用于选择最佳发动机速度和扭矩的改进方法

摘要

本发明涉及用于选择最佳发动机速度和扭矩的改进方法。一种用于确定机电多模式变速器的所选操作范围状态的优选发动机速度和优选发动机扭矩的方法包括在第一搜索窗口和第二搜索窗口之间选择，该变速器被构造成在发动机、至少一个电机和驱动器之间传递扭矩。第一和第二搜索窗口中的每一个包括可由具有最小和最大发动机速度值的第一轴线及具有最小和最大发动机扭矩值的第二轴线限定的二维搜索窗口。迭代地生成在第一和第二搜索窗口中的选定的一个内的多个候选操作点。将在第一和第二搜索窗口中的选定的一个内的多个候选操作点中的一个迭代地确定为最佳操作点。

说明书

技术领域

本公开涉及采用多个扭矩产生装置的多模式动力系统和与之相关联的动态系统控制。

背景技术

动力系统可被构造成将源自多个扭矩产生装置的扭矩通过扭矩传递装置传递至可联接到传动系的输出构件。此类动力系统包括混合动力系统和增程式电动车系统。用于操作此类动力系统的控制系统操作扭矩产生装置并施加在变速器中的扭矩传递元件以响应于操作者命令的输出扭矩请求而传递扭矩，以考虑燃料经济性、排放、驾驶性能和其它因素。示例性扭矩产生装置包括内燃发动机和非燃烧电机。非燃烧电机可包括作为电动机或发电机操作以生成独立于来自内燃发动机的扭矩输入的到变速器的扭矩输入。电机可以将通过车辆传动系传递的车辆动能转化为电能，这种电能可以在所谓的再生操作中储存在电能储存装置中。控制系统监测来自车辆和操作者的各种输入并且提供混合动力系的操作控制，包括：控制变速器操作状态和换档；控制扭矩产生装置；以及调节在电能储存装置和电机之间的电能交换以管理包括扭矩和旋转速度在内的变速器的输出。

已知的变速装置利用扭矩传递离合装置在发动机、电机和传动系之间传递扭矩。动力系统的操作包括启动和停用离合器以实现在所选操作状态下的操作。

发明内容

一种用于确定机电多模式变速器的所选操作范围状态的优选发动机速度和优选发动机扭矩的方法包括在第一搜索窗口和第二搜索窗口之间选择，该变速器被构造成在发动机、至少一个电机和驱动器之间传递扭矩。第一和第二搜索窗口中的每一个包括可由具有最小和最大发动机速度值的第一轴线及具有最小和最大发动机扭矩值的第二轴线限定的二维搜索窗口。迭代地生成在第一和第二搜索窗口中的选定的一个内的多个候选操作点。将在第一和第二搜索窗口中的选定的一个内的多个候选操作点中的一个迭代地确定为最佳操作点。

本发明提供下列技术方案。

1. 一种用于确定机电多模式变速器的所选操作范围状态的优选发动机速度和优选发动机扭矩的方法，所述变速器被构造成在发动机、至少一个电机和传动系之间传递扭矩，所述方法包括：

迭代地选择第一搜索窗口和第二搜索窗口中的一个，所述第一和第二搜索窗口中的每一个由二维搜索窗口构成，所述二维搜索窗口可由具有最小和最大发动机速度值的第一轴线以及具有最小和最大发动机扭矩值的第二轴线限定；

迭代地生成在所述第一和第二搜索窗口中的所述选定的一个内的多个候选操作点；以及

将在所述第一和第二搜索窗口中的所述选定的一个内的所述多个候选操作点中的一个迭代地确定为最佳操作点。

2. 根据技术方案1所述的方法，其中所述第一搜索窗口包括比所述第二搜索窗口的面积更大的面积。

3. 根据技术方案1所述的方法，其中所述候选操作点中的每一个包括候选发动机速度和候选发动机扭矩。

4. 根据技术方案2所述的方法，其中当选择所述第二搜索窗口时相对于发动机速度在每个候选操作点之间的距离短于当选择所述第一搜索窗口时相对于发动机速度在每个候选操作点之间的距离。

5. 根据技术方案1所述的方法，其中选择所述第一搜索窗口和所述第二搜索窗口中的一个包括：

在第一时间步期间选择所述第一搜索窗口；以及

在至少第二时间步期间选择所述第二搜索窗口，除非检测到切换条件，所述第二时间步紧随所述第一时间步。

6. 根据技术方案5所述的方法，其中在至少所述第二时间步期间选择所述第二搜索窗口包括：

在所述第二时间步之后的时间步期间保持所述第二搜索窗口的选择，直到检测到所述切换条件。

7. 根据技术方案6所述的方法，还包括：

监测变速器输出扭矩；

当所述变速器输出扭矩中的变化超出扭矩阈值时检测所述切换条件；以及

当检测到所述切换条件时，将选择从所述第二搜索窗口切换至所述第一搜索窗口。

8. 根据技术方案6所述的方法，还包括：

监测变速器输出速度；

当所述变速器输出速度中的变化超出速度阈值时检测到所述切换条件；以及

当检测到所述切换条件时，将选择从所述第二搜索窗口切换至所述第一搜索窗口。

9. 根据技术方案6所述的方法，还包括：

监测自所述第一搜索窗口上一次被选择起的实耗时间；

当自所述第一搜索窗口上一次被选择起的所述实耗时间超出预定时间时，检测到所述切换条件；以及

当检测到所述切换条件时，将选择从所述第二搜索窗口切换至所述第一搜索窗口。

10. 根据技术方案1所述的方法，其中迭代地生成在所述第一和第二搜索窗口中的所述选定的一个内的所述多个候选操作点包括：

基于来自紧接的前一迭代的优选操作点生成在所述选定的第二搜索窗口内的所述多个候选操作点。

11. 根据技术方案10所述的方法，其中基于来自所述紧接的前一迭代的所述优选操作点生成所述选定的第二搜索窗口内的所述多个候选操作点包括：

将包括来自所述紧接的前一迭代的所述优选操作点的第一组的候选操作点自适应地插入当前迭代的所述选定的第二搜索窗口，所述第一组中的所述候选操作点中的每一个包括相同的发动机速度；

生成至少第二组的候选操作点，所述第二组的每个候选操作点相对于发动机速度在负方向上从所述自适应插入的第一组的候选操作点同等地偏移；以及

生成至少第三组的候选操作点，所述第三组的候选操作点相对于发动机速度在正方向上从所述自适应插入的第一组的候选操作点同等地偏移。

12. 根据技术方案1所述的方法，其中将在所述第一和第二搜索窗口中的所述选定的一个内的所述多个候选操作点中的一个迭代地确定为所述最佳操作点包括：

当选择所述第二搜索窗口时，监测在多个连续的迭代内的所述最佳操作点；以及

跟踪相对于发动机速度在负方向和正方向之一上以及相对于发动机扭矩在负方向和正方向之一上在所述多个连续的迭代内所述最佳操作点中的变化。

13. 根据技术方案12所述的方法，还包括：

当选择所述第二搜索窗口时，监测与在所述多个连续迭代内的所述多个候选操作点中的每一个相关联的成本；

确定与在所述多个连续迭代内的所述多个候选操作点中的每一个相关联的成本的梯度；以及

基于所述优选操作点的所述跟踪的变化和所述确定的在所述多个连续迭代内的成本梯度而确定相对于发动机速度在所述负方向和所述正方向之一上以及相对于发动机扭矩在所述负方向和所述正方向之一上的搜索方向。

14. 根据技术方案13所述的方法，还包括：

监测所述选定的第二搜索窗口的所述最小和最大发动机速度值；

监测所述选定的第二搜索窗口的所述最小和最大发动机扭矩值；

如果相对于发动机速度在所述负方向和所述正方向中的一个上的所述确定的搜索方向遇到所述最小和最大发动机速度值中的一个，则将相对于发动机速度在所述负方向和所述正方向中的另一个上的所述确定的搜索方向改变一量值，该量值在所述确定的搜索方向遇到所述最小和最大发动机速度值中的一个的每次迭代期间衰减；以及

如果相对于发动机扭矩在所述负方向和所述正方向中的一个上的所述确定的搜索方向遇到所述最小和最大发动机扭矩值中的一个，则将相对于发动机扭矩在所述负方向和所述正方向中的另一个上的所述确定的搜索方向改变一量值，该量值在所述确定的搜索方向遇到所述最小和最大发动机扭矩值中的一个的每次迭代期间衰减。

15. 根据技术方案1所述的方法，还包括：

当已实现预定次数的迭代时，选择对应于来自当前迭代的所述最佳操作点的优选操作点。

16. 一种用于确定机电多模式变速器的所选操作范围状态的优选发动机速度和优选发动机扭矩的方法，所述变速器被构造成在发动机、至少一个电机和传动系之间传递扭矩，所述方法包括：

选择第一搜索窗口和第二搜索窗口中的一个；

迭代地生成在所述第一和第二搜索窗口中所述选定的一个内的多个候选发动机速度和多个候选发动机扭矩；

监测与所述迭代生成的候选发动机速度和候选发动机扭矩中的每一个相关联的成本；

迭代地选择具有最小成本的所述候选发动机速度和所述候选发动机扭矩作为最佳操作点；

当已实现预定次数的迭代时，选择对应于来自当前迭代的所述最佳操作点的优选操作点。

17. 根据技术方案16所述的方法，其中所述第一和第二搜索窗口中的每一个包括二维搜索窗口，所述二维搜索窗口可由具有最小和最大发动机速度值的第一轴线以及具有最小和最大发动机扭矩值的第二轴线限定，所述第一搜索窗口的面积大于所述第二搜索窗口的面积。

18. 根据技术方案16所述的方法，其中选择所述第一搜索窗口和所述第二搜索窗口中的一个包括：

在初始时间步期间选择所述第一搜索窗口；以及

在所述初始迭代之后的所有时间步期间选择所述第二搜索窗口，直到检测到切换条件，所述切换条件在下列中的至少一种情况时被检测：

变速器输出扭矩中的变化超出扭矩阈值，

变速器输出速度中的变化超出速度阈值，以及

自所述第一搜索窗口上一次被检测起的实耗时间超出预定时间。

19. 根据技术方案18所述的方法，还包括：

当检测到所述切换条件时，将选择从所述第二搜索窗口切换至所述第一搜索窗口。

20. 一种用于确定选定的操作范围的优选发动机速度和优选发动机扭矩的设备，包括：

多模式动力系，其包括发动机、储能装置、包括可旋转地联接到所述发动机的至少一个电机的机电变速器，所述机电变速器选择性地可控制操作用于在所述发动机、所述至少一个电机和传动系之间传递扭矩；以及

控制模块，其被构造成：

选择第一搜索窗口和第二搜索窗口中的一个；

在所述第一和第二搜索窗口中所述选定的一个内迭代地生成多个候选发动机速度和多个候选发动机扭矩；

监测与所述迭代地生成的候选发动机速度和候选发动机扭矩中的每一个相关联的成本；

将具有最小成本的所述候选发动机速度和所述候选发动机扭矩迭代地选择为优选操作点；以及

当已实现预定次数的迭代时，将来自当前迭代的所述最佳操作点选择为优选操作点。

附图说明

现在将以举例方式参照附图描述一个或多个实施例，在附图中：

图1示出根据本公开的包括内燃发动机、变速器、传动系和控制器的多模式动力系统；

图2示出根据本公开的用于为示例性功率成本函数500确定动力系统操作成本的分析框架，功率成本函数500参照图1的多模式动力系统100来描述；

图3示出根据本公开的采用搜索模块310的搜索方案300，搜索模块310用于在操作图1的动力系统100时响应于变速器在选定范围内的输出扭矩请求而确定优选发动机速度和优选发动机扭矩输出；

图4示出根据本公开的参照图3描述的搜索模块310，其用于迭代地生成多个候选发动机速度Ne(j)和多个候选发动机扭矩Te(j)；

图5示出根据本公开的表示选定的第一搜索窗口的图4的选定的速度/扭矩窗口408；

图6示出根据本公开的表示选定的第二搜索窗口的图4的选定的速度/扭矩窗口408；

图7示出根据本公开的用于确定参照图4的搜索模块310描述的选定的操作范围状态的优选发动机速度和优选发动机扭矩的示例性流程图700；以及

图8和9各自示出根据本公开的选定的第二搜索窗口，示出基于最佳操作点的跟踪变化确定的搜索方向。

具体实施方式

现在参看附图，其中所示内容仅仅是为了示出某些示例性实施例，而不是为了限制它们，图1描绘了非限制性动力系统100，其包括内燃发动机(发动机)12、多模式机电变速器(变速器)10、高压电气系统80、传动系90和控制模块5。变速器10分别机械联接到发动机12以及第一电机60、第二电机62，并且被构造成在发动机12、电机60、62和传动系90之间传递扭矩。如图所示，第一电机60和第二电机62为电动发电机。

高压电气系统80包括电能储存装置(ESD) 85，电能储存装置(ESD) 85经由高压电气母线84电联接到变速器功率逆变器控制模块(TPIM) 82，并且被构造成具有用于监测电功率流的合适的装置，包括用于监测电流和电压的装置和系统。ESD 85可以是任何合适的高压电能储存装置，例如高压电池，并且优选地包括监测系统，该监测系统提供对供应至高压电气母线84的电功率的量度，包括电压和电流。

发动机12可以是任何合适的燃烧装置，并且包括在若干种状态下选择性地操作以将扭矩经由输入构件14传递到变速器10的多缸内燃发动机，并且可以是火花点火或压缩点火发动机。发动机12包括联接到变速器10的输入构件14的曲轴。旋转速度传感器11监测输入构件14的曲轴角度和旋转速度。由于发动机12和变速器10之间的输入构件14上的扭矩消耗部件(例如扭矩管理装置)的布置，来自发动机12的功率输出(即，旋转速度乘以发动机扭矩)可以不同于到变速器10的输入速度和输入扭矩。发动机12被构造成在当前动力系操作期间响应于操作条件而执行自停止和自启动操作。控制模块5被构造成控制发动机12的致动器以控制燃烧参数，包括控制进气空气质量流量、火花点火正时、喷射燃料质量、燃料喷射正时、用于控制再循环排气的流量的EGR阀位置、以及进气和/或排气阀门正时和对如此安装的发动机的定相。因此，可通过控制包括空气流扭矩和火花引发扭矩的燃烧参数而控制发动机速度。也可通过分别控制第一电机60、第二电机62的电动机扭矩来控制在输入构件14处的反作用扭矩，从而控制发动机速度。

图示变速器10为四模式复合分流机电式变速器10，其包括三个行星齿轮组20、30和40以及五个可接合扭矩传递装置，即，离合器C1 52、C2 54、C3 56、C4 58和C5 50。可以设想变速器的其它实施例。变速器10分别联接到第一电机60、第二电机62。变速器10被构造成响应于输出扭矩请求而在发动机12、电机60、62和输出构件92之间传递扭矩。在一个实施例中，第一电机60和第二电机62为利用电能生成扭矩并反作用于扭矩的电动发电机。行星齿轮组20包括太阳齿轮构件22、齿圈构件26和联接到齿轮架构件25的行星齿轮24。齿轮架构件25可旋转地支撑行星齿轮24并且联接到可旋转的轴构件16，行星齿轮24设置成与太阳齿轮构件22和齿圈构件26两者呈啮合关系。行星齿轮组30包括太阳齿轮构件32、齿圈构件36和联接到齿轮架构件35的行星齿轮34。行星齿轮34设置成与太阳齿轮构件32和齿圈构件36两者呈啮合关系。齿轮架构件35联接到可旋转的轴构件16。行星齿轮组40包括太阳齿轮构件42、齿圈构件46和联接到齿轮架构件45的行星齿轮44。如图所示，存在联接到齿轮架构件45的第一组和第二组行星齿轮44。因此，行星齿轮组40是复合的太阳齿轮构件-小齿轮-小齿轮-齿圈构件齿轮组。齿轮架构件45可旋转地联接在离合器C1 52和C2 54之间。太阳齿轮构件42可旋转地联接到可旋转的轴构件16。齿圈构件46可旋转地联接到输出构件92。

如本文所用，离合器是指能响应于控制信号而选择性地施加的扭矩传递装置，并且可以是任何合适的装置，包括例如单盘或多盘离合器或组件、单向离合器、带式离合器以及制动器。液压回路72被构造成利用由电动液压泵70供应的加压液压流体来控制离合器中每一个的离合器状态，电动液压泵70由控制模块5可操作地控制。离合器C2 54和C4 58是液压施加的旋转摩擦离合器。离合器C1 52、C3 56和C5 50是能接地到变速器壳体55的液压控制的制动器装置。离合器C1 52、C2 54、C3 56和C4 58中的每一个使用在该实施例中由液压控制回路72供应的加压液压流体液压地施加。液压回路72由控制模块5可操作地控制以启用和停用所述离合器，提供用于冷却和润滑变速器的元件的液压流体，并且提供用于冷却第一电机60和第二电机62的液压流体。液压回路72中的液压压力可通过使用(多个)压力传感器测量、通过使用板载例程估计或使用其它合适方法来确定。

第一电机60和第二电机62分别为三相交流电动发电机，每一个包括定子、转子和旋转变压器。每个电机60、62的电动机定子接地到变速器壳体55的外部，并且包括具有从其延伸的缠绕的电气绕组的定子芯。第一电机60的转子支撑在机械附接到套管轴18的毂衬齿轮上，套管轴18联接到第一行星齿轮组20。第二电机62的转子固定地附接到套筒轴毂19，套筒轴毂19机械附接到第二行星齿轮30。旋转变压器中的每一个信号且可操作地连接到变速器功率逆变器控制模块(TPIM) 82，并且每一个感测和监测旋转变压器转子相对于旋转变压器定子的旋转位置，从而分别监测第一电机60和第二电机62中相应的一个的旋转位置。另外，从旋转变压器输出的信号可分别用来确定第一电机60和第二电机62的旋转速度。

变速器10的输出构件92可旋转地连接到传动系90以向传动系90提供输出功率，该输出功率经由差速齿轮或变速驱动桥或另一个合适的装置被传递到一个或多个车轮。在输出构件92处的输出功率由输出旋转速度和输出扭矩来表征。变速器输出速度传感器93监测输出构件92的旋转速度和旋转方向。车轮中的每一个优选地配有传感器，该传感器被构造成监测车轮速度以确定车辆速度以及绝对和相对车轮速度，以用于制动控制、牵引控制和车辆加速度控制。

来自发动机12的输入扭矩以及分别来自第一电机60、第二电机62的电动机扭矩作为从燃料或储存在ESD 85中的电势的能量转换的结果而产生。ESD 85经由高压电气母线84被高压直流联接到TPIM 82，高压电气母线84优选地包括允许或禁止电流在ESD 85和TPIM 82之间流动的接触器开关。TPIM 82优选地包括一对功率逆变器和相应的电动机控制模块，电动机控制模块被构造成接收扭矩命令并根据其控制逆变器状态，以便提供电动机驱动或再生功能以满足电动机扭矩命令。功率逆变器包括互补的三相电力电子装置，并且每个包括多个绝缘栅双极晶体管，用于通过高频率地开关而将来自ESD 85的直流电转换为交流电，从而分别为第一电机60和第二电机62中相应的一个提供功率。绝缘栅双极晶体管形成构造成接收控制命令的开关模式电源。存在用于三相电机中的每一个的每个相的一对绝缘栅双极晶体管。绝缘栅双极晶体管的状态被控制，以提供电动机驱动机械功率生成或电功率再生功能。三相逆变器经由直流传输导体27接收或供应直流电，并将直流电转化为三相交流电或将三相交流电转化为直流电，该交流电经由传输导体分别传导到作为电动机或发电机操作的第一电机60和第二电机62，或者从第一电机60和第二电机62传来。TPIM 82响应于电动机扭矩命令而通过功率逆变器和相应的电动机控制模块分别向第一电机60和第二电机62传输电功率并分别从第一电机60和第二电机62传输电功率。电流在高压电气母线84上并且向ESD 85和从ESD 85被传输，以便对ESD 85充电和放电。

控制模块5经由通信链路15信号且可操作地链接到动力系统中的各种致动器和传感器，以监测和控制动力系统的操作，包括合成信息和输入，以及执行例程来控制致动器以实现与燃料经济性、排放、性能、驾驶性能以及包括ESD 85的电池及第一电机60、第二电机62在内的硬件的保护有关的控制目标。控制模块5为总体车辆控制架构的子集，并且提供动力系统的协调的系统控制。控制模块5可包括分布式控制模块系统，该系统包括各个控制模块，这些模块包括监控模块、发动机控制模块、变速器控制模块、电池组控制模块和TPIM 82。用户接口13优选地信号连接到多个装置，车辆操作者通过这些装置指导和命令动力系统的操作。这些装置优选地包括加速踏板112、操作者制动踏板113、变速范围选择器114 (PRNDL)和车速巡航控制系统116。变速范围选择器114可具有离散数量的操作者可选择的位置，包括指示操作者意图的车辆运动的方向，并且因此指示正向或反向的输出构件92的优选旋转方向。应当理解，由于由车辆的位置(例如在山上)引起的反转，车辆仍然可以在除了操作者意图的运动的指示方向之外的方向上移动。用户接口13可包括如图所示的单个装置，或者备选地可包括直接连接到各个控制模块的多个用户接口装置。

前述控制模块与其它控制模块、传感器和致动器经由通信链路15通信，通信链路15实现在各种控制模块之间的结构化通信。具体通信协议是因应用而异的。通信链路15和适当的协议在前述控制模块和其它控制模块之间提供了鲁棒的消息传送和多控制模块接口，其它控制模块提供包括例如防抱死制动、牵引控制和车辆稳定性的功能。多个通信总线可用来提高通信速度并提供一定水平的信号冗余度和完整性，包括直接链路和串行外围接口(SPI)总线。各个控制模块之间的通信也可使用无线链路进行，例如短距离无线电通信总线。各个装置也可以直接连接。

控制模块、模块、控制、控制器、控制单元、处理器和类似的术语表示下列中的一个或多个的任一个或各种组合：(多个)专用集成电路(ASIC)、(多个)电子电路、(多个)中央处理器(优选(多个)微处理器)和执行一个或多个软件或固件程序或例程的相关联的存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)、(多个)组合逻辑电路、(多个)输入/输出电路和装置、合适的信号调节和缓冲电路、以及提供所述功能的其它部件。软件、固件、程序、指令、例程、代码、算法和类似术语表示包括校准表和查找表的任何控制器可执行的指令集。控制模块具有为提供所需功能而执行的一组控制例程。例程例如通过中央处理器执行，以监测来自感测装置和其它联网控制模块的输入，并且执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。例程可以以规则的间隔执行，例如，在进行中的发动机和车辆操作期间每隔3.125、6.25、12.5、25和100毫秒进行一次。备选地，可以响应于事件的发生而执行例程。

动力系100被构造成在多个动力系状态中的一个下操作，包括多个变速范围和发动机状态以生成和传递扭矩到传动系90。发动机状态包括开启（ON）状态、关闭(OFF)状态和燃料切断状态。当发动机在关闭状态下操作时，其不被提供燃料、不点火并且不旋转。当发动机在开启状态下操作时，其被提供燃料、点火和旋转。当发动机在燃料切断状态下操作时，其旋转但不被提供燃料和不点火。变速范围包括通过选择性地启用离合器C1 150、C2 152、C3 154、C4 156和C5 158而实现的多个空档(空档)、固定档(#档)、可变模式(EVT模式#)、电动车辆(EV#)和过渡(EV过渡状态#和假档#)范围。假档范围是其中来自变速器10的扭矩输出对应于来自发动机12的输入扭矩的可变模式变速范围，考虑与输入构件14上的扭矩消耗部件相关联的扭矩损失。假档范围主要用作在EVT模式范围之间的换档期间的中间变速范围。表1描述了用于操作动力系100的多个变速范围和发动机状态。

表1

范围发动机状态C1C2C3C4C5空档1ON/OFF     空档2ON/OFF  X  空档3ON/OFF   X 假档1ON/OFFX    假档2ON/OFF X   空档OFF    XEVT模式1ON/OFFX X  EVT模式2ON/OFFX  X EVT模式3ON/OFF X X EVT模式4ON/OFF XX  EV过渡状态1OFFX   XEV过渡状态2OFF X  X1档ONX XX 2档ONXX X 3档ON XXX EV1OFFX X XEV2OFFX  XXEV3OFF X XXEV4OFF XX XEV过渡状态3OFFXX  X空档ON/OFF  XX 假档3ON/OFFXX   空档OFF  X X空档OFF   XX

图2示意性地示出用于为示例性功率成本函数500确定动力系统操作成本的分析框架，功率成本函数500参照结合图1描述的多模式动力系统100来描述。动力系元件包括发动机120、变速器200、(多个)非燃烧电机400、电池520、逆变器540、车轮制动器98、传动系90和燃料储存系统8。伪元件包括：惯性负载17，其为构造成考虑系统惯性的元件；和高压电气负载560，其为构造成考虑在用于动力系统100的负载以外的车辆内的高压负载的元件。功率流路径包括用于将燃料功率传递到发动机120的来自燃料储存系统8的第一功率流路径9、在发动机120和变速器200之间的第二功率流路径19、在电池520和逆变器540之间的第三功率流路径53、在逆变器540和高压电气负载560之间的第四功率流路径57、在逆变器540和(多个)非燃烧电机400之间的第五功率流路径59、在(多个)非燃烧电机400和变速器20之间的第六功率流路径23、在惯性负载17和变速器200之间的第七功率流路径25、在变速器200和车轮制动器98之间的第八功率流路径88、以及在车轮制动器98和传动系90之间的第九功率流路径99。功率损耗包括发动机功率损耗11、电池功率损耗55、机械功率损耗87、电动机损耗89和制动器功率损耗97。总功率成本可包括发动机功率损耗11、电池功率损耗55、机械功率损耗87、电动机损耗89和制动器功率损耗97之和。输入到功率成本函数500的功率成本基于与车辆驾驶性能、燃料经济性、排放和电池使用有关的因素而确定。功率成本被分配和与燃料及电功率消耗相关联并且与多模式动力系的具体操作点相关联。对于每个发动机速度/负载操作点来说，较低的操作成本可与在高转换效率下较低的燃料消耗、较低的电池功率使用率和较低的排放相关联，并且考虑发动机14的候选操作状态。功率成本可包括对于发动机100和(多个)非燃烧电机400来说在具体操作点处与操作多模式动力系相关联的发动机功率损耗11、电动机功率损耗89、电池功率损耗55、制动器功率损耗97和机械功率损耗87。主观成本可以被监测以包括但不限于扭矩请求成本、电池荷电状态成本和输出速度成本。功率成本函数500可用来确定在发动机操作的范围内在所选发动机操作点处操作的总成本。因此，总成本可包括在任何给定的操作范围状态下的主观成本、发动机功率损耗11、电池功率损耗55、机械功率损耗87、电动机损耗89和制动器功率损耗97之和。

图3示出根据本公开的采用搜索模块310的搜索方案300，搜索模块310用于在变速器10在选定范围307内的情况下当响应于输出扭矩请求306操作动力系统100时确定优选发动机速度Ne* 352和优选发动机扭矩输出Te* 354。搜索方案300还生成与优选发动机速度Ne* 352和优选发动机扭矩输出Te* 354相关联的成本P* 356。

搜索模块310迭代地生成多个候选发动机速度Ne(j) 312和多个候选发动机扭矩T(j) 314，其中每一个都被输入到迭代循环350。迭代循环350采用系统扭矩优化方案320和功率成本模型330来为每个候选发动机速度Ne(j) 312和每个候选发动机扭矩T(j) 314计算候选成本Pcost(j) 336。搜索模块310为所有迭代监测候选成本Pcost(j) 336。实现最小成本的候选发动机速度Ne(j) 312和候选发动机扭矩Te(j) 314被搜索模块310选定为优选发动机速度Ne* 352和优选发动机扭矩Te* 354。优选发动机速度Ne* 352、优选发动机扭矩Te* 354和对应的成本P* 356基于在参照图4描述的选定的速度/扭矩窗口408上多个迭代循环的执行而识别。

系统扭矩优化方案320采用候选发动机速度Ne(j) 312、候选发动机扭矩T(j) 314、输出扭矩请求306、变速范围307和动力系统操作参数308来确定用于在其中一个变速范围内操作的优化的候选动力系操作点325。变速范围307是对于动力系统100的一个实施例来说参照表1描述的变速范围中选定的一个。动力系统操作参数308包括：第一电机60和第二电机62的操作极限，例如，最小和最大扭矩及最小和最大速度；以及电池85的操作极限，例如，电池功率极限，包括最大放电极限、最大充电极限和当前荷电状态。优化的候选动力系操作点325包括当发动机在候选发动机速度Ne(j) 312和候选发动机扭矩T(j) 314下操作并且变速器在选定的变速范围307中操作时响应于输出扭矩请求306的用于第一扭矩机60和第二扭矩机62的优选操作参数例如扭矩和速度、以及ESD 85的优选操作参数例如电池功率和荷电状态。功率成本模型330采用成本函数来确定用于在优化的候选动力系操作点325操作动力系的候选成本P(j) 336。参照图2描述示例性的成本函数500。

搜索模块310基于对于所有候选发动机速度Ne(j) 312和候选发动机扭矩T(j) 314的成本而选择优选发动机速度Ne* 352和优选发动机扭矩输出Te*354。优选发动机速度Ne* 352和优选发动机扭矩Te* 354是导致用于响应于输出扭矩请求306而在选定的变速范围307内操作动力系统100的最小总成本的候选发动机速度Ne(j) 312和候选发动机扭矩输出Te(j) 314。优选发动机速度Ne* 352和优选发动机扭矩Te* 354可用来控制发动机12在选定的变速范围307中的操作，其中动力系统100的操作与发动机的操作相对应。

图4示出根据本公开的参照图3描述的搜索模块310，其用于迭代地生成多个候选发动机速度Ne(j) 312和多个候选发动机扭矩T(j) 314。搜索模块310包括窗口选择模块410和搜索引擎420。窗口选择模块410选择输入到搜索引擎420的速度/扭矩窗口(例如，选定的速度/扭矩窗口408)。选定的速度/扭矩窗口408可包括第一搜索窗口例如全局速度/扭矩窗口(图5)和第二搜索窗口例如缩窄的速度/扭矩窗口(图6)。窗口选择模块410可基于至少一个窗口选择参数选择第一搜索窗口和第二搜索窗口中的一个，该选择参数包括变速器输出扭矩402、变速器输出速度404和实耗时间406。选定的速度/扭矩窗口408被输入到搜索引擎420。

在一个示例性实施例中，搜索引擎420为二维搜索引擎，其被构造成基于选定的速度/扭矩窗口408以及来自紧接的前一次迭代的此前优选的发动机速度Ne_n-1*452和来自紧接的前一次迭代的此前优选的发动机扭矩Te_n-1* 454中的至少一个而迭代地生成多个候选发动机速度Ne(j) 312和多个候选发动机扭矩T(j) 314。搜索引擎420还被构造成基于候选功率成本336迭代地生成与候选发动机速度Ne(j) 312和候选发动机扭矩输出Te(j) 314有关的导致用于操作动力系统100的最小总成本的优选发动机速度Ne* 352和优选发动机扭矩Te* 354。

图5示出根据本公开的参照图4描述的选定的速度/扭矩窗口408，示出了第一搜索窗口。第一搜索窗口500由沿水平轴线的发动机速度(RPM)和沿竖直轴线的发动机扭矩(Nm)表示。第一搜索窗口500为二维搜索窗口，该窗口可由分别具有最小发动机速度值501和最大发动机速度值503的第一轴线(例如，水平轴线)和分别具有最小发动机扭矩值502和最大发动机扭矩值504的第二轴线(例如，竖直轴线)限定。

第一搜索窗口500包括多个候选操作点512，每个候选操作点包括候选发动机速度和候选发动机扭矩。应当理解，多个候选操作点512可对应于由图4的二维搜索引擎420迭代地生成的多个候选发动机速度Ne(j) 312和多个候选发动机扭矩Te(j) 314。距离515表示相对于发动机速度在每个候选操作点512之间的距离。多个候选操作点512中带阴影的操作点表示优选操作点。优选操作点可对应于具有最小成本的候选发动机速度和候选发动机扭矩。描绘了包括优选操作点的第一组550候选操作点。第一组550中的每一个候选操作点包括相同的发动机速度。如下文详细讨论的，第一组550可以自适应地插入图6的第二搜索窗口600中。

图6示出根据本公开的参照图4描述的选定的速度/扭矩窗口408，示出了第二搜索窗口。第二搜索窗口600由沿水平轴线的发动机速度(RPM)和沿竖直轴线的发动机扭矩(Nm)表示。第二搜索窗口600为二维搜索窗口，该窗口可由分别具有最小发动机速度值601和最大发动机速度值603的第一轴线(例如，水平轴线)和分别具有最小发动机扭矩值602和最大发动机扭矩值604的第二轴线(例如，竖直轴线)限定。

第二搜索窗口600包括多个候选操作点612，每个候选操作点包括候选发动机速度和候选发动机扭矩。应当理解，多个候选操作点612可对应于由图4的二维搜索引擎420迭代地生成的多个候选发动机速度Ne(j) 312和多个候选发动机扭矩Te(j) 314。距离615表示相对于发动机速度在每个候选操作点612之间的距离。多个候选操作点612中带阴影的操作点表示优选操作点。第一组650表示自适应地插入的候选操作点。第一组650包括候选操作点612-1，该操作点表示插入当前迭代的第二搜索窗口600的来自紧接的前一迭代的优选操作点(即，图5的第一组550的带阴影的候选操作点512)。第二组652的每个候选操作点相对于发动机速度在负方向上从自适应地插入的第一组650的候选操作点同等地偏移。第三组654的候选操作点中的每个候选操作点相对于发动机速度在正方向上从自适应地插入的第一组650的候选操作点同等地偏移。第一组650的每个候选操作点包括相同的发动机速度，第二组652的每个候选操作点包括相同的发动机速度，并且第三组654的每个候选操作点包括相同的发动机速度。应当理解，如果在紧接的后一迭代期间选择第二搜索窗口600，则包括优选操作点(例如带阴影的)612的第二组652将自适应地插入到紧接的后一迭代的第二搜索窗口600。

在一个示例性实施例中，第一搜索窗口500为全局搜索窗口，其包括对于选定范围的整个发动机速度和发动机扭矩操作范围。第二搜索窗口600为基于来自紧接的前一时间步的优选操作点的自适应搜索窗口。因此，第一搜索窗口500包括比第二搜索窗口600的面积更大的面积。当选择第二搜索窗口600时相对于发动机速度在每个候选操作点612之间的距离615短于当选择第一搜索窗口500时相对于发动机速度在每个候选操作点512之间的距离515。因此，第二搜索窗口600(即，自适应搜索窗口)赋予在通过第一搜索窗口500(即，全局搜索窗口)确定最佳操作点之后或在紧接的前一迭代中通过第二搜索窗口确定最佳操作点之后更窄的搜索能力。虽然图5和图6示出的第一和第二搜索窗口中的每一个描绘了以3×3方式布置的九(9)个候选操作点，但在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用任何数量的候选操作点。

图7示出根据本公开的用于确定具有选定的操作范围状态的优选发动机速度和优选发动机扭矩的示例性流程图700。流程图700分别参照图3和图4的搜索模块310以及图5和图6的第一搜索窗口500和第二搜索窗口600进行描述。流程图700可以在控制模块的搜索模块310内实现。表2作为图7的要点提供，其中带数字编号的框和对应的功能阐述如下。

表2

流程图700在框702处在选定的操作范围状态下开始。图7示出根据本公开的用于确定具有选定的操作范围状态的优选发动机速度和优选发动机扭矩的示例性流程图700。选定的操作范围状态对应于表示参照表1描述的变速范围中选定的一个的图3的变速范围307。

框704选择第一搜索窗口600和第二搜索窗口600(例如，图4的选定的速度/扭矩窗口408)中的一个。在一个示例性实施例中，在第一或初始时间步期间选择第一搜索窗口500，并且在至少第二时间步期间选择第二搜索窗口600，除非检测到切换条件，其中第二时间步紧接着第一时间步。可以在第二时间步之后的时间步期间保持第二搜索窗口的选择，除非检测到切换条件。当检测到切换条件时，发生从第二搜索窗口600到第一搜索窗口500的选择。

在一个实施例中，监测变速器输出扭矩并且在变速器输出扭矩中的变化超出扭矩阈值时检测到切换条件。变速器输出扭矩中的变化可响应于操作者扭矩请求(例如向加速踏板112的操作者输入)并由用户接口13和控制模块5经由通信链路15监测。在另一个实施例中，可以监测变速器输出速度并且可以在变速器输出速度中的变化超出速度阈值时检测到切换条件。在又一个实施例中，监测自第一搜索窗口上一次被选择起的实耗时间，并且可以在实耗时间超出预定时间时检测到切换条件。例如，如果已在第二搜索窗口600中执行一段时间的搜索，则可能有利的是在第一搜索窗口500中开始新的初始搜索。

框706在第一和第二搜索窗口中选定的一个内迭代地生成多个候选发动机速度和多个候选发动机扭矩。多个候选发动机速度和多个候选发动机扭矩对应于Ne(j) 312和T(j) 314，它们中的每一个被输入到图3的迭代循环350。多个候选发动机速度和多个候选发动机扭矩可分别由图5的多个候选操作点512和图6的多个候选操作点612表示。

在一个示例性实施例中，在选定的第二搜索窗口600内的多个候选操作点612基于来自紧接的前一迭代的最佳操作点而生成。然而，当选择第一搜索窗口500时多个候选操作点612不是基于来自紧接的前一迭代的最佳操作点。例如并且参照图5和6，包括最佳操作点(例如，带阴影的操作点512)的第一组550的候选操作点被自适应地插入当前迭代的选定的第二搜索窗口600并且在当前迭代期间由第二搜索窗口600中的第一组650表示。在第二搜索窗口600中的候选操作点612-1表示来自紧接的前一迭代的选定的第一搜索窗口500的最佳操作点(即，带阴影的候选操作点512)。应当理解，图5和图6仅用于示意性目的，并且在第二窗口内的生成的多个候选操作点可基于紧接的前一时间步的第二搜索窗口内的最佳操作点。

此外，至少第二组652的候选操作点在第二搜索窗口600内生成。第二组652的每个候选操作点相对于发动机速度在负方向上从自适应地插入的第一组650的候选操作点同等地偏移。同样，至少第三组654的候选操作点在第二搜索窗口600内生成。第三组654的每个候选操作点相对于发动机速度在正方向上从自适应地插入的第一组650的候选操作点同等地偏移。

框708监测与迭代生成的候选发动机速度和候选发动机扭矩(即，候选操作点512和612)中的每一个相关联的成本。如前所述，图3的搜索模块310监测对于所有迭代的候选成本Pcost(j) 336。

框710迭代地选择具有最小成本的候选发动机速度和候选发动机扭矩作为最佳操作点。在一个示例性实施例中，当选择第二搜索窗口600时，可以在多个连续的迭代内监测最佳操作点。可以相对于发动机速度在负方向和正方向之一上以及相对于发动机扭矩在负方向和正方向之一上跟踪在多个连续的迭代内最佳操作点中的变化。此外，成本的梯度与在多个连续迭代内多个候选操作点中的每一个相关联。相对于发动机速度在负方向和正方向之一上以及相对于发动机扭矩在负方向和正方向之一上的搜索方向可基于跟踪的最佳操作点的变化和确定的在多个连续迭代内的成本的梯度而确定。因此，应当理解，图3的搜索模块310被构造成在初始迭代期间采用直接搜索，并且在初始迭代之后的迭代期间采用自适应搜索。

决策框712确定是否已实现预定次数的迭代。“0”表示未实现预定次数的迭代，并且流程图返回至框710。“1”表示已实现预定次数的迭代，并且流程图继续到框714。

当已实现预定次数的迭代时，框714从当前迭代选择对应于最佳操作点的优选操作点。优选操作点可对应于从图3所示搜索模块310输出的优选发动机速度Ne* 352和优选发动机扭矩输出Te* 354。应当理解，在初始迭代期间在选定的第二搜索窗口600内的多个候选操作点612基于对应于来自实现预定次数的迭代的紧接的前一迭代的最佳操作点的优选操作点而生成。

图8示出根据本公开的选定的第二搜索窗口800，示出了基于最佳操作点的跟踪变化确定的搜索方向。选定的第二搜索窗口800对应于图6的第二搜索窗口600，其中相同的附图标记表示相同的特征。在相对于发动机速度的负方向上的搜索方向860基于优选操作点的跟踪变化和在多个连续迭代内所确定的成本梯度而确定。带阴影的候选操作点812为图8所示当前迭代的最佳操作点。因此，在当前迭代期间，最佳操作点(例如，带阴影的操作点812)已实现最小发动机速度值801。如前所述，紧接的后续迭代将来自紧接的前一迭代的包括最佳操作点(例如，带阴影的操作点812)的第一组的候选操作点自适应地插入第二搜索窗口。然而，假设带阴影的操作点812在紧接的前一迭代中已遇到最小速度值801，则相对于发动机速度在负方向上从紧接的前一迭代的带阴影的操作点812偏移的任何生成的组将超出最小速度值801。

在一个示例性实施例中，生成至少第二组的候选操作点，第二组的每个候选操作点相对于发动机速度在正方向上从自适应插入的第一组的候选操作点同等地偏移。此外，生成至少第三组的候选操作点，第三组的每个候选操作点相对于发动机速度在正方向上从第二组的候选操作点同等地偏移。因此，当来自紧接的前一迭代的最佳操作点遇到最小和最大发动机速度极限中的一个时，紧接的后续迭代防止生成超出最小和最大发动机速度极限中的一个的一组的候选操作点。因此，如果遇到最大发动机速度值803时，至少第二组的候选操作点将相对于发动机速度在负方向上从包括来自前一迭代的最佳操作点的自适应地插入的第一组的候选操作点同等地偏移。同样，至少第三组的候选操作点将相对于发动机速度在负方向上从第二组的候选操作点同等地偏移。

图9示出根据本公开的选定的第二搜索窗口900，示出了基于最佳操作点的跟踪变化确定的搜索方向的。第二搜索窗口900由沿水平轴线的发动机速度(RPM)和沿竖直轴线的发动机扭矩(Nm)表示。第二搜索窗口900为二维搜索窗口，该窗口可由分别具有最小发动机速度值901和最大发动机速度值903的第一轴线(例如，水平轴线)和分别具有最小发动机扭矩值902和最大发动机扭矩值904的第二轴线(例如，竖直轴线)限定。

选定的第二搜索窗口900包括来自前一迭代的候选操作点900-1和900-2、来自第一迭代的候选操作点910-1和910-2、来自第二迭代的候选操作点920-1和920-2以及来自第三迭代的候选操作点930-1和930-2。为简化起见，相对于每个发动机速度仅示出一个候选操作点，然而，每个候选操作点可包括在各自具有相同的发动机速度的一组候选操作点内。在相对于发动机速度的负方向上的搜索方向960基于优选操作点的跟踪变化和在多个连续迭代内所确定的成本梯度而确定。同样，也可以确定相对于发动机扭矩在正方向和负方向上的搜索方向。分别监测最小发动机速度值801和最大发动机速度值803以及最小发动机扭矩值802和最大发动机扭矩值804。

在一个示例性实施例中，如果相对于发动机速度在负方向和正方向中的一个上的确定的搜索方向遇到在紧接的前一迭代中的最小和最大发动机速度值中的一个，则在负方向和正方向中的另一个上的确定的搜索方向可以改变一量值，该量值在确定的搜索方向遇到最小和最大发动机速度值中的一个的每次迭代期间衰减。同样，如果相对于发动机扭矩在负方向和正方向中的一个上的确定的搜索方向遇到在紧接的前一迭代中的最小和最大发动机扭矩值中的一个，则在负方向和正方向中的另一个上的确定的搜索方向可以改变一量值，该量值在确定的搜索方向遇到最小和最大发动机扭矩值中的一个的每次迭代期间衰减。

在图9所示示例中，确定的搜索方向960遇到由前一迭代的最佳操作点900-2表示的最小发动机速度值901。因此，确定的搜索方向在正方向970上改变一量值，使得紧接的后续第一迭代的候选操作点901-1被插入。在该第一迭代期间，确定的搜索方向960再次遇到由第一迭代的最佳操作点910-2表示的最小发动机速度值901。因此，确定的搜索方向在正方向上改变一量值，该量值衰减以使得紧接的后续第二迭代的候选操作点920-1被插入。在第二迭代期间，确定的搜索方向960再次遇到由第二迭代的最佳操作点920-2表示的最小发动机速度值901。因此，确定的搜索方向在正方向上改变一量值，该量值衰减以使得紧接的后续迭代的候选操作点930-1被插入。在第三迭代期间，确定的搜索方向960再次遇到由第二迭代的最佳操作点930-2表示的最小发动机速度值901。候选操作点900-3仅为示意性目的而示出，并且描绘了在不施加对确定的方向的改变时第一迭代的候选操作点。因此，候选操作点900-3不期望地超出最小发动机速度值901。应当理解，改变搜索方向防止搜索饱和在最小发动机速度值801，而是提供定位在最小发动机速度值附近的最小值的能力。

本公开已描述了某些优选实施例及其修改。在阅读和理解本说明书后，技术人员可以想到另外的修改和变型。因此，本公开意图不限于作为实现本公开构思到的最佳方式而公开的(多个)特定实施例，本公开还将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。