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用于控制混合动力系统的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求了2007年11月4日申请的序列号为60/985233的美国临时申请的权益，因此该中请作为参考合并在此。
技术领域
本发明一般涉及电动机械变速器的控制系统。尤其是在模式和固定档位作为混合动力系统的冷态和热态工作的系统温度的函数下用于软消耗(SOFT COSTING)输入速度和输出速度的方法与装置。
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。
公知的动力系统结构包括转矩生成装置，其包括内燃机和电机，该装置通过变速器装置将转矩传递至输出部件。一个典型动力系统包括双模式、复合分解、电动机械变速器，其利用输入元件接收来自主动力源的驱动转矩，优选地为内燃机，以及使用输出元件。输出元件可操作地连接至机动车驱动系统，用于将牵引转矩传送至驱动系统。电机，作为电动机或发电机工作，独立于内燃机的输入转矩而生成至变速器的输入转矩。电机可以通过车辆驱动系统将车辆动能转换为能够存储在电能存储装置中的电能。控制系统监控各种来自车辆和操作者的输入，并且提供动力系统的操作控制，包括控制变速器工作档位状态与换档，控制转矩生成装置，以及调整在电能存储装置和电机之间的电力交换，以控制变速器的输出，该输出包括转矩与转速。
发明内容
一种动力系统包括连接至电动机械变速器的发动机，该变速器可选择性地操作于多个变速器操作档位状态之一和多个发动机状态之一。一种用于控制动力系统的方法，包括确定当前变速器操作档位状态和发动机状态，确定至少一个潜在的变速器操作档位状态和发动机状态，选择提供操作者转矩需求。该方法进一步包括对各潜在的变速器操作档位状态，限定到所述变速器输入速度的最小值，所述限定包括比较到所述变速器第一潜在最小输入速度与到所述变速器第二潜在最小输入速度，该第一潜在最小输入速度是所述变速器第一理想输出速度函数，该第二潜在最小输入速度是所述传动系至少另一操作参数的函数。对各潜在的变速器操作档位状态，提供多个到所述变速器输入速度的建议值，其中各输入速度的建议值还与所述变速器的功率输入和功率损耗相关。偏置损失被归于该变速器输入速度的建议值，该值小于各潜在的变速器操作档位状态所限定的最小值，其中所述归于输入速度建议值的偏置损失量与其RPM和各潜在变速器操作档位状态的所述最小值的RPM的偏差成比例。从对各潜在变速器操作档位状态的多个建议值，选取单个变速器输入速度。确定与当前变速器操作档位状态和发动机状态、潜在的变速器操作档位状态和发动机状态相关的优选要素。优选加权对各潜在变速器操作档位状态和发动机状态优选要素。该方法包括基于所述优选要素和所述单个变速器输入速度，选择性地控制改变变速器操作档位状态和发动机状态。
附图说明
参照附图，通过例子，现描述一个或多个实施例，其中：
图1为根据本发明的典型动力系统的示意图；
图2为根据本发明的控制系统和动力系统的典型结构示意图；
图3-8为根据本发明的控制图解各特征的示意流程图；
图9为根据本发明的功率流示意图；
图10图示了根据本发明关于方法的第一组优选要素的设置；
图11图示了根据本发明多个优选要素的组合；
图12提供根据本发明机电混合变速器操作档位变化稳定性的图示；
图13表示根据本发明机电混合变速器操作档位变化稳定性的可替代图示；
图14表示根据本发明可用于执行机电混合变速器操作档位变化的结构；
图15表示根据本发明，变速器输入速度在从一个潜在变速器操作档位状态变化为另一个过程中所采用的路径；
图16表示根据本发明，对多个潜在机电混合变速器操作档位状态作为时间函数的变速器输入速度的变化；
图17表示根据本发明，多个潜在机电混合变速器操作档位状态间的所选时间点不同变速器输入速度的rpm值差；
图18表示根据本发明，在过滤器重置期间，模式变化时机电混合变速器输入速度如何变化的曲线；
图19表示根据本发明，对给定的操作者转矩需求，在所用优选潜在变速器操作档位状态偏置中的一个偏置损耗函数；
图20表示根据本发明，对典型变速器操作档位状态，操作者转矩需求与理想变速器转矩输出的差对时间的一个实施例的图；
图21图示了根据本发明用于转矩输出评估的搜索引擎所选值的间隔限定；
图22图示了根据本发明用于将偏置值归于与N_I和P_I对相关的各N_I值的所用示例损耗函数；
图23图示了根据本发明作为变速器输入速度函数的N_Imin限制；
图24表示根据本发明，由搜索引擎在间隔S上生成与各N_I和P_I对相关的偏置损耗曲线图；和
图25表示根据本发明，方法中决策作出阶段的流程示意图。
具体实施方式
现参照附图，其中所表示的仅仅是用于某具体实施例的说明目的，并不是为了限定本申请的目的。附图1论述了示例性的机-电混合动力系统。在附图1中表示了根据本申请的示例性的机-电混合动力系统，其包括与发动机14可操作连接的双模式、混合-分离机电混合变速器10，和转矩生成机，其包括第一和第二电机(‘MG-A’)56和(‘MG-B’)72。该发动机14和第一及第二电机56及72均产生能传递给变速器10的机械能。由发动机14和第一及第二电机56及72所生成和传送给变速器10的动能被称为输入及电机转矩，这里指示为T_I、T_A和T_B，和它们的速度，这里分别指示为N_I、N_A和N_B。
在一个实施例中，该示例性发动机14包括多气缸内燃机，其可在多个状态下选择性地操作以将转矩通过输入轴12传递给变速器10，并且可以是火花点燃式或压燃式发动机。该发动机14包括可操作的接合变速器的输入轴12的曲轴(未示出)。转速传感器11优选的设置监测输入轴12的转速。从发动机14输出的动力，包括转速和发动机转矩，由于发动机14和变速器10之间位于输入轴12之上的转矩消耗部件的存在或与之可操纵的机械接触，例如液压泵(未示出)和/或转矩控制装置(未示出)，可以与到变速器10的输入转速N_I，以及输入转矩T_I不一致。
在一个实施例中，该示例性变速器10包括3个行星齿轮组24、26和28，和4个可选择接合的转矩传递装置，例如离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75。如这里所使用的，离合器指任何类型的摩擦转矩传递装置，其包括例如单个或组合的盘式离合器或离合器组、带式离合器和制动器。液压控制管路42，最好由变速器控制模块控制(此后称‘TCM’)17，可操作的控制离合器状态。在一个实施例里，离合器C2 62和C4 75最好包括液压-应用旋转摩擦离合器。在一个实施例里，离合器C1 70和C3 73最好包括能选择性地安装于变速箱68的液压-控制静态装置。各离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75最好为液压应用、通过液压控制管路42可选择地接受压缩液压流体。
在一个实施例中，该第一及第二电机56及72最好包括三相交流电机，均包括定子(未示出)和转子(未示出)，分别为分相器80和82。用于各电机的电机定子安装于变速箱68外部，并包括从其延伸的螺旋电线圈的定子铁心。用于第一电机56的转子支撑于轮盘齿轮，该齿轮通过第二行星齿轮组26可操作连接于轴60。用于第二电机72的转子固定连接于套轴盘66。
各分相器80和82最好包括可变磁阻装置，其包括分相器定子(未示出)和分相器转子(未示出)。分相器80和82合适地布置并安装于第一及第二电机56及72之一。该分相器80和82之一的定子可操作连接于用于第一及第二电机56及72的定子。该分相器转子可操作连接于用于相应第一及第二电机56及72的转子。各分相器80和82信号地并可操作地连接于变速器动力转换控制模块(此后称‘TPIM’)19，并且均传感和监测分相器转子相对于分相器定子的转动位置，从而监测第一及第二电机56及72之一的转动位置。此外，该分相器80和82的输出信号被转译以提供第一及第二电机56及72的转速，例如分别为N_A和N_B。
变速器10包括输出部件64，例如轴，其可操作的连接于用于车辆(未示出)的传动系统90，以提供输出动力到传递给车轮93，车轮之一表示于附图1中。动力输出以输出转速N_o和输出转矩T_o为特征。变速器输出速度传感器84监测输出部件64的转速和转动方向。每一车轮93最好配有适用于检测车轮速度的传感器，V_SS-WHL的传感器94，其输出由图2所述的分配控制部件的控制部件，以决定车速和绝对以及相对车速用于制动控制，牵引控制和车辆加速控制。
来自发动机14的输入转矩及来自第一及第二电机56及72的电机转矩(分别为T_I、T_A和T_B)由燃油或电能储存装置(此后称‘ESD’)74中储存的电压转换而生成。该ESD74通过DC转换导体27高压DC接合于TPIM19。该转换导体27包括触点开关38。当触点开关38在正常工作下关闭，电流可在ESD74和TPIM19间流动。当触点开关38打开，ESD74和TPIM19间的电流被中断。该TPIM19通过转换导体29传输电能到第一电机56和从其接收电能，并且该TPIM19类似地通过转换导体31传输电能到第二电机72和从其接收电能，以满足第一及第二电机56及72响应电机转矩指令的T_A和T_B的转矩需求。根据提供给从操作者转矩需求、现行操作条件和状态等因素派生出的TPIM的指令，电流被传送到ESD74，这些指令确定ESD74是充电、放电，还是任一瞬间的暂停。
该TPIM19包括一对功率转换器和，用于接收电机转矩指令和用于提供电机驱动或再生功能以实现指令电机转矩T_A和T_B而控制变速器状态的各自电机控制模块(未示出)。该功率转换器包括已公知的辅助三相功率电子装置，并且其均包括多个绝缘栅双极晶体管(未示出)，该双极晶体管用于通过在高频下的转换将来自ESD74的DC电压转换为AC电压，以分别为第一及第二电机56及72提供动力。该绝缘栅双极晶体管形成用于接收控制指令的转换模式电源。这即是通常的用于各三相电机各相的一对绝缘栅双极晶体管。绝缘栅双极晶体管的状态受控制以提供电机驱动机械动力生成或电能再生功能。该三相逆变器通过DC转换导体27接收或提供DC电能，并将电能传输到或从三相AC电源，其传递到或从第一及第二电机56及72传递以通过传递导体29、31用于电动机或发电机的运转，取决所接收到指令，这些指令代表性地基于包括操作状态和操作者转矩需求的因素。
附图2是一个分配控制模块系统的示意性框图。随后所述的元件包括整车控制结构的子集，并且提供附图1所述的示例性混合动力系统的协作系统控制。该分配控制模块系统综合相关信息和输入，并且执行运算以控制多个致动器以实现控制建议，相关的建议包括与燃油经济性、排放、性能、驾驶性和部件保护，包括ESD74的电池以及第一和第二电机56和72。分配控制模块系统包括发动机控制模块(以下称‘ECM’)23，TCM17，电池组控制模块(以下称‘BPCM’)21和TPIM19。混合控制模块(以下称‘HCP’)5提供对ECM23，TCM17，BPCM21和TPIM19的监督控制和共同作用。用户界面(‘UI’)13可操作连接于多个装置，通过该装置车辆操作者控制或指示机电混合动力系统的运作。设置于用户界面UI13中的装置典型的包括加速器踏板113(‘AP’)，从中操作者转矩需求被确定操作者制动踏板112(‘BP’)、变速器换档机构114(‘PRNDL’)、车辆运行速度控制(未示出)。变速器换档机构114具有不连续数量的操作者可选档位，包括输出部件64的转动方向以实现前进或后退之一。
以上所述的控制模块通过局域网(以下称‘LAN’)总线6与其他控制部件、传感器和触发器互通信息。LAN总线6可实现多个控制模块间的运行参数状态和触发器指令信号的结构性通信。所采用的特定通信协议为特定运用。LAN总线6和合适的协议提供以上所述的控制模块和提供诸如防抱死制动、牵引控制和车辆稳定性等功能的其他模块间的鲁棒信息和多模块间的相互作用。多种通信总线可用于提高通信速度和提供一定等级的信号冗余度和整体性。单个控制模块间的通信可通过直接连接，例如，一系列的外围接口(‘SPI’)总线(未示出)来起作用。
HCP5为动力系统提供监督控制，以实现ECM23、TCM17、TPIM19和BPCM21的协同作用。基于多个输入信号来自于使用者界面13和动力系统，包括ESD74，HCP5产生各种指令，包括：操作者转矩需求(‘T_{O_REQ}’)、到驱动系统90的输出转矩控制(‘T_CMD’)、发动机输入转矩控制、离合器转矩用以变速器10的转矩转换离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75，以及分别用于第一第二电机56和72的电机指令。TCM17与液压控制回路42相连，提供包括监测多个压力感应设备(未示出)和生成和传送控制信号到多个螺线管(未示出)从而控制压力开关的功能，并控制液压控制回路42内部的控制阀。
ECM23可操作地连接于发动机14，作用于从传感器取得数据，以及通过多个分离的线缆控制发动机14的触发器，简单表示为总的双向界面电缆35。ECM23从HCP5接收发动机输入转矩指令。ECM23决定发动机实际输入转矩T₁，以基于所监控的发动机速度和负载，在该点及时提供给变速器10，该ECM23与HCP5连通。该ECM23监控来自转速传感器11的输入，以确定发动机给输入轴12的输入速度，该速度被传输至变速器输入速度N_I。该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，包括歧管压力、发动机冷却剂温度、周围气温和周围气压。例如，从歧管压力或可替代的从所监控的操作者输入到加速踏板113，该发动机负载可被确定。该ECM23产生和传输指令信号到发动机控制触发器，包括，例如燃油喷射器、点火模块和节气控制模块，这些都未示出。
该TCM17可操作地连接于变速器10并监控来自传感器(未示出)的输入，以确定变速器的运行参数状态。该TCM17产生和传输指令信号，以控制变速器10，包括控制液压管路42。从TCM17到HCP5的输入包括用于各离合器的可预测离合器转矩，例如C1 70、C2 62、C3 73和C4 75，和输出部件64的输出转速N_O。其他触发器和传感器可用于提供从TCM17到HCP5的用作控制目的的附加信息。该TCM17监控来自压力开关(未示出)的输入，并且可选择的触发压力控制螺线管(未示出)，并且转换液压管路42的螺线管(未示出)，以可选择地触发多个离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75，来实现如下所述的多个变速器操作档位状态。
该BPCM21信号连接于传感器(未示出)，以监控ESD74，包括电流和电压参数状态，以提供ESD74到HCP5的电池参数状态的指示信息。该电池参数状态最好包括电池充电状态、电池电压、电池温度和所获电池功率，指示为P_{BAT_MIN}到P_{BAT_MAX}的范围。
各操作模块ECM23、TCM17、TPIM19、BPCM21和BrCM22最好是通用目的的数字计算机，其包括微处理器或中心处理单元、包括只读存储器的存储介质(‘ROM’)、随机存储器(‘RAM’)、电子只读程序存储器(‘ERROM’)、高速时钟、模拟/数字(‘A/D’)和数字/模拟(‘D/A’)电路、输入和输出电路(‘I/O’)和装置及合适的信号条件和缓冲电路。各控制模块包括一套控制规则系统，包括常驻程序指令和存储介质之一所储存的并用于提供各计算机的各种功能的校正。控制模块之间的信息转换最好辅以LAN总线6和串行外围接口总线的应用。控制规则系统在预先设定的循环周期间执行从而每一个规则系统至少执行一次循环周期。存储在非-易失的设备中的系统规则由中央处理器之一来执行，以监控来自感应设备的输入并执行控制和诊断程序以控制触发器的运作，运用预定的校正。循环周期在常规的时间段中执行，比如说在混合动力系统的运作中每隔3.125、6.25、12.5、25和100毫秒。但是，大约在2毫秒到300毫秒之间的任意间隔可以被选择。可替换地，规则系统的执行也可以相应于一个事件的发生。
如图1所示的示例性动力系统可选择性操作的状态可用发动机状态描述，包括发动机工作(‘ON’)和发动机熄火状态(‘OFF’)，以及可用转换操作区段状态来描述，包括多个固定齿轮和连续的变量操作模式，描述参照表格1，如下。
表格1

  描述  发动机状态  转换操作区段状  态  应用离合器  M1_Eng_Off  OFF  EVT模式1  C1 70  M1_Eng_On  ON  EVT模式1  C1 70  G1  ON  固定传动比1  C1 70 C4 75  G2  ON  固定传动比  C1 70 C2 62  M2_Eng_Off  OFF  EVT模式2  C2 62  M2_Eng_On  ON  EVT模式2  C2 62  G3  ON  固定传动比3  C2 62 C4 75  G4  ON  固定传动比4  C2 62 C3 73
每一转换操作区段状态在表格中有描述，且每一特定的离合器C1 70、C262、C3 73、C4 75对应于每一操作区段状态。第一连续性的变量模式，比如，EVT模式1或者M1，被选择应用于离合器C1 70，只为了固定行星齿轮系统28的外部的齿轮部件。发动机状态可以为ON(M1_Eng_On)或者OFF(M1_Eng_Off)之一。第二连续性的变量模式，比如，EVT模式2或者M2被选择应用于离合器C2 62，只为了将轴60与第三行星齿轮系统28的载体相连接。发动机状态可以为ON(M1_Eng_On)或者OFF(M1_Eng_Off)之一。为了便于描述，当发动机状态为OFF时，发动机输入速度等于每分钟0转(‘RPM’)，即发动机曲轴不在转动。固定齿轮运作提供变速器10的输入-到-输出操作的固定速率的操作，即N_I/N_O。第一固定齿轮操作(‘G1’)被选择应用于离合器C1 70、C4 75。第二固定齿轮操作(‘G2’)被选择应用于离合器C1 70、C2 62。第三固定齿轮操作(‘G3’)被选择应用于离合器C2 62、C4 75。第四固定齿轮操作(‘G4’)被选择应用于离合器C2 62、C3 73。输入-到-输出速度的固定速率操作随着固定齿轮操作的提升而提升，归因于行星齿轮24、26和28的传动比的下降。第一第二电机56和72的转速，分别为N_A和N_B，受由离合器所界定的机械装置的内部转速所决定，且与输入轴12处所测量得的输入速度成相应比例。
响应用户界面13所获得的通过加速器踏板113和制动器踏板112的操作者输入，HCP5和一个或多个其他控制模块确定控制输出转矩、T_CMD其将满足操作者转矩需求，T_{O_REQ}，其在输出部件64处执行并传送到传动系统90。生成的车辆加速度受其他因素包括如道路负载、道路等级和车辆质量的影响。操作档位状态确定给变速器10是基于包括传动系的多个操作特征的输入。这些特征包括通过加速器踏板113和制动踏板112传送到用户界面13的操作者转矩需求。
在一些实施例中，操作档位状态可根据传动系转矩需求预测，该传动系统转矩需求由电力生成模型或转矩生成模型中操作第一第二电机56和72的指令造成。在一些实施例中，操作档位状态由最优算法或例行程序所确定，其基于包括操作者动力需求、电池充电状态和发动机14和第一、第二电机56和72的操作效率确定选择优选的操作档位状态。控制系统管理来自发动机14和第一第二电机的转矩输入，基于嵌入在已执行的选择例行程序中的预选的输出标准，而系统操作得到控制从而有效管理与ESD充电状态和燃料运载的理想水平相应的资源。另外，基于侦查一个或多个元件或子系统的故障，包括任何过度的理想特征的操作可被确定。HCP5检测转矩生成设备，确定来自变速器10的动力输出，这是取得满足操作者转矩需求所需要的输出转矩所需求的。ESD74和第一、第二电机56和72可电操作结合用于期间的动力流。此外，发动机14，第一、第二电机56和72，和电动-机械变速器10机械操作相连，以传送其间的动力，以生成到输出部件64的动力流。假设多个操作条件可用于配有的机动车辆，包括多个环境和道路条件，比如道路等级和操作者转矩需求，电动-机械混合变速器通常潜在用于超过一个操作档位状态，包括表格I中各时间点处于操作中的档位状态。另外，事实上，对于机动车辆在典型行驶过程中所包含的电动-机械混合变速经历，比如道路质量的变化、节流阀打开和制动踏板压下，区分任何时刻的变速器档位状态和发动机状态，可被视为对燃油经济型、变速器需求的转矩输出和ESD74充电状态之间的整体平衡有利。在任何瞬间时刻，特定的变速器操作档位状态和发动机状态可以是需要的，有利的和优选的，而在后来的瞬间时刻，其他的变速器操作档位状态和发动机状态可以是需要的，有利的和优选的，甚至相对短的操作时间段内，比如五分钟，结果是条件使得多个或更多理想的、有利的，或优选的变速器操作档位状态和发动机状态存在于该时间段中。然而，本申请认为以应对具有电动-机械混合功率转换器的机动车辆所遭遇的每个和每一单个的操作条件变化，改变变速器操作档位状态和发动机状态并不是必须的。
图3所示的是控制系统结构用于控制和管理混合动力系统的信号流，该混合动力系统具有多个转矩生成设备，参照以下的图1和2所示的混合动力系统，且以可操作的算法和校正的形式存在于以上所述的控制模块中。控制系统结构可适用于可替代的混合动力系统，该系统具有多个转矩生成装置，包括，例如具有一个发动机和单个电机的混合动力系统，具有一个发动机和多个电机的混合动力系统。可替代地，混合动力系统可利用非电子转矩生成机械和能量储存系统，例如液力-机械混合变速器(未示出)。
在操作中，操作者到加速踏板113和制动踏板112的输入被监控以确定操作者转矩的需求。操作者到加速踏板113和制动踏板112的输入包括单个明确的操作者转矩需求，其包括即时加速器输出转矩需求(Output Torque RequestAccel Immed)，预期加速器输出转矩需求(Output Torque Request Accel Prdtd)，即时制动输出转矩需求(Output Torque Request Brake Immed)，预期制动输出转矩需求(Output Torque Request Brake Prdtd)，以及轴转矩响应类型(Axle Torque RequestResponse Type)。此处所用的术语“加速器”指的是操作者向前推进的需求，最好导致车辆速度超过目前的车辆速度，当操作者所选择的变速器档位选择器114的位置确定车辆向前操作。术语“减速”和“制动”指的是操作者需求最好导致车辆从当前速度减速。即时加速器输出转矩需求，预期加速器输出转矩需求，即时制动输出转矩需求，预期制动输出转矩需求，以及轴转矩响应类型是控制系统的单个输入。此外，发动机14和变速器10的运转被监控以确定输入速度(Ni)和输出速度(No)。该即时加速器输出转矩需求是基于当前产生的操作者到加速器踏板113的输入，并且包括生成最好用于加速车辆的输出部件64的即时输出转矩需求。预期加速器输出转矩需求，是基于操作者到加速器踏板113的输入确定的，且包括输出部件64上的最佳的或优选的转矩。在正常运转状态下，例如，当防抱死制动、牵引控制或车辆稳定性控制中任一没有被控制时，该预期加速器输出转矩需求最好等于该即时加速器输出转矩需求。当防抱死制动、牵引控制或车辆稳定性控制中任一被控制时，该预期加速器输出转矩需求保持最佳输出转矩，同时该即时加速器输出转矩需求响应关于防抱死制动、牵引控制或车辆稳定性控制而下降。
该即时制动输出转矩需求，基于当前发生的操作者到制动踏板112的输出而确定，并且包括在输出部件64上产生即时输出转矩的需求，以通过动力系统90来作用于反应转矩，其最好使车辆减速。该预期制动输出转矩需求包括输出部件64上的优化或优选的转矩，以响应操作者到制动踏板112的输入，其取决于输出部件64上允许产生的最大制动输出转矩，而不管操作者到制动踏板112的输入。在一个实施例中，产生于输出部件64的最大制动输出转矩，被限定为-0.2g。当车速接近0时，该预期制动输出转矩需求可逐步趋向于0，而不管操作者到制动踏板112的输入。当由操作者所控制存在该预期制动输出转矩需求设定为0的操作条件，例如，当操作者设定变速换挡器114设定为倒档，并且当分动箱(未示出)被设定为四轮驱动低挡。
策略控制系统(‘strategic control’)310确定优先的输入速度(‘Ni_Des’)和优选发动机状态和变速器运转档位状态(Hybrid Rang State Des)基于输出速度和操作者转矩需求并且基于混合动力系统其他运行参数，包括发动机14、变速器10、第一第二电机56和72的电池功率限度和响应限度。该预期加速器输出转矩需求和预期制动输出转矩需求输入到策略控制系统310。在每个100ms周期和每个25ms周期中，该策略控制系统310最好通过HCP5来执行。变速器10的理想工作档位状态和从发动机14到变速器10的优选输入速度被输入到换挡执行和发动机启动/停止控制系统320。
该换挡执行和和发动机启动/停止控制系统320控制变速器运转的变化(‘变速器控制’)，包括基于传动系统的输入和运转而改变操作档位状态。这包括变速器操作档位状态的控制执行，如果该优选操作档位状态不同于采用离合器C170、C2 62、C3 73、C475和其他变速器指令中的一个或多个的控制变化下的当前操作档位状态。该当前操作档位状态(‘实际混合档位状态’)和输入速度曲线可被确定。该输入速度曲线是即将输入速度的预估，并且最好包括标量参数值，其是用于即将来临周期的建议输入速度。该发动机运转指令和操作者转矩需求是基于变速器操作档位状态的变换期间的输入速度曲线。
在控制周期之一期间，策略控制系统(‘策略控制’)330被执行，以确定用于操作发动机14的发动机指令(‘发动机指令’)，包括基于输出速度、输入速度和操作者转矩需求的从发动机14到变速器10的优选输出转矩，该操作者转矩需求包括即时加速器输出转矩需求、预期加速器输出转矩需求、即时制动输出转矩需求、预期制动输出转矩需求以及轴转矩响应类型，和当前变速器的操作档位状态。该发动机指令还包括发动机状态包括全气缸操作之一状态和当发动机部分气缸钝化和去燃料时气缸钝化操作状态，以及加油状态和不供油状态的发动机状态。发动机指令包括发动机14的优选的输入转矩和作用于发动机14和输入部件12之间的当前转矩(‘Ti’)，发动机指令最好在ECM23中确定。离合器C1 70、C2 62、C3 73、C475中任一的转矩(‘Tcl’)，包括当前应用的离合器和未利用的离合器最好在TCM17中确定。
输出和电动机转矩的确定系统(‘输出和电动机转矩确定’)340的执行以确定来自动力系统(‘To_cmd’)的优选的输出转矩。这包括确定电动机转矩指令(‘T_A’，‘和T_B’)以将网络指令的输出转矩转传递给变速器10的输出部件64以满足操作者转矩需求，通过该实施例中实现对第一第二电机56和72控制。即时加速器输出转矩需求，即时制动输出转矩需求，发动机14的当前输入转矩，预期应用离合器转矩，变速器10当前的操作档位，输入速度，输入速度曲线，以及轴转矩应对类型都为输入。输出和电动机转矩确定系统340的执行以确定每循环周期的重复中的电动机转矩指令。输出和发动机转矩确定系统340所包括的运算编码通常在6.25ms和12.5ms的循环周期之间执行以确定优选的电动机转矩指令。
该混合动力系统受控来将输出转矩传送到输出部件64以与传动系统90起作用，从而当操作者所选的变速器档位选择器位置在前进方向控制车辆，在车轮93上产生牵引转矩向前驱动车辆，以响应操作者输入到加速踏板113。类似的，该混合动力系统受控来将输出转矩传送到输出部件64以与传动系统90起作用，从而当操作者所选的变速器档位选择器位置在后退方向控制车辆，在车轮93上产生牵引转矩向后驱动车辆，以响应操作者输入到加速踏板113。优选的，驱动车辆导致车辆加速，只要输出转矩足以克服车辆上的外部载荷，例如由于道路坡度、空气动力学的载荷及其它载荷。
附图4细述了战略优化控制系统310的信号流，该系统包括一个战略管理器220，一个操作档位状态分析器260，一个状态稳定和评估数据块280以确定优选的输入速度(‘Ni_Des’)和优选的变速器操作档位(‘Hybrid Rang State Des’)。战略管理器(‘Strategic Manager’)220监测输出速度N_O，预期加速器输出转矩需求(‘Output Torque Request Accel Prdtd’)、预期制动输出转矩需求(‘Output TorqueRequest Brake Prdtd’)，以及可选的电池功率P_{BAT_MIN}到P_{BAT_MAX}。战略管理器220确定变速器操作档位中哪些是可选的，以及确定输出转矩需求，包括战略加速器输出转矩需求(‘Output Torque Request Accel Strategic’)和战略网络输出转矩需求(‘Output Torque Request Net Strategic’)，所有这些都输入到操作档位状态分析器260，与这些一起的还有系统输入(‘System Input’)，功率消耗输入(‘PowerCost Input’)，以及其他任何在预先确定的范围外操作的相关惩罚消耗。操作档位状态分析器260基于操作者转矩需求，系统输入，可选的电池功率和功率消耗输入生成适合于各允许的操作档位状态的优选的功率消耗(‘P*cost’)和相关的输入速度(‘N*i’)。优选的功率消耗和与各允许的操作档位状态相关的输入速度被输入到状态稳定器和评估数据块280，其基于此选择优先的操作档位状态和优先的输入速度。操作状态分析器260在各候选操作状态中执行搜索，包括各允许的操作状态M1(262)，M2(264)，G1(270)，G2(272)，G3(274)和G4(276)，以确定转矩触发器，即本实施例中的发动机14和第一第二电机56和72的优选操作。优选的操作最好包括用于操作混合动力系统和相应于操作者转矩需求的候选操作档位状态下操作的相关发动机输入的最小功率消耗。相关的发动机输入包括的优选的发动机输入速度(‘Ni^*’)、优选的发动机输入功率(‘Pi^*’)，和优选的发动机输入转矩(‘Ti^*’)中至少一个。操作档位状态分析器260评估M-Engine-off(264)和M-Engine-off(266)，以确定用于当发动机处于熄火状态时相应于和最好地满足操作者转矩需求的操作动力系统的优选消耗(‘P*cost’)。
图6系统描述了一维搜寻系统610的信号流。该实施例中包括最小和最大输入转矩(‘TiMin/Max’)的可控输入的范围，被输入给一维搜索引擎415。该一维搜索引擎415重复生成候选转矩(‘Ti(j)’)，其范围间于最小和最大转矩，每一候选转矩被输入给最优函数(‘Opt To/Ta/Tb’)440，进行n次迭代。其它到最优函数440的输入包括优选包括电池功率、离合器转矩、电机工作、变速器和发动机机工作、特定档位状态和操作者转矩需求。该最优函数440确定变速器工作，其包括输出转矩、电机转矩，和基于用作操作者对于候选操作档位状态的转矩需求的候选输入转矩相关的电池功率(’To(j)，Ta(j)，Tb(j)，Pbat(j)，Pa(j)，Pb(j)’)。输出转矩、发动机转矩和相关的电池功率、功率消耗输入被输入到消耗函数450，该函数被执行以确定用于相应于操作者转矩需求的候选书入转矩时的候选操作档位状态的操作动力系统的功率消耗(‘Pcost(j)’)。该1-D搜索引擎415在输入转矩范围中重复生成候选输入转矩，并确定与此相关的功率消耗以确认优选的输入转矩(‘Ti^*’)和相关的优选消耗(‘P*cost’)。优选的输入转矩(‘Ti^*’)包括输入转矩范围内的候选输入转矩，其导致候选操作档位状态，即优选消耗下的最小功率消耗。
图7表示的是操作档位状态分析器260的数据块262和264中所执行的连续变量模型M1和M2中的优选操作。这包括图6和8所示的执行二维搜索系统620，协同执行一维搜索，利用基于可被评估的预先决定的输入速度(‘Input SpeedStabilization and Arbitration’)615以确定操作档位状态的优选消耗(‘P*cost’)和相关优选输入速度(‘N*i’)的一维搜索系统610。参照图8的描述，该二维搜索系统620确定第一优选消耗(2D P*cost)和相关第一优选的输入速度(‘2DN*I’)。第一优选输入速度被输入到二维搜索系统620和加法器。该加法器将第一优选输入速度和与乘上预定时间阶段(‘dt’)的输入速度(‘N_{I_DOT}’)中的时间变化率相加。该结果与由二维搜索系统620所决定的第一优选输入速度一起输入到交换机605。该交换机605受控将加法器612所得的结果或者由二维搜索系统620所决定的优选输入速度输入到一维搜索系统610。该交换机605受控将由二维搜索系统620所决定的优选输入速度输入到一维搜索系统610(如图)，当动力系统以再生制动模式操作时，比如，当操作者转矩需求包括在输出部件64处生成即时输出转矩的需求，以利用传动系统90触发反应转矩最好地使车辆减速。交换机605受控当操作者转矩需求未包括再生制动时将加法器612得到的结果输入到到第二位置(未示出)。一维搜索需求610被执行，利用一维搜索系统610以确定第二优选消耗(1D P*cost)，该消耗被输入到速度稳定和评估数据块615以选择最终优选的消耗和相关的优选输入速度。
图8系统地表示了二维搜索系统620的信号流。该实施例中的两种可控输入的范围，包括最小和最大输入速度(‘NiMin/Max’)和最小和最大输入功率(‘PiMin/Max’)被输入到二维搜索引擎410。在另一实施例中，这两个可控输入可包括最小和最大输入速度和最小和最大输入转矩。该二维搜索引擎410重复生成候选输入速度(‘Ni(j)’)和候选输入功率(‘Pi(j)’)，其范围间于最小和最大输入速度和功率之间。候选输入功率最好转换成候选输入转矩(‘Ti(j)’)(412)。每一候选输入速度(‘Ni(j)’)和输入转矩(‘Ti(j)’)输入到最优函数(‘Opt To/Ta/Tb’)440，进行n次搜索迭代。其它到最优函数440的输入包括优选包括电池功率、离合器转矩、电机工作、变速器和发动机机工作的参数状态，特定档位状态和操作者转矩需求。该最优函数440确定变速器工作，其包括输出转矩、电机转矩，和基于候选操作档位状态的系统输入和操作转矩需求的候选输入速度和候选输入速度相关的电池功率(‘To(j)，Ta(j)，Tb(j)，Pbat(j)，Pa(j)，Pb(j)’)。该输出转矩、电机转矩、和相关的电池功率及功率消耗输入被输入到消耗函数450，其执行以确定功率消耗(‘P*cost(j)’)，该功率消耗用于在候选操作档位状态及候选输入速度下操作该动力系统，以响应候选操作档位状态下操作者转矩需求。该二维搜索引擎410在输入转矩范围反复生成候选输入功率和候选输入速度，并确定与其相关的功率消耗以确定优选输入功率(‘Pi^*’)和优选输入速度(‘Ni^*’)及相关的优选消耗(‘P*cost’)。该优选输入功率(‘Pi^*’)和优选输入速度(‘Ni^*’)包括候选输入功率和候选输入速度，从而导致候选操作档位状态的最小功率消耗。
图9系统地表示了如上所述的动力系统事例的文本中，通过混合动力系统的动力流动和动力损失。存在来自将燃料动力(‘P_FUEL’)传送到发动机14并将输入动力(‘P₁’)传送到变速器10的燃料存储系统9的第一动力流动路径。在第一流动路径中动力损失包括发动机动力损失(‘P_LOSS ENG’)。存在将电动力(‘P_BATT’)从ESD74传送到TPIM19，将电动力(‘P_IN ELEC’)传送到第一第二电机56和72，将发动机动力(‘P_MOTOR MECH’)传送到变速器10的第二动力流动路径。在第二流动路径中动力损失包括电池功率损失(‘P_LOSS BATT’)和电动发动机动力损失(‘P_LOSS MOTOR’)。TPIM19具有电子动力负载(‘P_LOAD’)充当系统中的电子负载(‘HV _LOADS’)，其可包括低电压电池存储系统(未示出)。TPIM19具有电力功率负载(‘P_HV LOAD’)，其充当系统中的电力负载(‘HV负载’)，其可包括低电压电池存储系统(未示出)。该变速器10具有系统中的机械惯性功率负载输入(‘P_INERTIA’)(‘惯性存储’)，其优选地包括来自发动机14和变速器10的惯性。该变速器10具有机械功率损失(‘P_LOSS MECH’)和功率输出(‘P_OUT’)，当以轴动力(P_AXLE’)的形式传输到驱动系时其可受制动功率损失(‘P_LOSS BRAKE’)影响。
输入到消耗函数450的功率消耗是基于与车辆驱动能力、燃料经济型、排放和电池使用相关的因素所确定的。功率消耗被分配并与燃料和电力消耗相关，与混合动力的特定操作点相关。可与低操作消耗相关的有高转换效率下的低燃料消耗、低电池功率使用和各发动机速度/负载操作点的低排放，并考虑发动机14的候选操作状态。如以下的描述，功率消耗可以包括发动机功率损失(‘P_LOSSENG’)、电动机功率损失(‘P_LOSS MOTOR’)、电池功率损失(‘P_LOSS BATT’)、制动功率损失(‘P_LOSS BRAKE’)，机械功率损失(‘P_LOSS MECH’)与其相关的是特定操作点的混合动力操作；特定操作点包括输入速度、电动机速度、输入转矩、电动机转矩、变速器操作档位状态和发动机状态。
优选的操作消耗(Pcost)可通过计算总的动力系统功率损失P_LOSS TOTAL和相应的消耗损失来确定。总的动力系统功率损失P_LOSS TOTAL包括所有的动力系统功率损失和包括发动机功率损失P_LOSS ENG，电动机功率损失P_LOSS MOTOR，电池功率损失P_LOSS BATT，制动功率损失P_LOSS BRAKE，机械功率损失P_LOSS MECH。
发动机14中的发动机功率损失包括归咎于燃油经济型、废气排放、机械设备中的损失(比如齿轮、泵、传动带、滑轮、阀门和链条)、电动设备中的损失(比如导线电阻、开关和螺线管损失)、以及热损失。发动机功率损失可通过基于各操作档位的输入速度和输入转矩和/或输入速度和输入功率状态得以确定。
这样，在固定的齿轮档位操作中，即在此处所描述的实施例中G1、G2、G3和G4的固定齿轮操作档位状态之一，输入到消耗函数450包括机械功率损失功率消耗输入可在一维搜索系统610外确定。在模型操作中，即此处所描述的实施例中M1和M2的模型操作档位状态之一，输入到消耗函数450包括机械功率消耗的功率消耗输入，可在搜索引擎620的各循环中得以确定。
状态稳定器和评估数据块280选择优选的变速器操作档位状态(‘HybridRange State Des’)，其最好是与用于来自操作档位状态分析器260的允许的操作档位状态输出的最小优选消耗相关的变速器操作档位状态，考虑进变速器操作中以影响稳定传动操作的改变操作档位状态的评估影响的相关因素。优选的输入速度(‘Ni_Des’)是发动机输入速度，其与相应于和最好地满足了用于所选择的优选的操作档位状态下的操作者转矩需求，包括优选发动机输入速度(‘N*i’)，优选的发动机输入功率(‘Pi^*’)，以及优选的发动机输入转矩(‘Ti^*’)优选的发动机输入相关。
在一些实施例中，用于各循环回路的消耗函数的消耗信息，包括操作消耗，根据能量使用，其通常基于与操作档位状态中车辆驾驶性、燃油经济性、排放和电池寿命相关的因素以确定。另外，消耗可根据车辆传动系统的特定操作点的燃料和电能消耗来分配。通常与较低的操作消耗相关的是较低的燃料消耗，考虑进传动系统的现行操作档位状态其处于高转换效率、低电池功率使用和某操作点的低排放。最优操作消耗(Pcost^*)可通过计算总传动系统损失，包括整体系统功率损失和消耗损失，比如与电池充电状态的控制相关。整体的系统功率消耗包括基于发动机功率消耗的情况，该发动机功率消耗考虑了燃油经济型、废气排放、机械设备中的损失(比如齿轮、泵、传动带、滑轮、阀门和链条)、电动设备中的损失(比如导线电阻、开关和螺线管损失)、以及热损失。其他需要考虑的损失包括电机功率损失、与因ESD74的放电深度的电池寿命相关的因素、当时的环境气温和气温对电池充电状态的影响。归因于施加于此处所描述的系统的主观局限，所选择的变速器操作档位状态并不总是出于能量使用和功率消耗的考虑的事实上的最优。在某一瞬间，特定的变速器操作档位状态和发动机状态可以是理想的，有利的或优选的，而在后来的瞬时时间，其他变速器操作档位状态和发动机状态可以是理想的，结果是甚至在相对短的时间段内，例如，5分钟，条件使得多个或更多理想的、有利的或优选的变速器操作档位状态和发动机状态存在于此时间段中。然而，本申请认为以应对具有电动-机械混合动力变速器的机动车辆所遭遇的每个和每一单个的操作条件变化，改变变速器操作档位状态和发动机状态并不是必须的。
若适用于装备有电动-机械混合变速器的机动车辆的多个操作条件，包括多种环境和路况，比如道路等级和操作者转矩需求，电动-机械混合变速器就通常可有效地用于多于一个变速器操作档位状态，包括表格I中各时间点处于操作中的档位状态。另外，对于道路等级、加速器踏板位置和制动踏板下压的每一变化来说，处于典型行驶过程中的包括电动-机械混合变速经历的电动车辆，当考虑了燃油经济型、变速器的需求的转矩输出，和ESD74的充电状态这些因素之间的整体平衡，区分变速操作档位状态和发动机状态在任何时候潜在被视作有利的。
根据本申请的一个实施例，图10表示了第一数值的集合，每一数值表示了电动-机械混合变速器的各潜在的操作档位状态和包括操作档位状态和表格I中各发动机状态的的潜在发动机状态的优选因素。在图10中，标示M1和M2表示的是电动-机械混合变速器的模型1和模型2。为了申请的目的，术语‘候选操作档位状态’和术语‘潜在候选操作档位状态’可以互换，术语‘发动机状态’和术语‘候选发动机状态’可互换。标示G1、G2、G3、G4分别表示齿轮1、齿轮2、齿轮3、齿轮4，HEOff表示发动机状态，发动机状态为发动机-工作或者发动机-熄火。本申请的一个实施例中，任何一个或多个这样的优选因素可以被评估分配。在另一个实施例中，任何一个或更多此类优选因素可以包括任何算法或者其他数据生成方法所生成的结果输出，该算法或数据处理方法具有由置于装有该电动-机械混合变速器的机动车的任何位置的，或置于其上或靠近其驱动系的任何部分的任一个或多个传感器提供的输入或者任何基础信息，在这些位置获得数据。这些传感器可包括但不限定于：轮速传感器94、输出速度传感器84和转速传感器11。
理想的是，图10中所显示的各变速器操作档位状态和发动机状态的优选因素，根据它们的各变速器操作档位状态和发动机状态得以维持，根据本申请的一个实施例，这些优选因素在图10中以数组排列出来。这一排列不是严格的需求，但却是为了便于根据本申请展示一种方法，如图11所示。
本申请也提供了一个数值集合，当用于机动车，比如车辆在道路表面行使，在任一选择的时间点，每一变量都与潜在的操作档位状态和电动-机械混合变速器的发动机状态之一相关，数值集合可被当作当时操作档位状态值。优选的实施例包括与发动机状态相关的多个数值。第二数值集合在图11标示为“当时操作档位因数”的表格中以数组排列出来，其中包括变速器操作档位状态和发动机状态的所有数值。
图11表示了来自图10的优选因素第一个集合的数值可以与来自当时操作档位状态和发动机状态的优选因素的第二个集合相结合。在一个实施例中，该结合可通过汇总来自每一个数组中各相应的操作档位状态和发动机状态的数值得到，从而得到第三个数组，该数组包括各潜在的变速器操作档位状态和发动机状态的优选因素，该数组被标示为“新理想的操作档位因素”。如此处所用，理想操作档位状态指的是变速器操作档位状态或是发动机状态，即，由于某原因或其他原因，通常与驾驶性能相关，但潜在与发动机经济型、排放或电池寿命相关，比当时的变速器操作档位状态和或发动机状态更合适。第三个数据组中的数值可与其他组相比较，在一个实施例中第三个数据组中最低数值代表了变速器操作档位或发动机状态，其可被选择或评价作为当机动车包括相同的操作时电动-机械混合变速器的操作状态的变化的依据。比如，图11的第三个数据组，最低数值是7，相应于电动-机械混合变速器的M1操作，而当时的变速器操作状态是M2，以当时的操作状态组中0作为最低数值作为依据。在一个说明性的非限制性示例性的实施例中，信号被传送到TCM17中所嵌的换档执行模型，表明变速器操作档位状态从M2变化到M1，其可被TCM所影响。在一个替代性的实施例中，TCM可被提供以额外的决策-制定数据和算法以接受和执行根据本申请的程序所得到的建议的指令变化，或者其可基于输入到TCM17的可在该实施例中评估的其他因素而拒绝执行，而在其他实施例中，基于具有由板上的车辆传感器所提供的输入的一个或多个算法的输出。本申请的一个实施例中，TCM17提供了当时的操作档位因素，其格式可与第二个优选因素集合的数值参数的格式相同。在其他实施例中，TCM17提供的当时的操作档位因素的格式与第二个优选因素集合数值的格式不同。
在其他实施例中，参照图10所描述的第一个优选因素集合可与其他优选因素集合相结合，这在图11中标示为“理想操作档位因素”(其包括变速器操作档位状态和发动机状态共同的数值变量)的数组中得到描述，以达到包括被当作“新理想操作档位因素”的一系列优选因素的第三数组。包括理想操作档位因素的优选因素可以是任何一个或多个传感器所提供的信息的任何算法或其他数据处理方法所生成的结果输出，这些传感器设置在装有这类电动-机械混合变速器的或者设置在或者靠近传动系的任何可以获得数据的部分的机动车辆的任何位置。这些传感器包括但不限于：一个轮速传感器94、一个输出速度传感器84，和一个转速传感器11。在其他实施例中，参照图10所描述的优选因素的第一个集合可以与来自当时的操作档位因素的优选因素和理想的操作档位因素相结合以到达包括新理想操作档位的第三数组。
通常，理想操作档位因素中的一个或多个优选因素会随时间变化，响应于配备有电动-机械混合变速器的机动车所遭遇的操作条件的变化，这些因素的变量在车辆操作中或者升高或者降低。例如，当以低速行驶中操作者转矩需求遭遇上升坡度，可造成与G1操作相关的优选因素以降低与此相关的变量。类似地，当以常速行驶中车辆操作者遭遇下降坡度做出制动转矩需求，可造成与G1操作相关的优选因素以大量提高变量从而基本上排除G1操作档位的选择。
在图11，包括当时的操作档位因素和理想的操作档位因素的各数组中的数值，是相相同的，仅限于说明的目的，而实际上该优选因素的集合中的数值可以互相不同。对于实施例，来自图10的优选因素的第一个集合与理想操作档位因素的集合相结合，包括用于新理想操作档位因素的优选因素的第三数组被提供，其中至少一个因素随后被提供给TCM17中所嵌的换档控制模块。例如，其中换档控制模块指示执行变速器操作档位状态、发动机状态变化或这两者均变化，包括新理想操作档位因素的优选因素被传递输入到本申请的过程，作为此处所述过程的随后重复中的理想操作档位因素，因为理想的是，在本实施例中每隔理想的或选择的时间段重复实施此处所述的方法，可以为约2毫秒到300毫秒间任何时间断，包括所有的时间间隔和其间的时间范围。
在根据本申请的优选因素的优选组合中，最好仅将相似种类的优选因素相结合，即与M1相关的优选因素只可与其他与M1相关的优选因素相结合，G2和G2，依此类推。虽然根据本申请一个实施例，每一个包括优选因素的集合数组的结合被展示并被描述为涉及这些数组的总和，和选择某一数组中出现的最小值作为电动-机械混合变速器的操作档位变化的变量，本申请也包括了选择标准为选择最大的实施例。在其他实施例中，两个或更多数组的组合潜在包括对应于如此组合的数组中出现的各操作档位数值的相减、相除，或相乘，以提供数值中的一个唯一的或不同于作为这样组合的结果中出现的其他数值而出现，每一数值代表了相对可取的发动机状态或变速器档位状态。于是在每一个此类实施例中，基于所出现的最高或最低数值，或其他任何可区分的数值属性做出选择。对于此处所提供的优选因素相结合所导致的一个组合或数组中所出现两个或多个优选因素相同或互相不同的情况，从不同的数值中选择变速器操作档位可被判断，或被设定为理想的任何默认选择。
本申请的一个实施例中，当与参照图11所述的理想操作档位因素或当时的操作档位因素中所示数值相组合时，图10中所示的数组中优选因素的第一组合中的数值可被选择具有足够的量以提供偏置效应。在一个实施例中，为了方便起见，图10中的这类优选因素的组合可提供和排列于矩阵中，如以下的表II和表III：
表II
用于稳定当前操作档位的偏置矩阵

于是，当前操作档位因素的优选因素组合可提供于该矩阵中。在这样的排列中，如果电动-机械混合变速器的当前操作档位是M1，那么第一行的数值被选择作为数组的数值，用于此处所述数组的组合中。用于理想操作档位因素的数组可从表格中所表示的矩阵中选择，如表格III所示，表示与电动-机械混合变速器和发动机的理想操作档位状态相关的优选因素值。
表III
用于稳定先前选择的理想操作档位的偏置矩阵

根据本申请，当将包括图11中所示的当前操作档位因素和理想操作档位因素的数组与如图10中所示的优选因素的组合相结合时，净效应是通过包含图10所提供的优选因素来稳定变速器换档，以达到理想的操作档位和当前操作档位。通过明智地选择以上表格II和表格III中数值，产生一个意外的优势：有潜在选择能够防止电动-机械混合变速器操作档位的特定变化的值。例如，操作档位从M2变为G4可被允许，而操作档位从M2变为G3可被禁止，被允许或禁止的变化选择受使用者通过此处的方法-明智地选择用于优选因素的数值得以控制。通常，最好避免选择非-允许的档位状态，不管是基于变速器的输出速度还是使用者所选择的其他任何标准。在一个实施例中，变速器M1和M2操作不同的潜在输出速度随着时间推移被考虑，以提供独立于理想的变速器操作档位状态的第一个数值组合中这些状态的相应数值。根据一个实施例，选择程序涉及仅考虑与选择的理想变速器操作状态相关的输入速度。在优选的实施例中，当时变速器操作档位状态的数值变量代表具有一个为0的偏置。在其他实施例中，当时变速器操作档位状态的数值变量代表具有一个相对小的偏置，潜在为正或为负。虽然显示为正值，根据本申请的优选因素潜在为负，因为此处与指定结果的不同优选因素结合的程序的净结果，通常取决于它们与其他的相对量。
根据本申请，稳定换档操作或者电动-机械混合变速的操作档位变化的净效应在图12中详述，其以功率损失作为纵坐标，而坐标的其他单位可根据需要运用。在图12中，与随时间变化的操作条件下G1的车辆操作相关的功率损失用波浪虚线表示。该功率损失随着标示为M1的时间横坐标变化，电动-机械混合变速器的其他操作档位状态有潜在被利用以有利于燃油经济型、电池充电状态、总转矩输出等。然而，假设存在不同时间操作者转矩需求的明显较大的差异，换档或变速器模式变化的集合将会对如此装置的车辆的驾驶性能产生不利的影响。从而，根据目前的偏置组合，考虑到所描述的优选因素，与车辆操作相关的功率损失在G1中随时间变化的操作条件下，潜在在纵坐标中向上移动到相应得波浪实线，偏置总量分别由表II和表III中第一列的因素A和B的求和来表示。参照图12，其结果是变速器操作档位保持在M1，直到与该模式中的操作相关的功率损失，加上偏置量后，超过另一个操作档位状态下的操作功率损失，在G1情况下，在该点操作档位状态的变化受所述的时间间隔内的功率损失影响，该时间间隔沿着由实线圈所标记的路径。相应地，发生电动-机械混合变速器操作档位状态过度变化时，该状态维持在任何理想的水平，该水平由所选择的优选因素指令，其可表示它们的最小化，也可表示基本上或者完全的消除。这一结果也在图13中表示，其表现了纵坐标上变速器理想的操作档位状态，表示出排除了被视为作为根据本申请装有电动-机械混合变速器的车辆的终端使用的不需要的操作档位状态变化。
在一个实施例中，矩阵、数组或其他此处所述优选因素的排列被存放或进入到微处理器、硬盘或软盘内存中，而此处所述的组合最好利用该处理设备执行出来，其然后生成输出到TCM17，TCM17利用这一输出作为其决策-生成程序的输入。然而，便于计算目的存储器中的优选因素的任何排列可被采用，除了此处所述的这些矩阵或数组之外。单个的优选因素可被涉及或基于与车辆操作相关的潜在变量的任何数值，可包括但不限于与能量使用、驾驶性能、燃油经济性、排气管排放和电池充电状态相关的变量，根据在一个实施例中由传感器所提供的与这些变量相关的信息。在其他实施例中，优选因素可由机械驾驶系统的损耗产生或基于此，该损失包括归因于传送带、滑轮、阀门、链条的损失、电动系统中的损耗、热损耗、电动机械功率损耗、内部电池功率损耗，或车辆系统中任何其他附加的损耗，或者单独出现，或者与其他一个或多个损耗结合。
图14描述了包括了微处理器的结构，根据本申请的一个实施例，其能够执行电动-机械混合变速的操作档位变化。图14表示了具有当前理想档位优选因素输入的微处理器MP，优选因素的描述参照图10。微处理器生成输出，其被输入到变速器控制模块TCM17，TCM17将反馈以当时操作档位状态优选因素的集合的形式提供给微处理器。TCM17能够将建议的换档执行指令提供给变速器10。
装有此处所述的电动-机械混合变速器(包括功能-等同的设备)的车辆的操作也包括变速器输入速度N_I，其受支配于随着机动车行驶变化过程中遭遇车辆操作条件的变化。在经历了操作条件的变化后，事实上是在许多情况下不同的变速器操作档位状态可比现在或当前的变速器操作档位状态更适合运用。通常，当机动车以给定的相同速度行使，当不同操作模式或变速器操作状态被考虑作为以给定的相同速度操作下的替代性操作形态运用时，对于潜在的不同的变速器操作档位状态，变速器输入速度N_I不同。相应地，变速器操作状态和/或发动机状态的变化最好随变速器输入速度N_I的变化。
图15图示了当此处所述的装有电动-机械混合变速器的车辆经历操作档位状态典型性变化从M1到M2时，变速器输入速度N_I如何随时间变化。M1的N_I表示当前变速器操作档位状态为M1时的当前的N_I。G2N_I和M2N_I表示相应的变速器操作档位状态下所选的(理想的)N_I。因为操作档位状态被禁止从M1直接转变到M2，变速器必须先通过G2。在这一变换中，必要的变速器输入速度N_I显示为最先在M1变到G2时降低，然后在G2的简单操作中随时间轻微上升，之后N_I又快速上升以实现M2操作。所以，变速器输入速度N_I在所经历的路径或者“行程”如下确定：
(M1N_I-G2N_I)+(M2N_I-G2N_I)            (1)
其中，M1N_I为变速器M1操作的变速器输入速度；G2N_I为变速器M2操作的变速器输入速度，M2N_I为变速器M2操作的变速器输入速度，而G2N_I为变速器G2操作的变速器输入速度。通过加权重于N_I变化的方向，变速器输入速度所经历的行程的总消耗可通过以下形式计算：
TC＝[(M1N_I-G2N_I)*a+(M2N_I-G2N_I)*b]*x    (2)
其中，“*”符号表示乘法运算，a和b是常数，其中a用于表示N_I的负向变化，而b用于表示N_I的正向变化。在替代性的实施例中，a和b是变化的参数，是N_I行程或者相应的理想的变速器操作档位状态的相应距离函数的变量参数。变量x，路径-方向权重常数，是一个主观的数值，其由车辆工程师设定或确定。X的确定考虑了变速器操作档位状态的潜在变化是否先需要向上移动然后向下，或者是否先需要向下移动，然后向上，如图15所示。如果需求的序列向下移动，然后向上移动，那么x被设定为一个主观-确定的数值c。如果需求的序列向上移动，然后向下移动，那么x被设定为一个主观-确定的数值d。对于图15所述的情况，确定TC的公式为
TC＝[(M1N_I-G2N_I)*a+(M2N_I-G2N_I)*b]*c     (3)
通过类似的运算，行程消耗因素(TC)可易于提供给变速器操作档位状态和发动机状态的各潜在变化，通过考虑在车辆行驶过程中任何点变速器操作档位状态和发动机状态的某一潜在变化时N_I必须通过行程。虽然图15中所表示N_I的变化以说明的目的而表现为直线路径，在实际操作中在转换的全部或部分过程中N_I的变化路径是曲线的，其中路径潜在为上凹或下凹。图15中在不同时间点，在计算M1的N_I的数值这个例子中，该行程的原点时受检测的当前N_I数值，计算G2和M2操作的N_I数值代表了该行程的中间段和终点，这两个计算可以同时进行。
图16说明在装有此处所述的电动-机械混合变速器的机动车操作过程中，各变速器操作档位状态下选择的N_I数值如何随时间变化。在这一例子中当前变速器操作档位状态为M1时，当前N_I曲线表示了受检测的当前的N_I数值。在一个实施例中，在多个时间点所选的N_I数值(在替代性的实施例中，其可为理想的N_I值或所需的N_I值)任意选择出来生成所示的曲线。在其他实施例中，在多个时间点所选的N_I值是基于一个或多个具有车载的车辆传感器提供的输入算法的输出，在经过微处理器处理之后，其可提供相似于或不同于图16所示的曲线。如图9所示，重要的是，对于考虑的各时间点T_X来说，与各此种曲线相关的单独点可用于作为计算标示为“Δrpm”的rpm的差异的基础，其中rpm的差异可用于确定与各需求时间点的变速器操作档位状态的各潜在变化相关的各行程消耗因素。此处rpm用于举例说明一种实施，其他转速矩阵同样可应用。在一个实施例中，Δrpm数值可以很方便地在如以下表IV的数组中列出来：
表IV
与变速器操作档位状态潜在变化相关的rpm差异数值
  M1  M2  G1  G2  G3  G4  HEOff  0  rpm3  Δrpm2  Δrpm1  Δrpm3  Δrpm4  Δrpm5  Δrpm6
其中与M2相关的rpm差异涉及前面所述的M1到G2和G2到M2的rpm差异。用于Δrpm计算的M1N_I值是当前M1N_I值，而不是所选择的M1N_I数值。表IV中Δrpm的值用于例示当变速器处于现在的M1操作中时所遇到的值，M1的Δrpm数值为0时，其具有一个偏置作用趋于保持在M1中的变速器操作档位状态，从而稳定M1操作中的变速器操作档位状态。在一个实施例中，与变速器操作档位状态的各潜在变化相关的Δrpm值，如表IV所示，随后分别与行程方向权重常数a、b、c、d(在替代性实施例中，其可为相应的行程距离、Δrpm，或相应的理想档位的函数的可变参数)相乘，这些常数来自限制变速器操作档位状态中各相关的潜在变化的TC的等式，以达到一个包括了代表用于各变速器操作档位状态的优选因素的行程消耗因素(TC)的集合的新数组，各变速器操作档位状态有效地基于输入速度行程或与变速器操作档位状态各潜在变化相关的量变曲线，表格V中的值用于示例性目的，但不限制本申请：
表V
基于变速器输入速度N_I行程的优选因素
  M1  M2 G1  G2  G3  G4  HEOff  0  0.6 0.3 0.4  0.5  0.7  0.8
基于与表V中列出的变速器各潜在操作档位状态相关的输入速度行程或量变曲线(“变速器输入速度行程优选因素”)可以与此处细述的其他组优选因素相结合，优选因素组包括参照图11所示和描述的一个或多个优选因素组，以生成新的理想操作档位因素。如图16所示各时间点选出的N_I值可基于具有由车载的车辆传感器所提供的一个或多个输入的微处理器中所执行的一个或多个算法的输出，其中车载的车辆传感器不限于此处所涉及的传感器。在一些实施例中，M1操作和M2操作的变速器输入速度N_I可根据需求的变速器操作档位状态在各所选择的时间间隔提供。在一个实施例中，M1的N_I由微处理器选择，该微处理器搜索选择与最小功率损失相关的N_I值，该实施例中，最小功率损失可以作为确定来自于图10的M1操作优选因素的基础。在或约在同一时间，M2操作的N_I值可由微处理器选择，该微处理器搜索选择与最小功率损失相关的N_I数值，该实施例中，最小功率损失可以用作或作为确定来自于图10的M2操作的优选因素的基础。操作条件的细微变化可很大程度地改变优选因素，并可导致变速器操作，潜在过于频繁地改变档位或模式，而此处所述的优选因素的偏置或权重减缓不理想的频繁换档。对于一些实施例，M1和M2的N_I值相应于车辆操作条件的变化在类似毫秒的较短时间间隔中连续提供，假设操作条件的细微变化可很大程度地改变优选因素，潜在发生的是M1和M2的N_I值从一个时间段到另一个时间段会有较大的波动。驾驶条件轻微改变的每一刻的操作档位状态的改变通常会导致变速，其几乎持续试图换档或改变模式，而偏置或此处所述优选因素的权重可缓和不需要的频繁换档。在生成的新理想的操作档位因素和对理想操作档位的选择之后，理想的操作档位的N_I值被评估而选择，而通常地一个时间段到另一个时间段的N_I值变化很大。相应地，最好能“过滤出”N_I值，去除干扰，而干扰包括的值高出或低于平均N_I许多，这是由于一个或更多较短时间内N_I值的瞬时波动。在一个实施例中，M1操作和M2操作的N_I值及空档被过滤出来，虽然在某一给定的时间点M1或M2中只有一个值实际上被采用，即系统连续地提供用于M1和M2操作的N_I值。在这个实施例中，当M1或M2操作的输入速度N_I连续地或在有选择的时间段内被提供时，只有与理想模型(M1或M2)相关的输入速度N_I被用于基于当前车辆操作条件生成理想的变速器输入速度曲线。在选出理想档位状态之后，所选的M1和M2的N_I值被过滤以减少干扰，当过滤时，当理想的档位变化重置理想档位将要转换到的理想档位模式的过滤器，以使得最初的输出数值等于如图18所示的输入数值。此处所述的建议的N_I值最后会被用于基于所需要的档位生成理想的输入速度曲线。例如，M1被选为理想档位，NI M1被用作理想的N_I曲线，只要M2变为所需的，曲线转换到建议的N_I M2。这一选择性重置之后，从而当系统从一个曲线转换为另一个时，未选择的建议的N_I被用作最初值。当过滤出建议的输入速度用作减少干扰时，只有理想模型的建议输入速度被过滤出来。这使得当它的模型被选择时建议的输入速度允许被重置。
对操作装有此处所述的电动-机械混合变速器的机动车的一个考虑是这类机动车的操作者在不同时间会做出来自动力系统统的不同的转矩需求(比如通过下压车辆加速器或制动踏板)。然而，在操作者转矩需求的许多时刻，动力系统和/或制动系统潜在不足以传送操作者需求的转矩量，即，制动或加速器踏板可被压下，超过系统能够传送需求的转矩这一点。
对于变速器潜在操作档位状态下的不同的发动机操作点，给定相同的操作者转矩需求，操作者-需求的转矩和动力系统能力之间存在明显的差别。本申请的一个实施例中，给定时间的操作者需求的转矩量和当在潜在发动机操作点操作时系统所传输的转矩之间的差别被考虑用于各潜在发动机操作点，以生成当操作者做出转矩需求时各潜在发动机操作点的转矩差别数值的集合。在一个实施例中，偏置“消耗”值被指定给各转矩差别数值，其与可传输的转矩大小成比例，该所传输的转矩用于在潜在变速器操作档位状态下给定潜在的发动机操作点未达到操作者转矩需求。这些偏置消耗数值通常反映用于潜在发动机操作点需求的较低程度，对于给定的操作者转矩需求潜在发动机操作点具有与其相关的较高消耗，当这些偏置消耗与另一个比较并被用作评估哪个发动机操作点对于操作中特定点给定的操作者转矩需求最适合或最理想的基础。在一个实施例中，表示多个动力系统元件的功率损失的所有元件的量与相近于操作者需求的可传送转矩的各潜在发动机操作点这一偏置消耗(包括总的功率消耗)相比较，以及与当在与被最优选作为理想发动机操作点的操作者转矩需求最接近的转矩操作的最小功率损失的潜在发动机操作点相比较。
图19表示了用于提供指示潜在发动机操作点的优选元件和变速器操作档位状态的偏置消耗的消耗函数，其由操作者转矩需求的大小确定。图19中偏置消耗图示的示例性限定是大体上的抛物线消耗曲线，其中操作者转矩需求作为其横坐标。这样一个偏置消耗曲线可由任何车辆工程师要求的、选择的或设计的函数确定，相应地提供包括确定优选的不同潜在发动机操作点和潜在变速器操作档位状态的主观方面的机会。有用的函数类型包括但不限于：双曲线函数、线性函数、连续函数、非连续函数、常数函数、平滑曲线函数、循环函数、卵形函数和包括操作者所需求的或所选择的转矩需求数值范围内，前述的，单独的或与其他相结合的任何组合。于是，在一个实施例中，对于具有此处所描述的动力系统的车辆行驶过程中任何所选择的时间点的给定的操作者转矩需求来说，用于确定哪一个发动机操作点和变速器操作档位状态最理想的标准，并不限于机动车在燃油经济性、功率输出、驾驶性能等这些方面最有效的操作。
在潜在变速器操作档位状态的各发动机操作点，存在动力传送系统能够传送的最小输出转矩(T_O Min)和最大输出转矩(T_O Max)。最大输出转矩通常可应用于车辆加速并包括例如发动机输入转矩和来自第一和第二电机的发动机转矩这类元素。最小输出转矩通常可应用于车辆减速，并包括例如再生制动过程中所提供的制动转矩这类元件，其包括车辆板上充电已完成，或类似地一个或多个电机作为发电机工作时。
图19表示了在潜在变速器的操作档位状态中的单个的发动机操作点，很清楚的是对于存在于T_O Min和T_O Max之间的潜在的操作者转矩需求数值的较大范围来说，不存在于此相关的偏置消耗，即用虚线表示的函数值为0。但是，当操作者转矩需求接近或超过T_O Max值时，与操作者转矩需求相关的消耗通过纵坐标值沿着相应于操作者转矩需求的虚线曲线给出。其他潜在变速器操作档位状态可以有与他们相关的相似形状或不同形状的函数，如所需要的。
在一个实施例中，如果操作者转矩需求在T_O Min到T_O Max的范围之内，其中由图19中的虚线曲线所表示的偏置消耗函数为常数，这一情况下为0，那么不存在分配给存在于这一范围内的操作者转矩需求的级变速器操作档位状态下的特定发动机操作点的偏置。当一个转矩的操作者转矩需求大于T_O Max时，确定与转矩需求相关的偏置消耗的函数由图11中的虚线表示。除了与在确定发动机操作点选择中的功率消耗相关的建议消耗和图10所示的第一个数值的集合，这一偏置消耗还可以包括主观的元素。在一个实施例中，稍微大于T_O Max的操作者转矩需求，比如10牛顿-米，会被分配给小于被分配给超过T_O Max10牛顿-米的操作者转矩需求的偏置消耗。
以下的表VI示例了一种表示与车辆操作者转矩需求与用于示例性的潜在变速器操作档位状态的动力系统能够传输的最大转矩消耗的差别相关的消耗的方法，其中ΔN*m表示牛顿-米的差别数值，kW表示消耗，该例子中用千瓦表示；但是其他用方便的单位或不用单位。这个数组可存储在电脑记忆中，在需要时，通过微处理器连接。
表格VI
分配给潜在变速器操作档位状态的不同转矩需求的消耗
  ΔN*m  0  10  100  1000  kW  0  20  50  180,000
图20所示的是与潜在变速器操作档位状态相关的偏置消耗的替代性表示。在图20中，数值x表示操作者转矩需求量和作为一个示例的潜在变速器操作档位所理想的转矩输出(“理想的T_O”)之间的差。理想的T_O是与根据选出的发动机操作点和所考虑的特定潜在变速器操作档位状态储备转矩的输出转矩极限(T_O Min到T_O Max)所得的操作者转矩需求最相近的转矩量。对于车辆运行时同一给定时间点的同一操作者转矩需求，作为转矩差值的数量x(ΔN*m)，根据所考虑的潜在变速器操作状态变化。在一个实施例中，比较同一个操作者转矩需求下不同潜在变速器操作档位状态的x数值使得选择具有最小x值的潜在变速器操作档位状态成为潜在。在另一个实施例中，偏置(权重因素)可被分配给具有最小x值的潜在变速器操作档位状态，其与表示多个动力传动部件的功率损失的总数相结合，以得到一个总功率损失，其然后可用作选择特定潜在变速器操作档位状态的标准。
通过提供具有任何所理想特征的函数，包括但不限于图19中偏置消耗曲线所表示的那些特征，有可能将偏置消耗分配给特定时刻给定的操作者转矩需求，甚至当操作者转矩需求所需求的转矩低于最大系统转矩输出。这由图19中具有Q点的量的操作者转矩需求所表示，其中该量低于T_O Max，然而仍然有消耗被分配给这一潜在变速器操作档位状态和操作者转矩需求。操作者转矩需求消耗(或偏置)的提供允许建立存在于T_O Max，和具有最高转矩量且没有偏置消耗被分配在T_O Min到T_O Max之间范围的操作者转矩需求之间的操作者转矩需求范围内的一个转矩储备。包括该转矩储备的操作者转矩需求范围的操作者转矩需求提供，有效地偏置可取的变速器控制系统于所选系统触发器操作点和变速器操作档位状态，该变速器操作档位状态所具有的T_O Max大于，然而与接近于在数量上与所考虑的变速器操作档位状态的特定发动机操作点的操作者转矩需求和T_O Max之间的差成比例的操作者转矩需求。而不是偏置以选择系统，可产生最高T_O Max和最低T_O Min、包括转矩储存的触发器操作点，具有一个效用使得偏置标准点T_O Max降低到减去转矩储备的T_O Max。这不仅仅影响大于最大可传输的输出转矩的操作者转矩需求，也影响了小于和接近于最大可传输的输出转矩操作者转矩需求。这导致了机动车改善了的驾驶性能，通过减少变速器系统的趋势以导致当操作者转矩需求具有近似于目前所选择的，即目前所使用的变速器操作档位状态的最大可传输的数值的多个换档操作或模式变换。在以下的实施例中，不出现转矩储存。
另外，当操作者转矩需求大于T_O Max(或小于T_O Min)时，例如根据如此使用偏置消耗的本申请的方法不被使用的情况，与操作者转矩需求大于T_O Max(或小于T_O Min)的数量相关的信息丢失，原因在于事实上总的功率消耗评估是基于由T_O Min和T_O Max所限定的可传输的输出转矩。根据本申请的方法而进行和获得大于T_O Max(或小于T_O Min)的操作者转矩需求的偏置消耗数值，提供了与该转矩需求大于T_O Max的数量相关的信息，这一信息被组合到整体的选择程序中，该程序关系到哪一个发动机操作点和潜在变速器操作状态会被选择。在一个实施例中，这一信息有效地施加偏置于内嵌于软件和/或硬件之间的搜索引擎，用于提供图10所示数值的集合，以定位在偏置以提供T_O Max的最大数值(T_O Min的最小数值)的各潜在变速器操作档位状态内的发动机操作点。在一个实施例中，大体上在操作者在车辆操作中做出转矩需求时，对变速器各潜在操作操作档位状态操作者转矩需求相关的偏置消耗只是用于确定图10所示的第一个数值集合的元素。
在一个实施例中，图10所示第一个数值的集合中的各数值计算包括与目标功率消耗相关的因素，例如：发动机功率损失、电池功率损失、电机功率消耗，和变速器功率损失。另一个实施例提供额外的损失消耗，包括大于电池功率极限的消耗、发动机转矩极限、电机转矩极限、和其他理想的目标消耗，其可包括与此处所述的输出转矩要求相关的偏置消耗。另外还包括作为使用基于微处理器的搜索引擎的实施例中循环数据生成方法所生成结果的因素。
对于各连续-变量操作档位状态，适用于该方法的搜索引擎运用图21所示的由坐标轴上P_IMin、P_IMax、N_IMin、N_IMax所界定的区域所限定的区间，其中P_I代表输入到电动-机械混合变速器的功率，而N_I代表相同的变速器输入速度。搜索引擎随机地或根据任何理想的算法选择一对N_I和P_I放置在区间S并计算T_O Min、T_O Max和与所选择的这对N_I和P_I相关的功率损失，基于动力系统元件功率损失和操作限制，该限制或者在该系统中，或者由车辆工程师施加。用于许多对不同的N_I和P_I的方法的重复提供了不同的T_O Min、T_O Max和某一给定潜在连续-变量变速器操作档位状态的总功率损失，来自于具有最小总功率损失的的N_I和P_I从其中被选择出来。各潜在连续-变量变速器操作档位状态的最小总功率损失被当作优选的操作消耗(P_COST^*)，并被考虑进对理想变速器操作档位选择中。
用于确定优选的操作消耗(P_COST^*)和基于固定齿轮的变速器操作档位状态的搜索引擎仅进行一维搜索，而在一个实施例中其为变速器转矩输入数值T_I。该一维搜索引擎随机地或根据任何理想的算法从潜在的的范围内选择T_I数值，并计算与所选择的T_I数值相关的总功率损失，基于动力系统元件功率损失和操作限制，该限制或者在该系统中，或者由车辆工程师施加。用于许多对不同的T_I数值的方法的重复提供了不同的总功率损失的集合，用于一给定的潜在固定档变速器操作档位状态，来自于具有最小总功率损失的各潜在固定档变速器操作状态的T_I数值从其中被选择出来。各潜在固定档变速器操作状态的最小总功率消耗被当作优选的操作消耗(P_COST^*)，并被考虑进对理想变速器操作档位选择中。
混合发动机-关闭状态可被当作多个操作档位状态，而发动机操作点Ni、Pi被设置为0，确定发动机-关闭状态的优选操作消耗(P_COST^*)可在未使用搜索程序时被确定，因为发动机操作点已经被确定。优选操作消耗(P_COST^*)被考虑进对理想变速器操作档位选择中。
在非混合车辆操作过程中许多情况下当操作者转矩要求最好为负，即操作者抬起左脚离开加速器踏板和/或压下制动踏板，以提供作为发动机制动的一定数量的车辆减速。在工艺上为大家熟知的发动机制动的概念，包括操作燃机吸入空气，该操作燃机的曲轴与至少一个车轮相连以形成足够的阻碍从而车辆减速。通常而言，高度的发动机制动可在高发动机速度达到，一个取得发动机制动的常见的方法是通过变速器减挡，即从第三挡到第二档，关闭设置在发动机空气吸入路径上的节气阀。在配备有此处所描述的多档电动-机械混合变速器的机动车上，最好通过提高发动机速度(输入到变速器的速度)以模拟常规车辆的发动机制动，从而控制负的输出转矩以减速。
根据本申请，与潜在或理想地用于各潜在的变速器操作档位状态的发动机制动程度相关的主观限制，可作为部分变速器输入速度(N_I)选择和变速器操作档位状态选择的程序，通过一个消耗函数，其将偏置分配给与取得前述的总功率损失时搜索引擎生成的各对N_I和P_I相关的各N_I数值。
将偏置分配给与各对N_I和P_I相关的各N_I数值的消耗函数可为任何函数，包括线性函数、非线性函数，和横坐标上包含线性和非线性部分的函数。对于一个潜在的变速器操作档位状态来说，图22表示了用作此目的的一个示例性函数，其中N_I min软限制点和N_I max软限制点被作为横坐标数值，其代表输入到变速器10的速度N_I。软限制表示主观限制，例如与本实施例所描述的消耗函数相关的限制。与其形成对照的是被限定为系统能力限制的其他限制，而被确定为绝对限制的其他限制由于主观原因不可以被超过。
没有消耗被分配给存在于所描述潜在操作档位状态的N_I min和N_I max软限制之间的变速器输入速度，图22中所描述的函数用于此潜在操作档位状态。图22中N_I min软限制的左边，在椭圆区域内，消耗函数的数值增加趋向于不断靠近但低于N_I min软限制点的N_I数值。这有效地施加偏置消耗于那些低于所选择的N_I min软限制点的N_I速度。图22也表示了大于的的点的消耗，N_I max可加偏置于搜索到左边(在N_I轴上)，类似地施偏置于搜索到N_I轴上的左边。与N_Imin软限制消耗相似，在一个实施例中，作为变速器输出速度N_O函数的N_I max软限制，可被生成给各变速器操作档位，用于各变速器操作档位，而与各变速器操作档位的这一N_I max软限制相关的数据可以列成表格或存储在计算机存储器其他任何已知的形式，其最好装在车辆板上。这防止了发动机速度大于车辆工程师所提供给各变速器输出速度和变速器操作档位的主观数值，以控制驾驶性能特征。这一消耗函数可提供给各变速器预选的档位，其可供操作者通过移动变速器档位选择器114选择，所包括的档位有：D1、D2、D3、D4、D5、D6(D＝Drive)。通常地N_I min软限制数值低于具有较高D数值的变速器预选的位置，例如D1的N_I min软限制大于D2，D2的N_I min软限制大于D3，D3的N_I min软限制大于D4。
在一个实施例中，如图23所示的图表描述了N_I min软限制作为变速器输出速度N_O的函数，所生成的各预选的操作档位的N_O应用于各潜在操作档位状态，而与各潜在操作档位状态的图示相关的数据以表格的形式或计算机存储器中任何其他已知的形式排列，该存储器最好设置在车辆板上。当操作者选择了预选档位，例如D1，车辆板上的微处理器从储存数据的表格中认出用于预选档位和所选择的变速器输出速度N_O的特定的N_I min软限制。相应地，当各对N_I和P_I用于先前的描述的考虑中以确定与此相关的功率损失(消耗)，图22中N_I min软限制左边各点的N_I数值被分配以一个额外的消耗，使得它们在与N_I数值相关的这一属性中较不理想，其中N_I数值与位于N_I min软限制右侧但在示例性的图22中所表示的N_I max软限制的右侧的各对N_I和P_I相关。图24表示了这一情况，图24表示了与区间S内搜索引擎生成的各对N_I和P_I相关的消耗的等值线图，存在于等值曲线上的各点具有等同的功率损失(消耗)数值。在不施加如图22所示和描述的偏置消耗函数时，A点代表了具有相关的最小功率损失(消耗)的N_I和P_I对，A点可被选择作为理想的变速器输入速度的N_I点。然而，施加如图22所示和描述的偏置消耗函数后，等值线的位置被移动(未示出)，从而B点表示具有相关的最小功率损失(消耗)的N_I和P_I对。B点可被选择作为理想的变速器输入速度的N_I点，坐标轴上数值N_I小于X₂的点变得较不理想，比X₂小如图22所描述和说明的消耗函数所指示的数量。这一方法的结果被提供以控制选择任何选择的变速器预选位置的输入速度的最小值
用于选择变速器档位的目的，前述的不仅用于不同的连续-变量变速器操作档位状态，也用于固定档-基础的操作档位状态和混合发动机-关闭状态的操作。对于固定档-基础的操作档位状态，发动机输出速度和特定齿轮的固定齿轮比提供N_I。对于固定档-基础的操作档位状态和混合发动机-关闭状态，系统-指示的N_I和给定的N_I min软限制之间的差别已经确定，图22表示和描述了与此相关的消耗。
因此，根据本申请的实施例的方法包括先提供图22所述和表示的偏置消耗函数，用于各潜在变速器操作档位状态，其中偏置消耗函数包括范围之内的由车辆工程师所提供的主观信息，其可变化以提高发动机输入速度N_I以提供在动力系统能力范围内任何理想的发动机制动水平。偏置消耗被分配给各点(在与M1和M2操作中潜在变速器操作档位状态相关的二维空间和与基于齿轮的潜在变速器操作档位状态相关的一维空间)，N_I存在于消耗函数图像上N_I min软限制的左侧，其有效地使得这些点较不适合，从作为这些空间内的操作点的选择角度来看。与在一维空间和二维空间内的各点的潜在操作相关的功率损失被计算出来，并被排列给各潜在操作档位状态，变速器操作档位状态的选择是基于这些功率损失，这些功率损失包括各潜在变速器操作档位状态的优选因素。
图25表示了根据本申请的另一个实施例中的方法的决策-产生阶段的流程图。除了提供基于变速器预选档位的N_I min软限制的数值作为变速器输出速度的函数，本申请另外提供的还包含了基于发动机和变速器系统的其他操作参数的潜在N_I min软限制的主观偏置。其他合适的操作参数潜在包括但不限于发动机冷却剂温度的操作参数、变速器流体温度、第一和第二电机56和72中一个或两个的温度、变速器输出速度N_O。为了提供主观偏置，见示例性图25，(存储在计算机存储器中)，由车辆工程师提供，此处的横坐标轴为车辆工程师所选择的其他参数。在一个实施例中，此数据查找表中的N_I min软限制数值是发动机冷却剂温度的函数。在另一个实施例中，此数据查找表中的N_I min软限制数值是变速器流体温度函数。在另一个实施例中，此数据查找表中的N_I min软限制数值是第一和第二电机56和72中一个或两个的温度的函数。在另一个实施例中，此数据查找表中的N_I min软限制数值是变速器输出速度N_O的函数。在另一个实施例中，N_I max软限制数值也可以在数据查找表中提供，且为变速器输出速度N_O的函数。用于限定此数据查找表中的数值的函数潜在是车辆工程师所需要的，包括线性函数、非线性函数和包括在横坐标轴数值区间内的线性和非线性部分的函数。在考虑这些特定内容后而对本领域技术人员成为显而易见的这些和其他特定的实施例中，数据查找表被提供，而来自基于变速器输出速度N_O的数据查找表的N_I min软限制数值与N_I min软限制数值进行比较，N_I min软限制数值在考虑了其他操作参数和图25中标示为“Max”的盒子中被选为N_I min软限制数值的两者中较大的后取得。N_I min软限制和N_I max软限制被应用于各潜在变速器操作档位状态作为选择各连续地可变化的变速器操作档位状态的输入速度的基础，也作为比较各潜在变速器操作档位状态和根据本申请选择理想变速器操作档位状态的选择过程的基础。此提供的一个优点在于冷启动时，N_Imin可被有效地施加偏置以使得低于任何理想的rpm数值的发动机速度，例如1200rpm，可从选择中排除。在一个替代性的实施例中，N_I min软限制数值和N_I max软限制数值可由存储在计算机存储器存储器的数据查找表提供，基于车辆工程师所需要的任何函数。
可以理解的是，在本发明的范围内修改是允许的。已经特别参考优选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，可以对其他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。