用于控制多模式动力总成系统的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及使用多个扭矩产生设备的多模式动力总成系统以及与其相关的动力 系统控制。
【背景技术】
[0002] 此部分中的陈述仅提供与本公开有关的【背景技术】。因此，这些陈述并不意欲构成 对先前技术的承认。
[0003] 动力总成系统可以配置成将源自多个扭矩产生设备的扭矩通过扭矩传输设备传 递到可以联接到传动系的输出构件。这些动力总成系统包括混合动力总成系统和范围扩展 电动车辆系统。用于操作这些动力总成系统的控制系统操作扭矩产生设备并且在变速器中 应用扭矩传递元件以便在考虑到燃油经济、排放、驾驶性能以及其他因素的情况下响应于 的操作者命令的输出扭矩请求来传递扭矩。示例性扭矩产生设备包括内燃发动机和非燃烧 扭矩机。非燃烧扭矩机可以包括操作为电动机或发电机以便与从内燃发动机输入的扭矩无 关地产生输入到变速器的扭矩的电机。扭矩机可以在称为再生操作的操作中将通过车辆传 动系传递的车辆动能转换为可储存在电能储存设备中的电能。控制系统监控来自车辆和?呆 作者的各种输入并且提供混合动力总成的操作控制，包括控制变速器操作状态和换档、控 制扭矩产生设备以及调节电能储存设备和电机之间的电力交换以管理变速器的输出（包括 扭矩和旋转速度)。
【发明内容】
[0004] 一种用于操作多模式动力总成系统的方法包括执行选择方案以便评估响应于输 出扭矩请求在多个包括一个电动机电动车辆（EV)范围的候选动力总成状态下操作动力总 成系统。确定用于在包括一个电动机EV范围的候选动力总成状态中的每个状态下操作动 力总成系统的相应最小成本。选择优选的动力总成状态作为包括一个电动机EV范围的候 选动力总成状态中与相应最小成本中的最小值相关的一个状态。响应于输出扭矩请求在优 选的动力总成状态下控制动力总成系统。
【附图说明】
[0005] 现在将参照附图通过示例描述一个或多个实例，其中： 图1示出根据本公开的多模式动力总成系统，包括内燃发动机、多模式变速器、高压电 气系统以及配置有前轮驱动变速驱动桥的传动系； 图2示出根据本公开用于在响应于输出扭矩请求操作多模式动力总成系统的实施例 时确定优选的发动机操作参数的搜索方案；以及 图3示出根据本公开的包括用于确定动力总成系统操作成本的分析框架的动力成本 确定功能。
【具体实施方式】
[0006] 现在将参照附图，其中仅为了示出某些示例性实施例的目的而非为了限制其的目 的进行展示，图1描绘非限制性的多模式动力总成系统100,包括内燃发动机(发动机)112、 多模式变速器(变速器)11〇、高压电气系统180、传动系190以及控制器105。变速器110分 别机械地联接到发动机112以及第一扭矩机160和第二扭矩机162,并且被配置成在发动机 112、第一扭矩机160、第二扭矩机162和传动系190之间传递扭矩。如图所示，第一扭矩机 160和第二扭矩机162是电动机/发电机。用户界面13信号地连接到控制器105。传动系 190包括促进前轮驱动车辆配置的变速驱动桥系统。
[0007] 发动机112可以是产生扭矩的任何燃烧设备。发动机112可以包括多汽缸内燃发 动机，其可以是火花点火或压缩点火发动机。控制器105被配置成控制发动机112的致动器 以控制燃烧参数(包括进气质量空气流量、火花点火正时、喷射的燃油质量、燃油喷射正时、 控制再循环的废气的流量的EGR气门位置以及如此装备的发动机上的进气和/或排气气门 正时和定相。因此，发动机速度可以通过控制包括气流扭矩和火花引起的扭矩的燃烧参数 来控制。发动机速度还可以通过分别通过控制第一扭矩机160和第二扭矩机162的电动机 扭矩来控制输入构件114上的反作用扭矩来控制。发动机112被配置成通过自动停止和自 动起动控制例程的执行在进行中的动力总成操作期间在开状态或在关状态下操作。发动机 112包括通过阻尼器设备117 (例如，扭矩变换器和机械二极管119)机械地联接到变速器 110的输入构件118的轴116。发动机速度和发动机扭矩由于发动机112与变速器110之 间的输入构件上的扭矩消耗部件(例如，扭矩变换器117或机械驱动的液压泵）的放置和操 作而与变速器110的输入速度和输入扭矩不同。发动机速度和发动机扭矩可以通过将变速 器110的输入构件118从发动机112的轴116脱离(例如，通过在选定状态下启动机械二极 管119)而与变速器110的输入速度和输入扭矩不同。
[0008] 机械二极管119和扭矩变换器117操作以将发动机112的轴116与变速器110的 输入构件118机械地联接或脱离。机械二极管119在一个实施例中是可选的单向离合器。 发动机112与变速器110之间的机械二极管119在第一状态下被启动时允许发动机112将 扭矩以第一旋转方向传递到变速器110。当发动机112处于关闭状态下时，机械二极管119 将发动机112的旋转接地至变速箱111，并且当在第二状态下被启动时允许输入构件118从 发动机112的轴116独立地自由轮旋转。
[0009] 示例性变速器110是两模式、复合分开式机电变速器110,其包括两个行星齿轮组 140和150以及两个可接合的扭矩传递设备，即离合器Cl 151和C2 155。预期变速器的其 他实施例。行星齿轮组140包括太阳齿轮构件142、环形齿轮构件148以及联接到架构件 144的行星齿轮146。架构件144可旋转地支撑与太阳齿轮构件142和环形齿轮构件148都 安置成啮合关系的行星齿轮146,并且联接到可旋转的轴构件167。输入构件118可旋转地 联接到环形齿轮构件148。太阳齿轮142可旋转地联接到轴构件168。行星齿轮组150包 括太阳齿轮构件152、环形齿轮构件158以及联接到架构件154的行星齿轮156。行星齿轮 156与太阳齿轮构件152和环形齿轮构件158都安置成啮合关系。架构件154联接到可旋 转的轴构件167。太阳齿轮构件152通过轴构件164联接到第二扭矩机162的转子。环形 齿轮构件158联接到第二离合器C2 155。环形齿轮构件158也联接到可旋转的轴构件177， 该轴构件联接到第一离合器Cl 151的一侧。第二离合器C2 155是将环形齿轮构件158和 可旋转的轴构件177接地到变速器基础111的制动离合器。第一离合器Cl 151的第二侧 联接到轴构件139,该轴构件可旋转地联接到轴构件168并且也可旋转地联接到第一电机 160的转子。输出构件192可旋转地连接到传动系190以便为传动系190提供扭矩和旋转 速度形式的输出动力，在此实施例中通过变速驱动桥或另一个设备将输出动力传递到一个 或多个车轮。上述控制器105通过实现各个控制模块之间的结构化通信的通信链路115与 其他控制模块、传感器和致动器通信。具体通信协议是专用的。
[0010] 第一扭矩机160和第二扭矩机162是各自包括定子、转子和分解器的三相AC电动 机/发电机机器。用于扭矩机160、162中的每一个的电动机定子被接地到变速箱111的外 部，并且包括具有从其延伸的盘绕电绕组的定子铁芯。
[0011] 高压电气系统180包括电能储存设备，例如，电气联接到传动功率逆变器控制模 块（TPM) 182的高压电池（电池）185,并且配置有用于监控电力流的设备，包括用于监控电 流和电压的设备和系统。TPIM 182包括三相逆变器，所述三相逆变器被配置成通过直流传 递导体接收或供应直流电力并且将其转换成三相交流功率或从三相交流功率转换，所述交 流功率通过传递导体127被引导至第一扭矩机160和第二扭矩机162或从其引导以用于作 为电动机或发电机操作。电池185可以是任何高压电能储存设备(例如，高压电池）并且优 选地包括提供供应到高压电气总线84的电功率的测量(包括电压和电流）的监控系统。
[0012] 扭矩传递离合器(即，离合器Cl 151和C2 155)是可以响应于控制信号被选择性地 启动和停用的扭矩传递设备，并且可以包括例如单个或复合板离合器或组件、单向离合器、带 式离合器以及制动器。在一个实例中，液压回路被配置成通过由控制器105操作地控制的电 动液压泵所供应的加压液压流体来控制每个离合器的离合器状态。离合器C2 155是液压应 用的旋转摩擦离合器。离合器Cl 151是可以接地到变速箱111的液压控制的制动设备。
[0013] 控制器105通过通信链路115信号地并且操作地链接到动力总成系统中的各个 致动器和传感器以监控和控制动力总成系统的操作，包括综合信息和输入和执行算法以控 制致动器来符合与燃油经济、排放、性能、驾驶性能以及硬件保护(包括电池185的电池以 及第一扭矩机160和第二扭矩机162)有关的控制目标。控制器105是总车辆控制架构的 子集，并且提供动力总成系统的协调的系统控制。控制器105可以包括具有个别控制模块 的分布式控制模块系统，所述控制模块包括监督控制模块、发动机控制模块、变速器控制模 块、电池组控制模块以及TPM 182。
[0014] 用户界面13优选地信号地连接到多个设备，车辆操作者可以通过用户界面来引 导和命令动力总成系统的操作，包括命令输出扭矩请求和选择变速器范围。设备优选地包 括加速踏板、操作者制动踏板、变速器范围选择器（PRNDL)以及车辆速度巡航控制系统。变 速器范围选择器可以具有离散数量的操作者可选位置，包括指示车辆的操作者预期运动的 方向以及因此指示向前或向后方向的输出构件192的优选旋