CN109774498A - 用于电池充电的系统和方法 - Google Patents

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CN109774498A
CN109774498A CN201811309480.4A CN201811309480A CN109774498A CN 109774498 A CN109774498 A CN 109774498A CN 201811309480 A CN201811309480 A CN 201811309480A CN 109774498 A CN109774498 A CN 109774498A
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CN
China
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motor
battery
electric motor
engine
torque
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CN201811309480.4A
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大卫·贝尔
朱莉娅·海伦·巴克兰
泰勒·凯利
蒂莫西·斯道尔森菲尔德
肖柏韬
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Ford Global Technologies LLC
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

本文提供了“用于电池充电的系统和方法”。提供用于在进入零排放区之前加快电池充电的方法和系统。在一个示例中，以从电动涡轮增压器的第一电动马达和HEV传动系的第二电动马达得到的马达扭矩的比率给所述电池充电。所述比率与排气废气门和进气节气门的调整协调，以便在给所述电池充电的同时维持驾驶员扭矩需求并且推进所述车辆。

Description

用于电池充电的系统和方法
技术领域
本说明大体上涉及用于控制混合动力电动车辆中的系统电池的荷电状态的方法和系统。
背景技术/发明内容
世界上的很多地方都已经实施了不同程度的低排放区(LEZ)，包括零排放区(ZEZ)。作为示例，在一些地方，不允许不满足某些排放标准的旧公共汽车和卡车。在另外的其他地方，不允许具有内燃发动机的车辆，并且只允许混合动力车辆在纯电动模式下操作而内燃发动机关闭。
当车辆在进入或通过这样的区域(例如，LEZ或ZEZ)时，可能存在车辆电池并不处于到达目的地并返回或者甚至通过所述区域的最佳电量的情况。例如，在估计的能量需要之外可能没有足够的裕量。即使车辆上的发动机驱动电池充电装置可用，当在这样的区域中操作车辆时也难以像所需那样迅速地给电池充电。
本文的发明人已经认识到，电动辅助的增压发动机系统的马达可以用来解决上述问题。具体地，增压发动机系统可以装备电机以提供电动辅助，诸如联接到涡轮增压器的电动马达/发电机。马达可以驱动机械增压器压缩机或涡轮增压器轴，以在踩加速器踏板事件期间提高瞬时增压压力传递。在需要快速电池充电时的情况期间，诸如刚好在进入ZEZ之前，涡轮增压器可以在比所需更高的功率下运行，同时电动马达在再生模式(recuperatingmode)下操作以便以比在其他情况下可能实现的更快速率给系统电池或其他能量储存装置充电。除了加快电池充电之外，马达/发电机的能量回收可能性增加。此外，增压发动机系统的电动马达的操作可以与联接到混合动力电动车辆的传动系的电动马达(诸如，起动机马达)的操作协调，以在满足驾驶员扭矩需求的同时给电池充电。
在一个示例中，快速电池充电可以通过一种用于具有增压发动机的混合动力车辆的方法来实现，所述方法包括：响应于在低排放区的预期车辆操作，经由联接到涡轮增压器轴的第一电动马达和联接到车辆传动系的第二电动马达中的至少一者来给系统电池充电，对所述系统电池的所述充电在所述车辆进入零排放区之前完成。在发动机驱动的电池充电不可用的情况期间，诸如当交流发电机劣化时，也可以应用同样的方法。
作为一个示例，当使用发动机扭矩来推进混合动力电动车辆时，车辆控制器可以基于来自导航系统的输入而预测车辆即将行进通过低排放区(LEZ)。控制器随后可以计算系统电池所需的电荷转移量和速率，以使得当在LEZ中时能够使用马达扭矩来推进车辆。例如，基于电池的当前荷电状态(SOC)，并且进一步基于在进入LEZ之前(从当前位置)行进的距离或持续时间以及当在LEZ中时要行进的距离或持续时间，控制器可以计算电池的目标SOC。随后可以相应地确定电荷转移量和速率。为了实现对电池的加快充电，可以施加来自联接到车辆系统的涡轮增压器的第一电动马达和联接到车辆系统的传动系的第二电动马达中的一者或两者的马达扭矩。例如，基于随驾驶员扭矩需求变化的当前发动机转速-负载条件，控制器可以基于驾驶员扭矩需求而改变施加用于给电池充电的负马达扭矩，而同时使用同时的废气门和进气节气门调整来维持车轮扭矩。例如，在增压发动机操作不需要来自第一电动马达的电动辅助的情况期间，增压请求可以增加超过驾驶员扭矩需求，因而使废气门比需要的关闭更多，并且过多的涡轮增压器扭矩可以用于经由第一电动马达给电池充电。作为另一示例，在扭矩需求下降的情况期间，通过吸收来自涡轮增压器轴的扭矩并且使用它来经由第一马达给电池充电，同时也吸收车轮扭矩并且使用它来经由第二马达给电池充电，增压压力可以降低。在第一马达处吸收的扭矩相对于在第二马达处吸收的扭矩的比率可以基于以下项进行调整：整体系统需要(诸如，当扭矩需求的下降较大时，通过经由第一马达吸收更多扭矩)，以及马达条件(诸如，当第二马达的温度高于它的最佳值时，通过经由第一马达吸收更多扭矩)。
通过这种方式，通过使涡轮增压器比请求的车辆牵引力所需的更努力工作，系统电池可以比在其他情况下可能实现的更快地充电。改变从电动辅助马达和混合动力车辆传动系电动马达得到的马达扭矩的比率来给电池充电的技术效果在于，可以在继续提供驾驶员需求扭矩的同时实现目标SOC。通过在进入低排放区之前给电池充电，可以在低排放区中启用符合排放的车辆操作。通过在交流发电机劣化时的情况期间还使用来自电动辅助马达的马达扭矩给电池充电，可以始终维持最低电池电荷，从而提高混合动力电动车辆的性能。
应理解，上述发明内容用于以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。并不意图识别所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围由跟随具体实施方式的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决在上文或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。
附图说明
图1示出被配置有电动辅助的增压发动机系统的示例实施例。
图2描绘用于经由图1的增压发动机系统来给混合动力电动车辆的系统电池充电的高级流程图。
图3示出列出了可以用于给系统电池充电的图1的增压系统的示例操作模式的表。
图4描绘用于选择增压发动机系统操作模式来实现电池充电的高级流程图。
图5描绘在通过零排放区的车辆操作期间使用来自电动涡轮增压器和HEV马达中的一者或多者的马达扭矩的电池充电的预示性示例。
具体实施方式
以下描述涉及用于管理具有带增压装置的发动机的混合动力车辆系统中的电池荷电状态的系统和方法，所述增压装置被配置有来自电动马达的电动辅助。图1中示出此类系统的一个非限制性示例，其中在混合动力电动车辆中提供电动涡轮增压器。发动机控制器可以被配置成执行控制程序，诸如图2至图4的示例程序，以响应于加快的电池充电要求并且进一步基于在充电时的工况而在多个操作模式(在图3处制成表)中的一者下操作车辆系统。基于所选择的操作模式，控制器可以使用电动增压装置的电动马达和车辆的传动系的电动马达中的一者或多者来给电池充电。图5中示出在低排放区中的车辆操作期间协调电动辅助马达和HEV马达操作的预示性示例。
图1示意性地示出示例混合动力车辆系统100的方面，包括发动机系统101，所述发动机系统101具有联接在车辆102中的发动机10。在所描绘的示例中，车辆102是具有可用于一个或多个车轮47的多个扭矩来源的混合动力电动车辆。在所示示例中，车辆102的动力传动系统包括发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器53接合时，发动机10和电机52经由变速器48连接到车轮47。在所描绘的示例中，(第一)离合器53设在发动机10与电机52之间，并且(第二)离合器53设在电机52与变速器48之间。控制器12可以向每个离合器53的驱动器发送信号以使离合器接合或脱离，由此使发动机10与电机52和连接到此的部件进行连接或断开连接，和/或使电机52与变速器48和连接到此的部件进行连接或断开连接。例如，当离合器53接合时，来自发动机10的扭矩可以经由曲轴40、变速器48和动力传动系统轴84传递到车轮47。变速器48可以是齿轮箱、行星齿轮系，或者另一类型的变速器。变速器48可以是包括多个齿轮比的有级变速器，以允许发动机10以与车轮47不同的速度旋转。通过改变第一离合器53的扭矩传递容量(例如，离合器滑转的量)，可以调节经由动力传动系统轴84转到车轮的发动机扭矩量。
电机52可以是联接在传动系中在发动机与变速器之间的HEV马达。在其他示例中，电机52可以是曲轴集成式起动器/发电机(CISG)。CISG可以联接到发动机的输出轴，以便在混合动力车辆系统的起动期间，CISG可以提供扭矩来转动发动机，以有助于发动机的起动。在一些情况下，CISG可以供应扭矩输出来补充或代替发动机扭矩。此外，如本文中详述，在一些情况下，CISG可以供应负扭矩输出(也就是，吸收传动系扭矩)，所述负扭矩输出可以转换成电能，诸如用于给系统电池充电。
动力传动系统可以采用各种方式进行配置，包括被配置为并联式混合动力车辆、串联式混合动力车辆，或者串联-并联式混合动力车辆。在电动车辆实施例中，诸如系统电池45的系统电能装置可以联接到传动系。系统电池45可以是将电功率传送到电机52以向车轮47提供扭矩的牵引电池。在一些实施例中，电机52还可以作为发电机操作，以提供电功率来给系统电池45充电，例如在制动操作期间。将了解，在包括非电动车辆实施例的其他实施例中，系统电池45可以是联接到交流发电机46的典型起动、照明、点火(SLI)电池。
将了解，尽管本文中将系统电能储存装置45描绘为电池，但在其他示例中，电能储存装置45可以是电容器。
交流发电机46可以被配置成在发动机运行期间使用从曲轴得到的发动机扭矩来给系统电池45充电。此外，交流发电机46可以基于发动机的一个或多个电气系统的电功率需求来给它们供电，诸如一个或多个辅助系统，包括暖通空调(HVAC)系统、车灯、车载娱乐系统，以及其他辅助系统。在一个示例中，在交流发电机上得到的电流可以基于驾驶室冷却需求、电池充电要求、其他辅助车辆系统需求以及马达扭矩中的每一者而不断地变化。调压器可以耦合到交流发电机46，以便基于系统使用要求(包括辅助系统需求)而调节交流发电机的功率输出。如本文中详述，在交流发电机劣化时的情况期间，可以经由电机52和电动辅助马达108中的一者或多者来启用电池充电。
在所描绘的实施例中，发动机10是配置有涡轮增压器15的增压发动机。涡轮增压器15包括压缩机114，所述压缩机114经由轴19机械地联接到涡轮116并且由其驱动，涡轮116是通过扩大发动机排气来驱动。在一个实施例中，涡轮增压器可以是双涡流装置。在另一实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中涡轮几何形状根据发动机工况而主动地变化。涡轮增压器15可以进一步被配置成具有电动马达108(在本文中也被称为电动辅助马达)的电动涡轮增压器，所述马达108被配置成向压缩机、涡轮或者涡轮增压器轴提供电动辅助。在所描绘的示例中，电动马达108联接到轴19，但在其他示例中，电动马达可以选择性地联接到压缩机114或涡轮116。电动马达108可以由诸如系统电池45的车载能量储存装置供电。电动马达108可以另外地或可选地由交流发电机46供电。传送到电动马达108的电功率量可以变化以便调整涡轮增压器的输出。在一个示例中，传送到电动马达108的电功率量可以增加，以增加压缩机114的速度。作为电动辅助的结果，涡轮增压器15的压缩机114可以迅速地自旋加快，从而减少涡轮迟滞。如参考图2详述，在所选择的条件期间，也可以使用电动马达108来给系统电池45充电。例如，涡轮增压器涡轮输出可以增加超过需要，以满足驾驶员扭矩需求，同时从电动马达108输出负扭矩，所述负扭矩可以转换成电能以便给电池45充电。在又一示例中，可以通过协调来自电动马达108和电机52的负扭矩输出来执行对系统电池的充电。
将了解，尽管所描绘的示例示出了配置有电动辅助的涡轮增压器，但这并不意图限制。在其他实施例中，发动机可以是具有在发动机进气口中的涡轮增压器上游或下游的电动机械增压器或其他增压发电装置的复式增压发动机系统。涡轮增压器15可以或可不被配置成从电动马达108接收电动辅助。在这种情况下，为机械增压器或其他增压装置供电的电动马达也可以用于制动压缩机和给电池再充电，如所描述。
电动马达108可以被配置为马达-发电机。因此，在增压积聚需要电动辅助时的情况期间，电动马达可以提供正扭矩来驱动涡轮增压器轴的离心压缩机，以改进瞬时增压压力传递。然而，电动马达也能够通过“制动”马达轴来进行能量回收。在其中，负扭矩可以施加到压缩机(或轴)，从而减小压缩机速度并且同时给联接到马达的系统电池(诸如电池45)充电。如参考图2详述，发动机控制器可以控制从电动马达施加的负扭矩的正时和量，以在所选择的条件期间给系统电池充电。在回收能量模式(吸收)下使用电动马达可以在需要时帮助更快地给系统电池充电，和/或将荷电状态维持在较高水平。
新鲜空气沿着进气道42经由风箱112引入发动机10中并且流到压缩机114。空气随后在压缩机114处进行压缩并引入到发动机10中。通过调整压缩机再循环阀(CRV)62的开度，被涡轮增压器15压缩的空气也可以经由压缩机再循环通道60从压缩机114的出口再循环到入口。CRV 62可以是连续可变阀或者可能是可变离散阀，并且增大CRV 62的开度可以包括致动(或激励)阀的螺线管(如果离散的话)或者诸如H桥的马达控制器(如果连续的话)。
压缩机114通过增压空气冷却器(CAC)18(在本文中也被称为中间冷却器)联接到节气门20。空气从压缩机114穿过CAC 18并且穿过气门20流到进气歧管22。例如，CAC 18可以是空气-空气热交换器或者水-空气热交换器。进气歧管压力(例如，进气歧管内的进气的压力)可以使用歧管绝对压力传感器(MAP)124来确定。
进气歧管22通过一系列进气门(未示出)联接到一系列燃烧室30。燃烧室进一步经由一系列排气门(未示出)联接到排气歧管36。在所描绘的实施例中，示出单个排气歧管36。然而，在其他实施例中，排气歧管可以包括多个排气歧管区段。具有多个排气歧管区段的配置可以使得来自不同燃烧室的流出物能够被引导到发动机系统中的不同位置。同样地，具有多个进气歧管区段的配置可以使得来源于不同位置的空气能够被引导到发动机系统的不同燃烧室(通常是气缸组)。此外，进气歧管可以具有多个进气节气门(诸如，每组一个)。
在一个实施例中，排气门和进气门中的每一者可以是电子致动或控制。在另一实施例中，排气门和进气门中的每一者可以是凸轮致动或控制。不论是电子致动还是凸轮致动，都可以调整排气门和进气门打开和关闭的正时，以获得期望的燃烧和排放控制性能。例如，凸轮正时可以经由可变凸轮正时系统来调整以将进气凸轮和排气凸轮移动到针对给定的工况提供最佳容积效率的位置。
在一些实施例中，发动机还可以被配置用于选择性气缸停用，其中单独的气缸阀操作可以经由单独的气缸阀机构(包括进气门凸轮和排气门凸轮)来选择性地停用，并且单独的气缸燃料补给可以经由可停用的燃料喷射器来选择性地停用。
燃烧室30可以被供应一种或多种燃料，诸如，汽油、酒精混合燃料、柴油、生物柴油、压缩天然气等。燃料可以经由直接喷射、进气道喷射、节气门体喷射或者它们的任何组合供应到燃烧室。在所描绘的示例中，燃料经由燃料喷射器66的直接喷射而提供到每个燃烧室30(尽管图1中只示出一个燃料喷射器，但每个燃烧室包括联接到此的燃料喷射器)。燃料可以由燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66，所述燃料系统包括燃料箱、燃料泵以及燃料轨。在燃烧室中，可以经由火花点火和/或压缩点火来开始燃烧。
如图1所示，来自排气歧管36的排气被引导到涡轮116以驱动所述涡轮。当需要减少的涡轮扭矩时，排气的一部分可以代替地引导穿过废气门90，从而绕过涡轮。废气门驱动器92(例如，废气门阀)可以被致动打开以经由废气门90来减轻从涡轮116上游到涡轮116下游的位置的至少一些排气压力。通过减小涡轮116上游的排气压力，可以降低涡轮速度。
来自涡轮116和废气门90的组合流流过排放控制装置170。通常，排放控制装置170可以包括被配置成减少排气流中的一种或多种物质的量的一个或多个排气后处理部件。例如，一个排气后处理部件可以被配置成在排气流较稀时捕集来自排气流的NOx并且在排气流较浓时还原所捕集的NOx。在其他示例中，排气后处理部件可以被配置成使NOx不成比例或者在还原剂的帮助下选择性地还原NOx。在另外的其他示例中，排放控制装置170包括三元催化剂，所述三元催化剂被配置成氧化残余碳氢化合物和一氧化碳，同时还原排气流中的NOx。具有任何此类功能的不同排气后处理催化剂可以单独地或共同地布置在涂层中或者排放控制装置170中的其他地方。在一些实施例中，排放控制装置170还可以包括被配置成捕集并氧化排气流中的碳烟微粒的可再生碳烟过滤器。
来自排放控制装置170的经处理排气的全部或部分可以经由排气管道35释放到大气中。然而，取决于工况，一些排气可以替代地经由包括排气再循环(EGR)冷却器和EGR阀的EGR通道(未示出)转移到进气道42。EGR可以再循环到压缩机114的入口。
一个或多个传感器可以耦合到压缩机114的入口。例如，温度传感器55可以耦合到压缩机114的入口，以用于估计压缩机入口温度。作为另一示例，压力传感器56可以耦合到压缩机114的入口，以用于估计进入压缩机的空气的压力。另外其他的传感器可以包括例如空燃比传感器、湿度传感器等。在其他示例中，压缩机入口条件中的一者或多者(诸如，温度、湿度等)可以基于发动机工况来推断。传感器可以估计在压缩机入口处从进气道接收的进气以及从CAC 18的上游再循环的进气的条件。一个或多个传感器还可以耦合到压缩机114上游的进气道42，以用于确定进入压缩机的进气的组成和条件。这些传感器可以包括例如压力传感器58。另外，节气门入口压力(TIP)传感器59可以耦合在CAC 18的下游和节气门20的上游，以用于估计输送到发动机的增压压力，如由TIP传感器59测量一样。
在驾驶员踩加速器踏板事件期间，当响应于驾驶员扭矩需求从没有增压的发动机操作进入有增压的发动机操作时，可以出现涡轮迟滞。这归因于涡轮116自旋加快延迟，因为涡轮增压器是行动较慢的压缩装置。当发动机在增压操作时，也会出现相同情况，并且由于车辆驾驶员增加加速踏板应用，增压需求存在瞬时增加。为了减少这种涡轮迟滞，在那些选择的条件期间，涡轮增压器15可以通过接收来自电动马达108的正扭矩而得到电动辅助。在其中，电动马达可以增加将涡轮连接到压缩机的涡轮增压器轴的扭矩。或者，当机械增压器被包括在配置中时，可以通过使用从电动马达108接收的正扭矩电动地启用机械增压器来减少涡轮迟滞。
在驾驶员松加速器踏板事件期间，当从有增压的发动机操作进入没有增压(或增压减小)的发动机操作时，可能发生压缩机喘振(compressor surge)。这是因为在松加速器踏板时，当节气门20关闭，穿过压缩机114的流量减小。穿过压缩机的向前流减少可以导致喘振并且降低涡轮增压器性能。另外，喘振可以导致噪声、振动和粗糙性(NVH)问题，诸如来自发动机进气系统的不合需要的噪声。为了在默认车辆操作模式期间使得扭矩需求能够响应于松加速器踏板而在不引起压缩机喘振的情况下快速降低，由压缩机114压缩的进气的至少一部分可以再循环到压缩机入口。这增加压缩机流速以将操作移动远离喘振区域。具体地，CRV 62可以打开以将(暖)压缩空气从在CAC 18上游的压缩机114的出口再循环到压缩机114的入口。在一些实施例中，压缩机再循环系统可以另外地或可选地包括再循环通道，所述再循环通道用于将冷却压缩空气从CAC 18的下游再循环到压缩机114的入口。另外，废气门驱动器92可以移动到更开(例如，全开)位置，以便更多的排气流在绕过涡轮的同时行进到排气尾管，从而加快涡轮自旋减慢。
车辆系统100还可以包括通信地耦合到控制器12的导航系统180。导航系统可以包括例如GPS装置。基于来自车辆驾驶员的关于期望目的地的输入，导航系统180可以提供从起始点到期望目的地的路线详情。另外，可以提供沿着路线的交通信息，以及目的地的天气详情。
在另外的其他示例中，导航系统180可以指示目的地是否处于低排放区(LEZ)，诸如零排放区(ZEZ)，或者车辆路线是否经过LEZ。LEZ可以是其中不允许使用发动机操作的车辆推进的地理地区。具体地，只允许满足预定义排放标准的混合动力车辆。LEZ可以是由纬度和经度或者其他地理坐标定义的地理地区。LEZ的坐标可以定义具有围住整个LEZ的连续边界的区域。非LEZ可以完全在那些坐标之外并且可以完全包围LEZ的边界。在一些示例中，LEZ的边界可以每周7天、每天24小时地操作并且可以由适当的道路标志来标记。在其他示例中，LEZ可以是在所选择的小时期间作为LEZ操作并且在其他小时期间作为非LEZ操作的区域。导航系统180可以基于所述地区的地理坐标相对于所选择的行进路线和目的地的坐标来识别LEZ。
本发明人已经认识到，可以存在其中诸如电池45的系统电池并不处于期望那样高的电荷水平的很多情况。这些情况可以包括例如：其中电能使用已经特别高的车辆操作时段；在开始行程之前不易得到充电基础设施；在没有运行或以其他方式充电的情况下，车辆用于给负载供电；或者车辆在其中限制或禁止发动机操作的区域(诸如LEZ)附近。在这样的情形下，除了正常的发动机驱动充电装置能够做到的之外，增压系统的电动马达108可以在再生模式下用于将额外的能量返回给电池。在再生模式下，通常用于驱动涡轮增压器发动机的马达在吸收模式下操作，其中它吸收来自增压装置的输出侧的能量减去电损耗，并且将能量返回给电池系统。这通过以下方式实现：使涡轮增压器涡轮在比当前载荷条件所需的更高载荷状态下运行，其中额外的能量用于再充电。另外，电池可以利用来自电动马达108和电机52的扭矩的分流比(split ratio)进行充电，以加快充电。所述分流比可以基于在电荷转移时的驾驶员扭矩需求以及诸如每个马达的温度和转速的马达条件进行调整。
控制器12可以被包括在控制系统14中。所示控制器12接收来自多个传感器16(本文中描述传感器的各种示例)的信息并且将控制信号发送到多个驱动器81(本文中描述驱动器的各种示例)。作为一个示例，传感器16可以包括位于涡轮116的上游的排气传感器126、MAP传感器124、排气温度传感器128、排气压力传感器129、压缩机入口温度传感器55、压缩机入口压力传感器56(例如，用于测量P1)、质量空气流量(MAF)传感器57、压力传感器58，以及TIP传感器59。诸如附加的压力传感器、温度传感器、空燃比传感器和组成传感器等传感器可以耦合到车辆系统100中的各种位置。驱动器81可以包括例如节气门20、CRV 62、节气门108、废气门驱动器92，以及燃料喷射器66。控制器12可以接收来自各种传感器的输入数据、处理所述输入数据，并且使用各种驱动器，以基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令而调整发动机操作。控制器可以基于编程在其中的指令或代码而响应于经处理的输入数据来使用驱动器，所述指令或代码对应于一个或多个程序，诸如本文中关于图2(和图4)描述的示例控制程序。作为示例，响应于低于电池45的阈值荷电状态和对加快的电池充电的需要，发动机可以操作以提供超过所需的输出涡轮能量，以便满足驾驶员扭矩需求，同时电动马达108作为发电机操作，以使用经由涡轮增压器轴19得到的额外扭矩来给电池45充电。
通过这种方式，图1的部件实现混合动力车辆系统，所述混合动力车辆系统包括：发动机；联接到发动机进气口的涡轮增机器，所述涡轮增机器包括经由轴联接到排气涡轮的进气压缩机，以及联接到所述轴的第一电动马达，以用于向所述涡轮增机器提供电动辅助；第二电动马达，所述第二电动马达联接到车辆传动系、在所述发动机与变速器之间；废气门，所述废气门包括联接在所述涡轮增压器的所述排气涡轮上的废气门驱动器；进气节气门，所述进气节气门联接到所述发动机进气口；系统电池，所述系统电池联接到所述第一电动马达和所述第二电动马达中的每一者；导航系统；以及控制器。控制器可以被配置有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令用于：响应于来自所述导航系统的输入，在第一充电模式下操作所述车辆系统，其中所述第一电动马达被禁用并且其中所述电池使用从所述第二电动马达得到的马达扭矩进行充电；在第二充电模式下操作所述车辆系统，其中所述第一电动马达向所述涡轮增压器提供马达扭矩并且其中所述电池使用从所述第二电动马达得到的马达扭矩进行充电；在第三充电模式下操作所述车辆系统，其中所述电池使用从所述第一电动马达和所述第二电动马达中的每一者得到的马达扭矩进行充电；在第四充电模式下操作所述车辆系统，其中所述第二电动马达被禁用并且所述电池使用从所述第一电动马达得到的马达扭矩进行充电；并且基于驾驶员扭矩需求和来自所述导航系统的所述输入来选择充电模式。在一个示例中，来自所述导航系统的所述输入包括车辆行进通过即将到来的零排放区所需的转移到所述电池的电荷量，所述车辆在没有发动机扭矩的情况下被推进通过所述即将到来的零排放区。作为又一示例，所述选择可以包括：当发动机转速低于阈值转速并且发动机载荷低于阈值载荷时，选择所述第一充电模式；当发动机转速低于所述阈值转速并且发动机载荷低于所述阈值载荷时，选择所述第二充电模式；当发动机转速高于所述阈值转速并且发动机载荷比所述阈值载荷高出第一量时，选择所述第三充电模式；以及当发动机载荷比所述阈值载荷高出第二量时，选择所述第四充电模式，所述第二量大于所述第一量。在本文中，当在所述第一充电模式、所述第二充电模式所述第三充电模式和所述第四充电模式中的任一者下操作时，至少部分地使用发动机扭矩来推进所述车辆。所述控制器可以包括用于进行以下操作的另外的指令：当所述电池在使用从所述第一电动马达得到的马达扭矩进行充电时，相对于当所述第一电动马达向所述涡轮增压器提供马达扭矩时进一步减小所述废气门驱动器的开度；以及响应于所述减小所述废气门驱动器的所述开度而减小所述进气节气门的开度。在其他示例中，当增加发动机扭矩以经由再生给电池充电时，控制器可以维持进气节气门的开度，此外，可以经由命令到对应驱动器的信号来调整一个或多个其他发动机操作参数。例如，发动机操作设置可以经由曲轴、节气门等的致动来改变。
现在转到图2，方法200描绘用于使用从电动涡轮增压器马达和车辆系统马达中的一者或多者得到的扭矩来给混合动力车辆系统的电池充电的示例程序。所述方法使得电池能够比在其他情况下可能实现的更快地充电。用于实施方法200以及本文中包括的方法的其余部分的指令可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器接收的信号来执行，诸如上文参考图1描述的传感器。根据下文描述的方法，控制器可以使用发动机系统的发动机驱动器来调整发动机操作。
在202处，所述方法包括估计和/或测量车辆和发动机工况。这些包括例如车辆速度、驾驶员扭矩需求、发动机转速、电池荷电状态(SOC)、诸如环境温度、压力和湿度的环境状况、MAF、MAP等。
在204处，所述方法包括确定是否预期或预测车辆操作的电动模式。在一个示例中，可以响应于车辆进入或接近其中限制(或禁止)发动机操作并且其中要求混合动力车辆在电动模式下操作的低排放区(LEZ)或零排放区(ZEZ)而预期电动模式。其中可以预期车辆操作的电动模式的其他条件包括：其中电能使用已经特别高的长时间车辆操作，诸如，在交通拥挤或拥塞下的长时间起动和停止驾驶；在开始驾驶循环之前不易得到充电基础设施，诸如，当在出发点的一定半径内不可用充电站时；在没有运行或以其他方式充电的情况下，车辆用于给负载(例如，动力输出负载)供电；或者车辆的交流发电机劣化。通过在交流发电机劣化时给电池充电，车辆的可行驶里程可以延长，从而使得涡轮增压器马达能够充当备用交流发电机。尽管充电后的电池不能在高载荷下提供持续操作，但它可以在有限量的时间内使用，从而提高车辆的可行驶里程。
在一个示例中，车辆控制器可以与车辆的导航系统(例如，GPS)通信，以预测即将到来的电动操作模式。例如，如果由车辆驾驶员指示的车辆目的地或者由车辆驾驶员选择的路线进入或经过LEZ，那么控制器可以预期即将到来的电动操作模式。同样地，如果车辆路线改变，诸如，归因于建筑物或离散事件，其中车辆路线的变化(例如，绕道或重定路线)导致车辆行进(例如，短暂地)通过LEZ，那么控制器可以预期即将到来的电动操作模式。在另一示例中，电动操作模式可以由车辆驾驶员选择，诸如，通过致动模式开关或按钮。在另外的其他示例中，每当车辆在LEZ的方向上或并行于LEZ前进时，都可以预期即将到来的电动操作模式。
照此，LEZ可以由具体地理坐标定义，并且可以定义其中不允许经由内燃发动机的车辆推进的区域。作为示例，LEZ的边界可以由经度和纬度标记定义，并且LEZ可以完全被包含在这些标记内。此外，LEZ的边界可以被其中允许经由内燃发动机的车辆推进的非LEZ包围。
如果不预期电动车辆模式，那么在206处，所述方法包括基于发动机工况来调整发动机驱动器设置，同时继续在发动机模式下操作车辆。例如，响应于在发动机模式下操作时驾驶员扭矩需求增加，控制器可以通过关闭排气门阀来实现增压。另外，可以使用电动辅助来提供其他增压压力，诸如操作联接到涡轮增压器轴的电动马达以减少涡轮迟滞。所述方法随后结束。
如果预期电动车辆模式，那么在208处，所述方法包括确定电池SOC是否高于阈值。所述阈值可以对应于使得车辆能够在电动模式下至少推进最小持续时间或距离的定义荷电状态。在一个示例中，所述阈值是将要启用的电动模式所需的预定义校准阈值，诸如30％SOC。在另一示例中，所述阈值基于与通过LEZ的行程相关的一个或多个参数而动态地调整。例如，所述阈值可以基于通过LEZ的预计行进持续时间或距离而调整，所述阈值随着预计行进持续时间或距离增加而增加。
在一个示例中，控制器可以基于当前地理定位相对于LEZ的定位并且进一步基于预计通过LEZ的行进持续时间或距离来计算通过LEZ所需的电荷转移量和速率随后可以根据所计算的电荷转移量来确定。阈值SOC。例如，可以将LEZ相对于当前定位的距离输入到查找表，并且可以输出电荷转移量以及对应的阈值SOC。在其他示例中，可以经由算法、模型或其他函数基于LEZ相对于当前定位的定位来确定阈值SOC。
如果电池SOC高于阈值，那么在210处，可以推断出车辆可以在不需要内燃发动机的操作的情况下以电动模式通过LEZ。因此，可以基于车辆工况来调整一个或多个马达设置。例如，从使用发动机扭矩的车辆推进转变到使用马达扭矩的车辆推进的正时可以基于到LEZ的持续时间/距离而调整。另外，马达扭矩输出可以在行进通过LEZ期间调整，诸如，基于道路坡度、驾驶员扭矩需求以及所请求的车辆速度。
如果电池SOC低于阈值，那么在212处，所述方法包括确定所需的电荷转移量。这包括确定在即将到来的通过LEZ的行程期间所需的电荷量和使当前SOC移动到阈值SOC所需的电荷量的总和。例如，可以基于当前地理定位相对于LEZ的定位并且进一步基于预计通过LEZ的行进持续时间或距离来计算通过LEZ所需的电荷转移量和速率。
在214处，所述方法包括经由来自电动辅助马达(诸如，向电动涡轮增压器提供电动辅助的电动马达)和HEV的电动马达(诸如CISG马达，也被称为起动机马达)或在发动机与变速器之间联接在传动系中的电动马达(在本文中也被称为HEV马达)的马达扭矩的比率来将系统电池充电到阈值SOC。使用来自电动马达的电动辅助给电池充电可以包括：在216处，以比当前工作所需更多的扭矩输出来运行发动机和/或涡轮，以及在218处，经由一个或多个马达使用额外扭矩来给电池充电。在220处，充电还包括选择电动辅助马达和HEV马达中的一者或多者在发电机(能量回收)模式下操作，以便给电池充电。如图4中详述，基于诸如马达温度、马达转速、发动机转速和载荷等因素，控制器可以选择在继续满足驾驶员扭矩需求的同时使得电池能够加快地充电的操作模式。例如，基于工况，控制器可以经由电动辅助马达通过产生超出所需的涡轮扭矩以满足驾驶员扭矩需求来给电池充电，并且随后经由电动辅助马达吸收多余扭矩来给电池充电。作为另一示例，控制器可以经由传动系马达通过在减速和下坡行程期间吸收过多的车轮扭矩来给电池充电，以便给电池充电。作为又一示例，控制器可以经由辅助马达和传动系马达中的每一者来给电池充电。
在222处，在选择操作模式并且启用所选择的模式之后，所述方法包括在电池充电操作期间调整一个或多个车辆驱动器，以提供驾驶员请求的扭矩和任何牵引需求。例如，当经由电动辅助马达给电池充电时，可以调整排气废气门和进气节气门开度中的一者或多者，以使净车轮扭矩(经由发动机和/或马达传递到车轮的扭矩)能够基于驾驶员扭矩需求而维持在一定水平，同时提供适当量的过多发动机和/或涡轮扭矩，以根据条件要求而利用电动辅助马达或HEV传动系马达或这两者给电池充电。例如，排气废气门开度可以比所需减小更多，以满足增压需求并且产生过多涡轮扭矩，所述涡轮扭矩随后用于增加在电动辅助马达处吸收的扭矩的比率，以给电池充电。作为另一示例，进气节气门开度可以随着废气门开度减小而增加，以调整进气气流来补偿由减小的废气门开度造成的额外泵气功并且满足驾驶员扭矩需求。在一个示例中，响应于电池荷电状态的增加，车辆控制器可以向废气门驱动器发送信号以使废气门阀朝向更关闭的位置(例如，完全关闭位置)移动。同样地，响应于废气门开度的减小，车辆控制器可以向进气节气门驱动器发送信号以使节气门朝向节气门的稍微更开的位置移动。
尽管以上示例包括废气门阀关闭且节气门打开以增加电池荷电状态，但应了解，这并不意图限制。在另外的其他示例中，进气节气门可以在增压时完全打开，并且只有废气门可以用于增压控制。此外，诸如凸轮等其他驱动器可以与节气门和废气门致动结合操作，以进行增压和扭矩控制。通过这种方式，可以调整各种驱动器以产生传动系加电池的再充电所需的必要扭矩。
调整车辆驱动器还可以包括调整用于车载诊断(OBD)程序的一个或多个阈值。例如，用于发动机的控制器可以被给予比所需更高的增压请求，并且电动马达处的能量回收动作可以经由可以从涡轮进入压缩机的能量减少来限制实际扭矩/气流。这便将需要更改OBD阈值，以便控制器可以认识到电动涡轮增压器的这个操作可以是限制增压(并且增压的下降不是因为空气路径驱动器错误)。
通过这种方式，通过在车辆接近已知的管制零排放区时在能量再生模式下操作电动增压装置，可以加快电池充电，同时降低对伺机性恢复或频繁发动机瞬变的需要。
图3示出描绘示例车辆操作模式的表300，其中来自电动辅助马达和HEV马达中的每一者的马达扭矩(正或负)的组合用于加快的电池充电，诸如，当进入或通过零排放区时。发动机控制器可以基于各种参数来选择操作模式，诸如参考图4的方法详述。如本文中使用，电动辅助马达指的是联接到涡轮增压器轴以用于向涡轮增压器提供电动辅助的电动马达。如本文中使用，HEV马达指的是发动机的起动机马达(或CISG)或者在发动机与变速器之间连接到传动系的用于推进车辆的电动马达。将了解，在图4所示的模式(模式1至4)中的每一者下，车辆在发动机启动的情况下操作，并且其中至少发动机扭矩用于推进车辆。
将了解，下文列出的模式并不意图限制，并且另外的其他模式是可能的。这些模式中的每一者可以用于准稳定状态来减慢瞬变条件。在快速瞬变条件期间，动力传动系统控制器可以在用电模式下利用两个马达(也就是，涡轮增压器的电动马达和动力传动系统的电动马达)来获得性能。
作为示例，控制器可以在第一操作模式(模式1)下操作车辆，其中电动辅助马达被禁用(也就是，不向电动辅助马达命令占空比)并且HEV马达被启用(也就是，向HEV马达控制器命令占空比，从而导致马达扭矩吸收命令)，以便进行电池充电。在这个模式下，发动机可以在没有电动辅助的情况下增压操作，诸如在提供比所请求更多的发动机扭矩时。同时，HEV马达可以在发电机模式下操作，以回收额外的发动机扭矩并且用它来给电池充电。在一个示例中，当发动机以低发动机转速和低发动机载荷操作时，可以选择第一操作模式。
作为另一示例，控制器可以在第二操作模式(模式2)下操作车辆，其中电动辅助马达被启用来提供电动辅助并且HEV马达被启用来进行电池充电。在这个模式下，发动机可以在有电动辅助的情况下增压操作，诸如其中电动马达提供马达扭矩以经由涡轮来补充涡轮增压器轴的旋转。电动辅助可以使得整体发动机扭矩输出能够增加。同时，HEV马达可以在发电机模式下操作，以回收发动机扭矩(和/或车轮扭矩)的至少一部分并且用它来给电池充电。在一个示例中，当发动机以低发动机转速和高发动机载荷操作时，可以选择第二操作模式。
作为另一示例，控制器可以在第三操作模式(模式3)下操作车辆，其中电动辅助马达和HEV马达中的每一者被启用以进行电池充电。在这个模式下，发动机可以操作，其中电动辅助马达在发电机模式下起作用，从而吸收扭矩来给电池充电。另外，HEV马达可以在发电机模式下操作，以回收发动机扭矩(和/或车轮扭矩)的至少一部分并且用它来给电池充电。在一个示例中，当发动机以高发动机转速和高发动机载荷操作时，可以选择第三操作模式。
作为又一示例，控制器可以在第四操作模式(模式4)下操作车辆，其中电动辅助马达被启用以进行电池充电并且HEV马达被禁用。在这个模式下，发动机可以操作，其中电动辅助马达在发电机模式下起作用，从而吸收扭矩来给电池充电。在一个示例中，当发动机以极高发动机载荷操作时，可以选择第四操作模式。
通过这种方式，响应于在低排放区的预期车辆操作，控制器可以经由联接到涡轮增压器轴的第一电动马达和联接到车辆传动系的第二电动马达中的至少一者来给系统电池充电，对所述系统电池的所述充电在车辆进入零排放区之前完成。在一个示例中，所述充电可以包括充电到阈值荷电状态，所述阈值荷电状态是基于直到所述低排放区和在所述低排放区内的车辆操作的持续时间和距离，其中在经由第一电动马达和第二电动马达中的至少一者来给系统电池充电期间的电荷转移率高于在再生制动期间对电池的电荷转移率。在又一示例中，在给电池充电时，可以经由第一电动马达和第二电动马达中的至少一者来维持基于驾驶员扭矩需求的车轮扭矩。车辆控制器还可以进一步基于驾驶员扭矩需求和发动机转速中的每一者来选择第一电动马达和第二电动马达中的至少一者。例如，所述选择可以包括：当在第一低发动机转速-载荷条件下操作时，选择第二电动马达给电池充电，同时经由发动机来维持车轮扭矩，其中第一马达被禁用；当在第二低发动机转速-高发动机载荷条件下操作时，选择第二电动马达给电池充电，同时经由发动机来维持车轮扭矩，其中第一马达被启用；当在第三高发动机转速-载荷条件下操作时，选择第一电动马达和第二电动马达中的每一者给电池充电，同时经由发动机来维持车轮扭矩；以及当在高于第三高发动机转速-载荷条件的第四高发动机转速-载荷条件下操作时，选择第一电动马达给电池充电，同时经由发动机来维持车轮扭矩，其中第二电动马达被禁用。此外，当在第三发动机转速-载荷条件下操作时，控制器可以基于增压压力、温度速度、马达的电流或扭矩极限或者其他系统约束中的一者或多者而调整由第一电动马达提供的马达扭矩相对于由第二电动马达提供的马达扭矩的分流比来给电池充电。在本文中，调整可以包括：响应于增压压力高于阈值压力、第二马达的温度高于期望阈值或者其他传动系或车辆条件，以来自第一电动马达的马达扭矩相对于第二电动马达的较高比率给电池充电。在一个示例中，第二电动马达包括以下项中的一者：曲轴集成式起动机马达；以及联接在传动系中的发动机与变速器之间的推进马达。另外，在经由第一电动马达给电池充电时，控制器可以减小联接在涡轮增压器的排气涡轮上的废气门的开度，并且调整联接在涡轮增压器的进气压缩机下游的进气节气门的开度，以产生期望水平的发动机扭矩。例如，随着转移到电池的电荷量增加，废气门的开度可以进一步减小，并且其中随着废气门的开度减小，进气节气门的开度增大。在另外的其他示例中，控制器可以应用所列出的模式以及本文中未列出的其他模式中的一者或多者的混合。
现在转到图4，示出用于选择混合动力车辆系统的操作模式以便在进入低排放区/零排放区之前实现快速电池充电的示例方法400。控制器可以例如基于马达中的每一者处的条件而选择图3的表中列出的操作模式中的一者。通过协调发动机电动增压装置的电动辅助马达和混合动力车辆的传动系的电动马达中的每一者的操作，可以加快电池充电。
在402处，所述方法包括确认电动辅助马达可供使用。在一个示例中，确认电动辅助马达可供使用包括确认电动辅助马达的马达转速不高于操作速度极限。操作速度极限可以是基于涡轮增压器总成轴速度。在另一示例中，确认电动辅助马达可供使用包括确认电动辅助马达的温度不高于操作温度极限。例如，操作温度极限可以是基于使用电流历史、发动机载荷、增压水平历史和机罩下环境的马达温度模型。各种马达故障或其他发动机系统故障可以阻止将电动辅助马达用于再生。所述极限可以是在发动机开发或车辆制造期间预先校准，或者可以在制造后但在将车辆交付给客户之前校准。如果马达转速高于速度极限，或者如果马达温度高于温度极限，那么控制器可以推断电动辅助马达并不完全可用于提供负扭矩来给系统电池充电。在另一示例中，如果发动机在其中排气能量较低的条件下操作，诸如处于低发动机转速-载荷条件、当驾驶员扭矩需求较低时或者当车辆或发动机怠速时，电动辅助马达也许不可用。
如果电动辅助马达不可用，那么在404处，所述方法包括确认HEV马达可供使用。在一个示例中，确认HEV马达可供使用包括确认HEV马达(诸如CISG马达或传动系马达)不具有任何内部故障或者基于马达控制器或电路设置的诊断代码。在另一示例中，确认HEV马达可供使用包括确认HEV马达的温度不高于操作温度极限。操作温度极限可以是基于马达控制器诊断极限或者包括内部测量值和/或电流历史的使用模型。如果马达转速高于速度极限，或者如果马达温度高于温度极限，那么控制器可以推断电动辅助马达并不完全可用于提供负扭矩来给系统电池充电。
如果电动辅助马达或HEV马达都不可用，那么在406处，所述方法包括指示在当前时间下车辆操作的电动模式是不可能的。因此，可以继续在发动机模式下使用发动机扭矩来推进车辆。另外，可以指示在这个时间经由马达的电池充电也许是不可能的。所述程序随后结束。
如果电动辅助马达不可用但HEV马达可用，那么在408处，所述方法包括选择第一操作模式(诸如，图3的模式1)。在410处，当在第一模式下操作时，所述方法包括禁用电动辅助马达(诸如，通过命令马达仅克服由马达添加在轴上的惯性)并且经由HEV马达来给电池充电。在这个模式下，驾驶员扭矩需求可以足够低而不要求增压压力，或者增压需求可以足够低，使得它可以仅由废气门阀调整来提供而无需依赖于电动增压辅助。因此，当在第一模式下操作时，可以调整发动机扭矩输出以推进车辆并给电池充电。具体地，可以基于所请求的电荷转移来调整发动机扭矩输出，以超出驾驶员扭矩需求一定量。随后，可以经由HEV马达从传动系得到过多的发动机扭矩，以在进入低排放区之前(或在低排放区中时)给电池充电。控制器可以经由调整对HEV马达的命令(诸如，占空比命令)来调整HEV马达的马达操作(例如，速度或输出)，所述命令是基于要转移到电池的电荷量。例如，随着要转移的电荷量增加，所述命令可以增加。在一个示例中，控制器可以基于电池的当前荷电状态(SOC)与进入零排放区之前所需的目标SOC之差来确定发送到HEV马达的控制器的控制信号，诸如参考图2详述。控制器可以基于使用查找表的计算来确定信号，其中输入是所需的电荷转移量并且输出是马达命令。作为另一示例，控制器可以通过依赖于基于逻辑规则的模型或算法来做出逻辑确定(例如，关于马达命令)，所述逻辑规则是行进通过零排放区所需的电荷转移量的函数。控制器随后可以生成控制信号，所述控制信号发送到HEV马达并且用于在车辆行进期间将负扭矩施加到传动系。
返回402，如果电动辅助马达不可用，那么在412处，如在404处，所述方法包括确认HEV马达可供使用。如果电动辅助马达和HEV马达都可用，那么在420处，所述方法包括将发动机转速与阈值转速进行比较，以确认发动机转速高于阈值转速。所述阈值转速可以是基于车辆或发动机效率模型、附件载荷、总充电量、车辆速度、增压能力和发动机载荷容量的经校准发动机转速。在另一示例中，所述阈值转速对应于发动机转速，高于此发动机转速的话发动机扭矩输出便需要电动辅助，因为增压需求太高，以至只使用节气门阀调整无法满足。
如果发动机转速低于阈值转速，那么在422处，所述方法包括选择第二操作模式(诸如，图3的模式2)。在424处，当在第二模式下操作时，所述方法包括经由HEV马达来给电池充电，同时经由电动辅助马达来为增压压力控制提供电动辅助。在这个模式下，发动机转速可能不够高到满足扭矩需求，并且因此通过提供电动增压辅助来满足扭矩需求。因此，当在第二模式下操作时，可以调整发动机扭矩输出以推进车辆并给电池充电。具体地，可以基于所请求的电荷转移来将发动机扭矩输出调整成超出驾驶员扭矩需求一定量的增压扭矩输出。过多的发动机扭矩可以或可以不通过在电动辅助马达的辅助下增压操作发动机来提供(取决于电动辅助马达在这个水平下连续地操作的能力)。随后，可以经由HEV马达从传动系得到过多的发动机扭矩，以在进入低排放区之前(或在低排放区中时)给电池充电。将了解，在第二操作模式下，由HEV马达在给电池充电时输出的扭矩高于由电动辅助马达在帮助提供所请求的增压压力时输出的扭矩。控制器可以经由对HEV马达控制器的命令(诸如，转速命令、扭矩命令、位置命令，或者操作命令的持续时间)来调整对HEV马达的控制，所述命令是基于要转移到电池的电荷量。例如，随着要转移的电荷量增加，所述命令可以增加。在一个示例中，控制器可以基于电池的当前荷电状态(SOC)与进入零排放区之前所需的目标SOC之差来确定发送到HEV马达的控制器的控制信号，诸如参考图2详述。控制器可以基于使用查找表的计算来确定信号，其中输入是所需的电荷转移量并且输出是马达命令。作为另一示例，控制器可以通过依赖于基于逻辑规则的模型或算法来做出逻辑确定(例如，关于对马达的命令)，所述逻辑规则是行进穿过零排放区所需的电荷转移量的函数。控制器随后可以生成控制信号，所述控制信号发送到HEV马达并且用于在车辆行进期间将负扭矩施加到传动系。
如果发动机转速高于阈值转速，那么在426处，所述方法包括选择第三操作模式(诸如，图3的模式3)。在428处，当在第三操作模式下操作时，所述方法包括经由电动辅助马达和HEV马达中的每一者来给电池充电。用于给电池充电的经由HEV马达得到的负扭矩相对于经由电动辅助马达取得的负扭矩的分流比可以根据单独马达条件来确定。所述比率可以在0与1之间，不包括0或1。例如，响应于电动辅助马达的温度高于HEV马达的温度，相对于电动辅助马达，电池可以更多地使用来自HEV马达的负扭矩进行充电。作为另一示例，响应于电动辅助马达的转速高于HEV马达的转速，相对于电动辅助马达，电池可以更多地使用来自HEV马达的负扭矩进行充电。在另外的其他示例中，随着车辆的增压压力需求增加，相对于电动辅助马达，电池可以更多地使用来自HEV马达的负扭矩进行充电。
此外，可以通过协调马达输出与废气门阀调整而主动地改变所述比率。例如，响应于驾驶员扭矩需求，废气门阀可以移动到更关闭位置，以增加发动机的增压输出，从而允许经由HEV马达来提供电场电荷转移的更大部分，而减少使用电动辅助马达提供的电池电荷转移的那部分。
当在第三模式下操作时，可以调整发动机扭矩输出以推进车辆并给电池充电。具体地，可以基于所请求的电荷转移和分流比来将发动机扭矩输出调整成超出驾驶员扭矩需求一定量的未增压扭矩输出。过多的发动机扭矩可以通过在没有来自电动辅助发动机的辅助的情况下操作发动机来提供。随后，可以经由HEV马达从传动系得到过多的发动机扭矩。同时，可以基于所请求的电荷转移和分流比将涡轮扭矩输出调整成比满足期望发动机扭矩所需的超出一定量。可以经由电动辅助马达从涡轮增压器轴得到过多的涡轮扭矩，以在进入零排放区(或低排放区)之前(或在其中时)给电池充电。控制器可以经由调整分别命令到每个马达的命令来调整电动辅助马达和HEV马达中的每一者的马达转速，所述命令是基于要转移到电池的电荷总量和分流比。例如，随着要经由HEV马达转移的电荷的比例增加，对HEV马达的所述命令可以增加。在一个示例中，控制器可以基于电池的当前荷电状态(SOC)与进入零排放区之前所需的目标SOC之差并且进一步基于要经由HEV马达传递的负扭矩的比率来确定发送到HEV马达的控制器的控制信号。同样地，控制器可以基于电池的当前荷电状态(SOC)与进入零排放区之前所需的目标SOC之差并且进一步基于要经由电动辅助马达传递的负扭矩的比率来确定发送到电动辅助马达的控制器的控制信号。控制器可以基于使用查找表的计算来确定信号，其中输入是所需的电荷转移量并且输出是马达命令。作为另一示例，控制器可以通过依赖于基于逻辑规则的模型或算法来做出逻辑确定(例如，关于对控制器的命令)，所述逻辑规则是行进通过零排放区所需的电荷转移量的函数。控制器随后可以生成控制信号，所述控制信号发送到HEV马达和电动辅助马达并且用于在车辆行进期间将负扭矩施加到传动系。
返回到412，如果电动辅助马达可用但HEV马达不可用，那么在414处，所述方法包括选择第四操作模式(诸如，图3的模式4)。在一个示例中，HEV马达也许是因为超温条件而不可用。在416处，当在第四模式下操作时，所述方法包括除了伺机性再生制动之外禁用HEV马达，并且只经由电动辅助马达来给电池充电。具体地，产生超出推进车辆所需的涡轮扭矩，所述过多的扭矩用于给电池充电。在一个示例中，当发动机以高发动机载荷操作时，可以发生这种情况。
当在第四模式下操作时，可以调整涡轮扭矩输出以推进车辆并给电池充电。具体地，可以基于所请求的电荷转移来将涡轮扭矩输出调整成比满足驾驶员扭矩需求所需的超出一定量的扭矩输出。随后，可以经由电动辅助马达从涡轮增压器轴得到过多的涡轮扭矩，以在进入零排放区之前给电池充电。控制器可以经由基于要转移到电池的电荷总量而调整对马达的马达控制器命令来调整电动辅助马达的马达转速。例如，随着要经由马达转移的电荷量增加，对电动辅助马达的命令可以增加。在一个示例中，控制器可以基于电池的当前荷电状态(SOC)与进入零排放区之前所需的目标SOC之差来确定发送到电动辅助马达的控制器的控制信号。控制器可以基于使用查找表的计算来确定信号，其中输入是所需的电荷转移量并且输出是必要的马达命令(即，扭矩或转速命令)。作为另一示例，控制器可以通过依赖于基于逻辑规则的模型或算法来做出逻辑确定(例如，关于对控制器的命令)，所述逻辑规则是行进通过零排放区所需的电荷转移量的函数。控制器随后可以生成控制信号，所述控制信号发送到电动辅助马达并且用于在车辆行进期间将负扭矩施加到涡轮增压器轴。
从416、424和428中的每一者，所述程序移动到430，其中所述方法包括基于由电动辅助马达提供的电动辅助而调整一个或多个发动机驱动器，诸如进气节气门和排气废气门阀开度，以提供驾驶员需求的扭矩并且基于驾驶员扭矩需求来维持车轮扭矩。具体地，驱动器调节可以是基于操作模式选择(诸如，基于选择了第二模式、第三模式还是第四模式)并且基于哪个马达被用来给电池充电而确定。作为示例，在电动辅助马达被用来给电池充电时的情况期间，可以通过减小废气门阀的开度来减少涡轮排气流，从而致使更多的排气流流向涡轮和电动辅助马达，通过将过多的能量返回到电池来保持转速达到目标水平。为了维持引导到发动机的必要气流并且由此维持车轮扭矩(在减小废气门阀的开度之前)，可以对应地调整进气节气门开度。类似地，可以调整更关闭的废气门位置和更大的节气门位置以及其他适当的驱动器，以使得过多的扭矩执行先前动作，同时也吸收过多的扭矩，其中HEV马达给电池充电。
通过这种方式，通过比期望的增压水平所必要的进一步关闭废气门，可以在吸收模式下使用电动涡轮增压器。通过使用电动涡轮增压器上的电动马达的制动能力(回收)来阻止发动机产生太多增压，电池可以在进入零排放区之前充电。
现在转到图5，映射图500描绘HEV马达与电动辅助马达之间的示例协调调整，以加快电池充电。映射图500描绘曲线图502处的车辆速度、曲线图504处的发动机转速、曲线图506处的进气节气门开度、曲线图508处的增压压力，以及曲线图510处的电池荷电状态(SOC)。联接到电动涡轮增压器(本文中也称为电动涡轮马达)的电动辅助马达的操作在曲线图512处示出，HEV马达的操作在曲线图514处示出，并且废气门阀调整在曲线图516处示出。沿着x轴随时间推移描绘所有的曲线图。正扭矩输出表示对应马达在马达驱动模式下操作，而负扭矩输出表示对应马达在发电(或吸收)模式下操作。
在t1之前，车辆在低扭矩需求区域中操作，因此车辆以对应于较低车辆速度(曲线图502)的低发动机转速和载荷(曲线图504)操作。进气节气门开度(曲线图506)基于扭矩需求进行调整。此时，由于较低电池SOC(曲线图510)而不使用电动模式。因此，在t1之前，发动机扭矩在推进车辆并且以低速率给电池充电。所需的增压压力较低并且可以由硬件基础增压产生，因此废气门完全打开(曲线图516)。另外，电动涡轮马达也被禁用，因为不需要增压压力(曲线图512)。
在t1处，驾驶员踩加速器踏板并且扭矩需求增加以增大车辆速度。此时，需要增压的发动机输出来满足扭矩需求。因此，减小废气门开度来使涡轮自旋加快从而使压缩机自旋加快，并且增加进气节气门开度以增加流到发动机的气流。归因于提高的扭矩需求，确定需要电动辅助。因此，也操作电动涡轮马达以向进气压缩机提供正马达扭矩，以便加快增压压力传递。作为操作电动涡轮马达的结果，电池SOC开始下降。电动涡轮马达在自t1以来的短持续时间内操作，并且随后一旦增压压力足够高便被禁用。
在t2处，基于导航输入，预测车辆将进入其中不允许发动机操作并且车辆必须在电动模式下操作的零排放区。具体地，在t3处或左右预测进入零排放区。由于电池SOC不足以用于预期的电动操作模式，因此在t2处，经由电动涡轮马达和HEV马达中的每一者给电池充电。具体地，通过进一步减小废气门的开度来使增压压力增加超过以所请求的车辆速度推进车辆所需的驾驶员扭矩需求。同时，通过进一步减小废气门的开度来使涡轮扭矩增加超过产生这个增加的增压所需的涡轮扭矩。同时，启用电动涡轮马达并在发电机模式下操作，以使用超过满足升高的发动机扭矩需求所需的涡轮扭矩，以便给电池充电。同时，使用HEV马达扭矩来给电池充电。来自HEV马达的马达扭矩与来自电动涡轮马达的马达扭矩的比率是基于发动机速度和载荷以及单独马达条件进行调整。在所描绘的示例中，相对于HEV马达，大部分的充电马达扭矩是从电动涡轮马达得到，因为HEV马达的温度高于它的最佳水平。这导致在t2与t3之间电池SOC逐渐增加，使得在t3时，电池SOC处于适合预测的电动操作模式的水平。为了补偿使用HEV马达来给电池充电所需的增加的气流，稍微增大进气节气门开度。
将了解，在本文中使用马达扭矩来推进车辆或提供电动辅助经由马达扭矩的增加来示出(或示为正马达扭矩)，而使用马达扭矩来给电池充电经由马达扭矩的减少来示出(或相对于正马达扭矩而示为负马达扭矩)。
在t3处，车辆进入零排放区。通过关闭进气节气门、完全打开废气门并且禁用电动涡轮马达来禁用发动机操作。最终结果是增压压力和发动机转速下降。在t3与t4之间，HEV马达继续操作以推进车辆，其中由马达输出到传动系的马达扭矩随着驾驶员扭矩需求改变而改变。SOC开始相应地下降。
在t4处，由于驾驶员松加速器踏板，驾驶员扭矩需求下降。此时，HEV马达作为发电机操作，以伺机地使用再生制动给电池充电。在t5处，驾驶员扭矩需求出现另一下降，因为驾驶员在下坡车辆行程期间释放加速踏板。HEV马达作为发电机操作，以伺机地使用再生制动给电池充电。
在t6处，车辆自零排放区离开，但电池SOC较低。预期到车辆要再一次通过零排放区，电池使用HEV马达进行充电。而且在t6处，存在导致驾驶员扭矩需求增加的踩加速器踏板事件。扭矩需求升高并且需要满足增压的发动机输出。因此，在t6处，废气门完全关闭以使涡轮自旋加快。另外，进气节气门开度增加以增加进气气流。此时，增压的发动机输出高于扭矩需求，以便可以推进车辆，同时过多的发动机扭矩用于经由HEV马达来给电池充电。
在t7处，电池充分地充电，但扭矩需求仍足够高以至需要增压的发动机操作。因此，在t7处，在维持废气门完全关闭的同时，电动涡轮马达输出减小以只提供电动辅助来满足增压需求。在t8处，驾驶员扭矩需求减小并且不需要电动辅助来满足增压需求。因此，电动辅助被禁用并且废气门开度增大。
通过这种方式，在使用发动机扭矩来推进混合动力车辆时，控制器可以通过调整废气门开度来提供驾驶员需求的扭矩，而同时使用来自联接到涡轮增压器轴的第一电动马达和联接到车辆传动系的第二电动马达的马达扭矩的控制比率给电池充电，所述废气门开度基于所述比率进行调整。控制器可以进一步基于驾驶员扭矩需求来选择比率，来自第二电动马达的马达扭矩的比率随着驾驶员扭矩需求增加而增加。此外，当驾驶员扭矩需求增加超过阈值时，控制器可以使用来自第二电动马达的负马达扭矩给电池充电，同时使用超出驾驶员扭矩需求的发动机扭矩来推进车辆，过多的发动机扭矩是在将来自第一电动马达的正马达扭矩提供给涡轮增压器轴时产生。在一个示例中，随着来自第一电动马达的马达扭矩的比率增加，废气门开度基于驾驶员需求的扭矩而减小超过一定位置。此外，控制器可以基于废气门开度、驾驶员需求的扭矩以及来自第一电动马达的马达扭矩中的每一者来调整进气节气门开度，其中随着废气门开度基于驾驶员需求的扭矩而减小超过所述位置，进气节气门开度增大。在一个示例中，充电是响应于混合动力车辆实际上或即将进入零排放区，其中进一步基于在进入零排放区之前需要的转移到电池的电荷量和速率来选择所述比率。
通过这种方式，可以更好地保证在行进通过LEZ时符合排放。通过在预期到会进入LEZ而产生过多涡轮扭矩并且使用过多涡轮扭矩经由电动辅助马达抢先给系统电池充电，可以实现在电动模式下通过LEZ。使用电动辅助马达来给电池充电的技术效果在于，更好地利用马达的能量回收能力。另外，在低扭矩需求条件期间，马达并未怠速。通过调整从电动辅助马达和混合动力车辆传动系电动马达得到的电动扭矩的比率来给电池充电，可以在不导致操控性问题的情况下迅速地达到通过LEZ所需的目标SOC。通过也在交流发电机劣化时的情况期间使用来自电动辅助马达的马达扭矩给电池充电，可以在混合动力车辆操作的所有时间期间提供标称电池状况。
一种用于具有增压发动机的混合动力车辆的示例方法，所述方法包括：响应于在低排放区的预期车辆操作，经由联接到涡轮增压器轴的第一电动马达和联接到车辆传动系的第二电动马达中的至少一者来给系统电池充电，对所述系统电池的所述充电在所述车辆进入零排放区之前完成。在前述示例中，另外地或可选地，所述充电包括充电到阈值荷电状态，所述阈值荷电状态是基于直到所述低排放区和在所述低排放区内的车辆操作的持续时间和距离，其中在经由所述第一电动马达和所述第二电动马达中的至少一者来给所述系统电池充电期间的电荷转移率高于在再生制动期间对所述电池的电荷转移率。在前述示例中的任一或全部示例中，另外地或可选地，所述方法还包括：在给所述电池充电的同时，基于驾驶员扭矩需求而经由所述第一电动马达和所述第二电动马达中的至少一者来维持车轮扭矩。在前述示例中的任一或全部示例中，另外地或可选地，所述方法还包括：基于驾驶员扭矩需求和发动机转速中的每一者来选择所述第一电动马达和所述第二电动马达中的至少一者。在前述示例中的任一或全部示例中，另外地或可选地，所述选择包括：当在第一低发动机转速-载荷条件下操作时，选择所述第二电动马达给所述电池充电，同时经由所述发动机来维持车轮扭矩，其中所述第一马达被禁用；当在第二低发动机转速-高发动机载荷条件下操作时，选择所述第二电动马达给所述电池充电，同时经由所述发动机来维持车轮扭矩，其中所述第一马达被启用；当在第三高发动机转速-载荷条件下操作时，选择所述第一电动马达和所述第二电动马达中的每一者给所述电池充电，同时经由所述发动机来维持车轮扭矩；以及当在高于第三高发动机转速-载荷条件的第四高发动机转速-载荷条件下操作时，选择所述第一电动马达给所述电池充电，同时经由所述发动机来维持车轮扭矩，其中所述第二电动马达被禁用。在前述示例中的任一或全部示例中，另外地或可选地，当在所述第三发动机转速-载荷条件下操作时，所述方法包括基于增压压力、所述第一马达相对于所述第二马达的温度以及所述第一马达相对于所述第二马达的转速中的一者或多者而调整由所述第一电动马达提供的马达扭矩相对于由所述第二电动马达提供的马达扭矩的分流比来给所述电池充电。在前述示例中的任一或全部示例中，另外地或可选地，所述调整包括：响应于增压压力高于阈值压力、所述第二马达的所述温度高于所述第一马达的所述温度，或者所述第二马达的所述马达转速高于所述第一马达的所述马达转速，以来自所述第一电动马达的马达扭矩相对于所述第二电动马达的较高比率给所述电池充电。在前述示例中的任一或全部示例中，另外地或可选地，所述第二电动马达包括以下项中的一者：曲轴集成式起动机马达；以及联接在所述传动系中的发动机与变速器之间的推进马达。在前述示例中的任一或全部示例中，另外地或可选地，所述方法还包括：在经由所述第一电动马达给所述电池充电时，减小联接在所述涡轮增压器的排气涡轮上的废气门的开度，并且调整联接在所述涡轮增压器的进气压缩机下游的进气节气门的开度。在前述示例中的任一或全部示例中，另外地或可选地，随着转移到所述电池的电荷量增加，进一步减小所述废气门的所述开度，并且其中随着所述废气门的所述开度减小，增大所述进气节气门的所述开度。
另一示例方法包括：在使用发动机扭矩来推进混合动力车辆时，通过调整废气门开度来提供驾驶员需求的扭矩，而同时使用来自联接到涡轮增压器轴的第一电动马达和联接到车辆传动系的第二电动马达的马达扭矩的控制比率给电池充电，所述废气门开度基于所述比率进行调整。在前述示例中，另外地或可选地，所述方法还包括基于所述驾驶员扭矩需求来选择所述比率，来自所述第二电动马达的所述马达扭矩的所述比率随着所述驾驶员扭矩需求增加而增加。在前述示例中的任一或全部示例中，另外地或可选地，当所述驾驶员扭矩需求增加超过阈值时，使用来自所述第二电动马达的负马达扭矩给所述电池充电，同时使用超出所述驾驶员扭矩需求的发动机扭矩来推进所述车辆，过多的发动机扭矩是在将来自所述第一电动马达的正马达扭矩提供给所述涡轮增压器轴时产生。在前述示例中的任一或全部示例中，另外地或可选地，随着来自所述第一电动马达的马达扭矩的比率增加，所述废气门开度基于所述驾驶员需求的扭矩而减小超过一定位置。在前述示例中的任一或全部示例中，另外地或可选地，所述方法还包括：基于所述废气门开度、所述驾驶员需求的扭矩以及来自所述第一电动马达的所述马达扭矩中的每一者来调整进气节气门开度，其中随着所述废气门开度基于所述驾驶员需求的扭矩而减小超过所述位置，所述进气节气门开度减小。在前述示例中的任一或全部示例中，另外地或可选地，所述充电是响应于所述混合动力车辆实际上或即将进入零排放区，并且其中进一步基于在进入所述零排放区之前需要的转移到所述电池的电荷量和速率来选择所述比率。
另一示例混合动力车辆系统包括：发动机；涡轮增压器，所述涡轮增压器联接到发动机进气口，所述涡轮增压器包括经由轴联接到排气涡轮的进气压缩机，以及联接到所述轴的第一电动马达，以用于向所述涡轮增压器提供电动辅助；第二电动马达，所述第二电动马达在所述发动机与变速器之间联接到车辆传动系；废气门，所述废气门包括联接在所述涡轮增压器的所述排气涡轮上的废气门驱动器；进气节气门，所述进气节气门联接到所述发动机进气口；系统电池，所述系统电池联接到所述第一电动马达和所述第二电动马达中的每一者；导航系统；以及控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令用于：响应于来自所述导航系统的输入，在第一充电模式下操作所述车辆系统，其中所述第一电动马达被禁用并且其中所述电池使用从所述第二电动马达得到的马达扭矩进行充电；在第二充电模式下操作所述车辆系统，其中所述第一电动马达向所述涡轮增压器提供马达扭矩并且其中所述电池使用从所述第二电动马达得到的马达扭矩进行充电；在第三充电模式下操作所述车辆系统，其中所述电池使用从所述第一电动马达和所述第二电动马达中的每一者得到的马达扭矩进行充电；在第四充电模式下操作所述车辆系统，其中所述第二电动马达被禁用并且所述电池使用从所述第一电动马达得到的马达扭矩进行充电；并且基于驾驶员扭矩需求和来自所述导航系统的所述输入来选择充电模式。在前述示例中的任一或全部示例中，另外地或可选地，来自所述导航系统的所述输入包括车辆行进通过即将到来的零排放区所需的转移到所述电池的电荷量，所述车辆在没有发动机扭矩的情况下被推进通过所述即将到来的零排放区。在前述示例中的任一或全部示例中，另外地或可选地，所述选择包括：当发动机转速低于阈值转速并且发动机载荷低于阈值载荷时，选择所述第一充电模式；当发动机转速低于所述阈值转速并且发动机载荷低于所述阈值载荷时，选择所述第二充电模式；当发动机转速高于所述阈值转速并且发动机载荷比所述阈值载荷高出第一量时，选择所述第三充电模式；以及当发动机载荷比所述阈值载荷高出第二量时，选择所述第四充电模式，所述第二量大于所述第一量。在前述示例中的任一或全部示例中，另外地或可选地，当在所述第一充电模式、所述第二充电模式、所述第三充电模式和所述第四充电模式中的任一者下操作时，使用发动机扭矩来推进所述车辆，并且其中所述控制器包括用于进行以下操作的另外的指令：当所述电池在使用从所述第一电动马达得到的马达扭矩进行充电时，相对于当所述第一电动马达向所述涡轮增压器提供马达扭矩时，进一步减小所述废气门驱动器的开度；以及响应于所述减小所述废气门驱动器的所述开度而减小所述进气节气门的开度。
应注意，本文中包括的示例性控制和估计程序可以用于各种发动机和/或车辆系统配置。本文中公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来实施。本文中描述的具体程序可以表示任何数量的处理策略中的一者或多者，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。照此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行地执行，或者在一些情况下省略。同样地，处理的顺序不一定需要实现本文中描述的示例性实施例的特征和优点，但提供以便于说明和描述。取决于所使用的特定策略，可以重复地执行所示动作、操作和/或功能中的一者或多者。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以用图形表示将被编程到发动机控制系统的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中通过在包括各种发动机硬件部件以及电子控制器的系统中执行指令来实施所描述的动作。
将了解，本文中公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应在限制意义上考虑，因为很多变化是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文中公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
随附权利要求具体地指出被视作新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一种”元件或“第一”元件或者它们的等效物。此类权利要求不应被理解为包括一个或多个此类元件的结合，但不需要也不排除两个或更多个此类元件。通过本权利要求的修正案或通过在本申请或相关申请中呈现新权利要求可以要求保护所公开的特征、功能、元件或性质的其他组合和子组合。不论在范围上比原始权利要求更宽、更窄、相等还是不同，此类权利要求也被视作包括在本公开的主题内。
根据本发明，提供一种用于具有增压发动机的混合动力车辆的方法，所述方法具有：响应于在低排放区的预期车辆操作，经由联接到涡轮增压器轴的第一电动马达和联接到车辆传动系的第二电动马达中的至少一者来给系统电池充电，对所述系统电池的所述充电在所述车辆进入零排放区之前完成。
根据一个实施例，所述充电包括充电到阈值荷电状态，所述阈值荷电状态是基于直到所述低排放区和在所述低排放区内的车辆操作的持续时间和距离，其中在经由所述第一电动马达和所述第二电动马达中的至少一者来给所述系统电池充电期间的电荷转移率高于在再生制动期间对所述电池的电荷转移率。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于，在给所述电池充电的同时，基于驾驶员扭矩需求而经由所述第一电动马达和所述第二电动马达中的至少一者来维持驾驶员请求的车轮扭矩。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于，基于驾驶员扭矩需求和发动机转速中的每一者来选择所述第一电动马达和所述第二电动马达中的至少一者。
根据一个实施例，所述选择包括：当在第一低发动机转速-载荷条件下操作时，选择所述第二电动马达给所述电池充电，同时经由所述发动机来维持车轮扭矩，其中所述第一马达被禁用；当在第二低发动机转速-高发动机载荷条件下操作时，选择所述第二电动马达给所述电池充电，同时经由所述发动机来维持车轮扭矩，其中所述第一马达被启用；当在第三高发动机转速-载荷条件下操作时，选择所述第一电动马达和所述第二电动马达中的每一者给所述电池充电，同时经由所述发动机来维持车轮扭矩；以及当在高于第三高发动机转速-载荷条件的第四高发动机转速-载荷条件下操作时，选择所述第一电动马达给所述电池充电，同时经由所述发动机来维持车轮扭矩，其中所述第二电动马达被禁用。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于，当在所述第三发动机转速-载荷条件下操作时，基于以下项中的一者或多者而调整由所述第一电动马达提供的马达扭矩相对于由所述第二电动马达提供的马达扭矩的分流比来给所述电池充电：增压压力；所述第一马达和所述第二马达相对于对应的温度阈值的温度；以及所述第一马达和所述第二马达相对于对应的转速阈值的马达转速。
根据一个实施例，所述调整包括：响应于增压压力高于阈值压力、所述第二马达的所述温度高于所述对应的温度阈值而所述第一马达的所述温度在所述对应的温度阈值内，或者所述第二马达的所述马达转速高于所述对应的转速阈值而所述第一马达的所述马达转速在所述对应的阈值内，以来自所述第一电动马达的马达扭矩相对于所述第二电动马达的较高比率给所述电池充电。
根据一个实施例，所述第二电动马达包括以下项中的一者：曲轴集成式起动机马达；以及联接在所述传动系中的发动机与变速器之间的推进马达。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于，在经由所述第一电动马达给所述电池充电时，减小联接在所述涡轮增压器的排气涡轮上的废气门的开度，并且增大联接在所述涡轮增压器的进气压缩机下游的进气节气门的开度。
根据一个实施例，随着转移到所述电池的电荷量增加，进一步减小所述废气门的所述开度，并且其中随着所述废气门的所述开度减小，增大所述进气节气门的所述开度。
根据本发明，一种方法包括：在使用发动机扭矩来推进混合动力车辆时，通过调整废气门开度来提供驾驶员需求的扭矩，而同时使用来自联接到涡轮增压器轴的第一电动马达和联接到车辆传动系的第二电动马达的马达扭矩的控制比率给电池充电。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于，基于所述驾驶员扭矩需求来选择所述比率，来自所述第二电动马达的所述马达扭矩的所述比率随着所述驾驶员扭矩需求增加而增加。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于，当所述驾驶员扭矩需求增加超过阈值时，使用来自所述第二电动马达的负马达扭矩给所述电池充电，同时使用超出所述驾驶员扭矩需求的发动机扭矩来推进所述车辆，过多的发动机扭矩是在将来自所述第一电动马达的正马达扭矩提供给所述涡轮增压器轴时产生。
根据一个实施例，随着来自所述第一电动马达的马达扭矩的比率增加，所述废气门开度基于所述驾驶员需求的扭矩而减小超过一定位置。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于，基于所述废气门开度、所述驾驶员需求的扭矩以及来自所述第一电动马达的所述马达扭矩中的每一者来调整进气节气门开度。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于，所述充电是响应于所述混合动力车辆实际上或即将进入零排放区，并且其中进一步基于在进入所述零排放区之前需要的转移到所述电池的电荷量和速率来选择所述比率。
根据本发明，提供一种混合动力车辆系统，所述混合动力车辆系统具有：发动机；涡轮增压器，所述涡轮增压器联接到发动机进气口，所述涡轮增压器包括经由轴联接到排气涡轮的进气压缩机，以及联接到所述轴的第一电动马达，以用于向所述涡轮增压器提供电动辅助；第二电动马达，所述第二电动马达联接到车辆传动系；废气门，所述废气门包括联接在所述涡轮增压器的所述排气涡轮上的废气门驱动器；进气节气门，所述进气节气门联接到所述发动机进气口；系统电池，所述系统电池联接到所述第一电动马达和所述第二电动马达中的每一者；导航系统；以及控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令用于：响应于来自所述导航系统的输入，在第一充电模式下操作所述车辆系统，其中所述第一电动马达被禁用并且其中所述电池使用从所述第二电动马达得到的马达扭矩进行充电；在第二充电模式下操作所述车辆系统，其中所述第一电动马达向所述涡轮增压器提供马达扭矩并且其中所述电池使用从所述第二电动马达得到的马达扭矩进行充电；在第三充电模式下操作所述车辆系统，其中所述电池使用从所述第一电动马达和所述第二电动马达中的每一者得到的马达扭矩进行充电；在第四充电模式下操作所述车辆系统，其中所述第二电动马达被禁用并且所述电池使用从所述第一电动马达得到的马达扭矩进行充电；并且基于驾驶员扭矩需求和来自所述导航系统的所述输入来选择充电模式。
根据一个实施例，来自所述导航系统的所述输入包括车辆行进通过即将到来的零排放区所需的转移到所述电池的电荷量，所述车辆在没有发动机扭矩的情况下被推进通过所述即将到来的零排放区。
根据一个实施例，所述选择包括：当发动机转速低于阈值转速并且发动机载荷低于阈值载荷时，选择所述第一充电模式；当发动机转速低于所述阈值转速并且发动机载荷低于所述阈值载荷时，选择所述第二充电模式；当发动机转速高于所述阈值转速并且发动机载荷比所述阈值载荷高出第一量时，选择所述第三充电模式；以及当发动机载荷比所述阈值载荷高出第二量时，选择所述第四充电模式，所述第二量大于所述第一量。
根据一个实施例，当在所述第一充电模式、所述第二充电模式、所述第三充电模式和所述第四充电模式中的任一者下操作时，使用发动机扭矩来推进所述车辆，并且其中所述控制器包括用于进行以下操作的另外的指令：当所述电池在使用从所述第一电动马达得到的马达扭矩进行充电时，相对于当所述第一电动马达向所述涡轮增压器提供马达扭矩时进一步减小所述废气门驱动器的开度；以及响应于所述减小所述废气门驱动器的所述开度而调整所述进气节气门的开度。

Claims (14)

1.一种用于具有增压发动机的混合动力车辆的方法，所述方法包括：
响应于在低排放区的预期车辆操作，经由联接到涡轮增压器轴的第一电动马达和联接到车辆传动系的第二电动马达中的至少一者来给系统电池充电，对所述系统电池的所述充电在所述车辆进入零排放区之前完成。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述充电包括充电到阈值荷电状态，所述阈值荷电状态是基于直到所述低排放区和在所述低排放区内的车辆操作的持续时间和距离，其中在经由所述第一电动马达和所述第二电动马达中的至少一者来给所述系统电池充电期间的电荷转移率高于在再生制动期间对所述电池的电荷转移率。
3.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在给所述电池充电时，基于驾驶员扭矩需求而经由所述第一电动马达和所述第二电动马达中的至少一者来维持驾驶员请求的车轮扭矩。
4.如权利要求3所述的方法，所述方法还包括：基于驾驶员扭矩需求和发动机转速中的每一者来选择所述第一电动马达和所述第二电动马达中的至少一者。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述选择包括：
当在第一低发动机转速-载荷条件下操作时，选择所述第二电动马达给所述电池充电，同时经由所述发动机来维持车轮扭矩，其中所述第一马达被禁用；
当在第二低发动机转速-高发动机载荷条件下操作时，选择所述第二电动马达给所述电池充电，同时经由所述发动机来维持车轮扭矩，其中所述第一马达被启用；
当在第三高发动机转速-载荷条件下操作时，选择所述第一电动马达和所述第二电动马达中的每一者给所述电池充电，同时经由所述发动机来维持车轮扭矩；以及
当在高于所述第三高发动机转速-载荷条件的第四高发动机转速-载荷条件下操作时，选择所述第一电动马达给所述电池充电，同时经由所述发动机来维持车轮扭矩，其中所述第二电动马达被禁用。
6.如权利要求3所述的方法，所述方法还包括：当在所述第三发动机转速-载荷条件下操作时，基于以下项中的一者或多者而调整由所述第一电动马达提供的马达扭矩相对于由所述第二电动马达提供的马达扭矩的分离比率来给所述电池充电：增压压力；所述第一马达和所述第二马达相对于对应的温度阈值的温度；以及所述第一马达和所述第二马达相对于对应的转速阈值的马达转速。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述调整包括：响应于增压压力高于阈值压力、所述第二马达的所述温度高于所述对应的温度阈值而所述第一马达的所述温度在所述对应的温度阈值内，或者所述第二马达的所述马达转速高于所述对应的转速阈值而所述第一马达的所述马达转速在所述对应的阈值内，以来自所述第一电动马达的马达扭矩相对于所述第二电动马达的较高比率给所述电池充电。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述第二电动马达包括以下项中的一者：曲轴集成式起动机马达；以及联接在所述传动系中的发动机与变速器之间的推进马达。
9.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在经由所述第一电动马达给所述电池充电时，减小联接在所述涡轮增压器的排气涡轮上的废气门的开度，并且增大联接在所述涡轮增压器的进气压缩机下游的进气节气门的开度。
10.如权利要求9所述的方法，其中随着转移到所述电池的电荷量增加，进一步减小所述废气门的所述开度，并且其中随着所述废气门的所述开度减小，增大所述进气节气门的所述开度。
11.一种混合动力车辆系统，所述混合动力车辆系统包括：
发动机；
涡轮增压器，所述涡轮增压器联接到发动机进气口，所述涡轮增压器包括经由轴联接到排气涡轮的进气压缩机，以及联接到所述轴的第一电动马达以用于向所述涡轮增压器提供电动辅助；
第二电动马达，所述第二电动马达联接到车辆传动系；
废气门，所述废气门包括联接在所述涡轮增压器的所述排气涡轮上的废气门驱动器；
进气节气门，所述进气节气门联接到所述发动机进气口；
系统电池，所述系统电池联接到所述第一电动马达和所述第二电动马达中的每一者；
导航系统；以及
控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令用于：
响应于来自所述导航系统的输入，
在第一充电模式下操作所述车辆系统，其中所述第一电动马达被禁用并且其中所述电池使用从所述第二电动马达得到的马达扭矩进行充电；
在第二充电模式下操作所述车辆系统，其中所述第一电动马达向所述涡轮增压器提供马达扭矩并且其中所述电池使用从所述第二电动马达得到的马达扭矩进行充电；
在第三充电模式下操作所述车辆系统，其中所述电池使用从所述第一电动马达和所述第二电动马达中的每一者得到的马达扭矩进行充电；
在第四充电模式下操作所述车辆系统，其中所述第二电动马达被禁用并且所述电池使用从所述第一电动马达得到的马达扭矩进行充电；并且
基于驾驶员扭矩需求和来自所述导航系统的所述输入来选择充电模式。
12.如权利要求11所述的系统，其中来自所述导航系统的所述输入包括车辆行进通过即将到来的零排放区所需的转移到所述电池的电荷量，所述车辆在没有发动机扭矩的情况下被推进通过所述即将到来的零排放区。
13.如权利要求11所述的系统，其中所述选择包括：
当发动机转速低于阈值转速并且发动机载荷低于阈值载荷时，选择所述第一充电模式；
当发动机转速低于所述阈值转速并且发动机载荷低于所述阈值载荷时，选择所述第二充电模式；
当发动机转速高于所述阈值转速并且发动机载荷比所述阈值载荷高出第一量时，选择所述第三充电模式；以及
当发动机载荷比所述阈值载荷高出第二量时，选择所述第四充电模式，所述第二量大于所述第一量。
14.如权利要求11所述的系统，其中当在所述第一充电模式、所述第二充电模式、所述第三充电模式和所述第四充电模式中的任一者下操作时，使用发动机扭矩来推进所述车辆，并且其中所述控制器包括用于进行以下操作的另外的指令：
当所述电池在使用从所述第一电动马达得到的马达扭矩进行充电时，相对于当所述第一电动马达向所述涡轮增压器提供马达扭矩时进一步减小所述废气门驱动器的开度；以及
响应于所述减小所述废气门驱动器的所述开度而调整所述进气节气门的开度。
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