CN112654540A - 基于逆变器的排气后处理热管理设备、方法、系统和技术 - Google Patents

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CN112654540A CN201880097253.1A CN201880097253A CN112654540A CN 112654540 A CN112654540 A CN 112654540A CN 201880097253 A CN201880097253 A CN 201880097253A CN 112654540 A CN112654540 A CN 112654540A
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J·W·拉姆齐
T·A·多尔迈尔
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Abstract

一个示例性实施方案是一种运载工具系统，所述运载工具系统包括：发动机；排气后处理系统，所述排气后处理系统包括加热元件；电机，所述电机被配置成可选择地作为马达或发电机操作；逆变器模块，所述逆变器模块包括多个逆变器相桥臂和辅助桥臂；以及电子控制系统，所述电子控制系统与所述逆变器模块和所述排气后处理系统进行操作性通信。所述电子控制系统被配置成：评估所述电机是否正作为发电机操作；可选择地操作所述多个逆变器相桥臂以对从所述电机接收到的AC电力进行整流；评估是否加热所述排气后处理系统的一个或多个部件；以及可选择地操作所述辅助桥臂以将经整流的电力从所述逆变器桥臂提供到一个或多个电加热元件，所述一个或多个电加热元件与所述一个或多个部件排气后处理系统热联接以有效地加热所述一个或多个部件。

Description

基于逆变器的排气后处理热管理设备、方法、系统和技术
背景技术
本申请总体上涉及排气后处理热管理设备、方法、系统和技术。排气后处理系统可包括一种或多种温度敏感的催化剂，它们的温度应当维持处于或高于期望的温度或者在期望的温度范围内，以避免催化剂性能欠佳和排放量增加或者提供催化剂的再生。温度敏感的催化剂的示例包括选择性催化还原(SCR)催化剂、微粒过滤器(诸如柴油机微粒过滤器(DPF))、选择性催化还原微粒过滤器(SCRF)催化剂、氧化催化剂和三元催化剂。在一些发动机工况下，在未提供超过发动机排放排气温度所提供的热量的额外热量的情况下，温度敏感的催化剂可能无法达到期望的操作温度。已经提出许多提议以提供对催化剂的增强加热。有些已经提议将碳氢化合物提供到发动机排气，该碳氢化合物可与排气氧反应以产生额外热量，例如通过额外燃料的缸内喷射或缸后喷射。有些已经提议使用电加热系统来增加催化剂温度。迄今为止，常规的方法已经遭遇若干缺点、限制、缺陷和不期望的结果，包括与燃料经济性、寄生损失、电力可用性、可靠性、安全性和系统复杂性有关的那些。因此，对本文中公开的独特设备、方法、系统和技术有很大需求。
说明性实施方案的公开内容
为了清楚、简洁且准确地描述本公开的说明性实施方案、制作和使用说明性实施方案的方式和过程，以及为了实现对说明性实施方案的实践、制作和使用，现在将参考某些示例性实施方案，包括图中示出的那些实施方案，并且将使用具体语言来对描述所述实施方案。然而，应当理解，并不由此产生对本发明的范围的任何限制，并且本发明包括并保护所属领域技术人员会想到的示例性实施方案的此类改变、修改和更多应用。
发明内容
示例性实施方案包括用于基于逆变器的后处理热管理的独特设备、方法、系统和技术。根据以下描述和附图，其他实施方案、形式、目标、特征、优点、方面和益处应当变得显而易见。
附图说明
图1是示出示例性运载工具系统的某些方面的示意图。
图2是示出示例性基于逆变器的后处理热管理系统的某些方面的示意图，该基于逆变器的后处理热管理系统可设置在运载工具系统(诸如图1中示出的运载工具系统)中。
图3是示出可结合基于逆变器的后处理热管理系统(诸如示例性系统图2)执行的示例性控制过程的流程图。
图4是示出可结合基于逆变器的后处理热管理系统(诸如图2的示例性系统)提供和操作的示例性控件的框图。
具体实施方式
参考图1，示出了示例性运载工具20的局部示意图。在示出的实施方案中，运载工具20包括混合动力传动系统22，所述动力传动系统包括传动系27和混合动力系统24。传动系27包括变矩器或变速器离合器25、变速器26、差速器28和接地轮29。应当了解，在该实施方案中，运载工具的推进由提供作为后轮的接地轮29提供；然而，在其他应用中，也可设想前轮驱动方法、四轮驱动方法和全轮驱动方法。在一种形式中，运载工具20为公路客车、送货卡车、服务卡车等的形式。在其他形式中，运载工具20可为不同的类型，包括其他类型的公路运载工具或越野运载工具。在其他实施方案中，它可为海上运载工具(小船/轮船)或另一类型的运载工具。在其他实施方案中，包括混合动力系统24在内的混合动力传动系统22(而不是运载工具)被应用于固定应用，诸如发动机驱动的发电机(发电机组)、混合动力系统驱动的泵等，这里仅列举几个可能性。
混合动力系统24包括内燃发动机32、飞轮33、离合器34、电机36、电子控制系统(ECS)40、空气处理子系统50、后处理系统60、能量存储系统(ESS)70、电力电子系统80和机械附件驱动器(未示出)。空气处理子系统50可包括一个或多个进气歧管、排气歧管、涡轮增压器、机械增压器、空气过滤器或其他进气和排气系统部件。在示出的实施方案中，ESS 70被配置为高电压电池系统。其他实施方案可包括其他类型的电池系统或其他电力存储装置，诸如超级电容器或超高电容器。
在示出的实施方案中，后处理系统60包括串联地流动联接的柴油机氧化催化剂(DOC)62、柴油机微粒过滤器(DPF)64和SCR催化剂66。还原剂定量給料器(未示出)设置在SCR催化剂的上游，并且被配置成将还原剂(诸如柴油机排气流体(DEF))引入到提供到SCR催化剂66的排气流中。后处理系统60的一个或多个部件(诸如DPF 64、SCR催化剂66或两者)可包括加热元件，或者可与加热元件热联接，该加热元件可通过经由CAN 99与ECS 40进行操作性通信的开关67与电力电子器件80可选择地联接。一个或多个加热元件可为红外电阻加热元件或其他类型的电加热元件。在某些形式中，开关67可被构造成将后处理系统60的多个加热元件中的一个或多个与电力电子器件80可选择地联接。在后处理系统60中仅利用一个加热元件或一组共同地致动的加热元件的某些形式中，可省略开关67。
在示出的实施方案中，混合动力系统24呈并联混合动力系统的形式，使得发动机32和/或电机36可根据离合器34是否接合来为混合动力传动系统22提供扭矩。应当了解，电机36可作为由来自ESS70的电力供电的马达操作，或者作为捕获电能的发电机操作。在其他操作模式中，马达/发电机可为无源的，使得它不向传动系提供扭矩。在描绘的形式中，电机36具有公共转子和公共定子，并且作为集成的单个单元提供；然而，在其他实施方案中，完全地或部分地分开的马达、发电机、转子、定子等可与柴油发动机集成。指定的电机36意图涵盖此类变型。此外，应当了解，在混合动力系统24的替代实施方案中，可能不存在示出的特征中的一些和/或可能会包括其他任选的装置和子系统(未示出)。
对于描绘的实施方案，发动机32为四冲程、柴油燃料、压缩点火(CI)类型，其中多个气缸和对应的往复式活塞联接到曲轴，该曲轴联接到飞轮，该飞轮联接到可控制离合器。发动机32可为具有用于补充混合动力系统24中的操作的配置和操作修改的常规类型。在其他实施方案中，发动机32可为不同的类型，包括不同的燃料加注、不同的操作循环、不同的点火等。
应当了解，ECS 40可以以各种方式组合或分布在一个或多个控制单元上的控制功能的许多方式中的任一种实现。ECS 40执行限定各种控制、管理和/或调节功能的操作逻辑。该操作逻辑可呈专用硬件的形式，诸如硬接线状态机、模拟计算机、编程指令和/或本领域技术人员将想到的不同形式。ECS 40可作为单个部件或一系列操作性联接的部件提供；并且可由数字电路、模拟电路或这两种类型的混合组合组成。当呈多部件形式时，ECS 40可具有一个或多个部件，所述一个或多个部件相对于其他部件以分布式布置远程定位。ECS40可包括多个处理单元，所述多个处理单元被布置成以流水线处理布置、并行处理布置等独立地操作。在一个实施方案中，ECS 40包括固态集成电路类型的若干可编程微处理单元，这些可编程微处理单元分布在整个混合动力传动系统22上，各自包括一个或多个处理单元和存储器。对于该实施方案，ECS 40经由控制器局域网(CAN)99与运载工具20的各种部件和系统进行操作性联接。
应当了解，ECS 40可在许多物理上分开的装置中实现，所述物理上分开的装置诸如有时被称为电子控制单元的基于微处理器或基于微控制器的电子控制模块。例如，可提供发动机控制单元(ECU)以控制发动机32、空气处理系统50和后处理系统60以及其他部件和系统的操作。可提供变速器控制单元(TCU)以控制变速器26的操作。可提供混合动力控制单元(HCU)以控制电机36和/或电力电子系统80的操作。当ESS 70被配置为电池时，可提供电池控制单元(BCU)以控制该ESS的操作。可提供多种其他电子控制模块或电子控制单元以控制运载工具20的其他致动器、部件、传感器和系统的操作。电子控制模块或电子控制单元中的每个可经由CAN 99彼此进行操作性联接，并且可彼此通信。
还应当了解，ECS 40和/或其构成处理器/控制器中的任一个可包括一个或多个信号调节器、调制器、解调器、算术逻辑单元(ALU)、中央处理单元(CPU)、限制器、振荡器、控制时钟、放大器、信号调节器、滤波器、格式转换器、通信端口、钳位电路、延迟装置、存储器装置、模数(A/D)转换器、数模(D/A)转换器和/或如本领域技术人员将想到的用于执行期望的通信的不同电路或功能部件。
参考图2，示出了描绘示例性基于逆变器的后处理热管理系统200(在本文中有时称为系统200)的某些方面的示意图，该系统可在诸如混合动力系统(混合动力系统24)中实现。出于说明目的，关于混合动力系统24的某些部件描绘和描述了系统200；然而应当了解，系统200可在多种其他类型的混合动力系统中实现。
系统200包括逆变器模块210，所述逆变器模块可被实现为电力电子系统(诸如电力电子系统80)的一部分。在示出的实施方案中，逆变器模块210包括壳体270，所述壳体容纳逆变器模块210的电部件，所述电部件包括逆变器相桥臂220、230和240、第一DC轨215和第二DC轨216、DC链路电容器212和辅助桥臂250。在示出的实施方案中，逆变器模块210被提供为包括三个逆变器相桥臂的三相逆变器，然而，应当了解，也可利用具有不同数量的逆变器相桥臂的逆变器。
相桥臂220、230和240分别包括：第一开关装置222a、232a和242a，所述第一开关装置联接到DC轨215以及相应的相桥臂输入/输出节点224、234和244；以及第二开关装置222b、232b和242b，所述第二开关装置联接到DC轨216以及相应的相桥臂输入/输出节点224、234和244。第一开关装置222a、232a和242a以及第二开关装置222b、232b和242b的相桥臂220、230和240也分别包括：第一反平行二极管223a、233a和243a，所述第一反平行二极管联接到DC轨215以及相应的相桥臂输入/输出节点224、234和244；以及第二反平行二极管223b、233b和243b，所述第二反平行二极管联接到DC轨216以及相应的相桥臂输入/输出节点224、234和244。第一开关装置222a、232a和242a以及第二开关装置222b、232b和242b可为多种类型的电力电子装置中的任何一种，例如半导体装置，诸如IGBT、MOSFET、SiC或其他类型的半导体装置。
辅助桥臂250包括：开关装置252a，所述开关装置与DC轨215和辅助输出节点254联接；以及开关装置252b，所述开关装置与辅助输出节点254和DC轨216联接。开关装置252b和252b可为多种类型的电力电子装置中的任一种，例如半导体装置，诸如IGBT、MOSFET、SiC或其他类型的半导体装置。在某些实施方案中，可省略开关装置252b，并且辅助桥臂250可仅使用开关装置252a进行操作。
提供许多电力联轴器，以将逆变器模块210的容纳在壳体270中的电部件与其他部件电连接。电力联轴器272在ESS 70与DC轨215和DC轨216之间提供电连接。电力联轴器272在电机36与相桥臂输入/输出节点224、234和244之间提供电连接。电力联轴器273在后处理系统60与辅助输出节点254和DC轨216之间提供电连接。在示出的实施方案中，描绘了第二电力联轴器272和第三电力联轴器273位于逆变器模块210上的分开的位置处。然而，应当了解，第二电力联轴器272和第三电力联轴器273可作为多端口电力联轴器的部件提供在适当位置。
逆变器模块210包括逆变器控制器204，所述逆变器控制器经由CAN 99与ECS 40的其他部件进行操作性通信，并且出于一些目的，可被认为是ECS 40的分布式部件。逆变器控制器204可操作来响应于从ECS 40的其他部件接收到的较高级操作命令而控制逆变器模块210的操作。例如，响应于与作为马达的电机36的操作相关联的命令，诸如用于为动力传动系统提供牵引扭矩的命令，逆变器控制器204操作相桥臂220、230和240的开关装置以将由ESS 70提供到DC轨215和216的DC电力转换为相桥臂输入/输出节点224、234和244处的AC电力，以驱动电机36。
在另一示例中，响应于与作为发电机的电机36的操作相关联的命令，诸如用于提供再生制动的命令，逆变器控制器204操作相桥臂220、230和240的开关装置，以将在相桥臂输入/输出节点224、234和244处接收到的AC电力转换为DC轨215和216处的DC电力。在一些工况下，可利用来自DC轨215和216的DC电力来对ESS 70充电。在其他工况下，辅助桥臂250可利用来自DC轨215和216的DC电力来加热排气后处理系统60的一个或多个部件。在此类工况下，ESS 70可通过前面提及的相桥臂220、230和240的操作，或者通过两种源的组合，可选择地将DC电力供应给DC轨215和216。
如图2的实施方案中所示，后处理系统60包括：第一加热元件264，所述第一加热元件设置在DPF 64中或以其他方式与之热联接；以及第二加热元件266，所述第二加热元件设置在SCR催化剂66中或以其他方式与之热联接。加热元件263和266电连接到开关67，所述开关与逆变器模块210电连接，并且经由CAN 99与ECS 40进行操作性联接。开关67可由ECS 40控制，以将加热元件264和266中的一个或两者与逆变器模块210电连接和断开。如上所述，在后处理系统60中仅利用一个加热元件或一组共同地致动的加热元件的某些形式中，可省略开关67。
逆变器控制器204可在许多操作场景中操作开关装置252a和252b，以向与后处理系统60的一个或多个部件进行操作性联接的一个或多个加热元件提供电力。例如，可将由电机36在再生制动或马达驱动期间产生的电力提供到与后处理系统60的被评估为在预定最小操作温度或温度范围以下操作的部件进行操作性联接的一个或多个加热元件。这可结合或代替使用在再生制动或马达驱动期间由电机36产生的电力为ESS 70充电而发生。另外，如果ESS 70被评估为具有足够的能量，则可将来自ESS 70的电力提供到与后处理系统60的被评估为在预定最大操作温度或温度范围以下操作的部件进行操作性联接的一个或多个加热元件，而不管电力是否由电机36产生。此外，当ESS 70被评估为处于满充电容量并且无法接受由电机36产生的电力时，可将由电机36在再生制动或马达驱动期间产生的电力提供到与后处理系统60的被评估为低于预定最大操作温度的部件进行操作性联接的一个或多个加热元件。另外地，可利用与后处理系统60的部件进行操作性联接的一个或多个加热元件来接收来自DC链路电容器212的放电电流，以便使逆变器模块210能安全地进行维护或维修。
参考图3，示出了描绘示例性过程300的某些方面的流程图，该过程可结合基于逆变器的后处理热管理系统(诸如，系统200)和混合动力传动系统(诸如，混合动力传动系统22)来执行。过程300在开始操作302处发起并进行到条件句304，该条件句确定混合动力传动系统是否以再生模式操作。再生模式可包括：再生制动模式，其中将电机(诸如电机36)作为发电机操作，以响应于操作员制动命令而使运载工具(诸如运载工具20)减慢或停止；马达驱动模式，其中将电机(诸如电机36)作为发电机操作，以例如在陡坡缓降期间使运载工具(诸如运载工具20减慢或维持在期望的速度；或另一再生模式，其中使电机(诸如电机36)作为发电机操作。
如果条件句304确定混合动力传动系统不以再生模式操作，则过程300进行到条件句322，该条件句确定是否应当加热一个或多个后处理系统部件，以及是否有替代能源可用于加热一个或多个后处理系统部件。确定是否应当加热一个或多个后处理系统部件可基于以下评估：后处理系统部件(诸如后处理系统60的一个或多个部件)的当前温度或预测的将来温度是否低于预定最小操作温度或温度范围。确定是否有替代能源可用于加热一个或多个后处理系统部件可基于以下评估：能量存储系统(诸如ESS 70)是否具有可用的能量以基于ESS 70的期望的荷电状态、健康状态、温度或其他操作或状态参数而放电。如果条件句322确定不应当加热一个或多个后处理系统部件，或者确定无替代能源可用，则过程300返回到条件句304。如果条件句322确定应当加热一个或多个后处理系统部件，并且有替代能源可用，则过程300进行到操作324，该操作用替代能源加热一个或多个后处理系统部件，并且然后返回到条件句304。
如果条件句304确定混合动力传动系统正在以再生模式操作，则过程300进行到条件句306，该条件确定是否应当使用以再生模式产生的能量对能量存储系统(诸如能量存储系统70)充电，以及充电需求是否使得对能量存储系统充电必须被给予重写优先级而排除对后处理系统部件加热。确定是否应当对能量存储系统充电可基于对许多参数操作状态的评估，所述参数操作状态包括例如ESS 70的荷电状态、健康状态、温度或其他操作或状态参数。确定充电需求是否使得对能量存储系统充电必须被给予重写优先级而排除对后处理系统部件加热可基于评估将被加热后处理系统部件消耗的能量或电力，以及评估剩余电力能量是否足以满足能量存储系统的充电需求。
如果条件句306确定应当使用以再生模式产生的能量来对能量存储系统充电，以及充电需求使得对能量存储系统充电必须被给予重写优先级而排除对后处理系统部件加热，则过程300进行到条件句322并如上所述那样继续。如果条件句306确定不应当使用以再生模式产生的能量来对能量存储系统充电，或者充电需求不使得对能量存储系统充电必须被给予重写优先级而排除对后处理系统部件加热，则过程300进行到条件句308。
条件句308确定是否应当加热一个或多个后处理系统部件。该确定可基于以下评估：后处理系统部件(诸如后处理系统60的一个或多个部件)的当前温度或预测的将来温度是否低于预定最小操作温度或温度范围。如果条件句308确定应当加热一个或多个后处理系统部件，则过程300进行到：操作310，该操作对多个逆变器相桥臂的开关(诸如逆变器相桥臂220、230和240的开关)进行操作，以对从正在作为发电机操作的电机(诸如电机36)接收到的AC电力进行整流；以及操作312，该操作调制辅助桥臂的一个或多个开关(诸如辅助桥臂252的开关)，以向与排气后处理系统的一个或多个部件(诸如排气后处理系统60的一个或多个部件)进行操作性联接的一个或多个加热元件供电。尽管出于说明和描述目的顺序地描绘了操作310和312，但是应当了解，也可同时地执行这些操作。此外，在包括被构造成可选择地将后处理系统的多个加热元件中的一个或多个与电力电子器件联接的开关(诸如开关67)的系统中，操作312可提供有效地操作开关以将后处理系统的多个加热元件中的一个或多个一个或多个与辅助桥臂联接的开关致动命令。由操作312执行的选择可以是基于对应当加热后处理系统的一个或多个特定部件的指示，可确定该指示并向其提供条件句308。
如果条件句308确定不应当加热一个或多个后处理系统部件，则过程300进行到条件句316，该条件句确定由电机以再生模式产生的电力是否超过可被能量存储系统和/或可接收由电机以再生模式产生的电力的其他电负载消耗的电力。如果条件句316确定由电机以再生模式产生的电力不超过可被能量存储系统和/或其他电负载消耗的电力，则过程300返回到条件句304。
如果条件句316确定由电机以再生模式产生的电力超过可被能量存储系统和/或其他电负载消耗的电力，则过程300进行到条件句314，该条件句确定排气后处理系统的一个或多个部件(诸如后处理系统60的一个或多个部件)是否低于最大温度。可基于以下评估而做出该确定：后处理系统部件(诸如后处理系统60的一个或多个部件)的当前温度或预测的将来温度是否低于预定最大操作温度或温度范围。如果条件句314确定排气后处理系统的一个或多个部件不低于最大温度，则过程300返回到条件句304。如果条件句314确定排气后处理系统的一个或多个部件低于最大温度，则过程300进行到操作310并如上所述那样继续。
参考图4，示出了描绘示例性控件400的某些方面的框图，该示例性控件可结合基于逆变器的后处理热管理系统(诸如系统200)来提供和操作。框420包括后处理温度预测控制逻辑。框420接收从框412输入的后处理温度。温度输入可为后处理系统的一个或多个部件的一个或多个测量或估计的温度。框420还接收从框414输入的排气流和从框416输入的排气温度。框420还可接收与当前或将来的排气或后处理条件有关的其他参数，如由框418所指示。框420处理其接收的输入以确定是否应当加热后处理系统的一个或多个部件。该确定可基于以下评估：后处理系统部件(诸如后处理系统60的一个或多个部件)的当前温度或预测的将来温度是否低于预定最小操作温度或温度范围。可基于来自框412、414、416和418的输入而预测将来的操作温度。
框420基于其后处理温度预测控制逻辑的运算而向产生后处理加热命令的框422提供逻辑输出。后处理热命令可包括后处理系统的应当被加热的一个或多个部件的标识和可根据加热量级和持续时间来定义的加热命令。将框422的输出提供到框424，该框利用辅助开关调制逻辑来响应于从框422接收到的后处理热命令而产生输出辅助开关命令430。还向框424提供赋能输入428，以根据其逻辑值来可选择地启用或禁用辅助开关命令430的产生。赋能输入428由框426产生，该框对输入462、464和466实现逻辑“与”运算。输入462提供指示系统是否正在以再生模式操作的逻辑值。输入464提供关于能量存储系统是否需要充电的逻辑值。输入466提供关于可被确立为赋能框424的先决条件的一个或多个其他条件的值。
现在将进一步描述若干示例性实施方案。第一实施方案是一种运载工具系统，所述运载工具系统包括：发动机，所述发动机被配置成输出扭矩以推进运载工具系统并将排气输出到排气后处理系统；电机，所述电机被配置成可选择地作为马达操作以将扭矩提供到运载工具系统并作为发电机操作以从运载工具系统接收扭矩；逆变器模块，所述逆变器模块包括多个逆变器相桥臂和辅助桥臂，所述多个逆变器相桥臂与第一DC轨、第二DC轨和电机进行操作性联接，所述辅助桥臂与第一DC轨、第二DC轨和设置在排气后处理系统中的加热元件进行操作性联接；以及电子控制系统，所述电子控制系统与逆变器模块和排气后处理系统进行操作性通信，所述电子控制系统被配置成：评估电机是否正作为发电机操作；可选择地操作多个逆变器相桥臂以对从电机接收到的AC电力进行整流；评估是否加热排气后处理系统的一个或多个部件；以及可选择地操作辅助桥臂以将经整流的电力从逆变器桥臂提供到一个或多个电加热元件，所述一个或多个电加热元件与一个或多个部件排气后处理系统热联接以有效地加热一个或多个部件。
在第一实施方案的某些形式中，排气后处理系统包括选择性催化还原(SCR)催化剂，并且电加热元件中的一个或多个与SCR催化剂热联接。在某些此类形式中，排气后处理系统包括柴油机微粒过滤器(DPF)，并且电加热元件中的一个或多个与DPF热联接。在某些此类形式中，电子控制系统被配置成在辅助桥臂的操作期间可选择地不将SCR催化剂和DPF与辅助桥臂联接或将其中的一个或两者与辅助桥臂联接，以从逆变器桥臂提供经整流的电力。
在第一实施方案的某些形式中，电子控制系统被配置成通过评估一个或多个部件是否低于预定温度来评估是否加热排气后处理系统的一个或多个部件。在某些此类形式中，电子控制系统被配置成通过评估是否可对能量存储系统充电以及评估一个或多个部件是否高于预定温度来评估是否加热排气后处理系统的一个或多个部件。
在第一实施方案的某些形式中，电子控制系统被配置成评估能量存储系统是否需要充电，并且作为响应，进行以下一者：在不操作辅助桥臂的情况下对能量存储系统充电，以将经整流的电力从逆变器桥臂提供到与一个或多个部件排气后处理系统热联接的一个或多个电加热元件；以及同时对能量存储充电和操作辅助桥臂，以将经整流的电力从逆变器桥臂提供到与一个或多个部件排气后处理系统热联接的一个或多个电加热元件。
第二实施方案是一种方法，所述方法包括：提供运载工具系统，所述运载工具系统包括：发动机，所述发动机被配置成输出扭矩以推进运载工具系统并将排气输出到排气后处理系统；电机，所述电机被配置成可选择地作为马达操作以将扭矩提供到运载工具系统并作为发电机操作以从运载工具系统接收扭矩；逆变器模块，所述逆变器模块包括多个逆变器相桥臂和辅助桥臂，所述多个逆变器相桥臂与第一DC轨、第二DC轨和电机进行操作性联接，所述辅助桥臂与第一DC轨、第二DC轨和设置在排气后处理系统中的加热元件进行操作性联接；以及电子控制系统，所述电子控制系统与逆变器模块和排气后处理系统进行操作性通信；用电子控制系统评估电机是否正作为发电机操作；用电子控制系统可选择地控制多个逆变器相桥臂以对从电机接收到的AC电力进行整流；用电子控制系统评估是否加热排气后处理系统的一个或多个部件；以及用电子控制系统可选择地操作辅助桥臂以将经整流的电力从逆变器桥臂提供到一个或多个电加热元件，所述一个或多个电加热元件与一个或多个部件排气后处理系统热联接以有效地加热一个或多个部件。
在第二实施方案的某些形式中，排气后处理系统包括选择性催化还原(SCR)催化剂，并且电加热元件中的一个或多个与SCR催化剂热联接。在某些此类形式中，排气后处理系统包括柴油机微粒过滤器(DPF)，并且电加热元件中的一个或多个与DPF热联接。某些此类形式包括操作电子控制系统以在辅助桥臂的操作期间可选择地不将SCR催化剂和DPF与辅助桥臂联接或将其中的一个或两者与辅助桥臂联接，以从逆变器桥臂提供经整流的电力。
在第二实施方案的某些形式中，用电子控制系统评估是否加热排气后处理系统的一个或多个部件的动作包括评估一个或多个部件是否低于预定温度。在某些此类形式中，用电子控制系统评估是否加热排气后处理系统的一个或多个部件的动作包括评估是否可对能量存储系统充电以及评估一个或多个部件是否高于预定温度。
第二实施方案的某些形式包括用电子控制系统评估能量存储系统是否需要充电，并且作为响应，操作控制系统进行以下一者：在不操作辅助桥臂的情况下对能量存储系统充电，以将经整流的电力从逆变器桥臂提供到与一个或多个部件排气后处理系统热联接的一个或多个电加热元件；以及同时对能量存储充电和操作辅助桥臂，以将经整流的电力从逆变器桥臂提供到与一个或多个部件排气后处理系统热联接的一个或多个电加热元件。
第三实施方案是一种用于可选择地向混合动力运载工具牵引马达提供电力并从中接收电力的设备，所述设备包括：DC总线，所述DC总线包括第一DC轨、第二DC轨和与第一DC轨和第二DC轨进行操作性联接的电容器；多个逆变器相桥臂，每个逆变器相桥臂包括与第一DC轨进行操作性联接并与相应的牵引马达输入/输出节点进行操作性联接的相应的第一开关，以及与相应的牵引马达输入/输出节点进行操作性联接并与第二DC轨进行操作性联接的相应的第二开关；以及至少一个辅助桥臂，所述至少一个辅助桥臂包括与第一DC轨进行操作性联接并与电阻加热元件进行操作性联接的辅助桥臂开关，所述电阻加热元件与辅助桥臂开关进行操作性联接并与第二DC轨进行操作性联接，并且被配置成与排气后处理系统部件热介接并可选择地将热量传递给排气后处理系统部件。
在第三实施方案的某些形式中，电阻元件与SCR催化剂热联接。在某些此类形式中，当高电压电池无法吸收由电机产生的再生能量时，电阻元件消散来自所述再生能量的热量。在某些此类形式中，电阻元件基于排气后处理系统部件的预定温度而由逆变器的辅助桥臂开关致动。某些此类形式包括电子控制系统，所述电子控制系统被配置成控制多个逆变器相桥臂的操作，以将在相应的输入/输出节点处接收到的AC电力转换成提供到DC总线的DC电力以及控制辅助桥臂开关来加热电阻加热元件。某些此类形式包括一种设备，所述设备包括前述特征中的任一个。
在第三实施方案的某些形式中，当高电压电池无法吸收由电机产生的再生能量时，电阻元件消散来自所述再生能量的热量。
在第三实施方案的某些形式中，电阻元件基于排气后处理系统部件的预定温度而由逆变器的辅助桥臂开关致动。
第三实施方案的某些形式包括电子控制系统，所述电子控制系统被配置成控制多个逆变器相桥臂的操作，以将在相应的输入/输出节点处接收到的AC电力转换成提供到DC总线的DC电力以及控制辅助桥臂开关来加热电阻加热元件。
尽管已经在附图和前述描述中详细地示出和描述了本公开的说明性实施方案，但是这在性质上被认为是说明性的而不是限制性的，应当理解，仅示出和描述了某些示例性实施方案，并且期望落入所要求保护的发明的精神内的所有改变和修改都受到保护。应当理解，尽管在以上描述中利用的诸如优选的、优选地、优选或更优选的词语的使用指示如此描述的特征可能是更期望的，然而可能不是必需的，并且可设想缺少所述特征的实施方案也在本发明的范围内，所述范围由所附权利要求书限定。在阅读权利要求书时，除非在权利要求书中明确地有相反的陈述，否则意图在使用诸如“一种”、“一个”、“至少一个”或“至少一部分”的词语时，无意将权利要求书限制为仅一个项。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，除非明确地有相反的陈述，否则所述项可包括一部分和/或整个项。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种运载工具系统，所述运载工具系统包括：
发动机，所述发动机被配置成输出扭矩以推进所述运载工具系统并将排气输出到排气后处理系统；
电机，所述电机被配置成可选择地作为马达操作以将扭矩提供到所述运载工具系统并作为发电机操作以从所述运载工具系统接收扭矩；
逆变器模块，所述逆变器模块包括多个逆变器相桥臂和辅助桥臂，所述多个逆变器相桥臂与第一DC轨、第二DC轨和所述电机进行操作性联接，所述辅助桥臂与所述第一DC轨、所述第二DC轨和设置在所述排气后处理系统中的一个或多个电加热元件进行操作性联接；以及
电子控制系统，所述电子控制系统与所述逆变器模块和所述排气后处理系统进行操作性通信，所述电子控制系统被配置成：
评估所述电机是否正作为发电机操作，
可选择地操作所述多个逆变器相桥臂以对从所述电机接收到的AC电力进行整流，
评估是否加热所述排气后处理系统的一个或多个部件，以及
可选择地操作所述辅助桥臂以将经整流的电力从所述逆变器桥臂提供到所述一个或多个电加热元件，所述一个或多个电加热元件与排气后处理系统的所述一个或多个部件热联接以有效地加热所述一个或多个部件。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述排气后处理系统包括选择性催化还原(SCR)催化剂，并且所述电加热元件中的一个或多个与所述SCR催化剂热联接。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述排气后处理系统包括柴油机微粒过滤器(DPF)，并且所述电加热元件中的一个或多个与所述DPF热联接。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述电子控制系统被配置成在所述辅助桥臂的操作期间可选择地不将所述SCR催化剂和所述DPF与所述辅助桥臂联接或将其中的一个或两者与所述辅助桥臂联接，以从所述逆变器桥臂提供经整流的电力。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述电子控制系统被配置成通过评估所述一个或多个部件是否低于预定温度来评估是否加热所述排气后处理系统的一个或多个部件。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述电子控制系统被配置成通过评估是否可对能量存储系统充电以及评估所述一个或多个部件是否高于预定温度来评估是否加热所述排气后处理系统的一个或多个部件。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述电子控制系统被配置成评估能量存储系统是否需要充电，并且作为响应，进行以下一者：在不操作所述辅助桥臂的情况下对所述能量存储系统充电，以将经整流的电力从所述逆变器桥臂提供到与所述一个或多个部件排气后处理系统热联接的所述一个或多个电加热元件；以及同时对所述能量存储充电和操作所述辅助桥臂，以将经整流的电力从所述逆变器桥臂提供到与所述排气后处理系统的所述一个或多个部件热联接的所述一个或多个电加热元件。
8.一种方法，所述方法包括：
提供运载工具系统，所述运载工具系统包括：发动机，所述发动机被配置成输出扭矩以推进所述运载工具系统并将排气输出到排气后处理系统；电机，所述电机被配置成可选择地作为马达操作以将扭矩提供到所述运载工具系统并作为发电机操作以从所述运载工具系统接收扭矩；逆变器模块，所述逆变器模块包括多个逆变器相桥臂和辅助桥臂，所述多个逆变器相桥臂与第一DC轨、第二DC轨和所述电机进行操作性联接，所述辅助桥臂与所述第一DC轨、所述第二DC轨和设置在所述排气后处理系统中的一个或多个电加热元件进行操作性联接；以及电子控制系统，所述电子控制系统与所述逆变器模块和所述排气后处理系统进行操作性通信；
用所述电子控制系统评估所述电机是否正作为发电机操作，
用所述电子控制系统可选择地控制所述多个逆变器相桥臂以对从所述电机接收到的AC电力进行整流，
用所述电子控制系统评估是否加热所述排气后处理系统的一个或多个部件，以及
用所述电子控制系统可选择地操作所述辅助桥臂以将经整流的电力从所述逆变器桥臂提供到所述一个或多个电加热元件，所述一个或多个电加热元件与所述排气后处理系统的所述一个或多个部件热联接以有效地加热所述一个或多个部件。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述排气后处理系统包括选择性催化还原(SCR)催化剂，并且所述电加热元件中的一个或多个与所述SCR催化剂热联接。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述排气后处理系统包括柴油机微粒过滤器(DPF)，并且所述电加热元件中的一个或多个与所述DPF热联接。
11.如权利要求10所述的方法，所述方法包括操作所述电子控制系统以在所述辅助桥臂的操作期间可选择地不将所述SCR催化剂和所述DPF与所述辅助桥臂联接或将其中的一个或两者与所述辅助桥臂联接，以从所述逆变器桥臂提供经整流的电力。
12.如权利要求8所述的方法，其中所述用所述电子控制系统评估是否加热所述排气后处理系统的一个或多个部件的动作包括评估所述一个或多个部件是否低于预定温度。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述用所述电子控制系统评估是否加热所述排气后处理系统的一个或多个部件的动作包括评估是否可对能量存储系统充电以及评估所述一个或多个部件是否高于预定温度。
14.如权利要求8所述的方法，所述方法包括用所述电子控制系统评估能量存储系统是否需要充电，并且作为响应，操作所述控制系统进行以下一者：在不操作所述辅助桥臂的情况下对所述能量存储系统充电，以将经整流的电力从所述逆变器桥臂提供到与所述一个或多个部件排气后处理系统热联接的所述一个或多个电加热元件；以及同时地对所述能量存储充电和操作所述辅助桥臂，以将经整流的电力从所述逆变器桥臂提供到与所述排气后处理系统的所述一个或多个部件热联接的所述一个或多个电加热元件。
15.一种用于可选择地向混合动力运载工具牵引马达提供电力并从中接收电力的设备，所述设备包括：
DC总线，所述DC总线包括第一DC轨、第二DC轨和与所述第一DC轨和所述第二DC轨进行操作性联接的电容器；
多个逆变器相桥臂，每个逆变器相桥臂包括与所述第一DC轨进行操作性联接并与相应的牵引马达输入/输出节点进行操作性联接的相应的第一开关，以及与所述相应的牵引马达输入/输出节点进行操作性联接并与所述第二DC轨进行操作性联接的相应的第二开关；以及
至少一个辅助桥臂，所述至少一个辅助桥臂包括与所述第一DC轨进行操作性联接并与电阻加热元件进行操作性联接的辅助桥臂开关，所述电阻加热元件与所述辅助桥臂开关进行操作性联接并与所述第二DC轨进行操作性联接，并且被配置成与排气后处理系统部件热介接并可选择地将热量传递给所述排气后处理系统部件。
16.如权利要求15所述的设备，其中所述电阻元件与SCR催化剂热联接。
17.如权利要求15或权利要求16所述的设备，其中当高电压电池无法吸收由电机产生的再生能量时，所述电阻元件消散来自所述再生能量的热量。
18.如权利要求15至17中任一项所述的设备，其中所述电阻元件基于所述排气后处理系统部件的预定温度而由逆变器的所述辅助桥臂开关致动。
19.如权利要求15至18中任一项所述的设备，所述设备包括电子控制系统，所述电子控制系统被配置成控制所述多个逆变器相桥臂的操作，以将在所述相应的输入/输出节点处接收到的AC电力转换成提供到所述DC总线的DC电力以及控制所述辅助桥臂开关来加热所述电阻加热元件。
20.一种包括如权利要求15至19中任一项所述的设备的运载工具系统。

Claims (20)

1.一种运载工具系统，所述运载工具系统包括：
发动机，所述发动机被配置成输出扭矩以推进所述运载工具系统并将排气输出到排气后处理系统；
电机，所述电机被配置成可选择地作为马达操作以将扭矩提供到所述运载工具系统并作为发电机操作以从所述运载工具系统接收扭矩；
逆变器模块，所述逆变器模块包括多个逆变器相桥臂和辅助桥臂，所述多个逆变器相桥臂与第一DC轨、第二DC轨和所述电机进行操作性联接，所述辅助桥臂与所述第一DC轨、所述第二DC轨和设置在所述排气后处理系统中的加热元件进行操作性联接；以及
电子控制系统，所述电子控制系统与所述逆变器模块和所述排气后处理系统进行操作性通信，所述电子控制系统被配置成：
评估所述电机是否正作为发电机操作，
可选择地操作所述多个逆变器相桥臂以对从所述电机接收到的AC电力进行整流，
评估是否加热所述排气后处理系统的一个或多个部件，以及
可选择地操作所述辅助桥臂以将经整流的电力从所述逆变器桥臂提供到一个或多个电加热元件，所述一个或多个电加热元件与所述一个或多个部件排气后处理系统热联接以有效地加热所述一个或多个部件。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述排气后处理系统包括选择性催化还原(SCR)催化剂，并且所述电加热元件中的一个或多个与所述SCR催化剂热联接。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述排气后处理系统包括柴油机微粒过滤器(DPF)，并且所述电加热元件中的一个或多个与所述DPF热联接。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述电子控制系统被配置成在所述辅助桥臂的操作期间可选择地不将所述SCR催化剂和所述DPF与所述辅助桥臂联接或将其中的一个或两者与所述辅助桥臂联接，以从所述逆变器桥臂提供经整流的电力。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述电子控制系统被配置成通过评估所述一个或多个部件是否低于预定温度来评估是否加热所述排气后处理系统的一个或多个部件。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述电子控制系统被配置成通过评估是否可对能量存储系统充电以及评估所述一个或多个部件是否高于预定温度来评估是否加热所述排气后处理系统的一个或多个部件。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述电子控制系统被配置成评估能量存储系统是否需要充电，并且作为响应，进行以下一者：在不操作所述辅助桥臂的情况下对所述能量存储系统充电，以将经整流的电力从所述逆变器桥臂提供到与所述一个或多个部件排气后处理系统热联接的所述一个或多个电加热元件；以及同时对所述能量存储充电和操作所述辅助桥臂，以将经整流的电力从所述逆变器桥臂提供到与所述一个或多个部件排气后处理系统热联接的所述一个或多个电加热元件。
8.一种方法，所述方法包括：
提供运载工具系统，所述运载工具系统包括：发动机，所述发动机被配置成输出扭矩以推进所述运载工具系统并将排气输出到排气后处理系统；电机，所述电机被配置成可选择地作为马达操作以将扭矩提供到所述运载工具系统并作为发电机操作以从所述运载工具系统接收扭矩；逆变器模块，所述逆变器模块包括多个逆变器相桥臂和辅助桥臂，所述多个逆变器相桥臂与第一DC轨、第二DC轨和所述电机进行操作性联接，所述辅助桥臂与所述第一DC轨、所述第二DC轨和设置在所述排气后处理系统中的加热元件进行操作性联接；以及电子控制系统，所述电子控制系统与所述逆变器模块和所述排气后处理系统进行操作性通信；
用所述电子控制系统评估所述电机是否正作为发电机操作，
用所述电子控制系统可选择地控制所述多个逆变器相桥臂以对从所述电机接收到的AC电力进行整流，
用所述电子控制系统评估是否加热所述排气后处理系统的一个或多个部件，以及
用所述电子控制系统可选择地操作所述辅助桥臂以将经整流的电力从所述逆变器桥臂提供到一个或多个电加热元件，所述一个或多个电加热元件与所述一个或多个部件排气后处理系统热联接以有效地加热所述一个或多个部件。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述排气后处理系统包括选择性催化还原(SCR)催化剂，并且所述电加热元件中的一个或多个与所述SCR催化剂热联接。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述排气后处理系统包括柴油机微粒过滤器(DPF)，并且所述电加热元件中的一个或多个与所述DPF热联接。
11.如权利要求10所述的方法，所述方法包括操作所述电子控制系统以在所述辅助桥臂的操作期间可选择地不将所述SCR催化剂和所述DPF与所述辅助桥臂联接或将其中的一个或两者与所述辅助桥臂联接，以从所述逆变器桥臂提供经整流的电力。
12.如权利要求8所述的方法，其中所述用所述电子控制系统评估是否加热所述排气后处理系统的一个或多个部件的动作包括评估所述一个或多个部件是否低于预定温度。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述用所述电子控制系统评估是否加热所述排气后处理系统的一个或多个部件的动作包括评估是否可对能量存储系统充电以及评估所述一个或多个部件是否高于预定温度。
14.如权利要求8所述的方法，所述方法包括用所述电子控制系统评估能量存储系统是否需要充电，并且作为响应，操作所述控制系统进行以下一者：在不操作所述辅助桥臂的情况下对所述能量存储系统充电，以将经整流的电力从所述逆变器桥臂提供到与所述一个或多个部件排气后处理系统热联接的所述一个或多个电加热元件；以及同时地对所述能量存储充电和操作所述辅助桥臂，以将经整流的电力从所述逆变器桥臂提供到与所述一个或多个部件排气后处理系统热联接的所述一个或多个电加热元件。
15.一种用于可选择地向混合动力运载工具牵引马达提供电力并从中接收电力的设备，所述设备包括：
DC总线，所述DC总线包括第一DC轨、第二DC轨和与所述第一DC轨和所述第二DC轨进行操作性联接的电容器；
多个逆变器相桥臂，每个逆变器相桥臂包括与所述第一DC轨进行操作性联接并与相应的牵引马达输入/输出节点进行操作性联接的相应的第一开关，以及与所述相应的牵引马达输入/输出节点进行操作性联接并与所述第二DC轨进行操作性联接的相应的第二开关；以及
至少一个辅助桥臂，所述至少一个辅助桥臂包括与所述第一DC轨进行操作性联接并与电阻加热元件进行操作性联接的辅助桥臂开关，所述电阻加热元件与所述辅助桥臂开关进行操作性联接并与所述第二DC轨进行操作性联接，并且被配置成与排气后处理系统部件热介接并可选择地将热量传递给所述排气后处理系统部件。
16.如权利要求15所述的设备，其中所述电阻元件与SCR催化剂热联接。
17.如权利要求15或权利要求16所述的设备，其中当高电压电池无法吸收由电机产生的再生能量时，所述电阻元件消散来自所述再生能量的热量。
18.如权利要求15至17中任一项所述的设备，其中所述电阻元件基于所述排气后处理系统部件的预定温度而由逆变器的所述辅助桥臂开关致动。
19.如权利要求15至18中任一项所述的设备，所述设备包括电子控制系统，所述电子控制系统被配置成控制所述多个逆变器相桥臂的操作，以将在所述相应的输入/输出节点处接收到的AC电力转换成提供到所述DC总线的DC电力以及控制所述辅助桥臂开关来加热所述电阻加热元件。
20.一种包括如权利要求15至19中任一项所述的设备的运载工具系统。
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