确保混合变速器运行范围状态的方法和设备的制作方法

专利名称：确保混合变速器运行范围状态的方法和设备的制作方法
技术领域：
0002本发明涉及混合动力系统的控制系统。
背景技术：
0003该部分的说明仅提供与本发明相关的背景信息，并且可能不构成现
有技术。
0004公知的混合动力系统结构包括多个转矩产生装置，其包括内燃机和 非燃烧式机器，例如电机，其通过变速器装置将转矩传递至输出元件。示例性 的混合动力系统包括双模式、复合分解式电动-机械变速器，其利用接收来自原 动力源{雄地为内燃机的牵弓1转矩的输入元件以及输出元件。输出元件可操作 地连接至机动车传动系统，用于将牵弓l转矩传送至传动系统。作为电动机或发 电机工作的电机可以独立于来自内燃机的转矩输入产生至变速器的转矩输入。 电机可以将通过车辆传动系统传输的车辆动能转换为能够存储在能量存储装置 中的能量。运转控制系统来监控各种来自车辆和操作者的输入，并且提供混合 动力系统的操作控制，包括控制变速器运行状态与换档，控制转矩产生装置， 以及调整在能量存储装置和电机之间的功率交换以管理变速器的输出，该输出 包括转矩与转速。控制系统能监控输入以及控制信号并执行算法以校验和确保 动力系统的工作。

发明内容
0005
一种确保选择性地工作于多个离散的运行范围状态之一中的混合动 力系统的变速器运行范围状态的方法包括确定第一主运行范围状态和第:^ 行范围状态之间的优选转换路径，监控从第一主运行范围状态到第二主运行范 围状态的转换路径，确定被监控的从第一主运行范围状态到第二主运行范围状态的转换路径是否遵循优选转换路径，以及当被监控的从第一 主运行范围状态 到第二主运行范围状态的转换路径不符合优选转换路径时，识别出故障。


0006现在参照下面的附图ilil例子来描述一个或多个实施例，其中
0007图1为根据本发明的示例性的混合动力系统的示意0008图2与图3为根据本发明的控制系统和混合动力系统的示例性的结
构的示意图；以及
0009图4-7示意示出了根据本发明的信号流图。
具体实施例方式
0010现参照附图，其中所示对象仅用于描述特定的示例性的实施例，而 不用于限制该实施例，图1与2描绘了示例性的电动-机械混合动力系统。图1 描绘了根据本发明的示例性的电动-机械混合动力系统，其包括双模式、复合分 解式电动-机械混合变速器10，该M器可操作地连接至发动机14及包含第一 与第二电机('MG-A') 56与('MG-B') 72的扭矩机器。发动机14及第一与第 二电机56与72每个均产生能够传递至，器10的机械功率。由发动机14及 第一与第二电机56与72产生并且传递至变速器10的功率描述为输入转矩和电 机转矩，在此分别称之为T!, TA， TB，以及 ，在此分别称之为^， NA， NB。
0011示例性的发动机14包括多缸内燃机，其在多种状态中选择性地操 作，从而将转矩经由输入元件12传3IM变速器10，并且发动机可以是点燃式或 压燃式发动机。发动机14包括可操作地连接至变速器10输入元件12的曲轴(未 示出)。车fil传感器ll监,入元件12的转速。由于将例如液压泵(未示出) 和/或$统管理装置(未示出)这样的转矩消耗元件布置在处于发动机14与变速 器10之间的输入元件12上，发动机14的包括李键与电机转矩的功率输出不同 于输入变速器10的输A3I^N,与输入转矢印。
0012示例性的变速器10包括三个行星齿轮组24， 26与28,以及四个 可选择性地接合的转矩传递装置，也就是离合掌1 70， C2 62， C3 73以及C4 75。 如在此使用的，离合器指任何类型的摩擦转矩传递装置，包括例如，单一或复 合盘式离合器或片组、带式离合器以及制动器。液压控制回路('HYCT) 42优 选地由变速器控制模决(此后称为'TCM') 17控制，运转该液压控制回路以控 制和监控离合器状态。离合m:2 62与C4 75 地包括^^液压的旋转摩擦离合器。离合170与C3 73优j^也包括液压控制的固定装置，该固定装置可以 选择性地接到变速箱壳体68上。每个离合^IC170, C2 62， C3 73以及C4 75均 1腿地使用^H，经由液压控制回路42选择性地接收加压的、ffi流体。
0013第一与第二电机56与72伏选地包括三相AC电机，每个均包括定 子(未示出)与转子(未示出)，以及各自的分相器80与82。 ^电机的电机 定子接到，器壳体68的外部，并且包括定子铁心，该定子铁心具有从其中延 伸出来的绕成线圈的电绕组。第一电机56的转子支撑于毂衬齿轮上，该毂衬齿 轮经由第二行星齿轮组26可操作地连接至轴60。第二电机72的转子固定地连 接至禁由毂66。
0014每个分相器80与82 f尤选地包括可变磁阻装置，该可变磁阻装置包 括分相器定子(未示出)与分相器转子(未示出)。分相器80与82合适地定位， 并且装配在第一与第二电机56与72的相应的一个上。分相器80和82中相应 的定子分别可操作地连接至相应的第一与第二电机56与72的定子上。分相器 转子分别可操作地连接至相应的第一与第二电机56与72的转子。每个分相器 80与82信号地并且可操作地连接至变速器功率变换器控制模块(以下称为 'TPM') 19，并且每个感应与监控分相器转子相对于分相器定子的旋转位置， 以ltbil5控第一与第二电机56与72的相应的每一个的旋转位置。此外，解释来 自分相器80与82的信号输出，以分别提供第一与第二电机56与72的车键， 即，Na与Nb。
0015变速器10包括输出元件64，例如，可操作地连接至 (未示出) 的传动系统90的轴，以提供输出功率至传动系统90，该输出功率被传递至， 93，车轮之一示于图l。以输出转跡o与输出^^gTo的形式表征输出元件64处 的输出功率。变速器输出鹏传麟84监織出元件64的车謎与旋转方向。 每个车轮93优选地装配有适宜于监控轮速的传感器94，传感器的输出由参照图 2描绘的分布式控制模块系统的控制模±央监控，以确定车速以及用于制动控制、 牵弓腔制以及车辆加速管理的纟树与相对轮速。
0016来自发动机14的输入转矩及来自第一与第二电机56与72的电机 转矩(分别为T,， TA，以及Tb)作为由燃料或存储在电能存储装置(以下称为 'ESD') 74中的电势进行能量转化的结果而产生。ESD 74为经由DC传递导体 27高ffiDC连接至TPM 19。传递导体27包括接触器开关38。当接触器开关38闭合时，在正常操作下，电流可以teSD74与TPIM19之间流动。当接触器开 关38断开时，中断⑩SD74与TPIM 19之间的电流流动。响应于电机转矢盯A 与Tb， TPM19Sil第一电机控制模块('MCP-A') 33使用传递导体29将电功 率传递至第一电机56以及从第一电机56传递电功率，TPIM 19类似地通过第 二电机控制模决('MCP-B') 34使用传递导体31将电功率传递至第二电机72 以及从第二电机72传递电功率，以满足第一和第二电机56和72的转矩指令。 根据ESD 74是正在充电还是正在放电，电流传,ESD 74以及MESD 74传递。0017TPIM 19〗爐地包括混合控讳帳块(后文称为'HCP') 5和一对功 率变换器，以及各自的电动机控串帳块33和34，该电动机控制模块配置为接收 转矩指令，并且根据转矩指令控制变换器状态，用于提供电机驱动或再生功能， 以满足电机指令转矢盯A与tb。功率变换器包括公知的补偿三相功率电子装置， 并且每个均包括多个绝缘栅双极晶体管(未示出)，该绝缘栅双极晶体管通过高 频率切换用于将ESD 74的DC功率转换为AC功率，从而为相应的第一与第二电 机56与72提供功率。绝缘栅双极晶体管形成为接收控制指令的开关式电源。 每个三相电机的每一相均典型地存在一对绝缘栅双极晶体管。控制绝缘栅双极 晶体管的状态，以提供电机驱动机械功率产生或电功率再生功能。三相变换器 经由DC传递导体27接收或提供DC电功率，并且将其转换为三相AC功率或从三 相AC功率进行转换，该三相AC功率被传导至第一与第二电机56与72或从第 一与第二电机56与72传导而来，用于分别经由传递导体29与31使其作为电
动机l电iait行。
0018图2与3为该控制系统的分布式控律蝶块系统的示意性框图。正如 这里使用的，术语'控制系统'被定义为控制模块、线束(未示出)、通信连接、 传感器和致动器，用于监控和控制动力系统的工作。控制系统监控传感器输入 和指令输出，以控制致动器。分布式控制模块系统包括整车控制结构的子系统， 并且提供图1中描绘的示例性的混合动力系统的协调系统控制。该控制系统包 括分布式控制模块系统，用于综合信息与输入，并且执行算法以控制致动器， 以实现控制目标，包括关于燃油经济性，排放，性能，操纵性以及包含ESD 74 的电池以及第一与第二电机56与72在内的硬件的保护的目标。分布式控制模 块系统包括发动机控制模块(以下称为'ECM，) 23， TCM17，电池组控制模块 (以下称为'BPCM')21，以及TPM19。 HCP5提供ECM23， TCM 17， BPCM21与TPM 19的管理控制和协调。用户界面CUT) 13 imi也信号连接至多个装
置，ilil该用户界面，ffi操作者控制、弓l导或指挥电动-机術昆合动力系统的 运行。装置包括加ilF斜及113 ('AP，)，操作者制动踏板U2 ('BF)，变速器档 位选择器114 ('PRNDL')，以及车速巡航控制(未示出)。变速器档位选择器114 可以具有--宠数量的离散的操作者可选择位置，包括输出元件64的旋转方向， 以获得前进与后退方向之一。用户界面13可以包括如图所示的单个装置，或作 为替代方案，可以包括多个与各个控制模块(未示出)直接连接的用户界面装 置。
0019本实施例里，前述控制模块经由包含局域网(以下称为'LAN')总 线6的通信连接与其他控制模块、传感器以及致动器相通信。LAN总线6允许 在各个控制模块之间进行结构化通信。使用的特定通信协议是面向应用的。LAN 总线6与适当的协议用于在Jl^控制模块与其他提供例如包括防抱死制动、牵 弓腔制以及车辆稳定这样的功能的控制模块之顿急健的信息传输及多控制模块 接口。多重通信总线可用于提高通信速度，并且提供一定级别的信号冗余度与 完整性。MCP-A33和HCP5之间的以及MCP-B 34禾BHCP5之间的通信优选地使 用微包含刺于外围接口 (以下称为'SPI')总线37的直接连接实现。各个控制 模块之间的通信还可以1顿无线连接实现，例如近程无线电通信总线(未示出)。
0020HCP 5提供混合动力系统的管理控制，用于ECM 23， TCM 17， MCP-A 33， MCP-B 34以及BPCM 21的协调工作。基于来自用户界面13以及 混合动力系统包括ESD74的各种指令信号，HCP5确定操作者转矩请求，输出 转矩指令，发动机输入转矩指令，所使用的变速器10转矩传递离合H 70， C2 62， C3 73， C4 75的离合器转矩，以及第一与第二电机56与72的电机转矩 Ta和Tb。 HCP5发出指令至特定的控第赎块，以影响发动机14,变速器10以及 第一和第二电机56和72的控制。
0021ECM 23可操作地连接至发动机14，并且用于在多条离散的线路上 从发动机14的传感器与控制致动器获取数据，为了简化起见，多条离散的线路 以集合的双向接口线缆35示出。ECM 23从HCP 5接收发动机输入转矩指令。 ECM 23基于被监控的发动机速度与载荷在传输给HCP 5的那一点及时地确定 提供至变速器10的实际发动机输入转矢印。ECM23监控来自转速传感器11的 输入，以确定到输入元件12的发动机输入速度，该发动机输入速度转化为变速器输A3I^H。 ECM23监控来自传感器(未示出)的输入，以确定其他发动机 运行参数的状态，其中包括，例如，歧管压力，发动机冷却剂温度，环境空气 温度以及环境压力。可以例如由歧管压力或作为替代方案由监控操作者对加速 踏板113的输入确定发动机载荷。ECM23产生并传输控制信号，以控制发动机 致动器，包括，例如，燃油喷射器，点火模块，以及节气门控制模块，这些均 未示出。
0022TCM 17可操作地连接至变速器10，并且监控来自传感器(未示出) 的输入，以确定变速器操作参数的状态。TCM17产生并传输致动器控制信号， 以控制变速器IO，包括控制液压控制回路42。从TCM 17至HCP5的输入包括 *离合器，即，C170， C2 62， C3 73，以及C4 75的估算的离合器转矩以及 输出元件64的输出辛fi!No。为了控制目的，可使用其他致动器与传感器将附加 信息从TCM]7提供至HCP5。 TCM17监控来自压力开关(未示出)的输入， 并且选择性地致动压力控制螺线管(未示出)，并且移动液压控制回路42的螺 线管(未示出)，以选择性地致动各种离合l 70， C2 62， C3 73，以及C4 75，
从而实现如下文所述的各种变速器运行范围状态。
0023BPCM 21信号i鹏接至传繊(未示出)，以监被SD 74，包括电 流与电压参数的状态，以将ESD74的电池的参数状态的指示信息提供至HCP5。 电池的参数状态t^地包括电池充电状态，电池电压，电池温度，以及可获得
的电池功率，称之为PBAT一MN至PBAT一MAX的范围。
0024制动控制模块(下文称为'BiClvr) 22可操作地连接至每个车轮93 上的摩擦制动器(未示出)。BiCM22监控制动踏板U2的操作者输入，并产生 控制摩擦制动器的控制信号，以及发出控制信号至HCP5，以基于此操纵第--和 第二电机56和72。
0025图3表示了TPIM19的细节。MCP-A 33和HCP 5优选地信号连接 至LAN 6。 MCP-A 33禾口MCP-B 34 ^^第一和第二SPI总线37直接信号连接至 HCP5，所述SPI总线37 4雌为专用的，即，细CP 5禾口MCP-A 33以及HCP 5 和MCP-B 34之间各自可独占地通信。
0026齡控制模块ECM23， TCM17, HCP-5， MCP-A33， MCP-B34, BPCM21与BiCM 22优选地为通用数字计算机，其包括微处理器或中央处理单 元、存储介质包括只读存储器('ROM')、随机存取存储器('RAM')、电子可编程只读存储器('EPROM')、高速时钟，模数('A/D')与数模('D/A')电路 以及输A/输出电路与装置('I/0')和合适的信号调节与缓冲电路。每个控制模 块均具有一套控制算法，包括存储在存储介质之一中并且执行以提供每个计算 机的各自功能的驻存程序指令以及标准。控制模块之间的信息传递优选地使用 LAN总线6与SPI总线37实现。在预设循环过程中执行控制算法，以使得* 算法在每个循环中执行至少一次。存储在非易失存储装置中的算法由中央处理 单元之一执行，以监控来自传感装置的输入，并且执行控制与诊断程序，以使 用预设标准控制致动器的运行。以规则的间隔执行循环，例如在混合动力系统 的进行中的运行过程中每3.125， 6.25， 12.5， 25以及100毫秒。作为替代方案，
响应于事件的发生执行算法。
0027示例性的动力系统选择性地以几种状态之一运行，这些运行范围状
态可以用发动机状态与变速器运行范围状态的形式描述，其中发动机状态包括 发动机开机状态('ON')与发动机停止状态('OFF')之一，变速器运行范围状 态包括多个固定档位与连续可变工作模式，以下参照表1描述。
表l
描述 发动机状态器运行范围状态 使用的离合器
Ml一Eng—OffOFFEVT模式lCI 70
Ml一Eng一OnONEVT模式lCI 70
GlON固定传动比1CI 70C4 75
G2ON固定传动比2CI 70C2 62
M2一Eng—OffOFFEVT模式2C2 62
M2一Eng一OnONEVT模式2C2 62
G3ON固定传动比3C2 62C4 75
G4ON固定传动比4C2 62C3 70028*变速器运纟于范围状态在表中描述并且指示对于每一运行范围状 态i顿的是特定离合就l 70， C2 62， C3 73以及C4 75中的哪一个。为了"连接" 第三行星齿轮组28的外部齿轮元件，仅通过使用离合^C1 70皿择第一连续 可变模式，即EVT模式1，或者M1。发动机状态可以为ON ('Ml_Eng—On')或 者OFF ('Ml—Eng_0『)之一。仅通过使用离合就2 62将轴60连接至第三行 星齿轮组28的托架 择第二连续可变模式，即EVT模式2，或者M2。发动机状态可以为ON ('M2—Eng—On，)或者OFF ('M2—Eng—OflP)之一。为了进行描 述，当发动机状态为OFF时，发动机输入速度等于零转每分钟('RPM')，即发 动机曲轴不旋转。固定档位工作提供变速器IO的输入一输出速度的固定比率工 作，即N/No。
:{柳离合 1 70和C4 75选择第一固定档位工作('G1')。
1使用离合 1 70和C2 62选择第二固定档位工作('G2')。 ffiil使用离合器 C2 62和C4 75选择笫三固定档位工作('G3，)。 fflil^ffi离合^C2 62禾口C3 73 选择第四固定档位工作('G4')。由于行星齿轮24， 26及28中的传动比降低， 输入一输出速度的固定比率工作随着固定档位工作附曾加而增加。第一与第二 电机56与72的转速分别为NA禾DNB，其取决于由离合器定义的机构的内部转速， 并且与输入元件12处测量的输入速度成比例。当变速器10被控制^EEVT模式1 时，变速器10肖滩受控工作于反方向，其MM在TPIM19中的电机控制模块操 纵第二电机72在反方向转动而实现。空档运行范围状态能通过解除所有扭矩传 递离合器而实现。
0029响应于经由加速踏板13与制动踏板112进行的通过用户界面13 获取的操作者输入，HCP 5及一个或多个其他控制模块确定转矩指令，以控制 转矩致动器，从而满足在输出元件64处的操作者转矩请求，用于传递至传动系 统90。转矩致动器在本实施例中伏选地包括多个转矩产生装置例如发动机14 以及第一和第二电机56和72以及包含变速器10的车^g传递装置。基于来自用 户界面13的操作者指令，HCP5确定操作者转矩请求以及从变速器10至l」传动系 统90的输出转矩指令以及包括来自发动机14的输入转矩的致动器控制，变速 器10的转矩传递离合器二170， C262， C3 73， C4 75的离合器转矩和基于来自 用户界面13的操作者指令的用于第一和第二电机56和72的电机转矩。
0030图4表示了在动力系统中控制和管理Y言号流的结构的实施例，包括 转矩致动器，其包含多个转矩产生装置和转矩传递装置，用于控制和管理转矩 传递和功率流。该结构参考但不局限于上述动力系统被描述。通过控制模块的 信号流控制转矩产生装置和转矩传递装置。在操作中，到加i!F斜及113和制动 踏板112的操作者输入被监控，用于确定包含操作者转矩请求('TV^')的操作 者指令。发动机14和变速器10的操作被监控，以确定输入速度('Ni')和输出 速度('No')。策略优化控制方案('策略控制')310基于输出速度和操作者转矩 请求确定优选的输AiI度('Ni—Des')和优选的发动机状态和变速器运行范围状态('期望混合范围状态')，并基于混合动力系统的其它工作参数被优化，包括
电池功率限制和发动机14、^31器10以及第一与第二电机56和72的响应限制。 策略优化控制方案310 im地在每1 OOms的周期循环和每25ms的周期循环中被 HCP5执行。
0031策斷尤化控制方案310的输出在换档操作中和发动机起动/停机控制 方案('换档操作和发动机起动/停机')320中被使用，以操纵变速器10 ('变速 器指令')，包括指挥改变优选的运行范围状态。这包括如果优选的运行范围状态 与当前的运行范围状态不同，贝'」通过指挥改变离合H 70， C2 62， C3 73以及 C4 75中的一个或多个的使用或通过其它指令来指挥以及执行运行范围状态的 改变。可以确定当前运行范围状态('实际混合范围状态')与输入速度分布 ('Ni一Prof )。基于在变速器运行范围状态转换期间，即执行从第一到第二运行 范围状态的变速器换档期间的发动机操作指令和操作者转矩请求，输入速度分 布是未来的输入速度时间变化率的估计值，并且优选地包含作为下一循环周期 的目标输A3I度的标量参数值。
0032每个变速器运行范围状态，即，本实施例的G1， G2， G3， G4， Ml禾flM2，可以是主运行范围状态和过渡运行范围状态。从主运行范围状态之 一到第二主运行范围纟犬态的转移可以包括在转移到第二主运行范围状态之前从 第一主运行范围状态到过f度运行范围状态的转移。通过例子，参考这里所述的 实施例，从G1至IJG2的转移，地包括从G1至IJM1的第一次转移以及然后,AM1 到G2的转移。在该例子中，主运行范围状态是G1和G2并且过渡运行范围状态 是M1。该操作允许在应用即将使用的离合^C2 62之前系统卸载即将结束使用 的离合4 75并且降低发动机输A3I度。^转移序列包括预先确定具有至少 一个有效的过渡运行范围状态的转换路径。图5描述了一个状态流程图，具有 主状态0， 1， 2，以及3，和过渡状态T4， T5， T6， T7， T8， T9， T12，以及 T13。流程路径表示了在使用特定过渡状态的主状态之间的预先确定的有效转换 路径。通过例子，从状态0到状态1的流程路径包括过渡状态T6。通过例子， 从状态0到状态3的流程路径包括过渡状^T6和T13。状态涼J各径被描述用于 在每个主状态之间的过渡。
0033在确定发动机指令('发动机指令')来操作发动机14的控制循环 周期之一期间，策略控制方案('策略控制和操作')330被重复执行，包括基于变速器的输出速度、输入速度、操作者转矩请求和当前运行范围状态的从发动
机14到 器10的iM的输入转矩。发动机指令也包含包括全缸运行状态和
气缸无效运行状态之一的发动机状态，其中在气缸无效运行状态中部分发动机 气缸无效并且不供油，以及包括供油状态和供油切断状态之一的发动机状态。
0034离合H 70， C2 62, C3 73,和C4 75中的針的离合器转矩('Tcl，) ^TCM 17中被估计，包括对于当前指令运行范围状态当前应用的离合器和非应 用的离合器。离合器监控算法被执行以监控当前指令，用于选择性地致动液压 控制管路42的压力控制螺线管(未示出)，以用于^吏用一个或多个离合器，并 与当前的指令变速器运行范围状态相比较。
0035通过输入元件12的当前发动机输入转矩('Ti')在五CM23中被确 定。输出与电机转矩确定方案('输出和电机转矩确定')340被执行以确定动力 系统的1继输出转矩(To—cmd')，其包括电机转矩指令('TV, 'TV)，用于控 制本实施例中的第一与第二电机56和72。优选的输出车魏基于每个离合器的估 计离合器转矩、发动机14的当，入转矩、当前运行范围状态、输入速度，操 作者转矩请求以及输入速度分布。第一与第二电机56和72MiiTPIM 19被控 制，以满足基于优选的输出转矩的优选电机转矩指令。输出和电机转矩确定方 案340包括在6.25ms和12.5ms的循环周期内规则执行的算法代码，以确定优选
的电机转矩指令。
0036当变速器档位选择器114的操作者选择位置指挥车辆的前进操作 时，响应加速踏板113的操作者输入，混合动力系统被控制传递输出转矩至输 出元件64,并由此至传动系统90，以产生，93的牵引转矩，从而向前驱动 。类似的，当变速器档位选择器114的操作者选择位置指挥 相反方向 操作时，响应加速5沓板113的操作者输入，混合动力系统被控制传递输出$统 至输出元件64，并由此至传动系统90，以产生雜93的牵弓啭矩，从而向相 反方向驱动车辆。优选地，只要输出转矩足够克服车辆的外部载荷，例如，由 于路面坡度、空气动力学载荷以及其它载荷，贝鹏动ffi产生^ffi加速度。
0037混合动力系统的转矩可靠性可以通过实行控制系统的完整性观赋实 现，其包括监控硬件完整性，监控算法和存储装置完整性，确保和监控在控制 模块内部通信及控制模块之间通信期间的重要信号的完整性，监控处理器完整 性及执行补救操作。当出5见观测的故障时的转矩可靠性包括限制车转E致动器指令信号。这包括对转矩致动器指令信号的最大和最小限制以及最大的转矩致动 器指令信号变化率。特别的，电机转矩指令TA和TB能被限制至嘬大和最小电机 转矩，并且电机转矩指令TA和TB的变化能被限制到产生输出转矩的最大变化率，
例如0.2g。
0038确保和监控信号完整性优选i:ikilil单独的确保控制模块和确保控制 模块之间的串行通信连接实现。本实施例的分布式控制模块系统 地包括被 单独的控制模块控制的每个转矩致动器。该实施例包括监控传感器和控制发动 机14致动器的ECM 23，监控传感器和控制变速器10致动器的TCM 17，监控 传感器和控制第一电机56致动器的MCP-A 33，以皿控传感器和控制第二电 机72致动器的MCP-B 34。 HCP 5监控来自ECM 23, TCM 17， MCP-A 33, MCP-B34的输入，并指挥它们的运行。控伟赎块使用LAN总线6和SPI总线37 传输信号。ECM23， MCP-A33， MCP-B 34和TCM 17的每一个负责闭环监控 和基于从HCP5接收的确保指令的自确保。
0039信号完整性的确保和监控包括监控每个控制模块的处理器完整性。 处理器完整性能够通过使用监控控制模块内部数据的诊断软件并在循环之一中 使其合理化来确定。当检观倒被监控的数据和合理化的数据之间的不一致性时， 该不一致性被作为不匹配或故障记录在故障成形算法中，例如，XofY禾呈序，其 中，当/A^t信号的紧临在先的Y^ll测中观观ij到X次故障时，则检测出成形的故 障。 一个例子是，当皿一半的紧临在先观测在被监控的数据和合理化的数据 之间发生不匹配时，贝ij检测出成形的故障。当故障成形算法在紧临在先的观测 中达到不匹配观测的阈值数量时，故障成形，显示补救操作的需求。补救操作 可能是致动器专用或面向整个控制系统，并将动力系统置于转矩安全状态。补 救操作也包括存储OBD相容代码用于后续的恢复。该诊断可以初步识别悬而未
决的故障，意 不一致性已经被检测出，但是故障成形算法还没有达到其阈 值。硬件完整性可以〗顿监控控制系统的传感器和致动器的诊断软件进一步确 定。
0040其它硬件的完整性可以ilil使用监控控制模块内部数据的诊断软件 并在循环之一中使其合理化确定。当被监控的数据和合理化的数据之间被检测 到不一致性时，该不一致被作为不匹配计数记录在故障成形算法中，例如，Xof Y程序，其中，当从紧临在先的Y 刃见测中观测到X次不匹配时，则检测出故障。一个例子是，当超过一半的紧临在先观测在被监控的数据和合理化的数据之间 发生不匹配时，则检测出故障。当故障成形算法达到不匹配观测的阈值数量时， 故障被设定，并采取补救操作。补救操作可能是致动器专用或面向整个控制系 统，优选地把动力系统置于转矩安全状态。补救操作也包括存^OBD相割戈码 用于后续的恢复。该诊断可以初步识别悬而未决的故障，意味着不一致已经被 检测出，但是故障成形算法还没有达到其阈值。硬件完整性可以使用监控控制 系统的传 和致动器的诊断软件进一步确定。
0041本实施例中，包含运行范围状态指令的重要信号在HCP5中初始化， 被传输到TCM 17以执行。运行范围状态指令也被HCP5用来确定电机转矩指令 和电机转矩指令，用以控制转矩输出。而且，如前所述，当前运行范围状态可 能与指令的运行范围状态不同，因为在运行范围状态的指令变化与第一到第二 主运行范围状态的变化执行之间具有有限的时间周期。任何迟滞时间都可能弓I 起关于解除正结束使用的、工作于过渡运行范围状态的离合器以及应用即将使 用的离合器的机械与液压响应迟滞时间。运行范围状态能被用于^策略优化 控制方案310，换档操作和发动机起动/停机控制方案320，策略控制方案330 以及输出和电机车统确定方案340中，以控制动力系统的操作，包括控制来自 变速器10、发动机14以及第一与第二电机56和72的转矩输出。
0042图6表示确保和修正至彻始控制模块的输入信号的完整性的信号 流，其包括传感器产生的输入信号，该传感器信号连接至该描述中的初始控制 模块。作为替代方案，初始控制模块中的输入信号可以包含操作者指令信号和 致动器指令与控制信号之一。输入信号作为主要信号504和冗余信号504'被产 生(502)并被捕获。其可以包括来自传感器的输入信号，该信号通过使用模-数转换器(未示出)转换为来自传感器的输入的数字表示，所述模-数转换器可 以设置于传SH和初始控制模块之间。诊断('诊断，)在主要信号和冗余信号上 都被执行(506， 506')。诊断可以包括极限检查，该极限检查显示何时信号在信 号的预定运行范围之外，以及信号的合理化检査，以及其它能显示信号受污损 的诊断检查。如果在主要信号和冗余信号之一中或两者中检测出污损的信号('{言 号故障')，则产生默认信号('默认')(508， 508')并传输到合理化检查510中。 默认信号优选地包括预先确定的信号，其在控制模块中是可识别的，并表明主 要信号或者冗余信号是否被污损。当没有检测到故障('无故障')时，主要和/或冗余信号被传输给合理化检查510。合理化检查510比较主要信号和冗余信 号，并且当主要信号和冗余信号之间被检测出差异时识别出故障('故障')。当
合理化检查510显示主要信号是正确的('正确信号，)，主要信号被传输至双存 储功能('双存储，)511。双存储功能511监控和比较第一与第二存储位置512， 512'中的当前内容，以校验存储位置的完整性，^i^地在每6.25ms的循环周期 中执行。当双存储功能511校验第一与第二存储位置的完整性，即，第一与第 二存储位置中的当前内容是相同的，主要信号被作为主要信号存储在第一存储 位置('存储主要信号')中(512)，以及被作为次级信号存储在第二存储位置('存 储次级信号')中(512')。存储在第一存储位置的主要信号之后被传输到控制路 径('到控制路径的主要信号')。存储于第二存储位置的次级信号之后被传输到 确保路径('到确保路径的次级信号')。如果在存储位置的当前内容之间具有差 异，则记录故障('故障')，以显示第一和第二存储位置之一有污损。
0043当合理化检查510显示主要与冗余^言号之一或两者都受到污损，或 双存储功能511显示第一与第二存储位置512， 512'之一的当前内容受到污损， 则控制系统识别出故障('故障')的发生。控制系统确定受损信号是否已经成形 ('成形故障')(514),以及执行补救操作(516)，以减轻与故障的出现相联系的 危险。故障成形算法可以执行，包括，例如，XofY禾聘，其中，当从紧临在先 的Y次信号观测中观测到X次不匹配信号时，则故障己经成形。 一个例子包括当
舰一半的紧临在先的观观)脂示污损信号时，则确定故障已成形。0044监控ffiil串行总线传输的信号的完整性包括检观擞据丢失，例如， 检测信息帧的丢失，并采取短期的缓解操作，并通知接收控制模块没有新数据 可用。检测数据丢失也包括检测到控制模块之一的长期通信丢失，并采取补救 操作。
0045图7表示使用通信总线例如LAN总线6或SPI总线37从初始控制模 块传输冗余存储信号例如图6的双存储信号到接收控制模块。初始控制模块产 生消息('Tx Message') 610进行传递。在示出的实施例中，被传递的消息610 包括含有其它信号('TSig—l'和TSig—2','TSig—4','TSig—5'和'TSig—6')的字。被 确保的主要信号伏选作为第三字(TSlg—3，)被插入。后续的字(TSlg—3—ARC，) 包含由两位数字字(00， 01， 10， ll之一)组成的运行滚动计敬'BuildARC')， 其中两位字顺序增加，从OO到Ol,至ij10,再到ll，并重复循环回到从00开始，用于连续地产生和传递消息。控制模块产生第五字('TSig一3一PV')，其优选地 包括增加运行滚动计数至主要信号，并产生保护值('Build PV')。产生保护值 { 地包含产生具有增加的运行滚动计数的主要信号的逻辑补码，例如，2的补 码。
0046消息610iiii串，fM信连接(LAN总线6或SPI总线37)之一被传 递，并在接收控制模块中作为接收消息('RxMessage') 610'而被接收。接收消 息610'被解码,包括确定接收的字('RSig—1'、'RSig—2VRSig—3 VRSig—3—ARC'， 'RSig—3—PV，,'RSig—4','RSig—5，和'RSig—6，)。第三字('RSig—3，)被捕获，并将 作为后续至成功的合理化检查515以及存储位置519和519'的成功的双存储功 能517的接收主要信号('R/主要信号')被存储于预定的存储位置。第四字 ('Rsig一3一ARC')被捕获，并被解释为接收运行滚动计数。接收运行滚动计数与 期望运行滚动计数相比较，即，按从OO到Ol，到IO,再到U的顺序运行的下 两位字('ARC—Fault') (518)。如果接收运行滚动计数不等于期望运行滚动计数 (518)，则故障被记录。第五字('RS!g一3一PV')被捕获，以及接收的次级信号 ('R/次级信号，)通过生成该第五字的相应的反逻辑补码，并， 出运行滚动计 数('， PV/检gPV')而被确定。 第四字的运行滚动计数被从中减去。
0047合理化检查515比较接收的主要信号和接收的次级信号，^tti^地 在存储接收的主要信号之前，检测出差异时，识别出故障('故P章')。当合理化 检查515指示信号是正确的，主要信号被传JMM双存储功能('双存储')517。 双存储功能517监控和比较第一存储位置519与第二存储位置519'中的当前内 容，以校验存储位置的完整性，tt^地在每6.25ms的循环周期中执行。当双存 储功能517比较并确定第一与第二存储位置519和519'中的内容相同时，接收 的主要信号被双存储，即，接收的主要信号('R/主要信号')被存储于第一与第 二存储位置519和519'中。如果在第一和第二存储位置519和519'中的当前内 容之间存在差异，则故障('故障')被记录，以显示第一与第二存储位置519和 519'之一的污损，并采取与特定信号一致的补救操作。
0048当基于接收的运行滚动计数不等于期望运行滚动计数(518)，或合 理化检查515指示主要和冗余信号之一或两者都受到污损，^存储功能517 指示第一和第二存储位置之一的当前内容的污损而记录故障时，控制系统识别 出故障发生('故障')。控制系统使用故障成形算法('成形故障')(521)确定受污损的信号是否已经成形为故障，皿行补 作(523)以减轻与故障的出现
相关的危险。故障成形算法能被执行用来确定受污损的信号是否已经成形，包
括，例如，XofY程序，其中当从紧临在先的Y次信号观测中观测到X次不匹配 信号时，故障已经成形。 一个例子包括当超过一半的紧临在先的观测显示污损 的信号时，则确认故障已经成形。如图示，具有用于运行滚动计数比较518、合 理化检查515以及双存储功能517的通用故障成形算法521 。作为替代方案，也 可以具有與虫执行的故障成形算法。
0049消息以依赖于特定总线例如LAN总线6或SPI总线37通信速率的速 率被传输，其可以为1Mbps。在一个实施例中，消息i!3lLAN总线6以每6.25ms 的循环周期被传输。消息能被串行传输和估计。前述的信号监控软件能在循环 之一中执行检观瞎法，以检测主要信号和次级信号之间的信号不一致性。当检 测出不一致性时，其在故障成形算法中作为不匹配计数被记录，例如，X of Y 程序，其中当从紧临在先的Y次信号观测中观测出X次不匹配信号时，检测出故 障。控制系统能执行补救操作，以减轻与被故障成形算法识别的故障的出现相 关的风险。 一种XofY程序肖g够在100ms内检观拼成形故障，其中在i奴ofY程 序中丫=16，并且消肩aiiiLAN总线6以每6.25ms的循环周期传输。
0050通信中故障的检测可以包括检测数据的临时丢失以及数据遗失，检 测污损的数据，以及无数据。检测数据丢失包括检测消息帧的丢失并采取短期 缓解操作以及通知接收控制模块没有新的数据可用。检测无数据包括检测长期 失去至啦制模块之一的通信并采取补求嫩作。当娜丢失在通信期间被检测出， 控制模块可以进入故障保护模式，其中转矩指令初期保持不变，g卩，在预定时 间周期里保持稳态转矩水平，接着朝零转矩指令下降。控制模块继续通信，并 且当有效通信被重建时，转矩指令能够以受控的输出转矩变化率增加以达到操 作者转矩请求，从而实现前述的输出扭矩最大变化率，例如0.2g。当失去通信 是持久的，动力系统操作能被转换到降级状态，期艮制输出转矩至l顾定的最大 水平，优选允许用于残余关键周期的某一水平的操作。
0051当故障在双存储功能511, 517中被检出，补救操作和故障减缓可 以包括使发生故障的控制模块分别所控制的致动器失效。补救操作可以是致动 器专用的或系统内通用的，把动力系统置于转矩安全状态。补救操作进一步包 括存^OBD相容代码用于后续的修复。诊断可以初步识别悬而未决的故障，意 数据损坏或不一致性已被检出，但故障成形算法还没有达到其阈值。硬件 完整性可以使用监控控制系统的传感器和致动器的诊断软件进一步被确定。
0052动力系统的运行范围状态能被确保。运行范围状^(允选地包括显示 控制系统工作的特定转矩方程的信号。专用于指令运行范围状态的转矩方程被
用来监控转矩致动器，以满足用于转换到传动系统90的输出元件64上的操作 者转矩请求。示例性的转矩方程能在输出转矩确定算法监控器中被执行，如方
程1所示
丄问
其中输入Ta和Tb为电机转矩指令，其被用来控制第一和第二电机56和72，以及 ;V。包含了输出元件64的加速率。方程l中的T,项包含了当前获得的输入转矩。 [B]项包含了 1x4的标量矩阵，其专用于每个运行范围)l大态并且专用于这里描述 的动力系统的实施例。输出转矩确定算法执行当前运行范围状态的转矩方程， 即，本实施例中的方程l，以基于前述的输入估计输出车錄巨('To一est')。运行范 围状态能通过将专用转矩方程与一组辅助转矩方程相比较进行合理化，所述辅 助转矩方程与当前在换档操作和发动机起动/停机控制方案320中正被执行来操 纵变速器IO的运行范围状态相关。与当前正被执行的运行范围状态相关的辅助
转矩方程优选包括输出和电机转矩确定方程，其确定操纵转矩致动器的控制参 数，所述转矩致动器在本实施例中包括传递转矩至输出元件64的发动机14，变 速器IO，和第一与第二电机56和72。
0053确保变速器运行范围状态进一步包括将每个离散运行范围状态分配 给多个容许的组之一。当前运行范围状态能被描绘为特定的离散状态。主运行 范围状态和过渡运行范围状态能被分成组。通过例子，主运行范围状态能被分 为一个组，过渡升档状态能被分为第二组，以及过渡降档状态能被分为第三组。 在每个循环周期之一执行期间，控制方案执行运行范围状态组的合理化检查。 合理化检查以算法的形式，优选地作为换档操作和发动机起动/停机控制方案 320的一种元素被执行。该算法被执行用来校验由RAM位置上的数字值代表的 当前运行范围状态组是正确的运行范围状态组之一，以及校验也由RAM位置上的数字值代表的运行范围状态是对当前运行范围状态组允许的运行范围状态之 一。如果该算法不能校验当前运行范围状态组是正确的或运行范围状态被允许， 则识别出故障，并采取补救操作。
0054运行范围状态的确保包括确保A人主运行范围状态之一到第二主运行
范围状态的转移。确保运行范围状态的转移包括监控转换路径。这包括监控从 第一主运行范围状态至IJ一个或多个正确的过渡运行范围状态以及至IJ第二主运行 范围状态的转移。当发生改变运行范围状态的请求时，算法能够监控从第一主 运行范围状态到目标运行范围状态的转换路径。主运行范围状态之间的每次转
换是预先确定。Mil例子及参考图5，当产生从状态0到状态3的转换请求时， 正常次序的路径包括从状态0到T6至IJT13到状态3的转换。然而，如果换档操 作和发动机起动/停机控制方案320检观倒在状态T6操作后的执行循环中，正在 謝亍T5操作，则标记出故障，因为状态机不支持从T6直接到T5的转换。当标 记出故障时，采取补救操作。
0055补救操作可能是面向致动器或面向 ^控制系统，以及优选地将动 力系统置于转矩安全状态。补救操作包括存《i!OBD相容^^码用于后续的恢复。 〗雄地，当在运行范围状态中检测出故障时，HCP5指挥变速器10的操作至空 档运行范围状态。这包括解除每个离合器，例如本实施例，Cl 70， C2 62， C3 73, C4 75，以及优选itt过控制液压泵(未示出)的操作和控制调节液压压力使液 压控制回路42中的液压压力立即降低。
0056应该知道的是，在本发明的范围内进行修改是允许的。已经特别参 考1腿实施例及对其的修改描述了本发明。在阅读与理解说明书后，可以对其 内容作进一步的修改与替换。其旨在包括所有这样进入到本发明的范围之内的 修改与替换。
权利要求
1. 确保混合动力系统的变速器运行范围状态的方法，所述混合动力系统选择性地操作于多个离散的运行范围状态之一中，该方法包括确定第一主运行范围状态和第二运行范围状态之间的优选转换路径；监控从第一主运行范围状态到第二主运行范围状态的转换路径；确定从第一主运行范围状态到第二主运行范围状态的被监控的转换路径是否符合优选转换路径；以及当从第一主运行范围状态到第二主运行范围状态的被监控的转换路径不符合优选转换路径时识别出故障。
2. 如权利要求l所述的方法，其中，优选转换路径包括第一主运行范围状 态、1雄的过渡运行范围状态和第二主运行范围状态。
3. 确保变速器运行范围状态的方法，所述变速器选择性地工作于多个离散的 运行范围状态之一中，包括固定档位和连续可变运行范围状态，该方法包括将每个离tfc^行范围状态分配至多个有效组之一； 确定当前的运行范围状态； 确定当前运行范围状态组是否是有效组之一； 确定当前运行范围状态是否被分配到当前运行范围状态组； 监控从第-一运行范围状态到第二运行范围状态的转换路径； 确定从第一运行范围状态到第二运行范围状态的转换路径是否符合预定的 从第一运行范围状态至l」第二运行范围状态的转换路径； 确定控制变速器工作的专用的转矩方程；以及相对于一组与当前执行的运行范围状态相联系的辅助转矩方程来合理化控 制变速器工作的专用转矩方程。
4. 如权利要求3所述的方法，进一步包括确定第一控制模块的运行范围状态； 确保运行范围状态指令；将运行范围状态指令传输至悌二控制模块；以及 确保将运行范围状态指令从第一控制模i央传输到第二控制模块。
5. 如权利要求3所述的方法，包括当确定当前运行范围状态没有被分配到当前运行范围状态组时，识别出故障。
6. 如权利要求3所述的方法，包括当从第一运行范围状态到第二运行范围 状态的转换路径不符合从第一运行范围状态到第二运行范围状态的预定转换路 径时，识别出故障。
7. 如权利要求3所述的方法，包括当控制变速器工作的专用$錄巨方程的运 行结果与所述辅助转矩方程组的输出不一致时，识别出故障。
8. 如权禾腰求3所述的方法，进一步包括在运行范围状态组和从第一运行 范围状态到第二运行范围状态的转换路径之一中识别出故障时，执行补救操作。
9. 如权利要求8所述的方法，进一步包括ilil操纵变速器工作于空档运行 范围状态来执行补求，作。
10. 监控可操纵控制混合动力系统的分布式控制模块系统的方法，所述混合 动力系统包括通过多个转矩传递离合器的选择性应用工作于多个运行范围状态之一的变速器，该方法包括确定第一控制模块的运行范围状态指令；确保运行范围状态指令；将运行范围状态指令传输到第二控制模块；确保将运行范围状态指令从第一控制模i央传输到第二控制模块；以及 基于运行范围状态指令选择性地应用转矩传递离合器。
11. 如权利要求10所述的方法，其中，确保运行范围状态指令包括在第一 控制模块中将运行范围状态指令进行双存储。
12. 如权利要求ll所述的方法，进一步包括执行被双存储的运行范围状态 指令的合理化检查。
全文摘要
本发明涉及确保混合变速器运行范围状态的方法和设备。混合动力系统包括工作于多个运行范围状态的变速器。运行范围状态能被确保，包括将每个运行范围状态分配到能被校验的组中，监控从第一到第二运行范围状态的转换路径，以及监控当前运行范围状态的转矩方程。
文档编号F16H61/00GK101446344SQ20081019111
公开日2009年6月3日 申请日期2008年10月27日 优先权日2007年10月27日
发明者H·布尔, L·A·卡明斯基 申请人:通用汽车环球科技运作公司