CN116710337A - 基于排放物传感器反馈调整发动机操作点的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于减少来自具有排气后处理系统的混合动力交通工具的排放的方法。方法包括：由控制器从传感器接收关于具有排气后处理系统的混合动力交通工具的排放水平的排放数据；由控制器确定排放水平处于或高于预定义阈值；由控制器基于排放水平处于或高于预定义阈值来调整混合动力交通工具的发动机的操作点；以及由控制器响应于发动机的操作点的调整而控制电动机，以补偿来自发动机的功率输出的变化并将排放水平降低至低于预定义阈值。

Description

基于排放物传感器反馈调整发动机操作点的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求获得2021年1月8日提交的美国申请号17/248,101的利益和优先权，其通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开涉及通过基于排放物传感器反馈来调整交通工具的发动机和/或电动机/发电机的操作点来管理排放，以控制/管理来自交通工具的排放。

背景

在交通工具中，动力系或动力系系统是指提供动力以推动交通工具的部件。这些部件包括发动机、变速器、驱动/传动轴、差速器和最终传动装置。在操作中，对于内燃机，发动机燃烧燃料以产生旋转曲轴形式的机械动力。变速器接收旋转的曲轴并操纵发动机速度(即曲轴的旋转)以控制驱动/传动轴的旋转速度，该驱动/传动轴也耦合到变速器。旋转驱动轴由差速器接收，差速器将旋转动力传递到最终传动装置(例如车轮)以引起交通工具的移动。

关于混合动力交通工具，传统的混合动力发动机系统通常包括功能是向传动系统(drivetrain)提供动力以推进交通工具的一个或更多个电动机和内燃机两者。混合动力交通工具可以具有各种配置。例如，在并联配置中，电动机和内燃机两者都可操作地连接到传动系统/变速器以推进交通工具。在串联配置中，电动机可操作地连接到传动系统/变速器，并且内燃机通过向电动机提供动力间接地向传动系统/变速器提供动力(示例包括增程型电动交通工具或增程电动交通工具)。

一些交通工具还包括排气后处理系统，该排气后处理系统被配置为减轻来自交通工具的排放(例如，减少有害废气排放物(例如，氮氧化物(NOx)、硫氧化物、颗粒物质等))。在操作中，例如，还原剂可以被喷射到排气流以化学结合到废气中的颗粒。这种混合物与催化剂相互作用，催化剂在特定温度下在混合物中引起反应，将有害排放物转化为危害较小的排放物(例如，氮氧化物(NOx)颗粒转化为氮气和水)。然而，由于发动机和后处理系统中的故障条件，以及这些系统中各种部件的老化，有害气体的排放物可能并不总是如期望的那样得到控制。

概述

一个实施例涉及一种系统，该系统包括耦合到发动机的排气后处理系统、耦合到后处理系统的至少一个传感器和控制器，该控制器具有耦合到存储指令的至少一个存储器设备的至少一个处理器，该指令当由至少一个处理器执行时使控制器执行各种操作。操作包括从至少一个传感器接收关于来自发动机的废气的排放数据；基于所接收的排放数据确定排放水平处于或高于预定义阈值；响应于排放水平处于或高于预定义阈值来调整发动机的操作点，以降低排放水平；以及响应于对发动机的调整而控制电动机，以补偿来自发动机的功率输出的变化，从而帮助将排放水平降低至低于预定义阈值。

另一个实施例涉及用于混合动力交通工具的系统。该系统包括耦合到电气化动力系和设置在混合动力交通工具的排气后处理系统中的至少一个传感器的控制器。控制器被构造成：从至少一个传感器接收关于来自发动机的废气的排放数据；基于所接收的排放数据确定排放水平处于或高于预定义阈值；响应于排放水平处于或高于预定义阈值，调整电气化动力系的发动机的操作点；以及响应于对发动机的调整来控制电气化动力系的电动机，以补偿来自发动机的功率输出的变化，从而将排放水平降低至低于预定义阈值。

另一个实施例涉及一种方法。该方法被构造成减少来自具有排气后处理系统的混合动力交通工具的排放。方法包括：由控制器从传感器接收关于具有排气后处理系统的混合动力交通工具的排放水平的排放数据；由控制器确定排放水平处于或高于预定义阈值；由控制器基于排放水平处于或高于预定义阈值来调整混合动力交通工具的发动机的操作点；以及由控制器响应于对发动机的操作点的调整而控制电动机，以补偿来自发动机的功率输出的变化并将排放水平降低至低于预定义阈值。

本概述仅为说明性的，并不打算以任何方式加以限制。结合附图，在本文阐述的详细描述中，本文描述的设备或过程的其他方面、特征和优点将变得明显，其中相同的附图标记指代相同的元件。

附图简述

图1是根据示例实施例的交通工具的框图的示意图。

图2是根据示例实施例的图1的交通工具的后处理系统的框图的示意图。

图3是根据示例实施例的图1-图2的控制器的框图。

图4是根据示例实施例的控制图1的交通工具的方法的流程图。

详细说明

以下更详细地描述了与用于基于混合动力交通工具中的排放物传感器反馈来调整发动机操作点的方法、装置和系统相关的各种概念及其实现。在转向详细示出某些示例性实施例的附图之前，应该理解，本公开不限于说明书中阐述的或附图中示出的细节或方法。还应当理解，本文使用的术语仅用于描述的目的，不应被视为限制性的。

总体上参考附图，根据各种实施例，在本文示出并描述了用于基于来自排气后处理系统的排放物传感器的反馈来协调和控制交通工具的发动机和电动机的操作点的系统和方法。内燃机产生或排放废气(即排放物)，其中可能含有对环境有害的化合物，例如氮氧化物(NOx)、颗粒物质(PM)、一氧化碳(CO)、硫氧化物(SOx)、温室气体等。排放的对环境有害的气体的量在本文可以被称为“排放水平”。由于发动机和后处理系统中的故障条件，以及这些系统中的各种部件(例如，选择性催化还原系统等)的老化，排放水平可能更高。当催化器老化时，它们将有害废气如NOx还原为氮气和水的功效可能会降低。

根据本公开，公开了一种用于调整发动机和电动机操作点以便降低排放水平输出的系统、方法和装置。系统输出的排放物传感器，例如NOx传感器，位于发动机排气后处理系统的排放物出口点处或附近(例如，在尾管中)。系统输出的(SO)排放物传感器被配置或构造成跟踪某些排放特性(例如，NOx输出量等)。基于该跟踪数据，控制器确定特定排放水平何时高于预期(超过预定义阈值)。发动机的操作点由控制器根据跟踪的数据(例如，高NOx、高颗粒物质等)调整到期望的水平，以减少排放。结合起来，控制器调整电动机的操作以维持交通工具功率需求(例如，用于操纵的驾驶员功率需求)。例如并且在一些实施例中，响应于排放物传感器获取指示排放水平高于阈值的数据，调整(例如，降低)发动机负载以调整(例如，降低)燃烧温度并降低EONOx产生。同时地或几乎同时地，控制器增加来自电动机的功率输出以补偿减小的发动机功率输出，以满足或基本上满足交通工具功率需求(例如，从而对于交通工具的驾驶员/操作员来说基本上不明显)。从电流的观点来看，电动机功率输出的增加可能不是最佳的(例如，比通常用于电动机操作的充电状态更少)。然而，这种安排有利于排放输出/效率和满足排放法规。下面将更全面地描述这些和其他特征和优点。

现在参考图1，示出了根据示例实施例的交通工具100。交通工具100包括动力系系统110、后处理系统120、操作员输入/输出(I/O)设备130和控制器140，其中控制器140可通信地耦合到前述部件中的每一个。交通工具100可以是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)、坦克、飞机和利用具有至少部分混合或电气化动力系的排气后处理系统的其他类型的交通工具(例如，推进交通工具的电力可以由一个或更多个电力输出设备，例如电动机提供)。在所示的示例中，交通工具100是混合动力交通工具。在替代实施例中，交通工具可以是静止交通工具，例如发电机或发电机组，其包括电气化的电动机、内燃机和排气后处理系统。

动力系系统110示出为电气化动力系系统，包括发动机101和电动机-发电机106以及其他部件。动力系系统110促进来自发动机101和/或电动机-发电机106的动力传递以驱动和/或推进交通工具100(例如，向前、向后移动交通工具等)。动力系系统110包括可操作地耦合到变速器102的发动机101和电动机-发电机106，变速器102可操作地耦合到驱动轴103，驱动轴103可操作地耦合到差速器104，其中差速器104将来自发动机101和/或电动机-发电机106的动力输出传递到最终传动装置(示出为车轮105)，以推进交通工具100。

作为简要概述，发动机101接收化学能输入(例如，诸如汽油或柴油的燃料)并燃烧该燃料以产生旋转曲轴的形式的机械能。相比之下，电动机-发电机106还可以与诸如电池107的能量源处于功率接收关系，电池107提供输入能量以输出可用功或能量，以在一些情况下单独或与发动机101组合推进交通工具100。在这种配置中，混合动力交通工具具有并联驱动配置。然而，应当理解，交通工具100的其他配置旨在落入本公开的精神和范围内(例如，串联配置等)。作为来自发动机101和/或电动机-发电机106中的至少一个的功率输出的结果，变速器102可以操纵旋转输入轴(例如曲轴)的速度以实现期望的驱动轴103速度。旋转驱动轴103由差速器104接收，差速器104将驱动轴103的旋转能量提供给最终传动装置105。最终传动装置105然后推动或移动交通工具100。

变速器102可以构造为任何类型的变速器，例如无级变速器、手动变速器、自动变速器、自动-手动变速器、双离合器变速器等。因此，当变速器从齿轮配置变化到无级配置(例如，无级变速器)时，变速器可以包括基于发动机速度实现不同输出速度的各种设置(对于齿轮变速器而言是齿轮)。像发动机101和变速器102一样，驱动轴103、差速器104和最终传动装置105可以根据应用而构造配置(例如，最终传动装置105在汽车应用中构造为车轮，在飞机应用中构造为螺旋桨)。此外，基于应用，驱动轴103可以被构造为单件式、两件式和滑入式管中(slip-in-tube)驱动轴。

发动机101是内燃机(例如，压缩点火或火花点火)。根据发动机101的结构，发动机101可以由各种燃料类型(例如，柴油、乙醇、汽油等)提供动力。发动机101包括一个或更多个气缸和相关联的活塞。在所示的示例中，发动机101是柴油动力压缩点火发动机。大气中的空气与燃料结合并燃烧，为交通工具提供动力。燃料和空气在发动机101的压缩室中的燃烧产生废气，该废气可操作地排放到排气管和排气后处理系统。发动机101可以耦合到涡轮增压器(未示出)。涡轮增压器包括经由连接器轴耦合到废气涡轮的压缩机。通常，热废气使涡轮机旋转，涡轮机使轴旋转，进而使压缩机旋转，压缩机吸入空气。通过压缩空气，更多的空气可以进入气缸或燃烧室，从而燃烧更多的燃料，提高功率和效率。热交换器，例如增压空气冷却器，可用于在空气进入气缸之前冷却压缩空气。在一些实施例中，省略了涡轮增压器。

尽管在本文被称为“电动机-发电机”106，从而暗示其作为电动机和发电机两者操作的能力，但可以设想，在一些实施例中，电动机-发电机部件可以是与电动机分离的发电机(即，两个分离的部件)或仅仅是电动机。此外，电动机或电动机-发电机的数量可以在不同的配置中变化。本文描述的原理和特征也适用于这些其他配置。在其他特征中，电动机-发电机106可以包括扭矩辅助特征、再生制动能量捕获能力和发电能力(即，发电机方面)。就此而言，电动机-发电机106可产生功率输出并驱动变速器102。电动机-发电机106可以包括功率调节设备，例如逆变器和电机控制器，其中电机控制器可以耦合到控制器150。在其他实施例中，电机控制器可以包括在控制器150中。

电池107可以被配置为任何类型的可充电(即，原)电池并且具有任何尺寸。在一些实施例中，电池107可以是其他电能存储和提供设备，例如一个或更多个电容器(例如，超级电容器等)。在另外的其他实施例中，电池107可以是包括一个或更多个可充电电池以及能量存储和提供设备(例如，超级电容器等)的电池系统。电池107可以是通常在混合动力交通工具中使用或可以在混合动力交通工具中使用的一个或更多个电池(例如，锂离子电池、镍金属氢化物电池、铅酸电池等)。电池107可以可操作地和可通信地耦合到控制器140，以提供指示电池107的一个或更多个操作条件或参数的数据。数据可以包括电池的温度、流入或流出电池的电流、充放电循环次数、电池电压、充电状态(SOC)等。因此，电池107可以包括耦合到电池107的一个或更多个传感器，其获取这样的数据。在这方面，传感器可以包括但不限于电压传感器、电流传感器、温度传感器等。

交通工具100还可以包括电网接口108，该电网接口108耦合到电池107和电动机-发电机106，并且被配置成能够将电力传输到电动机-发电机106。电网接口108可以将电池107连接到电网(未示出)以对电池107充电。电网接口108可以被配置为用于从外部电力传输源(例如，发电机、充电站等)向电池107提供能量的接口。例如，插头可以包括在交通工具中，其将交通工具100电耦合到充电源(即，插电式混合动力交通工具)。

现在参照图1和图2，示出了根据示例实施例的用于交通工具100的后处理系统120。应当理解，图2所示的示意图仅仅是发动机排气后处理系统的一种实施方式。因此，应当理解，本公开的系统和方法可以在各种配置中使用，使得图2中描绘的实施例不意味着是限制性的。

后处理系统120耦合到发动机101，并且构造成处理来自发动机101的废气，以便减少有害或潜在有害元素的排放(例如，NOx排放、颗粒物质等)。后处理系统120显示为包括各种部件和系统，例如柴油氧化催化器(DOC)121、柴油颗粒过滤器(DPF)122和选择性催化还原(SCR)系统123。SCR 123通过催化器内的氧化将存在于发动机101产生的废气中的氮氧化物转化为双原子氮和水。DPF 122被配置成从在废气导管系统中流动的废气中去除颗粒物质，例如烟灰。在一些实施方式中，可以省略DPF 122。此外，催化器元件的空间和相对顺序在其他配置中可以不同。

SCR催化器的操作可以受到几个因素的影响。例如，SCR催化器还原废气中NOx的有效性会受到工作温度的影响。如果SCR催化器的温度低于阈值或范围，则SCR催化器还原NOx的有效性可能降低到低于期望阈值水平，从而增加高NOx排放到环境中的风险。SCR催化器温度可在若干条件下低于阈值温度，诸如例如在发动机起动期间和紧接着起动之后、在冷环境条件期间等。此外，典型地，较高的燃烧温度促进发动机输出NOx(EONOx)的产生。这是由于气缸内的快速火焰膨胀导致NOx的释放。增加废气再循环(EGR)导致燃烧温度降低，从而降低EONOx。然而，由于颗粒的不完全燃烧，EGR会促进颗粒物质的排放。此外，更高的负载和功率需求也往往会提高燃烧温度，进而提高EONOx。更高的功率输出与更高的燃料压力和数量相一致(燃料轨压力增加)。反过来，增加燃料供给压力、量等也倾向于促进EONOx的产生。

此外，在使用内燃机为电池充电或结合一个或更多个电动机提供动力的混合动力系统中，内燃机可在可变时间启动和停止，增加了低SCR催化器工作温度的风险。结果，当发动机起动时，SCR催化器的低温会导致高NOx排放水平。尽管一旦发动机在起动后运行，SCR催化器温度可逐渐增加，但直到那时，废气可包括不期望量的NOx。SCR催化器的有效性还可能受到SCR系统中的故障的影响，故障指示例如缺乏还原剂、SCR催化器上的积聚、持续的低于预定义值的转化效率(例如，NOx转化效率等)。

后处理系统120可以包括还原剂输送系统，该还原剂输送系统可以包括分解室(例如，分解反应器、反应器管道、分解管、反应器管等)以将还原剂(例如，尿素、柴油尾气处理液(DEF)、尿素水溶液(UWS)、含水尿素溶液等)转化为氨。将柴油尾气处理液(DEF)124添加到废气流中以帮助催化还原。还原剂可以通过喷射器喷射到SCR催化器构件的上游，使得SCR催化器构件接收还原剂和废气的混合物。还原剂液滴经历蒸发、热解和水解过程以在分解室、SCR催化器构件和/或废气导管系统内形成非NO_x排放物(例如气态氨等)，其离开后处理系统120。后处理系统120还可以包括氧化催化器(例如，DOC 121)，氧化催化器流体耦合到废气导管系统以氧化废气中的烃和一氧化碳。为了适当地帮助这种还原，DOC 121可能需要处于特定的操作温度。在一些实施例中，该特定操作温度在大约200℃和500℃之间。在其他实施例中，该特定操作温度是DOC 121的转换效率超过预定义阈值的温度。

后处理系统120可进一步包括稀燃NOx捕集器(Lean NOx Trap)(LNT)和/或三元催化器(TWC)(或另一催化转化器)。LNT可以通过吸附来减少来自稀燃内燃机的NOx排放。在其他潜在的功能和特征中，TWC可以用于管理富燃发动机的排放，同时以最少的清洁或维护提供最佳性能。利用涂覆有贵金属催化剂的流通式基材，当气体通过催化转换器(例如，三元催化器)时，化学氧化过程可以将发动机排出的排放物转化为无害的氮气、二氧化碳和水蒸气。

如图所示，多个传感器125包括在后处理系统120中。仅出于示例目的示出后处理系统120中包括的传感器的数目、位置和类型。在其他配置中，传感器的数量、位置和类型可能不同。传感器125可以是NOx传感器、温度传感器、颗粒物质(PM)传感器和/或其它与排放相关的传感器。NOx传感器被构造成获取指示NOx传感器所在的每个位置处的NOx量的数据(例如，浓度量，例如百万分之一)。NOx传感器还可以测量或获取指示流过传感器的废气中的氧浓度的数据。温度传感器被构造成获取指示其位置处的温度的数据。PM传感器被构造成监测流经后处理系统120的颗粒物质。

传感器125可以位于发动机101之后和后处理系统120之前、后处理系统120之后和/或后处理系统内(例如，耦合到DPF和/或DOC、耦合到SCR等)。应当理解，传感器的位置可以在其他配置中变化。在一个实施例中，传感器125可以位于后处理系统120之前和之后。在一个实施例中，传感器被构造为废气成分传感器(例如，CO、NOx、PM、SOx等传感器)。在另一实施例中，传感器125被构造为用于估计废气排放物(例如，温度、流量等)的非废气成分传感器。

另外的传感器也可以包括在交通工具100中。传感器可包括发动机相关传感器(例如扭矩传感器、速度传感器、压力传感器、流量传感器、温度传感器等)。传感器还可以包括电动机-发电机相关的传感器(例如，电池充电状态(SOC)传感器、功率输出传感器、电压传感器、电流传感器等)。附加传感器还可进一步包括与交通工具的其他部件相关联的传感器(例如，涡轮增压器的速度传感器、燃料量和喷射速率传感器、燃料轨压力传感器等)。

传感器可以是真实的或虚拟的(即，非物理传感器，其被构造为控制器中的程序逻辑，其基于接收的数据进行各种估计或确定)。例如，发动机速度传感器可以是布置成测量或以其他方式获取指示发动机101的速度(通常以每分钟转数表示)的数据、值或信息的真实或虚拟传感器。传感器耦合到发动机(当构造成真实传感器时)，并且构造成向控制器150发送指示发动机101的速度的信号。当构造为虚拟传感器时，控制器150可以在算法、模型、查找表等中使用至少一个输入来确定或估计发动机的参数(例如，功率输出等)。其他传感器也可以是真实的或虚拟的。如本文所述，传感器125和附加传感器可以提供关于特定交通工具系统如何工作的数据，并且基于传感器反馈确定如何调节发动机和/或电动机/发电机的操作点。

控制器140耦合到发动机和电动机以及各种其他部件，包括后处理系统120的传感器125。控制器140被构造成从传感器125(即，排放物传感器)中的一个或更多个接收数据，以监测和确定排放水平是否处于或高于预定义阈值。响应于接收到的数据，控制器140可以调整发动机和电动机的操作点以满足驾驶员需求，同时减少或减轻有害废气排放。控制器140还可以将数据用于监测和诊断目的。在一些实施例中，基于接收到的数据，控制器140可以生成一个或更多个故障代码(例如，OBD代码、诊断故障代码、故障指示灯/亮灯等)。

仍然参照图1和图2，还示出了操作员输入/输出(I/O)设备130。操作员I/O设备130可以可通信地耦合到控制器140，使得信息可以在控制器140和I/O设备130之间交换，其中信息可以涉及图1的一个或更多个部件或控制器140的确定(下面描述)。操作员I/O设备130使得交通工具100的操作员能够与控制器140和图1的交通工具100的一个或更多个部件通信。例如，操作员输入/输出设备130可以包括但不限于交互式显示器、触摸屏设备、一个或更多个按钮和开关、语音命令接收器等。在如上所述的各种替代实施例中，本文描述的控制器140和部件可以用非交通工具应用(例如，具有电动机的发电机)来实现。因此，I/O设备可以特定于那些应用。例如，在这些情况下，I/O设备可以包括膝上型计算机、平板计算机、台式计算机、电话、手表、个人数字助理等。经由操作员I/O设备，控制器140可以基于一个或更多个确定来提供诊断信息、故障或服务通知。例如，在一些实施例中，控制器140可以通过操作员I/O设备显示DOC 121的温度、发动机101和废气的温度以及各种其他信息。

控制器140被构造成至少部分地控制交通工具100和例如动力系系统110、后处理系统120(以及每个系统的各种部件)等等的相关联的子系统的操作。根据所示的示例，图1的部件体现在交通工具中。在各种替代实施例中，如上所述，控制器140可以与其他发动机系统和/或具有电动机的任何发动机排气后处理系统(例如，具有电动机的发电机)一起使用。部件之间和部件当中的通信可以经由任意数量的有线或无线连接。例如，有线连接可以包括串行电缆、光纤电缆、CAT5电缆或任何其他形式的有线连接。相比之下，无线连接可以包括互联网、Wi-Fi、蜂窝、无线电等。在一个实施例中，控制器局域网(CAN)总线提供信号、信息和/或数据的交换。CAN总线包括任意数量的有线和无线连接。因为控制器140可通信地耦合到图1的系统和部件，所以控制器140被构造成从图1中所示的一个或更多个部件接收数据。关于图3，进一步描述了控制器140的结构和功能。

现在参考图3，示出了根据示例实施例的图1的交通工具100的控制器140的示意图200。控制器140可以构造为一个或更多个电子控制单元(ECU)。控制器140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包括在其中。在一个实施例中，控制器140的部件组合成单个单元。在另一个实施例中，一个或更多个部件可以在地理上分散在整个系统中。所有这些变型都旨在落入本公开的范围内。控制器140被示出为包括具有处理器204和存储器设备206的处理电路202、排放电路208、发动机电路210、电动机-发电机电路212和通信接口216。

在一种配置中，排放电路208、发动机电路210和电动机-发电机电路212被实施为存储可由诸如处理器204的处理器执行的指令的机器或计算机可读介质。如本文所述以及在其他用途中，机器可读介质的指令有助于执行某些操作，以实现数据的接收和传输。例如，机器可读介质可以提供指令(例如，命令等)来例如采集数据。就这一点而言，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或存储代码，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。

在另一配置中，排放电路208、发动机电路210和电动机-发电机电路212被实施为硬件单元，例如电子控制单元。因此，排放电路208、发动机电路210和电动机-发电机电路212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，排放电路208、发动机电路210和电动机-发电机电路212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，排放电路208、发动机电路210和电动机-发电机电路212可以包括用于实现或促进实现本文所述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。排放电路208、发动机电路210和电动机-发电机电路212还可以包括可编程硬件设备，例如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等。排放电路208、发动机电路210和电动机-发电机电路212可以包括一个或更多个存储器设备，用于存储可由排放电路208、发动机电路210和电动机-发电机电路212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206和处理器204提供的相同的定义。在一些硬件单元配置中并且如上所述，排放电路208、发动机电路210、电动机-发电机电路212可以在地理上分散在系统中的各个位置。可替换地并且如图所示，排放电路208、发动机电路210和电动机-发电机电路212可以实施在单个单元/壳体中或在单个单元/壳体内，所述单元/壳体被示为控制器140。

在所示的示例中，控制器140包括具有处理器204和存储器设备206的处理电路202。处理电路202可以被构造或配置成执行或实现本文中关于排放电路208、发动机电路210和电动机-发电机电路212描述的指令、命令和/或控制过程。所描绘的配置将排放电路208、发动机电路210和电动机-发电机电路212表示为机器或计算机可读介质，使得它们可以由存储器设备206存储和执行。然而，如上所述，该图示并不意味着是限制性的，因为本公开设想了其他实施例，其中排放电路208、发动机电路210和电动机-发电机电路212，或者排放电路208、发动机电路210和电动机-发电机电路212中的至少一个电路被配置为硬件单元。所有这样的组合和变型都旨在落入本公开的范围内。

处理器204可以实现为一个或更多个处理器、专用集成电路(ASIC)、一个或更多个现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或其他合适的电子处理部件。在一些实施例中，一个或更多个处理器可以由多个电路共享(例如，发动机电路210和电动机-发电机电路212可以包括或以其他方式共享相同的处理器，在一些示例性实施例中，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)。可替代地或附加地，该一个或更多个处理器可以被构造成独立于一个或更多个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，两个或更多个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。

存储器设备206(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、逻辑、指令和/或计算机代码。存储器设备206可以通信地连接到处理器204，以向处理器204提供计算机代码或指令，用于执行本文描述的至少一些过程。此外，存储器设备206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206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。

通信接口216可以包括有线和/或无线接口(例如，插孔、天线、发射器、接收器、收发机、有线终端)的任何组合，用于与各种系统、设备或网络进行数据通信，这些系统、设备或网络被构造成能够实现交通工具内通信(例如，交通工具的部件之间的通信)以及在一些实施例中能够实现交通工具外通信(例如，与远程服务器的通信)。例如，关于交通工具/系统外的通信，通信接口216可以包括用于经由基于以太网的通信网络发送和接收数据的以太网卡和端口和/或用于经由无线通信网络通信的Wi-Fi收发器。通信接口216可以被构造成经由局域网或广域网(例如，互联网)进行通信，并且可以使用各种通信协议(例如，IP、LON、蓝牙、ZigBee、无线电、蜂窝、近场通信)。

通信接口216可以促进控制器140和交通工具100的一个或更多个部件(例如，发动机101、变速器102、后处理系统120、传感器125、其他传感器等)之间的通信。控制器140和交通工具100的部件之间的通信可以经由任何数量的有线或无线连接(例如，IEEE下的任何标准)。例如，有线连接可以包括串行电缆、光纤电缆、CAT5电缆或任何其他形式的有线连接。相比之下，无线连接可以包括互联网、Wi-Fi、蜂窝、蓝牙、ZigBee、无线电等。在一个实施例中，控制器局域网(CAN)总线提供信号、信息和/或数据的交换。CAN总线可以包括提供信号、信息和/或数据交换的任意数量的有线和无线连接。CAN总线可以包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)。

排放电路208被构造成基于来自至少一个传感器，特别是后处理传感器125的排放数据来确定排放水平。排放电路208将确定的排放水平与预定义的阈值进行比较，这将在下面描述。基于该比较，电动机和发动机中的至少一个的操作发生变化。如上所述，排放水平是来自发动机的排放的废气成分的量，特别是对环境有害的成分(例如，NOx、PM、CO、SOx、温室气体等)的量。排放水平可以在各种位置被确定(例如，系统输出量(例如在后处理系统的下游)，发动机和后处理系统之间(例如发动机输出值)，在后处理系统内，或其某种组合)。排放水平可以基于由传感器125获取的排放数据，使得在传感器的位置处或附近(例如，在发动机101和/或后处理系统120内的各个位置处)确定排放水平。例如，传感器125可以是颗粒物质(PM)传感器，其被构造成确定或估计在后处理系统120中累积的颗粒物质的量。颗粒物质是由不完全燃烧引起的，由此从发动机中排放出HC。作为另一示例，传感器125可以是或还包括NOx传感器。NOx传感器可获取指示后处理系统120中传感器位置处的NOx量的数据。在其他实施例中，可以使用不同的废气成分传感器。尽管在本文描述了NOx和PM，但应当理解，类似的过程可用于其它废气成分(例如，温室气体、SOx等)，这取决于所使用的传感器。基于后处理系统传感器125(真实或虚拟)，排放电路208可以确定排放水平。

排放电路208可以在特定时间点或基于预定义时间段(例如，几天、几个月等的时间段)上的多个传感器读数来确定关于废气成分的排放水平。排放水平可以基于在操作的不同时间点来自位于发动机101和/或后处理系统120的各个位置的一个或更多个传感器125的排放数据确定。例如，系统输出的排放物传感器，例如NOx传感器，可以定位在发动机排气后处理系统的出口点处或附近(例如，在尾管中)，以确定在特定时间排放到环境中的NOx的浓度量(例如，浓度量，例如百万分之一)。在另一个实施例中，可以基于在预定义的持续时间内或在交通工具行驶预定义的距离(例如，100000英里)之后的平均NOx量确定在该位置的排放水平。基于来自传感器125的排放数据，控制器确定排放水平是否处于或高于预定义阈值。如本文所述，基于排放水平确定，控制器140调整发动机101和/或电动机-发电机106的操作点。

在另一个实施例中并且如图2所示，可以存在两个或更多个传感器，其定位在整个后处理系统120中(靠近SCR、DPF、DOC等)，用于由排放电路208确定排放水平。例如，可以提供两个NOx传感器，使得一个传感器位于后处理系统120的上游，第二个传感器位于后处理系统120的下游。两个NOx传感器中的一个或更多个可以是虚拟的。如上所述，虚拟传感器是利用来自其他传感器的数据来确定或估计值的非物理传感器，在这种情况下，该值是NOx。在一个实施例中，两个NOx传感器都是虚拟的。在另一实施例中，仅一个NOx传感器(例如，上游传感器或下游传感器)是虚拟的。在又一实施例中，两个NOx传感器都是实际的非虚拟传感器。基于来自两个NOx传感器的读数/测量结果，在一个实施例中，排放电路208可以利用较高的NOx读数来确定排放水平。或者，排放电路208可以基于发动机或交通工具的操作将来自每个NOx传感器的读数与模型(即，预测输出)进行比较，以确定多个测量结果中的哪一个相对于模型更精确。排放电路208然后可以利用相对更精确的NOx读数来确定排放水平(例如，在特定时间点，作为预定义时间段上的平均值或其他统计数据(例如，中值)等)。

如上所述，在一些实施例中，传感器125中的至少一个可以是位于后处理系统内(例如，靠近DPF)的PM传感器。PM传感器确定在后处理系统中在特定时间特定位置(PM传感器的位置)累积的颗粒物质的量。排放电路208可以基于在预定义的持续时间上确定的平均PM量(例如，平均值、中值等)、交通工具行驶的一段距离(例如，10000英里)或者在交通工具操作的特定时间来确定PM排放水平。基于来自传感器的排放数据(例如PM数据)，控制器确定排放水平是否处于或高于预定义阈值。

在其他实施例中，另一种传感器类型可用于估计后处理系统中的PM。例如，排气流量传感器可以定位在DPF的出口处，以提供指示通过DPF的排气流量的数据。当废气流量低于阈值时，排放电路208可确定系统未按预期操作(例如，在DPF上存在不利地限制废气流动的PM的累积)。在另一个实施例中，可以有一个以上的废气流量传感器定位在后处理系统内。例如，可以在DPF的入口和出口处存在流量传感器，使得基于来自两个传感器的数据确定流量差。排放电路208可以基于DPF入口和出口之间的差来确定超过期望或预设可接受水平(即，排放值的预定义阈值)的降低的流量(即，排放水平)。排放电路208可以基于来自废气流量传感器的确定或估计的废气流量来确定PM排放水平(例如，基于与包括实验数据的模型或查找表的比较低于预期的流量可以指示系统中的PM累积超过可接受的量)。

在另一实施例中，传感器125中的至少一个可以是位于后处理系统内或靠近后处理系统的CO₂传感器。CO₂传感器确定在特定时间特定位置(CO₂传感器的位置)的废气中二氧化碳的量。排放电路208可以基于在预定义的持续时间内确定的平均CO₂量、在交通工具行驶的预定义量的距离(例如，10000英里)之后的平均值或其他统计数据、或者在交通工具操作的特定时间的瞬时或几乎瞬时的量来确定CO₂排放水平。CO₂传感器可以是真实的或虚拟的传感器。此外，可以使用多个CO₂传感器来确定或估计关于来自系统的CO₂的排放水平。

在又一个实施例中，传感器125中的至少一个可以是氨(NH₃)传感器，其结构用于确定其位置处的氨量。例如，氨滑移(ammonia slip)传感器可以设置在后处理系统中，被构造成在特定时间(或在预定量的时间内)确定来自定量配给(dosing)系统的未反应氨的量。排放电路208可以基于氨传感器在预定义的时间量、交通工具行驶的距离或另一测量单位上的测量结果来确定氨的平均量。多个氨传感器可以包括在系统内，并且平均值、高值或其他预定义值可以用于确定氨排放水平。基于来自传感器的排放数据(例如，CO₂数据、NH₃数据等)，控制器确定排放水平是否处于或高于预定义阈值。

在其他实施例中，排放电路208可以基于来自多个不同后处理系统传感器125的传感器读数来确定排放水平。如图2所示，可存在位于后处理系统120中不同位置的不同类型的传感器125。例如，可以在后处理系统中分别靠近SCR和DPF设置NOx传感器和PM传感器。还可以在DPF的入口和出口处存在排气流量传感器，并且在后处理系统120的出口处存在NOx传感器。如上所述，这些传感器可以在特定时间、作为预定义持续时间上的平均速率、和/或在设定的时间段之后，确定排放水平。基于传感器的确定，控制器确定排放水平是否处于或高于这些测量结果或读数中的一个或更多个的预定义阈值。例如，排放电路208可以被编程为有利于NOx传感器确定而不是PM传感器确定。在又一实施例中，排放电路208被构造成利用与预定义阈值差异最大的读数，例如NOx高于预定义可接受的NOx值的程度比PM高于预定义可接受的PM值的程度更大。因此，传感器125可用于以各种不同方式确定排放水平。如本文所述，基于排放水平确定，控制器140调整发动机101和/或电动机-发电机106。

排放电路208可以接收或在一些实施例中确定关于发动机和相关系统(例如EGR、涡轮增压器、燃料系统等)和/或后处理系统的故障条件(例如，指示SCR、DOC、DPF、DEF定量配给系统等内的问题)。因此，排放电路208可以接收或确定关于发动机101和/或后处理系统120的操作的指示器(例如，车载诊断代码，例如OBD代码、故障诊断代码、故障代码等)。例如，来自氨滑移传感器的确定的氨量可以指示关于DEF定量配给系统的特定故障条件(例如，确定系统中存在的氨比已经命令的多)。排放电路208可以使用这些指示器来确定关于部件的潜在状态/条件(例如，健康、部件是否按预期操作等)。这些指示器可用于确定是否/如何调整电动机-发电机和/或发动机的操作点。

排放电路208还可以被配置成比较来自传感器的信息和故障代码。例如，可能存在指示SCR未按预期操作的故障代码，同时存在来自NOx传感器的指示排出的NOx量超过预定义阈值的读数。因此，可以使用双因素方法(故障代码和传感器读数)来确认传感器的读数、确定或测量结果可能是正确的。例如，如果传感器125是NOx传感器，它提供的排放数据比期望值超出阈值量，则排放电路208检查检测到的或确定的故障条件，而不是潜在地确定传感器的错误。如果存在SCR的故障条件，则排放电路208然后确定NOx测量结果虽然高于预期值，但在给定SCR的故障或潜在故障条件的情况下可能是准确的。在这种情况下，电动机-发电机电路212可以在某些情况下命令来自电动机的相对更大的功率输出，以便防止高NOx排放，否则在给定SCR故障的情况下可能更频繁地发生高NOx排放。在另一实施例中，排放电路208独立于传感器读数向发动机和电动机-发电机电路提供确定的或接收的故障条件。在这种情况下，电动机-发电机和发动机的操作点可以基于某些故障条件来控制，以减轻某些废气成分的排放。

排放电路208被构造成接收排放数据以针对预定义阈值确定排放水平(例如，将数据变换以确定废气成分的量，或者该量可以由传感器直接确定)。预定义阈值可以对应于特定废气成分(例如颗粒物质、SOx、NOx等)的确定的排放水平。预定义阈值可以是特定排气成分的预定义值或可接受的值范围。预定义值可以是制造时的预设值，其指示特定废气成分(例如颗粒物质、SOx、NOx等)的可接受排放水平。预定义值可以对应于一个或更多个排放法规(例如，诸如由CARB设定的NOx排放法规)。预定义值可以是动态的，因为该值是根据交通工具位置或时间而改变(例如，随着排放法规的改变而更新，并且通过远程信息处理单元，将更新的可接受预定义值发送到控制器140)。例如，不同的州可以具有不同的排放要求，使得例如，可接受的NOx值可以从州到州改变，并且位置数据(例如，GPS)随着交通工具从州到州改变设定点。

在一些实施例中，预定义阈值可以是经校准阈值。就这一点而言，排放电路208可以利用模型、算法、过程等，其分析特定排放参数(例如，NOx输出、PM等)在特定时间段内的变化。例如，过去六个月的NOx排放量可能是平均值X，而之前是X-Y。因此，排放电路208可以估计或预测今后的NOx排放将是X+Y。因此，随着系统的演进和改变，阈值可以随时间而改变。例如，当后处理系统或其部件的老化高于阈值(例如，低于较新的系统或部件)时，阈值可以改变。作为另一个示例，当检测到或确定后处理系统或其部件的故障条件(例如，低于健康系统或部件)时，阈值可以改变。通过基于老化和/或故障数据动态地改变阈值，可以减少因升高的排放的额外磨损。例如，发动机电路可以在比正常情况更多的情况下命令来自发动机的相对较低的功率输出(例如，比例如上坡或牵引交通工具的高负载情况所需的功率输出更低)，并且相反，命令来自电动机的功率输出的增加。这种控制策略的作用是减少后处理系统的压力，直到它能够得到维修。

在另一个实施例中并且如上所述，排放电路208可利用部件的老化来确定其功效，其可用于控制发动机和/或电动机的操作。这可能类似于上述故障代码的使用。或者，如上所述，老化数据可以用于改变排放水平的阈值。随着SCR老化，SCR在将NOx还原成氮和水方面可能变得不太有效。结果，如果催化器已经老化超过阈值(即使不存在故障代码)，发动机电路210被配置为预测较低的效率/较高的排放，并相应地调整发动机操作点(例如，在瞬时时刻或在NOx产生可能处于升高水平的高负载情况下减少功率输出)。为了弥补交通工具功率需求，电动机-发电机电路可以命令增加来自电动机的功率输出。排放电路208可以存储老化模型或查找表，该老化模型或查找表将部件的操作参数(操作小时数、行进距离、自安装或翻新日期以来的时间等)与该部件的预期效率相关联。如果所确定的效率低于阈值，则排放电路208可以确定，给定部件的老化，排放将不如预期的好。在某些配置中，模型或表格可以指示部件如何在某些条件下操作(例如，超过阈值的负载、某些发动机速度和扭矩组合等)。

发动机电路210被构造成基于来自传感器125的反馈与发动机101通信并至少部分地控制发动机101。具体地，发动机电路210被构造成基于由排放电路208确定的排放水平相对于预定义阈值的比较来控制发动机101的一个或更多个操作点(速度、扭矩等)。发动机电路210被构造成响应于来自传感器125的数据/信息(例如，某些排放处于或高于预定义阈值)来传输命令以指定发动机101的期望操作点(例如，目标扭矩和/或速度输出)。发动机电路210可以命令空气处理致动器、涡轮增压器位置、EGR位置(例如EGR阀)等。例如，排气流中的排放气体从涡轮增压器的排气侧移动到后处理系统。因此，改变涡轮增压器的涡轮速度可以改变涡轮增压器的效率，从而影响每个发动机循环的功率和排放输出。

发动机电路210还可以耦合到燃料供给系统，以控制例如燃料轨压力和用于发动机的其它燃料供给命令(例如，喷射的燃料的数量和量)。可以基于相对于预定义阈值的排放水平来确定命令。例如，发动机电路210可以耦合到燃料喷射器和相关联的致动器。发动机电路210可以提供命令以打开燃料喷射器，并在预定义的持续时间内将燃料喷射到发动机101的相关联气缸中。

在其中系统输出NOx传感器获取指示废气中的NOx量和/或氧浓度的数据的一个实施例中，当NOx排放处于或高于预定义阈值时，控制器可命令发动机电路210降低发动机速度，以便达到目标发动机输出NOx水平。如本文所述，较高的燃烧温度促进EONOx的产生。增加EGR导致燃烧温度降低，从而降低EONOx。因此，发动机电路210响应于排放水平处于或高于预定义阈值来调节发动机操作点，特别是来自发动机的功率输出。发动机操作点命令可以是控制发动机扭矩(例如，期望扭矩输出)、发动机速度(期望发动机速度)、燃料供给命令(例如，喷射器量和正时)、废气再循环量、其组合等的命令。更高的负载和功率需求往往会提高燃烧温度，进而提高EONOx。更高的功率输出与更高的燃料供给压力和数量相一致(燃料轨压力增加)。反过来，增加燃料供给压力、数量等也倾向于促进EONOx的产生。因此，在这种情况下，通过发动机电路210减少发动机101的发动机功率输出可以减少NOx排放。

作为另一个示例，系统输出NOx传感器可以获取指示系统输出NOx处于或高于预定义阈值量的数据，并且发动机电路命令增加发动机速度和扭矩。较高的速度和扭矩促进较高的废气温度，这可提高SCR催化器温度。如果SCR催化器的温度低于阈值或范围，则SCR催化器还原NOx的有效性可能降低。因此，发动机电路210调节发动机操作点，以增加发动机101的发动机功率输出，从而增加废气温度，从而促进SCR催化器的更高活性并减少NOx排放。

在其中PM传感器获取指示PM的累积量的数据的另一实施例中，当累积的PM处于或高于预定义阈值时，控制器可命令发动机电路210降低发动机速度。如本文所述，颗粒物质至少部分地由不完全燃烧引起。虽然增加废气再循环(EGR)导致燃烧温度降低，从而降低EONOx，但EGR会由于颗粒的不完全燃烧而促进颗粒物质的排放。因此，发动机电路210可降低功率输出以降低燃烧温度并减少对EGR的依赖，进而减少PM产生。

作为又一示例，CO₂传感器可获取指示废气中二氧化碳量的数据。基于CO₂量高于预定义阈值，控制器可以调整一个或更多个发动机操作点以提高发动机制动热效率(BTE)，进而减少CO₂排放。BTE可以被定义为制动功率与来自燃料的热功率的比率(例如，BTE随着发动机每消耗一定量的燃料做更多的功而增加)。CO₂可以基于燃料的碳含量，并且至少部分地由不完全燃烧产生。因此，发动机电路210可以增加相对于特定燃料输入的功率输出，以增加每单位燃料的功率消耗，从而增加BTE并减少CO₂产生。控制器可以存储一个或更多个BTE图，使得控制器可以容易地调整BTE以影响CO₂排放。同时地或几乎同时地，可以降低来自电动机的功率输出，从而基本上维持交通工具功率需求。

在另一个实施例中，控制器可以基于一个或更多个生成的故障代码或条件(例如，DTC)来命令发动机电路210。如本文所述，可能存在指示SCR未按预期操作的故障代码。在这种情况下，发动机电路210可以降低发动机101的功率输出以防止高NOx排放。因此，发动机电路210操作以考虑故障条件(例如，老化的催化器、SCR催化器或DPF的故障代码等)。控制器140然后可以命令来自电动机-发电机的附加功率输出以适应驾驶员或交通工具的功率需求。例如，当遇到超过预定义值的高负载时(例如，在山上、牵引交通工具等)和/或当经历负载的瞬时增加时(例如，在高速公路上的超车事件中，等等)，控制器可以增加来自电动机的功率输出。高负载情况通常会增加废气温度以增加催化活性。然而，如果在后处理系统中存在故障代码或其他错误条件，则即使在这些条件下后处理系统的有效性也可能降低。但是，高负载情况表明驾驶员需求增加。因此，控制器140增加来自电动机的功率输出以满足驾驶员需求。因此，驾驶员不会经历性能上的变化，但是排放物(例如，NOx)被积极地处理和减轻。

电动机-发电机电路212被构造成与电动机-发电机106通信并至少部分地控制电动机-发电机106。例如，当传感器125提供指示排放处于或高于阈值(即，排放水平，例如NOx，高于阈值可接受的NOx值)的信息时，电动机-发电机电路212发送命令以指定期望的功率输出(例如，电流、电压)。如本文所述，该命令可以基于发动机电路210。例如，发动机电路210可以与电动机-发电机电路212通信，以在发动机101的操作点被调节时发送命令。电动机-发电机电路212根据对发动机101进行的调整来调整电动机-发电机106，以补偿期望的功率输出和驾驶员功率需求(即，电动机-发电机电路212响应于发动机的调整来控制电动机，以补偿来自发动机的功率变化，从而将排放水平降低至低于预定义阈值)。“功率的变化”可以指功率需求(例如扭矩、速度)的增加或减少，其超过关于当前功率需求的预定义值(例如，诸如10马力的绝对量或诸如百分之二十的百分比值)。在另一示例中，“功率的变化”可以根据当前功率输出而变化。就这一点而言，在相对较低的功率输出时，“功率的变化”可以是相对较低的值(例如，10马力)，而在较高的功率输出时，尖峰可以是不同的值(例如，10+X马力)。在一些实施例中，“功率的变化”可以仅基于扭矩或速度值，而不是功率输出量。在任何情况下，并且在一些实施例中，“功率的变化”值可以不是恒定值。在其他实施例中，功率输出的变化是恒定值。尽管在本文主要描述为(例如，来自发动机的)功率输出的变化的减少，但应当理解，本公开还预期增加(例如，功率增加可以对应于比功率减少更好的排放)。由于交通工具的功率输出能力可能不同，一个交通工具的“功率的变化”可能相对于另一个交通工具不同。因此，电动机-发电机电路212和发动机电路210可以一起操作以基于来自排放电路208的确定的排放水平来控制来自系统的排放。

在一些实施例中，电动机-发电机电路212可以增加来自电动机-发电机106的功率输出，以弥补从发动机101损失的功率。例如，当控制器减少来自发动机101的功率输出时，电动机-发电机电路212增加来自电动机-发电机106的功率输出以满足驾驶员需求。例如，如果在传感器125指示排放水平(例如，NOx)超过由于SCR故障代码而被调整得更低的阈值时驾驶员在高速公路上，则需要增加功率以满足驾驶员需求并保持速度，因此命令来自电动机的更多功率。有利地，通过减少来自发动机101的功率输出，减少了发动机输出NOx，这可能减少了系统输出NOx。

在一些实施例中，对于再生事件，目标操作点可以要求发动机101产生更多的扭矩或功率以增加废气温度以促进催化活性，烧掉积聚物等。因此，在这种情况下，来自发动机101的最佳功率输出可以是功率输出的增加(例如，加热废气温度以促进催化活性)。这不是典型的操作，因为功率输出的增加需要增加燃料供给(即，更差的燃料经济性)。为了维持驾驶员需求，控制器140可以在发动机101的功率输出增加之前确定当前功率输出。反过来，控制器140命令电动机-发电机106产生更少的功率以满足或基本上满足先前的当前功率需求。因此，电动机提供来自发动机101的功率输出的增加(或在一些情况下，减少)所产生的功率输出的差。最佳功率分配取决于减少排放的最佳效率点。例如，排放水平可以与NOx输出量相关。当NOx量低于预定义阈值时，最佳功率分配可集中于减少燃料消耗和CO₂。因此，在这种情况下，即使当NOx量低于阈值时，NOx在确定如何控制排放方面也是重要的。重要的是要注意，与发动机101和电动机-发电机之间的功率输出的典型平衡相比，控制器140被配置成优先减少排放。例如，为了满足驾驶员功率需求，考虑到存储的电功率，继续命令来自发动机的大部分功率可能更有效，然而，减少排放输出是优先的，因此控制器140可以要求减少来自发动机101的功率输出，增加来自电动机-发电机106的功率输出，以例如减少颗粒物质排放。

电动机-发电机电路212还可以被构造成接收或获取关于电池107(即，SOC)的数据，以控制电动机-发电机106和电池107。电动机-发电机电路212被构造成管理来自电池107的电能的使用，以向电动机-发电机106提供必要的功率。例如，当发动机电路210降低对发动机101的依赖以具有较低的燃烧温度时，测量SOC以确定电动机106可以提供什么需求以将依赖从发动机101转移到电动机-发电机106，从而降低NOx产生。例如，NOx排放水平可能超过预定义阈值，或者关于SCR的故障代码是激活的，其指示SCR没有有效地操作。因此，为了减少NOx排放，可以从电动机-发电机106提供比从发动机101提供更多的功率。但是，SOC可以低于用于命令来自电动机的功率输出的典型操作的预定义阈值。与典型操作相反，电动机-发电机电路212命令来自电动机的功率输出，并将依赖从发动机101转移到电动机-发电机106以减少NOx排放。就这一点而言，电动机-发电机电路212被配置成如果排放水平超过更高的预定义排放水平，则取消用于提供来自电动机的功率输出的预定义SOC阈值。关注的是排放输出，而不是电力储存的可行性。

因此，电动机-发电机电路212可以基于电池107的SOC与发动机电路210通信。例如，电动机-发电机电路212可以确定在特定功率输出是否有足够的电荷来使用电池107以及使用多长时间。如果电池107没有存储足够的功率来补偿来自发动机101的功率减少，则发动机电路210命令发动机101保持在其当前点操作。尽管发动机电路210和电动机-发电机电路212被构造成基于交通工具100的各种水平(例如，燃料水平，SOC)来改变对发动机101和电动机-发电机106的命令，但是调节发动机101以实现用于减少排放的最佳效率是优先的。换句话说，首先确定发动机101的增加或减少，并且基于发动机操作点命令调节电动机-发电机106的操作以补偿来自发动机的功率输出的变化。此外，在一些实施例中，当发动机101的扭矩和速度增加而电动机-发电机106降低时，可能会产生多余的能量。多余的能量可以通过电动机-发电机电路212用于给电池107充电。

电动机-发电机电路212和发动机电路210控制电动机和发动机101，以将排放水平降低至低于预定义阈值。在这一点上，确定功率分配和来自发动机和电动机的输出可以继续，直到排放水平是预定义的阈值，或者响应于驾驶员功率需求，推翻实施的功率分配。后处理传感器125可以继续提供数据(例如，反馈数据)以监控排放水平，直到排放水平低于预定义阈值。

现在参考图4，示出了根据示例性实施例的用于调整发动机的操作点以降低排放水平的方法300。该方法可以由图1-图3的部件执行，使得可以参考它们来帮助解释方法300。

在过程302和304，接收指示排放水平的信号。如本文所述，传感器125可以获取指示排放水平的排放数据。用于确定排放水平的传感器125可以是一个或更多个废气成分传感器，例如NOx传感器、PM传感器或其他废气成分传感器。传感器可以位于后处理系统120的上游或下游，或者位于后处理系统120内。在一些实施例中，传感器125可以是不是特定废气成分传感器的其他传感器类型(例如，温度传感器、流量传感器等)。在这种情况下，可以使用查找表、算法、模型或其他过程来将检测到的参数(例如，废气流量、温度等)与废气成分的水平相关联，以确定该成分的排放水平。在过程312，传感器125将排放水平传送到控制器140，控制器140据此确定排放水平是否处于或高于预定义阈值。预定义阈值可以对应于特定废气成分(例如颗粒物质、SOx、NOx等)的确定排放水平。预定义阈值可以是特定排气成分的预定义值或可接受的值范围。可选地，控制器140可以在过程306接收关于发动机子系统故障代码(例如，燃料系统等)的信号或者确定关于故障代码的故障条件，在过程308接收后处理系统故障代码，和/或在过程310确定后处理系统或其部件的老化。故障代码和模型输出可以确定后处理系统部件的工作情况或发动机部件如何影响排气排放。如上所述，控制器140可以使用这些输出来进行以下中的至少一项：调整/控制预定义阈值或估计关于一种或更多种废气成分的排放水平。进而，控制器140在过程312确定排放水平是否处于或高于预定义阈值。例如，如果排放水平高，则可能产生故障代码，指示SCR或定量配给器可能没有有效地操作。故障代码用于确定对排放的影响或调整预定义的阈值。SCR的错误代码可以指示SCR不能还原NOx。这可能在冷起动时会更加严重。因此，例如在冷起动时，随着发动机101逐渐升温，更多地依赖电动机-发电机106以减少NOx排放。此外，在提供涡轮增压器的实施例中，涡轮增压器通过迫使额外的压缩空气进入燃烧室来增加内燃机的效率和功率输出。指示涡轮增压器中的错误的故障代码可以类似地指示对排放水平的影响。例如，如果涡轮增压器没有按预期操作，则发动机的效率受到影响，因此，排放输出可能增加或者在其他方面不能提供预期的结果。

后处理老化模型可以是分析某一时间段内的变化以预测该时间段内后处理系统部件的预期操作的模型。该模型可以观察各种后处理部件的效率和性能的趋势，以预测交通工具何时将以某一效率水平操作。例如，如果SCR效率以一定的速率降低，则该模型可以提供关于效率是否将低于预定义阈值以及在这发生之前多长时间的指示。后处理老化模型可以利用查找表。例如，后处理老化模型可以将里程、时间、老化等与该单元(如SCR)的效率联系起来。例如，相比其全新时，可以确定SCR在500000英里和当前功率输出带下的行为有效性为30％。基于SCR在类似条件下操作效率较低(例如，低30％)的确定，控制器可以确定将存在相应增加(例如，高30％)的排放。模型可以由排放电路208存储。可替换地，排放电路208可以通过网络(例如，通过因特网)接收信息以确定后处理系统或其部件的老化。

在过程314处，提供来自控制器140的控制发动机101的命令，以基于排放水平与预定义阈值的比较来调整发动机的操作点以减少排放。例如，如果排放水平高于预定义的阈值，这可能表明不符合某些排放法规(例如，NOx高于规定的阈值)。因此并且基于该确定，发动机电路210命令并调整发动机的操作点。如本文所讨论的，调整可以包括增加或减少发动机101的功率输出。例如，较高的燃烧温度促进了NOx的产生，因此为了减少排放(例如，NOx、颗粒物质)，系统100可以减少对发动机101的依赖，而选择来自电动机-发电机106的更多功率。可替代地，增加来自发动机101的功率输出可导致更高的废气温度，其加热SCR以促进催化活性并减少NOx排放。这里，发动机电路210用于控制发动机操作点(例如，增加或减少功率输出)以优化排放(例如，产生更少的例如发动机输出NOx)，即使以这种方式调整发动机操作点可能导致性能上的一些牺牲。

在过程316，由控制器140提供控制电动机-发电机106的命令，以基于经调整的发动机操作点来调整电动机操作以维持(即，满足或基本满足)驾驶员或交通工具的功率需求。例如，如果经由发动机电路210降低发动机101的功率输出，则电动机-发电机电路212响应于新的发动机操作点调整电动机-发电机106以增加功率输出，并因此维持驾驶员功率需求。作为另一个示例，如果由于功率输出的增加对应于排放的减少而经由发动机电路210增加发动机101的功率输出，则电动机-发电机电路212响应于新的发动机操作而调整电动机-发电机106以减少功率输出。在一些实施例中，来自电动机的多余功率可以被转移到电池以给电池充电。在其他实施例中，来自电动机的多余功率可以被转移到其他设备，例如电排气加热器(或电池或其他电存储设备)。加热器可以是任何种类的外部热源，可以被构造成提高通过的废气的温度，进而提高后处理系统120中的部件例如DOC或SCR的温度。因此，加热器可以是电加热器、栅格加热器、SCR内的加热器、感应加热器、微波或燃料燃烧(例如，HC燃料)加热器。在该示例中，加热器是从电动机-发电机106汲取功率的电加热器。作为加热废气的替代，加热器可以定位在期望部件附近，以通过传导(和可能的对流)加热部件(例如DPF)。多个加热器可以与排气后处理系统一起使用，并且每个加热器的结构可以相同或不同(例如，传导、对流等)。此外，控制器可以控制加热器的操作特性，例如全功率开启、部分功率开启、间歇地打开/关闭加热器等等。

电动机-发电机电路212可以命令来自电动机-发电机106的持续使用/功率输出，直到驾驶员需求需要改变功率分配或直到排放水平低于预定义阈值。例如，如果驾驶员处于怠速或以高有效速度驾驶(例如，在高速公路上)，并且驾驶员的需求已经得到满足，则电动机-发电机电路212可以不转移来自电动机-发电机106的功率输出。此外，如果驾驶员需求增加(例如，加速以超车、从停止加速到起动等)，电动机-发电机电路212可以与发动机电路210通信以交替功率输出，但仍然起作用以将排放水平降低至低于预定义阈值。

如本文所使用的，术语“近似”、“大约”、“基本上”和类似术语旨在具有与本公开主题所涉及的本领域普通技术人员的共同和接受的用法相一致的广泛含义。回顾本公开的本领域技术人员应该理解，这些术语旨在允许描述所描述和要求保护的某些特征，而不将这些特征的范围限制在所提供的精确数值范围内。因此，这些术语应被解释为指示对所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或变更被认为在所附权利要求书中所述的公开的范围内。

应当注意，如本文中用于描述各种实施例的术语“示例性的”及其变型旨在指示这些实施例是可能实施例的可能示例、表示或图示(并且这些术语并不旨在暗示这些实施例必然是特别的或最高级的示例)。

如本文所使用的，术语“耦合的”及其变型是指两个构件直接或间接地相互联接。这种联接可以是静止的(例如，永久的或固定的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这种联接可以通过两个构件直接彼此耦合来实现，通过使用一个或更多个单独的介入构件将两个构件彼此耦合来实现，或者通过使用与两个构件中的一个整体形成为单个整体主体的介入构件将两个构件彼此耦合来实现。如果“耦合的”或其变体被附加术语(例如，直接耦合的)修改，则上面提供的“耦合的”的通用定义被附加术语的简单语言含义修改(例如，“直接耦合的”意味着两个构件的联接，而没有任何单独的中间构件)，导致比上面提供的“耦合的”的通用定义更窄的定义。这种耦合可以是机械的、电的或流体的。例如，电路A“耦合”到电路B可以表示电路A直接与电路B通信(即，没有中介)或间接与电路B通信(例如，通过一个或更多个中介)。

尽管图3中示出了具有特定功能的电路，但应当理解，控制器140可以包括用于完成本文所述功能的任意数目的电路。例如，排放电路208、发动机电路210和电动机-发电机电路212的活动和功能可以组合在多个电路中或作为单个电路。还可以包括具有附加功能的附加电路。此外，控制器140可以进一步控制超出本公开范围的其他活动。

如上所述，在一种配置中，“电路”可以在存储用于由各种类型的处理器(例如处理器204)执行的指令的机器可读介质中实现。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一定在物理上位于一起，而是可以包括存储在不同位置的不同指令，这些指令当逻辑联接在一起时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、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在电路中被识别和示出，并且可以以任何合适的形式被体现并在任何合适类型的数据结构中被组织。操作数据可被收集为单个数据集合，或可以分布在不同的位置，包括在不同的存储设备上，并可以至少部分地，仅作为系统或网络上的电子信号而存在。

虽然上面对术语“处理器”作了简要定义，但术语“处理器”和“处理电路”应作广义解释。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、四核处理器等)、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)。可替代地或附加地，一个或更多个处理器可以是在装置内部和/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，本地计算系统等)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，如本文所述的“电路”可以包括分布在一个或更多个位置上的部件。

尽管附图和说明书可示出方法步骤的特定顺序，但这些步骤的顺序可与所描绘和描述的不同，除非上面有不同的说明。此外，两个或更多个步骤可以同时执行或部分同时执行，除非上面有不同的规定。例如，这种变型可以取决于所选择的软件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。

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。

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示。在权利要求的等同意义和范围内的所有变化都应包含在其范围内。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

排气后处理系统，其耦合到发动机；

至少一个传感器，其耦合到所述后处理系统；以及

控制器，其包括至少一个处理器，所述至少一个处理器耦合到存储指令的至少一个存储器设备，当由所述至少一个处理器执行时，所述指令使所述控制器执行包括以下项的操作：

从所述至少一个传感器接收关于来自所述发动机的废气的排放数据；

基于所接收的排放数据确定排放水平处于或高于预定义阈值；

响应于所述排放水平处于或高于所述预定义阈值来调整所述发动机的操作点，以降低所述排放水平；以及

响应于对所述发动机的调整来控制电动机，以补偿来自所述发动机的功率输出的变化，从而帮助将所述排放水平降低至低于所述预定义阈值。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，调整所述发动机的操作点基于关于废气再循环系统、涡轮增压器、燃料系统或所述后处理的部件的故障代码。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器执行进一步的操作，该进一步的操作包括减小来自所述电动机的功率输出以满足或基本上满足交通工具功率需求。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器执行进一步的操作，该进一步的操作包括将多余的电能转移到电池或转移到耦合到所述电动机的其它设备。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述操作点是所述发动机的扭矩、所述发动机的速度或所述发动机的燃料供给命令中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述功率输出的变化是超过关于当前功率需求的预定义值的增加或减少，以帮助将排放降低至低于所述预定义阈值。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，响应于所述排放水平处于或高于所述预定义阈值而增加所述发动机的制动热效率，并且降低所述电动机的功率输出以满足交通工具功率需求。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，响应于所述排放水平处于或高于所述预定义阈值而增加所述发动机的操作点，以增加排气后处理系统部件或来自所述发动机的废气的温度，并且降低所述电动机的功率输出以维持交通工具功率需求。

9.一种用于混合动力交通工具的系统，所述系统包括：

控制器，所述控制器耦合到电气化动力系和布置在所述混合动力交通工具的排气后处理系统中的至少一个传感器，所述控制器构造成：

从至少一个传感器接收关于来自发动机的废气的排放数据；

基于所接收的排放数据确定排放水平处于或高于预定义阈值；

响应于所述排放水平处于或高于所述预定义阈值，调整所述电气化动力系的发动机的操作点；以及

响应于对所述发动机的调整来控制所述电气化动力系的电动机，

以补偿来自所述发动机的功率输出的变化，从而将所述排放水平降低至低于所述预定义阈值。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，调整所述预定义阈值基于关于所述排气后处理系统的故障代码。

11.根据权利要求9所述的系统，其中，功率输出的变化是超过关于当前功率需求的预定义值的增加或减少，以将排放降低至低于所述预定义阈值。

12.根据权利要求9所述的系统，其中，所述控制器响应于所述排放水平处于或高于所述预定义阈值而降低所述发动机的操作点以降低燃烧温度，并且增加所述电动机的功率输出以满足或基本上满足混合动力交通工具功率需求。

13.根据权利要求9所述的系统，其中，所述控制器响应于所述排放水平处于或高于预定义阈值而增加所述发动机的操作点，以增加排气后处理系统部件或来自所述发动机的废气的温度，并且降低所述电动机的功率输出以满足或基本上满足混合动力交通工具功率需求。

14.根据权利要求9所述的系统，其中，所述控制器还被构造成，基于故障代码在所述排气后处理系统中被触发或者所述排放水平处于或高于所述预定义阈值，响应于向所述电动机提供电力的电池充电状态(SOC)低于预定义阈值而增加来自所述电动机的功率输出。

15.一种方法，包括：

由控制器从传感器接收关于具有排气后处理系统的混合动力交通工具的排放水平的排放数据；

由所述控制器确定所述排放水平处于或高于预定义阈值；

由所述控制器基于所述排放水平处于或高于所述预定义阈值来调整所述混合动力交通工具的发动机的操作点；以及

由所述控制器响应于对所述发动机的操作点的调整而控制电动机，以补偿来自所述发动机的功率输出的变化并将所述排放水平降低至低于所述预定义阈值。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：由所述控制器基于关于所述排气后处理系统的故障代码来调整所述预定义阈值；以及，由所述控制器增加来自所述电动机的功率输出，以满足或基本上满足混合动力交通工具功率需求，并将所述排放水平降低至低于所述预定义阈值。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述功率输出的变化是功率输出的超过关于当前功率需求的预定义值的增加或减少，并且其中所述传感器定位在所述发动机和所述排气后处理系统之间。

18.根据权利要求15所述的方法，还包括响应于所述排放水平处于或高于所述预定义阈值，由所述控制器降低所述发动机的操作点以降低燃烧温度，以及由所述控制器增加所述电动机的功率输出以满足或基本上满足混合动力交通工具功率需求。

19.根据权利要求15所述的方法，还包括响应于所述排放水平处于或高于所述预定义阈值，由所述控制器增加所述发动机的操作点，以增加SCR催化器温度；以及由所述控制器降低所述电动机的功率输出以满足或基本上满足混合动力交通工具功率需求。

20.根据权利要求15所述的方法，其中，所述传感器位于所述后处理系统之后以获取关于系统输出的排放物的数据，或者其中所述传感器包括第一传感器和第二传感器，其中所述第一传感器位于所述发动机和所述后处理系统之间，并且所述第二传感器位于所述后处理系统的下游。