在混合动力电动车辆中自动牵引力控制的方法

专利名称：在混合动力电动车辆中自动牵引力控制的方法
技术领域：
本发明一般而言涉及一种为车辆动力传动系统提供牵引力控制的方法。具体地，本发明涉及一种为混合动力电动车辆的动力传动系统提供自动牵引力控制的方法。
背景技术：
对于机动车辆来说，牵引力控制系统已经发展成为表现增加稳定性的一个特征，通常其工作是为了响应于检测到的车轮空转情况而减少转矩。为了实现转矩的减少，已经发展了多种不同的方法对多个不同的变量进行控制，包括控制发动机燃料、点火延迟、节流阀和不同类型的操纵制动。一般来说，通过精确监测从动轮的速度并将其与非从动轮的速度或参考车速相比就能够检测到车轮空转情况。
在传统的重型车辆中，通常利用发动机转矩输出控制的方式实现牵引力控制。当检测到车轮空转情况时，自动牵引力控制系统(ATC)的控制器通过数据通信总线将发动机转矩减少的请求送到发动机控制模块(ECM)，如通过使用相应通信协议的汽车工程师学会(SAE)J1939控制器局域网(CAN)的数据链路发送消息。SAEJ1939通信标准一般用于重型车辆，能够实现这些标准的ATC控制器、发动机控制器和数据通信总线均是商用的。这里所提到的SAEJ1939，确切地说是SAEJ1939-71“车辆应用层”，是基于1999年6月5日的用于投票的草案。
由于混合动力电动车辆只是被有限地用于商用而且其动力传动系统及体系结构的变化很多，所以如重型汽车或巴士的混合动力电动车辆(HEV)的自动牵引力控制系统还没有标准化而且也没得到广泛的使用。已知的各种混合动力传动系体系是用来管理混合动力车辆中各种主要原动机的输入和输出转矩的，该原动机通常主要是指内燃机和电机。串联式混合动力体系通常具有这样的特点，用内燃机驱动发电机，然后发电机又将电功率提供给动力传动系和电池组。在串联式混合动力体系中内燃机并不直接与传动系机械连接。也可以使发电机工作在电动机运行模式，以便为内燃机提供起动功能，同样地通过使其工作在发电机模式，电动传动系就能够回收车辆制动能，用来给电池组充电。并联式混合动力体系通常具有这样的特点，内燃机与电动机均与传动系直接地机械连接。传动系通常包括换档变速器，它能提供必要的齿轮齿数比，以具有较宽的工作范围。
已知的电动变速器(electrically variable transmission)(EVT)通过将串联式和并联式混合动力传动系统的体系结构特征结合在一起而提供可变速度。在内燃机和最终的驱动单元之间具有直接的机械通道，这样的EVT是可行的，这样就能够实现高的传动效率并且造价比较低以及较少的笨重的电动机部件。EVT还可以与机械独立于最终驱动的发动机操作一起工作或能以不同的机械/电气分离贡献(split contribution)工作，这样就能够实现高转矩的连续可变速度比、电气支配的启动(electrically dominated launches)、再生制动、发动机停机空转和多模式工作。这样的动力传动系统很适于控制传动系的输出转矩，从而实现自动牵引力控制。但是，需要实现混合动力电动车辆、尤其是具有EVT动力传动系统的混合动力电动车辆的自动牵引力控制的控制方法和算法。
因此，就要求开发一种实现混合动力电动车辆、尤其是变速器包括EVT的混合动力电动车辆的自动牵引力控制的方法。对于利用现有的通信标准和现有实现这些标准的硬件和软件来实现提供自动牵引力控制的方法也是特别需要的，现有的通信标准如SAEJ1939。

发明内容
本发明是一种为车辆动力传动系统提供自动牵引力控制的方法，该车辆动力传动系统具体的是混合动力电动车辆的车辆动力传动系统，更具体的是包括EVT的动力传动系统。
该方法在为车辆动力传动系统提供牵引力控制方面具有独特的优势，其中该动力传动系统包括内燃机、一个或多个电机、变速器，该变速器可操作地耦合于电机和发动机并且适于响应于变速器转矩输入提供变速器转矩输出，其中该变速器转矩输入是从发动机和电机中任一个或两者作为转矩输出接收的。该动力传动系统还包括系统控制器，它适用于确定所需要的输出转矩并且以此控制变速器的输出转矩；牵引力控制器，适用于检测车轮空转情况并且响应于这种情况提供多个第一输出转矩指令消息；以及控制器总线，它适用于将多个第一输出转矩指令消息从牵引力控制器提供到系统控制器。
该方法通常包括利用如牵引力控制器的第一控制器针对车轮空转情况监控车辆动力传动系统的步骤。如果检测到车轮空转情况，则该方法包括将多个第一输出转矩指令消息优选地通过控制器总线从第一控制器发送到第二控制器的步骤，该第二控制器例如是系统控制器，其适用于确定所需要的输出转矩。该方法还包括利用所需要的转矩确定参考输出转矩的步骤，和将与多个第一输出转矩指令消息对应的多个牵引力控制输出转矩指令确定为参考输出转矩的函数的步骤。该方法的最后步骤包括基于多个牵引力控制输出转矩指令来控制车辆动力传动系统的转矩输出的步骤。
该方法的独特优势表现在其能够利用现有的通信标准(例如SAEJ1939)和现有的硬件及软件(例如实现该标准的自动牵引力控制模块和发动机控制模块)来实现以提供混合动力电动车辆动力传动系统的自动牵引力控制。该方法的独特优势还表现在能够对用于控制变速器的输出转矩的牵引力控制输出转矩进行计算，包括来自发动机和一个或多个电机的输出转矩贡献。这相对于只适用于控制发动机的输出转矩的现有技术牵引力控制系统来讲是一个进步。本发明的优势还表现在由于通常与电机相关的更快的转矩响应，所以它对于车轮空转情况能够提供比现有技术的只针对发动机的牵引力控制更快的转矩响应。


结合附图将能够更充分地理解本发明，其中图1是一个两模式、复合分离(compound-split)的电动变速器的优选形式的机械硬件的示意图，其特别适用于本发明的控制；图2是实现本发明的控制的优选系统体系结构的电气和机械示意图；图3是关于这里所公开的示范性EVT的输入和输出速度的操作的不同区域的图示；图4是在本发明的输入速度控制中使用的EVT输入元件转矩估计的框图；图5是本发明的方法的步骤的流程图；图6A是进一步描述图5所示的方法的一个步骤的流程图；
图6B也是进一步描述图5所示的方法的一个步骤的流程图；图7是描述根据本发明的方法的信息流的框图；图8是描述本发明的方法的框图；图9是输出转矩和转矩减少百分比作为与本发明第一实施例相关的时间的函数的图示；和图10是输出转矩和转矩减少百分比作为与本发明第二实施例相关的时间的函数的图示。
具体实施例方式
首先参考图1和2，通常用11来表示车辆动力传动系。在该动力传动系11中是一个多模式、复合分离的电动变速器(EVT)的表示形式，其特别适用于实现本发明的控制并且在图1和图2中通常用附图标记10来表示。然后，对这些附图做详细的说明，EVT具有输入元件12，它可以具有可由发动机14直接驱动的轴的性质，或如图2所示的那样，可以将瞬时扭转减振器16包括在发动机14的输出元件和EVT10的输入元件之间。瞬时扭转减振器16可以与转矩转换装置(未示出)是一体的或与其结合使用，以允许发动机14选择性地与EVT10啮合，但是必须明确的是，这样的转矩转换装置不用来改变或控制EVT10工作的模式。
在所述的实施例中。发动机14可以是内燃机，如柴油机，其更适于提供以固定的每分钟转数(RPM)传递的可用的动力输出。在图1和2所描述的示范性实施例中，在起动后，并且在其多数输入期间，发动机14可以依据是由驾驶者的输入和行驶情况确定的所需要的工作点以一个或多个恒定速度工作。
EVT10利用三个行星齿轮子集24、26和28。第一行星齿轮子集24有一个外齿轮元件30，通常设计为环形齿轮，其包围(circumscribe)一内齿轮元件32，通常设计为太阳齿轮。多个行星齿轮元件34可转动地安装在支架36上，这样每个行星齿轮元件34均既可以与外齿轮元件30啮合又可以与内齿轮元件32啮合。
第二行星齿轮子集26也有一个外齿轮元件38，通常设计为环形齿轮，其包围一内齿轮元件40，通常设计为太阳齿轮。多个行星齿轮元件42可转动地安装在支架44上，这样每个行星齿轮42均既可以与外齿轮元件38啮合又可以与内齿轮元件40啮合。
第三行星齿轮子集28也有一个外齿轮元件46，通常设计为环形齿轮，其包围一内齿轮元件48，通常设计为太阳齿轮。多个行星齿轮元件50可转动地安装在支架52上，这样每个行星齿轮50均既可以与外齿轮元件46啮合又可以与内齿轮元件48啮合。
当所有三个行星齿轮子集24、26和28均为它们自己正确形式的“简单的”行星齿轮子集时，通过毂衬衬齿轮54，将第一行星齿轮子集24的内齿轮元件32连接到第二行星齿轮子集26的外齿轮元件38上，这样将第一和第二行星齿轮子集24和26复合在一起。通过套轴58，将连接在一起的第一行星齿轮子集24的内齿轮元件32与第二行星齿轮子集26的外齿轮元件38继续连接到第一电动机/发电机56上。这里所提到的第一电动机/发电机56也可以用不同的名称来指代，如电动机A或MA。
由于通过轴60将第一行星齿轮子集24的支架36与第二行星齿轮子集26的支架44连接，所以行星齿轮子集24和26有了进一步的复合。这样，第一和第二行星齿轮子集24和26的支架36和44是分别连接在一起的。通过转矩转换装置62将轴60选择性地连接到第三行星齿轮子集28的支架52上，该转矩转换装置用来辅助选择EVT10的工作模式，在下面将对该装置做更充分的解释。这里所提到的转矩转换装置62也可以用不同的名称来指代，如第二离合器、离合器二或C2。
第三行星齿轮子集28的支架52直接连接到变速器输出元件64上。当EVT10用于陆地车辆时，输出元件64可以连接到车轴(未示出)上，接下来，在驱动元件(也未示出)处终止。该驱动元件可以包括使用在车辆上的前轮或后轮，或者是履带式车辆的驱动齿轮。
通过包围轴60的套轴66，将第二行星齿轮子集26的内齿轮元件40连接到第三行星齿轮子集28的内齿轮元件48。通过转矩转换装置70，将第三行星齿轮子集28的外齿轮元件46选择性地连接到由变速器箱体68所代表的地面。转矩转换装置70也用于辅助选择EVT10的工作模式，将在下文对该装置进行解释。这里所提到的转矩转换装置70也可以用不同的名称来指代，如第一离合器、离合器一或C1。
此外，套轴66继续与第二电动机/发电机72连接。第二电动机/发电机72也可以用不同的名称来指代，如电动机B或MB。所有行星齿轮子集24、26和28及电动机A和电动机B(56、72)均是同轴取向的，围绕着轴向放置的轴60。很清楚，电动机A和B均是环形结构，以允许它们包围三个行星齿轮子集24、26和28，这样就能够沿电动机A和B的径向向里放置行星齿轮子集24、26和28。这种结构确保EVT10的总包络，也就是圆周尺寸是最小的。
主动齿轮80从输入元件12呈现。如上所述，主动齿轮80将输入元件12固定连接到第一行星齿轮子集24的外齿轮元件30上，因此，主动齿轮80就能够接收来自发动机14和/或电动机/发电机56和/或72的动力。主动齿轮80与惰轮82啮合，接下来，惰轮82与固定在轴86一端的传动齿轮84啮合。轴86的另一端可以固定到变速器液体泵88，它从机油盘37中提供变速器液，然后将高压液体传送到调节器39，该调节器将一部分液体返回到机油盘37并且在管道41中提供调节后的管道压力。
在所述示范性机械布置中，输出元件64通过EVT10中的两个不同的齿轮系接收动力。当激励第一离合器C1时，选择第一模式或齿轮系，以将第三行星齿轮子集28的外齿轮元件46“接地”。当松开第一离合器C1时，选择第二模式或齿轮系，同时激励第二离合器C2，以将轴60连接到第三行星齿轮子集28的支架52上。
本领域技术人员可以明白，在其各工作模式中，EVT10均能提供从相对慢到相对快的输出速度的范围。这种两种模式的结合，其中在各模式中均具有从慢到快输出速度的范围，允许EVT10推动车辆从静止状态到公路速度。另外，其中同时使用离合器C1和C2的固定比率状态是可获得的以用于通过固定齿轮齿数比将输入元件有效机械耦合到输出元件。此外，其中离合器C1和C2同时松开的中立状态是可获得的以用于将输出元件从变速器机械解耦合。最后，EVT10能够在模式间同步换档，在该模式中离合器C1和C2中的转差速度基本上为零。关于示范性EVT的工作的其它细节可以在共同转让的公开号为5931757的美国专利中找到，在这里引用该文的全部内容以供参考。
发动机14优选是柴油机并且由如图2所示的发动机控制模块(ECM)23电子控制。ECM23是基于常规微处理器的柴油机控制器，该柴油机控制器包括如微处理器、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、电可编程只读存储器EPROM、高速时钟、模拟数字(A/D)和数字模拟(D/A)电路、和输入/输出电路及装置(I/O)和适当的信号调节及缓冲电路等的普通元件。ECM23用来从各种传感器处得到数据并且通过多条分立线路分别控制发动机14的各种致动器。为了简单起见，通常以通过集合线35与发动机双向接口来表示ECM23。由ECM23读出的各种参数中有机油盘和发动机的冷却液温度、发动机速度(Ne)、涡轮压力和周围空气的温度及气压。可以由ECM23控制的各种致动器包括喷油嘴、风扇控制器、包括电热塞和格栅式进气加热器的发动机预热器。ECM优选的是响应于由EVT控制系统提供的转矩指令Te_cmd，对发动机14提供公知的基于转矩的控制。本领域技术人员对这样的发动机电子设备、控制及数量是很熟悉的，所以在这里不需要对此做更详细的解释。
如前面描述所表现的，EVT10选择性地接收来自发动机14的动力。如现在继续参考图2所做的解释，EVT10也接收来自电能存储装置的动力，该电能存储装置如在电池组模块(BPM)21中的一个或多个电池。在不改变本发明的原理的情况下，也可以使用其它具有存储电能及分配电能能力的电能存储装置来代替电池。BPM21是通过DC线路27与双动力变换器模块(DPIM)19耦合的高压DC。根据BPM21是充电还是放电可以将电流转换到BPM21或是从BPM21转换电流。DPIM19包括一对电源变换器和各自的电动机控制器，该电动机控制器用来接收电动机控制指令并且依据该指令控制变换器状态，以提供电动器驱动或再生功能。电动机控制器是基于微处理器的控制器，该控制器包括如微处理器、只读存储器ROM，随机存取存储器RAM、电可编程只读存储器EPROM、高速时钟、模拟数字(A/D)和数字模拟(D/A)电路、和输入/输出电路及装置(I/O)和适当的信号调节和缓冲电路等的普通元件。在电动机运行控制中，各变换器接收来自DC线路的电流并且通过高压相位线29和31将AC电流提供到各电动机。在再生控制中，各变换器通过高压相位线29和31接收来自电动机的AC电流并且将该电流提供到DC线路27。提供给变换器的净DC电流或者从变换器得到的净DC电流确定了BPM21的充电或放电工作模式。优选地，MA和MB是三相AC电机，并且变换器包括互补的三相功率电子设备。通过DPIM19从电动机的相位信息或常规的旋转传感器也能分别导出MA和MB各自的电动机速度信号Na和Nb。本领域技术人员对这样的电动机、电子设备、控制及数量是很熟悉的，所以在这里不需要对此做更详细的解释。
系统控制器43是基于微处理器的控制器，该控制器包括如微处理器、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、电可编程只读存储器EPROM、高速时钟、模拟数字(A/D)和数字模拟(D/A)电路、数字信号处理器(DSP)、和输入/输出电路及装置(I/O)和适当的信号调节和缓冲电路等的普通元件。在示范性实施例中，系统控制器43包括一对基于微处理器的控制器，指定为车辆控制模块(VCM)15和变速器控制模块(TCM)17。例如，VCM15和TCM17可以提供与EVT和车辆底盘相关的各种控制和诊断功能，如包括与再生制动、防抱死制动及牵引力控制配合的发动机转矩指令、输入速度控制和输出转矩控制，如本文所述的。特别是针对EVT的功能性，系统控制器43用于直接从各种传感器中得到数据并且通过多个离散的线路分别直接控制EVT的各种致动器。为了简单起见，以通过集合线33与EVT双向接口来表示系统控制器43。应特别注意的是，系统控制器43从旋转传感器接收到频率信号，并将其处理成输入元件12的速度Ni和输出元件的速度No，用来控制EVT10。系统控制器也从压力开关(未单独在图中示出)接收压力信号并对其进行处理，以监控离合器C1和C2的作用室压力。还有一种选择，也可以使用具有能够进行大范围压力监控的压力转换器。系统控制器也可以将PMW和/或二元控制信号提供给EVT10以控制离合器C1和C2的填充和排出以用来将其应用和松开。另外，系统控制器可以接收变速器机油盘37的温度数据，如用来自常规的热电偶输入(未单独在图中列出)以得到机油盘温度Ts，并且能够提供从输入速度Ni和机油盘温度Ts得出的PWM信号，以通过调节器39控制管道压力。通过受螺线管控制的滑阀响应于PWM和上面所提到的二元控制信号能够实现离合器C1和C2的填充和排出。同样地，管道压力调节器39也可以是螺线管控制的，以根据所述的PWM信号建立调节后的管道压力的变种。本领域技术人员对这样的管道压力控制是很熟悉的。从输出速度No、MA的速度Na和MB的速度Nb可以得出离合器C1和C2的离合器转差速度；特别地，C1的滑动是No和Nb的函数，而C2的滑动是No、Na和Nb的函数。同样要说明的是用户接口(UI)块13，包括系统控制器43的输入，如车辆节流阀位置、用于可获得驱动范围选择的按钮式换档选择器(PBSS)、制动力及在其它部件之间的快速空转要求。系统控制器43确定转矩指令Te_cmd并且将其提供给ECM23。转矩指令Te_cmd代表了由系统控制器所确定的发动机所需要的EVT的转矩贡献。
所述的各种模块(也就是，系统控制器43、DPIM19、BPM21、ECM23)通过控制器局域网(CAN)总线25进行通信。CAN总线25允许在各模块之间进行控制参数和指令的通信。使用的特殊通信协议是专用的。例如，对重型车辆来说优选的协议是汽车工程师学会的标准J1939(SAEJ1939)。CAN总线及应用协议在系统控制器、ECM、DPIM、BPIM和其它控制器如防抱死制动及牵引力控制器之间提供稳健的信息传递及多控制器接口，将其作为自动牵引力控制模块(ATCM)45进行说明。
参考图3，描述了EVT10的沿水平轴的输出速度No对在纵轴上的输入速度Ni的图。线91表示的是同步工作状态，即对离合器C1和C2以相对基本为零的转差速度同时工作时输入速度和输出速度之间的关系。同样地，它代表了基本上在各模式之间可以发生同步换档时或在通过同时使用离合器C1和C2而实现将输入端直接机械耦合到输出端时，输入输出速度之间的关系，也称为固定比率。能够产生图3中的线91所述的同步工作的一个特殊的齿轮组关系如下外齿轮元件30有91个齿，内齿轮元件32有49个齿，行星齿轮元件34有21个齿；外齿轮元件38有91个齿，内齿轮元件40有49个齿，行星齿轮元件42有21个齿；外齿轮元件46有89个齿，内齿轮元件48有31个齿，行星齿轮元件50有29个齿。在这里提到线91时也可以有不同的名称如同步线、换档比率线或固定比率线。
在换档比率线91的左侧是第一模式的操作93的优选区域，其中在第一模式中使用C1而松开C2。在换档比率线91的右侧是第二模式的操作95的优选区域，其中在第二模式中松开C1而使用C2。当在这里提到离合器C1和C2时，术语使用表示通过各离合器的实质转矩传递容量，而术语松开表示通过各离合器的非实质的转矩传递容量。由于通常优选的是使从一个模式同步换档到另一个模式，所以通过两个离合器使用固定比率使得转矩从一个模式转换到另一个模式，其中在松开当前使用的离合器之间的一段有限时间使用当前松开的离合器。而且，通过继续使用与即将进入的模式相关的离合器并且松开与即将退出的模式相关的离合器，当退出固定比率时完成模式变换。虽然操作93的区域是EVT在模式1工作的优选区域，但这并不是说EVT的模式2操作在该区域不能或不会发生。但是，通常来讲，优选在区域93中在模式1操作，因为模式1能够使用特别适于各方面(例如，重量、尺寸、成本、惯性容量等)的齿轮组和电动机硬件以达到区域93的高起动转矩。同样地，虽然操作95的区域通常是EVT的模式2工作的优选区域，但这并不是说EVT的模式1操作在该区域不能或不会发生。但是，通常来讲，优选在区域95中在模式2操作，因为模式2能够使用特别适于各方面(例如，重量、尺寸、成本、惯性容量等)的齿轮组和电动机硬件以达到区域95的高速度。当换档进入模式1时，就认为其是换到了低档并且根据Ni/No的关系与较高的齿轮齿数比相关联。同样地，当换档进入模式2时，就认为其是换到了高档并且根据Ni/No的关系与较低的齿轮齿数比相关联。
对于在模式1和模式2期间的变速器速度控制，利用适用于旋转体的牛顿定律确定EVT的动态方程N_dot＝(1/J)*Tsum其中N_dot是转动加速度；J是转动惯量；和Tsum是对惯量J作用的外部转矩的总和。
在示范性EVT中，相对于模式1和模式2，利用对于各独立自由体图表的牛顿定律确定下述矩阵方程，分别是[Ni_dot No_dot]T＝[A1]*[Ti Ta Tb To]T[Ni_dot No_dot]T＝[A2]*[Ti Ta Tb To]T其中Ni_dot是输入元件的加速度；No_dot是输出元件的加速度；Ti是外加的输入元件转矩；Ta是外加的电动机A的转矩；Tb是外加的电动机B的转矩；To是外加的输出元件转矩；和A1和A2是2×4的参数值的矩阵，其分别是由硬件齿轮和轴内连接以及估计的适用于模式1和模式2的硬件惯性确定的。
也可以用其它不同的独立元件的加速度代替上面所述的那些参数，以得到一个相似的矩阵方程。由于在其它控制传动和车辆控制的区域，输入和输出速度均是通常感兴趣的量，所以选择Ni_dot和No_dot作为最有利的手段。
模式1和模式2的矩阵方程形式是相同的。但是，在A1和A2中的参量常数可以是不同的。所以，这里所提到的模式1或模式2也同等地适用于另一个。
所要控制的系统的基本模式模型根据本发明提供变速器输入速度控制的基础。对示范性EVT，优选通过电动机转矩Ta和Tb进行输入速度控制而不是通过输入元件的输入转矩Ti或输出元件的输出转矩To进行控制。因此，Ti和To均被认为是不由本发明控制的外部输入或干扰转矩。所以，基本模式模型重新排列成求解电动机转矩Ta和Tb的矩阵方程，如下所示[Ta Tb]T＝[B1]*[Ti To Ni_dot No_dot]T其中B1是2×4的参数值的矩阵，其分别是由硬件齿轮和轴内连接以及估计的适用于模式1和模式2的硬件惯性确定的，并且表示通常称为的工厂模型(plant model)。
本发明的EVT速度控制中使用了改进后的模式模型。基于工厂动态模型参数、B1及特别用公式表示到模型的输入(Ti，To，Ni_dot，No_dot)来计算电动机转矩指令。下面将描述对这些特别用公式表示的输入的应用的选择。
优选的实现输入元件转矩Ti的方法是提供用于Ti的估计的输入转矩Ti_est。图4提供了确定估计的输入转矩Ti_est的方法的框图。通过系统控制器43将发动机转矩指令Te_cmd提供给ECM23。然后ECM23提供所产生的实际发动机转矩的估计值Te_est，并将其提供给系统控制器43。然后系统控制器43利用一张经验得出的查找表计算出输入元件的转矩损失的估计值Ti_loss，其中该表是关于输入元件速度Ni的函数。这些经验得出的损失表示由于摩擦、变速器油泵损失及发动机从动零件等所引起的发动机的转矩的减少。然后从发动机的所产生转矩的估计值中减少损失估计值，以计算估计的输入转矩Ti_est。通过用这样的方式计算Ti_est、Ta和Tb，以考虑和抵消估计的变速器输入转矩对变速器输入速度的影响。
优选的实现输出元件转矩To的方法是提供用于To的由变速器产生的所需输出转矩To_des。在这里所述的用于EVT输入速度控制中的改进模型中，将To认为是对输出元件作用的外部转矩。假定外部输出转矩与EVT引起的输出转矩相等并且方向相反，则将To折合到To_des。基于以下几个方面确定To_des，如驾驶者输入的加速器踏板位置、制动踏板位置、换档选择器位置；车辆动态状况如加速度变化率或减速度变化率；EVT操作状况如温度、电压、电流和速度。
To_des也可以包括针对控制的系统约束输出转矩目标值。当所述要求在系统容量范围之内时，它可以对应于车辆操作者所要求的转矩。但是它也可以对应于约束输出转矩，该转矩是根据系统极限而对系统进行要求的。To_des也可以根据除系统容量之外的其它因素来进行约束，如车辆可驾驶性和稳定性考虑。也可以根据在现有操作状况下的最大和最小输入转矩容量(Ti_min，Ti_max)、在当前操作状况下的最小和最大电动机转矩(Ta_min，Ta_max，Tb_min，Tb_max)及在当前操作状况下的最小和最大电池功率容量(Pbatt_min，Pbatt_max)来确定约束输出转矩。
通过To或To_des，可以计算出Ta和Tb，及如上所述得到Te并将它们提供给各自的控制器以执行必要的控制指令，以便产生所需的变速器输出转矩。即使首先是作为一个中间值及分解为与Ta、Tb和Te，也就是Ta_cmd、Tb_cmd和Te_cmd相关的控制指令中，这里的To_des也可以称为一个指令或To_cmd。关于动力传动系统11和To_des及To的确定方法的其它细节可以在2003年10月14日提交的共同转让以及共同待审的美国专利10/686511中找到(代理人案件No.GP-304338)，在这里结合其全部内容以供参考。
除了上面所列出的固素外，也可以根据需要调整动力传动系统11及To_des，以直接或间接地将其它因素考虑进去，包括与车轮及路面相关的动态情况。例如，轮胎类型(如胎面花纹、轮胎成分)及状况(如轮胎磨损、轮胎充气)、路面类型(如铺过的、没有铺过的或其它路面)及状况(如路面温度、维护状态、降雨、杂质等)和其它因素。已知当上面列出的因素进行特定的结合时(如高To_des和潮湿或被雪覆盖的路面)会发生车轮空转的情况，其中不能获得To_des作为变速器的To。这里根据本发明所述的方法，为了调整动力传动系统11使其适应各因素结合而可能引起车轮空转的不同情况，车辆的动力传动系统适于结合自动牵引力控制以检测车轮空转的情况，临时超越To_des_cmd，并且提供新的牵引力控制输出转矩指令To_trac_cmd，该指令适于减小变速器的输出转矩，因此能消除车轮空转的情况。
参考图5-10，本发明包括一种方法100，通过控制车辆动力传动系统200(如车辆动力传动系统11)的输出转矩对牵引力进行控制。尽管方法100可以与动力传动系统11一起使用，这里所指的是与动力传动系统11连接，但是相信它也可以用于许多车辆动力传动系统200中，特别是各种混合动力电动车辆的动力传动系统和具有包括EVT的变速器的混合动力电动车辆。
根据图5-8，方法100包括这些步骤用第一控制器205对车辆动力传动系统200的车轮空转情况进行监控110；如果检测到车轮空转的情况，则将多个第一输出转矩指令消息210从第一控制器205发送120到第二控制器215，该第二控制器适于通过控制器总线220确定动力传动系统200的所需输出转矩225To_des；用To_des225确定130参考输出转矩230To_ref；将与多个第一输出转矩指令消息210对应的多个牵引力控制输出转矩指令235To_trac_cmd确定140为To_ref230的函数；和基于多个牵引力控制系统输出转矩指令235控制150车辆动力传动系统的输出转矩To，该动力传动系统如车辆动力传动系统11。可以通过一台或多台计算机中的多个步骤或指令执行方法100，优选的是用如ATCM45和系统控制器43的第一控制器205和第二控制器215执行。
再参考图5、7和8，方法100包括步骤用第一控制器205对车辆动力传动系统200的车轮空转情况进行监控110，该车辆动力传动系统如是车辆动力传动系统11。第一控制器205也优选是常规的自动牵引力控制器，如ATCM45。第一控制器205优选适于通过监控车轮(未示出)的车轮速度来监控和检测车轮空转情况，该车轮包括从动轮和非从动轮，其可以利用常规的车轮速度传感器240及利用常规方法检测车轮空转情况或者事件，例如通过结合一种控制算法已识别出其中一个从动轮在非从动轮的平均或中间车轮速度上增加了超过一个阈值作为车轮空转情况。但是，在本发明的范围内，监控110和检测的其它装置和方法也可以用来检测车轮空转情况，如已知的对车辆动力传动系统的一定加速特性进行监控110的方法。典型地将用于规定车轮空转情况的方法或标准作为计算机程序202或多个程序和/或可标定的值或多个值存储在第一控制器205中，并且能够使用已知的控制程序或算法和标定方法根据特殊的车辆动力传动系统200的所需的动态操作特性进行更改或调整，在该动力传动系统200中使用方法100。
再参考图5、7和8，如果检测到车轮空转情况，则方法100包括将多个第一输出转矩指令消息210从第一控制器205发送120到第二控制器215的步骤，该第二控制器适于通过控制器总线220确定动力传动系统200的所需输出转矩225。如上面所提到的，优选的，第一控制器205是如ATCM45的自动牵引力控制器，并且根据检测到的车轮空转情况，其适于通过如CAN总线25的控制器总线220提供多个第一输出转矩指令消息210。第一输出转矩指令消息210可以包括任何合适的消息，并且根据任何适合的数据通信协议或消息格式进行公式化及传送。但是，优选的，多个第一牵引力控制消息210包括TSC1(“转矩/转速控制”)消息，该消息是根据SAEJ1939-71中所提出的标准确定并进行通信的。同样可以作为优选方案的是，第一牵引力控制消息210包括转矩指令参数，如在SAEJ1939中限定的“超越控制模式(Override Control Mode)”参数，及执行优先级参数，如在SAEJ1939中限定的“超越控制模式优先级(Override Control Mode Priority)”参数。在第一牵引力控制消息210是根据SAEJ1939-71的TSC1消息的情况下，转矩指令参数和执行优先级参数具有如表1所示的允许值的范围，其是由根据SAEJ1939-71限定的。
表1 SAEJ1939-71传动系控制参数

在常规的牵引力控制和控制方法中，如ATCM45的ATCM将TSC1消息传送到如ECM23的ECM。根据现在可用的工业方法，优选的是，将来自ATCM的TSC1消息寻址到ECM。ECM适于用已知的方法监控存在TSC1消息的控制器总线，并且响应于传递来的消息对发动机14进行控制。根据常规的工业方法及硬件，来自ATCM的ATCM110消息与设置为“速度/转矩极限控制”的超越控制模式参数一起发送。该关于超越控制模式参数的设置是该参数的转矩极限的设置，并且适于将发动机输出转矩限制到固定参考发动机转矩(典型的是最大发动机输出转矩)的一个百分比，而不是实际转矩指令值，如SAEJ1939所述。虽然具有设置为速度/转矩极限控制的超越控制模式参数的TSC1消息也适于并且被广泛用于控制车辆动力传动系统，该动力传动系统包括内燃机和变速器，但是SAEJ1939的牵引力控制系统的硬件、软件和消息参数的常规用法并不适于直接对如车辆动力传动系统11的混合动力电动车辆的动力传动系统提供牵引力控制。这是因为除了如发动机14的内燃机之外，如车辆动力传动系统11的混合动力电动车辆的动力传动系统具有对必须要控制的变速器输出转矩进行控制的附加输入，也就是，还有这里所述的如MA56和MB72的电机或多个电极，它们并不适于通过TSC1消息的常规执行和使用进行控制。而且，事实上，即使要直接控制混合动力电动车辆中的发动机，也不需要适于与设置为速度/转矩极限控制的超越控制模式参数一起发送TSC1消息的常规商用硬件，这是因为为了优化系统性能它通常需要命令发动机达到一个特定的发动机输出转矩，如这里所述的Te，而不是一个转矩极限值。但是，方法100适用于利用如ATCM45和ECM23的ATCM和ECM的常规商用硬件、如SAEJ1939的常规商用协议和与设置为速度/转矩极限控制的超越控制模式一起从牵引力控制可得到的常规的TSC1消息，并且还可以充分利用混合动力电动车辆的转矩输出控制的灵活性以提供对车辆动力传动系统200的牵引力控制，该车辆动力传动系统包括发动机、一台或多台电机及EVT，如在此进一步所述的。在车辆动力传动系统200中，将如上面所提到的常规牵引力控制系统的硬件及软件与方法100的实现结合使用是本发明的一个特别的优点。
再参考图5、7和8，结合将第一输出转矩指令消息210发送120到第二控制器215的步骤，第二控制器215对控制器总线220进行监控以检测第一输出转矩指令消息210的存在。可以用如在像ECM23的发动机控制器中正常执行的那些已知的硬件、软件和控制算法来对控制器总线进行监控，以检测到第一输出转矩指令消息210的存在。例如，可以用持久计数器对消息进行监控，该持久计数器适于确定一个或多个消息的存在。同样的，与将多个第一输出转矩指令消息210传送120到第二控制器215的步骤相结合，第二控制器215适于利用现有的用于接收、存储和处理这些消息的硬件和软件来接收、存储和处理多个第一输出转矩指令消息210中的每一个，如图8的块300所示。如上所述，如系统控制器43的第二控制器200也同样适于结合由系统控制器215执行的控制循环，不间断地确定To_des 225，就如这里所述的并且如图8的块310所述。
现在参考图5、7和8，方法100也包括确定130参考输出转矩(To_ref)230的步骤。To_ref 230可以是任何一个参考输出转矩，只要其适于与方法100的其余步骤相结合以确定多个牵引力控制输出转矩指令就可以。但是，优选的是，To_ref包括如车辆动力传动系统11的车辆动力传动系统在时间tO对应于多个第一输出转矩指令消息中第一个的接收的To_des(To_des(tO)226)，其对应于车轮空转情况的开始，如图9和10所示。如果将To_des约束为如这里所述的那样，则更优选的是To_ref包括与To_des相关的约束值或指令。通过锁定To_des 225的值，其在图8的块320中进行了象征性的描述，通过在时间tO将块330中所示的开关从位置1移动到位置2以存储To_des(tO)226的值，则可由系统控制器215在To_des(tO)226处持续地提供To_des 225的值。该种表示只是为了方便描述而对其本质进行的象征性的描述，而并不代表硬布线的逻辑线。To_des(tO)226优选作为参考值由计算机存储在第二控制器215的存储器中。通过将本发明与自动牵引力控制器的常规实施进行比较，可以理解与关于To_ref的值的优选方案的理由和优点。在如这里所述的包括内燃机和变速器的车辆动力传动系统中的自动牵引力控制器的常规执行中，多个TSC1消息中的每一个均包含转矩极限或转矩减少百分比，其是在它们各自的转矩指令参数中进行标识的。在这种实施方案中，通过发动机控制器接收TSC1消息，并且将各转矩的减少应用到典型地从最大发动机输出转矩中确定的固定参考发动机转矩。在本发明中，最好将To_ref确定为车轮空转情况开始时的To_des的值。To_ref并不只是在车轮空转情况开始时车辆动力传动系统的转矩输出的一个更典型的参考值，并因此是一个更好的基础，基于该基础提供随后的控制动作，而且与To_ref相关的To_des也与与其相关的发动机及一台或多台电机的工作点相关联，这些工作点如在车辆动力传动系统11中的Te、Ta和Tb。由于应用控制操作以减少To_des，有效地确定与车轮空转情况相关的To_des的新值或超越值，所以用这里描述的方法也能确定Te、Ta和Tb的新值。
更优选的是，将To_ref的值限制到一个比预定最小参考输出极限227大的值(To_ref_limit)。因此，优选的，确定130To_ref的步骤还包括从To_des(tO)226和To_ref_limit 227中较大的一个中选择参考输出转矩的步骤。更优选的是，To_ref_limit 227被建立为一个大于零的值，而且该值是取决于车辆的本质的值，如对于车辆10来说大约678n-m的值。
参考图5-8，方法100还包括步骤将与多个第一输出转矩指令消息210对应的多个牵引力控制输出转矩指令235确定140为To_ref230的函数。参考图6A，通过从对应的第一输出转矩指令消息210中确定142输出转矩减少245；和将输出转矩减少245应用144到参考输出转矩230以确定牵引力控制输出转矩指令235的进一步的步骤，对每个牵引力控制输出指令实现了确定140步骤。在图8的块330中描述了该步骤。在块330中，所述的开关330只是一个象征性的表示，其中开关的位置2表示第二控制器215的牵引力控制操作状态，在该操作状态中牵引力控制及方法100被激活，并且牵引力控制输出转矩指令是车辆动力传动系统200的指令To。在该状态中(牵引力控制是激活的)，在对应于车轮空转情况持续时间的一段时间内，由开关位置1代表的正常的操作状态(其中To_des 225是车辆动力传动系统200的指令To)可以被超越。在图9和10中也描述了从正常操作状态到激活牵引力控制操作状态的转变。本领域普通技术人员可以明白，由块330中的开关所表示的操作状态的转变也可以对应于任何装置，只要其使第二控制器215适于将控制基础从To_des切换到To_trac_cmd，包括利用硬件、软件或它们的结合体的装置。优选的，可以用计算机控制算法完成操作状态的改变，如块300中所描述的那样，由第二控制器215接收到第一输出转矩指令消息触发该算法。
如这里所述，在第一输出转矩指令消息210包括根据SAEJ1939-71的TSC1消息的情况下，确定142输出转矩减少245包括如上所述的，根据将参数设为速度/转矩极限控制时的SAEJ1939，从来自包括在其中的极限值的每个TSC1消息210的超越控制模式参数中得到输出转矩减少245。如上面所提到的，来自如ATCM45的常规ATCM的TSC1消息典型地将超越控制模式参数设置到“速度/转矩极限控制”，然后根据J1939-71将转矩极限设置为输出转矩减少的百分比的形式，再将其应用于参考输出转矩值。利用公知的方法可以从第一输出转矩指令消息得到输出转矩减少245。在将输出转矩减少245应用144到To_ref 230以确定To_trac_cmd 235的步骤中，可以只包括用To_ref230乘以减少百分比以得到To_trac_cmd 235。因此，针对每个第一输出转矩指令消息210，均可以确定相应的To_trac_cmd 235。由于ATCM45适于在车轮空转情况发生期间根据SAEJ1939保持第一输出转矩指令消息210的激活与传送，其中车轮空转时间持续时间与图9和10中所示的从时间tO到tF的时间间隔对应，所以方法100适于在车轮空转情况发生期间，提供多个相应的减少后的牵引力控制输出转矩指令235，如图8-10所示。
参考图6B、8、9和10，优选的，确定140多个牵引力控制输出转矩指令235的步骤也包括选择146牵引力控制比率极限250的步骤，以限制多个连续牵引力控制输出转矩指令235的变化的数量，接下来是将牵引力控制比率极限应用148到牵引力控制输出转矩指令235以确定相应的多个比率限定后的牵引力控制输出转矩指令255的步骤。由于响应于车轮速度的改变，从多个第一输出转矩指令消息210中接收到的输出转矩减少245也会突然发生变化，特别是与图9-10中所示的车轮空转情况的开始和结束相关的转变，所以需要限制在多个连续牵引力控制输出转矩235之间的变化的数量，特别是这样能够通过将额外的转矩量与多个牵引力控制输出转矩指令235中的任一个相结合来防止车轮空转情况的扩大或反复。
图8的块340通过位于其内的开关的位置2的选择来示意地描述选择146牵引力控制比率极限250的步骤，其中如这里所述，开关的位置2表示激活第二控制器215的牵引力控制操作状态。在激活牵引力控制的状态下，由开关位置1代表的正常操作状态被暂时超越，在该正常操作状态中，选择应用于To_des 225的正常状态比率极限260，如这里所述的。
优选地，该比率极限250包括当牵引力控制输出转矩指令在接下来的多个牵引力控制输出转矩指令之间增加时的正比率极限，及当牵引力控制输出转矩指令在接下来的多个牵引力控制输出转矩指令235之间减少时的负比率极限。比率极限250优选是作为如车辆速度和输出转矩的车辆参数的函数而改变的一个或多个数值，并且可以用与应用的输出转矩相关的正常比率极限260来描述。例如，在本发明的一个实施例中，牵引力控制正比率极限大约是正常正比率极限260的十分之一，而牵引力控制负比率极限大约比正常负比率260大两倍。针对给定的车辆动力传动系统200，通过公知的方法，利用经验能够确定比率极限250，并且能够将该比率极限结合在第二控制器215中，作为存储值或标定设置值。由于典型地以固定间隔来传输连续的第一转矩输出指令消息，如该固定间隔是根据SAEJ1939的TSC1消息情况下的10ms的间隔，所以利用牵引力控制比率极限和间隔长度来确定在多个连续牵引力控制输出转矩指令235之间的To_trac_cmd 235的变化的最大数量。应用148牵引力控制比率极限250以确定相应的多个比率限制后的牵引力控制输出转矩指令255的步骤可以用任何适合的方法完成，并且如图8中的块350所述。优选的是，在两个输出转矩量之间进行比较，这两个输出转矩量包括与通过将输出转矩减少245应用到参考输出转矩230而计算出的牵引力控制指令(To_trac_cmd(0))相关的输出转矩量，以及与加上根据比率极限250的函数确定的输出转矩的变化的紧接在前的牵引力控制输出转矩指令(To_trac_cmd(-1))(在图8中用Z-1表示)相关的输出转矩量。在牵引力控制输出转矩指令在连续指令之间减少的情况下，使用负比率极限，选择这些量中较大的一个作为比率限制后的牵引力控制输出转矩指令255。在牵引力控制输出转矩指令在连续指令之间增加的情况下，使用正比率极限，选择这些量中较小的一个作为比率限制后的牵引力控制输出转矩指令255。根据经验申请人认为，优选地，通常负比率极限的绝对值大于负比率极限的绝对值，以适应车辆乘客及操作员对车辆的路感及操作性的喜好，而车辆的路感及操作性与车辆输出转矩的变化、提高车辆对车轮空转情况的响应度、以及提高响应于车轮空转程度的车辆输出转矩的稳定性相关。
参考图8-10，方法100也包括在预定的比率极限延长期间265应用149比率极限250的步骤，该比率极限延长期间跟在对多个牵引力控制输出转矩指令消息210最后一个的确定之后。这在图8的块360中进行了象征性的描述。块360描述了对牵引力控制和方法100处于激活状态的持续时间的确定。如上所述，如ATCM45的第一控制器205适于以一个间隔对第一输出转矩指令消息210进行传输，该间隔与检测到的车轮空转情况的开始及结束相对应。该间隔与图9所示的时间tO到时间tF之间的时间段对应，并且限定一个时间段，在该时间段中，基于从第一控制器205接收到的第一个牵引力控制输出转矩指令消息210激活牵引力控制和方法100。牵引力控制和方法100可以在第一模式中实现，这样其就只在该间隔中激活，这里提到时就称为模式1，而且在图8中作为块362。但是，申请人也标识了实现牵引力控制和方法100的第二模式，这里提到其就称为模式2，并且在图8中作为块364，其包括将比率极限250应用于149预定的比率极限延长期间265的步骤，该步骤是在多个牵引力控制输出转矩指令消息210的最后一个的确定之后。在图10中描述了模式2的操作，其中通过在时间tO到时间tE之间的时期确定牵引力控制激活的间隔。将tF和tE之间的间隔预定为比率极限延长期间265。通常相信模式2的操作要优于模式1的操作。下面将描述牵引力控制系统的模式2的操作的优点。
正常状态的比率极限260优选包括当To增加时的正比率极限及当To减少时的负比率极限，它的绝对值的范围是大约为500-1350n-m/sec。正常状态的比率极限260优选与牵引力控制的比率极限250不同，因为它们关于获得所需的车辆操作性和性能特性(例如乘客和操作者体验的加速度)具有不同的目的和目标，所以在正常操作状态中，负比率极限260的绝对值是比较小的，正比率极限260的绝对值要比各负的和正的牵引力控制比率极限250的绝对值大。在图9中进行了描述，其中线段402描述了在时间tO应用牵引力控制负比率极限的结果。如果在时间tO应用正常状态比率极限，所引起的变化是由线段404描述的。应用负牵引力控制比率极限允许输出转矩有较快的减少，并且对车轮空转情况具有较快的响应。线段406描述了从接收到多个第一输出转矩指令消息中的最后一个的时间tF开始的正常状态的正比率极限和牵引力控制的应用，以及对变为未激活的正牵引力控制比率极限250的应用。申请人也已经发现，紧跟着车轮空转情况的正常比率极限的应用可能会引起现在状态的延长或者新的车轮空转情况的再次发生。所以，为了进一步减少在当前车轮空转情况将要结束的时候再次发生新的车轮空转情况的可能性，申请人确定优选的是在预定比率极限延长期间255内，延长牵引力控制状态和牵引力控制比率极限250的应用，特别是正牵引力控制比率极限，该预定比率极限延长期间跟在多个第一转矩输出指令消息210中的最后一个的接收之后，它规定了给定车轮空转情况的结束。这可以通过使用第二控制器215完成，以将在车轮空转期间应用的方法100的控制步骤应用持续一个预定的比率极限延长期间265，该期间跟在多个第一输出转矩指令消息210的最后一个的接收之后，例如是0.5秒。为了延长控制步骤的应用，将在预定比率极限延长期间265内通过系统控制器200连续存储To_ref的值。既然这样，由于还没有收到第一输出转矩指令消息210，也不能从中确定输出转矩的减少，所以将在预定比率极限延长期间265的输出转矩减少245的值设为100％(也就是，没有减少)，或者是乘数1。所以，在延长期间的To_trac_cmd 235与To_ref 230相等。然后在预定比率极限延长期间可以用这里所述的方式使用正牵引力控制比率极限250。这在图10中进行了描述并且与模式2的操作对应。在图10中，线段408对应于正牵引力控制比率极限250的应用，线段406对应于在预定比率极限延长期间265期满后的正的正常状态比率极限260的应用。
参考图5和7，方法100也包括基于多个牵引力控制输出转矩指令235控制160车辆动力传动系统205的转矩输出的步骤。如这里所描述的，优选地，将牵引力控制比率极限250应用于这些指令，以使其产生比率限定后的牵引力控制指令255，及基于比率限定后的牵引力控制指令255影响车辆动力传动系统的控制。如上面所提到的，每一个牵引力控制输出转矩指令235实际上是To_des的超越值或牵引力控制值，为了消除相关的车轮空转情况已经对该值做了减少。所以，在动力传动系统11的情况下，如Te、Ta和Tb的发动机和一台或多台电机的输出转矩的相关值可以从牵引力控制输出转矩指令235确定，优选是从比率限定后的牵引力控制指令255中确定，其是利用这里所描述的确定To_des的方式，并且通过如系统控制器43的第二控制器215确定相应的控制指令Te_cmd 270、Ta_cmd 275和Tb_cmd 280并且将其发送到如ECM23的发动机控制器285及如PIM19的电机控制器290，其如图7和8所示。图8的块370描述了从比率限定后的To_trac_cmd255中确定Te_cmd 270、Ta_cmd 275和Tb_cmd 280的过程。
在如ECM23的发动机控制器285和Te_cmd 270的情况下，优选的是，将Te_cmd通过控制器总线220发送到发动机控制器285作为如TSC1消息的多个第二输出转矩指令消息295。多个第二输出转矩指令消息295对应于多个比率限定后的牵引力控制输出转矩指令255，因此也对应于多个第一输出转矩指令消息210。所以，发动机ECM响应于车轮空转情况从ATCM45和系统控制器43中接收多个TSC1消息。为了避免与如由ATCM45送来的TSC1消息的第一输出转矩指令消息210冲突，优选的是如由系统控制器43送来的TSC1消息的多个第二输出转矩指令消息295在传送时具有比第一输出转矩指令消息210高的执行优先级。因此，如由系统控制器43送来的TSC1消息的第二输出转矩指令消息295设定为具有尽可能最高的优先级(也就是，在这些消息中的具有超越控制模式优先级参数的TSC1消息设定其等于“11”，或最高优先级)，或最小的，比第一输出转矩指令消息210中的那些要高的优先级。如果如由ATCM45传来的TSC1消息的第一输出转矩指令消息210的执行优先级参数的值高于最高优先级，则如ECM23的发动机控制器285将选择多个第二输出转矩指令消息295以用于执行。在SAEJ1939-71中对这样的优先化方案有更详细的描述。在如动力传动系统11的混合动力电动车辆动力传动系统200的情况下，需要Te_cmd270构成特殊的发动机输出转矩或速度指令，而不是一种限制，如这里所述。所以，需要多个第二输出转矩指令消息的转矩指令参数包括发动机转矩或速度指令，而不是一个极限值或转矩减少(也就是，具有超越控制模式参数的TSC1消息的“速度控制”设置为“01”或“转矩控制”设置为“10”)。在TSC1消息的情况下，这也提供了一种解决如果第一输出转矩指令消息210和第二输出转矩指令295的优先级参数相同的情况下可能发生的冲突的一种方法，因为根据SAEJ1939，超越控制模式参数的速度控制或转矩控制设置值具有比该参数的速度/转矩极限控制设置值要高的执行优先级。
从附图及该详细描述及接下来的权利要求中本发明的更多应用范围会很清晰。但是应当明白，由于在本发明的原理和范围内的各种变化和改进对本领域技术人员来说是显而易见的，所以给出的详细描述及特殊例子，即使指出其是本发明的优先实施例，也只是一种举例说明。
权利要求
1.一种为车辆动力传动系统提供牵引力控制的方法，包括用第一控制器对车辆动力传动系统的车轮空转情况进行监控；如果检测到车轮空转情况，则将多个第一输出转矩指令消息从第一控制器传送到第二控制器，该第二控制器适于通过控制器总线确定动力传动系统的所需输出转矩；用所需输出转矩确定参考输出转矩；将与多个第一输出转矩指令消息对应的多个牵引力控制输出转矩指令确定为参考输出转矩的函数；和基于多个牵引力控制输出转矩指令控制车辆动力传动系统的转矩输出。
2.如权利要求1所述的方法，其中在与收到多个第一输出转矩指令消息中的第一个相对应的时间，用所需输出转矩确定参考输出转矩。
3.如权利要求2所述的方法，还包括从所需输出转矩和预先选定的最小参考输出转矩极限中较大的一个选择参考输出转矩。
4.如权利要求3所述的方法，其中预先选定的最小参考输出转矩极限大于零。
5.如权利要求1所述的方法，其中对每个牵引力控制输出转矩指令的确定还包括从相应的第一输出转矩指令消息中确定输出转矩减少；和将输出转矩减少应用于参考输出转矩，以确定牵引力控制输出转矩指令。
6.如权利要求1所述的方法，还包括选择比率极限，以限制在多个牵引力控制输出转矩指令的连续多个中发生变化的数量。
7.如权利要求6所述的方法，其中比率极限包括在多个牵引力控制输出转矩指令的连续多个之间牵引力控制输出转矩指令增加时的正比率极限，以及在多个牵引力控制输出转矩指令的连续多个之间牵引力控制输出转矩指令减少时的负比率极限。
8.如权利要求7所述的方法，其中负比率极限的绝对值大于正比率极限的绝对值。
9.如权利要求6所述的方法，还包括将比率极限应用于每一个牵引力控制输出转矩指令，以确定相应的多个比率限定后的牵引力控制输出转矩指令。
10.如权利要求9所述的方法，还包括在确定多个牵引力控制输出转矩指令消息中的最后一个之后，在预定比率极限延长时期应用比率极限。
11.如权利要求1所述的方法，其中车辆动力传动系统包括内燃机、电机和变速器，该变速器可操作地耦合于电机和发动机并且适于提供变速器转矩输出，其中车辆动力传动系统的转矩输出就是变速器转矩输出。
12.如权利要求11所述的方法，其中多个牵引力控制输出转矩指令中的每一个均用于确定发动机转矩输出指令和电机转矩输出指令。
13.如权利要求11所述的方法，其中第一控制器是牵引力控制器，其适于检测车轮空转情况并且响应于该情况提供多个第一输出转矩指令消息，第二控制器是系统控制器，其适于控制变速器转矩输出。
14.如权利要求5所述的方法，其中利用包含在相应第一输出转矩指令消息中的第一输出转矩指令参数来完成从相应的第一输出转矩指令消息中确定输出转矩减少。
15.一种为车辆动力传动系统提供牵引力控制的方法，该车辆动力传动系统包括内燃机；电机；变速器，该变速器可操作地耦合于电机和发动机并且适于响应于变速器转矩输入而提供变速器转矩输出，该变速器转矩输入是从发动机和电机中的任一个或两个中作为转矩输出而接收的；系统控制器，适于确定所需输出转矩和以此控制变速器的输出转矩；牵引力控制器，适于检测车轮空转情况并且响应于该情况提供多个第一输出转矩指令消息；以及控制器总线，适于将多个第一输出转矩指令消息从牵引力控制器提供到系统控制器，该方法包括用牵引力控制器对车辆动力传动系统的车轮空转情况进行监控；如果检测到车轮空转情况，则将多个第一输出转矩指令消息通过控制器总线从牵引力控制器传送到系统控制器；用所需输出转矩确定参考输出转矩；将与多个第一输出转矩指令消息对应的多个牵引力控制输出转矩指令确定为参考输出转矩的函数；和基于多个牵引力控制输出转矩指令控制车辆动力传动系统的转矩输出。
16.如权利要求15所述的方法，其中在对应于收到多个第一输出转矩指令消息中的第一个的时间，用所需输出转矩确定参考输出转矩。
17.如权利要求16所述的方法，还包括从所需输出转矩和预先选定的最小参考输出转矩极限中较大的一个选择参考输出转矩。
18.如权利要求17所述的方法，其中预先选定的最小参考输出转矩极限大于零。
19.如权利要求15所述的方法，其中对每个牵引力控制输出转矩指令的确定还包括从相应的第一输出转矩指令消息中确定输出转矩减少；和将输出转矩减少应用于参考输出转矩，以确定牵引力控制输出转矩指令。
20.如权利要求15所述的方法，还包括选择比率极限，以限制在多个牵引力控制输出转矩指令的连续多个中发生变化的数量。
21.如权利要求20所述的方法，其中比率极限包括在多个牵引力控制输出转矩指令的连续多个中牵引力控制输出转矩指令增加时的正比率极限，以及在多个牵引力控制输出转矩指令的连续多个中牵引力控制输出转矩指令减少时的负比率极限。
22.如权利要求21所述的方法，其中负比率极限的绝对值大于正比率极限的绝对值。
23.如权利要求20所述的方法，还包括将比率极限应用于多个牵引力控制输出转矩指令的每一个，以确定相应的多个比率限定后的牵引力控制输出转矩指令。
24.如权利要求23所述的方法，还包括在确定多个牵引力控制输出转矩指令消息中的最后一个之后，在预定比率极限延长时期应用该比率极限。
25.如权利要求15所述的方法，其中车辆动力传动系统还包括发动机控制器，适于响应于发动机转矩输出指令控制发动机的转矩输出；和电机控制器，适于响应于电机输出转矩指令控制电机的输出转矩，其中多个牵引力控制输出转矩指令中每一个均用于确定相应的牵引力控制发动机转矩输出指令和相应的牵引力电机转矩输出指令。
全文摘要
一种在车辆动力传动系统中提供牵引力控制的方法，特别适于混合动力电动车辆动力传动系统中的牵引力控制。在本发明的一个实施例中，用一个常规的牵引力控制器检测车轮空转情况并且响应于该情况提供多个第一输出转矩指令消息。利用多个第一输出转矩指令消息得到转矩减少，在车轮空转的情况下，将该转矩减少应用于参考输出转矩，以得到动力传动系统的相应的多个牵引力控制输出转矩指令。也可以应用比率极限来控制在连续多个牵引力控制输出转矩指令之间的变化比率，以减少车轮空转情况延长或再发生另一个车轮空转情况的可能性。每个牵引力控制输出转矩指令均可用于确定相关的牵引力控制发动机转矩输出指令和牵引力控制电机转矩输出指令。
文档编号G06F17/00GK1695974SQ200510072609
公开日2005年11月16日 申请日期2005年5月16日 优先权日2004年5月14日
发明者X·T·陶, T·M·斯泰因梅茨, T·-M·希, W·R·考托恩 申请人:通用汽车公司