用于管理动力系统内部的电功率的方法

专利名称：用于管理动力系统内部的电功率的方法
技术领域：
本发明涉及管理动力系统内部的电功率。
背景技术：
本部分的说明仅仅是用于提供与本说明书相关的背景信息，并不意
tt构成了现有技术。已知的动力系结构包括转矩发生装置，包括内燃机和电机，内燃机和
电机M变速器装置将转矩传送给输出元件。 一种示意性的动力系包括双模式、 复合分离、机电变速器，其利用输入元件和输出元件，输入元件从原动力源(优 选的是内燃机)接收运动转矩。输出元件操作性地连接至用于机动车辆的传动 系统，以向其传送牵引转矩。作为电动机或者发电机运行的电机，产生输入到 变速器的转矩，该转矩与来自内燃机的转矩输入无关。电机可以将通过车辆传 动系统传递的车辆动能转换为电能，该电能可储存在电能存储装置中。控制系 统监控来自车辆和操作者的各种输入，并且提供动力系的操作控制，包括控制 变速器操作状态和换档，控制转矩发生装置，和调节电能存储装置和电机间的 电功率交换，以此来管理变速器的输出，包括$转巨和$键。

发明内容
动力系统包括第一功率致动器，第二功率致动器，变速器装置，以 及与第一功率致动器和第二功率致动器其中之一连接的储能装置。变速器，
可操作以在输出元件与第一和第二功率致动器之间传递功率。用于控制动力系 统的方法包括监控储能装置的功率输出；和设置短期电功率限制、长期电功 率限制、限定出^f继功率范围的im电功割艮制，和用于储能装置操作的触发 电功率限制。在储能装置的输出功率超出触发电功率限制之外时，修正所述优 选电功率限制。监控传递给第一功率致动器的功率指令，并且估算所述功率指令的储能装置的输出功率。当储能装置的功率在优选功率范围内时，第一功率 致动器的功率限制基于长期电功率限制确定。并且，当储能装置的输出功率超 出 电功率限制之外时，第一输出功率致动器的功斜艮制基于储能装置的估 算的输出功率确定。


现在将参考附图利用對列的方式来说明一个或多个实施例，其中-
图3和4是依照本发明的用于控制和管理动力系统内的转矩的控制 系统结构的示意流程图；图5、 6和7是依照本发明的示意性的控制方案的流程图；图8依照本发明的控制方案的功率值与时间对比的图示描述；图9是依照本发明的示意性控制方案的流禾呈图；图10依照本发明的控制方案的电压值和功率值与时间对比的图示描
述；禾口图11和12是依照本发明的示意性的控制方案的流程图。
具体实施例方式现在参见附图，其目的只是为了阐述本发明的一些示意性实施方式， 而并不仅限于此，图1和2描述了示意性机电混合动力系。根据本发明的示意 性机电混合动力系在图1中描述，其包括可操作地连接于发动机14与第一和第 二电机(MG-A') 56和(MG-B') 72的双模式、复合分离、电机混合变速器10。 发动机14和第一电机56以及第二电机72每一个都产生可以传递给变速器10 的功率。由发动机14和第一电机56以及第二电机72所产生并且传递给变速器 10的功率被描述为输入和电机车转巨(这里被分别标记为T!、 Ta和Tb)以及速度 (这里被分别标记为N!、 Na禾眼b)。示意性的发动机14包括多缸内燃机，其可选择性地在几个工况下运 行，从而通过输入轴12将转矩传递给 器10，并且也可以是点火式或者压燃 式发动机。该发动机14包括曲轴(未示出)，所述曲轴可操作地被联接于变速 器10的输入轴12。旋皿度传感器11监控输入轴12的旋,度。由于发动机 14和变速器10之间的输入轴12上设置了l统消耗部件，例如液压泵(未示出)
7和/或$转巨管理设备(未示出)，所以来自发动机14的功率(包括旋^I度和发
动机车统)可以不同于 器10的输AiI度H和输入转矩T!，。示意性的变速器10包括三组行星齿轮组24,26和28，以及四个可选 择性地接合的转矩传递装置，即离合默170,C2 62,C3 73和C4 75。如这里所使 用的，离合器尉旨任何鄉的摩擦转矩传递装置，例如包括单个的或复合片式 离合器或离合器组，带式离合器以及制动器。、mE控制电路42雌地由^il器 控鹏莫块(以后简称'TCM) 17所控制，并且可操作来控制离合纖态。离合器 C2 62和C4 75优选地包括液压-致动的旋转摩擦离合器。离合H 70和C3 73 ttei也包括可选择性地安装(ground)到变速箱68上的液压控制固定装置。每 个离合默l 70,C2 62,C3 73和C4 75都优选为'液压致动，通过、OT控制回路42 选择性地接收加压液压流体。第一电机56以及第二电机72优选地包括三相交流电机以及各自的 解析器80和82，每一个电机都包括定子(未示出)和转子(未示出)。每个电 机的电机定子被安装于变速箱68的外部，并且还包括定子铁心，定子铁心带有 从其延伸缠绕的电绕组。第一电机56的转子被支撑在毂衬齿轮上，该齿轮通过 第二行星齿轮组26可操作itt接到轴60上。第二电机72的转子被固定地连接 到轴套轮毂66上。#^解析器(旋转变压器)80,82都^t也包括可变磁阻装置，该装 置包含解析器定子(未示出)以及解析器转子(未示出)。解析器80,82被分别 适当地定位和安装在各个第一电机56和第二电机72上。各M军析器80,82的定 子被可操作地连接于用于第一电机56和第二电机72的定子中的一个。解析器 转子被可操作地连接于相应的第一电机56和第二电机72的转子。每W科斤器 80,82被信号地和可操作地连接于变速器功率变换器控制模块(以下简称TPIM') 19，并且每一个感测和监控解析器转子相对于解析器定子的旋转位置，因lthi^ 控第一电机56和第二电机72各自的旋转位置。此外，AAJ科斤器80和82所输 出的信号被编译，以提供第一电机56和第二电机72的旋转速度，也就^Na和 Nb。变速器10包括输出元件64，例如轴，输出元件64可操作ife^接于 车辆(未示出)的传动系统90，以提供传递给 车轮93 (其中的一个被显示 在图1中)的输出功率给传动系统90。输出元件64中的输出功率表征为输出旋
8车键i^No和输出转^To变速器输出速度传感器84监控输出元件64的旋$^1 度和旋转方向。*车辆车轮93 ,地装配有适于监控车轮 的传感器94， 该传感器的输出被关于图2所描述的分布式控制模块系统中的控制模块所监控， 以确定用于制动控制、牵引控制和车辆加速管理的车辆皿，以及绝对的和相 对的^速度。发动机14的输入转矩和第一电机56以及第二电机72的电机车錄巨(分 别为T!、 TA、 TB)由燃料或储存在电能存储装置(以下简称'ESD') 74中的电能 的能量转换所产生。ESD 74是通过直流电传送导体27高压直流连接到TPIM 19。 传送导体27包括接触开关38。当接触开关38闭合时，在正常操作下，电流可 以独SD 74和TPIM 19之间流动。当接触开关38断开时，扭SD 74和TPIM 19 之间的电流被中断。TPIM 19 S31传送导体29传输电功率给第一电机56并且 从第一电机56传输电功率，并且类似地，TPIM19iW:传送导体31传输电功 率给第二电机72并且从第二电机72传输电功率，以响应于电机转矩T!和TB而 满足第一电机56以及第二电机72的车转巨指令。电流根据ESD74是充电还是放 电而被传递给ESD 74或/AESD 74传递。TPM19包括一对功率变换器(未示出)和各自的电机控制模块(未 示出)，该电机控制模块配置成接收转矩指令，并且据此来控制变换器的状态，
从而用于提供电机驱动或者再生功能以满足指令的电机车转巨TA和TB。功率变换
器包括已知的互补型三相功率电子装置，每一^置都包括多个绝缘栅双极晶 体管(未示出)，用于fflil高频转换将来自ESD74的直流电功率转化成交流电 功率，用来为各个第一电机56和第二电机72供电。绝缘栅双极晶体管构自 于接收控制指令的开关型电源。典型地，对于針三相电机的每一相典型地具 有一对绝缘栅双极晶体管。绝缘栅双极晶体管的工作状态被控制以提供电动机 驱动机械功率发生或者电功率再生功能。三相变换器经由直流电传送导体27接 收或提供直流电功率并且将它转换成三相交流电功率或者从三相交流电功率转 换，直流电功率分别经由传送导体29和31被传送给第一电机56和第二电机72 或从第一电机56和第二电机72传送，从而使得第一电机56和第二电机72分 别通过传送导体29和31作为电动机或发电机工作。图2是分布式控制模块系统的示意性框图。下文中将描述的元件包 括总糊控制结构的子组，且提供图中的示意性混合动力系统的协调系统控制。该分布式控制系统综合有关的信息和输入，且执行算法，制各种致动器 以实现控制目标，所述目标包括涉及燃料经济性，排放，性能，驱动性能以及
硬件保护的目标，所述硬件包括ESD74的电池和第一电机56以及第二电机72。 该分布式控律蝶块系统包括发动机控鹏對央(以下简称ECM) 23， TCM17, 电池组控制模块(以下简称BPCM) 21以及TPIM19。混合控制模块(以下简 称'HCP') 5为ECM23、 TCM17、 BPCM21和TPIM 19提供监督控制和协调。 用户界面(UI') 13可操作ite接到多个设备，通过这些设备，，操作者就能 控制或者指导机电混合动力系的操作。所述设备包括加速踏板113 ('AP')，操 作者制动踏板H2 ('BF) ， ^!器档皿,114 (PRNDL')，和车辆3IjS 巡航控制(未示出)。 器档員择器114可能具有离皿量个操作者可选 择位置，包括输出元件64的旋转方向，以实现向前方向和反向中的一个。前面提到的控制模块经由局域网(以下简称LAN1)总线6而与其它 控制模块、传感器和致动器通信。i^LAN总线6允许在各种控制模块之间进行 关于运行参数状态和致动器指令信号的结构1^1信。所采用的特定的通信协议 是面向应用的。LAN总线和合适的协议在前面蹈啲控制模i央禾唭他控制模块 之间提供了鲁棒通讯和多控制模块交接，所述其他控制模块可提供如防抱死制 动，牵引控制和 稳定性等功能。多个通信总线可以被用来改善通信速度并 且提供某种级别的信号冗余度和完整性。单个控制模i央之间的通信也可以Sil 4顿直接链路而实现，例如串行外围接口 ('SPI')总线(未示出)。ECM23可操作地连接于发动机14，用于ffi)l多条离散线路(为了简 化，用总的双向接口电缆35表示)从传感器中获取数据并控制发动机14的致 动器。ECM23接收来自HCP5的发动机输入转矩指令。ECM23根据监控的发
10动mi^度和负载来及时确定在该时间点上提供给，器io的实际发动机输入转
矩T,，其被传送给HCP5。 ECM23监控来自旋^I度传感器11的输入以确定给 输入轴12的发动机输A3t度，i^Ail度转换为变速器的输入速;SNI。ECM23 监控来自传感器(未示出)的输入以确定其它发动机工作参数的状态，其它发 动丰几工作参数包括例如歧管压力、发动机冷却液温度、环境空气^jS和环境压 力。发动机负载可以例如从歧管压力或者可选择地从监控加速踏板113的操作 者输入而被确定。ECM23产生荆专送指令信号以控制发动t鹏动器，所述发动 丰職动器包括，例如燃料喷射器，点火模块和节气门控制模±央，它们都没有被 示出。TCM 17可操作地连接到魏器10上，并监控来自传繊(未示出) 的输入从而确定变速器工作参数的状态。TCM17产生并且传送指令信号以控制 ^il器10，包括控制、鹏回路42。从TCM17至!JHCP5的输入包括每个离合 ^~~也就匙1 70,C2 62,C3 73和C4 75——的估算离合器转矩，以及输出元件 64的旋转输出m^No。出于控制目的，其他致动器和传感器可用来从TCM 17 向HCP5提供附加信息。TCM17监控来自压力开关(未示出)的输入，并且选 择性地激励液压控制回路42的压力控制螺线管(未示出)和换档螺线管(未示 出)，从而，择性地致动各离合^C170,C2 62,C3 73和C475，以实现如下面 所描述的各种变速器操作范围状态。示意性的混合动力系统选择性地运行于几个状态中的一个，所述状 态可以根据发动机状态和变速^l犬态描述，发动机状态包括发动机运行状态 ('ONO和发动机停机状态('OFF)中的一个，变速m态包括多个固定档位和 连续可变运行模式，参照下面表1的描述。 表l
说明发动机状态变谨器操作范围状态所应用的离合器MI—Eng—OffOFFEVT模式lCI 70
M Eng—OnONEVT模式lCI 70
G]ON固定传动比lCI 70C4 75
G2ON固定传动比2CI 70C2 62
M2—Eng—OffOFFEVT模式2C2 62
M2—Eng—OnONEVT模式2C2 62
G3ON固定传动比3C2 62C4 75
G4ON固定传动比4C2 62C3 73响应于经由加速踏板113和制动踏板112的由用户界面13所获取的 操作者输入，HCP 5和一个或者多个其它控制模块确定,指令以控制包括发 动机14和第一、第二电机56、 72的$魏发生设备，以满足输出元件64上并且 被传递给传动系统90的操作者转矩请求。基于用户界面13和包括ESD 74混合 动力系统的输入信号，HCP5分别确定操作者,请求，从^I器10到传动 系统90的指令输出转矩，来自发动机14的输入转矩，用于变速器10的转矩传 递离合激二l 70，C2 62,C3 73，C4 75的离合器转矩，以及用于第一电机56和第二 电机72的电机岸转E，如下文所述。最终的 加速度可以被其它因素影响，包括，例如道路负载、道 路坡度和ffi质量。基于混合动力系统的各种运^#性确定^1器10的操作范 围状态。这包括如前面描述的经由加速踏板113和制动踏板112传递给用户界 面13的操作者转矩请求。操作范围状态可以根据混合动力系统车转E请求而判定， 该转矩请求是由按照电能发生模式还是转矩发生模式来操作第一电机56和第二 电机72的指令而产生的。所述操作范围状态可以由优化算法或程序来确定，该 优化算法或程序基于操作者的功率需求，电池充电状态，以及发动机14与第一 电机56和第二电机72的能量效率来确定优选系统效率。控制系统根据被执行 的优化程序的结果来管理发动机14以及第一电机56和第二电机72的转矩输入， 并且系统效率因此被优化，从而管理燃料经济性及电池充电。此外，还可以根 据部件或系统的故障来确定操作。HCP5监控徵巨发生装置，并响应输出元件 64的期望输出转矩确定变速器10所需的功率输出，以满足操作者转矩请求。从上面的说明中将清楚，ESD 74和第一电机56以及第二电机72可操作地电联接， 从而实现它们之间的功率流。此外，发动机14，第一电机56和第二电机72， 以及机电变速器10之间被机Mi也可操作地联接，以在其间传递功率，并且产生 输出到输出元件64的功率流。战略优化控制方案310的输出用于换档执行与发动机启动/停机控制 方案('换档执行与发动机启动/停机')320，以指令包括改变操作范围状态在内 的变速器运行的变化(' 器指令')。这包括如果{^ 作范围状态不同于当 前操作范围状态，ffi31指令一个或多个离合^Cl 70, C2 62, C3 73,以及C4 75
的应用状况变化和其他^I器指令指令执行操作范围状态变化。确定当前操作 范围状态('混合动力范围状态实际值)与输AiI度曲线(T^一prof')。输Ait^ 曲线为即将到来的输入速度的估值，并且优选地包括标量参数值，该值为用于 即将到来的循环的目标输A3I度。在变速器操作范围状态的转换过程中，发动 lte行指令与转矩请求均基于输入速度曲线。图4参考在图1和2中的混合动力系统和图3中的控制系统结构， 详细说明了控制和管理在混合动力系统内的输出转矩的系统。当操作者选择传 动档位选择器114的位置时，混合动力系响应加3IFI板113的操作者输入而被 控制以将输出转矩传送到输出元件64，由此传送给动力系统90以在车轮93产 生牵引力矩，因而向前推动车辆。伏选的是，向前推动 使 向前加速， 只要输出转矩足够克服施加在 上的外部负载即可，外部负载例如由于道路
坡度、空气动力学负i^其他负载弓胞。在运行中，监控加3IM板n3与制动踏板112的操作者输入，以确 定操作者转矩请求。确定输出元件64和输入元件12的当前速度，即No禾HNi。 确定变速器14的当前操作范围状态和当前发动机状态。确^ESD74的最大和 最小电功率限制。混合制动转矩包括在，93产生的摩擦力制动转矩和在输出元件64 产生的输出转矩的组合，输出转矩响应于制动踏板112的操作者输入与传动系 统90起作用从而使 减速。BrCM22指令车轮93上的摩擦制动器施加制动力，并产生变速器10 指令以产生输出转矩的变化，i亥输出车统响应制动踏板112和加速踏板113的 净操作者输入与传动系统90作用。优选地，该运用的制动力和负输出转矩可以 使，减速和停止，只要它们足以克服车轮93处的 动能即可。该负输出转
15矩与传动系统90作用，从而传送糊至U机电魏器10和发动机14。 M31机电 变速器10作用的该负输出转矩可以传it^j第一电机56和第二电机72以产生存 储ffiSD74中的电能。加i^沓板113和制动踏板112的操作者输入与转矩干涉控制一起包 括可单3虫确定的操作者转矩请求输入，其包括即时加速输出,请求('即时加 速输出转矩请求')、预测加速输出转矩请求(预测加速输出转矩请求')、即时 制动输出车转巨请求(邻时制动输出转矩请求')、预测制动输出转矩请求('预测 制动输出转矩请求)和轮轴转矩响应类型('轮轴转矩响应类型)。如这里所使 用的，术语"加速'指当^!器档 择器114的操作者选择位置指令 以向前 方向运行时，向前M优选导致车速增加超过当前车速的操作者请求，和在车 辆操作指令在反向时，类似的反向推动响应。术语"减速邻"制动"指雌导致车 辆从当前车速减速的操作新青求。即时加速输出车统请求、预测加速输出转矩 请求、即时制动输出转矩请求、预测帝恸输出车统请求和轮轴车规响应类型是 控制系统的单独输入，如图4所示。即时加速输出车统请求包括基于加3I^板113和转矩干涉控制的操 作者输入而确定的即时辦巨请求。控制系统响应于即时加速输出转矩请求控制 来自混合动力系统的输出转矩以产生 的正向力口速。即时制动输出车规请求 包括基于制动踏板112和车转巨千涉控制的操作者输入而确定的即时制动请求。 控制系统响应于即时伟恸输出转矩请求控制来自混合动力系统的输出车转巨以引
起车辆的M31。 3151控制混合动力系统的输出$魏实现的车辆 和 :
制动系统(未示出)实现的车辆减速结合在一起来使^M速以实现操作者制 动请求。预测加速输出车转巨请求基于加速F斜反113的操作者输入而确定，包 括在输出元件64上的最优或优选输出转矩。在正常运行割牛过程中，例如当没 有指令转矩干涉控制时，预测加速输出车转巨请求优选与即时加速输出车转巨请求相等。当指令转矩干涉(例如防抱死制动、牵引控制或者车辆稳定性中任一个) 时，响应于涉及车魏干涉的输出车魏指令，预测加速输出转矩请求可以随着即 时加速输出转矩请求减小而保持tm输出转矩。即时制动输出转矩请求基于当前发生的制动踏板112的操作者输入 而确定，包括在输出元件64产生即时输出转矩的请求来实现传动系统90的作 用转矩，其 的是使 减速。即时制动输出糊请雜于制动踏板112的 操作者输A^口控制言号确定，以控制摩擦制动器产生摩擦制动辦巨。预测律恸输出转矩请求包括响应于制动踏板112的操作者输入而在 输出元件64中的最优或优选制动输出转矩，最1域优选制动输出转矩受与制动 踏板112的操作者输入无关的在输出元件64产生的许可最大制动输出转矩的限 制。在一个实施例中，在输出元件64产生的最大制动输出转矩被限制到-0.2g。 当车速接近零时，预测制动输出转矩请求可以被逐渐减小到零，而与制动踏板 112的操作者输入无关。如所期望的，可以存在预测制动输出车转E请求被设为零
的运行状况，例如，当变速器档位选择器n4的操作者设置被设定到倒档时，
以及当变速箱(未示出)被设定到四轮驱动低范围时。而预测制动输出转矩请
求被设为零的运行状况是那些因为车辆的运行因素而混合制动不被优选的情形。轮轴转矩响应，包括用于整形和速率限制通过第一电机56和第二 电机72的输出转矩响应的输入状态。轮轴转矩响应类型的输入状态可以是主动 状态或被动状态。当指令轮轴车魏响应类型为主动状态时，输出转矩指令为即 时输出转矩。iM地，这种响应鄉的车转巨响应尽可能她决。预测加速输出转矩请求和预测制动输出转矩请求都输入给战Bm化 控制方案('战略控制')310。战略优化控制方案310确定变速器10的期望操作 范围状态('混合操作状态Des')和从发动机14至变速器10的期望输A3I度(Ni Des')，其包括换档执行与发动机操作状态控制方案(换档执行与发动机启动/ 停机')320的输入。
17
M利用电子节气门控制系统(未显示)控制发动机节气门的位置， 包括开启发动机节气门以增加发动机,和关闭发动机节气门以降低发动机转 矩，从变速器10与输入元件起作用的发动机14的输入鞭的变化可以舰改 变发动机14的进气空气指令实现。从发动机14的输入转矩的变化可以Mil调 整点火定时实现，包括从平均最佳转矩点火正时延迟点火定时以降低发动机转 矩。发动机状态可以在发动机停机状态和发动机运行状态之间变化以实现输入 转矩的变化。发动机状态可以在全缸工作状态和停缸工作状态之间变化，其中 在停缸工作状态下， 一部分发动机气缸是不供给"燃料的。发动机状态可以Mil 有选择地操作发动机14在供给燃料状态和燃料切断状态中的一个变化，在燃料 切断状态中发动机是旋转而不供给燃料的。 器IO从第一操作范围状态换档 至嗨二操作范围状态的执行可以舰有选择i鹏用和停用离合t!Cl 70,C2 62,C3 73和C4 75来指令和实现。即时加速输出,请求、预测加3t输出,请求、即时制动输出转 矩请求、预测制动输出转矩请求和努由转矩响应类型是战术控制与操作方案330 的输入，以确定发动机14的发动机指令，包括 输入转矩。战术控制与操作方案330可以被分成两个部分。这包括确定期望 发动机转矩，因此在发动机14和第一电机56和第二电机72之间的电功率分离 和控制发动t几状态和发动机14的运行以满足期望发动机转矩。发动机状态包括 ^C状态和停缸状态，和对于当前操作范围状态和即时发动机车fi!的供给燃料 状态和减速燃料切断状态。战术控制与操作方案330监控预测加速输出转矩请 求和预测制动输出转矩请求以确定预测输入转矩请求。即时加速输出转矩请求 和即时制动输出转矩请求用来控制发动丰腿衝负载工作点以响应加3IF對及113 和制动踏板112的操作者输入，例如，为了确定包括发动机14的 输入转矩 的发动机指令。{雄的是，只有当第一电机56和第二电机72不能满足操作者 转矩请求时，发生发动机14的 输入转矩急居1皮化。即时加速输出转矩请求、即时制动输出转矩请求和车轴鄉响应类 型输入给电机转矩控制方案(输出和电机转矩确定')340。在一个循环周期的每 次迭代过程中，电机转矩控制方案340执行以确定电机辩巨指令，优选是6.25 毫秒循环周期。来自发动机14的当前输入转矩(Ti')和估算离合器转矩('Tcl')输入给电机转矩控制方案340。辆由转矩响应，信号确定被输送给输出元件64 和由此被输送给传动系统90的输出转矩指令的转矩响应特性。电机转矩控制方案340控制第一电机56和第二电机72的电机, 指令以传送净输出转矩指令给，器10的输出元件64，以满足操作者,请 求。控制系统结构控制在混合动力系内的功率致动器之间的功率流。混合动力 系利用两个或更多功率致动器以向输出元件提供输出功率。控制功率致动器间 的功率流包括控制来自发动机14的输Ail度H，来自发动机的输入转矩T,，以 及第一电机56和第二电机72的电机转矩丁A、 TB。虽然在上文描述的示意性实 施例中，混合动力系利用控制系统结构以控制包括发动机14、 ESD74和第一电 机56和第二电机72的致动器之间的功率流，但是在可替换的实施例中控制系 统结构也可以控制其他类型的功率致动器之间的功率流。示意性的功率致动器 可以利用包括燃料电池、超电容器和^il致动器。控制系统结构在示意性的动力系统内利用电功率限制管理电功率。 控制系统结构利用一种方法，以管理动力系统内部的电功率，其包括确立预测 电功率限制、长期电功率限制、短期电功率限制和基于电压的电功率限制。该 方法还包括利用 翻l他功率限制确定来自发动机14的优选输A3I度，来自发动 机14的，输入转矩， 发动机状态和变速器10的^ 作范围状态。该 方法还包括基于长期电功率限制和短期电功率限制确定用于限制的发动机14的 输入转矩输入转矩限制和用于限制输出元件64的输出转矩To的输出转矩限制。 通过限制输出转矩To，分别包括第一电机56和第二电机72的第一和第二电机
转矩TA和TB的总电机转矩丁M也基于该组输出车转巨限制和来自发动机14的输入
转矩T服制。在可替换的实施例中，除了该组输出转矩限制之外或取代该组输出 转矩限制， 一组总电机转矩限制可以基于长期电功率限制和短期电功率限制确 定。该方法还包括根据基于电压的电功率限制确定输出转矩限制。预测电功率限制包括与1t^ESD 74性能7k平关联的1她电池输出水 平，艮P,预测电功率限制规叙SD74的期望操作范围。预测电功率限制包括从
最小预测电功率限制(PBAT 固PRDTD )至嘬大预测电功率限制('PBAT MAX FRDTO ')的电池输出功率水平范围。预测电功斜蹄何以包括与长期电功率限制和短 期电功率限制相比限制更严的电池输出功率水平范围。长期电功率限制包括在保持ESD74的长期耐用性时与ESD 74的操作关联的电池输出功率7K平。ESD74在长期电功率限制之夕卜操作过长时间，可 育^^、ESD 74的{顿年限。在一个实施例中，ESD74在稳繊作(即与瞬时工 作状态无关的操作)过程中保持在长期电功率限制的范围内。示意性的瞬时操 作包括加i!T射及113的踩下和繊，其中请求了瞬时加鹏作。将ESD74保持 在长期电功率限制内，允许ESD74以提供这种功能，例如传送不M^、ESD74 的使用年限的最高功率水平。长期电功率限制包括从最小长期电功率限制
(卩bat—mn一lt')到最大长期电功率限制(卩bat一max—lt')的电池输出功率水平范围。 长期电功率限制可以包括与短期电功斜蹄湘比限制更严的电池输出功率水平 范围。短期电功率限制包括不会显著影响短期电池耐用性的与电池操作关 联的ESD 74输出功率水平。在短期电功率限制之外操作ESD 74可能M^、ESD 74 的使用年限。在短期电功率限制内，但是在长期电功率限制之外操作ESD74短 时间，可以最低限度地^^ESD74的i顿年限，但是这样也不会导細SD74 的运行性能大量的下降。在一个实施例中，ESD74在瞬时操作期间保持在短期 电功率限制内。短期电功率限制包括从最小短期电功率限制(Pbat一mn一st')到最
大短期电功率限制(卩bat一max—st')的电池输出功率水平范围。基于电压的电功率限制包括基于ESD74的期望工作电压，从基于电
压的最小电功率限制(卩bat一mn一W)到基于电压的最大电功率限制(卩bat—max_vb') 的电池输出功率水平范围。基于电压的最小电功率限伟炉bat—mn一vb是到达最大电
压VuD之ffESD74输出的电池输出功率的最低值。基于最大电压的电功率限 帝jpbat—maxj/b是到达最小电压Vfloor之ltJESD 74可以输出的电池输出功率的
估计值。最小电压Vfloor是在不会显著地影响短期电池耐用性的情况下操作电
池的最小容许电压。当ESD74的电压水,氐于最小VpLooR时，来自ESD74的 输出功率可能减少ESD74的使用年限。图5详细描述了在用于控制发动机14操作的战术控制方案('战术控 制和操作')330内的信号流，并参照图1和图2的混合动力系统和图3和图4 中的控律係统结构进行描述。战术控制方案330包括战术优化控制通路350和 系统限制控制通路360，期她的被同时执行。战术优化控制MS各350的输出被 输入到发动机状态控制方案370。发动机状态控制方案370和系统限制控制M 360的输出被输入到发动机响应 确定方案('发动机响应类型确定')380，用于控制发动机状态、即时发动机车统请求、预测发动机车转巨请求和发动机响应鄉。战术优化控制i!5各350作用于基本上稳态的输入从而选择4她发动 机状态并确定从发动机14到，器10的优选输入转矩。战术优化控制通路350 包括优化方案('战术优化')354，以确定在^il状态('输入车转巨全缸')、停缸 状态(愉入转矩停缸)、燃料切断的^I状态('输入转矩^IFCO')、燃料切 断的停缸状态(输入转矩停fe[FCO')运行发动机14的im输入车规以及优选发 动机状态(' 发动机状态)。优化方案354的输入包括魏器10的提繊作 范围状态(提前混合动力范围状态')，提前预测输入加速度曲线('预测的提前 输入加速度曲统)，和在提前操作范围状态下M每个应用的离合器的预测离 合器作用转矩范围(，测离合器作用车m/Iin/Max')，其itt在换档执行和发 动机启动/停机控制方案320中产生。其它输入包括预测电池功率限制(预测电 池功率限制')、预测加速输出转矩请求('预观咖速输出转矩请求')和预测制动 输出转矩请求('预测制动输出转矩请求')。用于加速的预测输出转矩请求在考 虑轮轴转矩响应类型的同时通过预测输出转矩整形滤波器352整形，以产生预
测加速输出转矩(预测加速输出车统')，并与用于制动的预测输出转矩请求结 合以确定净预测输出转矩('净预观啭矩')，它们是优化方案354的输入。魏
21器10的提前操作范围状态包括变速器10的操作范围状态的时间移位提前，以
适应在操作范围状态的指令改变与实际操作范围状态之间的响应时间延迟。因
此变速器10的提前操作范围状态是指令操作范围状态。提前预测输入加速度曲 线包括输入元件12的预测输入加速度曲线的时间移位提前，以适应于在预测输 入加逸度曲线中的指令改变和在预须懒入加 曲线中测量到的改变之间的响 应时间延迟。因此提前预测输入加速度曲线是在时间移位之后发生的输入元件 12的预测输入加速度曲线。被称为'提前的参数被用総应于通过动力系统的转 矩的同时传送，所述动力系统使用具有不同响应时间的^S汇合于公用输出元 件64。具体地，发动机14可以具有300—600msM:级的响应时间，并且每一 个转矩传递离合器C1 70、 C2 62、 C3 73和C4 75可以具有150—300ms数量级的 响应时间，以及第一电机56和第二电机72可以具有10ms数量级的响应时间。
战术优化方案354确定用于操作发动机14处于发动机状态的成本，
所述] 包括操作发动机供纟*燃料和^1状态(卩COCTFULLFUEL')，操作发动机 燃料切断和^I状态(TPCOSTFULLFCO')，操作发动机供纟含燃料和停缸状态(卩COST DEACFUEL )，操作发动机燃料切断和停缸状态(PCOCTDEACFCO')。前述用于操作 发动机14的成本与实际发动机状态('实际发动机状态')以及容许或者许可发动
机状态('许可发动机状态') 一起输入给稳定分析方案('稳定和仲裁')356,从
而来选择一个发动机状态作为优选发动机状态(' 发动机状态')。用来操作发动机14处于燃料切断或者没有切断的^I状态和停缸状 态的4，输入转矩被输入给发动机转矩变换计算器355 ，并且分别被变换成处于 ^tl状态('发动机转矩全缸')和停缸状态('发动机转矩停缸')以及燃料切断时 的Mt状态('发动机,^IFCO')和停缸状态('发动机转矩停^FCO')下的 ,发动机转矩，fflil考虑在发动机14和^I器10之间的转矩消耗元件，例 如、TO泵。优选发动机转矩和优选发动机状态包括发动机状态控制方案370的 输入。用于操作发动机14的成本包括操作成本，该操作成本基于包括 驾驶性能、燃料经济性、排放和电池使用情况在内的因素确定。成本被分配并 且与燃料和电功率消耗相关，并且与混合动力系的特定工作点相关。较低的操 作成本可以与在高变换效率下的较低的燃料消耗、较低的电池功率使用、以及 较低的排放相关，并且考虑发动机14的当前运行状态。
在处于敏状态和停缸状态下的优选发动机状态和雌发动机转矩 被输入给发动机状态控制方案370，该发动机状态控制方案370包括发动机状态 机('发动机状态机)372。发动机状态机372基于 发动机状态和 发动机 转矩而确定目标发动机转矩('目标发动机转矩')和目标发动机状态('目标发动 机状态')。目标发动机转矩和目标发动机状态被输入给变换滤波器374，该变 换滤波器374滤波目标发动机$统来提供滤波后的目标发动机转矩('滤波后的 目标发动机,')，并且允许在发动机状态之间变换。发动机状态机372输出 指令，该指令指示从停缸状态和^I状态中选出一个(DEAC被选择')，以及 指示从发动机供油状态和减速燃料切断状态中选出一个('FCO被选择')。
〖0071]从停缸状态和^E状态中选出一个，以及織动机供给燃料状态禾口 M3I^料切断状态中选出一个，滤波后的目标发动机转矩，以及最大和最小发 动机,被输入给发动机响应，确定方案380。系统限制控制i^各360确定对于输入转矩的限制，包括能够被变速 器10作用的最小和最大输入$魏('输入转矩混合动力最小邻输入转矩混合动 力最大')。最小和最大输入转矩基于对于变速器IO、第一电机56和第二电机 72以i^ESD 74的限制而被确定，这影响到，器10和电机56和72的容量。系统限制控制 360的输入包括加速踏板113与转矩干涉控制结 合观糧到的即时输出转矩请求('即时力口速输出转矩请求')禾口帝恸踏板112与转 矩干涉控制结合测量到的即时输出转矩请求('即时制动输出转矩请求')。即时 输出總巨请求通过即时输出转矩整形滤波器362同时考虑努由转矩响应类型整 形，以产生即时加速输出转矢巨(邻时力口速转矩)并且其与用于制动的即时输出 车转巨请求结合以确定净即时输出车转巨('净即时转矩')。净即时输出 转巨和即时 加速输出转矩是限制方案('输出和输入鞭限制')364的输入。限制方案364 的其它输入包括^t器10的提，作范围状态，即时提1 入加逸度曲线(' 即时提fm入加速度曲统)，在提前操作范围状态中^应用的离合器的提前 即时离合器作用转矩范围('提前即时离合器作用^f^Iin/Max')，以及战术控 制电功率限制('战术控制电功率限制')，战术控制电功率限制包括从最小战术
控制电功率限第'JPBAT一MAX—TC到最大战术控制电功率限库'JPBAT-MIN—TC的范围，如图
6所示。该战术控制电功率限制从电池功率函数('电池功率控制)366输出。目 标提前输入加速度曲线包括输入元件12的即时输入加速度曲线的时间移位提
23前，从而适应于在即时输入加鹏曲线中的指令改变和在即时输入加鹏曲线中观懂到的改变之间的响应时间延迟。提前即时离合器作用转矩范围包括离合器的即时离合器作用转矩范围的时间,提前，从而适应于在即时离合器作用车统范围中的指令改变和在即时离合器作用l转巨范围中测量到的改变之间的响
应时间延迟。限制方案364为魏器10确定输出转矩范風并且然后基于上述的输入而确定能够被变速器10作用的最小和最大输入转矩。此外，限制方案364输入即时发动机转矩请求('即时发动机转矩请求)并基于操作者转矩请斜Q限制方案364的其它输入输出即时电功率Pbatjmmed，即在发动机14在即时发动机转矩操作时和在第一电机56和第二电机72以优选电机转矩操作时ESD74的估算电池输出功率。最小和最大输入车魏被输入给发动机糊变换计算器355并且被转换成最小和最大发动机,(分别为'发动机转矩混合动力最小值'和'发动机车f^混合动力最大值')，通过考虑转矩消耗部件，例如液压泵、在发动机14和，器10之间被弓l入的寄生和其它负载。i^波后的目标发动机转矩，发动机状态机372的输出和最小和最大发动机转矩被输入给发动机响应类型确定方案380。发动机响应类型确定方案380将滤波后的目标发动机 转巨限制到最小和最大混合发动机转矩，并输出发动机指令给ECM23，用于控制发动机转矩为即时发动机^^E请求('即时发动机转矩请求')和预测发动机$转巨请求('预测发动机转矩请求')。其它指令控制发动机状态从发动机供给燃料状态和燃料切断状态('FCO请求)中选出一个，并且从停缸状态和全缸状态(DEAC请求')中选出一个。另外的输出包括发动机响应类型('发动机响应类型')。当滤波后的目标发动机$转巨介于最小和最大发动机车转巨的范围内，则该发动机响应类型是被动的。当滤波后的目标发动机车魏下降到低于发动机 统的最大P艮制('发动机,混合动力最大值)，则该发动机响应类型是主动的，表示需要发动机转矩即时变化，例如M发动机火花控
制以改变发动机车魏，使其落于最小和最大发动机转矩限制的范围内。充电函数392的输入包括ESD74的实际输出功率('PBAT')，最小短期电功率限制('PBAT—min_st')、最大短期电功率限制('Pbat一max—sr')、最小长期
电功率限制('PBATMN—lt')、最大长期电功率限制('PbAT一MAX一LT')和即时电功率('Pbat_mmed ')。充电函数392确定和输出最小充电函数电功率限制('Pbat—mn_cf')和最大充电函数电功率限制('PbaT—max—cf')。电功率范围定函数500确定一组触发功率极P艮，其包括触发功率上限('触发功率极上限')和触发功率下限(未显示)，和一组 电功斜艮制，包括优选电功率上限('优选电功率上限')和优选电功率下限('优选电功率下限')。功率范围确定函数500根据低于最大短期电功率限制的第一功率值设置触发功率上限。此外，当ESD74的实际电池输出功率PBAT小于触发功率上限时，功率范围确定函数500将4腿电功率上限基于最大短期电功率限制和触发功率上限之间的第二电功率值设置为初值。当ESD74的实际电池输出功率
PbAT超出(也就是说鹏)触发功率上限('PBAT满足触发上限')时，该1爐电
功率上限从初值以预定增率增加，直到该^m电功率上限到达最大短期电功率
max st°当ESD 74的实际电池输出功率PBAT超出优选电功率上限和优选电功率下限中的一个时，比例一微分闭环控制函数502采用反馈控制确定改变限制 的变化率('限制变化率')。变化率值基于ESD74的实际电池输出功率PBAT和优 选电功率上限和优选电功率下限中被超出的那个之间的差值确定。只要ESD 74
的实际电池输出功率PBAT保持在优选电功率上限和优选电功率下限之间,该电功
率限制不会依据变化率修正。功斜艮制确定504基于限制变化率值、最小长期电功率限制、最大 长期电功率限制和储能装置的即时输出功率(由战术控制方案330确定)确定
最小充电函数电功率限制('Pbat—min_cf')和最大充电函数电功率限制('
Pbat一maxj:f') °当触发功率限制没有由电池输出功率PBAT修正时，功率限制确定函数 504分别将最大充电函数电功率限衝JPBALMAX一CF和最小充电函数电功率限制 PBAT一MN一CF设置为最大长期电功率限制和最小长期电功率限制。当ESD74的实际电池输出功率PBAT超出优选电功率上限('Pbat満足 tti^h限)时，比例一微分闭环控制函数502确定负的变化率值，负的变化率 值由功率限制确定函数504采用，以斷氐最大和最小充电函数电功率限制，从 而控伟i]ESD 74的实际电池输出功率PBAT保持在要求的范围内。同样地，当ESD 74
的实际电池输出功率PBAT超出优选电功率下限，比例一微分闭环控制函数502
确定正的变化率值，正的变化率值由功率限制确定函数504采用，以增加最大 和最小充电函数电功率限制，从而控帝IJESD74的实际电池输出功率PBAT。当即时电功率pbatjmmed小于最大充电函数电功率限制时，功率限制
确定函数504在基于变化率值修正最大充电函数电功率限制之lir将最大充电函
数电功率限制设置为即时电功率。由此，最大充电函数电功率限制的变化将迅 速地实现由转矩限制函数364确定的最大输入转矩值，因此该函数肖,补偿
pbatjmmed的测定误差，即ESD 74的实际PsAT和由战术控制方案330确定的 Pbat—mmed之间的差值。当所述即时电功率PBAT大于所述最小充电函数电功率限 制时，在基于变化率值修正所述最小充电函数电功率限制之前，所述功率限制
确定函数504将所述最小充电函数电功率限制设置为所述即时电功率。由此， 最小充电函数电功率限制的变化将fflil地实现最小输入车魏值。因为功率限制确定函数504根据ESD 74的实际电池输出功率PBA丁调
整最大充电函数电功率限制和最小充电函数电功率限制中的一个，所以功率限
26制确定函数504也以相同的量值调整另一个充电函数电功率限制，使得最大和 最小充电函数电功率限制之间的差值保持不变。最小和最大充电函数电功率限制是居间电功率限制值，因为它们用 于确定最后的电力功率限讳値，即最小战术控制电功率限制('Pbat一國—TC)和 最大战术控制电功率限制('Pbat一max一tc')。比例一微分闭环控制函数512禾U用反馈控制来确定修正最大或者最 小战术控制电功率限制的变化率。变化率值根据 电压上限和雌电压下限
27中的一个与ESD74的电池电压VBAT之间的差值确定。功率限制确定514根据限制变化率值确定最小和最大战术控制电功
率限制、最小充电函数电功率限带JPBALMIN—CT、最大充电函数电功率限制 PBAT—MAX—CT和储能装置的即时电池输出功率PBATJMMED (由战术控制方案330确 定)。当触发功率限制没有由电池输出功率VBAT修正时，功率限制确定函 数504将最大和最小战术控制电功率限伟炉BAT—MAX/MIN—TC分别设置为最大和最小 充电函数电功率限库'JPBAT—MAXMN一CF。当ESD74的电池电压VBAT超出优选电压上限('Vupx/)时，比例一 微分闭环控制函数512确定正的变化率值，正的变化率值由功率限制确定函数 514采用以增加最小战术控制电功率限制，从而控帝]ESD 74的电池电压VBAT。 同样地，当ESD74的电池电压VBAT超出tt^电压下限时，比例一微分闭环控制 函数512确定负的变化率值，负的变化率值由功率限制确定函数514采用，以 陶氏最大战术控制电功率限制，从而控第IJESD74的电池电压VBAT。不同于功率限制确定函数504，功率限制确定函数514仅仅调整战术 控制电功率限制的一个，而不调整战术控制电功率限制的另一个，因此限制了 电机的工作范围，由此M^了发动机控律啲许可糊范围。图11描述了用于输出和电机转矩确定方案340的信号流，其用于控 制和管理il)l第一电机56和第二电机72的输出转矩，它通过参考图1和2的 混合动力系统及图3的控制系统结构以及包括最大和最小可用电池功率限制 (卩batMin/Max')在内的限制描述。输出和电机转矩确定方案340控制第一电机 56和第二电机72的电机车转巨指令，并且将净输出转矩传递给变速器10的输出 元件64，净输出转矩与传动系统90起作用并满足操作者转矩请求，遭受限制和整形。输出和电机转矩确定方案340 ,包括算法代码和预先确定的标定代码， 该标定代码有规则地在6.25ms和12.5ms的循环周期中运行，以确定优选电机转 矩指令('Ta、 Tb')，以在这个实施例中控制第一电机56和第二电机72。自主控制输入包括用以实现传动系统90 (412)的主动阻尼，实现 发动机脉动消除(408)和基于输入和输出逸叟实现闭环校正(410)的转矩偏 移量。可以确定用于第一电机56和第二电机72以实现传动系统90的主动阻尼 的转矩偏移量，(TaAD'、 TbAD')，例如为了管理和实现传动系统冲击调整， 并且从主动阻尼算法('AD') (412)输出。当在发动机运行状态('ON)和发 动机停机状态('OFF)之间的过渡过程中，在发动机启动和停机时，确定实现 发动机脉动消除(TaPC'、 TbPC')的转矩偏移量以消除发动机转矩干扰，并从 脉冲消除算法("PC') (408)输出。用于第一电机56和第二电机72实现闭环 校正转矩的转矩偏移量MM控有关^t器10的输入速度和离合^C1 70、 C2 62、 C3 73、和C4 75的离合器滑移速度确定。当以模式操作范围状态中的一禾中 操作时，可以基于传感器ll的输A3I度(Ni')和输A3I度曲线(Wi—Prof)之 间的差值确定第一电机56和第二电机72的闭环校正转矩偏移量(TaCL'、 Tb CL')。当在以空档操作时，闭合校正基于来自传感器ll的输AJI度(Wi')和 输Ait度曲线(Wi一Prof)之间的差值，以及离合器tP多速度和目标离合器滑移 速度之间的差值，该目标离合器滑移皿例如用于目标离合^C1 70的离合器滑 移速度曲线。闭环校正车^g偏移量从闭环控制算法('CL') (410)输出。离合 器转矩('Tcl')包括应用的扭力传递离合器的离合器作用转矩范围，且未处理的 离合器滑移速度和未应用的离合器的离合器滑移加速度，可以被确定以用于任 意的目前应用的和未锁定的离合器的具,作范围状态。实现传动系统90的主 动阻尼的闭环电机转矩偏移量和电机转矩偏移量输入给低通滤波器，以确定第—电机56和第二电机72 (405)的电机转矩校正('TaLPF和'TbLPF)。动力系统的输入包括来自电池功率函数('电池功率控制)(466) 的最大电机l^控制电功率限制('PBAT—max_mt')和最小电机,控制电功率限
制('PBAT一MIN一Mr')，操作范围状态('混合动力范围状态')和多个系统输入和限
制('系统输AI口限制')。系统输入可以包括对于动力系统和操作范围状态而言 特定的标量参数，并且可以与输入元件12、输出元件64和离合器的速度和加速 度相关联。在这个实施例中，其它的系统输入涉及系统赝量、阻尼和电力/机械 能量变换效率。限制包括来自转矩机械的最大和最小电机转矩输出，所述转矩 机械即第一电机56和第二电机72 ('TaMin/Max、 TbMin/Max')，和对于应用 的离合器的最大和最小离合器作用转矩。其它的系统输入包括所述输入转矩、 离合器滑移速度及其他相关状态。包括输入加鹏曲线(Widot—Prof)和离合器滑移力口鹏曲线(' 离合器滑移加速度曲线')的输A^同系统输入、操作范围状态和用于第一电机 56和第二电机72的电机车就校正(TaLPF邻TbLPF) —起被输入到预优化算 法(415)。输入加速度曲线是即将来临的输入加速度的估计值，所述即将来临 的输入加31^ 地包括即将来临的循环周期的目标输入加速度。离合器滑移 加速度曲线是对于一个或多个未应用的离合器的即将来临的离合器加速度的估 计值，并且1，是包括用于即将来临的循环周期的目标离合器滑移加速度。优 化输入('Opt Inputs'),其可以包括电机转矩、离合器转矩和输出转矩的值，可 以对于当前操作范围状态计算并在优化算法中使用，以确定最大和最小原始输 出转矩限制(440)和确定在第一电机56和第二电机72 (440，)之间的开环转 矩指令的优选分离。分析优化输入('OptInputs')、最大和最小电池功率限制、 系统输入和当前操作范围状态以确定 或者最佳输出转矩(ToOpt')和最小 和最大原始输出车转巨限制('ToMinRaw'、 To Max Raw') (440)，这可以被整 形和滤波(420) 。 m输出车统(ToOpt')包括使得电池功率受限于操作者转 矩请求最小化的输出转矩。即时加速输出转矩请求和即时制动输出车转巨请求各 自整形和滤波，并且受最小和最大输出$统限制C最小值滤波、'车规最大 值滤波')的限制以确定最小和最大滤波输出傲巨请求限制(量小滤波转矩请求'、 '最大滤波转矩请求')。限制后的加速输出转矩请求('限制后的加速转矩请求') 和限制后的制动输出转矩请求('限制后的制动车转巨请求')可以根据最小和最大
30滤波输出转矩请求限制(425)确定。此外，变速器10的再生制动容量('再生制动容量')包括与传动系 统车转￡^作用的 器10的容量，并且可以根据包括来自车^g机械的最大和最 小电机转矩输出和来自应用的离合器的最大禾嘬小作用转矩柳蹄臓定，并考 虑电池功率限制。再生制动容量确立即时制动输出转矩请求的最大值。再生制 动容量根据限制后的加速输出车统请求和优选输出转矩之间的差值确定。限制 后的加速输出转矩请求被整形和滤波，并与限制后的制动输出l魏请求结合以 确定^f俞出转矩指令。,出转矩指令与最小和最大请求滤波输出转矩比较以 确定输出转矩指令(To—cmd') (430)。当净输出转矩指令在最大和最小请求 滤波输出转矩之间时，输出转矩指令设置成 M出转矩指令。当净输出转矩指 令MS大请求、搶波输出转矩时，输出转矩指令设置 大请求滤波输出转矩。 当净输出转矩指令小于最小请求滤波输出转矩时，输出车统指令被设置成最小 请求滤波输出转矩指令。动力系操作ltt控，并且与输出转矩指令结合，以确定满足作用离 合器转矩容量(TaOpt'和TbOpt')的、在第一电机56和第二电机72之间的开 环车魏指令的 分离，并且提供关于鹏电池功率(卩batOpt') (440')的反 馈。减去用于第一电机56和第二电机72的电机转矩校正(TaLPF邻TbLPF') 以确定幵环电机转矩指令('TaOL'和TbOL') (460)。开环电机辦E指令与包括实J见传动系统90 (412)的主动阻尼、实 现发动机脉动消除(408)以及基于输入和离合器滑移速度(410)实现闭环校 正的转矩偏移量在内的自主控制输入结合，以此来确定用于控制第一电机56和 第二电机72 (470)的电机转矩丁A、 TB。上述限制、整形和滤波输出转矩请求 的步骤以确定输出转矩指令(其转换为用于第一电机56和第二电机72的转矩 指令)优选的是前馈操作，其作用于输入，并使用算法代码以计算转矩指令。如此设置的系统操作导致基于动力系统的当l^作和限制确定输 出转矩限制。操作者转矩请求根据制动踏板和加速1^板的操作者输入确定。操 作者转矩请求可以被限制、整形和滤波以确定输出转矩指令，包括确定优选再 生制动容量。输出转矩指令可以根据限制和操作者转矩请求的限制确定。输出 转矩指令通ai指令转矩机械的操作实施。系统操作实现响应于操作者转矩请求 并在系统限制内的动力系操作。系统操作导致输出转矩参考操作者驱动性能需
31求而整形，包括在再生制动操作中的平稳操作。优化算法(440、 440')包括被执行来确定动力系统控制参数的算法， 这些参数响应于操作者转矩请求，以使电池功率消耗最小化。优化算法440包 括基于系统输入和限制、当前操作范围状态和可用电池功斜艮制监控机电混合 动力系的当 作条件，例如，在上文中描述的动力系统。对于备选输入转矩, 优化算法440计算响应于包括前述的输出转矩指令的系统输入的动力系统输出， 并且动力系统输出在来自第一电机56和第二电机72的最大和最小电机转矩输
出之内，并在可用电池功率之内，在对于变速器io的当itr^作范围状态而言应
用的离合器的离合器作用转矩的范围内，并考虑系统惯量、阻尼、离合器滑移 和电力/机械能量变换效率。{爐的是，动力系统输出包括雌输出转矩('To Opt')、第一电机56和第二电机72的可达到的输出转矩('TaOpt'、 TbOpt') 和与可达到的输出转矩相关联的优选电池功率(卩batOpt')。图12显示的是输出和电机转矩确定方案340的电池功率函数466。 电池功率函数466确定该组电机车规电功率限制，包括最大电机转矩控制电功
率限制('Pbat_max—mt')和最小电机车转巨控制电功率限制('PbaTLMN一MT')。电
池功率函数466包括充电函数('过放电和过充电函数)492和电压函数('过电 压和欠电压函数)494。充电函数492的输入包括由BPCM21监控的ESD74的实际电池输
出功率('PBAT')、最小短期电功率限制('Pbat—mn_st')、最大短期电功率限制 ('Pbat max st ')、 最小长期电功率限制('PBAT min lt 乂 、 最大长期电功率限制 ('Pbat一max一lt')和优选电池功率('Pbat—opt')。禾U用大体上类似于上述的用于充 电函数392的方法，充电函数492确定和输出最小充电函数电功率限制(' PbA丁 , CF ')和最大充电函数电功率('Pbat max cf '),其中优选电池功率PBAT Opt 代替即时电池功率pbatjmmed使用。电压函数494的输入包括由BPCM21监控的 ESD74的电池电压('VBAT')、最小基极电压限制('Pbat一 應base ')、最大基 极电压限制('PBAT max base ')、充电函数最大电功率限制('PBAT max cf ')、充 电函数最小电功率限制('Pbat_min_cf')和,电池功率('PbaT一0/)。电压函
数494禾拥大体上类似于M:充电函数394的方法确定和输出最小电机转矩控 制电功率限审诉卩最大电机转矩控制电功率限制，以分别确定最小和最大战术控
制电功率限制，其中优选电池功率pbat一Opt利用即时电池功率('PbAT一IMMED')代替。本说明书以及描述了某^im的实施例和在那里的修改。在阅读和
理解本说明书后，其他本领域技术人员也可以提出更进一步的修改和改变。因 此，可以意识到的是本发明并不局限于所公开的作为用于执纟亍本发明的最佳方 式设想的特定的实施例，但是本发明将包括落入附带的权禾腰求的范围内的所 有的实施例。
3权利要求
1. 一种用于控制动力系统的方法，该动力系统包括第一功率致动器、第二功率致动器、变速器装置和与所述第一功率致动器和第二功率致动器中的一个连接的储能装置，该变速器装置可操作以在输出元件、及第一和第二功率致动器之间传递功率，所述方法包括监控储能装置的输出功率；提供短期电功率限制、长期电功率限制、优选电功率限制和对于储能装置的操作的触发电功率限制，所述优选电功率限制限定优选功率范围；当储能装置的输功率超出触发电功率限制时，修正优选电功率限制；监控对第一功率致动器的功率指令；估算对于功率指令而言的储能装置的输出功率；当储能装置的功率在优选功率范围内时，基于长期电功率限制确定第一功率致动器的功率限制；和当储能装置的输出功率超出优选电功率限制时，基于储能装置的估算输出功率确定第一输出功率致动器的功率限制。
2. 根据权利要求1所述的方法，还包括提供包括短期电功率限制的一组短 期电功率限制，包括长期电功率限制的一组长期电功率限制，包括优选电功率限制的一组 电功率限制，和包括用于所述储能體的触发电功率限制的一 组触发电功率限制。
3. 根据权利要求1所述的方法，还包括 监控储能装置的皿，禾口根据储能装置的纟鹏确定所述短期电功斜艮制和长期电功率限制中的一个。
4. 根据权利要求1所述的方法，还包括监控储能装置的电压；和基于储能装置的电压、第一功率致动器的电功率限制和《诸能装置的电压确 定所述第一功率致动器的基于电压的功率限制。
5. 根据权利要求1所述的方法，还包括根据短期电功率限制确定所述优选电功率限制和触发电功率限制。
6. 根据权利要求1所述的方法，还包括基于短期电功率限制将所述雌电功率P蹄1股置为第一电功率值；和 当储能體的输出功率超出触发电功斜艮制时，使雌电功率限制以预定 速率随着时间的推移从第一电功率值以一定斜率变化为第二电功率值。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中第二电功率值与短期电功率限制相等。
8. 根据权利要求1所述的方法，还包括 监控包括第一功率致动器在内的发动机的功率指令； 估算对于功率指令而言储旨操置的输出功率；当储能装置的输出功率在优选功率范围内时，基于长期电功率限制确定发 动机的功率P艮制；和当储能装置的输出功率超出1腿功率限帝附，基于储能装置的估算输出功 率确定发动机的功率限制。
9. 根据权禾腰求8所述的方法，其中对于发动机的功率指令包括转矩指令。
10. 根据权利要求1所述的方法，还包括 监控包括第一功率致动器在内的电机的功率指令； 估算对于所述功率指令而言储能装置的输出功率；当储能装置的输出功率在优选功率范围内时，基于长期电功率限制确定电 机的功率限制；禾卩当储能装置的输出功率超出 电功割蹄1』时，基于储能装置的估算输出 功率确定电机的功率限制。
11 .根据权利要求10所述的方法，其中电机的功率指令包括,指令。
12. 根据权利要求1所述的方法，还包括当储能装置的输出功率超出tt^ 电功率限制时，基于储能装置的输出功率确定第一功率致动器的功率限制。
13. 根据权利要求12所述的方法，还包括当储能装置的输出功率超出优 选电功率限制时，在闭环控制方案中采用储肖巨装置的输出功率。
14.一种用于控制动力系统的方法，所述动力系统包括发动机、电机、 器装置和与电机连接的储能装置，该，器装置可操作以在输出元件、发动机和电机之间传递功率，所述方法包括 监控储能装置的输出功率；提供短期电功率限制、长期电功率限制、ite电功率限制和用于储能装置的触发电功率限制，所述f爐电功率限第鹏定tt^功率范围；当储能装置的输出功率超出触发电功率限制时，修正 电功率限制； 监控发动机的功率指令；估算对于所述功率指令而言的储能装置的输出功率；当储能装置的输出功率在优选功率范围内时，基于长期电功率限制确定发 动机的功率限制；禾口当储能體的输出功率超出<腿电功率限制时，基于储能装置的估算的输 出功率确定发动机的功率限制。
15. 如权利要求14所述的方法，还包括提供包括短期电功率限制的一组短 期电功率限制，包括长期电功率限制的一组长期电功率限制，包括雌电功率 限制的一组4腿电功斜艮制，和包括用于所述储能装置的触发电功斜蹄啲一 组触发电功斜艮制。
16. 根据权利要求14所述的方法，还包括基于短期电功率限制将优选电功率限制设置为第一电功率值；和 当储能装置的输出功率超出触发电功率限制时，使雌电功率限制以预定速率随着时间的推移从第一电功率值以一定斜率变化至包括短期功率限制的第二电功率值，其中第一电功率值与长期功率限制相等。
17. 根据权利要求14所述的方法，还包括当储能装置的输出功率超出优 选功率限制时，基于储能装置的输出功率确定发动机的功率限制，其中功率限制包括发动机的转矩限制。
18. —种用于控制动力系统的方法，所述动力系统包括发动机、电机、变 速器装置和与电机连接的储能装置，该^3I器装置可操作以在输出元件、发动 机和电机之间传递功率，所述方法包括监控储能装置的输出功率；提供短期电功率限制、长期电功率限制、4腿电功率限制和用于储能装置 的触发电功率限制，所述4腿电功率限制限定4腿功率范風当储能装置的输出功率超出触发功率限制时，修正优选电功率限制； 监控电机的功率请求；估算对于所述功對旨令而言储能装置的输出功率；当储能装置的输出功率在优选功率范围内时，基于长期电功率限制确定用于限制电机功率的功率限制-.当储能装置的输出功率超出优选电功率限制时，基于储能装置的估算输出 功率确定用于限制电^l功率的功率限制。
19. 根据权利要求18所述的方法，还包括确定发动机的输入功率； 确定用于限制输出元件的输出功率柳蹄'J;禾口基于用于限制发动机的输出功率和输入功率柳蹄睐限制电机的输出功率。
20. 根据权利要求19所述的方法，还包括 确定发动机的输入转矩； 确定用于限制输出元件的输出转矩的限制；和 基于用于限律拨动机的输出转矩和输入糊的限制来P蹄魄机的转矩。
全文摘要
用于控制动力系统的方法，包括监控储能装置的输出功率；当储能装置的输出功率超出触发功率限制时，修正优选电功率限制；和当储能装置的输出功率超出优选功率限制时，根据储能装置的估算输出功率确定第一功率致动器的功率限制。
文档编号B60W10/111GK101508296SQ20081019095
公开日2009年8月19日 申请日期2008年11月4日 优先权日2007年11月4日
发明者A·H·希普, W·布伦森 申请人:通用汽车环球科技运作公司