[发明专利]模块化混合传动系控制

说明书

背景技术

本技术领域总体上涉及用于混合传动系的控制系统。混合传动系利用多于一个的动力源来产生需要满足安装了混合传动系的应用的当前需要的转矩和动力。安装的混合传动系包括第一动力源(例如，内燃机)、第二动力源(例如，电动机/发电机及相关联的电池组)以及其中放置和连接了混合传动系的应用。整个系统还可以包括接口硬件、电子控制器、连接网络和电组件、发动机舱、车身、传输装置等等。 

整个系统的各个部分可以由不同的制造商提供，和/或可以在不同的地点或制造时间来制造。对混合传动系的各个部分的控制可以分布在制造商之间，和/或分布在系统中的各个计算设备和硬件之间。对混合传动系的各个部分的控制还可以与包括动力源和集成了动力源的电子设备的系统外部的设备集成在一起。 

非限制分布实例包括对利用第一制造实体的引擎提供的内燃机的控制、对第二制造实体提供的混合传动系的电动部分的控制、以及第三制造实体提供的动力源在车辆内的安装。另一分布实例包括第一制造商提供引擎控制以及到应用的接口，以及第二制造商提供对混合传动系的电动部分的控制。在某些环境中控制和硬件的任何分布都可能呈现控制接口上的挑战。 

混合传动系系统通常需要确定用于动力驱动的应用的总转矩和/或动力需求、确定将要提供以满足总转矩和/或动力需求的可用动力源的贡献、以及最后控制单个动力源来满足所确定的单个贡献。在多个制造实体提供整个系统的不同部分的应用中，在混合传动系系统的控制系统内创建接口。例如，总转矩和/或动力需求的确定通常由混合传动系系统外部的设备提供，并传送到混合传动系系统——例如从加速器踏板、巡航控制开关、PTO开关或类似设备。 

当确定总转矩和/或动力需求的第一控制元件位于与确定可用动力源 的贡献的第二控制元件独立的电子设备上时，总转矩和/或动力需求必须通过数据链路或其它网络设备传送到第二电子设备。第二控制元件可以位于与提供特定的引擎控制以满足总转矩和/或动力需求的引擎贡献部分的第三控制元件独立的电子设备上，和/或位于与提供特定的发动机/发电机控制以满足总转矩和/或动力需求的电动侧贡献的第四控制元件独立的电子设备上。另外，可以存在第五控制元件来确定电动侧内的能通量需求，包括电池组的充电或放电、发动机或发电机的可用电流和功率容量等等。第五控制元件同样可以位于与一个或多个其它控制元件独立的电子设备上，这也要求进一步的数据链路通信。 

对于控制元件提供在独立计算设备上的每个状态，控制回路内引入了电势滞后周期。例如，第一控制元件确定总转矩需求，该总转矩需求通过数据链路具有滞后地传递到第二控制元件，该滞后在额定情况下高达约20ms。第二控制元件确定转矩划分，并传递引入了约20ms的另一滞后的内燃机部分的转矩需求。另外，初始转矩需求可以已经经由数据链路(例如，利用在数据链路上发布的加速器踏板位置，而不是硬连线到控制器中)传送至第一控制元件，这在转矩请求和最终响应之间提供了额外的滞后。 

另外，由于控制元件可以以不同的执行速率执行，因此控制元件之间的信息的时效可能是稍有不同的。例如，第一控制元件每15毫秒将总转矩需求发布到数据链路，而第二控制元件每10毫秒从数据链路读取总转矩需求，则第二控制元件将以节拍的模式接收具有延迟的信息，其中一些数据相对较新而其它数据相对较旧。 

相应地，被引入整个系统控制环(即，从应用的全部转矩请求直到对所有硬件元件的最终命令)的每个数据链路接口降低了系统的性能和响应度。可以通过本领域已知的方法来管理该降低，例如，通过引入同步数据链路通信以使控制元件根据调度表和/或利用包含在通信内的时间信息来提供信息。然而，同步通信更为复杂并且要求系统设计和硬件需求的额外成本。另外，同步通信的使用还要求各个控制元件的设计者之间的一致。还可以通过从系统中移除数据链路通信并且将所有的控制元件包括在相同的硬件计算设备中来避免该降低。然而，不能够提供分布式控制元件要求所有的制造实体能够访问控制器，这可能引入最终控制器的内容的控制和 所有权的冲突。不能够提供硬件设备上的分布式控制元件还可能导致制造的复杂化并限制最终的应用设计。另外，调整所有的制造实体以产生兼容的、满足实时操作和存储中的存储器消耗的需求的、使用校正数据类型的、准时地并且以校正版本传递的等等的软件控制元件是困难或不切实际的。