电加热器与后处理催化器热管理的集成的制作方法

电加热器与后处理催化器热管理的集成
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2020年12月18日提交的、标题为“integration of electric heater into aftertreatment catalyst thermal management”的第63/127377号美国临时申请的权益和优先权，其通过引用以其整体并入本文。
技术领域
3.本公开总体上涉及减少来自发动机的有害排放物。
4.背景
5.近年来，内燃机的排放法规变得更加严格。环境问题促使世界大部分地区对内燃机实施更严格的排放要求。诸如美国环境保护署(epa)的政府机构仔细监测发动机的排放质量，并设定发动机必须遵守的排放标准。
6.在这方面，废气可能含有有害成分(例如，氮氧化物(no
x
)、硫氧化物、颗粒物质等)。因此，将排气后处理系统用于发动机以减少有害排放物的情况越来越多。排气后处理系统可以包含一种或更多种催化器，该催化器与废气进行反应以将有害成分转化为危害较小的元素，然后将其释放到环境中。因此，提高催化活性对于减少有害排放物的量非常重要。提高催化活性可以通过例如提高催化器的温度来实现。提高催催化器温度可以促进催化器的预期操作(例如，将no
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还原成危害较小的化合物)。
7.概述
8.一个实施例涉及一种用于将废气的温度提高到目标温度的方法。该方法包括由控制器确定废气的目标能量，以及由控制器基于目标能量确定目标排放量。该方法还包括由控制器确定对应于目标排放量、发动机转速和驾驶员需求功率(driver demand power)中的一个或更多个的发动机性能的权衡(tradeoff)，以及由控制器基于该权衡确定容许加热器功率。该方法还包括由控制器以不超过容许加热器功率的加热器功率命令操作加热器，以将废气加热到目标温度。
9.另一个实施例涉及一种用于将废气的温度提高到目标温度的方法。该方法包括由控制器确定催化器达到目标温度的容许预热时间，并由控制器确定废气的所需总排气功率。该方法还包括基于容许预热时间和排气目标功率中的一个或更多个确定目标排放量，以及由控制器确定对应于目标排放量、发动机转速和驾驶员需求功率中的一个或更多个的发动机性能的权衡。该方法还包括由控制器基于该权衡确定容许加热器功率，并且由控制器以不超过该容许加热器功率的加热器功率命令操作加热器以将废气加热到目标温度。
10.另一实施例涉及一种用于将废气的温度维持在预定范围内的方法。该方法包括由控制器确定废气的所需总排气功率以维持废气的温度，以及由控制器确定对应于该所需总排气功率、发动机转速和驾驶员需求功率中的一个或更多个的发动机燃料消耗的权衡。该方法还包括由控制器基于该权衡确定容许加热器功率，并且由控制器以不超过该容许加热器功率的加热器功率命令操作加热器以维持废气的温度。
11.另一实施例涉及一种用于提高具有发动机的交通工具系统中的废气温度的系统。
该系统包括联接到发动机的后处理系统和与该后处理系统连通的后处理系统加热器。控制器与发动机和后处理系统加热器通信，并且包括处理器，该处理器联接到存储指令的非瞬时存储器，该指令在由处理器执行时使处理电路执行操作。该操作包括确定废气的目标能量，基于该目标能量确定目标排放量，以及确定对应于目标排放量、发动机转速和驾驶员需求功率中的一个或更多个的发动机性能的权衡。该操作还包括基于该权衡确定容许加热器功率，并以不超过该容许加热器功率的加热器功率指令操作加热器，以将废气加热到目标温度或将废气维持在目标温度。
12.另一实施例涉及一种用于回收交通工具的动能的方法。该方法包括当交通工具制动或减速时，以加热器功率极限或低于加热器功率极限操作后处理系统的后处理系统加热器。该方法还包括将回收的动能的一部分转换成热能，该热能被传递到后处理系统，所回收的动能在交通工具制动或减速时生成。响应于废气处于目标温度，所传递的热能用于将废气维持在目标温度。响应于废气低于目标温度，所传递的热能用于将废气升高到目标温度。
13.提供了许多具体细节来给予对本公开主题的实施例的透彻理解。在一个或更多个实施例和/或实现中，可以以任何合适的方式组合本公开主题的所描述的特征。在这一方面，本发明的一个方面的一个或更多个特征可以与本发明的不同方面的一个或更多个特征相组合。此外，在某些实施例和/或实现中可以识别可能不存在于所有实施例或实现中的附加特征。
14.附图简述
15.图1是根据示例性实施例的联接到发动机系统的控制器的图示。
16.图2是根据示例性实施例的图1的控制器的示意图。
17.图3是根据示例性实施例的在发动机预热期期间提高废气温度的方法的流程图。
18.图4是根据示例性实施例的在图3的方法中确定容许加热器功率的方法的流程图。
19.图5是根据示例性实施例的在图3的方法中确定容许加热器功率的另一方法的流程图。
20.图6是根据示例性实施例的图1的交通工具系统的一部分的示意图，其示出了用于在图3的方法中评估容许加热器功率的表达式。
21.图7是根据示例性实施例的图1的控制器确定提供多少加热器功率的图示。
22.图8是根据示例性实施例的图1的控制器确定提供多少加热器功率的另一图示。
23.图9是根据示例性实施例的不包括电池的系统中的各种加热器功率图的图示。
24.图10是根据示例性实施例的包括电池的系统中的各种加热器功率图的图示。
25.图11是根据示例性实施例的在发动机预热期之后维持废气温度的方法的流程图。
26.图12是根据示例性实施例的示出在保温模式下燃料消耗和目标加热器功率之间的关系的图表的图示。
27.图13是根据示例性实施例的在保温模式期间的加热器功率图的图示。
28.图14是根据示例性实施例的处于保温模式的各种加热器功率图的图示。
29.图15是图表1500的图示，其显示了在不同控制范例(control paradigm)下排放和燃料消耗之间的关系。
30.详细描述
31.下文的内容是用于减少来自发动机的有害排放的方法、装置和系统的更详细的描
述。上面介绍的和下面更详细讨论的方法、装置和系统可以以多种方式中的任何一种来实现，因为所描述的概念不限于任何特定的实现方式。提供特定实现和应用的示例主要是为了说明的目的。
32.在发动机操作期间，各种有害排放物经由发动机的废气释放到环境中。许多交通工具包括被配置成减少这些排放物的量的后处理系统。后处理系统可以包括选择性催化还原(“scr”)系统、柴油氧化催化器(“doc”)和柴油颗粒过滤器(“dpf”)中的一个或更多个。scr系统将氮氧化物(no
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)转化为氮气和水，从而减少释放到环境中的no
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的量。doc将碳氢化合物和一氧化碳转化为二氧化碳和水，从而减少释放到环境中的碳氢化合物和一氧化碳的量。scr系统和doc在催化剂床温度处于或高于阈值(例如，大约200摄氏度(℃))时最有效。较高的废气温度加热scr系统和doc的催化剂以提高催化剂活性，这导致这些催化器的预期操作以减少来自发动机的有害排放。dpf被配置成捕获颗粒物质，从而减少释放到环境中的颗粒物质(例如，煤烟等)的量。因为dpf捕获颗粒物质，所以必须定期清洁dpf，以避免堵塞。典型地，清洁dpf需要将废气的温度提高到至少450℃以燃烧积累的颗粒物质。
33.在发动机的操作期间存在废气的温度太低而使各种后处理系统无法发挥作用的各种情况。这些情况包括但不限于以冷发动机和催化器起动(例如，“冷起动”、“冷起动循环”、“冷起动模式”、“预热模式”)、在起动发动机之后立即以低速操作发动机、在冷环境中操作发动机等(例如，“冷条件”)，以及在低负载下操作发动机一段较长时间(an extended duration)。认证过程的冷起动循环期间生成的排放物可以贡献的排放量占到发动机总排放物的60％以上。此外，当催化器处于冷态时生成的排放物可能达到冷起动循环中生成的排放物的90％以上。在其他应用中，本文描述的系统和方法被配置成在这种情况下升高废气的温度，以减少原本会释放到环境中的有害排放物。
34.根据本公开，公开了提高来自发动机的废气温度以促进排气后处理系统催化活性的方法、装置和系统。这些系统包括但不限于后处理系统加热器。
35.后处理系统加热器可以添加到传统的后处理系统中。后处理系统加热器被配置成提高废气的温度以1)将废气的温度升高至至少200℃以促进后处理系统中的催化剂活性，或2)进一步升高废气的温度以增加后处理系统的有效性。各种电加热器可以存在于后处理系统中，放置在不同催化器元件(例如，doc、scr等)的上游或嵌入在催化器元件本身中。后处理系统加热器可以经由发电机(例如，电动发电机)由发动机直接供电，或者可以从电池或任何其他能量储存系统(如果存在的话)汲取功率。电池可以使用发动机功率自我补充，或者从外部电源汲取功率。在几乎所有这些情况中，相比没有向后处理系统加热器提供功率时(例如，后处理系统加热器不工作)的情况，向后处理系统加热器提供功率倾向于改变发动机操作(例如，更大的燃料消耗、释放更大量的no
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等)。然而，发动机操作中的差异必须与发动机在提供将催化器加热到阈值温度或维持催化器中的热量所需的热功率方面的低效率相平衡。后处理系统加热器被使用到平衡保持有利的程度。例如，只要来自增加的排气温度的效率增益超过来自由后处理系统加热器的操作导致的发动机操作变化的效率损失，则后处理系统加热器就被供电。
36.根据本公开并且如本文中更详细描述的，基于发动机系统的各种操作条件来操作发动机系统的系统和方法用于减少不希望的排放物。控制器联接到后处理系统加热器、发动机和系统的其他部件。在操作中，控制器利用传感器来确定或估计发动机排放水平和废
气温度，以确定是否向后处理系统加热器提供功率以提高废气温度，以及提供多少功率。基于发动机的效率和提供给发动机和后处理系统加热器的功率的比较，控制器可以更改/改变提供给后处理系统加热器的功率，以提高发动机的效率或废气的温度之一。
37.本文公开的系统和方法允许控制器确定所需的电加热器功率，以在冷起动模式(例如，冷环境温度、在指定持续时间内未操作之后起动发动机等)中将排气温度提高到所确定的水平，并且确定所需功率以在发动机变暖之后维持排气温度(“保温模式”)。在一些实施例中，控制器基于各种条件管理在各种发动机模式(冷起动、保温等)中提高排气温度、发动机排放物(no
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、颗粒物质(“pm”))和燃料消耗之间的权衡。该条件可以包括驾驶员需求功率(例如，驾驶员基于道路和/或驾驶条件所需的功率)、电源系统的充电状态(例如，可供发动机和后处理系统加热器使用的功率水平)、交通工具速度和发动机转速。
38.应当理解，虽然本文中的描述和附图主要针对通过操作交通工具内的各种系统来减少排放物的系统和方法，但是该描述并不意味着是限制性的。本文中描述的系统和方法也可用于实现交通工具内的其他效果。
39.现在参考图1，示出了根据示例性实施例的联接到交通工具100的控制器122的图示。交通工具100可以包括公路或越野交通工具，包括但不限于长途运输卡车、中档卡车(例如，皮卡)、汽车、船、坦克、飞机、机车、采矿设备和可以利用该系统来减少排放物的任何其他类型的交通工具。交通工具100可以包括动力系统(powertrain system)、燃料供给系统、操作者输入/输出设备、一个或更多个附加的交通工具子系统等。交通工具100可以包括附加的、更少的和/或不同的部件/系统，使得本公开的原理、方法、系统、装置、过程等旨在适用于任何其他交通工具配置。还应该理解，本公开的原理不应该被解释为限于交通工具；更确切地，本公开也适用于诸如发电机或发电机组的多件固定设备。
40.发动机系统102被构造成利用柴油燃料的压燃式内燃机。然而，在各种替代实施例中，发动机系统102可以被构造成利用任何类型的燃料(例如，汽油、天然气)的任何其他类型的发动机(例如，火花点火)。在另外其他示例实施例中，发动机系统102可以是或包括电动机(例如，混合动力传动系统)。发动机系统102包括一个或更多个气缸和相关联的活塞。来自大气的空气与燃料结合并燃烧，以为发动机系统102提供动力。燃料和空气在发动机系统102的压缩室中的燃烧产生废气，该废气可操作地排到排气管和后处理系统。
41.交通工具100被示出为包括发动机系统102、电源系统108、联接到后处理系统150的后处理系统加热器110、废气再循环(“egr”)系统112和传感器120。
42.电源系统108可以包括电池和电动发电机中的一个或更多个，并且被配置成向交通工具中需要电力的各种系统和部件提供电力。如本文所用，术语“电动发电机”指的是用于将动力从一种形式转换成另一种形式的设备。在示例实施例中，电动发电机是交流发电机，其将来自发动机的机械能转换为可以由后处理系统加热器110和其它设备使用的电能。在包括电池和电动发电机两者的实施例中，电动发电机通过从发动机汲取功率，经由电气总线(例如，联接各种电气部件并允许电力在电气部件之间传输的系统)向电池提供功率。电动发电机还可以包括马达功能，该马达功能可以使用来自电池的能量向发动机提供牵引辅助。电池可以被配置成当交通工具开启时(例如，发动机系统102正在运行)和当交通工具关闭时(例如，发动机系统102没有运行)向各种系统和部件(例如，后处理系统加热器110)提供功率。电动发电机还可以被配置成在交通工具开启时向各种电气系统和部件提供功
率。电动发电机还可以被配置成当交通工具处于正牵引力下时给电池充电，或者当交通工具制动时回收交通工具动能。
43.电池和电动发电机中可用的功率可以基于各种因素来确定。例如，电池具有最大充电水平(例如，可以存储的最大功率量)和实际充电水平(例如，在给定时间存储的功率量)。在一些实施例中，实际充电水平可以是最大充电水平的百分比。相对于最大值的实际充电水平称为充电状态(soc)。在交通工具的操作期间，电池的实际充电水平随着交通工具100消耗功率而变化。电动发电机中可用的功率基于电动发电机从其电源(例如，电池和/或发动机)汲取的功率量来确定。在交通工具的操作期间，电动发电机中可用的功率随着电池功率和发动机负载的变化而变化。例如，后处理系统加热器110经由电气总线使用来自电池或电动发电机的功率来提高废气的温度。包括交通工具100的每个系统具有系统操作所需的功率阈值水平。如果电池和电动发电机的soc低于功率的阈值水平，则系统不能操作。例如，后处理系统加热器110可能需要特定soc(例如，至少50％)来将废气加热到期望温度。如果电池的实际soc超过阈值水平(例如，soc大于或等于50％)，则后处理系统加热器110可以操作。另一方面，如果电池和电动发电机的soc低于阈值功率水平(例如，soc小于50％)，则后处理系统加热器110不能操作。在后处理系统加热器110不能基于电池的soc操作的情况下，电动发电机可以通过从发动机汲取机械动力来补充电力。
44.作为另一示例，电池和/或电动发电机的温度可以指示可用的功率量。如果电池和/或电动发电机的温度低于最小阈值温度，则可用的功率量可以较低。另外，如果电池和/或电动发电机的温度高于最大阈值温度，则功率量可以较低。因此，电池和/或电动发电机的温度可以需要在目标温度范围内以提供足够的功率。
45.后处理系统加热器110联接到后处理系统150，并被配置成提高流经后处理系统150的废气的温度。用后处理系统加热器110升高废气的温度提高了后处理系统的一个或更多个催化器的效率。后处理系统加热器110可以是栅格加热器、scr系统内的加热器、感应加热器或微波加热器。
46.栅格加热器可以包括导电网状结构，该导电网状结构被配置成装配在废气流内，允许废气流过网状结构。网状结构可以是例如电阻加热器，其在联接到电力源(例如，电源系统108)时提高温度。栅格加热器加热气体，气体又将热量传递到后处理系统150的催化器。当废气流经栅格加热器时，废气的温度通过对流而升高。
47.scr系统内的加热器可以包括嵌入在催化器基材内或以其他方式耦合到催化器基材的电加热器。电加热器可以是电阻加热器或任何其他类型的合适的电加热器，该电加热器能够在废气流经scr系统时加热废气。
48.感应加热器可以包括导电结构，该导电结构被配置成安装在废气流中，这允许废气流过该结构或在该结构周围流动。该结构联接到电磁铁，该电磁铁连接到电源。电源包括穿过电磁铁的高频交流电流，生成通过该结构的电流，导致结构升温。当废气流过该结构时，废气的温度通过对流而升高。
49.微波加热器可以包括与废气连通的电磁辐射源。电磁辐射源可以快速改变电场和磁场，使废气温度升高。
50.在各种情况下，进入发动机系统102的气缸的空气的温度可以低于阈值温度，使得废气的温度过低(例如，低于200℃)以用于后处理系统150去除有害排放物。在其他情况下，
减少或消除的有害排放物的量低于阈值水平(例如，后处理系统150没有像期望的那样有效地操作)。在这种情况下，后处理系统加热器110可以被激活以加热废气，从而提高废气的温度。后处理系统加热器110从电源系统108汲取功率以加热废气。当后处理系统加热器110从电源系统108汲取更多的功率时，废气的温度能够以更快的速率增加。例如，如果废气的温度必须快速增加，则后处理系统加热器110可以从电源系统108汲取相对大比例(例如，大于50％)的可用功率以快速加热废气。如果废气的温度可以缓慢地增加，则后处理系统加热器110可以从电源系统108汲取相对小比例(例如，最多10％)的可用功率来缓慢地加热废气。在废气达到目标温度(例如，比阈值温度大一定量的温度)之后，后处理系统加热器110可以被关闭，或者可以降低引导至后处理系统加热器110的功率以将废气维持在目标温度。
51.egr系统112联接到发动机系统102和后处理系统150，并且被配置成将废气的一部分引导回发动机系统102的气缸中，在该气缸中，废气与来自进气系统的空气混合用于燃烧。egr系统112操作成通过稀释来自进气系统的氧气量来降低气缸中的燃烧温度。燃烧温度的降低降低了排气温度，这减少了因燃烧导致的no
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生成。在各种实施例中，发动机系统102包括egr旁通阀，该egr旁通阀可以定位成打开配置和关闭配置。在打开配置中，如所述，egr旁通阀将废气的至少一部分引导回发动机系统102的气缸。在关闭配置中，egr旁通阀将所有废气引导至后处理系统150，而不返回通过气缸。
52.传感器120联接到控制器122并联接到交通工具100的一个或更多个系统。传感器被配置成检测和/或确定与交通工具100的各种特性相关联的值。因此，传感器120可以包括温度传感器(例如，热电偶、电阻温度检测器等，用于确定废气的温度)、颗粒物质传感器(例如，用于确定废气中颗粒物质的量)、排放传感器(例如，用于确定废气中氧气和氮氧化物的比例，其指示废气中有害排放物的水平并因此指示发动机的效率)、功率传感器(例如，电压表)、振动传感器和噪声传感器中的一个或更多个。在一些实施例中，传感器120被组合成单个传感器。在一些实施例中，传感器120是单独的传感器。在一些实施例中，可以使用多个传感器(例如，多个温度传感器、多个颗粒物质传感器和/或多个排放传感器)。
53.控制器122联接到交通工具100并且被配置成至少部分地控制交通工具100的操作。参考图2进一步描述控制器122。
54.图2是根据示例性实施例的图1的控制器122的示意图。控制器122被构造成从交通工具100接收输入(例如，信号、信息、数据等)。因此，控制器122被构造成至少部分地控制交通工具100。由于图2的部件可以体现在交通工具中，因此控制器122可以被构造为一个或更多个电子控制单元(ecu)。控制器122可以与变速器控制单元、排气后处理控制单元、动力系控制模块、发动机控制模块等中的至少一个分离或与其包括在一起。
55.如所示，控制器122包括具有处理器212和存储器设备214的处理电路210、具有输入电路232、控制逻辑电路234、输出电路236的控制系统230以及通信接口250。
56.在一种配置中，输入电路232、控制逻辑电路234和输出电路236被体现为机器或计算机可读介质，其存储可由诸如处理器212的处理器执行并存储在诸如存储器设备214的存储器设备中的指令。如本文所述以及在其他用途中，机器可读介质有助于执行某些操作，以实现数据的接收和发送。例如，机器可读介质可以提供指令(例如，命令等)以例如获取数据。在这方面，机器可读介质可以包括定义数据采集(或数据传输)频率的可编程逻辑。计算机可读介质可以包括代码，代码可以用任何编程语言编写，编程语言包括但不限于java等
以及任何常规的过程编程语言，例如“c”编程语言或类似的编程语言。计算机可读程序代码可以在一个处理器或多个远程处理器上执行。在后一种情况下，远程处理器可以通过任何类型的网络(例如，can总线等)相互连接。
57.在另一配置中，输入电路232、控制逻辑电路234和输出电路236被体现为硬件单元，诸如电子控制单元。因此，输入电路232、控制逻辑电路234和输出电路236可以体现为一个或更多个电路部件，包括但不限于处理电路、网络接口、外围设备、输入设备、输出设备、传感器等。在一些实施例中，输入电路232、控制逻辑电路234和输出电路236可以采取一个或更多个模拟电路、电子电路(例如，集成电路(ic)、分立电路、片上系统(soc)电路、微控制器等)、电信电路、混合电路和任何其他类型的“电路”的形式。在这方面，输入电路232、控制逻辑电路234和输出电路236可以包括用于完成或促进实现本文描述的操作的任何类型的部件。例如，本文描述的电路可以包括一个或更多个晶体管、逻辑门(例如，nand、and、nor、or、xor、not、xnor等)、电阻器、多路复用器、寄存器、电容器、电感器、二极管、布线等。输入电路232、控制逻辑电路234和输出电路236还可以包括可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等。输入电路232、控制逻辑电路234和输出电路236可以包括一个或更多个存储器设备，用于存储可由输入电路232、控制逻辑电路234和输出电路236的处理器执行的指令。一个或更多个存储器设备和处理器可以具有与下面关于存储器设备214和处理器212提供的相同的定义。在一些硬件单元配置中，输入电路232、控制逻辑电路234和输出电路236可以在地理上分散在例如交通工具中的各个位置。替代地并且如图所示，输入电路232、控制逻辑电路234和输出电路236可以体现在单个单元/外壳中或在单个单元/外壳内，该单元/外壳被示为控制器122。
58.在所示的示例中，控制器122包括具有处理器212和存储器设备214的处理电路210。处理电路210可以被构造或配置成执行或实现本文中相对于输入电路232、控制逻辑电路234和输出电路236描述的指令、命令和/或控制过程。所描绘的配置将输入电路232、控制逻辑电路234和输出电路236表示为可以由存储器设备存储的机器或计算机可读介质。然而，如上所述，该图示并不意味着是限制性的，因为本公开设想了输入电路232、控制逻辑电路234和输出电路236或输入电路232、控制逻辑电路234和输出电路236中的至少一个电路被配置为硬件单元的其他实施例。所有这样的组合和变型都旨在落入本公开的范围内。
59.处理器212可以是单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件或被设计用于执行本文所述功能的其任意组合。因此，处理器212可以是微处理器、不同类型的处理器或状态机。处理器212也可以被实现为计算设备的组合，例如dsp和微处理器的组合、多个微处理器、与dsp内核结合的一个或更多个微处理器或任何其他这样的配置。在一些实施例中，处理器212可以是可由多个电路共享的两个或更多个处理器(例如，输入电路232、控制逻辑电路234和输出电路236可以包括或以其他方式共享相同的处理器，在一些示例实施例中，该处理器可以执行经由存储器的不同区域存储或以其他方式访问的指令)。替代地或附加地，处理器可以被构造成独立于其他协处理器来执行或以其他方式执行某些操作。在其他示例实施例中，处理器可以经由总线耦合，以实现独立、并行、流水线或多线程指令执行。所有这些变型都旨在落入本公开的范围内。
60.存储器设备214(例如，存储器、存储器单元、存储设备)可以包括一个或更多个设
备(例如，ram、rom、闪存、硬盘存储)，以用于存储完成或促进本公开中描述的各种过程、层和模块的数据和/或计算机代码。存储器设备214可以联接到处理器212，以向处理器212提供用于执行本文描述的过程中的至少一些的计算机代码或指令。此外，存储器设备214可以是或包括有形的、非瞬时易失性存储器或非易失性存储器。因此，存储器设备214可以包括数据库部件、目标代码部件、脚本部件或用于支持本文描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。
61.输入电路232被构造成经由通信接口250从交通工具100接收信息。在一些布置中，由交通工具100生成的信息被无线地发送到控制逻辑电路234(例如，传感器包括用于传输信息的无线发射器，并且控制逻辑电路234包括用于接收信息的无线接收器)。由交通工具100生成的信息也可以经由有线连接发送到控制逻辑电路234。输入电路232可以(例如，经由模拟/数字转换器)修改或格式化传感器信息，使得传感器信息可以容易地被控制逻辑电路234使用。在一些实施例中，传感器信息可以包括废气的温度。在一些实施例中，传感器信息可以包括存在于废气中的颗粒物质的量。在一些实施例中，传感器信息可以包括存在于废气中的氧气的量。在一些实施例中，传感器信息可以包括电源系统108的一个或更多个部件的soc或温度。
62.控制逻辑电路234被构造成从输入电路232接收关于交通工具100的信息，并基于该信息确定一个或更多个操作策略。例如，控制逻辑电路234可以确定后处理系统加热器110是否应该操作以提高废气的温度，以及从电源系统108向后处理系统加热器110分配多少功率以将废气的温度提高到期望温度。如本文所使用的，“控制参数”指的是由嵌入式控制逻辑、模型、算法或其他控制方案在控制逻辑电路234内确定的值或信息。控制参数可以包括表示交通工具系统的状况或状态的值或信息、预测状态信息、或由控制逻辑电路234用来确定控制器122应该做什么或输出应该是什么的任何其他值或信息。
63.对于后处理系统加热器(例如，后处理系统加热器110)，复杂的控制方案平衡需求以：1)在指定持续时间(例如，催化器预热)内满足所要求的废气温度，2)在冷起动期间将发动机输出排放和燃料消耗维持在可接受的水平，以及3)基于发动机负载将发动机性能维持在合适的效率。为了控制技术以满足这些要求，使用“控制参数”来监测部件的当前状态。控制参数指的是发动机操作条件(例如，发动机负载、燃料效率、功率消耗等)和/或后处理系统加热器操作条件(例如，废气温度、功率消耗等)。
64.在一些实施例中，控制逻辑电路234包括算法或传统控制逻辑(例如，pid等)。在一些实施例中，控制逻辑电路234包括用于部件集成的建模架构或其他基于模型的逻辑(例如，利用查找表的物理建模系统)。在一些实施例中，控制逻辑电路234利用存储在存储器设备214中的一个或更多个查找表来确定控制参数。在一些实施例中，根据需要，控制逻辑电路234可以包括人工智能或机器学习电路，或者模糊逻辑电路。在一个实施例中，控制逻辑电路234可以接收与提高废气的温度相关的请求，并确定以向后处理系统加热器分配功率的形式的控制参数。
65.输出电路236被构造成从控制逻辑电路234接收控制参数并经由通信接口250向交通工具100提供功率信息(例如，“输出”)。在一些实施例中，输出电路236从控制逻辑电路234接收阈值废气温度，并且如果实际废气温度小于阈值废气温度，则向电源系统108输出信号以向后处理系统加热器110分配功率量。
66.根据各种实施例，废气的温度可以通过直接测量来确定或通过代理基于交通工具100的各种操作参数来确定。为了经由直接测量来测量废气的温度，联接到控制器122的一个或更多个传感器120(例如，热电偶等)可以放置在废气流中、废气流上或废气流附近。一个或更多个传感器120的位置可以包括但不限于在scr系统的入口和/或出口处、在dpf的入口和/或出口处、在doc的入口和/或出口处、以及可以提供直接测量废气温度的能力的任何其他位置。为了确定或预测废气的温度，可以由控制器122基于操作参数(诸如发动机转速、发动机扭矩和与发动机系统相关联的可以指示废气温度的任何其它参数)(例如，经由将一个或更多个操作参数与废气温度相关联的一个或更多个查找表、算法等)来估计或确定废气的温度。
67.根据各种实施例，可用功率可以通过直接测量或通过代理基于交通工具100的各种操作参数来确定。为了经由直接测量来测量可用功率，联接到控制器122的一个或更多个传感器120(例如电压表等)可以放置在交通工具的电源系统108或其他部分中、其上或附近。为了确定或预测可用功率，可以由控制器122基于诸如发动机转速、发动机扭矩和与发动机系统相关联的可以指示交通工具100中的可用功率的任何其它参数的操作参数(例如，经由将一个或更多个操作参数与可用功率相关联的一个或更多个查找表、算法等)来估计或确定可用功率。
68.根据各种实施例，废气的排放水平可以通过直接测量或通过代理基于交通工具100的各种操作参数来确定。为了经由直接测量来测量废气的排放水平，联接到控制器122的一个或更多个传感器120(例如，颗粒物质传感器等)可以放置在废气流中、废气流上或废气流附近。为了确定或预测废气的排放水平，可以由控制器122基于诸如发动机转速、发动机扭矩和与发动机系统相关联的可以指示废气的排放水平的任何其它参数的操作参数(例如，经由将一个或更多个操作参数与颗粒物质相关联的一个或更多个查找表、算法等)来估计或确定废气的排放水平。
69.图3是根据示例性实施例的在发动机预热期期间提高废气温度的方法300的流程图。方法300可以至少部分地由控制器122实现，使得参考控制器122来帮助解释方法300。
70.在步骤302处，确定废气或催化器达到目标温度所需的排气能量。在一些实施例中，所需的排气能量被称为目标能量。例如，交通工具(例如，交通工具100)可以处于冷起动模式(例如，发动机在关闭一段时间后已经起动，发动机已经在冷温度下起动，等等)。如所述，为了使后处理系统150有效地中和废气中的一些有害排放物，废气必须处于阈值温度(例如，200摄氏度)。在起动发动机时，传感器120确定废气的初始温度。在一些情况下，废气的初始温度与发动机的温度相同。然后，控制器122确定将废气的温度从初始温度提高到阈值温度所需的能量。在一些实施例中，控制器122确定将废气的温度提高到阈值温度所需的多个能级，其中所确定的每个能级对应于排气达到阈值温度所需的持续时间。例如，第一能级可以对应于在第一持续时间内将废气的温度提高到阈值水平，第二能级可以对应于在第二持续时间内将废气的温度提高到阈值水平。在第一能级高于第二能级的情况下，第一持续时间短于第二持续时间(例如，当使用第一能级时，废气的温度更快地达到阈值水平)。在一些实施例中，排气能量需求可以由相邻控制器提供作为输入。
71.在一些实施例中，在步骤302处确定所需总排气功率。如本文所使用的，术语所需总排气功率指的是足以将废气的温度升高到目标温度的废气的总(例如，累积)功率。在一
些实施例中，控制器122确定将废气温度从初始温度提高到阈值温度的所需总排气功率。
72.在步骤304处，确定可用电功率。例如，控制器122可以基于从传感器120接收的关于发动机系统102的操作的数据来确定电源系统108内可用的功率。在电源系统108包括电池和电动发电机的实施例中，控制器122可以确定电池和电动发电机两者的soc，以确定可用功率。在各种实施例中，当发动机系统102起动时，控制器122确定可用的电功率。在一些实施例中，控制器122在发动机系统102操作时连续地确定可用的电功率。在一些实施例中，控制器122以规则的间隔确定可用的电功率。
73.在步骤306处，确定驾驶员需求功率。如本文所使用的，术语“驾驶员需求功率”(“ddp”)是指基于交通工具100的驾驶员的动作从电源系系统所需的功率。例如，当驾驶员以最高速度驾驶交通工具100时，与当驾驶员以相对低的速度驾驶交通工具100时相比，需要来自动力系统的更多动力。作为另一示例，与交通工具100不牵引任何东西时相比，当交通工具100牵引重负载时，需要来自动力系统的更多动力。在一些实施例中，控制器122基于从传感器120接收的各种信息(例如，曲轴rpm值、发动机扭矩、燃料消耗率、交通工具速度等)来确定ddp。控制器122可以连续地或以离散的间隔确定ddp。动力系统可以被认为包括产生或传递动力以推进交通工具的所有部件和在制动条件下吸收交通工具能量的部件。
74.在步骤308处，确定发动机排气功率。例如，如所述，控制器122可以从传感器120接收指示进入后处理系统150的废气的功率的信息。该信息可以包括废气的温度、废气的质量流量和废气的比热(specific heat)。该信息用于使用以下表达式确定排气功率：
[0075][0076]
在上面的表达式(1)中，p
exh，inst
指的是在一瞬间(例如，瞬时)后处理系统150的入口处的废气功率。如本文所使用的，术语“排气功率”、“废气功率”、“发动机排气功率”、“发动机废气功率”、“废气的功率”、“瞬时排气功率”等是指废气的瞬时功率。术语指的是在给定时刻由传感器120计算或测量的废气的质量流量，术语cp
exh,inst
指的是在给定时刻废气的比热，术语t
exh,inst
指的是在后处理系统150的入口处在给定时刻的废气的瞬时温度，并且由传感器120计算或测量，术语t
ref
指的是基准温度。基准温度可以是例如环境温度。基于上面的表达式(1)，控制器122确定发动机排气功率。控制器122可以连续地或以离散的间隔确定发动机排气功率。
[0077]
如本文所述，术语“排气能量”(及其等同物)是指随时间累积的排气功率。例如，发动机系统102的排气功率可以在时间t＝0、t＝1、t＝2和t＝3计算，并且产生在t＝0的排气功率p0、在t＝1的排气功率p1、在t＝2的排气功率p2、以及在t＝3的排气功率p3。因为能量是功率的时间积分，所以为了计算在特定时间(tn)的排气能量，排气功率从t＝0至t＝tn积分。例如，为了计算在t＝2处的排气能量，排气功率从t＝0至t＝2积分(例如，控制器122或另一计算设备可以计算积分的值以确定t＝2的排气能量)。本领域技术人员将理解，上面提供的示例是特定示例，并且排气能量和排气功率之间的关系可以应用于任何给定的时间或间隔。本领域技术人员还将理解，积分可以如所描述的那样计算(例如，连续地)，并且还可以通过各种已知的数学方法中的任何一种在离散域中计算。
[0078]
在步骤310处，确定后处理系统加热器110的容许功率。例如，控制器122可以将步骤302中确定的排出能量与步骤308中确定的发动机排出功率进行比较，以确定后处理系统
加热器110将排气加热到期望温度所需的功率。在一些实施例中，后处理系统加热器110所需的功率也基于排气中的排放水平。参照图4和图5进一步描述这样的实施例。控制器122可以连续地或以离散的间隔确定后处理系统加热器110所需的功率。如本文所使用的，用于后处理系统加热器110的术语“容许功率”(例如，加热器功率、所需加热器功率、加热器功率目标、加热器功率极限等)是指能够由电源系统108提供给后处理系统加热器110以操作后处理系统加热器110的最大功率。在一些实施例中，由电源系统108提供给后处理系统加热器110的实际功率可以小于容许加热器功率。在一些实施例中，由电源系统108提供给后处理系统加热器110的实际功率可以等于容许加热器功率。
[0079]
在步骤312处，确定电动发电机功率。如本文所使用的，术语“电动发电机功率”是指由电动发电机提供的功率。在这个方面，电动发电机功率可以提供给例如后处理系统加热器110或电联接到发动机系统102的其他部件。例如，控制器122可以基于在步骤304中确定的可用电功率和在步骤310中确定的容许加热器功率来确定电动发电机所需的功率。控制器122可以连续地或以离散的间隔确定电动发电机功率。
[0080]
在步骤314处，确定所需的发动机功率。如本文所使用的，术语“发动机功率”是指由发动机系统102提供的功率。例如，控制器122可以基于在步骤306中确定的ddp和在步骤312中确定的电动发电机功率来确定所需的发动机功率。控制器122可以连续地或以离散的间隔确定所需的发动机功率。
[0081]
在步骤316处，后处理系统加热器110根据容许加热器功率操作。例如，控制器122可以确定后处理系统加热器110应该以容许加热器功率操作，并指示电源系统108向后处理系统加热器110提供容许加热器功率以操作后处理系统加热器110。在另一示例中，控制器122可以确定后处理系统加热器110应该以低于容许加热器功率的功率操作(例如，以低于容许加热器功率的备用功率操作)，并指示电源系统108向后处理系统加热器110提供备用功率以操作后处理系统加热器110。
[0082]
图4是根据示例性实施例的在图3的方法300的步骤310中确定容许加热器功率的方法400的流程图。方法400可以至少部分地由控制器122实现，使得参考控制器122来帮助解释方法400。
[0083]
在步骤402处，确定初始排放目标。在一些实施例中，初始排放目标是基于在冷起动(例如，冷循环)期间操作的发动机系统102对总排放目标(例如，在冷循环和暖循环期间组合的排放水平)贡献的排放水平。在一些实施例中，控制器122通过将容许冷起动排放量除以(在图3的步骤302中确定的)所需的排气能量来确定初始排放目标。在其他实施例中，初始排放目标可以通过将容许冷起动排放量除以发动机系统102预热后处理系统150所需的功来确定。在一些实施例中，初始排放目标也被称为目标排放量。
[0084]
在步骤404处，确定由发动机系统102产生的累积排放量。例如，传感器120可以包括排放传感器，其向控制器122提供指示定期(例如，连续地、以规则间隔的等)产生的排放水平的信息。每次控制器从传感器120接收信息时，控制器122处理所提供的信息并确定由发动机系统102产生的累积排放量。
[0085]
在步骤406处，确定来自发动机系统102的累积排气能量(或者，例如，由发动机系统102所做的累积功)。例如，传感器120可以向控制器122提供指示定期(例如，连续地、以规律间隔的等)消耗的排气能量的信息。每次控制器122从传感器120接收信息时，控制器122
处理所提供的信息并确定所消耗的累积排气能量。
[0086]
在步骤408处，确定累积排放比。例如，控制器122通过将产生的累积排放量除以累积排气能量来确定累积排放比。在一些实施例中，每当控制器接收到关于由发动机系统102产生的排放量和由发动机系统102产生的排气能量的信息时，控制器122确定累积排放比。
[0087]
在步骤410处，确定当前排放目标。在示例实施例中，控制器122可以使用以下方程式来确定当前排放目标(ec)：
[0088][0089]
在上面的方程式(2)中，k是初始排放目标，k是直到当前时刻的累计排放量，y是排气能量需求，并且y是发动机系统102直到当前时刻所做的累积排气能量或功。在一些实施例中，控制器可以基于各种确定的值使用查找表来确定当前排放目标。
[0090]
在步骤412处，确定容许后处理系统加热器功率。在一些实施例中，后处理系统加热器110所需的功率由控制器122将步骤410中确定的排放目标与查找表进行比较来确定，该查找表将指定的排放目标或排放目标范围与后处理系统加热器110的功率需求相关联。在示例实施例中，通过进行各种实验来创建查找表，以确定排放目标和容许加热器功率之间的相关性。在一些实施例中，通过求解方程来创建查找表，以确定排放目标和容许加热器功率之间的相关性。例如，控制器可以确定当前排放目标是0.1克每马力小时(g/hp-hr)。然后，控制器122基于当前排放目标使用查找表来确定后处理系统加热器110所需的功率。在步骤412处确定容许加热器功率之后，方法300继续到步骤312，如图所示。
[0091]
步骤404-412被示为循环。在示例实施例中，步骤404-412以规则间隔(例如，每一毫秒、每两毫秒、每五毫秒、每十毫秒等)执行，直到发动机系统102已经预热(例如，直到废气或催化剂达到所需温度)为止。
[0092]
图5是根据示例性实施例的在图3的方法中确定容许加热器功率的另一方法500的流程图。方法500可以至少部分地由控制器122实现，使得参考控制器122来帮助解释方法500。
[0093]
在步骤502，确定容许预热时间。例如，控制器122可以基于各种因素确定催化器预热所需的最大时间(例如，容许预热时间是废气达到阈值温度所需的最大时间，高于该阈值温度存在足够的催化剂活性)。在一些实施例中，控制器122可以基于各种因素确定期望的预热时间或预热速率，其中期望的预热时间小于容许预热时间。在一些实施例中，容许预热时间和期望预热时间是相同的；在一些实施例中，容许预热时间和期望预热时间是不同的。在一些实施例中，控制器122做出确定的因素包括但不限于发动机系统102的温度、环境温度、废气的温度、发动机负载、发动机排放水平、(在图3的步骤302中确定的)所需的排气能量等。在一些情况下，容许预热时间从一个或更多个相邻控制器接收作为输入。
[0094]
在步骤504处，确定初始排放目标。在一些实施例中，初始排放目标是基于在冷起动(例如，冷循环)期间操作的发动机系统102对总排放目标(例如，在冷循环和暖循环期间组合的排放水平)贡献的排放水平。在一些实施例中，控制器122通过将发动机输出冷起动排放量除以预热后处理系统150(在图3的步骤302中确定的)所需的排气能量来确定初始排放目标。在一些实施例中，初始排放目标是设定的参数。
[0095]
在步骤506处，确定所产生的累积排放。例如，控制器122可以以规则的间隔(例如，
每一毫秒、每两毫秒、每五毫秒、每十毫秒等)从传感器120接收指示由发动机系统102产生的排放水平的信息。控制器122可以基于由传感器120提供的信息来确定在规则间隔期间产生的排放水平。控制器还可以通过将在每个规则间隔处产生的所确定的排放水平相加来确定所产生的累积排放。
[0096]
在步骤508处，确定剩余排放。例如，控制器122可以确定在所产生的累积排放达到初始排放目标之前剩余的排放量(例如，在发动机系统102已经预热之前剩余的排放量)。
[0097]
在步骤510处，确定预热期中剩余的时间。例如，控制器122可以通过将步骤502中确定的时间与自方法500启动以来经过的时间进行比较来确定预热期中剩余的时间。
[0098]
在步骤512处，确定当前排放目标。在示例实施例中，控制器可以通过确定在预热时间结束之前允许的排放率来确定当前排放目标，并且将当前排放目标除以发动机系统102的当前功率需求。在一些实施例中，控制器使用以下方程式来确定当前排放目标：
[0099][0100][0101]
在上面的方程式中，er是预热时间结束前允许的排放率，x是在冷循环期间(例如，在预热时间期间)允许的总排放量，x是在经过的预热时间期间产生的排放量，t是预热所需的总时间，t是经过的预热时间，并且p是将废气或催化剂的温度升高到期望水平的当前总排气功率需求。
[0102]
在步骤514处，确定后处理系统加热器110的需求功率。在一些实施例中，后处理系统加热器110所需的功率由控制器122将步骤512中确定的排放目标与查找表进行比较来确定，该查找表将指定的排放目标或排放目标范围与后处理系统加热器110的功率需求相关联。在示例实施例中，通过进行各种实验来创建查找表，以确定排放目标和容许加热器功率之间的相关性。在一些实施例中，通过求解方程来创建查找表，以确定排放目标和容许加热器功率之间的相关性。例如，控制器可以确定当前排放目标是0.1克每马力小时(g/hp-hr)。然后，控制器122基于当前排放目标使用查找表来确定后处理系统加热器110所需的功率。在步骤514处确定容许加热器功率之后，方法300继续到步骤312，如图所示。
[0103]
步骤506-514被示为循环。在示例实施例中，步骤506-514以规则间隔(例如，每一毫秒、每两毫秒、每五毫秒、每十毫秒等)执行，直到发动机系统102已经预热(例如，直到废气都达到期望温度而无需后处理系统加热器110的帮助)。
[0104]
通过实现如图3-图5所述的方法300、400和500，控制器122可以控制提供给后处理系统加热器110的功率以平衡各种权衡。例如，控制器122可以操作成在预热模式(例如，催化器预热模式)期间平衡由发动机系统102产生的排放量和排气温度之间的权衡。例如，随着(例如通过使用后处理系统加热器110)预热模式期间排气温度提高，由发动机系统102产生的排放量也可能增加，因此控制器122操作成平衡较热(或较冷)排气和较高(或较低)排放之间的权衡。控制器122还可以操作成在预热模式期间平衡燃料消耗和排气温度之间的权衡。例如，随着(例如通过使用后处理系统加热器110)预热模式期间排气温度提高，发动机系统102的燃料消耗也增加，因此控制器122操作成平衡较热(或较冷)排气和较高(或较
低)燃料消耗之间的权衡。控制器122还可以操作成平衡目标排放量和发动机转速之间的权衡。例如，随着发动机转速增加，目标排放量也可能增加，因此控制器122操作成平衡较快(或较慢)发动机转速和较高(或较低)排放量之间的权衡。如所描述的，控制器122基于在整个预热时间内供应给后处理系统加热器110的功率和发动机负载的变化来确定和/或估计权衡。这些权衡用于确定一个或更多个加热器功率极限(例如，供应到后处理系统加热器110的功率)并用于修改发动机系统102的操作。
[0105]
图6是根据示例性实施例的图1的交通工具系统100的一部分的示意图，其示出了用于在图3的方法300中评估容许加热器功率的表达式。
[0106]
如图所示，块602位于后处理系统150与发动机系统102和后处理系统加热器110两者之间。在块602处，评估以下表达式：
[0107]
p
ex
＝ph+p
eex (5)
[0108]
在表达式(5)中，p
eex
指发动机排气功率(例如，发动机系统102已经放入废气中的能量的量)，ph指供应给后处理系统加热器110的功率，以及p
ex
指排气功率(例如，进入后处理系统150的废气内的能量的量)。如上所述，将废气的温度从冷起动温度升高到后处理系统150将有效的温度所需的功率的所需量是已知的(例如，该值可以由控制器122基于各种条件来确定)。因此，控制器必须确定表达式(3)中的两者ph和p
ex
。如所描述的，在一些实施例中，ph可以通过基于由发动机系统102产生的排放水平评估查找表来确定。在一些实施例中，p
ex
作为来自相邻控制器的外部需求被施加。
[0109]
块604位于电源系统108和后处理系统加热器110之间。在块604处，评估以下表达式：
[0110]
ph+p
mg
＝p
b (6)
[0111]
在上面的表达式(6)中，p
mg
是由电动发电机提供的功率，并且pb是电池提供的功率。如上所述，传感器120被配置成向控制器122提供用于控制器122确定电池和电动发电机(例如，交流发电机)的soc的信息。电池的soc是存储在电池中的可以被放电的功率量(例如，提供给诸如例如后处理系统加热器110的其他部件)。因此，在传感器120向控制器122提供soc信息的每个时间处，电池的soc是已知量。因此，控制器122可以基于电池的soc和供应给后处理系统加热器110的功率来确定由电动发电机提供的功率。
[0112]
在一些实施例中，交通工具系统100不包括电池。在这样的实施例中，pb＝0并且提供给后处理系统加热器110的功率完全由电动发电机供应。在没有电池的实施例中，不是如图6所示将功率从电池引导至电动发电机和后处理系统加热器110，而是将功率从电动发电机引导至后处理系统加热器110。
[0113]
块606位于驾驶循环与电源系统108和发动机系统102两者之间。在块606处，评估以下表达式：
[0114]
pe+p
mg
＝ddp (7)
[0115]
在上面的表达式(7)中，ddp是驾驶员需求功率。为了确定ddp，控制器122从传感器120接收指示驾驶员对交通工具100提出的需求的信息。例如，控制器122可以从传感器120接收与交通工具100的特性相关的信息，诸如加速器踏板的位置、交通工具速度、发动机扭矩、燃料消耗、发动机每分钟转数(rpm)、交通工具100的倾斜度等。基于从传感器120接收的信息，控制器122确定ddp，并且然后可以基于由电动发电机提供的功率来确定发动机系统
102的功率。
[0116]
表达式(3)-(5)提供由控制器122执行的算法，以确定在控制器122从传感器120接收信息的给定时间处的ph、p
eex
、p
mg
和pe。这些表达式与关于发动机系统102产生的排放水平的信息(如参考图3-图5所描述的)一起被控制器122评估，以确定并评估与向后处理系统加热器110提供不同水平的功率相关联的权衡。例如，向后处理系统加热器110提供功率比不使用加热器时更快地提高了废气温度，从而导致废气更快地达到阈值温度(例如，后处理系统150有效地从废气中去除排放物的温度)，并更快地开始减少排放量。然而，在一些情况下，向后处理系统加热器110提供额外功率增加了发动机系统102上的负载，使得发动机系统102产生了比后处理系统150能够有效减少的排放量更多的排放量。因此，控制器122评估这些权衡并确定提供给后处理系统加热器110的期望功率量。通常，只要向后处理系统加热器110提供功率不会成比例地增加来自发动机系统102的排放或燃料消耗，则向后处理系统加热器110提供功率就是期望的。
[0117]
图7是根据示例性实施例的图1的控制器122确定提供多少加热器功率的图示。在图7所描绘的实施例中，电源系统108不包括电池。如所示，控制器122接收指示发动机系统102的ddp和排放目标(例如，如在图3-图4中确定的)的信息。控制器122然后参考查找表部分702。查找表部分702包括第一查找表704、第二查找表706和第三查找表708(在本文中统称为“查找表704-708”)。尽管示出了三个查找表，但是技术人员应该理解可以实现更多或更少的查找表。查找表704-708包括与基于与发动机系统102相关联的排放水平和与发动机系统102相关联的ddp提供给后处理系统加热器110的功率相关联的信息。例如，控制器122从传感器120接收与发动机系统102中的排放水平相关的信息，并基于所确定的排放水平确定查找表704-708中的适当的一个以供参考。控制器基于查找表704-708和排放水平确定供电源系统108提供给后处理系统加热器110的适当功率量。
[0118]
控制器122还从传感器120接收与充电极限(“cl”)相关的信息。cl指示可以经由电动发电机提供给后处理系统加热器110的功率有多少。然后，控制器122将所确定的适当功率量与cl进行比较，以确定是否有足够的功率可用于向后处理系统加热器110提供适当功率量。在适当功率量小于cl的实施例中，控制器指示电源系统108向后处理系统加热器110提供适当功率量。在适当功率量大于cl的实施例中，没有足够的可用功率来向后处理系统加热器110提供适当功率量。在这样的实施例中，控制器122确定提供给后处理系统加热器110的不同功率量。在一些实现中，不同功率量等于cl，使得所有可用功率被引导至后处理系统加热器110。在一些实现中，不同功率量小于cl。控制器122然后指示电源系统108向后处理系统加热器110提供不同功率量。
[0119]
图8是根据示例性实施例的图1的控制器确定提供多少加热器功率的另一图示。在图8所描绘的实施例中，电源系统108包括电池。如所示，控制器122从传感器120接收指示ddp、由发动机系统102产生的排放量和放电极限(“dl”)的信息。dl指示电池中有多少可用功率可以提供给后处理系统加热器110。控制器122然后参考查找表部分802。查找表部分802包括第一查找表804、第二查找表806、第三查找表808和第四查找表810(在本文中统称为“查找表804-810”)。尽管示出了四个查找表，但是技术人员应该理解可以实现更多或更少的查找表。查找表804-810包括与基于与发动机系统102相关联的排放水平、与发动机系统102相关联的ddp和与电源系统108相关联的dl提供给后处理系统加热器110的功率相关
联的信息。例如，控制器122从传感器120接收与发动机系统102中的排放水平、与发动机系统102相关联的ddp和与电源系统108相关联的dl相关联的信息，并且基于所确定的排放水平、ddp和dl确定查找表804-810中的适当的一个以供参考。控制器122基于查找表804-810和所确定的信息确定供电源系统108提供给后处理系统加热器110的适当功率量。
[0120]
控制器122然后指示电源系统108向后处理系统加热器110提供适当功率量。此外，控制器122确定作为将电池中的一些(或全部)可用功率转移到后处理系统加热器110的结果而发生的发动机功率的变化(“δep”或“dep”)。
[0121]
图9是根据示例性实施例的不包括电池的系统中的各种加热器功率图的图示。如图所示，图9包括第一加热器功率图910、第二加热器功率图912、第三加热器功率图914和第四加热器功率图916(在本文中统称为“加热器功率图910-916”)。加热器功率图910-916各自示出了基于目标排放量、驾驶员需求功率(在纵轴上)和发动机转速(以rpm为单位，在横轴上)提供给加热器(例如，后处理系统加热器110)的功率量。例如，第一加热器功率图910示出了当排放目标量为0.5g/hp-hr时提供给后处理系统加热器110的功率量，并且第二加热器功率图912示出了当排放目标量为1.0g/hp-hr时提供给后处理系统加热器110的功率量。第三加热器功率图914示出了当排放目标量为1.5g/hp-hr时提供给后处理系统加热器110的功率量，并且第四加热器功率图916示出了当排放目标量为2.5g/hp-hr时提供给后处理系统加热器110的功率量。加热器功率图910-916中的每一个包括对应于被完全供电的后处理系统加热器110的浅色部分(例如，第一浅色部分920、第二浅色部分922、第三浅色部分924和第四浅色部分926)。另外，加热器功率图910-916中的每一个包括对应于被关闭的后处理系统加热器110(例如，未提供功率)的深色部分(例如，第一深色部分930、第二深色部分932、第三深色部分934和第四深色部分936)。在浅色部分920-926和深色部分930-936之间是由电源系统108向后处理系统加热器110提供小于全功率的功率的区域。
[0122]
如加热器功率图910-916所示，随着目标排放量的增加(例如，释放到环境中的可接受排放量的增加)，后处理系统加热器110完全供电的区域减小。
[0123]
图10是根据示例性实施例的包括电池的系统中的各种加热器功率图的图示。在示例实施例中，电池是包括电动发电机和电池的电源系统(例如，电源系统108)的一部分。如图所示，图10包括第一加热器功率图1010、第二加热器功率图1012、第三加热器功率图1014和第四加热器功率图1016(在本文中统称为“加热器功率图1010-1016”)。加热器功率图1010-1016各自示出了当给定恒定排放目标时，基于电池的可用放电极限、驾驶员需求功率(在纵轴上)和发动机转速(以rpm为单位，在横轴上)提供给加热器(例如，后处理系统加热器110)的功率量。例如，如图所示，基于1.5g/hp-hr的排放目标生成加热器功率图1010-1016。例如，第一加热器功率图1010示出了当放电极限为零时(例如，没有电池或电池未充分充电)提供给后处理系统加热器110的功率量，并且第二加热器功率图912示出了当放电极限为10千瓦(kw)时提供给后处理系统加热器110的功率量。第三加热器功率图914示出了当放电极限为20kw时提供给后处理系统加热器110的功率量，并且第四加热器功率图916示出了当放电极限为30kw时提供给后处理系统加热器110的功率量。加热器功率图1010-1016中的每一个包括对应于被完全供电的后处理系统加热器110的浅色部分(例如，第一浅色部分1020、第二浅色部分1022、第三浅色部分1024和第四浅色部分1026)。另外，加热器功率图1010-1016中的每一个包括对应于被关闭的后处理系统加热器110(例如，未提供功率)的深
色部分(例如，第一深色部分1030、第二深色部分1032、第三深色部分1034和第四深色部分1036)。在浅色部分1020-1026和深色部分1030-1036之间是由电源系统108向后处理系统加热器110提供小于全功率的功率的区域。
[0124]
如加热器功率图1010-1016所示，随着放电极限增加(例如，电池中的可用功率增加)，后处理系统加热器110被完全供电的区域增加(例如，对于后处理系统加热器110可用的功率越多，可以提供给后处理系统加热器110的功率越多)。
[0125]
在后处理系统150已经达到期望温度并且发动机系统102已经预热之后，在一些实施例中，期望将废气的温度维持在期望水平以维持后处理系统150的效率(例如，发动机处于“保温模式”)。
[0126]
图11是根据示例性实施例的在发动机预热期之后维持废气温度的方法1100的流程图。方法1100可以至少部分地由控制器122实现，使得参考控制器122来帮助解释方法1100。
[0127]
在步骤1102处，确定维持废气温度所需的额外排气功率。例如，交通工具(例如，交通工具100)可能已经起动并预热，使得与交通工具100相关联的发动机系统(例如，发动机系统102)处于暖化模式(warm mode)。如所述，为了使后处理系统150有效地中和废气中的一些有害排放物，废气必须处于阈值温度(例如，200摄氏度)。因此，如果当发动机系统102处于暖化模式时废气温度下降到低于阈值温度，则可能需要(例如，经由后处理系统加热器110)向废气提供额外热量以将废气维持在阈值温度或高于阈值温度。控制器122可以从传感器120接收指示废气温度的信息。基于由控制器122确定的温度，控制器122可以确定废气的温度必须增加一定量以达到阈值温度或高于阈值温度的另一期望温度。控制器122可以确定与将废气的温度增加到阈值温度或其它期望温度相关联的额外排气功率量。
[0128]
在步骤1104处，确定瞬时废气功率。例如，控制器122可以从传感器120接收指示瞬时废气温度和排气流速的信息。然后由控制器122使用上面的表达式(1)计算瞬时废气功率。
[0129]
在步骤1106处，确定所需总排气功率。例如，控制器122可以基于所需的额外排气功率和(来自步骤1104的)瞬时排气功率确定提高和/或维持废气温度所需的总排气功率。在一些实施例中，当发动机承受增加的负载时，所需的额外排气功率降低(例如，当发动机承受增加的负载时，废气的温度基于增加的负载而提高)。
[0130]
在步骤1108处，生成加热器功率阵列。例如，控制器112可以生成可被提供给后处理系统加热器110的加热器功率阵列。该阵列可包括可被提供给后处理系统加热器110的各种功率级，包括但不限于零功率级(例如，后处理系统加热器110关闭)、最大功率级(例如，后处理系统加热器110以最大功率操作)、以及介于两者之间的各种功率级(例如，后处理系统加热器110以小于最大功率的功率操作)。
[0131]
在步骤1110处，当加热器以在步骤1108处生成的每个功率操作时，生成对应于相同瞬时ddp的发动机转速和发动机扭矩的阵列。如图4所示，加热器的操作导致不同的发动机操作条件以维持相同的ddp。例如，对于不同的加热器功率，控制器122可以生成具有相同的发动机转速和不同的发动机扭矩的阵列。在其他实施例中，所生成的阵列可以包括一组不同的发动机转速和发动机扭矩。将参考步骤1112描述使用相同发动机转速与不同扭矩，同时维持具有不同加热器功率的ddp的示例。
[0132]
在步骤1112处，在瞬时发动机ddp处，做出关于与在步骤1108中生成的每个加热器功率相关联的燃料消耗的确定。在一些实施例中，控制器122可以确定与步骤1110中生成的阵列中的每个发动机转速和扭矩相关联的燃料消耗，其对应于相同的瞬时ddp。
[0133]
在步骤1114处，确定对应于在步骤1108中生成的每个加热器功率的可能总排气功率的集合。例如，基于对于在步骤1110中生成的相同ddp的发动机转速和扭矩的组合中的每一个，控制器122确定对于在步骤1108中生成的每个加热器功率的总排气功率。
[0134]
在步骤1116处，求出在步骤1114中确定的每个总排气功率与在步骤1106中确定的所需总排气功率之间的百分比偏差。例如，控制器122将在步骤1114中确定的总排气功率中的每一个与在步骤1106中确定的所需总排气功率进行比较，并确定在步骤1114中确定的总排气功率中的每一个与在步骤1106中确定的所需总排气功率的接近程度(例如，百分比偏差)。
[0135]
在步骤1118处，确定排气功率和燃料消耗的优先级。例如，控制器122基于发动机系统102的总效率确定是优先考虑排气功率还是燃料消耗。类似于在冷起动环境中提高废气的温度，当向后处理系统加热器110提供功率以在暖化环境中维持废气的温度时，存在某些权衡。例如，随着满足目标排气功率所需的加热器功率量的增加，燃料消耗量也增加。因此，当确定加热器功率极限时，控制器122可寻求最小化以下表达式：
[0136][0137]
在上文表达式(8)中，p
exh，目标
是在步骤1106中确定的所需总排气功率，p
exh,选择
指的是在步骤1114中确定的对应于在步骤1110中的发动机转速和扭矩阵列的每个元素的每个总排气功率，p
燃料,选择
指的是在步骤1112中确定的与步骤1110中的发动机转速和扭矩阵列的每个元素相对应的每个燃料消耗，以及p
燃料-htroff
是与加热器关闭相关联的燃料消耗。项k是常数(例如功率因数)，其可以被选择以优化所选择的排气功率和相关联的所选燃料消耗之间的权衡。因此，控制器122可以改变k的值以将更多重点放在所选择的排气功率的效果上(例如，通过选择k值更接近于0)或相关联的燃料消耗(例如，通过选择k值更接近1)。参照图12-图13进一步讨论表达式(8)的评估。
[0138]
在步骤1120处，确定加热器功率极限。例如，控制器122可以基于在步骤1118中做出的优先级来确定与所需总排气功率和ddp相关联的加热器功率极限(例如，待供应到后处理系统加热器110的功率)。
[0139]
在步骤1122处，根据所确定的功率极限操作加热器。例如，控制器122指示电源系统108向后处理系统加热器110提供不大于所确定的功率极限的功率，使得后处理系统加热器110以加热器功率极限或低于加热器功率极限操作。
[0140]
通过实现如上所述的方法1100，控制器122可以控制提供给后处理系统加热器110的功率，以平衡各种权衡。例如，控制器122可以操作以在保温模式期间平衡燃料消耗和排气温度之间的权衡。如所描述的，控制器122基于在整个保温时间内供应给后处理系统加热器110的功率和发动机负载的变化来确定和/或估计权衡。这些权衡用于确定一个或更多个加热器功率极限(例如，供应到后处理系统加热器110的功率)并用于修改发动机系统102的操作。
[0141]
步骤1110-1122也可以离线执行，并且在控制器122中编程的相应查找表可以用于实时操作。在这样的实施例中，可以生成基于发动机转速、ddp和所需总排气功率的多维查找表。可以对发动机转速、ddp和所需总排气功率的每个组合执行步骤1110-1122，并且可以用每个组合的选择的加热器功率填充查找表。在实时实现期间，查找表的输入包括发动机转速、ddp和所需总排气功率。可以通过由控制器122对查找表进行内插来选择适当的加热器功率极限。
[0142]
图12是示出在保温模式中在燃料消耗和所需总排气功率之间的关系的图表1200的图示。如所示，图表1200包括纵轴1202，其对应于相对所需总排气功率的百分比偏差(例如，表达式(8)中的第一项)(例如，纵轴1202的最底部点对应于等于所需总排气功率的实际总排气功率)。图表1200还包括横轴1204，该横轴1204对应于当与后处理系统加热器110关闭时的相同交通工具操作条件相比时燃料消耗的百分比增加(例如，横轴1204的最左边点对应于最小燃料消耗)。图表1200包括各种曲线1206，每个曲线对应于不同的交通工具操作条件。
[0143]
图13是根据示例性实施例的在保温模式期间的发动机操作图1300的图示。发动机操作图1300在纵轴上示出了发动机制动功率(单位为kw)，并在横轴上示出了发动机转速(单位为rpm)。发动机操作图1300提供了一个具体的示例实施例，其中发动机操作图的一部分1302指示发动机功率在恒定ddp处随着加热器功率的增加而增加。如所示，当加热器(例如，后处理系统加热器110)关闭时(由星号指示)。随着加热器功率的增加，发动机功率增加以满足相同的ddp。因此，对于相同的ddp，燃料消耗也会增加。如参考图12所描述的，在相对所需总排气功率和燃料消耗的偏差之间存在权衡。控制器122可以基于对权衡的分析确定应当提供给后处理系统加热器110的功率量应当低于期望值以减少燃料消耗。因此，控制器122可以指示电源系统108向后处理系统加热器110提供足够的功率，以在发动机操作图1300的“最优”部分中操作发动机系统102。
[0144]
图14是根据示例性实施例的处于保温模式的各种加热器功率图的图示1400。如所示，每个单独的加热器图示出了在各种发动机转速和ddp下如何基于目标加热器功率和来自表达式(5)的恒定值k来向后处理系统加热器110分配功率。加热器功率图的较浅部分对应于后处理系统加热器110处于开启状态，其中最浅部分对应于后处理系统加热器110处于完全供电状态，而最深部分对应于后处理系统加热器110处于关闭状态。介于两者之间的各种阴影对应于后处理系统加热器110具有部分功率(例如，小于目标功率量)。如所示，当目标加热器功率增加时，与较低的目标加热器功率相比，后处理系统加热器110必须在更多情况下开启。此外，在k增加时，燃料消耗的相对值也增加，这表明燃料消耗是比废气温度更重要的考虑因素。因此，在k增加时，后处理系统加热器110在更少情况下操作。在k降低时，废气温度的相对值增加，这表明废气温度是比燃料消耗更重要的考虑因素。
[0145]
图15是图表1500的图示，其显示了在不同控制范例下排放和燃料消耗之间的关系。图表1500示出了在纵轴上的后处理系统150的输出处的排放量和在横轴上的燃料消耗之间的关系。如所示，图表1500包括第一控制范例1502和第二控制范例1504。第一控制范例1502和第二控制范例1504可以体现为控制器(例如，类似于控制器122)，使得每个控制器控制发动机系统的操作。控制范例对应于在任何时刻确定所需额外排气功率的不同控制策略。在每个控制范例中，k的不同值产生不同的排放量和燃料消耗结果。
[0146]
尽管上面描述的系统和方法是相对于单个操作模式(例如，冷起动模式或保温模式)描述的，但是上面描述的任何方法都可以用于所讨论的发动机操作模式中的任一种。例如，参考图3-图5描述的方法可以在保温模式期间使用，并且参考图11描述的方法可以在冷起动模式期间使用。
[0147]
此外，上述系统和方法可以更一般地用于控制提供给后处理系统加热器110的功率，以平衡发动机性能与各种其他催化剂性能测量。这种测量的示例包括但不限于dpf再生(例如，通过使高温废气通过dpf来再生柴油颗粒过滤器)、scr脱硫(例如，通过使高温废气通过scr来去除硫氧化物)等。
[0148]
在另一实施例中，后处理系统加热器110在发动机系统102的减速和/或制动期间使用。传统上，当交通工具100减速和/或制动时，交通工具100的动能通过机械制动器被吸收。动能最终转化为热能，热能被消散并流失到环境中。在其他情况下，“发动机制动”或“压缩制动”用于使发动机系统102减速，其中发动机系统102在传动系上施加负扭矩。
[0149]
在一些实施例中，当交通工具100制动或减速时，后处理系统加热器110以加热器功率极限或低于加热器功率极限操作。以所描述的方式操作后处理系统加热器110增加了电动发电机从驱动轴吸收的功率，这可以帮助交通工具100减速。交通工具100的动能的一部分因此被转换成热能，该热能然后被输送到后处理系统150。
[0150]
如所述在交通工具100的制动或减速期间操作后处理系统加热器110提供了各种优点。一个优点在于，不是在制动或减速期间损失交通工具动能，而是将动能转换成传递到后处理系统150的热能。此外，制动和减速事件通常倾向于降低废气的温度，因为发动机系统102在没有引入任何燃料的情况下自旋。使后处理系统加热器110在所描述的加热器功率极限或低于加热器功率极限的情况下操作，即使在制动或减速事件期间，也可导致维持或增加废气的温度。
[0151]
为了本公开的目的，术语“联接”是指两个构件直接或间接地彼此连接或链接。这种连接在本质上可以是固定的或可移动的。例如，发动机的传动轴“联接”到变速器代表可移动的联接。这种连接可以通过两个构件或两个构件和任何额外的中间构件来实现。例如，电路a可通信地“联接”到电路b可以表示电路a直接与电路b通信(即，没有中介)或(例如，通过一个或更多个中介)间接与电路b通信。
[0152]
尽管在图2中示出了具有特定功能的各种电路，但是应当理解，控制器122可以包括用于完成本文描述的功能的任何数量的电路。例如，电路232-236的活动和功能可以组合成多个电路或作为单个电路。还可以包括具有附加功能的附加电路。此外，控制器122可以进一步控制超出本公开范围的其他活动。
[0153]
如上所述且在一种配置中，“电路”可以在机器可读介质中实现，用于由各种类型的处理器执行，例如图2的处理器212。可执行代码的识别电路可以例如包括计算机指令的一个或更多个物理或逻辑块，这些物理或逻辑块可以例如被组织为对象、过程或功能。然而，所识别的电路的可执行文件不需要在物理上位于一起，而是可以包括存储在不同位置的不同指令，当逻辑上联结在一起时，这些指令包括电路并实现电路的所述目的。实际上，计算机可读程序代码的电路可以是单个指令或多个指令，并且甚至可以分布在几个不同的代码段上、在不同的程序之间以及跨几个存储器设备。类似地，操作数据可以在本文中在电路内被识别和示出，并且可以以任何合适的形式被体现并被组织在任何合适类型的数据结
构内。操作数据可以作为单个数据集来收集，或者可以分布在不同的位置上，包括不同的存储设备上，并且可以至少部分地仅仅作为电子信号存在于系统或网络上。
[0154]
虽然术语“处理器”在上面被简要地定义，但是术语“处理器”和“处理电路”意在被广义地解释。就这一点而言，并且如上所述，“处理器”可以被实现为一个或更多个处理器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、数字信号处理器(dsp)或被构造成执行由存储器提供的指令的其他合适的电子数据处理部件。一个或更多个处理器可以采取单核处理器、多核处理器(例如，双核处理器、三核处理器、四核处理器)、微处理器等的形式。在一些实施例中，一个或更多个处理器可以在装置外部，例如，一个或更多个处理器可以是远程处理器(例如，基于云的处理器)。替代地或附加地，一个或更多个处理器可以是装置内部的和/或本地的。就这一点而言，给定电路或其部件可以被布置在本地(例如，作为本地服务器、本地计算系统的一部分)或远程布置(例如，作为诸如基于云的服务器的远程服务器的一部分)。为此，本文所述的“电路”可以包括分布在一个或更多个位置上的部件。
[0155]
尽管本文的图可以示出方法步骤的特定顺序和组成，但是这些步骤的顺序可以与所描绘的不同。例如，两个或两个以上的步骤可以同时或部分同时执行。此外，作为离散步骤执行的一些方法步骤可以被组合，作为组合步骤执行的步骤可以被分离成离散步骤，特定过程的顺序可以被反转或以其他方式改变，并且离散过程的性质或数量可以被更改或改变。根据替代实施例，任何元件或装置的顺序或次序可被改变或替代。所有这样的修改都被认为被包括在所附权利要求书中限定的本公开的范围内。这些变化将取决于所选择的机器可读介质和硬件系统以及设计者的选择。所有这些变型都在本公开的范围内。
[0156]
为了说明和描述的目的，已经呈现了实施例的前述描述。这些描述并不旨在穷举或将本公开限制为所公开的精确形式，并且根据上述教导，修改和变化是可能的，或者可以从本公开中获得。选择和描述实施例是为了解释本公开的原理及其实际应用，以使本领域技术人员能够利用各种实施例以及适合于预期特定用途的各种修改。在不脱离在所附权利要求中所表达的本公开的范围的情况下，可以在实施例的设计、操作条件和布置中进行其他替换、修改、改变和省略。
[0157]
因此，本公开可以在不脱离其精神或本质特征的情况下以其他特定形式实施。所描述的实施例在所有方面仅被认为是说明性的，而不是限制性的。因此，本公开的范围由所附权利要求而不是由前述描述指定。出现在权利要求的等效形式的含义和范围内的所有变化均被包括在其范围内。
[0158]
此外，术语“或”是在其包容性意义上(而不是在其排他性意义上)使用的，从而当例如用于连接元素列表时，术语“或”意味着列表中的一个、一些或所有元素。除非另有特别说明，否则诸如短语“x、y和z中的至少一个”的连词语言与通常用于表达项、术语等的上下文一起理解，可以是x、y、z、x和y、x和z、y和z，或者x、y和z(即，x、y和z的任意组合)。因此，除非另有说明，否则这样的连接语言一般不旨在暗示某些实施例需要x中的至少一个、y中的至少一个和z中的至少一个都存在。

技术特征：
1.一种用于将交通工具的废气的温度提高到目标温度的方法，所述方法包括：由控制器确定所述废气的目标能量；由所述控制器基于所述目标能量确定目标排放量；由所述控制器确定对应于所述目标排放量、发动机转速和驾驶员需求功率中的一个或更多个的发动机的性能的权衡；由所述控制器基于所述权衡确定容许加热器功率；以及由所述控制器以不超过所述容许加热器功率的加热器功率命令操作加热器，以将所述废气加热到所述目标温度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标能量基于所述废气达到所述目标温度的能量大小来确定。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：由所述控制器确定所述交通工具的电池的充电状态；由所述控制器确定所述充电状态高于阈值；以及响应于所述充电状态高于所述阈值，由所述控制器操作所述加热器以将所述废气加热至所述目标温度。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：由所述控制器接收所述交通工具的排放水平；由所述控制器确定所述排放水平高于阈值；以及响应于所述排放水平高于所述阈值，由所述控制器操作所述加热器以将所述废气加热至所述目标温度。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：由所述控制器确定催化器达到所述目标温度的预热时间；由所述控制器确定所述废气的所需总排气功率；以及由所述控制器基于所述预热时间和排气目标功率中的一个或更多个确定所述目标排放量。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：由所述控制器将在交通工具制动或减速事件期间回收的动能引导至所述加热器。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：当所述交通工具制动或减速时，由所述控制器以加热器功率极限或低于加热器功率极限操作所述后处理系统的所述加热器。8.一种用于提高具有发动机的交通工具系统中的废气的温度的系统，所述系统包括：后处理系统，所述后处理系统联接到所述发动机；后处理系统加热器，所述后处理系统加热器与所述后处理系统连通；以及控制器，所述控制器与所述发动机和所述后处理系统加热器通信，所述控制器包括处理器，所述处理器联接到存储指令的非瞬时存储器，所述指令在由所述处理器执行时使所述控制器执行包括以下项的操作：确定所述废气的目标能量；基于所述目标能量确定目标排放量；确定对应于所述目标排放量、发动机转速和驾驶员需求功率中的一个或更多个的所述
发动机的性能的权衡；基于所述权衡确定容许加热器功率；以及以不超过所述容许加热器功率的加热器功率命令操作所述后处理系统加热器，以将所述废气加热到目标温度或将所述废气维持在所述目标温度。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述目标能量基于所述废气达到所述目标温度的能量大小来确定。10.根据权利要求8所述的系统，所述操作还包括：确定所述交通工具的电池的充电状态；确定所述充电状态高于阈值；以及响应于所述充电状态高于所述阈值，操作所述后处理系统加热器以将所述废气加热至所述目标温度。11.根据权利要求8所述的系统，所述操作还包括：接收关于所述交通工具的操作的排放水平；确定所述排放水平高于阈值；以及响应于所述排放水平高于所述阈值，操作所述后处理系统加热器以将所述废气加热至所述目标温度。12.根据权利要求8所述的系统，所述操作还包括：确定催化器达到所述目标温度的预热时间；确定所述废气的所需总排气功率；以及基于所述预热时间和所述所需总排气功率中的一个或更多个来确定所述目标排放量。13.根据权利要求8所述的系统，所述操作还包括：将在交通工具制动或减速事件期间回收的动能引导至所述加热器。14.根据权利要求13所述的系统，所述操作还包括：当所述交通工具制动或减速时，以加热器功率极限或低于加热器功率极限操作所述后处理系统加热器。15.一种用于将交通工具中的废气的温度维持在预定范围内的方法，所述方法包括：由控制器确定所述废气的所需总排气功率以维持所述废气的温度；由所述控制器确定对应于所述所需总排气功率、发动机转速和驾驶员需求功率中的一个或更多个的发动机的燃料消耗的权衡；由所述控制器基于所述权衡确定容许加热器功率；以及由所述控制器以不超过所述容许加热器功率的加热器功率命令操作后处理系统加热器，以维持所述废气的温度。16.根据权利要求15所述的方法，还包括：确定所述发动机的温度高于预定义阈值；以及响应于所述发动机的温度高于所述预定义阈值来执行所述方法。17.根据权利要求15所述的方法，还包括：由所述控制器基于所述废气的温度确定维持所述废气的温度所需的额外排气功率；由所述控制器基于瞬时废气温度和废气流量确定瞬时排气功率；以及由所述控制器基于所述所需的额外排气功率和所述瞬时排气功率确定所述所需总排
气功率。18.根据权利要求17所述的方法，还包括：由所述控制器生成加热器功率阵列，所述加热器功率阵列包括零加热器功率级、最大加热器功率级以及在所述零加热器功率级和所述最大加热器功率级之间的一个或更多个加热器功率级；由所述控制器确定对应于每个加热器功率级的燃料消耗量；由所述控制器基于对应于每个加热器功率级的燃料消耗来确定所述发动机的排气功率和燃料消耗之间的优先级；由所述控制器基于所述排气功率与所述燃料消耗之间的所述优先级确定容许加热器功率；以及由所述控制器以不超过所述容许加热器功率的加热器功率命令操作所述后处理系统加热器，以维持所述废气的温度。19.根据权利要求15所述的方法，还包括：由所述控制器接收所述交通工具的排放水平；由所述控制器确定所述排放水平高于阈值；以及响应于所述排放水平高于所述阈值，由所述控制器操作所述后处理系统加热器以将所述废气加热至所述目标温度。20.根据权利要求15所述的方法，还包括：由所述控制器确定所述交通工具的电池的充电状态；由所述控制器确定所述充电状态高于阈值；以及由所述控制器操作所述后处理系统加热器，以基于所述充电状态高于所述阈值来加热所述废气。

技术总结
提供了一种用于将废气的温度提高到目标温度的方法。该方法包括由控制器确定废气的目标能量，以及由控制器基于目标能量确定目标排放量。该方法还包括由控制器确定对应于目标排放量、发动机转速和驾驶员需求功率中的一个或更多个的发动机性能的权衡，以及由控制器基于该权衡确定容许加热器功率。该方法还包括由控制器以不超过容许加热器功率的加热器功率命令操作加热器，以将废气加热到目标温度。以将废气加热到目标温度。以将废气加热到目标温度。


技术研发人员：迪拉吉
受保护的技术使用者：康明斯公司
技术研发日：2021.12.17
技术公布日：2023/8/14