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监控混合动力系的稳定性的系统和方法
    相关申请的交叉引用
     本申请要求 2009 年 7 月 30 日提交的美国临时申请 No.61/229,927 的权益。通过 引用将上述申请的全部公开内容并入本文。
     技术领域 本公开内容总体涉及混合动力车辆， 更具体地说， 涉及一种用于监控混合动力车 辆动力系的方法和系统。
     背景技术 在此给出的背景描述用于总体上介绍本发明的背景。 在本背景部分中所描述的程 度上， 当前署名的发明人的作品和本描述中在申请时不构成现有技术的各方面， 既非明示 也非默示地被认为是本发明的现有技术。
     混合动力车辆通常具有两种动力源。内燃机是第一种动力源， 电动机是第二种动 力源。将这两种动力源整合在混合动力系中， 混合动力系通常包括用于实现更好燃料经济 性的小型汽油发动机和必要时提供动力协助的 ( 多个 ) 电动机。例如， 当车辆发动、 爬坡、 拖曳和高速通过时， 可以提供动力协助。一些高级的混合动力系还配备有电动可变变速器 (EVT)， 从而在没有来自发动机操作的限制的情况下提供连续的车辆速度改变。
     混合动力车辆的其它优点包括 ： 独立操作的内燃机， 其以高效率和低成本运行 ； 再生制动器， 在制动时回收车辆动能 ； 以及车辆附件， 由独立的电动机以恒定的速度供能， 以实现更高的机械和能量效率。
     在高级的混合动力系系统中， 电动可变变速器可以配备有反馈控制系统， 以提高 混合动力系统的能力和性能。使用反馈控制系统将改善传动系的平滑性。可以提供主动的 传动系阻尼控制， 以在电动可变变速器中限定来自电动机的阻尼转矩， 以使瞬变条件期间 例如在发动机启动和停止、 变速器换档和传动系离合器接合时的传动系转动振动最小化。 然而， 闭环反馈控制会由于一些不期望的和未知的系统特性而导致混合动力系系统不稳定 或共振。因此， 需要一种用于监控配备有闭环反馈控制系统的混合动力系的运行稳定性的 方法和系统。
     发明内容
     本公开内容提供了一种用于监控具有明确的或隐含的闭环反馈控制的混合动力 系系统的运行稳定性的方法和系统。
     在本公开内容的一方面， 一种获取电动可变变速器速度信号的方法包括 ： 产生第 一电动可变变速器速度信号 ； 产生第二电动可变变速器速度信号 ； 产生电动可变变速器的 输出速度信号 ； 以及基于第一速度信号、 第二速度信号和所述输出速度信号确定所述电动 可变变速器的运行状况。
     在本公开内容的另一方面， 获取系统运行状况信号包括 ： 确定所述系统运行状况信号的平均值信号 ； 根据瞬时信号和所述平均值信号的差值来确定信号振荡信号 ； 根据所 述信号振荡信号的符号或根据所述瞬时信号与所述平均值信号来确定信号平均值交叉 ； 在 每个信号平均值交叉之后确定振荡峰值 ； 存储并比较振荡峰值， 以检测系统不稳定性倾向 ； 根据所述比较和检测结果确定系统不稳定性指示符 ； 以及根据所述系统不稳定性指示符确 定所述系统采取纠正动作的时间段。
     在本公开内容的又一方面， 一种系统不稳定性检测模块包括 ： 平均值确定模块， 所 述平均值确定模块确定系统运行状况信号的平均值信号 ； 振荡确定模块， 所述振荡确定模 块根据瞬时信号和所述平均值信号的差值来确定信号振荡信号 ； 以及信号平均值交叉确定 模块， 所述信号平均值交叉确定模块根据所述瞬时信号和所述平均值来判断所述信号振荡 信号的符号。 所述系统不稳定性检测模块包括 ： 振荡峰确定模块， 所述振荡峰确定模块在每 个信号平均值交叉之后确定振荡峰值 ； 振荡峰存储模块， 所述振荡峰存储模块存储至少两 个连续的峰值或者基于一组峰值的两个连续的移动平均值 ； 振荡峰比较模块， 所述振荡峰 比较模块确定响应于系统不稳定性倾向的指示符。信号尖峰检测模块， 所述信号尖峰检测 模块确定尖峰状况的振荡信号， 并锁存对于控制系统采取纠正动作的第一时间段 ； 以及信 号增长检测模块， 所述信号增长检测模块确定增长状况的振荡信号， 并锁存对于控制系统 采取纠正动作的第二时间段。 所述系统不稳定性检测模块还包括 ： 信号振铃检测模块， 所述 信号振铃检测模块确定振铃状况的振荡信号， 并锁存对于所述控制系统采取纠正动作的第 三时间段。
     本公开内容进一步的适用范围将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。 应当 理解的是， 该详细描述和具体示例仅用于说明目的， 而并非旨在限制本公开内容的范围。
     本发明还提供如下方案 ：
     方案 1、 一种方法， 其包括 ：
     产生第一电动可变变速器速度信号 ；
     产生第二电动可变变速器速度信号 ；
     产生电动可变变速器的输出速度信号 ； 以及
     基于所述第一速度信号、 所述第二速度信号和所述输出速度信号确定所述电动可 变变速器的运行状况。
     方案 2、 如方案 1 所述的方法， 其特征在于， 所述第一电速度信号包括第一马达速 度信号。
     方案 3、 如方案 1 所述的方法， 其特征在于， 所述第二电速度信号包括第二马达速 度信号。
     方案 4、 如方案 1 所述的方法， 其特征在于， 其还包括响应于所述运行状况控制指 示符。
     方案 5、 如方案 1 所述的方法， 其特征在于， 控制所述指示符包括控制所述指示符 以指示信号尖峰、 增长型信号或振铃型信号。
     方案 6、 一种监控系统稳定性的方法， 其包括 ：
     获取系统运行状况信号 ；
     确定所述系统运行状况信号的平均值信号 ；
     根据瞬时信号和所述平均值信号的差值来确定信号振荡信号 ；根据所述瞬时信号是大于还是小于所述平均值信号来确定信号振荡信号符号 ；
     根据所述信号振荡信号的符号或根据所述瞬时信号与所述平均值来确定信号平 均值交叉 ；
     在每个信号平均值交叉之后确定振荡峰值 ；
     存储正振荡峰值和负振荡峰值 ；
     将所述正振荡峰值与所述负振荡峰值单独进行比较， 以检测系统不稳定性倾向 ；
     根据比较和检测结果来确定系统不稳定性指示符 ； 以及
     根据所述系统不稳定性指示符来确定所述系统采取纠正动作的时间段。
     方案 7、 如方案 6 所述的方法， 其特征在于， 获取适当的信号包括 ： 在监控混合动力 系的情况下， 获取电动可变变速器输出速度信号。
     方案 8、 如方案 6 所述的方法， 其特征在于， 获取适当的信号包括 ： 在监控混合动力 系的情况下， 获取电动可变变速器马达速度信号。
     方案 9、 如方案 6 所述的方法， 其特征在于， 确定振荡振铃指示符包括通过以下方 式确定振铃指示符 ： 将信号振荡峰信号与振铃阈值进行比较， 并且当所述信号振荡峰信号 的幅值高于所述振铃阈值时， 产生振荡振铃指示符。 方案 10、 如方案 6 所述的方法， 其特征在于， 确定振荡尖峰指示符包括 ： 将所述信 号振荡峰信号与尖峰阈值进行比较， 并且当所述信号振荡峰信号的幅值增大到高于所述尖 峰阈值时， 产生振荡尖峰指示符。
     方案 11、 如方案 6 所述的方法， 其特征在于， 确定振荡增长指示符包括 ： 将所述信 号振荡峰信号与增长阈值进行比较， 并且当所述信号振荡峰信号的幅值高于所述增长阈值 时， 产生振荡增长指示符。
     方案 12、 如方案 6 所述的方法， 其特征在于， 确定系统不稳定性指示符包括 ： 响应 于正振荡峰的监控和负振荡峰的监控， 确定所述指示符。
     方案 13、 一种系统不稳定性检测模块， 其包括 ：
     平均值确定模块， 所述平均值确定模块确定系统运行状况信号的平均值信号 ；
     振荡确定模块， 所述振荡确定模块根据瞬时信号和所述平均值信号的差值来确定 信号振荡信号 ；
     振荡符号确定模块， 所述振荡符号确定模块根据所述瞬时信号是大于所述平均值 信号 ( 称作正振荡 ) 还是小于所述平均值信号 ( 称作负振荡 ) 来确定所述信号振荡信号的 符号 ；
     信号平均值交叉确定模块， 所述信号平均值交叉确定模块确定所述信号振荡信号 是否与所述平均值信号交叉 ；
     振荡峰确定模块， 所述振荡峰确定模块在每一信号平均值交叉之后确定振荡峰 值；
     振荡峰存储模块， 所述振荡峰存储模块存储至少两个连续的正峰值和两个连续的 负峰值或者基于一组正峰值的两个连续的正移动平均值和基于一组负峰值的两个连续的 负移动平均值 ；
     振荡峰比较模块， 所述振荡峰比较模块根据正振荡峰比较和负振荡峰比较的结果 来确定响应于系统不稳定性倾向的指示符 ；
     信号尖峰检测和锁存模块， 所述信号尖峰检测和锁存模块确定尖峰状况的振荡信 号， 并锁存对于控制系统采取纠正动作的第一时间段 ；
     信号增长检测和锁存模块， 所述信号增长检测和锁存模块确定增长状况的振荡信 号， 并锁存对于所述控制系统采取纠正动作的第二时间段 ； 以及
     信号振铃检测和锁存模块， 所述信号振铃检测和锁存模块确定振铃状况的振荡信 号， 并锁存对于所述控制系统采取纠正动作的第三时间段。
     方案 14、 如方案 13 所述的系统不稳定性检测模块， 其特征在于， 所述系统操作状 况信号包括在监控混合动力系的情况下的电动可变变速器输出速度信号或电动可变变速 器马达速度信号。
     方案 15、 如方案 13 所述的系统不稳定性检测模块， 其特征在于， 系统不稳定性指 示符包括振荡振铃指示符。
     方案 16、 如方案 15 所述的系统不稳定性检测模块， 其特征在于， 所述振荡峰比较 模块通过以下方式确定振铃指示符 ： 将所述信号振荡峰信号与振铃阈值进行比较， 并且当 所述峰信号的幅值高于所述振铃阈值时， 产生所述振荡振铃指示符。
     方案 17、 如方案 13 所述的系统不稳定性检测模块， 其特征在于， 系统不稳定性指 示符包括振荡尖峰指示符。 方案 18、 如方案 17 所述的系统不稳定性检测模块， 其特征在于， 所述振荡峰比较 模块将所述信号振荡峰信号与尖峰阈值进行比较， 并且当所述信号振荡峰信号的幅值增加 到高于所述尖峰阈值时， 产生所述振荡尖峰指示符。
     方案 19、 如方案 13 所述的系统不稳定性检测模块， 其特征在于， 确定系统不稳定 性指示符包括 ： 确定振荡增长指示符。
     方案 20、 如方案 13 所述的系统不稳定性检测模块， 其特征在于， 所述振荡峰确定 模块通过以下方式确定增长指示符 ： 将所述信号振荡峰信号与增长阈值进行比较， 并且当 所述峰信号的幅值高于所述增长阈值时， 产生所述振荡增长指示符。
     附图说明 通过详细的描述和附图将更全面地理解本公开内容， 在附图中 ：
     图 1 是根据本公开内容的车辆的高级方框图 ；
     图 2 是控制系统的高级操作方框图 ；
     图 3 是根据本公开内容的系统不稳定性检测模块的方框示意图 ； 以及
     图 4A-4E 是根据本公开内容的原理的用于检测信号稳定性状态和激活警告标志 的方法的流程图。
     具体实施方式
     下面的描述本质上仅是示例性的并且决不是要限制本公开内容、 其应用或其用 途。为了清楚起见， 在附图中使用相同的附图标记标识相似的元件。如这里所使用的， 短语 “A、 B 和 C 中的至少一个” 应当被解释为使用非排他逻辑或的逻辑 (A 或 B 或 C)。应当理解 的是， 在不改变本公开内容的原理的情况下， 可以以不同的顺序执行方法内的步骤。
     如这里所使用的， 术语 “模块” 指专用集成电路 (ASIC)、 电子电路、 执行一个或多个软件程序或固件程序的处理器 ( 共用的、 专用的、 或成组的 ) 和存储器、 组合逻辑电路、 和/ 或提供所描述功能的其他适合组件。
     现在参照图 1， 示出的是已根据本发明实施例构建的包括发动机 14、 电动可变变 速器 10、 控制系统和传动系的系统。
     在普通转让的于 2005 年 10 月 11 日授权的题目为 “Two-Mode， Compound-Split， Hybrid Electro-Mechanical Transmission Having Four Fixed Ratios” 的美国专利申 请 No.6,953,409 和于 2007 年 9 月 27 日公布的题目为 “Parameter State Estimation” 的 美国专利申请公布 No.U.S.2007/0225886A1 中详细公开了示例性变速器 10 的机械方面， 通 过引用将上述申请的公开内容并入本文。具体化本发明构思的示例性双模式、 复合分配式 电 - 机械混合动力变速器在图 1 中示出， 并总体用标号 10 指示。变速器 10 具有输入构件 12， 输入构件 12 可以具有轴的性质， 并可以由发动机 14 直接驱动。瞬时扭矩减振器 20 结 合在发动机 14 的输出轴 18 和变速器 10 的输入构件 12 之间。瞬时扭矩减振器 20 优选地 包括具有减振机构特性和弹簧特性的扭矩传输装置 77， 减振机构和弹簧分别示为 78 和 79。 瞬时扭矩减振器 20 准许发动机 14 与变速器 10 选择性地接合， 但必须理解， 扭矩传输装置 77 不用于改变或控制变速器 10 操作的模式。 扭矩传输装置 77 优选地包括被称作为离合器 C5 的液压操作的摩擦式离合器。 发动机 14 可以是多种形式的内燃发动机中的任何形式， 例如火花点火发动机或 压缩点火发动机， 这些内燃机可容易地适于从处于每分钟 600 转 (RPM) 或接近于 600RPM 的 怠速到超过 6,000RPM 的运行速度范围内向变速器 10 提供功率输出。不论发动机 14 通过 何种手段连接到变速器 10 的输入构件 12， 输入构件 12 连接到变速器 10 中的行星齿轮组 24。
     现在具体参照图 1， 变速器 10 使用三个行星齿轮组 24、 26 和 28。第一行星齿轮组 24 具有可以通常被称为齿圈的外齿轮构件 30， 外齿轮构件 30 围绕通常被称为太阳齿轮的 内齿轮构件 32。多个行星齿轮构件 34 可旋转地安装在行星架 36 上， 使得每个行星齿轮构 件 34 啮合地接合外齿轮构件 30 与内齿轮构件 32 两者。
     第二行星齿轮组 26 也具有通常被称为齿圈的外齿轮构件 38， 外齿轮构件 38 围绕 通常被称为太阳齿轮的内齿轮构件 40。多个行星齿轮构件 42 可旋转地安装在行星架 44 上， 使得每个行星齿轮构件 42 啮合地接合外齿轮构件 38 与内齿轮构件 40 两者。
     第三行星齿轮组 28 也具有通常被称为齿圈的外齿轮构件 46， 外齿轮构件 46 围绕 通常被称为太阳齿轮的内齿轮构件 48。多个行星齿轮构件 50 可旋转地安装在行星架 52 上， 使得每个行星齿轮构件 50 啮合地接合外齿轮构件 46 与内齿轮构件 48 两者。
     齿圈 / 太阳齿轮上的齿数的比值通常基于本领域技术人员已知的设计考虑因素 并在本发明的范围之外。举例而言， 在一个实施例中， 行星齿轮组 24 的齿圈 / 太阳齿轮的 齿数比值为 65/33 ； 行星齿轮组 26 的齿圈 / 太阳齿轮的齿数比值为 65/33 ； 行星齿轮组 28 的齿圈 / 太阳齿轮的齿数比值为 94/34。
     三个行星齿轮组 24、 26 和 28 各自包括简单的行星齿轮组。此外， 第一行星齿轮组 24 和第二行星齿轮组 26 是复合的， 在于第一行星齿轮组 24 的内齿轮构件 32 例如通过毂盘 齿轮 54 结合到第二行星齿轮组 26 的外齿轮构件 38。结合的第一行星齿轮组 24 的内齿轮 构件 32 和第二行星齿轮组 26 的外齿轮构件 38 连续连接到第一马达 / 发电机 56， 第一马达
     / 发电机 56 还被称为 “马达 A” 。
     行星齿轮组 24 和 26 进一步复合， 在于第一行星齿轮组 24 的行星架 36 例如通过 轴 60 结合到第二行星齿轮组 26 的行星架 44。这样， 第一行星齿轮组 24 的行星架 36 和第 二行星齿轮组 26 的行星架 44 分别结合在一起。轴 60 还例如通过扭矩传输装置 62 选择性 地连接到第三行星齿轮组 28 的行星架 52， 如下文中更充分地解释的， 使用扭矩传输装置 62 来帮助选择变速器 10 的操作模式。第三行星齿轮组 28 的行星架 52 直接连接到变速器输 出构件 64。
     在本文描述的实施例中， 其中变速器 10 用于陆地车辆， 输出构件 64 可操作地连接 到传动系， 该传动系包括向一个或多个车辆车桥 92 或半轴 ( 未示出 ) 提供扭矩输出的齿轮 箱 90 或其它扭矩传输装置。车桥 92 继而在驱动构件 96 中终止。驱动构件 96 可以是使用 其的车辆的前轮或后轮， 或者它们可以是履带式车辆的驱动齿轮。驱动构件 96 可以具有与 其相关联的某些形式的车轮制动器 94。驱动构件各自具有速度参数 NWHL， 其包括通常可用 车轮速度传感器测量的每个车轮 96 的转速。
     第二行星齿轮组 26 的内齿轮构件 40 例如通过围绕轴 60 的套轴 66 连接到第三行 星齿轮组 28 的内齿轮构件 48。第三行星齿轮组 28 的外齿轮构件 46 通过扭矩传输装置 70 选择性地连接到由变速器壳体 68 表示的地。扭矩传输装置 70， 下文还将解释， 还用来帮助 选择变速器 10 的操作模式。套轴 66 还连续连接到还被称为 “马达 B” 的第二马达 / 发电机 72。
     全部行星齿轮组 24、 26 和 28 以及两个马达 / 发电机 56 和 72 关于轴向设置的轴 60 同轴地定向。马达 / 发电机 56 和 72 均具有环状构造， 这种构造准许它们围绕三个行星 齿轮组 24、 26 和 28， 使得行星齿轮组 24、 26 和 28 设置在马达 / 发电机 56 和 72 的径向内 部。这种构造确保变速器 10 的整个外壳即圆周尺寸最小化。
     扭矩传输装置 73 选择性地将太阳齿轮 40 与地即变速器壳体 68 连接。扭矩传输 装置 75 可操作为锁止离合器， 通过选择性地将太阳齿轮 40 与行星架 44 连接来锁定行星齿 轮组 24、 26 和马达 56、 72 以及输入， 以作为整体旋转。扭矩传输装置 62、 70、 73、 75 均为摩 擦式离合器， 分别称为如下 ： 离合器 C1 70、 离合器 C2 62、 离合器 C3 73 和离合器 C4 75。 每 个离合器优选是液压致动的， 从而从泵接收加压后的液压液体。使用本文未详细描述的已 知液压流体回路来实现液压致动。
     变速器 10 从包括发动机 14 和马达 / 发电机 56 和 72 的多个扭矩生成装置接收从 燃料或存储在电能存储装置 (ESD)74 中的电势的能量转换产生的输入发动扭矩。ESD74 通 常包括一个或多个电池。 在不改变本公开内容的构思的情况下可以代替电池而使用具有存 储电功率和分配电功率的能力的其它电能和电化学能存储装置。根据包括再生需求、 与典 型的道路等级和温度有关的应用问题以及诸如排放、 动力辅助和电动范围的推进需求在内 的因素来优选地设计 ESD74 的尺寸。ESD74 是经由 DC 线或传输导线 27 耦接到变速器功率 逆变器模块 (TPIM)19 的高电压 DC。TPIM19 是在下文中参照图 2 描述的控制系统的元件。 TPIM19 通过传输导线 29 与第一马达 / 发电机 56 相连通， TPIM19 类似地通过传输导线 31 与第二马达 / 发电机 72 相连通。根据 ESD74 是正在充电还是正在放电， 电流可以传输到 ESD74 或从 ESD74 传输。TPIM19 包括成对的功率逆变器和相应的马达控制器， 其被构造成 接收马达控制指令并根据上述指令控制逆变器状态， 从而提供马达驱动或再生功能。在驱动控制中， 相应的逆变器从 DC 线接收电流， 并通过传输导线 29 和 31 将 AC 电 流提供到相应的马达。在再生控制中， 相应的逆变器通过传输导线 29 和 31 从马达接收 AC 电流， 并将电流提供到 DC 线 27。提供到逆变器或从逆变器提供的净 DC 电流确定电能量存 储装置 74 的充电或放电操作模式。优选地， 马达 A 56 和马达 B 72 是三相 AC 电机器， 逆变 器包括互补的三相功率电子器件。
     再参照图 1， 驱动齿轮 80 可以从输入构件 12 引出。如所示， 驱动齿轮 80 将输入 构件 12 固定地连接到第一行星齿轮组 24 的外齿轮构件 30， 因此， 驱动齿轮 80 从发动机 14 接收功率和 / 或通过行星齿轮组 24 和 / 或 26 从马达 / 发电机 56 和 / 或 72 接收功率。驱 动齿轮 80 啮合地接合惰轮 82， 惰轮 82 继而啮合地接合传动齿轮 84， 传动齿轮 84 被固定至 轴 86 的一端。轴 86 的另一端可以被固定至单独地或共同地用 88 指示的液压 / 变速器流 体泵和 / 或动力输出 (PTO) 单元， 并包括附件负荷。
     牵引功率逆变器模块 (TPIM)19 与能量存储装置 (ESD)74 相连通。TPIM19 可以包 括用于确定能量存储装置 74 的荷电状态的荷电状态 (SOC) 模块 230。 荷电状态对应于电池 电荷的水平。荷电状态信号可以表示为全部的百分比。荷电状态有不同的水平， 因此， 荷电 状态信号对应于电荷的水平。混合动力车辆可以在包括电荷泄放 (CD) 模式的各种操作模 式下操作， 在电荷泄放 (CD) 模式下， 车辆操作在电池荷电状态的净减少的情况下来使用电 驱动、 发动机子系统或这两者。荷电保持 (CS) 模式是车辆操作在相对不变的电池荷电状态 下使用电驱动、 发动机或这两者的模式。通常， 这是窄范围。 电动机 A56 还可以用作为发电机， 并且可以用于产生电能， 以供车辆电气系统使 用、 存储在电池中或者用于上述两者。
     电子制动控制模块 200 还与牵引功率逆变器模块相连通。可以将与电子制动系统 相关联的各种扭矩考虑为扭矩控制的因素。
     牵引功率逆变器模块 19 可以用于控制变速器 10。变速器 10 可以包括第一马达 56 和第二马达 72。可以以由牵引功率逆变器模块提供主动减振和其它功能的方式来控制 各个马达 56 和 72。
     第一马达速度传感器 226 可以耦接到第一马达 56。 第二马达速度传感器 228 可以 耦接到第二马达 72。 马达速度传感器 226、 228 产生与相应马达的马达速度对应的马达速度 信号。
     变速器 10 可以具有输出速度传感器 232， 输出速度传感器 232 产生与变速器 10 的 输出的转速对应的电信号。输出速度传感器 232 可以并入在变速器 10 内或在变速器 10 的 外部。
     牵引功率逆变器模块 19 监控来自马达速度传感器 226、 228 和输出速度传感器 232 的一个或所有电信号。来自传感器 226、 228 和 232 的信号向来自牵引功率逆变器模块的各 种输入提供系统响应。具体而言， 输出速度传感器 232 表示整个电动可变变速器行为， 包括 供给到马达和其它控制系统例如汽油发动机控制、 系统内的离合器和其它反馈控制回路的 扭矩。
     现在参照图 2， 示出的是包括分布式控制器结构的控制系统的示意性框图。在下 文中描述的元件包括整个车辆控制结构的子集， 并可操作以提供对本文描述的动力系系统 的协调系统控制。该控制系统可操作以综合有关信息和输入， 并执行算法以控制各种致动
     器， 从而实现控制目标和对包括 ESD74 的电池和马达 56、 72 在内的硬件保护， 所述控制目 标包括参数诸如燃料经济性、 排放、 性能、 驾驶性能。分布式控制器结构包括发动机控制模 块 (ECM)23、 变速器控制模块 (TCM)17、 电池组控制模块 (BPCM)21 和变速器功率逆变器模 块 (TPIM)19。混合动力控制模块 (HCP)5 提供对上述各控制器的总控制和协调。用户接口 (UI)13 可操作地连接到多个装置， 车辆操作员通常通过 UI13 控制或指导包括变速器 10 的 动力系的操作。到 UI13 的示例性车辆操作员输入包括加速器踏板、 制动踏板、 变速器档位 选择器和车辆速度巡航控制。上述控制器中的每个控制器经由局域网 (LAN) 总线 6 与其 它控制器、 传感器和致动器通信。LAN 总线 6 使得各个控制器之间的控制参数和指令结构 性地传送。所使用的特定通信协议是专用的。举例而言， 一个通信协议是汽车工程师学会 J1939。LAN 总线和适当的协议在上述控制器与提供诸如防抱死制动、 牵引控制和车辆稳定 性的功能的其它控制器之间提供稳健的通讯和多控制器交互。
     HCP5 提供混合动力系系统的总控制， 从而用于 ECM23、 TCM17、 TPIM19 和 BPCM21 的 协调操作。根据来自 UI13 和动力系的各种输入信号， HCP5 产生各种指令， 包括 ： 发动机扭 矩指令 TE_CMD ； 离合器扭矩指令 TCL_N_CMD， 用于变速器 10 的各个离合器 C1、 C2、 C3、 C4 ； 和马达 扭矩指令 TA_CMD 和 TB_CMD， 分别用于电动机 A 和 B。 ECM23 可操作地连接到发动机 14， 并用于从各种传感器获取数据， 并且通过共同 地示为集合线 35 的多条离散线分别控制发动机 14 的各种致动器。ECM23 从 HCP5 接收发 动机扭矩指令 TE_CMD， 并产生期望的车桥扭矩 TAXLE_DES 和传送到 HCP 5 的实际发动机扭矩 TE_ 将 ECM23 大体示为具有经由集合线 35 与发动机 14 的双向接口。可 ACT 的指示。简单起见， 由 ECM23 感测的各种其它参数包括发动机冷却剂温度、 对通向变速器的轴的发动机输入速 度 (NE)、 歧管压力、 环境空气温度和环境压力。 可由 ECM23 控制的各种致动器包括燃料喷射 器、 点火模块和节气门控制模块。
     TCM17 可操作地连接到变速器 10， 并用于从各种传感器获取数据， 并向变速器提 供指令信号。从 TCM17 到 HCP5 的输入包括所估计的对于各个离合器 C1、 C2、 C3 和 C4 离合 器扭矩 TCL_N_EST 和输出轴 64 的转速 NO。其它致动器和传感器可以用于将来自 TCM 的额外信 息提供到 HCP， 以用于控制目的。
     BPCM21 信号连接到一个或多个传感器， 该一个或多个传感器可操作以监控 ESD74 的电流或电压参数， 以向 HCP5 提供与电池的状态有关的信息。这些信息包括电池荷电状态 Bat_SOC 和电池的其它状态， 包括电压 VBAT 和可用功率 PBAT_MIN 及 PBAT_MAX。
     变速器功率逆变器模块 (TPIM)19 包括一对功率逆变器以及马达控制器， 其被构 造成接收马达控制指令， 并由此控制逆变器状态， 以提供马达驱动或再生功能。TPIM19 可 操作以根据来自 HCP5 的输入来产生用于马达 A 和 B 的扭矩指令 TA_CMD 和 TB_CMD， HCP5 由通过 UI13 的操作员输入和系统操作参数来驱动。用于马达 A 和 B 的预定扭矩指令 TA_CMD 和 TB_ 以确定由包括 TPIM19 的控制系统实施的马达扭 CMD 由马达阻尼扭矩 TA_DAMP 和 TB_DAMP 来调节， 矩 TA 和 TB， 从而控制马达 A 和 B。分别用于马达 A 和马达 B 的相应马达速度信号 NA 和 NB 由 TPIM19 根据马达相位信息或常规的旋转传感器来导出。TPIM19 确定出马达速度 NA 和 NB， 并将其传送到 HCP5。电能存储装置 74 是经由 DC 线 27 耦接到 TPIM19 的高电压 DC。根据 ESD74 是正在充电还是正在放电， 电流可以传递到 TPIM19 或从 TPIM19 传递。
     上述控制器中的每个控制器优选地为通用数字计算机， 通常包括微处理器或中央
     处理单元、 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、 模数 (A/D) 和数模 (D/A) 电路和输入 / 输出电路和装置 (I/O) 以及适当的信号调节 和缓冲电路。每个控制器具有一组控制算法， 包括存储在 ROM 中并被执行的常驻程序指令 和校准， 以提供每个计算机的相应功能。在各个计算机之间传递的信息优选地使用上述的 LAN6 来实现。
     用于在每个控制器中进行控制的算法通常在预设的回路周期期间执行， 使得每个 算法在每个回路周期至少执行一次。 存储在非易失性存储器装置中的算法由一个中央处理 单元来执行， 并可操作以监控来自感测装置的输入和使用预设的校准来执行控制和诊断程 序， 以控制相应装置的操作。 回路周期通常在正在进行的车辆操作期间以规则的间隔执行， 例如每 3 毫秒、 6.25 毫秒、 15 毫秒、 25 毫秒和 100 毫秒。可选地， 可以响应于事件的发生而 执行算法。
     在本发明中介绍的系统稳定性监控方法包括监控系统及其子系统对其输入的输 出响应， 以识别系统操作状况。例如， 对于在图 1 和图 2 中分别示出的混合动力系和控制系 统， 可以监控三种信号。这三种信号是可以从两个马达速度传感器 226 和 228 获得的两个 马达速度信号和可以从变速器输出速度传感器 232 获得的 EVT 输出速度信号。这两个马达 速度信号是对应用于该两个马达的反馈控制输入的直接子系统响应， 并将提供马达的对其 控制输入的响应或行为的直接且及时的信息。EVT 输出速度信号表示整个 EVT 系统行为或 对以下作用的响应， 即， 施加于马达的两个反馈控制扭矩输入的组合作用以及其它系统控 制例如汽油发动机控制、 各种离合器控制及系统中的在明示反馈控制设计中不期望且未被 建模的任何隐含反馈控制回路的作用。因此， 这里介绍的系统稳定性监控方法能够检测整 个系统不稳定性状况， 此外， 能够查明哪些反馈控制回路导致系统不稳定性。 在图 2 中示出了系统不稳定性检测模块 300。系统不稳定性检测模块 300 是一般 的检测模块， 该检测模块在需要时可以监控来自发动机控制模块 23、 变速器控制模块 17 和 / 或混合动力控制模块 5 的信号以用于系统不稳定性检测。
     系统不稳定性检测模块 300 可以接收来自第一马达、 第二马达和电动可变变速器 输出的输入。检测模块 300 内的各种模块可以接收这三种信号中的每一种。在下面的示例 中， 可以从第一马达速度、 第二马达速度、 电动可变变速器输出速度或者全部三者的组合来 检测系统的稳定性。可以将这些信号单独地或共同地称作为变速器速度信号。
     现在参照图 3， 提供了具体示例。将变速器速度信号 ( 马达 A 速度 ) 提供到平均值 确定模块 310。平均值确定模块 310 确定变速器速度信号的平均值信号。信号平均值可以 使用可调节的低通滤波器来确定。平均值确定模块 310 产生被提供到振荡确定模块 312 的 平均值信号。振荡确定模块 312 确定振荡信号， 振荡信号被计算为瞬时变速器速度信号与 平均值信号或参考信号之差。振荡确定模块 312 的输出是在平均值信号周围振荡的振荡信 号。
     系统不稳定性检测模块 300 还可以包括振荡符号确定模块 314。振荡符号确定 模块 314 确定振荡信号符号。如果瞬时信号大于其平均值信号， 则将振荡信号符号确定为 正。另一方面， 如果瞬时信号小于平均值， 则振荡信号符号为负。然后， 将在模块 314 中确 定的振荡信号符号提供到平均值交叉确定模块 316。平均值交叉确定模块 316 确定信号交 叉。信号交叉是变速器速度信号与其平均值信号交叉。平均值交叉确定模块产生信号交叉
     信号。可以将由振荡确定模块 312 确定的信号振荡提供到振荡峰检测模块 320。当振荡幅 值大于预定的阈值时， 振荡峰检测模块 320 检测振荡信号的峰值。可以对信号幅值的峰值 进行连续地更新、 记录， 并与先前记录的峰值进行比较。 将信号峰值存储在振荡峰存储模块 322 中， 振荡峰存储模块 322 存储每个信号平均值交叉之前的峰值。
     振荡峰比较模块 324 可以用于检测信号幅值峰的任何异常。振荡峰比较模块 324 可以用于识别不同类型的异常， 包括尖峰型幅值、 增长型幅值或振铃型幅值。 当检测到突然 的系统振荡时， 确定尖峰。这会导致系统硬件的物理破坏或导致明显的损坏。第二水平的 异常是增长型振荡， 其表示系统振荡幅值是增长的， 从而可以表示不稳定的或共振的行为。 当信号的幅值指示由连续峰的相似幅值表征的振铃型信号时， 可以产生振铃检测。
     振荡峰比较模块 324 可以与信号尖峰检测模块 326、 信号增长检测模块 328 和信号 振铃检测模块 330 通信。应当指出， 从马达和变速器 10 输出的每个变速器速度信号可以具 有其自己的尖峰指示符、 增长指示符或振铃指示符。还可以同时使用全部三种变速器速度 信号， 以确定尖峰、 增长指示符和振铃指示符。
     现在参照图 4A， 在步骤 410 中， 获取时间 k 时的瞬时变速器速度信号 (Sk)。这可 以被称作当前信号。如上所述， 变速器速度信号 (Sk) 可以是马达或电动可变变速器输出中 的一种。在步骤 412 中， 产生变速器速度的信号平均值信号。
     当前振荡 (Ok) 等于信号 ( 变速器速度信号 ) 减去平均值， 这在步骤 414 中确定。 在步骤 418 中， 如果振荡的绝对值大于峰振荡 (Op)， 则步骤 420 将峰设为当前振荡的当前绝 对值。以这种方式， 峰值将随着峰增长而增加。
     返回参照步骤 416， 如果当前振荡 (Ok) 相对于其平均值信号的符号改变， 则在步骤 422 中将峰振荡 (Op) 设为零， 并且对于步骤 422 后的所有计算将先前的振荡峰 (Op_k-1) 用作 为峰值 (Op)。在每个信号平均值交叉之后， 将振荡峰 (Op) 设为零， 从而可以检测下一个峰。 在步骤 424 中， 将峰与预定的监控幅值限度 (MontrAmpLim) 进行比较。在步骤 424 中， 如果 峰大于预定的幅值限度， 则步骤 426 检查当前振荡信号的符号。如果所述符号等于 1， 则意 味着瞬时信号大于其平均值信号， 并将当前的振荡峰称作正峰。 否则， 将当前的振荡峰称作 负峰。将单独地检查正峰信号和负峰信号， 以确定任何异常。
     如果当前的变速器速度信号振荡 (Ok) 的符号等于 1( 即， 正振荡峰 )， 则步骤 428 判断峰是否大于或等于尖峰幅值阈值限度 (SpikeAmpLim)。如果峰值大于或等于尖峰幅值 阈值限度， 则步骤 430 增加正尖峰计数 (Spike+)(Spike+Count)。在步骤 428 中， 如果峰不 大于或等于尖峰阈值， 则步骤 432 重设尖峰计数器。在步骤 430 之后， 步骤 434 判断尖峰计 数是否大于或等于预定的尖峰计数限度 (SpikeCntLim)。如果尖峰计数高于预定的尖峰计 数限度， 则执行步骤 436， 并在步骤 448 中接通尖峰锁存器。 在接通时将锁存尖峰信号， 直到 达到尖峰纠正时间为止。尖峰纠正时间被设计用于混合动力系控制系统， 以采取补救措施 来纠正变速器速度信号的尖峰情形， 当纠正时间结束时， 将尖峰锁存器重设为断开。
     返回参照步骤 426， 当当前的振荡信号的符号不等于 1( 即， 负振荡峰 ) 时， 执行 步骤 440。这些步骤对应于低于平均值信号的信号。在步骤 440 中， 确定振荡峰 (Op) 是否 大于或等于尖峰幅值限度。如果峰值大于尖峰幅值限度， 则在步骤 442 中增加负尖峰计数 (Spike-)(Spike-Count)。在步骤 440 中， 如果峰值不大于或等于尖峰幅值限度， 则执行步 骤 444。在步骤 444 中， 重设尖峰计数。在步骤 446 中， 如果尖峰计数大于或等于预定的尖峰计数限度， 则执行步骤 436。步骤 436 是 “或” 步骤， 其对高于和低于平均值信号的值进行 逻辑或运算， 这意味着负尖峰或正尖峰可以触发尖峰锁存器至接通位置。 与正情形类似， 在 步骤 436 之后， 在步骤 448 中将尖峰锁存器锁存至接通位置， 直到在步骤 450 中经过尖峰纠 正时间并且将尖峰锁存器重设为断开为止。
     现在参照图 4B， 在步骤 426 之后， 并且与上面在步骤 428-450 中阐述的尖峰幅值确 定同时， 还可以执行增长确定和振铃确定。 为了确定信号何时是增长型或振铃型， 必须记录 并比较信号的两个连续的峰 ( 或若干个峰的移动平均值 )。 在步骤 460 中， 建立用于检查正 增长条件的峰计数器。计数器值等于零 (PG_PkCntr ＝ 0) 表示当前未记录峰值， 而计数器 值等于 1(PG_PkCntr ＝ 1) 表示当前记录有峰值， 并可以将该峰值称作峰 1。 因此， 当起动系 统稳定性监控过程时， 峰计数器值等于零 ( 未记录峰值 )， 在步骤 462 中， 将当前的振荡峰 值 (Op) 记录为用于正增长确定的第一峰 (OP1_PG)。另外， 在步骤 462 中， 将峰计数器值设为 1(PG_PkCntr ＝ 1)， 这表示已经记录了第一峰值用于评估或比较。当检测到第二振荡峰时， 步骤 460 中的峰计数器值不等于零 ( 但在先前的步骤 462 中设为 1)， 并执行步骤 464。在 步骤 464 中， 将第二峰值记录为用于正增长确定的第二峰 (OP2_PG)。 并且在步骤 466 中， 所记 录的第一峰值和第二峰值将用于判断信号振荡是否满足振荡增长定义。 记录两个连续振荡 峰值的该程序可以用于确定负增长、 正振铃和负振铃条件。
     在步骤 466 中， 确定当前峰值与先前峰值的差相对于先前峰值的百分比或比值 ((OP2-OP1)/OP1)， 并将其与增长幅值限度 (GrowingAmpLim) 进行比较。当该百分比或比值大 于增长幅值限度时， 步骤 468 将正增长计数 (Growing+) 加 1(Growing+Count)， 并且步骤 470 判断总增长计数是否大于增长计数限度 (GrowingCntLim)。当增长计数大于增长计数 限度时， 执行步骤 472。步骤 472 使用逻辑 “或” 来组合来自图 4C 的数据， 如下所述。
     在步骤 466 之后， 在步骤 474 中将当前的第二峰值 (OP2_PG) 确定为新的第一峰值 (OP1_PG)， 并将峰计数器设为 1。 以这种方式， 可以将在图 4A 中的步骤 426 中所检测的下一峰 值记录为新的第二峰值 (OP2_PG)， 并且用于振荡信号的正增长确定过程可以在步骤 466 中继 续。
     返回参照步骤 466， 当所述百分比不高于增长幅值限度从而表示未检测到正增长 条件时， 在步骤 478 中将正增长峰计数器设为零， 并可以将在图 4A 中的步骤 426 中所检测 的下一个峰值记录为新的第一峰值 (OP1_PG)， 从而重新起动峰记录和评估。
     返回参照步骤 466， 当所述百分比不高于增长幅值限度从而表示未检测到正增长 条件时， 还执行步骤 480。 在步骤 480 中， 将正增长计数器重设为零， 并且满足步骤 466 中的 增长条件的任何新的峰将触发正增长计数从 1 开始。
     在步骤 472 之后， 步骤 482 将增长锁存器设置到接通， 从而提供振荡信号正在增长 的指示符。在步骤 484 中， 在用于混合动力系控制系统采取纠正动作的预定时间量之后， 将 增长锁存器重设为断开。
     返回参照步骤 426 并参照图 4C， 当振荡信号的符号为正时， 还执行步骤 510。步骤 510 确定正振铃峰计数器 (PR_PkCntr) 是否为零。当正峰振铃计数器等于零时， 步骤 512 设定用于正振铃检测的第一振荡峰 (OP1_PR) 等于当前的振荡峰值， 并设定正振铃峰计数器 (PR_PkCntr) 等于 1。
     在步骤 510 中， 如果正振铃峰计数器 (PR_PkCntr) 不等于零从而表示已经记录了第一峰值， 那么步骤 514 设置第二振荡峰值 (OP2_PR) 等于当前峰值 (Op)。在步骤 516 中， 第 二峰值与第一峰值的差值的百分比或比值通过如下方法来确定 ： 从第二峰值减去第一峰 值； 除以第一峰值 ； 并将峰比值与振铃幅值限度进行比较。当所述百分比大于振铃幅值限 度 (RingingAmpLim) 时， 步骤 518 将正振铃计数 (Ringing+) 加 1(Ringing+Count)。步骤 520 将所述计数与振铃计数限度 (RingingCntLim) 进行比较。当所述计数大于或等于振铃 计数限度时， 执行步骤 522。在步骤 522 之后， 步骤 544 将振铃指示符锁存至接通。在用于 混合动力系控制系统纠正系统振荡振铃条件的预定纠正时间之后， 步骤 546 将振铃锁存器 重设为断开。
     返回参照步骤 516， 在步骤 518 之前， 步骤 550 将新的第一峰值设为先前的第二峰 值， 并将正振铃峰计数器设为 1。这使得新的峰被记录为新的第二峰值， 并继续进行评估。
     返回参照步骤 516， 当所述百分比不大于或等于振铃幅值限度时， 步骤 560 将峰计 数器 (PkCntr) 设为等于零， 并且步骤 562 重设步骤 518 中的正振铃计数， 与步骤 478 和 480 中的正增长情形类似。
     应当指出， 步骤 460-470 和步骤 510-520 对应于当振荡峰高于平均值信号 ( 即， 正峰 ) 时确定增长幅值或振铃幅值。在图 4D 至图 4E 中， 确定信号峰值是否低于平均值信 号增长或振铃。当在步骤 426 中振荡符号为负时， 执行步骤 610。当负增长峰计数器 (NG_ PkCntr) 等于零时， 在步骤 612 中， 将第一负增长峰值 (OP1_NG) 设为当前的峰值， 并将负增长 峰计数器设为 1。当负峰计数器不等于零时， 执行步骤 614。步骤 614 将第二负增长峰值 (OP2_NG) 设为等于当前的峰值 Op。在步骤 616 中， 将第一峰值和第二峰值的比值或百分比与 增长幅值限度进行比较。将第二峰值和第一峰值的差的比值 ((OP2-OP1)/OP1) 与增长幅值 限度进行比较。当该百分比高于增长幅值限度时， 步骤 618 将负增长计数 (Growing-) 加 1(Growing-Count)。当在步骤 620 中总计数高于计数限度 (GrowingCntLim) 时， 执行步骤 472， 从而在步骤 482 中将增长锁存器设为接通。
     返回参照步骤 616， 当幅值比值高于增长幅值限度时， 步骤 622 将第一负增长峰值 (OP1_NG) 设为等于第二负增长峰值 (OP2_NG)， 并将负增长峰计数器设为等于 1。
     返回参照步骤 616， 如果该百分比不大于增长幅值限度， 则步骤 624 将峰计数器设 为零， 并且步骤 626 将负增长计数器 (Growing-) 设为零或重设为零。
     在图 4E 中的步骤 426 之后， 步骤 630 确定负振铃峰计数器。在步骤 630 中， 如果 负振铃峰计数器 (NR_PkCntr) 等于零， 则步骤 632 将第一振荡峰值 (OP1_NR) 设为等于当前振 荡峰值 (Op)， 并将负振铃峰计数器设为等于 1。
     在步骤 630 中， 当负振铃峰计数器不等于零时， 步骤 634 将第二振荡峰值 (OP2_NR) 设 为等于当前的峰值 (Op)。在步骤 634 之后， 步骤 636 以与步骤 616 类似的方式确定百分比。 当在步骤 636 中该百分比大于或等于振铃幅值限度阈值 (RingingAmpLim) 时， 步骤 638 将 负振铃计数值 (Ringing-) 加 1(Ringing-Count)。 在步骤 640 中， 如果计数值大于或等于振 铃计数限度 (RingingCntLim)， 则再次执行步骤 522， 从而在步骤 544 中提供用于锁存器被 锁存的指示符。
     返回参照步骤 636， 当百分比高于振铃幅值限度时， 步骤 642 将新的第一振荡峰 (OP1_NR) 设为等于先前的第二振荡峰 (OP2_NR)， 并将负振铃峰计数器设为等于 1。
     返回参照步骤 636， 当百分比不大于振铃幅值限度时， 步骤 650 将峰计数器设为等于零， 并且步骤 652 将在步骤 638 中的负振铃计数器重设为零。
     为了简单起见， 步骤 418、 434、 446、 470、 520、 620 和 640 不具有与其相关联的 “非” 逻辑。假定 “非” 逻辑将在步骤 410 处重新起动这些步骤， 因为它们对应于在限度以外的判 定。
     本公开内容的宽泛教导可以以各种方式来实现。因此， 尽管本公开内容包括特定 的示例， 但本公开内容的真实范围不应当受限于此， 因为在研究附图、 说明书和以下权利要 求书的基础上， 其它修改对于本领域技术人员来说将变得显而易见。