确定电-机械动力系统最小最大转矩极限的系统约束方法

专利名称：确定电-机械动力系统最小最大转矩极限的系统约束方法
技术领域：
本发明涉及--种电4几械变速器的控制系统。
背景技术：
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。已知的混合动力系结构可包括多种转矩产生装置，这些装置包括内燃发 动机和非燃烧式机械(例如电机)，它们通过一^I器装置传递转矩至一输出元 件。 一个示例性混合动力系包括双模式、混合-分离(compound邻lit)、电-机械 变速器和输出元件，该变速器利用一输入元件接收来自于优选为内燃发动机的 原动机动力源的牵引转矩。输出元件可以操作地连接至机动车辆的传动系，用 于将牵引转矩传递给传动系。作为电动机或者发电机运转的机械能够向变速器 产生输入转矩，该输入转矩独立于来自内燃发动机的输入转矩。该机械可将通 过车辆传动系传递的鮮两动能转换成可存储在- 电能存储装置中的能量。 一控 制系纟，控来自于车辆和操作者的各种输入，并且对混合动力系提供操作控制， 这些操作控制包括控制变速器的运行状态和换档、控制转矩产生装置、以及调 节电能存储装置和该电机之间的能量交换，以管理包括转矩和转速在内的变速 器输出。

发明内容
公开了一种包括电-机械变速器的动力系，该变速器机械地操作连接到适 于将功率传递至懒出元件上的内燃机和电机。 一种用于控制该电-机械 器的方法包括确定用于第一和第二电机的最小和最大电机转矩约束，并且用电池功率约束确定可用电池功率。基于相对于电池功率约束的第一和第二电机的最小和最大电机转矩约束来确定第一、第二和第三种情况中的一种，并选择第一，第二和第三种情况中所确定的一种情况的预定区域。基于电机转矩约束和电池功率约束确定用于所选区域的至少一个输出转矩，以及，选择用于所选区域的^i^输出转矩，以传递至电-机械变速器的输出元件。现参照附图举例说明一个或多个实施例，其中


图1为根据本发明的示例性动力系的示意图；图2是根据本发明用于控制系统和动力系的示例性构架的示意图;以及，
图3至19是根据本发明的图解示意图。
具体实施例方式现在参看附图，其中附图只是为了示出某些示例性实施例，而不是限制实施例，图1和2描绘了一示例性电-机械混合动力系。图1所描绘的本发明的该示例性电-机械混合动力系包括双模式、混合-分离、电-机械混合变速器10，该变速器10操作连接至发动^几14和第一和第二电+几('MG-A')56和('MG-B')72。发动机14和第--和第二电机56和72每个都产生能传递给变速器10的功率。由发动机14和第一和第二电机56和72所产生的并且传递给变速器10的功率
用术语输入转矩和电机转矩及速度来描述，在本文中该输入转矩和电机转矩分别用T!、 Ta和Tb来表示，该速度则分别用^、 Na和Nb棘示。
示例性发动机14包括多缸内燃发动机，其选择性地在多个状态下运转，以经由输入轴12将转矩传递给变速器10，该发动机14可以是点燃式或者压燃式发动机。发动机14包括操作联接到变速器10的输入轴12上的曲轴(未示出)。车专速传感器11监M5入轴12的转速。来自发动机14的包括转速和发动机转矩的功率输出可能与传递给变速器10的输入速度H和输入转矩T,不同，这是由于在发动机14和变速器10之间的输入轴12上放置转矩消耗部件，例如液压泵(未示出)和/或转矩管理装置。该示例性的变速器10包含三组行星齿轮组24、 26、 28以及四个选择性接合的转矩传递装置，即离合器C]70、 C2 62、 C3 73和C4 75。本文所使用的离合器是指任何类型的摩擦转矩传递装置，例如它们包括单盘式或复合盘式离合器或组件、带式离合器及制动器。优选由变速器控制模块(下面用TCM'表示)17控制的液压控制回路(HYD) 42操作控制离合器的状态。离合器C2 62和C4 75优选包括以液压方式施用的旋转摩擦离合器。离合器C1 70和C3 73j爐包括可选择性地接到变速器壳体68上的、TO控制固定装置。离合器C1 70、C2 62、 C3 73和C4 75中的每一个都4允选是以液压方式施用的，选择性J4M液压控制回路42接收已加压的液压流体。第一和第二电机56和72优选包括三相交流电机以及各自的第一和第二解算徵resolver)80和82，每个三相交流电机者P包括定子(未示出)和转子(未示出)。每个电机的电机定子都接到变速器壳体68的外部上，并且还包括定子心，盘绕的电绕组自该定子心开始延伸。第一电机56的转子支撑在毂盘齿轮(hubplate gear)上，该毂盘齿轮经由第二行星齿轮组26操作地附接到轴60上。第二电机72的转子固定地附接到衬套轴毂(sleeve shaft hub)66上。
第一和第二解算器80、82的每一个优选都包括可变磁阻装置，该可变磁阻装置包括解算器定子(未示出)和解算器转子(未示出)。第一和第二解算器80和82分别被适当地定位和安装在对应的第一和第二电机56和72上。该解算器80和82的定子分别操作连接至勝一和第二电机56和72的定子之一上。解算器的转子操作连接到对应的第一和第二电机56和72的转子上。第一和第二解算器80和82針都信号连接和操作连接到变速器功率变换器控制模块(下面用'TPM'表示)19上，并且齡解算器检测和监控解算器转子相对于解算器定子的旋转位置，从而监控对应的第一和第二电机56和72的旋转位置。此外，将来自于第一和第二解算器80和82的信号输出进4，军释，以分别提供第一和第二电机56和72的转速，即NA和NB。变速器10包括输出元件64，例如轴，其可操作地连接车辆(未示出)的传动系90以向该传动系90提供输出功率，i亥输出功率被传递给车轮93，在图1中示出了该车轮93中的一个。在输出元件64处的输出功率用术语输出转速No和输出转矩To来表征。变速器输出速度传感器84监控输出元件64的转速和旋转方向。雜93的每一个^iti也都配有适于监观阵轮速度的传感器94，该传感器94的输出由针对图2所描述的分布式控制模块系统中的一控制模块来
8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速度以及绝对的 和相对的^速度。来自发动机14的输入转矩和来自第一和第二电机56和72的电机转矩 (分别为T[、 Ta和Tb)是由燃料或存储于电能存储装置(下面用'ESD'3^示) 74中的电势能的能量转化而产生的。ESD 74经由直流电传递导线27而高压直 流地连接到TPIM19。传递导线27包括接触器开关38。在正常工况下，当接触 器开关38闭合时，电流能够在ESD 74和TPM 19之间流动。当接触器开关38 断开时，ESD 74和TPIM 19之间的电流流动则中断。i!Jl传递导线29， TPM 19 将电能传递给第一电机56，及传递来自于第一电机56的电能，并且對以地，通 过传递导线31， TPM19将电能传递给第二电机72，及传递来自于第二电机72 的电能，以作为对电机转矩TA和TB的响应菊薛足对第一和第二电机56和72 的转矩命令。电流被传递给ESD 74及从ESD 74中输出是要依据ESD 74是被 充电还是被放电。 TPIM 19包括一对功率变换器(未示出)和对应的电机控制模块(未示出)， 该电机控制模块配置成接受转矩命令并基于此来控制变换器状态，以便提供电 机驱动或者再生功能，从而满足所命令的电机转矩TA和TB。功率变换器包括公 知的互补型三相功率电子装置，每个装置都包括多个绝缘栅双极晶体管(未示 出)，其ilil高频下的转换而将来自ESD 74的直流电转变为交流电，用于为相 应的第一和第二电机56和72提供功率。绝缘栅双极晶体管形成为用于接收控 制命令的开关模式功率供给源。典型地，每一个三相电机的每一相都配有一对 绝缘栅双极晶体管。M控制绝缘栅双极晶体管的状态来提供电机驱动机械能 的产生或者电能再生的功能。三相变换器通过直流电传递导线27接收或者提供 直流电，并且把直流电转化为三相交流电或者将三相交流电转化为直流电，该 交流电分别通过传递导线29和31传导给第一和第二电机56和72或从第一和 第二电机56和72传导出，以便作为电动机或者发电t几工作。
和TPIM 19提供监督控制和协调。用户接口 ('ur) 13信号地连接至多个装置，Mil这 些装置，车辆驾驶员就能控制或者指挥电-机械混合动力系的运行。这些装置包 括加速踏板U3 ('AP')、驾驶员制动踏板112 ('BF)、变速器档位选择器114 ('PRNDL')和，速度巡航控制器(未示出)。变速器档位选择器114可以具 有离散数目的驾驶员可选位置，这些可选位置包括输出元件64的旋转方向，以 便能实现前进和倒退方向之--。前面提至啲这些控制模块ilil局域网(下面用'LAN'棘示)总线6与 其它控制模块、传感器和致动器通信。LAN总线6允许在各种控制模块之间进 行运行参数状态和致动器命令信号的结构化通信。所采用的特定通信协议是专 用的(application邻ecific)。 LAN总线6和合适的协议在前面提到的控制模块之间
以及和其他控制模块之间提供了鲁棒通讯和多控制模块接口连接，这些其他控 制模i央提供了包括例如防抱死制动、牵引控制和车辆稳定性等功能。可以用多 个通信总线来改进通信速度，并提供某种水平的信号冗余性禾皖整性。使用直 接链路，例如串行外围接口 ('SPI')总线(未示出)，还可以进行各个控制模块 之间的通信。HCP5育树混合动力系提供监督控制，用于ECM23、 TCM17、 TPM 19 和BPCM21的协调运行。基于来自用户接口 13和包括ESD74在内的混合动力 系的各种输入信号，HCP 5确定出驾驶员转矩请求、输出转矩命令、发动机输 入转矩命令、用于变速器10中所施用的转矩传递离合器C170、 C2 62、 C3 73、 C4 75的离合器转矩、以及第一和第二电机56和72的电机转矩1\和&。 TCM17 操作连接到液压控制回路42并提供各种功能，包括监测各种压力传感装置(未 示出)和产生和传送控制j言号至各种螺线管(未示出)，从而控制液压控制回路 42内包含的压力开关和控制阀。 ECM 23操作连接至发动机14，其作用是在多条离散线路上从传感器获取 并控制发动机14的致动器，为了简便起见，该多条离散线路图示为总的双 向接口电缆35。 ECM 23接收来自于HCP 5的发动机输入转矩命令。ECM 23 根据监控到的发动机速度和负载确定出在那一时间点提供给，器10的实际发动机输入转矩Tp该实际发动机输入转矩力被传送至HCP5。 ECM23监控来 自车键传感器ll的输入，以确定到达输入轴12的发动机输AiI度，该发动机 输AiI度转化为变速器的输入速度N!。 ECM 23监控来自传感器(未示出)的 输入，以确定包括如歧管压力、发动机冷却液温度、环境空气温度以及环境压 力在内的其他发动机运行参数的状态。例如，从歧管压力或者可替代地/人监控 给加速踏板U3的驾驶员输入可以确定发动机负载。ECM23产生命令信号，并 且传输这些命令信号来控制发动机致动器，这些致动器包括例如喷油器、点火 模块和节气门控制模块，这些在图中都没有示出。 TCM 17操作连接至变速器10并且监控来自传感器(未示出)的输入， 以确定变速器运行参数的状态。TCM17产生命令信号，并且传输这些信号以控 制变速器IO，包括控制TO回路42。由TCM17输入给HCP5的输入包括离 合器(即C170、 C262、 C3 73和C475)中的每一个的估计离合器转矩，以及 输出元件64的旋转输出速度N0。出于控制目的，其他致动器和传 可用来 自TCM 17向HCP 5提供附加信息。TCM 17监控来自于压力开关(未示出) 的输入，并且选择性地致动液压回路42中的压力控制电磁阀(未示出)和换档 电磁阀(未示出)，以选择性地致动各离合器C1 70、 C2 62、 C3 73和C4 75， 进而实现如下面所描述的各种变速器运行范围状态。 BPCM 21信号连接至传感器(未示出)以监控ESD74，包括监控电流 和电压参数的状态，以向HCP5提供表示ESD74的电池的参数状态的信息。该 电池的这些参数状态优选包括电池荷电状态、电池电压、电池温度及用范围 Pbat丽至1」Pbat max 来表示的可用电池功率。制动器控制模土央(下面用'BiCM'棘示)22操作连接至雜93的每一 个上的摩擦制动器(未示出)。BrCM22监控驾驶员对制动踏板112的输入，并 产生控制信号以控制摩擦制动器，并且向HCP 5发送控制信号以基于此信号来 运转第一和第二电机56和72。控制模块ECM23、 TCM17、 TPM 19、 BPCM21和BrCM22的每一个 tti^都是通用数字计^^几，该数字计^t几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')、随机存储器('RAM')，可电编程只读存储 器('EPROM'))、高速时钟、模拟数字('A/D')和数字/模拟('D/A')转换电 路、以及输A/输出电路和装置('I/0')、和适宜的信号调节和缓冲电路。每个控
ii制模块都包括一组控制算法，该算法包括存储于存储介质之一中的驻留程序命
令和校验(calibration)，执行该算法来提供各计^M的相应功能。控制模块之间的 信息传递优选由LAN总线6和串行外围接口总线来完成。在预设的循环周期中 执行该控制算法使得每个算法在每个循环周期中至少被执行一次。由中央处理 单元之一采用预设的校验来执行存储于非易失性存储器装置中的算法，以监控 来自于传感装置的输入，及执行控制致动器运行的控制和诊断程序。定期执行 循环周期，例如在混合动力系运行期间每3.125、 6.25、 12.5、 25禾口 100毫秒执 行一次。或者，响应事件的发生而执行算法。比1C170C475
G2ON固定传动比2C170C262
M2一Eng—OffOFFEVTt試2C2 62
M2—Eng—OnONEVT献2C2 62
G3ON固定传动比3C2 62C475
G4ON固定传动比4C2 62C3 73表中描述了各个变速器运行范围状态，并指出在每个运行范围状态中特 定离合器C1 70、 C2 62、 C3 73和C4 75中的哪些被施用。i!31使用离合器Cl 70(只为了将第三行星齿轮组28的外部齿轮元#"接地")，从而选择第一无级变 速模式，即EVT模式1或Ml。发动机状态可以是ON('M1—Eng一On')或者 OFF('Ml一Eng一OflT)之一。il3H顿离合器C2 62 (只将轴60接到第三行星齿轮 组28的架上)，从而选择第二无级变速模式，即EVT模式2或M2。发动机状 态可以是ON('M2一Eng—On')或者OFF('M2一Eng一OfiT)之一。为了便于说明，当发动机状态是OFF时，发动机输A3I度等于0转每併中('RPM，)，即，发动机 曲轴不旋转。固定档位运行提供了变速器10的输入比输出速度的固定传动比运 行，即N/No。ffi)l使用离合器Cl 70和C4 75，而选择第一固定档位运行('G1')。 ffli^OT离合器Cl 70和C2 62而选择第二固定档位运行('G2')。 ilil使用离 合器C2 62和C4 75而选择第三固定档位运行('G3')。 i!31使用离合器C2 62 和C3 73而选择第四固定档位运行('G4')。由于行星齿轮组24、 26和28中的 减小的传动比，输入比输出速度的固定传动比运行随着固定档位运行的升高而 增加。第一和第二电机56和72的转速Na和Nb分別取决于由寓合操作所限定 的该机构的内部旋转，且与在输入轴12处所领,的输A3I度成比例。
作为对由用户接口 13所捕获的经由加速F射及113和制动踏板112输入的 驾驶员输入的响应，HCP 5和一个或多个其他控制模块确定出转矩命令，从而 控制包括发动机14及第一和第二电机56和72在内的转矩产生装置，以满足在 输出元件64处传递给传动系90的驾驶员转矩请求。基于来自用户接口 13以及 包括ESD 74在内的混合动力系的输入信号，HCP 5分别确定驾驶员转矩请求、 变速器10与传动系90之间的被命令的输出转矩、来自发动机14的输入转矩、 变速器10的转矩传递离合器C1 70、 C2 62、 C3 73、 C4 75的离合器车錄巨以及第 一和第二电机56和72的电机转矩，在下文中将描述它们。命令输出转矩可以 是牵引转矩，其中，转矩流动开始于发动机14和第一和第二电机56和72，并 fflil变速器10传递到传动系90，并且也可以是反作用转矩，其中转矩流动开始 于传动系90的车轮93并通过变速器10传递到第一和第二电机56和72以及发 动机14。最终的车辆加速可能受至U其他因素的影响，这些其它因素包括，例如路 面载荷、道路等级以及车辆重量。基于混合动力系的各种运行特性可以确定出 变速器的运行范围状态。这包括如前面所描述的，通过加iim板113和制动踏 板112传输给用户接口 13的驾驶员转矩请求。在电能产生模式或转矩产生模式 下，根据由运行第一和第二电机56和72的命令所导致的混合动力系的转矩要 求，可以断定该运行范围状态。该运行范围状态可以通过优化算法或程序来确 定，该优化算法或程序根据驾驶员的功率要求、电池荷电状态以及发动机14和 第一和第二电机56和72的能效确定最优的系统效率。控制系统根据所执行的 优化程序的结果来管理来自于发动机14及第一和第二电机56和72的转矩输入，并且由此使管理燃油经济性及电池充电的系统效率得到优化。此外，还可以根 据部件或系统的故障来决定操作。HCP 5监控转矩产生装置，并且确定响应于 在输出元件64处所需要的输出转矩而需要的变速器10的功率输出，以满足驾
驶员的转矩请求。根据上面所描述的，显然，ESD 74与第一和第二电机56和 72操作电连接以便在它们之间形成能量流。此外，发动机14、第一和第二电机 56和72以及电-机械变速器10操作地机械连接以在它们之间传递功率，进而向 输出元件64传递能量流。发动机14和变速器10的运行由发动机14、第一和第二电机56和72、 ESD74以及离合器C70、 C2 62、 C3 73和C4 75的功率、转矩和速度极限来约 束。对发动机14和变速器10的运行约束可翻译为一套系统约束方程，该方程 作为在控制模块之一 (例如，HCP5)内的一个或多个算法而被执行。
再次参考图l，在总体运行中，变速器10ffiil选择性致动一个或两个转 矩传递离合器而在这些运行范围状态之一中运行。每个发动机14和第一和第二 电机56、 72的转矩约束，每个发动机14和第一和第二电机56、 72以及变速器 10的输出轴64的速度约束被确定。ESD74的电池功率约束被确定，并且应用 到进一步限制第一和第二电机56、 72的电机转矩约束。基于电池功率约束，电 机转矩约束以及速度约束，采用系统约束方程来确定动力系的优选运行范围。 该tt^运行范围包括发动机14和第一和第二电机56、 72的允许运行转矩或速 度的范围。 fflil推导并同时求解变速器10的动态方程，转矩极限(在这个实施例中
为输出转矩To)可采用下述线性方程确定
TM1=TAtoTM〗*TA+ TBtoTM1 *TB+ Misc—TM1 [ 1 ]
丁NCtO丁m2 *TA+ 丁BtO丁m2 *TB+ MisC—丁m2 [2]
TM3=TAtoTM/TA+ TBtoTM3*TB+ MiscJ^c [3]
其中，在这个实施例中，
TM1代表输出元件64处的输出转矩T。。
Tmz 1 输入轴12的输入转矩TIO的反作用离合器转矩。
TAtoTM1， TAtoTM2， TAtoTM3分别为TA至T固，TM3的影响因素。
TBtoTM1，TBtoTM2, 丁BtoTM3分别为TB至T固，Tm2， Tm3的影响因素。
Misc一T副，Misc—Tm2和MscJTm3是常数，该常数分别通过Ny^t， NojxjT，
Nc—dot (输入速度、输出速度以及离合器打滑速度的时间率变化(time-rate
change))而贡献于T認，T磁，Tm3。
丁a和TB为来自第-一和第二电机56、 72的电机转矩。
依赖于应用，转矩参数T^、 Tm2、 Tm3可为任意三个独立参数，。由于机械和系统限制，发动机14和变速器10以及第一和第二电机56，
72具有速度约束、转矩约束和电池功率约束。速度约束可包括发动机14的N！ =0 (发动机关闭状态)以及N,的范围 从600rpm (怠速)到6000rpm的的发动机速度约束。第一和第二电机56、 72
的速度约束如下
-10500rpm《NA《+10500rpm，以及
-翻Orpm《NB《+10500 rpm
转矩约束包括发动机转矩约束和第一和第二电机的电机转矩约束，发动 机转矩约束包括Tl自〈T^Tlmax,第一和第二电机的电机转矩约束包括Ta_mn
<TA<TA max, TB mn<TB<TB max。 电机转矩约束TA max 和Tam!n包括当第一
电机分别作为转矩产生马达和发电机工作时的第一电机56的转矩极限。电机转
矩约束Tb一max和TB一mjn包括当第二电机分别作为转矩产生马达和发电机工作时
的第二电机72的转矩极限。最小和最大电机转矩约束ta
max， TA羅，TB max
和Tb一min ^^地从一个控制模块的存储装置内的以表格形式存储的数据组中获
得。这些数据组通过对电机与功率电子装置(例如功率变换器)的组合在各种 、温度和电压割牛下进行常规测功试验而实验推导出。电池功率约束包括PBAr一mn到PBAT—max范围内的可用电池功率，其中，
Pbat丽是最小允许电池充电功率，PbAT max 是最大允许电池放电功率。
为了控制发动机14、第一和第二电机56和72 (下面也称为电机A 56 和电机B72)以及变速器10的运行以满足驾驶员转矩需求和命令转矩，在正在 运行的工作期间，TM]的最小和最大值在速度约束，电机转矩约束以及电池功率 约束内确定。
包括转矩输出范围的运行范围可基于ESD74的电池功率约束来确定。 电池功率禾,(usage)P^的计算如下
Pbai' 二P/u:lec+Pb，elkc+Pdc—load [4] 其中，Pa,elec包括电机A56的功率，
Pb^ec包括电机B 72的功率，以及
PdC—u)ad包括已知的直流负载，包括附属负载。
替換Pa31ec和Pb瓜ec的方程，得到如下.-
Pbat = (P八mech+Pa loss) + ( b, mech+Pbjx)Ss)+"P dc_load [5] 其中，Pa，h包括电机A56的机械功率，
Paloss包括电机A56的功率损失，
Pb，h包括电机B72的机械功率，以及
Pbioss包括电机B 72的功率损失。
方程5可重新乾述为以下的方程6 ，其中，il/S NA和NB以及转矩TA 和Tb代替了功率Pa和Pb。这包括一个假设，即，电机和变换器功率损失可基 于转矩数学模型如下的二次方程，如下
Pbat= {NATA+(ai(NA)TA2+ a2(NA)TA+a3(NA》) + (NBTB+ 扁) + Pdc load 问
其中，NA和Ne包括电机A56和B72的速度，Ta和Te包括电机A 56和B 72 的转矩，al，a2,a3,bl,b2,b3每一个包括二次系数，其为各自电|腿度~， NB的函数。这可作为以下的方程7重新 。
P队产a,丁A2 + (na+a2)"a [7〗 + b*TB2 + (NB+b2)*TB +a3 + b3+ Pdc load
这可换算为方程8如下。
Pbat^ a] [TA2 + T A(NA +a2)/ a, + ((NA +a2) / (2* a))2] [8] + b[TB2 + TB (NB十b2)/b, + ((NB +b2) / (2* b))2] + a3 + b3+PDc load- (NA +a2)2/ (4* a,) - (NB +b2)2/ (4* b)这可换算为方程9如下。
PBf a[TA + (NA +a2) / (2* a))] 2+ b、 [TB + (NB / (2* b』2 [9〗 + a3 + b3+ Pdc一load- (Na +a2)2/ (4* a)-(NB +b2)2/ (4* b)这可换算为方程IO如下。
Pw= [ SQRT (ai) * TA + (NA +a2)/(2*SQRT(ai》]2 [10] + [ SQRT (b，) * TB + (NB十b2)/(2承SQR丁關2 + a3 + b3+ P1X—画-(NA +a2)2/ (4* a、) - (NB +b2)2 / (4* b，) 这可化简为方程11如下。
Pbat= (A!* Ta + A2)2+ (B,* TB + B2)2+C 卩1]
其中A] = SQRT(ai) B广SQRT(b,)
A2 = (NA+a2)/(2*SQRT(ai》
B2 = (NB+1^/(2*3(5111^))，以及
C = a3 + b3+ Pdc load -
电机转矩丁a和丁b可以变树transform)为Tx和TY。<formula>formula see original document page 18</formula>
其中，Tx是Ta的变换。
Ty是Tb的变换，以及
A,, A2, B, ,B2包括具体应用的标量值方程11可以进一步化简为如下。
Pb^OV+TyVC [13] PBAT=R2+C [14]方程12详细说明了电机转矩Ta到Tx的变换以及电机转矩Tb到Ty的 变换。这样，被称为Tx/TY空间的一个新的坐标系统被定义，并且方程13包括
被变换到Tx/Ty空间的电池功率PBAr。这样，位于最大和最小电池功率PBAT一MAX 和pbat一mn之间的电池功率范围在该变换空间TX/TY中可以计算和画线成中心在 点(0， 0)处的半径RMax和RMn，如参考图3所示，其中
Rm^SQRT(Pbat—國一C)而且 R]VIax: SQRT (Pbat—max — C)最小和最大电池功率PB《mn和PBAr—max优选与各种条件，例如，荷电
状态、温度、电压以及利用(安培-小时/小时)相关联。以上的参数c定义为忽
略电机转矩极限时在给定电机速度Na和NB处的绝对最小可能电池功率。在物 理上，当Ta -O和Tb =0，从第一和第二电机56和72的输出功率为0。在物 理上，Tx 二O禾口Ty =0与ESD74的最大充电功率)^态相对应。正标记('+') 定义为从ESD74放电，并且，负标记')定义为向ESD74充电。R^定 义了一最大电池功率，通常是放电功率，R旨定义了最小电池功率，通常为充 电功率。前述的到TVTY空间的变换显示在图3中，为具有RKfa和R自半径(电 池功率约束)的同心圆的电池功率约束表示和电机转矩约束(电机转矩约束)的直线表示限定了允许的运行范围。可以分析，在方程12确定的变换矢量[Tx Ty] 可以与方程13中定义的矢量(包括用RmN和RMAX标识的最小和最大电池功率)
同时得到求解，以便确定在TVTY空间中的允许转矩范風该允许转矩范围由受 最小和最大电池功率PBAr_MN和Pbat—max约束的电机转矩TA和TB构成。在TX/TY 空间中，允许转矩的范围在图3中表示，在图中，A， B, C， D和E表示这些 边界，并限定了直线和半径。在T/TY空间中定义了常数转矩线，如图3所示(TM1=C1),它包括方 程l中描述的的极限转矩T目。在该实施例中极限转矩TM，包括输出转矩To ， 在TXATY空间中方程1 、 2禾tl 3重新表示为以下方程。
TM1 =TAtoTM1 *(TX-A2)/A' +TBtoTM1 *(Ty B2)/B， + Msc—TMI [15] Tm2 = TAtoTM2 *(TX-A2)/A' + 丁Bto丁M2 *(TY- B2)/ B, + Misc—T磁 [16] T^dtoTw承(Tx-A2)/A！ + TBtoTM3 *(Ty B2)/B， + Msc一丁m3 [17]定义T認—xy ， Tm2—xy和Tm3-xy作为TM1 ， 丁^和丁認中仅由1\和Tb
贡献的部分。
TM1—xy = TAtoTM1气Tx-A2)/A！ + TBtoTM1 f(TyB2)/B' [18]
TM2-xy-TAtoT膝，Tx-A2)/A+7^01^承(Ty-B2)/B
[19]
Tm3—xy = TA toT認*(TX- A2)/ A, + TB toT認*0V B' [20]下面的系数被定义
TxtoTM-丁AtoTWA,, T丫toTMi-TBtoTM]/B！,
TM1 Intercept TA toTM1 * A2/ A! + TBtoTMi * B2/ B),
TX tO丁M2 = TAtoTW A,,
TytoTM2 = Tb toTW B1;
Tm2—Intercept^ TA toTW* A2/Ai + TBtoTM2 * B2/ B， Tx to丁M3 = Ta1;oTm3/A1;
TYt0TM3二TBtoTM3/B！,以及
Tjvo —Intercept^ TA toTjvc* A2/A+ TBtoTM3 * B2/ B1;1， 2， 3变换到Tx/Ty空间，如下所示
TMi jcy= Tx toTM1 * Tx + TY toTM1 * T卄T認Intercept 丁nc jcy= Tx toTM2* Tx + TY to丁M2承Ty+ 丁m2 —Intercept 丁m3 丁x to丁m3承丁x + TY toTw* Tyf Tjvg —Intercept [22] [23]速度约束、电机转矩约束以及电池功率约束可以在正在进行(ongoing)的 工作中被确定而且在Tx/TY变换空间中可以表示为线性方程。方程21构成一个 极限转矩函数，该函数描述了输出转矩约束TM,，例如To。该极限转矩函数可 以与速度约束、电机转矩约束以及电池功率约束同时求解，以确定在TxAV空间 中变换的最小或最大极限转矩，它包括TM,.xYMax和T固.xyMin (g卩，已经被变 换的最大和最小输出转矩Toj^和To—中的一个。然后，在Tx/TY变换空间 中被变换的最大或最小转矩可以被重新变换(retransform)出TxAV空间，以确 定最大或者最小极限转矩TM1—Max和TM1—Min，以便管理变速器14和第一和第 二电机56和72的控制和运行。图4、 5以及6图解地示出了由变换至Tx/TY空间的TA和TB的变换最大 和最小电机转矩('Tx—Min，、 'Tx—Max，、 Ty—Min，、 'Tv—Max，)构成的电机转矩 约束。电池功率约束变换至TxAV空间('R—Min，、 'R—Max')并且具有由(Kx， Ky) = (0， 0)构成的中心位置点K。表示线TMU(Y的常数转矩线('Tml')具 有以下通式的斜率-a/b:
Tm l=a*Tx + b*Ty + C [24]其中，a<0、 b>0并且C为常数项。在随后的描述中，为了示例，线T^—xy
具有l:l的正斜率。图4描述了第一种情况，其中变换的最小电机转矩TA ('TxMin')和变 换的最大电机转矩TB ('Ty—Max')的组合处于在变换的最小与最大电池功率 Pbat應至Pbat max
('R Min'、 'R Max')之间限定的空间内。电池功率约束足
够满足基于电机转矩约束获得最大输出转矩所需要的电池功率。图5描述了第二种情况，其中变换的最小电机转矩lA ('Tx一Min')和变
换的最大电机转矩TB ('TyJVtax')的组合比变换的最大电池功率('R—Max')大。电池功率约束小于足够满足基于电机转矩约束获得最大输出转矩所需要的电池 功率，即，最大电机转矩输出鹏了最大电池放电功率。参照图7-14在下文中 说明识别对于第二种情况可获得的最大转矩输出。图6描述了第三种情况，其中变换的最小电机转矩lA (Tx—Min，)和变 换的最大电机转矩IB ('Ty一Max')的组合比变换的最小电池功率('R—Min')小。 因此，电池功率约束超过了足够满足基于电机转矩约束获得最大输出转矩所需 要的电池功率，即，构成充电功率的最小电机转矩输出超过了最大电池充电功 率。参照图15-19在下文中说明识另树于第三种情况可获得的最大转矩输出。
在第一、第二和第三种的每种情况中，最大输出转矩TM]确定在点Z处， 并且在变换的最小电机转矩TA ('Tx—Min')、最小电机转矩TB ('Ty—Min')、 变换的最大电机转矩TA ('Tx—Max')、变换的最大电机转矩TB ('Ty—Max，)、 变换的最小电池功率('R一Mm')变换的最大电池功率CR—Max')以及常数线 ('Tml')之间包括一个或多个交点。iiil同时求解方程12、 13和24可以计算 出该交点。该解产生表示变换的电机转矩(Tx， Ty)的点Z，其中变换的电机 转矩(Tx， Ty)表示基于电丰几转矩约束和电池功率约束可获得的最大输出转矩。 变换的电机转矩(Tx， Ty)可以重新变换为用于第一和第二电机56和72的控 制和运行的电机转矢巨(TA, TB)。第一种情况在图4中示出，并且包括单个区域，其中可获得的最大转矩 输出由变换的最小电机转矩TA ('Tx_Min')与最大电机转矩Ts ('Ty_Max')之 间的交点构成。可获得的最大输出转矩因此是该最大输出转矩。变换的电机转 矩(Tx_Mm， Ty—Min)可以重新变换为用于第一和第二电机56和72的控制和 运行的电机转矩(TA， TB)。图7-14描述了在存在具体的限制时识别第二种情况可获得的最大转矩 输出。图7示出了第二种情况的多个区域('区域r、'区域2'、'区域3'、'区域 4'、'区域5'、'区域6'、'区域7')。每个区域都由电机转矩约束相对于中心位 置K的方位限定出，该中心位置K由变换的电池功率约束限定并指示为K即 (Kx， Ky) = (0， 0)，其中电机转矩约束由丁A和TB的变换最小和最大电机转 矩('Tx_Min，， Tx—Max，， Ty—Min，， Ty—Max')构成。在每个区域内可以确定在 电机转矩约束范围内可获得的最大输出转矩TM1。可获得的最大输出转矩TM1 包括变换的最小电机转矩TA ('Tx—Min')、变换的最大电机转矩TA ('Tx_Max')、变换的最小电机转矩TB ('Ty—Mn')、变换的最大电机转矩TB ('Ty—Max')、 以及常数线('Tm')与包括最大电池功率('R_Max')的电池功率约束相交的 切点中的-个。该解集〈solution set)由表示用于控制运行的优选解的(Tx， Ty) 点构成，其可以重新变换为电机转矩(TA， Tb)从而控制第一和第二电机56和 72的运行。工作中，基于电池功率约束和电机转矩约束可以识别具体的情况。基于 变换的电池功率约束和变换的电机转矩约束可以识别具体的区域。每个区域具 有至少一个由可获得的最大转矩输出(Tx， Ty)点构成的解集。当存在多于一 个的解集时，基于一种管理约束可以确定优选的解。通过计算代表变换的电池 功率约束、变换的电机转矩约束以及转矩极限TM1 (该实施例中包括输出转矩 To)的线和圆的交点以及切点，计算出包括可获得的最大转矩输出(Tx， Ty) 点的解集。可以确定一个或多个解，并且该伏选解是这样的解，即，该解产生 在电机转矩约束范围内可获得的最大转矩极限T認，并且包括变换的最小电机转 矩Ta ('Tx_Min')、变换的最大电机转矩TA ('Tx—Max')、变换的最小电机转 矩Tb ('Ty—Min')、变换的最大电机转矩TB ('Ty—Max')、以及常数线('Tml') 与最大电池功率('R—max')相交的切点中的一个。图8A和犯描述了区域1 ，其中，中心位置点K的位置使得Kx ^Tx —Mm 且Ky^Ty—Max,并且常数线('Tml，)与最大电池功率('R—max')相交的切点 在由TA和TB的变换最小和最大电机转矩('Tx一Min' 、TX—Max' 、TyMin' 、Ty—Max')
构成的电机转矩约束的外部。在区域l中，没有解集育,产生由变换的最小电 机特矩Ta ('Tx—Min')，变换的最大电机转矩丁b ('TY_Max')、以及常数线('Tm 1，)之间的交点构成的可获得最大输出转矩TM1。在图8A和8B中没有解能够 满足所有的电机转矩约束和电池功率约束，因此，优选的解包括满足电机转矩 约束且对电池功率约束的违反最小化的解。图8A描述了一种运行状态，其中，表示变换的最大电池功率('R—max') 的曲线不与变换的电机转矩约束('Tx_Min'， TxJVlax'， Ty_Min'， Ty—Max')中 的任何一个相交。如点Z所描述的，发现可获得的最大转矩输出是变换的最小 电机转矩丁a ('Tx—Min')与变换的最大电机转矩TB ('Ty—Max')的交点。
图8B描述了一种运行状态，其中，表示变换的最大电池功率('R—max') 的曲线与变换的最小电机转矩TA ('TxMin')相交。如点Z所描述的，发现可获得的最大转矩输出是变换的最小电机转矩TA ('Tx一Min')与变换的最大电机 转矩丁B ('Ty—Max')的交点。图9A、 9B、 9C以及9D描述了区域2，其中，中心位置点K定位成使 得Kx^TxjVIin以及KySTy—Max。常数线('Tm D与最大电池功率CR—max，) 相交的切点在变换的电机转矩约束('Tx_Min'， TxJVIax'， Ty—Mm'， Ty—Max') 的外部。在区域2中，可获得的最大转矩输出是在电机转矩约束范围内产生最 大输出转矩丁M,并且包括变换的最小电机转矩TA ('TxjVlin')的(Tx， Ty)点。
图9A描述了一禾中运行状态，其中，^f拨变换的最大电池功率('R—max，)
的曲线在两个不同的点处与变换的最小电机转矩lA相交，并且该解是具有较大
的Ty的点，表示为Z。图9B描述了一种运行状态，其中，在最大电池功率与电机转矩约束之 间没有交点。此外，中心点K的Ky小于变换的最小电机转矩TB ('Ty_Min')。 因此，可获得的最大转矩输出是由变换的最小电机转矩丁A和变换的最小电机转 矩Te构成的点(Tx, Ty)，表示为点Z。图9C描述了一种运行状态，其中，在最大电池功率和电机转矩约束之 间没有交点。在该问题组中，中心点K的Ky大于变换的最小电机转矩TB ('T、,Min')。因此，可获得的最大转矩输出是处于变换的最小电机转矩TA和对 应于T^O的变换电机转矩TB的交点处的(Tx， Ty)点，表示为点Z。
图9D描述了一种运行状态，其中，对于变换的电机转矩TA ('Tx—Min')， 存在最大电池功率和电机转矩约束的两个交点。由于两个交点的Ty都在针对变 换电机转矩TB的电机转矩约束的外部，因此，可获得的最大转矩输出是变换的 最小电机转矩丁A和变换的最小电机转矩TB的交点处的(Tx， Ty)点，表示为 点Z。图10A、 IOB、 IOC、 10D以及10E描述了区域3，其中，中心位置点K 定位成使得Kx^Tx—Min以及K^T^Max。常数线('Tml')与最大电池功率 ('R—max')相交的切点在变换的电机转矩约束('Tx_Mm'、 'TxjVlax'、 'Ty_Min'、 'Ty—Max')的外部。在区域3中，优选的解集是这样的解集，艮P，该解集在电机 转矩约束范围内产生最大输出转矩TM1并且包括变换的最大电机转矩TB ('Ty—Max')。图10A描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率与变换的最大电机转矩TB ('Ty—Max，)之间没有交点，并且中心点K的Kx大于变换的最大 电机转矩TA ('Tx_Max')。可获得的最大转矩输出包括在变换的最大电机转矩 TA和变换的最大电机转矩丁B的交点处的(Tx， Ty)点，表示为点Z。
图10C描述了一种运行状态，其中，在变换的最大电池功率与变换的最 人电机转矩TB ('Ty—Max')之间存在两个交点，并且中心点K的Kx大于变换 的最大电机转矩丁A ('TxMax')。可获得的最大转矩输出包括在变换的最大电 机转矩丁A和变换的最大电机转矩TB的交点处的(Tx， Ty)点，表示为点Z。
图10B描述了一种运行状态，其中，在变换的最大电池功率与变换的最 大电机转矩TB ('Ty—Max')之间没有交点，并且中心点K的Kx在变换的电机 转矢巨('Tx_Mm/Tx—Max')的范围内。可获得的最大转矩输出包括在变换的最大 电机转矩TB与对应于TfO的变换电机转矩丁A处的(Tx， Ty)点，表示为点Z。
图IOD描述了一禾中运行状态，其中，变换的最大电池功率('R—Max') 与变换的最大电机转矩TB ('Ty—Max')在两个不同的变换电机转矩TA点处相交。 可获得的最大转矩输出出现在具有较小的变换电机转矩TA的交点处，再次表示 为点Z。图10E描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率('R—max') 与变换的电机转矩约束在变换的最大电机转矩TB ('TV—Max')处以及在变换的 最大电机转矩丁A ('Tx_Max，)处相交。可获得的最大转矩输出是变换的最大电 机转矩TB与变换的电池功率R—max相交处的点(Tx， Ty)，再次表示为点Z。
图UA、 11B以及11C描述了区域4，其中，中心位置点K定位成使得 Tx—Mii^Kx^Tx—Max以及Ty一Mu^Ky^Ty一Max。在区域4中，优选的解集是这 样的解集，即，该解集产生电机转矩约束范围内的最大输出转矩TM,，并且包括 变换的最大电机转矩TB ('Ty_Max')、变换的最小电机转矩TA ('Tx—Min')、 以及常数线('Tml')与最大电池功率('R_max')相交的切点中的一个。
图11A描述了一种运行状态，其中，表示变换最大电池功率('R_max') 的曲线与变换最大电机转矩TB ('Ty_Max，)在变换电机转矩丁A的两个不同的点 处相交。常数线('Tml')与最大电池功率('R—max')相交的切点在变换电机 转矩约束('Tx一Min'、 Tx_Max'、 'Ty_Min'、 'Ty—Max')的外部。可获得的最大 转矩输出出现在具有较小的变换电机转矩TA的(Tx， Ty)点处，表示为点Z。
图11B描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率('R—max')既不与变换最大或最小电机转矩TB ('Ty—Max') 、 ('Ty_Min，)相交也不与变换 的最大或最小电机转矩TA ('Tx_Max') 、 ('Tx—Min')相交。常数线('Tml') 与最大电池功率('R—max')相交的切点在电机转矩约束范围内。可获得的最大 转矩输出是表示常数线('Tml')与最大电池功率('R一max')相交的切点的点 (Tx， Ty)，表示为点Z。图UC描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率('R—max') 在两个不同的点处与变换的最小电机转矩丁A ('Tx一Min')相交。常数线('Tm l') 与最大电池功率('R—max，)相交的切点在变换的电机转矩约束(Tx—Min'， 'Ix一Max'， 'TyMin'， 'Ty—Max')的外部。可获得的最大转矩输出出现在具有较 大的变换电机转矩TB的交点处，再次表示为点Z。图12A、 12B、 12C以及12D描述了区域5，其中，中心位置点K定位 成使得Tx一Mu^Kx^Tx—Max以及Ky^Ty—Min。在区域5中，优选的解集是这样 的解集，即，该解集产生电机转矩约束范围内的最大输出转矩T固，并且包括变 换的最小电机转矩TB ('Ty一Min')、变换的最大电机转矩TB ('Ty—Max')、变 换的最小电机转矩TA ('Tx—Min，)、以及常数线('Tm 1，)与最大电池功率 ('R—max')相交的切点中的一个。图12A描述了一种运行状态，其中，常数线('Tml')在变换的电机转 矩约束('Tx_Min，， 'Tx—Max'， 'Ty—Min'， 'Ty_Max')范围内相切地与变换的最 大电池功率('R一max')相交。可获得的最大转矩输出是构成常数线('Tml') 与最大电池功率('R—max')相交的切点的点(Tx， Ty)，表示为点Z。
图12B描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率('R—max') 在两个不同的点处与变换的最大电机转矩TB ('Ty—Max')相交。可获得的最大 转矩输出出现在具有较小的变换的电机转矩TA的交点处，表示为点Z。
图12C描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率('R—max') 在两个不同的点处与变换的最小电机转矩TB ('Ty一Min')相交。可获得的最大 转矩输出出现在具有较小的变换的电机转矩TA的交点处，表示为点Z。
图12D描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率('R—max') 与变换的最小电机转矩TB ('Ty一Min')和变换的最小电机转矩TA ('Tx_Min') 相交。常数线('Tml')与最大电池功率('R—max')相交的切点在电机转矩约 束('TxMin，、 TxMax，、 'TvMin'、 'TyMax')的外部。可获得的最大转矩输出出现在变换的最大电池功率CR—max')和变换的最小电机转矩ta ('Tx_Min') 的交点处，再次表示为点Z。图13A、 13B、 13C以及13D描述了区域6，其中，中心位置点K定位 成使得Tx—Max^Kx以及Ty—Min^Cy^Ty—Max。在区域6中，优选的解集是这样 的解集，艮口，该解集产生电机转矩约束范围内的最大输出转矩TM,，并且包括变 换的最小电机转矩丁A ('Tx—Min')、变换的最大电机转矩TA ('Tx—Max')、变 换的最大电机转矩TB ('Ty—Max')、以及常数线('Tm l')与最大电池功率 ('R一max')相交的切点中的一个。图13A描述了一种运行状态，其中,常数线('Tml，)在由丁a和丁b的变 换的最小和最大电机转矩('TxjVlin，、 'Tx_Max'、 'TyjMin，、 'Ty_Max，)构成的 电机转矩约束范围内相切地与变换的最大电池功率('R—max')相交。可获得的 最大转矩输出是表示常数线('Tml')与最大电池功率('R一max')相交的切点 的点(Tx， Ty)，表示为点Z。图13B描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率('R_max，) 与变换的最大电机转矩丁b ('Ty_Max')和变换的最大电机转矩TA ('Tx—Max') 相交。常数线('Tm l')与最大电池功率('R一max')相交的切点在由Ta和Tb 的变换的最小和最大电机转矩('Tx—Min，、 'Tx—Max，、 Ty_Min，、 'Ty—Max，)构 成的电机转矩约束范围的外部。可获得的最大转矩输出是在变换的最大电池功 率('R—max')与变换的最大电机转矩TB ('TyMax')的交点处表示变换的电机 特矩Ta的点(Tx， Ty)，再次表示为点Z。图13C描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率('R—max') 与变换的电机转矩TB在变换的最大电机转矩TA ('Tx一Max，)上的两个点处相交。 常数线('Tml')与最大电池功率('R一max')相交的切点在由Ta和TB的变换 的最小和最大电机转矩('Tx—Min'、 'Tx—Max'、 'Ty—Min'、 'Ty—Max')构成的电 机转矩约束范围的外部。可获得的最大转矩输出是出5见在具有较大的变换的电 机转矩TB的交点处，再次表示为点Z。图13D描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率('R—max') 与变换的电机转矩TB在变换的最大电机转矩TA ('Tx一Max，)上的两个点处以及 变换的最小电机转矩TA ('Tx_Min')上的两个点处相交。常数线('Tml')与最 大电池功率('R—max')相交的切点在由TA和TB的变换的最小和最大电机转矩('Tx_Min，、 'Tx—Max'、 'Ty—Min'、 'Ty—Max')构成的电机转矩约束范围的外部。 可获得的最大转矩输出足出现在具有较大的变换电机转矩的交点处，再次表示 为点Z。图14A、 14B、 14C、 14D、 14E以及14F描述了区域7，其中，中心位 置点K定位成使得Tx—Max^Kx以及Ky^Ty—Min。在区域7中，优选的解集是这 样的解集，艮卩，该解集产生电机转矩约束范围内的最大输出转矩TM!，并且包括 变换的最小电机转矩丁A (Tx一Min')、变换的最大电机转矩TA ('Tx—Max')、 变换的最小电机转矩TB ('Ty—Min')、变换的最大电机转矩TB (Ty—Max')、 以及常数线('Tml')与最大电池功率('R一max')相交的切点中的一个。
图14A描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率('R一max') 与变换的最大电机转矩TA (Tx_Max，)相交并且与变换的最小电机转矩TB (Ty—Min')相交。常数线('Tml')与最大电池功率('R—max')相交的切点在 由Ta和TB的变换的最小和最大电机转矩('Tx_Min'、 'Tx—Max'、 'Ty—Min'、 'Ty一Max')构成的电机转矩约束范围的外部。可获得的最大转矩输出是在变换的 最大电池功率('R—max')和变换的最大电机转矩TA ('Tx_Max')的交点处表示 变换的电机转矩TB的(Tx， Ty)点，表示为点Z。图14B描述了一禾中运行状态，其中，变换的最大电池功率('R—max') 与变换的最大电机转矩TA ('Tx_Max')相交并且与变换的最小电机转矩TA ('Tx_Min')相交。常数线('Tml')与最大电池功率('R—max')相交的切点在 变换的电机转矩约束('Tx_Min'、 'Tx—Max'、 'Ty_Min'、 'Ty—Max')的外部。可 获得的最大转矩输出是在变换的最大电池功率('R—max')和变换的最小电机转 矩Ta ('Tx—Mui')的相交处表示变换的电机转矩丁b的(Tx， Ty)点，再次表示 为点Z。图14C描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率('R—Max') 与变换的最大电机转矩TA ('Tx_Max')相交以及与变换的最小电机转矩TB ('Ty—Min')相交。常数线('Tml')与最大电池功率('R—max')相交的切点在 由Ta和TB的变换的最小和最大电机转矩('Tx_Min'、 'Tx一Max'、 'Ty_Min'、 'Ty一Max')构成的电机转矩约束范围的内部。可获得的最大转矩输出是在常数线 ('Tml')与最大电池功率('R—max')相交的切点处表示的变换电机转矩Ta和 变换电机转矩丁b的点(Tx， Ty)，表示为点Z。
图14D描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率('R—max') 与变换的最小电机转矩TB ('Ty_Min')相交以及与变换的最大电机转矩TB ('Tv—Max')相交。常数线('Tml')与最大电池功率('R—max')相交的切点在 山Ta和TB的变换的最小和最大电机转矩('Tx一Min'、 'Tx—Max'、 Ty—Min'、 Ty—Max')构成的电机转矩约束范围的外部。可获得的最大转矩输出是出现在变 换的最大电池功率('R—max')与变换的最大电机转矩TB (Ty_Max')的交点， 再次表示为点Z。图14E描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率('R—max') 不与由lA和TB的变换的最小和最大电机转矩('Tx—Min'、 Tx—Max'、 'Ty—Min'、 Ty Max')构成的电机转矩约束相交。可获得的最大转矩输出是表示变换的最大 电机转矩丁A ('Tx—Max')和变换的最小电机转矩丁B (Ty—Min')的(Tx， Ty)
点，表示为点Z。图14F描述了一种运行状态，其中，变换的最大电池功率('R—max') 与变换的最大电机转矩TA ('Tx—Max')相交以及与变换的最小电机转矩TB ('TyJVIin，)相交。常数线('Tml')与最大电池功率('R_max')相交的切点在 由Ta和TB的变换的最小和最大电机转矩('Tx一Min'、 'Tx_Max'、 Ty_Min'、 Ty—Max')构成的电机转矩约束范围的内部。可获得的最大转矩输出是表示在常 数线('Tml')与最大电池功率('R—max')相交的切点处的变换的电机转矩TB 和变换的电机转矩丁A的(Tx， Ty)点，表示为点Z。图15示出了第三种情况的多个区域，其中，在点(Tx—Min， Ty_Max) 处的电池功率小于最小电池功率('R_Min')('区域ll'、'区域12'、'区域13'、 '区域14')。每个区域由变换电池功率约束的中心位置点K相对于平均变换电 机特矩Ta ('Tx一avg')和平均变换电机转矩丁B ('Ty一avg')的方位限定出。平均 的变换电机转矩丁A ('Tx—avg')是变换的最小电机转矩TA ('Tx—Min')与变换 的最大电机转矩TA ('Tx—Max')的数学平均值。平均的变换电机转矩TB ('Ty—avg')是变换的最小电机转矩TB ('Ty一Min')与变换的最大电机转矩TB ('Ty一Max')的数学平均值。每个区域都产生在电机转矩约束内可获得的最大输 出转矢巨T固，并且包括变换的最小电机转矩TA ('Tx—Min')、变换的最大电机 特矩Ta ('Tx—Max')、变换的最小电机转矩TB ('Ty—Min')和变换的最大电机 转矩Te ('TvMax，)中的一个。可获得的最大转矩输出集由表示用于控制工作的1腿解的(TX， Ty)点构成，该tt^解可以重新变换为(Ta， Tb)，从而控
制第一和第二电机56和72的工作。在丄作中，基于电池功率约束和在(Tx—Mm， Ty—Max)点处的电池功率可以识别出具体的情况。基于(Kx， Ky)相对于变换的电机转矩约束的Tx—avg和Ty一avg轴线的位置可以识别出具体的区域。每个区域具有由(Tx， Ty)点构成的至少--个可获得最大转矩输出集。当存在多于一个的解集时，基于管理约束可以确定优选的解。通过计算表示变换电池功率约束、变换电机转矩约束、以及转矩极限TM1 (在该实施例中包括输出转矩T0)的线和圆的交点，基于该管理约束可以计算出包括(Tx， Ty)点的解集。可以确定一个或多个的解，并
且tt^的解是这样的解，即，该解产生电机转矩约束范围内的最大转矩极限TM!，
并且包括变换最小电机转矩TA ('Tx—Min')、变换最大电机转矩TA ('Tx—Max')、变换最小电机转矩Te ('Ty—Min，)和变换最大电机转矩Ts ('Ty—Max，)中的一个。图16描述了区域11，其中，中心位置点K定位成使得KXSTX—avg且Ky^Ty—avg。最小电池功率('R一min')不与由Ta和TB的变换最小和最大电机转矩('Tx—Min'， 'Tx一Max'， 'Ty—Min'， 'Ty_Max')构成的电机转矩约束相交。因此，优选的可获得最大转矩输出是最接近该变换最小电池功率('R—Mm')的(Tx ，Ty)点，其是变换的最小电机转矩TA ('Tx—Min')和变换的最大电机转矩TB('Ty_Max')的交点，描述为点Z。图17A和17B描述了区域12，其中，中心位置点K定位成使得KX2TX—avg， Ky>TY_avg。区域12中，ite的解集是这样的解集，艮P，该解集产生电机转矩约束内的最大输出转矩TM1，并且包括变换最小电机转矩TA(Tx—Min，)。图17A描述了一禾中运行状态，其中，最小电池功率('R_mk')不与由TA和TB的变换最小和最大电机转矩('Tx_Min'、 4Tx_Max'、 4Ty—Min'、 'Ty_Max')
构成的电机转矩约束相交。优选的可获得最大转矩输出集是最接近变换最小电池功率('R—Mm')的(Tx， Ty)点，并且包括变换的最小电机转矩TA('Tx—Min')。因此，该解是变换的最小电机转矩TA ('Tx—Min')与变换的最小电机转矩TB('Ty一Min')的交点，描述为点Z。图17B描述了一种运行状态，其中，最小电池功率('R_min')与变换的最小电机转矩丁a ('Tx—Min')、变换的最大电机转矩丁a ('Tx一Max')，变换的最小电机转矢巨TB ('Ty—Min')相交。优选的可获得最大转矩输出是变换最小电机转矩TA ('Tx—Min')与变换最小电池功率('RJVIin')相交的交点(Tx，Ty)，描述为点Z。图18A禾B8B描述了区域13，其中，中心位置点K定位成使得Kx<Tx_avg， Ky^Ty_aVg。区域13中，{，的解集是这样的解集，即，该解集产生电机转矩约束内的最大转矩输出TM并且包括变换的最大电机转矩TB('Ty—Max，)。图18A描述了一种运行状态，其中，最小电池功率('R_min')不与由TA和TB的变换的最小和最大电机转矩('Tx—Min，、 'Tx一Max，、 'Ty—Min，、 'Ty—Max')构成的电机转矩约束相交。优选的可获得最大转矩输出集是最接近变换最小电池功率('R一Min')并且包括变换最大电机转矩TB ('Ty一Max')的(Tx， Ty)点。因此，可获得的最大转矩输出是变换的最大电机转矩TA ('Tx—Max')与变换的最大电机转矩丁b ('Ty一Max')相交的(Tx， Ty)点，描述为点Z。
图18B描述了一种运行状态，其中，最小电池功率('R一min')与变换最大电机转矩丁b ('Ty一Max')和变换最小电机转矩TB ('Ty—Min')相交。可获得的最大转矩输出集是变换最小电池功率('R一Min')与变换最大电机转矩TB('Ty_Max')相交的(Tx， Ty)点，描述为点Z。图19A、 19B、 19C、 19D以及19E描述了区域14，其中，中心位置点K定位成使得Kx<Tx_aVg且Ky>Ty—avg。区域14中，优选的解集是这样的解集，
即，该解集产生电机转矩约束内的最大输出转矩丁Mp并且包括变换最小电机转
矩TA ('Tx—Min，)、变换最大电机转矢巨TA ('Tx—Max')、变换最小电机转矩TB ('Ty一Min，)和变换最大电机转矩TB ('Ty—Max')中的一个。
图19A描述了一种运行状态，其中，最小电池功率('R—min')与由Ta和丁b的变换最小和最大电机转矩('Tx一Min'、 'Tx—Max'、 'Ty_Min，、 'Ty一Max，)构成的电机转矩约束之间不相交。优选的可获得最大转矩输出集是最接近变换最小电池功率('R—Min')的(Tx， Ty)点。因此，可获得的最大转矩输出是变换的最大电机转矩TA ('Tx—Max')与变换的最小电机转矩丁b ('Ty—Mn')的交点处的(Tx， Tv)点，描述为点Z。图19B描述了一种运行状态，其中，最小电池功率('R—min')与变换最大电机转矩TB ('Ty—Max')和变换最小电机转矩丁a ('Tx—Min')相交。中心 位置点K定位成使得Ky小于变换最大电机转矩TB (Ty—Max')。因此，可获 得的最大转矩输出集是变换的最小电池功率('R—Mm')与变换的最大电机转矩 TB ('Ty—Max')相交的(Tx， Ty)点，描述为点Z。图19C描述了一种运行状态，其中，最小电池功率('R—min')与变换 的最大电机转矩Te ('Ty—Max')和变换的最小电机转矩丁a ('Tx—Mm')相交。 中心位置点K定位成使得Ky大于变换的最大电机转矩tb ('Ty—Max')。因此， 可获得的最大转矩输出集是变换最小电池功率('R一Mm')与变换最小电机转矩 TA ('Tx—Min，)相交的点(Tx， Ty)，描述为点Z。图19D描述了--种运行状态，其中，最小电池功率('R_min')与变换 的最大电机转矩Te ('TyJVIax')和变换的最小电机转矩丁b ('Ty—Min')相交。 可获得的最大转矩输出集是变换的最小电池功率('R—Min')与变换的最小电机 特矩Tb ('Ty—Min，)相交的点(Tx， Ty)，描述为点Z。
图19E描述了一种运行状态，其中，最小电池功率('R—min')与变换的 最大电机转矩丁a ('Tx—Max')和变换的最小电机转矩TB ('Ty一Min')相交。可 获得的最大转矩输出集是变换的最小电池功率('R—Mm')与变换的最大电机转 矩Ta ('Tx—Max')相交的点(Tx， Ty)，描述为点Z。本发明描述了某些优选实施例以及其修改。在阅读和理解说明书后也可 以作出进一步的修改和改变。因此，本发明并不限于在此公开的作为实现本发 明的最佳模式的伏选实施例，而是本发明将包括在所附的权利要求的范围内的
所有实施例。
权利要求
1. 一种用于控制电-机械变速器的方法，该变速器选择性地操作连接到第一和第二电机，以将机械功率传递至输出元件，所述方法包括确定第一和第二电机的最小和最大电机转矩约束；确定用电池功率约束表示的可用电池功率；基于第一和第二电机的最小和最大电机转矩约束相对于电池功率约束的情况来确定第一、第二和第三种情况中的一种；选择第一、第二和第三种情况中所确定的一种情况中的预定区域；基于电机转矩约束和电池功率约束为所选区域确定至少一个输出转矩；以及为所选区域选择优选输出转矩，该优选输出转矩用于传递至该电-机械变速器的输出元件。
2. 如权利要求l所述的方法，还包括基于第一电机的最小电机转矩和第 二电机的最大电机转矩相对于电池功率约束的情况来确定该第一、第二和第三 种情况。
3. 如权利要求2所述的方法，其中，该电池功率约束包括最大允许电池充 电功率和最大允许电池放电功率。
4. 如权禾腰求3所述的方法，其中，该第一种情况包括单个区域，其中， 该可用电池功率足以满足为实现第一 电机的最小电机转矩和第二电机的最大电 机转矩而所需的电池功率。
5. 如权禾腰求4所述的方法，其中，该优选输出转矩包括基于电机转矩约 束确定的最大输出转矩。
6. 如权利要求3所述的方法，其中，该第二种情况包括该最大允许电池 放电功率不足以满足为实现第一 电机的最小电机转矩和第二电机的最大电机转 矩而所需的电池功率。
7. 如权利要求6所述的方法，包括选择i^二种情况中的预定区域；以及基于电机转矩约束和电池功率约束为所选区域确定至少一个可获得的最 大输出转矩。
8. 如权利要求3所述的方法，其中，该第三种情况包括该最大允许电池 充电功率超过为实现第一 电机的最小电机转矩和第二电机的最大电机转矩而所 需的电池功率。
9. 如权利要求8所述的方法，包括选择该第三种情况中的预定区域；以及基于电机转矩约束和电池功率约束为所选区域确定至少一个可获得的最 大输出转矩。
10. 如权利要求1所述的方法，还包括用数学方程表示第一和第二电机的最大和最小电机转矩约束以及用数学 方程表示最大和最小电池功率约束； 用数学方程表示输出转矩；将表示最大和最小电池功率约束的数学方程变换为由具有对应半径的同 心圆构成的方程；将表示第一和第二电机的最大和最小电机转矩约束的数学方程变换为由 线构成的方程；以及将表示输出转矢巨的数学方程变换为由线构成的方程。
11. 如权利要求10所述的方法，还包括基于第一和第二电机的变换电机转矩约束以及变换电池功率约束，为第 -一，第二和第三种情况中所确定的一种情况中的所选区域确定至少一个变换的、 可获得的输出转矩；确定从电-机械变速器输出的变换的可获得的最大输出转矩；以及 将该所选区域的变换的可获得的最大输出转矩重新变换，以确定该所选区 域的第一和第二电机的优选输出转矩。
12. 如权利要求11所述的方法，其中，从该电-机械变速器输出的优选的 变换输出转矩包括所选区域的可获得的最大的变换输出转矩。
13. 如权利要求ll所述的方法，包括基于该变换电池功率约束的中心点 相对于第一和第二电机的变换最大和最小电机转矩约束的位置 择第二种情 况的该预定区域。
14. 如权利要求13所述的方法，包括第一区域，其中，该中心点的位置在 第一和第二电机的变换的最大和最小电机转矩约束的外部，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第- 电机的变换最小电机转矩约束和第二电机的变换最 大电机转矩约束。
15. 如权利要求13所述的方法，包括第二区域，其中，该中心点的位置小 于第一电机的变换最小电机转矩约束且小于第二电机的变换最大电机转矩约 束，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第一电机的变换最小电机转矩约束。
16. 如权利要求13所述的方法，包括第三区域，其中，该中心点的位置大于第一电机的变换最小电机转矩约束且大于第二电机的变换最大电机转矩约 束，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第二电机的变换最大电机转矩约 束。
17. 如权禾腰求13所述的方法，包括第四区域，其中，该中心点的位置在 第一和第二电机的变换电机转矩约束范围内，并且该变换的最大转矩输出包括 第二电机的变换最大电机转矩约束、第-电机的变换最小电机转矩约束、以及 该变换输出转矩与变换最大电池功率的切点中的-一个。
18. 如权利要求13所述的方法，包括第五区域，其中，该中心点的位置在 第一 电机的变换电机转矩约束范围内并且小于第二电机的变换最大电机转矩约 束，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第二电机的变换最大电机转矩约 束、第二电机的变换最小电机转矩约束、第一电机的变换的最大电机转矩约束、 以及该变换输出转矩与变换最大电池功率的切点中的一个。
19. 如权禾腰求13所述的方法，包括第六区域，其中，该中心点的位置大 于第一电机的变换最大电机转矩约束并且在第二电机的变换电机转矩约束范围 内，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第一电机的变换最大电机转矩约 束、第一电机的变换最小电机转矩约束、第二电机的变换最大电机转矩约束、 以及该变换输出转矩与变换最大电池功率的切点中的一个。
20. 如权禾腰求13所述的方法，包括第七区域，其中，该中心点的位置大于第一电机的变换电机转矩约束并且小于第二电机的变换最小电机转矩约束， 并且该变换的可获得的最小转矩输出包括第一电机的变换最大电机转矩约束、 第一电机的变换最小电机转矩约束、第二电机的变换最小电机转矩约束、第二 电机的变换最大电机转矩约束、以及该变换输出转矩与变换最大电池功率的切 点中的一个。
21. 如权利要求ll所述的方法，包括基于该变换电池功率约束的中心点 相对于第i -和第二电机的最大和最小电机转矩约束的变换平均值的位置来选择 第-:种情况的该预定区域。
22. 如权利要求21所述的方法，包括第-区域，其中，该屮心点的位置大于第一电机的电机转矩约束的变换平均值并且小于第二电机的电机转矩约束的 变换平均值，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第一电机的变换最小电 机转矩约束和第二电机的变换最大电机转矩约束。
23. 如权利要求21所述的方法，包括第二区域，其中，该中心点的位置大于第- - 电机的电机转矩约束的变换平均值并且大于第二电机的电机转矩约束的 变换平均值，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第一电机的变换最小电 机转矩约束。
24. 如权禾腰求21所述的方法，包括第三区域，其中，该中心点的位置小 于第一电机的电机转矩约束的变换平均值并且小于第二电机的电机转矩约束的 变换平均值，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第二电机的变换最大电 机转矩约束中的一个。
25. 如权禾腰求21所述的方法，包括第四区域，其中，该中心点的位置小 于第一电机的电机转矩约束的变换平均值并且大于第二电机的电机转矩约束的 变换平均值，并且该变换的可获得的最大转矩输出包括第一电机的变换最大电 机转矩约束、第一电机的变换最小电机转矩约束、第二电机的变换最小电机转 矩约束、第二电机的变换最大电机转矩约束中的一个。
26. 如权利要求10所述的方法，包括计算表示最大和最小电池功率约束 的变换数学方程、表示第一和第二电机的最大和最小电机转矩约束的变换数学 方程与表示输出转矩的变换数学方程的交点。
27. 如权禾腰求26所述的方法，还包括基于情况和区域计算交点。
28. 如权利要求27所述的方法，其中，基于情况和区域计算出的交点包括 该变换的最大转矩输出。
29. 如权利要求28所述的方法，其中，当表示最大和最小电池功率约束的变换数学方程不与表示第一和第二电机的最大和最小电机转矩约束的变换数学 方程相交时，该变换的最大转矩输出包括该变换的可获得的最大转矩输出。
全文摘要
本发明公开了一种确定电-机械动力系统最小最大转矩极限的系统约束方法，其中该动力系包括电-机械变速器，该变速器机械地操作连接到适于将功率传递到输出元件上的内燃机和电机。一种用于控制该电-机械变速器的方法包括确定用于第一和第二电机的最小和最大电机转矩约束，并且用电池功率约束确定可用电池功率。基于电池功率约束和电机转矩约束来确定第一、第二和第三种情况中的一种。确定用于传递至电-机械变速器的输出元件的优选输出转矩。
文档编号B60W10/115GK101474995SQ200810246379
公开日2009年7月8日 申请日期2008年10月31日 优先权日2007年11月1日
发明者A·H·希普, T·-M·谢 申请人:通用汽车环球科技运作公司