EVT模式2或M2，從而將軸60連接到第三行星齒輪組28的行星齒輪架。發(fā)動機狀態(tài)可以是ON0M2—Eng一On')或OFF('M2_Eng—Off5)中的—種。對于此說明來說，當發(fā)動機狀態(tài)是OFF時，發(fā)動機輸入速度等于0轉/分(RPM)，也就是發(fā)動機曲軸不旋轉。固定齒^ii行提供變速器10的輸入輸出速度的固定比率運行，也就是WNo。第一固定齒$^行('GD通過使用離合器C170和C475被選中。第二固定齒輪運行('G2，)通過4頓離合器C170和C262被選中。第三固定齒,行('G3，)Mil使用離合器C262和C475被選中。第四固定齒輪運行('G4')iiil^ffi離合器C262和C373被選中。由于行星齒輪24、26、28的傳動比的減小，輸入輸出逸變的固定比率運行隨著增加的固定齒輪運行而增大。第一和第二電機56、72各自的特速Na、Nb取決于通過離合限定的機械的內(nèi)部旋轉并與在輸入軸12上湖幌的輸AiM成比例。0028響應于用戶界面13記錄的經(jīng)由加Jlfi對反113和制動踏板112的操作者輸入量，HCP5和一個或多個其它控制模塊確定轉矩指令以控制包括發(fā)動機14和第一、第二電機56、72的轉矩生成裝置，從而滿足在輸出部件64的傳遞到傳動系統(tǒng)90的操作者轉矩要求。如下描述，基于來自戶界面13和包括ESD74的混合動力傳動系統(tǒng)的輸入信號，HCP5分別確定操作者轉矩請求、在變速器10和傳動系統(tǒng)90之間的指令輸出車轉E、來自發(fā)動機14的輸入轉矩、變速器10的轉矩傳遞離合器C170、C262、C373、C475的離合器轉矩；以及用于第一和第二電機56、72的電動機轉矩。指令輸出轉矩可以是牽引轉矩，其中轉矩流產(chǎn)生于發(fā)動機14和第一和第二電機56、72并ilil變速器10傳遞到傳動系統(tǒng)90;指令輸出轉矩也可以是反作用l轉fe，其中轉矩流產(chǎn)生于傳動系統(tǒng)90的車輪93并皿變速器10傳遞到第一和第二電機56、72和發(fā)動機14。0029最終的糊加鵬會穀lj其它因素的影響，包括例如道路載荷、道路坡度和，重量?；诨旌蟿恿鲃酉到y(tǒng)的多種運^#性確定器10的運行范圍狀態(tài)。這包括前面所述的通過加il^對反113和制動踏板112傳送到用戶界面13的操作者轉矩請求。根據(jù)由指令弓胞的混合動力傳動系統(tǒng)轉矩要求可以預測運行范圍狀態(tài)，從而以發(fā)電模式或轉矩生成模式來操縱第一和第二電機56、72。運行范圍狀態(tài)可以Mii最優(yōu)化算法或程序來確定，基于操作者的能量需求、電池充電狀態(tài)以及發(fā)動機和第一、第二電機56、72的能量效率，所述算法或程序確定最優(yōu)系統(tǒng)效率?；趫?zhí)行的最優(yōu)化程序的結果，控制系統(tǒng)管理來自發(fā)動機14和第一、第二電機56、72的轉矩輸入，因此系統(tǒng)效率被最優(yōu)化以管理燃油經(jīng)濟性和電池充電。此外，可基于組件或系統(tǒng)的故障確定運行。HCP5監(jiān)控轉矩生成裝置，響應于輸出部件64處的期望輸出轉確定需要從^31器10輸出的功率以滿足操作者轉矩請求。根據(jù)上面的說明，很明顯ESD74和第一以及第二電機56、72可操作地電氣連接以便于在其間的能量流動。而且，發(fā)動機14、第--和第二電機56、72以及電動-機械變速器10是可操作地機械連接以在其間傳遞能量，從而生成到達輸出部件64的能量流。0030發(fā)動機14和變速器10的運行受到發(fā)動機14、第一和第二電機56、72、ESD74以及離合器C170、C262、C373、C475的能量、轉矩以及3Ut極限的約束。發(fā)動機14和器10上的運行約束能被轉變成一組系統(tǒng)約束方程，這些方程在一個控制模塊例如HCP5中作為一種或多種算法被執(zhí)行。0031再次參見圖1，在總體運行中，變速器10M—個或兩個賺傳遞離合器的選擇性致動來以一種運行范圍狀態(tài)運行。發(fā)動機14和第一、第二電機56、72各自的轉矩約束、發(fā)動機14、第一、第二電機56、72以及變速器10的輸出軸64各自的速度約束被確定。ESD74的電池功率約束被確定，并被用于進一步限定第一和第二電機56、72的電動機車轉巨約束?；陔姵毓β始s束、電動機轉矩約束和速度約束，利用系統(tǒng)約束方程確定動力傳動系統(tǒng)的運行區(qū)。優(yōu)選運行區(qū)包括發(fā)動機14和第一、第二電機56、72的可允許的運行轉矩或者速度的范圍。0032M31推導并同時求解變速器10的動力學方程，能利用以下線性方程確定轉矩極限值，即在本實施例中的輸出轉矩To.-TM!二TAtoTMi叮A+TBtoWTB+Misc一TM[1]Tm2二TAtoTM2叮a+丁BtoTM2叮b+MiscJTM2[2]丁m=TAtoTM3*TA+TBtoTM3*TB+Misc—tm3[3]其中，在該實施例中，TM表示在輸出部件64處的輸出轉矩To，丁M2表示在輸入軸12處的輸入轉矩Tj，TM3^變速器10的應用的,傳遞離合器C170、C262、C373、C475的反作用離合器，，TAtoTM!、TAt0TM2、丁At0TM3分別是TA對TM!、Ta対Tm2、TA對TM3的影響因素，丁Bt0TMl、tBtoTM2、TBt0TM3分別是tb對tm]、Tb対丁m2、丁b對TM3的影響因素，Misc__TM、Misc—Tm2、Misc—Tm3分別是通過N!—dot、N0—dot、Nc—dot(輸入速度、輸出速度和離合器滑速的時間-速率變化)分配給TM、Tm2、的常量，以及丁a和TB是來自第一和第二電機56、72的電動機$魏。轉矩參數(shù)TM、Tmz、Tm3可以是取決于應用的任何三個獨立的參數(shù)。0033由于機械和系統(tǒng)的限制，發(fā)動機14和魏器10以及第一、第二電機56、72具有速度約束、轉矩約束以及電池功率約束。0034速度約束可包括發(fā)動機14的Np0(發(fā)動機停機狀態(tài))、N!處于從600轉/分(空轉)到6000轉/分的范圍的發(fā)動機速度約束。第一和第二電機56、72的速度約束如下-10500轉/^^N^+10500掛分，以及-10500轉/^^+10500轉/分0035車統(tǒng)約束包括發(fā)動機轉矩約束和第一、第二電機的電動機轉矩約束，其中發(fā)動機轉矩約束包括Tu^KIKTlmax;電動機轉矩約束包括T八MN^A《AMAX和TBMN<TB<TBMAX。電動機車^g約束丁AMAX禾口丁A畫包括第一電機56分別作為轉矩生成電動機禾撥電秒虛行時的轉矩極限值。電動機轉矩約束Tb一max和TB—目包括第二電機72分別作為轉矩生成電動機和發(fā)電機運行時的f轉巨柳艮值。最大和最小電動機轉矩約束TAmax、Ta薩、Tbmax和Tb畫優(yōu)選從以表格形式存儲在一個控制模塊的存儲裝置內(nèi)的數(shù)據(jù)組獲得。這些數(shù)據(jù)組是在不同的溫度和電壓條件下從組合的電動機和功率電子裝置(例如功率變換器)的常規(guī)測功機試驗中根據(jù)經(jīng)驗得到的。0036電池功率約束包括在PBAI'jvHN到pbatjv1ax范圍內(nèi)可得到的電池功率，其中PbAT—MIN是最大允許電池充電功率以及pbat一MAX是最大允許放電功率。電池功率規(guī)定放電時為正，充電時為負。0037在運行期間，TM1的最大和最小值在JI度約束、電動機轉矩約束、離合器轉矩約束和電池功率約束內(nèi)被確定，以便控制發(fā)動機14、第一和第二電機56、72(也指以下的電動機A56、電動機B72)和變速器10的運行以滿足操作者轉矩請求和指令輸出車統(tǒng)。0038基于ESD74的電池功率約束確定包括轉矩輸出范圍的運行范圍。電池功率用量PBAT的計算如下Pbat:Pa.elec+Pb.eu2C+Pdc—l()ad[4]其中，PA.,包括來自電動機A56的功率，Pb.elec包括來自電動機B72的功率，以及Pdcload包括已知的直流負載，包括附加負載。0039替換Pa.elec和PB.elec的方程，得出Pbat=(Pa.mech+Pa.loss)+(Pb.mech+Pb.loss)+Pdc_load[5]其中，PA.MECH包括來自電動機A56的機械能，Pa.loss包括電動機A56的能量損耗，PB.mech包括來自電動機B72的機械能，以及PB.loss包括電動機B72的能量損耗。,0040方程5可以以下面的方程6來重新描述，其中速度Na和Nb、轉矩TA13和Tb替換能量Pa和PB。這包括假設電動機和變換器損失可以基于轉矩數(shù)學地模擬成二次方程，如下PBAT,ATA+"(NA)TA2+a2(NA)TA+a扁)問+(NBTB+(b(NB)TB2+b2(NB)TB+b3(NB)))+Pdc_load其中，NA，NiB包括電動機A56和B72的速度，TA，丁b包括電動機A56和B72的轉矩，以及al，a2，a3，bl，b2，b3各包括二次系數(shù)，所述二次系數(shù)是相應電動機速度Na，Nb的函數(shù)。0041這可用下面的方程7重新描述。+VTB2+(NB+b2)*TB+a3+b3+Pdc_load0042該方程變?yōu)橄旅娴姆匠?。PBAi^a[TA2+TA(NA+a2)/aj+((NA+a2)/(2*ai))2][8〗十b![TB2+TB(NB+b2)/b!+((NB+b2)/(2^))2〗+a3+b3+PDcload—(NA+a2)2/(4*ai)—(NB+b2)2/(線)0043該方程變?yōu)橄旅娴姆匠?。P匿-ai[TA+(NA+a2)/(2、)f+b![TB+(NB+b2)/(2^)]2[9]+a3+t>3+PDcload—(NA+a2)2/(4*ai)—(NB+b2)2/(4*b)0044該方程變?yōu)橄旅娴姆匠蘄O。PBAr=[SQRT(ai)*TA+(NA+a2)/(2*SQRT(ai))]2[10]+[SQRT(b!)*TB+(NB+b2)/(2*SQRT(bO)]2+a3+t>3+pdcload一(Na+32)2/(4*ai)—(NB+b2)2/(線))0045該方程變?yōu)橄旅娴姆匠?1。Pmt,WA2)2+(B,Tb+B2)2+C[11]其中，A,-SQRT(aO，B產(chǎn)SQRT(bO,A2=(NA+^)/(2*SQRT(a))，B2=(NB+b2)/(2*SQRT(bO)，以及C=a3+b3+PDc_load—(Na+32)2/(4承a,),+b2)2/(線)0046電動機轉矩TA和TB能換算為下面的Tx和TY:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>其中，Tx是丁a的變換，Ty是Tb的変換，以及A2，B,，B2包括專用的標量值。0047因此方程11可進一步變?yōu)槿缦隆?lt;formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>[13<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>[14]0048方程12指定了電動機轉矩Ta到Tx的變換和電動機轉矩Tb到Ty的變換。這樣，定義了稱為TVTY空間的新坐標系統(tǒng)，方程13包括變到TxAV空間的電池功率pBAr。因此，介于最大電池功率PBAr—max和最小電池功率Pbat_mn之間的電池功率范圍能夠被計算并如圖3所示，用字母K表示的變換空間Tj/TV內(nèi)的點(0,0)為中心、最大半徑RMax和最小半徑RMn的圖形表示出，其中RMi=SQRT(PMr_M]N-C)，以及RMax:SQRT(FW—菌一C)。0049最小禾口最大電池功率Pbatmn禾口Pbatmax4她與電池物理性質有關，例如充電狀態(tài)、溫度、電壓和用量(安培一小時/小時)。上面的參數(shù)C定義為在電動機轉矩極限內(nèi)在給定的電動I/Lil度NA、NB時的電池功率可能的絕對極小值。在物理上，當TX)和TV^時，第一和第二電機56、72的輸出肖糧為零。物理上Tx二0和TY二0相當于給ESD74的最大充電功率。正號(+)定義為從ESD74放電，負號(-)定義為給ESD74充電。RMax定義了最大電池功率，一般為放電功率，以及RMm定義了最小電池充電功率。0050前面的向TxAV空間的變換如圖3所示，表示電池功率約束的具有半徑RMin、('BatteryPowerConstraints')的同心圓和表示電動機轉矩約束('MotorTorqueConstraints')的直線確定出允許運行區(qū)域的界限。在方程12中確定的變換矢量[TxTy]與方程13中定義的矢量同時被解析求解，其中方程13中定義的矢量包括M:在Tx/TY空間確定出允許轉矩范圍的RMb和RMax而確定的最小和最大電池功率，Tx/TY空間由iM最小和最大電池功率PBAr一MiN、Pbat一max約束的Ta和Tb枸成。在TxAIV空間中的允許轉矩的范圍如圖3所示，其中定義了表示邊界、線和半徑的點A、B、C、D和E。0051在Tx/IV空間可以定義個f亙定轉矩線，如圖3描繪('TM1KV)，該頃定轉矩線包括前面的方程1描述的極限轉矩TM。在本實施例中極限轉矩TM,包括輸出轉矩To，方程1-3在Tx/Ty空間中如下重新表示TM=TAtoW(Tx陽八2)/A)+TBtoTM]*(TY-B2)/B1+Misc_TM]〖15丁M2二丁AtoTM2，Tx-A2)/A,+TBtoTM2*0>B2yB1+Misc—[16丁M3二TAtoW(Tx曙A2)/A+TBtoTM3*(TY-B2yB1十Misc—Tm3[17]0052定義TMucY、TVxy、Tm3—xy作為僅僅M:TA、Tb起作用的T^、T,Tm3的部分，那么TVxY二TAtoW(Tx-A2)/A+TBtoTM*(TY-B2)/B卩8]Tkc—xY二丁AtoW(Tx畫A2)/^+7^0丁^*(1>82)/8[19]V_xY-丁AtoHA2)/A,十TBtoTM/(TY-B2)/^[20〗0053下面的系數(shù)可被定義為丁xt0TM:TAt0TM]/A!TyIoTmi=TBtoTMi/Bi丁Ml=TAtoTM*A2/A、+1^0^*82/8、TxtO丁M2:TAtO丁M2/A,Tyto丁M2=TBt0TM2/BiIntercept=TAtoTM2*A美+TBtoTM2*B2/BiTxtoTM3:TAtoTWA丁M3Intercept一丁At0TM3沐A2/A)+7^(^*82/8,0054這樣，方程l-3如下變換到TxAIV空間。Intercept[21]TM3—xy=TAtoTM3*Tx+TBt0TM3*TY+丁M3Jnteept[23]0055速度約束、電動機轉矩約束和電池功率約束肖g,行中的運行期間被確定并用轉換到TxAV空間的線性方程表示。方程21包括描述輸出轉矩約束TMI(例如To)的極限轉矩函數(shù)。0056使用以方程22、23定義的TW和T^約束為條件的方程21可以確定變速器10的轉矩極限值(在該實施例中的輸出轉矩To)，從而確定在TVTV空間內(nèi)的變換的最大或最小極限轉矩，包括T既xYMax和T既xvMm的一個，例如，已被變換的最大和最小輸出轉矩To,、To—Min。隨后在丁x^V空間內(nèi)變換的最大或最小極限轉矩可以再從TX/TY空間變換出去以確定最大或最小極限轉矩T既Max和TM!Min，從而管理變速器14和第一和第二電機56、72的控制和運行。0057圖4-9示出了電動機轉矩約束，包括變換到TxAV空間的變換的丁A、TB的最小和最大電動機轉矩('Tx_Min'，'Tx一Max'，'Ty一Min','Ty—Max')。電池功率約束變換到TxAV空間('R—Min'，'R—Max')并具有包括(Kx,Ky)=(0，0)的中心I腿點K。包括表示線T既xv的恒定車魏線('Tml=Cl')的第一輸出轉矩約束具有方程24中一般形式的iE斜率a/b:Tml=a*Tx+b*Ty+C[24]其中，a<0，bX)，C為常數(shù)項。在以后的說明中，為了便于說明，線T^xY具有正斜率l:1。示出了表示線TM^xv的附加約束線(Tm2=C2)。附加約束線丁m2一xy在該實施例中包括輸入轉矩T!?；蛘撸郊蛹s束線T^xy可以包括離合器轉矩或其它約束。0058圖4圖解地示出了第一種情況，其中在變換的最小電動機轉矩TA('Tx一Min')和變換的最大電動機轉矩TB('Ty一Max')處的電池功率大于變換的最大電池功率('R_Max')。電池功率約束不足以滿足基于電動機轉矩約束而達至撮大輸出傲巨所要求的電池功率。點Ll和L2是與變換的電動機車轉巨相交的的附加約束線TM2一xy('Tm2=C2')上的點。生成一條垂直于附加約束線TW—xv并穿過中心軌跡點K的第二線L3L4，其與附加約束線Tm2一xy相交于點Q。點Q確定出在附加約束線TW一XY上最小化電池功率約束干擾的點。點Q在包括變換的TA和TB的最小和最大電動機總巨('Tx—Min'，'Tx—Max'，'Ty—Min'，Ty_Max')的電動機車轉巨約束以內(nèi)。點P是輸出轉矩約束T^('Tml=Cr)與包括變換的最大電池功率('R—Max')的電池功率約束相交的切點。這套約束的優(yōu)選解是滿足附加約束TM^XY并具有最小的電池功率約束干擾的點Q。解集t^包括表示用于控制運行的優(yōu)選解的(Tx，Ty)點，其中控制運行的優(yōu)選解能被再變換成電動機轉矩(TA，TB)以控制第一和第二電機56、72的運行。0059圖5圖解地示出了第二種情況，其中在變換的最小電動機轉矩TA('Tx一Min')和變換的最大電動機轉矩TB('Ty一Max')處的電池功率大于變換的最大電池功率('R一Max')。電池功率約束不足以滿足基于電動機轉矩約束而達到最大輸出轉矩所要求的電池功率。點L1和L2是與變換的電動機轉貨相交的附加約束線丁M2一xY('Tm2二C2')上的點。生成垂直于附加約束線Tm2一xy井穿過中心軌跡點K的第二線L3L4，其與附加約束線Tm^xy相交于點Q。點Q確定出在附加約束線丁M^XY上最小化電池功率約束干擾的點。點Q在包括變換的最小和最大電動機轉矩TA和TB('Tx一Min，，'Tx—Max，，'Ty_Min，，'Ty—Max')的電動機,約束以外。點P是常量線('Tml《r)與包括變換的最大電池功率(R一Max)的電池功率約束相交的切點。L1L2線段表示滿足附加約束線Tm2一xy和電動機轉矩約束的解的邊界。點Q是最佳解，但是，它超出了L1L2線段的邊界。為了滿足約束，點R設為L1L2線段的L2點，因為它是L1L2線段最靠近最佳解Q的點。這樣，這組約束的^^解愚誇足TM2約束并具有電池功率約束的最小干擾的點R。解集包括表示用于控制運行的解點R的(Tx，Ty)點，其中控制運行的tt^解點R能被再變換成電動機轉矩(TA，TB)以控制第一和第二電機56、72的運行。0060圖6圖解地示出了第三種情況，其中在變換的最小電動機轉矩TA('Tx一Min')和變換的最大電動機轉矩TB('Ty—Max')處的電池功率大于變換的最大電池功率('R一Max')。電池功率約束不足以滿足基于電動機轉矩約束而達到最大輸出^^所要求的電池功率。點L1和L2是與變換的電動機轉矩相交的附加約束線T^xY('Tm2=C2')上的點。線段L3L4定義為附加約束線Tr^xY上的點，其中點L3、L4定義了附加約束線TM2一xv和變換的最大電池功率的交點。附加約束線T^xy與輸出轉矩約束T^('Tml《l')相交于點Q。點Q在包括變換的TA和TB的最小和最大電動機轉矩('TxJVlin，，Tx—Max，，Ty—Min，，'Ty—Max')的電動機轉矩約束以內(nèi)，但是在電池功率約束以外。因此，這組約束的itt解是點R，附加約束線TW—xv與變換的最大電池功率('R_MaxO在點R相交，也就是點L3。解集包括表示用于控制運行的i^解的(Tx，Ty)點，其中控制運行的雌解能被再變換成電動機轉矢巨(Ta，Tb)以控制第一和第二電機56、72的運行。因此，ite的輸出轉矩基于電池車魏彌約束。0061圖7圖解地示出了第四種情況，其中在變換的最小電動機轉矩TA18('Tx—Min')和變換的最大電動機轉矩TB('Ty—Max')處的電池功率大于變換的最大電池功率('R_Max')。電池功率約束不足以滿足基于電動機轉矩約束而達到最大輸出總巨所要求的電池功率。點U和L2是與變換的電動機轉矩相交的附加約束線TM2一xY('Tm2-C2，)上的點。線段L3L4定義為附加約束線TM2一xv上的點，其中點L3、L4定義了附加約束線TM2一xY和變換的最大電池功率的交點。線段L3L4和線段L1L2之間具有重疊部分。附力喲束線TVxv與輸出轉矩約束Tmi(Tml=Cl')在點Q相交。點Q在包括變換的最小和最大電動機轉矩丁a和Tb('Tx一Min，，'Tx一Max，，'Ty—Min',Ty一Max，)的電動機轉矩約束以內(nèi)，但是在電池功率約束以外。L3L2線段表示滿足丁M2和電動機轉矩約束的解的邊界。點Q是最佳解，但是，它超出了L3L2線段的邊界。為了滿足約束，點R設置為等于線段上的L3點，因為它是線段上最M最佳解Q的點。這組約束的優(yōu)選解是滿足附加約束線TM2一xy并最大化輸出轉矩的點R。解集包括表示用于控制運行的解的(Tx，Ty)點，其中控制運行的,能被再變換成電動機$轉巨(TA，TB)以控制第一和第二電機56、72的運行。因此，雌的輸出車轉巨基于電池轉矩被約束。0062圖8圖解地示出了第五種情況，其中在變換的最小電動機轉矩TA('Tx—Min')和變換的最大電動機轉矩TB('Ty—Max')處的電池功率大于變換的最大電池功率('R_Max')。電池功率約束不足以滿足基于電動機轉矩約束而達到最大輸出轉矩所要求的電池功率。點L1和L2是與變換的電動機轉矩相交的附加約束線TM2—xY('Tm2-C2')上的點。線段L3L4定義為附加約束線Tm^xy上的點，其中點L3、L4定義了附加約束線TM2—xv和變換的最大電池功率的交點。線段L3L4和線段L1L2之間沒有重疊部分。附加約束線Tm2一xy與輸出轉矩約束Ttvfl(Tml《r)在點Q相交。點Q在包括變換的TA和TB的最小和最大電動機轉矩('TxJMin'，'Tx—Max','Ty_Min'，'Ty一Max')的電動機轉矩約束以外，但是在電池功率約束以內(nèi)。點P定義了電池功率約束與電動機轉矩約束相交的最大點，但是并不滿足附加約束線lW一xy。點R設置為等于線段上的L2點，因為它是線段上最,最佳解Q的點。這組約束的伏^^解是滿足電動機轉矩約束和附力喲束線TM^xy并具有最小的電池功率約束干擾的點R。解集包括表示用于控制運行的優(yōu)選解的(Tx，Ty)點，其中控制運行的iW解能被再變換成電動機轉矩(Ta，Tb)以控制第一和第二電機56、72的運行。因此，<繼的輸出轉矩基于電池轉矩被約束。0063圖9圖解ite出了第六種情況，其中附加約束線丁M2jcY(Tm2=C2')與變換的最大電池功率('R—Max')在具有Tx坐標X4和Xl的點相交，并與變換的最小電池功率('R—Min')在具有Tx坐標X3和X2的點相交。而&，附加約束線T^xy與變換的最小電動機轉矩TA('Tx一Min')在具有Tx坐標XS的點相交，并與變換的最大電動機轉矩TA('Tx—Max')在具有Tx坐標XL的點相交。第一線段X3X4被定義為存在于X3和X4之間；第二線段X1X2被定義為存在于XI和X2之間；第三線段XLXS被定義為存在于點XL和XS之間；第四線段X2XL被定義為存在于點X2和XL之間。第一輸出轉矩約束('Tmr)沒有被描繪出。當?shù)?-輸出轉矩約束與第一線段X3X4和第四線段X2XL之一相交時，優(yōu)選解是附加約束線TM2JCY上的點，在該點上，第一輸出轉矩約束與線段(未示出)相交。當?shù)谝惠敵鲛D矩約束不與第一線段X3X4或者第四線段X2XL相交時，ite解是點X4、X3、X2、XL中最誕接近于第一輸出轉矩約束(未示出)的一點。(Tx,Ty)坐標表示用于控制運行的優(yōu)選解，其能被再變換成電動機轉矩(Ta，Tb)以控制第一和第二電機56、72的運行。因此，雌的輸出車轉巨基于電池轉矩被約束。0064上面描述的實施例是以具有方程24(如上)中一般形式的正斜率a/b的線丁m一xy為基礎的Tml=a*Tx+b*Ty+C[24]其中，為了便于關于可變的x一iiiterceptC的說明，a<0,bX),以及C為常數(shù)項，斜率a/b^l:1。該說明也適用于aX)，bO和小于l:1、大于l:1的斜率a/b的組合。0065應當理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)允許改變。參照具體相關的優(yōu)選實施例和改變描述了本發(fā)明。在閱讀和理解說明書的基礎上，進一步的改變和變換可以被他人想到。本發(fā)明包括所有這樣的改變和變換，只要它們在本發(fā)明的范圍內(nèi)。權利要求1、一種控制電動-機械變速器的方法，其中電動-機械變速器可操作地連接到第一、第二電機以傳送動力給輸出部件，所述方法包括為第一和第二電機確定電動機轉矩約束；為電氣連接到第一和第二電機的電能存儲裝置確定電池功率約束；確定在電動-機械變速器上的附加約束；確定傳送到電動-機械變速器的輸出部件的優(yōu)選輸出轉矩，所述優(yōu)選輸出轉矩能在電動機轉矩約束以內(nèi)實現(xiàn)并且以附加約束和電池功率約束為基礎；以及基于電動機轉矩約束、附加約束和電池電能約束控制電動-機械變速器和第一、第二電機的運行以在輸出部件處實現(xiàn)優(yōu)選輸出轉矩。2、如權利要求1所述的方法，其中優(yōu)選輸出轉矩包括至懶出部件以實現(xiàn)操作者轉矩請求的指令輸出轉矩。3、如權利要求2所述的方法，進一步包括確定電動-機械變速器的輸出部件的優(yōu)選輸出轉矩，所述優(yōu)選輸出轉矩能在附加約束以內(nèi)實現(xiàn)，并且當附加約束在電動機轉矩約束以內(nèi)能實現(xiàn)而且附加約束超出最大電池功率約束時，能最小化最大電池功率約束的干擾。4、如權利要求2所述的方法，進一步包括確定電動-機械變速器的輸出部件的鵬輸出轉矩，所述4繼輸出轉矩能在附力喲束以內(nèi)實現(xiàn)，并且當附加約束能在電動機轉矩約束以及附加約束肖g在最大電池功率約束以內(nèi)實現(xiàn)時所述優(yōu)選輸出轉矩通過最大電池功率約束被約束。5、如權利要求4所述的方法，進一歩包括將電動-機械變速器的輸出部件的優(yōu)選輸出轉矩限定為在電動機轉矩約束以內(nèi)能實現(xiàn)并且在最大電池功率約束以內(nèi)能實現(xiàn)的輸出轉矩。6、如權利要求2所述的方法，進一步包括確定電動-機械變速器的輸出部件的優(yōu)選輸出轉矩，當附加約束能在電動機轉矩約束以內(nèi)實現(xiàn)且附加約束能超出最大電池功率約束和最小電池功率約束之一時，所述,轉矩能在附加約束以內(nèi)實現(xiàn)并且在電池功率約束以內(nèi)實現(xiàn)。7、如權利要求6所述的方法，其中最大電池功率約束包括最大電池放電功率。8、如權利要求7所述的方法，其中最小電池功率約束包括最小電池充電功率。9、如權利要求l所述的方法，進一步包括確定電動-機械變速器的輸出部件的^輸出轉矩，所述優(yōu)選轉矩在電動機轉矩約束以內(nèi)并以附加約束和電池功率約束為基礎。10、如權利要求1所述的方法，其中附加約束包括從內(nèi)燃發(fā)動機到輸入軸的輸入轉矩。11、如權利要求1所述的方法，其中附加約束包括變速器中應用的車規(guī)傳遞離合器上的反作用轉矩。12、如權利要求1所述的方法，進一步包括建立表7^第一和第二電機的最大、最小電動機轉矩約束以及最大、最小電池功率約束的數(shù)學方程；粒*示輸出轉矩的數(shù)學方程；^M示附加約束的數(shù)學方程；變換表示最大和最小電池功率約束的數(shù)學方程為具有各自半徑的同心圓方程；變換表示第--和第二電機的最大和最小電動機轉矩約束的數(shù)學方程為包括多條線的方程；變換表示附加約束的數(shù)學方程為包括線的方程；以及變換表示輸出轉矩的數(shù)學方程為包括線的方程。13、如權利要求12所述的方法，進一步包括基于變換后的第一和第二電機的電動機轉矩約束和變換后的電池功率約束以及變換后的附加約束確定至少一個變換后的能實現(xiàn)的輸出轉矩；確定來自電動-機械頓器的變換后的能實現(xiàn)的最大輸出轉矩；以及把變換后的能實現(xiàn)的最大輸出轉矩再變換以確定第一和第二電機的，輸出轉矩。14、如權利要求12所述的方法，包括計算表示最大和最小電池功率約束的變換后的數(shù)學方程、表示第一和第二電機的最大和最小電動機轉矩約束的變換后的數(shù)學方程、表示附加約束的變換后的數(shù)學方程和表示輸出轉矩的變換后的數(shù)學方程的至少一個交點。全文摘要本發(fā)明涉及控制具有附加約束的電-機變速器的運行的系統(tǒng)約束方法。電動-機械變速器的運行包括確定電動機轉矩約束和電池功率約束。在電動-機械變速器上的附加約束被確定。優(yōu)選的輸出轉矩被確定，其能在電動機轉矩約束以內(nèi)實現(xiàn)并且以附加約束和電池功率約束為基礎。文檔編號B60W20/00GK101480950SQ20081018958公開日2009年7月15日申請日期2008年10月31日優(yōu)先權日2007年11月2日發(fā)明者A·H·希普,T·-M·謝申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司