机动车辆中的传动装置的主要功能是将引擎或原动机的输出速度和 扭矩转换成驱动轴的速度和扭矩以满足车辆的具体需求。通常，期望该动 力传送以最小的动力损耗进行；即，以高的传送效率进行。为了优化总体 动力系性能，具体而言引擎和传动装置的组合，亦期望使引擎瞬变最小并 使引擎在产生好燃料经济性、低排放和动力之间的最佳折衷的动力状态来 工作。
根据达到最终理想速度比的方式，传动装置可从广义上分类为“无级” 和“逐级”。逐级传动装置具有固定数目的速度比，其被顺序选择以达到 最终的理想比。因而，使用最大可用引擎动力并非总是可能的，因为引擎 速度和负载随着传动装置通过其有限数目的固定比而变化。在传动装置设 计描述中，从一个比移动到另一个比有时称为“换档(shifting)”，并且常 常与不利的扭矩中断相关联。这样的中断使总的驱动线效率偏移并且降低 驾驶的舒适性。而且，对于某些应用，如农业和建筑车辆，输出扭矩中断 是极不理想的，比起瞬间的效率损失更是如此。在引入了预换档和离合以 减少扭矩中断的较近期的设计中，这样的与换档关联的固有缺点在一定程 度上得以最小化。为了降低引擎速度和扭矩变化，现代传动装置使用更多 数目的可选比。
原则上，逐级传动装置不能达到提供无限数目的速度比的无级传动装 置的总车辆效率。利用无级传动装置，可选择在车辆以理想的动力水平移 向其理想速度的同时使引擎一直工作在其最优效率或最低排放点。
无级传动装置可进一步分为连续可变传动装置(CVT)和无限可变传 动装置(IVT)。连续可变传动装置通常是机械的，提供车辆的设计速度范 围内的连续可变的速度比。在该类传动装置中常常需要启动离合器 (launch-clutch)和引擎断开装置来进行车辆发动，以及用于反向操作的 单独齿轮。此外，大多数CVT设计通过接触摩擦表面来传送扭矩并且不 适于高扭矩和动力的应用。
从定义上来说，无限可变传动装置能够提供无限可选的(输出输入) 速度比，从反向到零、到宽范围的前向速度。对于IVT，不需要启动装置。 理论上，引擎可一直直接连接到传动装置，因为存在零输出输入速度比或 无限输入输出速度比。IVT传动装置基于提供多个、常常是混合的动力路 径的动力分割概念。在所述多个动力路径中，存在至少一个动力路径，调 节动力流并因此提供输入输出速度比控制路径。实现调节路径内的速度比 变化的实际装置称为变速器(variator)。设计良好的动力分割传动装置能 在至少两个并联动力路径中将动力从输入传送到输出，一个路径为调节或 变速器路径，而一个路径为机械路径。尽管速度比在变速器路径中控制， 如果效率最高，最理想的是使大部分动力通过所述机械路径。
通过变速器、通过调节被传送通过变速器路径的动力，速度比变化得 以实现。存在通过变速器路径的动力完全为零的瞬间。即，所有的动力被 传送通过机械路径。在这些瞬间，传动装置产生最高的效率。在这些点的 传动装置输出输入速度比或输出速度常常被称作节点或节。对应于最低输 出输入速度比或最低输出速度的节点称为第一节点。对应于下一较高输出 输入速度比或下一较高输出速度的节点称为第二节点，依此类推。
在机电无限可变传动装置(eVT)中，变速器是电机，即马达和发电 机。使用电马达和发电机的优点包括系统设计的灵活性、可控性、以及就 较宽范围的速度、较好的效率及降低的工作噪声来说改善的性能。机电传 动装置亦可结合能量存储装置用于补充输出动力，从而允许引擎尺寸缩小 和/或在最优动力点工作较长的时间段。这些所谓的混合机电动力分割传动 装置近来已被设计用于轿车和重型卡车两者中。
有三个基本的动力分割配置：“输入动力分割”、“输出动力分割”和 “复合动力分割”。这三个配置限定变速器路径内的动力与传动装置的速 度比之间的不同关系。输入动力分割及输出动力分割配置常常是具有单个 行星传动装置的装置，并且能够提供至少单个节点。复合动力分割配置主 要与复合行星传动装置关联，并能够提供至少两个节点。
在动力分割传动装置内，存在速度比超出某个范围并且传动装置中的 电路径中的动力可实际上超过传送通过机械路径的动力的数倍的瞬间。该 现象称作内部动力循环。其通过在传动装置内产生不期望的热来消耗动力 并降低传动效率。
对于输入动力分割传动装置，当输出输入速度比在某处低于节点时发 生内部动力循环。当传动装置工作在低速体系(regime)中时，变速器路 径中的动力实际上可超过传送通过所述传动装置的动力的数倍。同样，当 工作在高的输出输入速度比(过驱动)、节点以上的某处、或反向操作时， 对于输出动力分割传动装置，可发生内部动力循环。当工作于两个节点之 间时，复合动力分割传动装置具有很高的效率。内部动力循环发生在低于 第一节点或高于第二节点的某处的速度比处。
为了约束通过电机的动力循环并且为了控制电动力路径中的电动力 的大小，各种控制系统是公知的，例如，如在关于输出动力分割配置和输 入动力分割配置的欧洲专利No.0 867 323 A2和美国专利No.5,907,191、 No.5,914,575和No.5,991,683中所示的。这些控制系统采用扭矩控制例程 来监视电马达扭矩并在到达所述电马达的扭矩极限时将引擎的工作点移 到较高的引擎速度。然而，在这样做时，引擎工作在低于最优的点。
在Holmes等的美国专利No.6,478,705 B1、即‘705专利中，示出了 另外的控制系统。该‘705专利公开了具有耦合到引擎及第一和第二电机 的两个不同齿轮组的eVT，其中所述齿轮组可以以输入分割和复合分割模 式来配置。在‘705专利中公开的控制系统仅在电机之一的零速度点提供 输入分割和复合分割工作模式之间的变换，由此允许平滑同步离合器接 合。然而，由于‘705专利的控制系统的模式变换独立于第二电机的状态 而进行，因此，当传动装置反向工作时，并且当第二电机在模式变换期间 继续向系统提供扭矩时，仍存在内部动力循环的问题。
因此，将有利的是开发一种eVT，当在由车辆应用所规定的设计速度 比范围内工作时，其不遭受上述内部动力循环的问题。

简而言之，本发明为车辆应用提供了一种用于机电动力分割无限可变 传动装置(eVT)中的动力管理的方法，所述无限可变传动装置(eVT) 设计成在指定的速度比范围内工作。eVT包括耦合到驱动引擎的输出轴以 接收动力的输入轴、驱动轴、两个电机、及一对行星系，所述行星系每个 具有恒星构件、环构件、一组行星构件及行星载体。eVT还包括一个或多 个扭矩传递装置以连接或断开所述行星系的构件以便传递扭矩。驱动轴与 车辆的末级驱动耦合以便递送动力到车辆驱动轮或从车辆驱动轮重获动 力。所述两个电机经由动力控制单元以电子的方式互连并分别与所述行星 系的构件耦合。eVT中的动力管理方法是基于输入轴和驱动轴的当前速度 及扭矩以及理想的工作参数来选择的。
通过阅读以下结合附图的描述，本发明的前述及其它目的、特征和优 点及其当前优选实施例将变得更显而易见。

在形成本说明书的部分的附图中：
图1是与车辆驱动系统关联的部件的示意图；
图2是根据本发明构造并实施本发明的机电动力分割无限可变传动 装置的示意图；
图3是经修改的机电动力分割无限可变传动装置的示意图，其与图2 中所示的传动装置相似但进一步包括用于停置和反向的部件；
图4是描述传动装置的控制中采用的高水平动力流和电机控制决策 的流程图；
图5是用于典型引擎的恒定动力和制动器特定的燃料消耗线的图，用 来图示引擎目标曲线的确定；
图6是用来通过传动装置中的电机的操作来控制引擎速度的控制环 路的框图。
在所有附图中，对应的参考标号指示对应的部分。

以下详细描述以实例的方式而不是限制的方式来说明本发明。该描述 能清楚地使本领域技术人员利用本发明，描述了若干实施例、改变、变型、 可替换方案以及本发明的使用，包括当前认为是最好的实施本发明的方 式。
首先参照图1，与本发明一起使用的车辆驱动系统以10概括地示出。 系统10包括引擎100，机电动力分割无限可变传动装置102，其具有来自 所述引擎的输入轴103和经由末级驱动106耦合到驱动轮105的驱动轴 104。系统10还包括用于控制引擎100工作的引擎控制单元110和动力系 控制单元120，动力系控制单元120用于与引擎控制单元110通信并用于 基于由加速器踏板122、制动器踏板124、齿轮变换选择器126、驱动模式 选择器128和车辆的其它传感器提供的信息来控制传动装置102和引擎 100的工作。系统可进一步包括蓄电池140，用于基于工作状况和电池电 荷的状态(SOC)来提供动力到传动装置102或从传动装置102接收动力。
参考图2，示出了机电动力分割无限可变传动装置102的第一示范性 实施例。传动装置102包括机械部分和变速器部分，其中所述变速器是电 机E1和E2，作为马达或发电机来工作。传动装置102具有无限的速度比 并工作在至少两个模式-即，输出分割模式和复合分割模式-取决于若干因 素，包括传动装置速度比、输出速度和动力需求。为此，处于其每个模式 中的传动装置102通过两个路径传递动力-具体而言，通过纯机械路径和 通过变速器路径。所述机械路径未提供改变传动装置102的速度比的基础。 所述变速器路径为两个工作模式都这样做。因此，传动装置102在动力分 割原理的基础上工作。所述传动装置亦可以串联混合模式工作，如下所述。
当处于输出分割模式中时，传动装置102具有其最大的输入输出比， 即其最低输出速度。尽管动力传递通常通过机械路径和变速器路径两者进 行，但是，随着输出速度的增加，动力传递到达其中所有传递发生于机械 路径中的一个点或节。当处于复合动力分割模式时，动力传递通过有些不 同的机械路径和所述变速器路径而进行，除了在传递单纯通过机械路径进 行时的两个点或节之外-一个是低速节而另一个是高速节。用于复合分割 模式的低速节对应于用于输出分割模式的单个节。模式之间的过渡发生在 低速模式，没有扭矩中断并且否则是不可察觉的。因此，传动装置102提 供了复合分割传动装置和输出分割传动装置二者的优点，所述复合分割传 动装置提供了其节点之间的高效率，所述输出分割传动装置提供了在高的 输入输出速度比并在车辆启动的高效率。
同时，机电动力分割无限可变传动装置102可采取若干配置中的任何 一个，每个配置具有以下部件：
1.两个卫星单元U1和U2
2.两个电机变速器E1和E2
3.扭矩传递装置L
4.输入I
5.输出O
6.控制单元K
7.壳H
其亦可具有能量存储装置E。
每个卫星单元U1和U2包括：恒星构件S，围绕所述恒星构件设置 的环构件R，位于所述恒星构件和所述环构件R之间的至少一个并且更有 可能多个卫星P，以及与卫星P耦合并提供卫星P绕其转动的轴的载体构 件C。因此，每个卫星单元U1和U2具有三个同心构件，即其恒星构件S、 其环构件R及其载体构件C。典型地，恒星构件S、环构件R和卫星P是 啮合的齿轮，尽管可以有单纯通过摩擦接触而没有如齿轮系统中的任何机 械联锁来传递动力的牵引辊。两个卫星单元U1和U2包括在所述壳中， 其中它们关于共同的轴X而布置。偏心设置亦是可能的。单元U1具有恒 星构件S1、环构件R1、卫星P1和载体构件C1。同样，单元U2具有恒 星构件S2、环构件R2、卫星P1和载体构件C2。优选地，第一恒星构件 S1可操作地连接到第一电机E1，而第二恒星构件S2可操作地连接到第二 电机E2。
当传动装置102工作在其复合分割模式中时，两个卫星单元U1和U2 被组合。具体而言，单元U1的三个同心构件之一连接到单元U2的三个 同心构件之一，并且单元U1的三个同心构件之另一个连接到单元U2的 三个同心构件之另一个，这样形成两个复合构件分支而余下两个单个的构 件分支。优选地，两个载体构件C1和C2接合以形成一个复合构件分支， 可操作地连接到输出O。通过到或来自另一复合构件分支的离合器130， 环构件R2可以选择性地接合到恒星构件S1，或者通过制动器131连接到 传动装置102的固定构件F。这余下环构件R1和恒星构件S2作为单个构 件分支。一个复合构件分支连接到变速器E1、E2之一，而另一个连接到 输出O。
在该实例中，由恒星构件S1和环构件R2形成的复合构件分支连接到 变速器E1，而由耦合的载体构件C1和C2形成的另一个复合构件分支连 接到输出O。单个构件分支之一连接到输入I，而另一个连接到另一个变 速器E2。在该实例中，环构件R1连接到输入I而恒星构件S2连接到变 速器E2。
现在考虑变速器E1、E2，其每个具有递送(产生)动力和接收(消 耗)动力的能力。它们由电导管132通过控制单元K而连接在一起，这样， 当变速器E1产生动力时，变速器E2可消耗如此产生的动力，而相反地， 当变速器E2产生动力时，变速器E1可消耗所产生的动力。典型且优选地， 每个变速器E1、E2是能够用作发电机和马达两者的电机。当如此构造时， 每个变速器E1、E2包括安装在壳H上的定子133和在壳H内旋转的转子 134。两个变速器E1和E2可选地通过控制单元K连接到能量存储单元E。
过渡装置L包括离合器130和制动器131。离合器130具有切断或中 断复合构件分支之一的能力，因此将该分支中单元U1的构件从该分支中 单元U2的构件断开。制动器131通过优选地将断开的构件之一夹到壳H 或者换句话说，使该断开的构件“接地”来阻止其转动。当离合器130被 分开并且制动器131被施加时，传动装置102以其输出动力分割模式工作， 并且相反地，当传动装置102以其复合动力分割模式工作时，离合器130 被接合而制动器131被释放。
输入I可以是简单的轴、齿轮、滑轮、链轮或某种其它类型的耦合。 对于输出O亦是如此。可选地，在引擎100和所述传动装置的输入I之间 可存在阻尼装置。
控制单元K控制在变速器E1和E2之间传递的动力。其可传递所有 动力或对其调整。当能量存储装置E存在时，其亦可传递动力到装置E。 能量存储装置E可采用储蓄器、电容器、电池组或机械装置如飞轮的形式。 其可释放动力到控制单元K以便传递到变速器E1、E2之一。
对于低速操作，从零车速到第一节速度，传动装置102以输出分割模 式工作。离合器130使第一恒星构件S1和电机E1从第二环构件R2分开。 对应地，制动器131接合，使第二环构件R2固定到地(ground)或固定 构件F。
在零车速，电机E2是静止的，并提供单独的反作用扭矩源以允许车 辆加速。电机E1处于自由轮转状态。在零速度，该反作用扭矩不消耗机 械动力并且仅消耗很少的电动力，因此，任一电机都不提供或消耗任何实 质性的电动力。
随着车辆向前移动，电机E2增加转动速度，而电机E2上的扭矩负载 减小。车辆加速所需的扭矩在引擎100和电机E2之间共享，电机E2作为 马达工作以提供辅助扭矩到输出O。同时，电机E1用作发电机，提供抵 抗扭矩到恒星构件S1，因此平衡施加到环构件R1的引擎扭矩。电机E1 产生的电动力通过控制单元K来调节并被发送以驱动电机E2。
随着车速进一步增加，电机E2的速度继续增加而扭矩对应地继续减 小。电机E2的速度和扭矩处于相反的转动方向，直到所述传动装置遇到 第一节点，这里电机E2的扭矩瞬时降到零。同时，电机E1的速度变为零。 在该第一节点，没有动力正在通过变速器路径。相反地，所有动力正在传 送通过机械动力路径。
第一节点标志着输出分割模式的结束以及用于传动装置102工作的 复合动力分割模式的开始。在该第一节点，离合器130接合，将第二环构 件R2连接到第一恒星构件S1并连接到第一电机E1。制动器131分开， 将第二环构件R2从固定构件F释放。
随着车速继续增加，电机E2的速度开始减小而扭矩开始以相反地方 向增加。电机E2作为发电机工作，将机械能转换成电能。同时，电机E1 颠倒方向，并增加转动速度，用作马达以将电能重新转换成机械能。最后， 传动装置102遇到第二节点，这里电机E2的速度瞬时降到零，并且电机 E1的扭矩变为零。
在所述第二节点以外，电机E2转动的方向颠倒，并且电机E1的扭矩 开始在相反方向增加。电机E2返回到马达工作，而电机E1返回到作为发 电机工作。
由于从输出分割到复合分割的模式变换在速度和扭矩上是连续的，其 是平滑的动力变换。下面阐述的本发明的动力流管理方法以杠杆作用影响 低速操作中的输出分割配置以及中到高速操作期间的复合分割复制的优 点，从而在整个速度范围内消除了内部动力循环。因此，传动装置102能 够提供宽的速度范围内的高度的工作效率。
本领域普通技术人员将认识到，传动装置102的功能可通过附加其它 离合器、制动器和齿轮来增强，如图示了离合器136和制动器138的附加 的图3中所示。附加离合器136和制动器138提供了停置和串联混合模式 反向功能。停置功能通过接合离合器136和制动器138来实现。
对于串联电混合反向操作，接合制动器138，使第一载体C1接地到 固定构件F。离合器136被分开，使第一载体C1从输出轴O断开。接合 制动器131，使第二环构件R2接地到固定构件F。离合器130被分开，使 第二环构件R2从第一恒星构件S1并从电机E1释放。
在串联电混合反向操作期间，第一行星系U1用作输入I和电机E1 之间的增速器。第二行星系U2用作电机E2和输出O之间的减速器。来 自引擎的机械输入I通过第一行星系U1驱动电机E1以产生电动力。第一 行星系U1放大输入速度，这在很多情况下对于电机产生电动力是理想的。 电动力然后由电机E2用来通过在其中扭矩被放大的第二行星系U2来给 车辆提供动力。
将参考图4的流程图中所示的反复步骤的单个序列来描述本发明的 用于传动装置102中的动力流管理的方法。该单个序列在车辆工作期间以 预定的时间间隔重复执行，以使传动装置102和引擎保持在理想的工作状 态。初始地，如步骤S100所示，获取传感器输出。其中，确定标识为ωd 的驱动轴O的速度。驱动轴O的速度信息可通过安装用来直接检测驱动 轴速度的一个或多个传感器来提供，或可通过被驱动轮105的速度间接确 定。其它传感器信息将典型地包括引擎速度、加速器踏板位置、制动器踏 板位置、电池的电荷状态、齿轮变换选择器和驱动模式选择器。
接下来，确定理想驱动轴扭矩Td和动力Pd，如图4的步骤S110所示。 驱使车辆以达到驱动器的理想性能所需的扭矩由加速踏板的位置PA和制 动器踏板的位置PB设置：
                 Td＝CK1·PA-CK2-CK3·PB
                       等式(1)
其中Ck1、Ck2和Ck3为常数。对于非混合操作，Ck2和Ck3一般为零。 对于混合操作，Ck2和Ck3可均为非零，从而允许负输出扭矩命令。负输出 扭矩命令将使车辆变慢并且允许重获车辆的动能以便于电池或其它能量 存储装置的再充电。该模式的操作一般称作再生性制动。到驱动轴的理想 输出动力然后如下计算：
                    Pd＝ωd·Td
                       等式(2)
当车辆以高速运行时，到驱动轴O的最大输出扭矩可通过最大可用动 力来限制。在该情况下，到驱动轴的最大输出动力由加速踏板的位置PA 和制动器踏板的位置PB来确定：
               Pd＝CK4·PA-CK5-CK6·PB
                       等式(3)
其中Ck4、Ck5和Ck6为常数。在非混合操作中，Ck4和Ck6一般为零。 到驱动轴的理想输出扭矩然后如下式计算：
$T_d=\frac{P_d}{{\omega }_d}$
                       等式(4)
表示由等式(1)到等式(4)为每一个驱动轴速度和踏板位置所建立 的关系的图可在使用前存储在与控制单元K关联的ROM或其它合适的存 储部件中。可替换地，所述等式可直接从等式(1)到等式(4)在控制单 元K中在线计算。
利用低速模式下的混合操作，可能理想的是在短距离内驱动车辆，其 中如果所需的传动装置输出动力Pd小，则关闭引擎。这将防止引擎在低动 力工作点工作，在所述低动力工作点，引擎的热效率典型地差。在此，该 状况称作“仅用电的(electric-only)操作”。在仅用电的操作中，电机E2 提供动力以驱使车辆经历通过行星系U2获取的速度降低。没有扭矩施加 到电机E1。电池或其它能量存储装置用来提供动力给电机E2。
图4中的步骤120图示了以仅用电的模式来工作的决策。当所命令的 输出动力Pd高时，当所要求的输出扭矩Td高时或如果存储在电池或其它 能量存储装置中的能量低时，在高车速一般禁止仅用电的操作。在该仅用 电的模式中，电机E2可用来驱使车辆，如图4中的步骤125所示。例如， 当由于高速而需要重启引擎时，可使用电机E1来重启引擎。
图4中表示为130的下一步骤将确定理想引擎输出动力Pe。理想引擎 输出动力Pe由所需的驱动轴动力Pd加上从引擎和传动装置取出的任何机 械动力Ppto_m和电动力Ppto_e来确定。在理想引擎输出动力的计算中，考虑 了动力系效率η，例如，如下式所示：
$P_e=\frac{(P_d+P_{\mathrm{pto}\_m}+P_{\mathrm{pto}\_e})}{\eta }$
                     等式(5)
机械动力取出(take off)Ppto_m包括驱动各种辅助机器装置所需的所 有机械动力，如空调的压缩机和水冷却泵。电动力取出Ppto_e包括用来对 车辆电池充电的电动力以及车上各种电装置如收音机、灯等消耗的电动 力。在传动装置102专用于仅调节速度比的情况下，没有电动力从传动装 置102取出，而Ppto_e为零。
在混合操作中，在再生性制动期间，电动力Ppto_e一般在大小上等于 Pd，而在符号上与Pd相反。这样，如根据等式(5)计算的所需引擎动力 将平衡用于辅助机器的机械动力并且从传动装置输出贡献的制动能量将 用来对电池或其它能量存储装置再充电。
图4中所示的下一步骤S140需要针对所选性能目标来确定理想引擎 工作点。本发明的方法允许来自引擎的输出动力被传送到驱动轴以实现各 种理想的性能目标，如燃料经济性的最大化。
通过使用引擎的制动器特定的燃料消耗(BSFC)图，可实现引擎燃 料经济性的最大化。如图5中所示的BSFC图可以以实验的方式获取。如 图5中可见，纵坐标指示引擎速度，而横坐标指示引擎输出扭矩。对于一 个给定的常数引擎动力线，如对应引擎输出动力Pe_a的A-A，存在一个提 供最低的BSFC或最佳燃料经济性的点A1。点A1处的引擎的速度ωe_a和 扭矩Te_a建立了最优燃料经济性动力状态Pe_a(ωe_ωTe_a)。在一个相邻的 常数动力线B-B上，相似的燃料经济性动力状态Pe_b(ωe_b，Te_b)可在点 B1处标识。对于每一个常数动力线，通过重复所述过程，可建立一系列 的燃料经济性动力状态Pe_i(ωe_i，Te_i)，i＝(a，b，c，…)。每个燃料经济性 动力状态之间的连接线，从低动力到高动力，限定了引擎的工作曲线，其 中对于所需引擎输出动力获得了最佳燃料经济性。由于该工作曲线的极值 点位于引擎的最大动力工作点，因此，当加速器踏板处于其最大值时，该 方法同时提供最大的车辆加速度。对于各理想引擎输出动力水平Pe，该工 作曲线可作为扭矩Te和速度ωe的查询表存储在与控制器K关联的ROM或 其它数据存储部件中。
在本发明的方法的一个变型中，一个可替换的目的是对于各引擎输出 动力水平，实现最低排放点处的引擎操作。排放图可以以实验的方法获取 以产生相似于图5中所示的BSFC图的数据，根据其，针对最低排放的相 似工作曲线可建立并作为扭矩Te和速度ωe的查询表或其它回归方程式存 储在与控制器K关联的ROM或其它数据存储部件中。
本领域普通技术人员将认识到，其它校准是可能的，其中建立了在最 低引擎BSFC和最低排放之间提供折衷的性能目标，因为这些一般在不同 的引擎工作点获取。在确定所述性能目标时亦可考虑其它约束，如车中的 噪声或振动水平。
在图4的步骤140中，一旦识别了用于所选性能目标的理想引擎工作 点，则计算输出输入速度比，如步骤150所示。传动装置的速度比是用来 确定传动装置工作体系和用于电机E1和E2的控制结构的参数之一。
在第一节点，所述传动装置在输出动力分割和复合分割配置之间变 换。在该节点的输出输入速度比由以下给出：
${\mathrm{SR}}_{o-i\left(1\right)}=\frac{K_1}{K_1+1}<1$
                  等式(6)
其中K1是第一行星系U1的行星比，定义为第一环构件R1对恒星构 件S1的节径比。相似地，第二节点处的输出输入速度比由以下给出：
${\mathrm{SR}}_{o-i\left(2\right)}=\frac{K_1{K}_2}{K_1{K}_2-1}>1$
                  等式(7)
其中K2是第二行星系U2的行星比，定义为第二环构件R2对恒星构 件S2的节径比。
在等式(6)所定义的速度比以下，传动装置102工作在低速体系中， 其中，通过接合制动器131并分开离合器130，传动装置102处于输出动 力分割配置中。在该速度比以上，传动装置102工作在高速体系中，其中， 通过接合离合器130并分开制动器131，传动装置102采取复合动力分割 配置。该决策示于步骤160中。从输出动力分割模式到复合动力分割配置 的变换可进一步受到其它约束，如最小引擎速度约束和最小车速约束。
当传动装置在两个节点之间工作在复合分割模式中时，在电机处所需 的最大动力可近似为：
        Pelc_max≈α·Pin+β·Ppto_e
                 等式(8)
其中Pin是递送到传动装置的输入的动力，
$\alpha =\frac{\sqrt{\phi }-1}{\sqrt{\phi }+1},\phi =\frac{{\mathrm{SR}}_{o-i\left(2\right)}}{{\mathrm{SR}}_{o-i\left(1\right)}}$
                       等式(9，10)
并且对于所有条件，0≤β≤1，因此：
$\frac{\sqrt{\phi }-1}{\sqrt{\phi }+1}<P_{\mathrm{elc}\_\max }<\frac{\sqrt{\phi }-1}{\sqrt{\phi }+1}·P_{\mathrm{in}}+P_{\mathrm{plo}\_e}$
                       等式(11)
一旦已选择了引擎的理想工作点和传动装置的工作体系，电机之一 E1或E2与引擎节流阀一起可被操作以驱动引擎到理想工作点并提供所要 求的输出轴动力。在本发明中，这是通过使用前馈和反馈控制环路来实现 的。图6中示出了引擎速度控制环路的一个实例。在前述的图4的步骤140 中，计算理想引擎工作速度ωed。该理想引擎工作速度与测量的引擎速度 ωe比较，则计算出速度误差e。反馈控制律FB对该误差起作用以产生反 馈控制马达扭矩Tm_fb，该扭矩将施加到选为速度控制马达的电机。作为实 例，所述控制律可以是本领域普通技术人员熟知的比例或比例积分控制 律。
为了在反馈控制中提供更快的瞬态响应或更佳的稳定性裕度，前馈控 制律FF可用来计算可叠加到电机扭矩的前馈扭矩Tm_ff。该前馈扭矩基于 理想引擎工作扭矩Ted。前馈扭矩一般表示在稳态条件下平衡理想引擎工 作扭矩所需的电机扭矩。
在本发明中，在大多数工作模式和传动装置输出输入速度比范围中， 电机E1用来控制引擎速度。如在此所用，术语“速度机器”指的是用于 速度控制的电机。在高输出速度的非混合模式操作下，为了改善的稳定性 裕度，可能理想的是使用电机E2作为速度机器。因此，在高输出速度的 非混合模式操作中，控制结构切换成使用E2作为速度机器。在本实施例 中，该控制结构在直接驱动比(direct drive ratio)，即在SRo-i＝1的点切换。 然而，只要速度比满足等式(12)，可为该切换选择输出输入速度比的其 它值SRs。
             SRo-i(1)＜SRs＜SRo-i(2)
                  等式(12)
图6中所示的恒定偏移扭矩Tos被叠加到速度机器扭矩，以在控制结 构改变时提供平滑过渡。
未用作速度机器的电机被调节以平衡对传动装置的动力需求。如在此 所用，术语“动力机器”是指用来平衡对行星传动装置的动力需求的电机。
返回图4，在步骤170，基于工作模式和输出输入速度比来确定控制 结构。速度机器和动力机器亦被选择。
如前结合步骤S160和S170所述，在SRo-i＝SRo-i(1)存在体系变化，而 在SRo-i＝1存在控制结构变化。速度比中的这两个变化点，连同其它条件， 将整个速度比范围分成三段，如下面的表(1)所示。相应地，三个控制 体系可如下详细描述来定义。
                               表(1)   段   条件   动力分割   速度机器   动力机器   SG-I SRo-i≤SRo-i(1)     输出   E1   E2   SG-II SRo-i(1)＜SRo-i＜1 或混合模式   复合   E1   E2   SG-III SRo-i＞1 和非混合模式     复合   E2   E1
对于其中设置了机器命令的每个电机E1、E2，不同段优选地具有不 同计算例程。
在段SG-I，第一电机E1用作“速度机器”而第二电机E2用作“动 力机器”。传动装置102处于输出动力分割配置。用于第一电机E1的扭矩 命令值TE1如下计算：

                    等式(13)
其中TR1是到传动装置102的第一环构件R1的输入扭矩，而SGI()是 速度误差ωe *-ωe的反馈函数。
输入扭矩TR1通过下式与引擎扭矩命令Te相关：
$T_{R1}=T_e-\frac{P_{\mathrm{pto}\_m}}{\eta {\omega }_e}$
                     等式(14)
例如，速度误差的反馈函数SGI()可采用如下在等式(15a)或(15b) 中示出的形式：

                     等式(15a)
或者

                     等式(15b)
其中，Cf1、Cf2和Cf是常数，而Coffset是允许结构间平滑过渡的偏移常 数。
在段SG-I中，计算用于第二电机E2的动力命令值PE2以平衡电系统 动力：
                  PE2＝-PE1+Ppto_e
                     等式(16a)
可替换地，可设置用于第二电机E2的扭矩命令值TE2以平衡系统动 力：
$T_{E2}=[\frac{K_1}{K_2+1}·\frac{1}{{\mathrm{SR}}_{o-i}}-\frac{K_1+1}{K_2+1}]·T_{E1}-\frac{P_{\mathrm{pto}\_e}}{(K_2+1){\omega }_d}$
                     等式(16b)
在段SG-II中，第一电机E1保持为“速度机器”，提供扭矩以控制驱 动线速度，同时第二电机E2保持为“动力机器”，提供对行星系U1和U2 的动力平衡需求。段SG-I和段SG-II的关键差别在于，在段SG-II中，传 动装置102工作在复合动力分割配置中。
对于段SG-II，用于第一电机E1的新扭矩命令值TE1由等式(17)定 义如下：

                        等式(17)
其中，SGII()是速度误差的反馈函数，其采用与示于上面的等式(15a) 和(15b)中的SGI()相同的形式。
在段SG-II中，用于第二电机E2的动力命令值PE2由等式(16a)定 义。相似地，人们可设置用于第二电机的扭矩命令值TE2：
$T_{E2}=\frac{T_{E1}}{K_2}-\frac{T_{R1}}{K_1{K}_2}$
                        等式(18)
在第三工作段SG-III中，传动装置102连续工作在复合动力分割配置 中，但控制结构优选地被改变。第一电机E1现在用作“动力机器”，而第 二电机E2变为“速度机器”。用于速度机器的扭矩命令值TE2可根据等式 (19)来计算如下：

                        等式(19)
其中，SGIII()是速度误差的反馈函数，其采用与示于上面的等式(15) 中的SGI()相同的形式。
用于动力机器(E1)的对应命令值根据下式计算：
               PE1＝-PE2+Ppto_e
                   等式(20a)
可替换地，用于第一电机E1的扭矩命令TE1可如下计算：
$T_{E1}=\frac{T_{R2}}{K_1}+K_2·T_{E2}$
                   等式(20b)
本领域普通技术人员将容易地认识到，除了用于在传动装置102的每 个工作段为电机E1和E2确定命令值的上述等式以外，亦可基于电机E1 和E2的大小将扭矩和动力命令值限制到最大值。
一旦已为传动装置102选择工作体系，即SG-I、SG-II或SG-III以及 关联的控制结构，如图4的步骤S160和S170所示，对速度机器、动力机 器和引擎的控制并行实施，如图4的步骤S180A、S180B和S180C所示。
如步骤S180A所示，对速度机器的控制主要依赖于传动装置102中 使用的电机类型。对于同步永磁体电机，施加到绕组线圈的电压可根据设 置的扭矩命令值来控制，以通过固定过程获得扭矩的目标值。电压控制通 过常规的电子电路来实现。可替换地，流过绕组线圈的电流可根据设置的 扭矩命令值以常规方式来控制，以获得目标扭矩值。
如步骤S180B所示，对动力机器的控制亦主要依赖于传动装置102 中使用的电机类型。动力命令一般转换成到电机的电命令，如依赖于施加 的电压的电流命令。如对于速度机器，电压和电流可以以常规方式来控制。
最后，如步骤S180C所示，对引擎的控制依赖于对速度机器的控制。 引擎控制因此意味着通过例如控制引擎燃料添加、注入或点火正时(spark timing)和/或节流阀位置等的引擎扭矩控制。本发明可部分以计算机实施 的过程和用于实施那些过程的设备的形式来实施。本发明亦可部分以在诸 如软盘、CD-ROM、硬驱动器或其它计算机可读存储介质的有形介质上实 施的包含指令的计算机程序代码的形式来实施，其中当所述计算机程序代 码加载到诸如计算机、微处理器或逻辑电路的电子装置中并由其执行时， 所述装置变为实施本发明的设备。
本领域普通技术人员将认识到，电机E1和E2，即变速器，必须具有 用于操作的最小动力额定值，如上所述。下面的等式描述传动装置机械输 入动力Pin(在输入轴)、传动装置电输入动力(在电动力取出)Ppto-e和最 大变速器动力Pvmax之间的动力关系。这些关系可用来建立用于每个变速 器或电机E1、E2的最小动力额定值。
假设SR1为第一变速器处于零转动速度的传动装置输出输入速度比， 而SR2为第二变速器处于零转动速度的传动装置输出输入速度比。变速器 之一的最大动力在下式定义的速度比获得：
${\mathrm{SR}}_{\max }=\sqrt{{\mathrm{SR}}_1·{\mathrm{SR}}_2(1+\psi )}$
                  等式(21a)
其中 $\psi =\frac{P_{\mathrm{pto}-e}}{P_{\mathrm{in}}}$ 等式(21b)是变速器动力路径中的电输入动力与输入轴 处的机械输入动力之比。假设SR2≥SR1，变速器动力与传动装置机械输入 动力的最大动力比如下给出：
${\left(\frac{P_v}{P_{\mathrm{in}}}\right)}_{\max }=\frac{{(\sqrt{\frac{{\mathrm{SR}}_2}{{\mathrm{SR}}_1}(1+\psi )}-1)}^2}{\frac{{\mathrm{SR}}_2}{{\mathrm{SR}}_1}-1}$
                  等式(22)
因此，对于传动装置输入轴处的设计指定的输入动力Pin并且对于设 计的混合动力比ψ，用于变速器的最小动力额定值如下建立：
$P_v\ge \frac{{(\sqrt{\frac{{\mathrm{SR}}_2}{{\mathrm{SR}}_1}(1+\psi )}-1)}^2}{\frac{{\mathrm{SR}}_2}{{\mathrm{SR}}_1}-1}{P}_{\mathrm{in}}$
                    等式(23)
通常，ψ被视为混合动力比。即，从变速器路径取出的动力与在输入 轴输入到传动装置的机械动力的比。混合动力通常以电动力的形式，但可 以是液压动力或其它形式的动力。
本发明亦可部分地以计算机程序代码的形式实施，例如，不论存储在 存储介质、加载到计算机和/或由计算机执行，还是通过一些传输介质传输， 如通过电线或线缆、通过光纤、或经由电磁辐射，其中，当计算机程序代 码加载到计算机并由计算机执行时，计算机变成用于实践本发明的设备。 当实施于通用微处理器时，该计算机程序代码段将该微处理器配置为创建 具体的逻辑电路。
根据以上，可以看出，本发明的若干目的得以实现，而且获得了其它 有利结果。由于在以上构造中可进行各种改变而不脱离发明的范围，因此 意图是以上描述中包含的或示于附图中的所有内容应解释为说明性的，而 不是限制性的。