CN116733601A - 用于电动涡轮增压器的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于电动涡轮增压器e‑turbo的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括监测e‑turbo参数或发动机参数，将监测到的e‑turbo参数或发动机参数与所述e‑turbo参数或发动机参数的已确定阈值进行比较，以及响应于监测到的e‑turbo参数或发动机参数与已确定阈值相差至少阈值量，发出所述e‑turbo的状态信号。

Description

用于电动涡轮增压器的方法和系统

技术领域

本文公开的主题的实施例涉及涡轮增压内燃机，更具体地，涉及电动涡轮增压器的诊断。

背景技术

一些带有内燃机(也简称为发动机)的车辆可能使用涡轮增压器。电动涡轮增压器是涡轮增压器的一种类型，在此也称为e-turbo(electric turbocharger)。e-turbo可包括可经由电机和连接到涡轮机的压缩机提供动力的涡轮。e-turbo与常规涡轮增压器的不同之处在于，它可以选择性地从排气中提取多余的能量来提供电力，或者通过电机为压缩机提供额外的能量。废气流可以通过旋转涡轮为压缩机提供动力，以将压缩空气提供给发动机的一个或多个汽缸。以这种方式压缩空气可以增加发动机的功率和扭矩。

在电动涡轮增压器可能导致系统性能变化的示例中，诊断可能原因的解决方案有限。诊断e-turbo性能变化的策略包括拆卸(例如，拆解)和对e-turbo部件进行物理检查，在某些示例中，这会导致现场停机成本高昂。用于诊断e-turbo性能的方法和系统基于监测一个或多个系统参数，其中e-turbo经由电机选择性地驱动(例如，独立于废气驱动)，可以减轻一些上述挑战。可能希望有一种不同于现有系统和方法的系统和方法。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种方法，包括监测电动涡轮增压器(e-turbo)参数或发动机参数，将监测到的所述e-turbo参数或发动机参数与所述e-turbo或发动机参数的已确定阈值进行比较，以及响应于监测到的所述e-turbo参数或发动机参数与所述已确定阈值相差至少阈值量，发出所述e-turbo的状态信号。

附图说明

图1示出了具有包括e-turbo的发动机的车辆系统的示意图。

图2示出了用于执行发动机的e-turbo的第一诊断程序的第一示例方法。

图3示出了用于执行发动机的e-turbo的第二诊断程序的第二示例方法。

图4示出了用于执行发动机的e-turbo的第三诊断程序的第三示例方法。

图5示出了用于执行发动机的e-turbo的第四诊断程序的第四示例方法。

图6示出了图1所示系统的执行时序示意图。

具体实施方式

本文公开的主题的描述和实施例涉及用于操作具有电动涡轮增压器的内燃机(ICE，Internal Combustion Engine)的方法和系统。涡轮增压器可通过电机(马达)和/或废气选择性地驱动。电动涡轮增压器也称为e-turbo。本发明的各方面可以减少与诊断电动涡轮增压器相关的服务时间和维修成本。

通过电机驱动的e-turbo来监测一个或多个系统参数的技术效果是，与先前的示例相比，可以更早更容易地检测到异常性能。在一些示例中，对e-turbo性能变化的早期和更容易的诊断可能使技术人员能够在成本更高和劳动密集型退化条件进展之前识别和解决退化部件。在一个实施例中，可以监测发动机或e-turbo的参数并将其与阈值进行比较。响应于监测到的参数与阈值相差至少阈值量，可以发出e-turbo的状态信号。所监测参数的阈值可以是一个或多个环境条件的确定值，例如空气压力和/或空气温度(例如，相关数值从查找表获得)。在一个示例中，当e-turbo的电机/发电机可操作以既向e-turbo的轴提供扭矩并由此消耗提供给电机的电力，又延迟轴和废气流并由此发电时，可以监测参数。在一个实施例中，可以在诊断模式中监测e-turbo或发动机参数，例如发动机关闭状态以及发动机与压缩机出口和涡轮入口连接或断开。

在另一实施例中，诊断程序可以包括在e-turbo的电机/发电机以命令功率水平运行时监测e-turbo电机速度。在附加的或替代的实施例中，当e-turbo的电机/发电机以指令速度运行时，可以监测e-turbo压缩机的压缩机出口处的压缩机出口压力。在另一实施例中，当e-turbo以指令速度运行时，可以监测连接到e-turbo的发动机的曲轴箱处的曲轴箱压力。响应于监测到的e-turbo或发动机参数，例如e-turbo发动机转速、压缩机出口压力、曲轴箱压力，与确定阈值相差至少阈值量，可以发出e-turbo的性能状态变化信号。在一些示例中，此类诊断策略可用于评估与异物和/或轴承相关的性能异常。

在另一实施例中，诊断程序可以包括在发动机运行期间从e-turbo的电机/发电机获得电流信号。监测到的电流信号可以被变换到频域以形成频率信号。可以基于信号的一个或多个频率分量发出e-turbo的状态(例如，性能变化、无变化、稳定等)信号。在一个实施例中，基于频率信号的一个或多个频率分量来发出e-turbo的状态信号可以包括识别e-turbo的感兴趣频率分量、将感兴趣频率分量的振幅与阈值振幅进行比较，以及响应于所述振幅与所述阈值振幅相差至少阈值量，发出所述e-turbo的性能变化信号。在一个实施例中，一个或多个感兴趣频率分量可以包括e-turbo的叶片通过频率。附加地或替代地，感兴趣频率分量可以包括e-turbo的每转一次频率。在另一实施例中，频率分量可以包括e-turbo的电机/发电机的电机极频率。在一些示例中，此类诊断策略可在车辆运行期间(例如，实时)用于评估电机/发电机、压缩机和/或涡轮机性能，识别潜在的气隙，和/或识别受损部件。

可以操作一个或多个上述诊断策略，例如一次一个或连续地，以识别和隔离可能导致性能变化、趋势变化、性能退化等的系统组件。当诊断出此类性能因素时，系统可启动缓解措施。

在一个示例中，e-turbo可以包括在包括内燃机(ICE，Internal CombustionEngine)的发动机系统中。ICE可通过不同燃料的组合运行。这些燃料的碳含量可能相对不同。在一个示例中，ICE可以是燃烧多种燃料的多燃料发动机。多种燃料中的每一种都可以储存在单独的燃料箱中。在一个实施例中，一种或多种燃料及其对应的燃料箱可以容纳在包括不同燃料的不同燃料箱中。在一个示例中，包括气体燃料的气体燃料箱可以布置在包括液体燃料的液体燃料箱的内部容积内。

ICE可以燃烧汽油、柴油、氢化衍生的可再生柴油(HDRD，Hydrogenation DerivedRenewable Diesel fuel)、醇类、醚类、氨、生物柴油、氢气、天然气、煤油、合成气等中的一种或多种。多种燃料包括气体燃料、液体燃料和固体燃料，可以单独或组合使用。ICE的一次燃料与二次燃料的替代率可以基于当前的发动机负载来确定。在一个实施例中，替代率可对应于具有相对较低碳含量或零碳含量的燃料(例如，氢气或氨)的喷射量。随着替代率的增加，具有较低碳含量或零碳含量的燃料的相对比例增加，并且组合燃料中的碳含量总量降低。附加地或替代地，替代率可对应于气体燃料相对于液体燃料的喷射量或输送量。

图1图示了包括发动机、e-turbo、后处理系统、燃料系统和控制系统的车辆系统的示例。车辆系统的控制器可以使用多种不同的控制策略来基于不同的发动机运行条件和发动机性能来执行e-turbo的诊断程序。

参考图1，显示了具有发动机系统的车辆系统100的实施例的框图。车辆系统包括车辆106。在所示实施例中，车辆是轨道车辆(例如，机车)，其可经由安装在轴113上的多个车轮112在轨道102上运行。在另一个实施例中，发动机系统可以设置在另一种类型的车辆中。合适的其他交通工具可以包括汽车、船舶或卡车。其他合适的车辆可包括采矿设备、农业设备、工业设备或依赖于由一个或多个发动机和一个或多个电机的组合产生的牵引力的其他设备。在另一个实施例中，发动机设置在固定系统中，例如发电系统。

所示车辆系统包括发动机104。发动机可包括多个汽缸，包括汽缸101。多个汽缸可各自包括至少一个进气门103、至少一个排气门105和喷射器108。每个燃料喷射器可以包括致动器，该致动器可以通过来自发动机的控制器110的信号被致动。发动机气缸可以通过燃料管道107从燃料系统109接收燃料。在一些示例中，燃料管道可以与公共燃料导轨和多个喷射器连接。发动机可以是火花点火的或无火花的。在一些示例中，附加地或替代地，发动机可以燃烧包括至少第一燃料和第二燃料的多种燃料。第一燃料和第二燃料可包括汽油、柴油、HDRD、醇类、醚类、氨、生物柴油、氢气、天然气、煤油、合成气等中的至少两种。发动机可包括连接到曲轴箱的曲轴箱压力传感器115。

在运行期间，发动机内的每个汽缸可以使用四冲程循环。循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程中，一般情况下，排气门关闭，进气门打开。空气通过进气歧管被引入燃烧室，活塞移动到气缸底部，从而增加燃烧室内的容积。活塞靠近汽缸底部并处于其冲程末端的位置(例如，当燃烧室处于其最大容积时)通常被本领域技术人员称为下止点(BDC，Bottom Dead Center)。在压缩冲程中，进气门和排气门关闭。活塞向气缸盖移动以压缩燃烧室内的空气。活塞处于其冲程末端且最靠近气缸盖的点(例如，当燃烧室处于其最小体积时)通常被本领域技术人员称为上止点(TDC，Top Dead Center)。在下文称为直接喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在一些示例中，燃料可在单个汽缸循环期间多次喷射到汽缸。在下文称为点火的过程中，喷射的燃料通过压缩点火被点燃，导致燃烧。在膨胀冲程中，膨胀的气体将活塞推回BDC。曲轴将活塞运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程中，排气门打开，将燃烧后的空气-燃料混合物释放到排气歧管，活塞返回到TDC。进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，例如以提供正或负气门重叠，以延迟进气门关闭，或各种其他示例。例如，可以提前打开和/或关闭进气门和/或排气门的正时以降低进入车辆系统的后处理系统的废气的温度，从而提高后处理系统的效率。此外，在一些示例中，可以使用二冲程循环而不是四冲程循环。

发动机可以从进气通道114接收用于燃烧的进气。进气包括从车辆外部通过空气过滤器160流入进气通道的环境空气。进气通道可以包括和/或联接到发动机的进气歧管。发动机燃烧产生的废气经由排气口供应到排气通道116。废气流过排气通道，到达消音器118，并从车辆的排气管119流出。

在一个示例中，车辆是柴油电动车辆，其中发动机可以耦合到发电系统，包括交流发电机/发电机122和牵引电机124。交流发电机/发电机可以另外包括直流(DC，DirectCurrent)发电机。在其他实施例中，合适的发动机可以使用液体燃料和/或气体燃料。合适的发动机可以是柴油发动机、汽油发动机、醇或氢发动机、天然气发动机或前述两种或更多种的组合。发动机可以是火花点火式或压缩点火式发动机。合适的柴油发动机可以是普通柴油发动机或生物柴油发动机。发动机的扭矩输出可以通过发动机的机械耦合传输至发电机或交流发电机。如本文中所描绘的，六对牵引电机对应于轨道车辆的六对动轮中的每一对。在另一示例中，交流发电机/发电机可耦合到一个或多个电阻栅126或储能装置。电阻栅可以将牵引电机在动态制动模式下产生的电作为热量消散。储能装置可用于捕获动态制动能量，或直接来自发电机的能量，或来自多个可选择性耦合的电源中的任何一个的能量(并且相反地可以在可能有用的情况下释放能量)。

车辆系统可包括可布置在进气通道和排气通道之间的涡轮增压器120。涡轮增压器增加吸入进气通道的环境空气的充气量，以在燃烧期间提供更大的充气密度，从而提高功率输出和/或发动机运行效率。通过调节转速，涡轮增压器可以控制通过排气通道的废气量，以及通过进气通道传递到发动机的空气量。涡轮增压器可包括压缩机121(设置在进气通道中)，所述压缩机可至少部分地由涡轮123(设置在排气通道中)驱动。在一个实施例中，涡轮可以是固定几何涡轮。其他合适的涡轮可以是可变几何涡轮。可变叶片控制可调节可变几何涡轮叶片的位置，或者压缩气体可流过叶片中的开口以改变叶片上的层流，从而影响涡轮增压器的性能。当叶片处于打开位置时，排气可通过涡轮提供较少的能量来旋转涡轮，而当叶片处于关闭位置时排气可通过涡轮并赋予涡轮更多的能量。当涡轮旋转时，排气中的热能和动能可转化为机械能，机械能可以用于驱动涡轮增压器的压缩机以将压缩空气输送到发动机进气口(例如，基于发动机运行条件向发动机的气缸提供增压)。虽然图1中包括单个涡轮增压器，但该系统可包括多个涡轮机和/或压缩机级。涡轮机可包括涡轮机速度传感器192，并且涡轮机入口温度传感器125可定位在涡轮机入口上游的排气通道中。压缩机可包括压缩机压力传感器180，其可测量压缩机出口处的空气压力。

涡轮增压器可以是e-turbo，其中机械地耦合到涡轮的电机190或电机/发电机可以将机械能转换成电能。e-turbo的电机可操作以既向e-turbo的轴提供扭矩并由此消耗提供给电机的电力，又减速该轴并由此发电。在发电模式下运行时，提取多余的排气能量可提高整体发动机效率。当以电动模式运行时，电机可以驱动压缩机以向发动机提供额外的气流，这可以改善车辆的燃烧和/或排放。此外，电能可用于为车辆的一个或多个附件装置提供动力，例如电机，和/或存储在储能装置196中(例如，电池、电容器组或电化学转换器)。在一个示例中，电机为车辆的一个或多个车轮提供动力。在一个实施例中，电机可以为一个或多个车轮提供动力。在其他实施例中，电机可将动力传输至储能装置，并且来自储能装置的动力可为一个或多个车轮提供动力。

车辆系统可包括压缩机旁路通道140，该压缩机旁路通道140在压缩机上游和发动机上游直接连接到进气通道。在一个示例中，压缩机旁通通道可连接到发动机进气歧管上游的进气通道。压缩机旁路通道可将气流(例如，从压缩机入口之前)转移离开发动机(或发动机的进气歧管)并进入大气。压缩机旁通阀(CBV，Compressor Bypass Valve)142可以定位在压缩机旁通通道中并且可以包括致动器，该致动器可以由控制器控制以调节从发动机转移到大气中的进气量。此外，发动机旁通通道(未示出)可以将压缩机上游的进气通道连接到涡轮上游的排气通道，以在诊断程序期间将空气从进气通道直接引导至涡轮，绕过发动机。

另外，废气门127可设置在涡轮机周围的旁路通道中，其可通过控制器的驱动进行调节，以增加或减少通过涡轮的排气流量。例如，打开废气门(或增加打开量)可减少通过涡轮的排气流量并相应地降低压缩机的转速。因此，进入发动机的空气可能减少，从而降低燃烧空燃比。

车辆系统可包括冷却系统150(例如，发动机冷却系统)。冷却系统可使冷却剂循环通过发动机以吸收发动机废热以分配至热交换器，例如散热器152(例如，散热器热交换器)。在一个示例中，冷却剂可以是水、防冻剂或两者的混合物。在另一个示例中，冷却剂可以是油。风扇154可以连接至散热器，以在车辆缓慢移动或在车辆停止而发动机运行时维持通过散热器的气流。在一些示例中，风扇速度可以由风扇控制器控制。由散热器冷却的冷却剂可能会进入储罐(图1中未示出)。冷却剂然后可由泵156泵送回发动机或车辆系统的另一部件。

车辆系统可包括耦合在涡轮增压器下游的排气通道中的后处理系统117。在一个实施例中，后处理系统可以包括柴油氧化催化剂(DOC，Diesel Oxidation Catalyst)和柴油微粒过滤器(DPF，Diesel Particle Filter)。在其他实施例中，后处理系统可以附加地或替代地包括一个或多个排放控制装置。这样的排放控制装置可以包括选择性催化还原(SCR，Selective Catalytic Reduction)催化剂、三效催化剂、氮氧化合物(NOx，Nitoxides)捕集器或各种其他装置或系统。在一个示例中，后处理温度传感器128布置在后处理系统的入口处或其上游，其可以在废气进入后处理系统之前测量废气的温度。此外，一个或多个AFR(Air Flow Research)传感器或氧气(O2)传感器可布置在后处理系统上游和/或下游的排气导管上。例如，AFR传感器或O2传感器181可以布置在后处理系统的入口处，其可以在废气进入后处理系统之前从废气中估计发动机的AFR，或者AFR传感器或O2传感器182可以布置在后处理系统的下游(例如，在排气管处)，其可以从离开后处理系统的废气中估计AFR。

车辆系统可包括耦合至发动机的废气再循环(EGR，Exhaust Gas Recireulation)系统185。EGR系统可将废气从发动机的排气通道引导至涡轮增压器下游的进气通道。在一些实施方式中，排气再循环系统可以排他地连接至发动机的一组一个或多个供体气缸(也称为供体气缸系统)。

控制器可以控制与车辆相关的各种部件和操作。作为示例，车辆系统的各种部件可以经由通信信道或数据总线耦合到控制器。在一个示例中，控制器包括计算机控制系统。控制器可以附加地或可替代地包括存储器，该存储器保持非暂时性计算机可读存储介质(未示出)，该非暂时性计算机可读存储介质包括用于实现车载监视和车辆操作控制的代码。在一些示例中，控制器可以包括彼此通信的多个控制器，例如用于控制发动机的第一控制器和用于控制车辆的其他运行参数(例如发动机负荷、发动机转速、制动转矩等)的第二控制器。第一控制器可以基于从第二控制器接收的输出来控制各种致动器和/或第二控制器可以基于从第一控制器接收到的输出来控制各种致动器。

控制器可以从多个传感器接收信息，并且可以向多个致动器发送控制信号。控制器在监督车辆的控制和管理的同时，可以从各种发动机传感器接收信号。这些信号可用于确定运行参数和运行条件，并相应地调整各种发动机致动器以控制车辆的运行。例如，发动机控制器可以从各种发动机传感器接收信号，包括但不限于发动机速度、发动机负荷(从发动机控制器指令燃料供给量、涡轮增压器速度、由测量的燃料系统参数指示的燃料供给量、平均扭矩数据、歧管压力和/或来自交流发电机或发电机的电力输出导出)、空气流量/速率(例如，通过空气流量计)、进气歧管空气压力、增压压力、排气压力、环境压力、环境温度、曲轴箱压力、排气温度(例如进入涡轮的排气温度，由涡轮入口温度传感器确定，压缩机入口压力，或进入后处理系统的排气温度，由入口温度传感器确定)，微粒过滤器温度、微粒过滤器背压、发动机冷却液压力、排气氮氧化物量(来自NOx传感器)、排气烟尘量(来自烟尘/颗粒物传感器)、排气氧气水平传感器等。相应地，控制器可以通过向各种部件发送命令来控制车辆，例如牵引电机、交流发电机/发电机、汽缸阀、燃料喷射器、槽口节流阀、压缩机旁通阀(或替代实施例中的发动机旁通阀)、废气门等。其他主动操作和控制致动器可以连接到车辆中的各个位置。

作为一个示例，控制器可以获得e-turbo的e-turbo参数或可操作地耦合到e-turbo的发动机的发动机参数。控制器可以将e-turbo参数或发动机参数与e-turbo参数或发动机参数的确定阈值进行比较。控制器可以响应于比较结果并发出e-turbo的状态信号。例如，如果e-turbo参数或发动机参数与确定阈值相差至少阈值量，则可以确定退化。在一个实施例中，状态可以是性能状态，例如指示性能变化或替代地指示性能无变化(例如，稳定、预期、基线)。在另一个实施例中，e-turbo或发动机参数可以包括e-turbo的电机(例如，电机/发电机)的电机速度、e-turbo的压缩机的压缩机出口压力或发动机的曲轴箱压力。当获得e-turbo参数或发动机参数时，e-turbo的涡轮入口可与发动机断开连接，e-turbo的压缩机的压缩机出口可与发动机断开连接。附加地或替代地，当获得e-turbo或发动机参数时，e-turbo的电机可以在指令功率水平或指令速度下运行。在另一实施例中，控制器可以监测e-turbo的电机的电流的频率信号的频率分量。可以将监测到的频率分量与阈值振幅的频率分量的振幅进行比较。作为一个示例，可以执行电流信号的快速傅立叶变换(FFT，Fast Fourier Transform))分析。可以基于上述控制器配置之一发出e-turbo的性能状态信号。

现在转向图2，其显示了流程图，其说明用于执行发动机的电动涡轮增压器(诸如图1中所示的e-turbo)的第一诊断程序的第一方法200。用于执行本文包括的方法和其他方法的指令可以由具有一个或多个处理器的控制器执行。该执行可以至少部分地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，例如上面参考图1描述的传感器接受的信号。根据下文描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调节发动机运行。调整发动机运行可包括从一种发动机运行模式切换到另一种发动机运行模式。

在步骤202，该方法可包括确定(例如，获得和/或估计)发动机运行条件和环境条件。发动机运行条件可包括但不限于发动机状态(例如，开或关)、涡轮速度、压缩机压力、发动机速度、发动机温度、发动机功率、歧管压力和排气温度中的一个或多个。环境条件可以包括环境温度、压力和湿度。

在步骤204，该方法可以包括确定是否满足使用第一诊断程序诊断e-turbo的条件。第一诊断程序的条件可包括发动机关闭和发动机扭矩未用于推进车辆。在一些实施例中，第一诊断程序的条件可以包括e-turbo与发动机断开连接。在一些实施例中，附加地或替代地，第一诊断程序的条件可以包括e-turbo连接到发动机并且发动机处于诊断模式。诊断模式可以包括进气门和/或排气门被定位为用于通过发动机的空气流(例如，打开并与相应的阀座隔开)。第一诊断程序的条件还可以包括在发动机关闭之前的前一次发动机运行期间发动机性能的变化。例如，该变化可以包括低于预期的发动机速度和/或扭矩需求的发动机输出。控制器可以使用查找表来基于当前扭矩需求确定预期发动机输出。第一诊断程序的条件还可以包括e-turbo性能的变化，例如在紧接着的前一次发动机运行期间从稳定的压缩机输出的变化。在一个示例中，一旦检测到发动机或e-turbo性能的变化，技术人员可以对e-turbo系统进行目视检查，以确保没有结构退化，例如可能导致泄漏的裂纹或其他变形。

如果确定不满足条件，则在步骤206，该方法可以包括继续车辆运行，而不执行e-turbo的第一诊断程序。在发动机运行期间，可以通过第四诊断程序来执行电子涡轮的实时诊断，如图5所示。

如果确定满足要执行的第一诊断程序的条件，则在步骤208，该方法可以包括以诊断功率运行e-turbo。诊断功率可以是基于e-turbo特征(例如e-turbo的几何结构)的e-turbo发动机的预校准的指令功率水平。可以给e-turbo的电机提供电流，以在诊断功率下运行涡轮，并且可以基于查找表或将电流映射到电机功率的其他函数，以一定量提供电流。可以在不考虑电机实际速度的情况下为电机提供电流量(例如，可以忽略电机速度反馈)。在一个示例中，当e-turbo运行时，环境空气可通过发动机吸入并通过排气装置排出。在另一示例中，连接进气通道和排气通道的旁通管路可以打开，环境空气直接从进气通道通向排气通道，而不流过发动机。在又一示例中，e-turbo可与发动机断开，环境空气可被吸入涡轮入口(例如，从大气)并经由涡轮出口释放到大气中，环境空气可以被吸入压缩机入口(例如从大气)并经由压缩机出口释放到大气中。

在步骤210，该方法可以包括当e-turbo以诊断功率运行时监测e-turbo的电机的速度。电机的速度可以基于来自耦合到电机的速度传感器的输出来确定。在步骤212，该程序可以包括检索与供应给e-turbo的功率、诊断条件(例如e-turbo到发动机的连接)、润滑剂供应条件和当前环境条件中的一个或多个相对应的阈值电机速度。润滑剂供应条件可以包括润滑剂温度、润滑剂粘度、润滑剂年龄和可能影响电机速度的其他润滑剂条件中的一个或多个。存储在存储器中的查找表可以预先填充有与多个涡轮功率和环境条件相对应的阈值电机速度，并且控制器可以从查找表中检索阈值电机速度。温度和空气密度等环境条件(受海拔影响)可能会影响e-turbo的运行参数，包括电机速度。

在步骤214，该方法可以包括确定监测到的电机速度是否在步骤212中检索到的阈值电机速度的范围内(例如，在5％以内或10％以内)。如果监测到的电机速度和阈值电机速度在范围内，则在步骤216可以指示e-turbo性能稳定并且通过诊断。然而，如果确定监测到的电机速度不在阈值电机速度的范围内，例如，如果所监测/测量的电机速度超出阈值电机速度的范围(例如，与阈值电机速度相差确定的量并且超出范围的边界)，则在步骤218，路由可以包括指示e-turbo的性能变化，并且可以提出标志(诊断代码)。因此，诊断失败(例如，未通过)。作为一个示例，较低的电机速度可能表示外来物体已使e-turbo退化或电机的轴承退化。为了减轻性能变化指示，可以由技术人员检查和维修e-turbo。在一些示例中，可以响应于监测到的电机速度超出范围来执行一个或多个额外的诊断程序，例如下面描述的用于确定压缩机性能的第二方法。例如，电机速度不同于阈值电机速度的确定可以指示e-turbo的性能变化，并且可以执行一个或多个附加诊断程序以便于识别表现出性能变化的e-turbo的部件。在一个示例中，附加地或替代地，在未通过第一诊断程序之后，e-turbo可以不再为车辆的一个或多个车轮提供动力。

图3示出了流程图，其说明用于执行发动机的电动涡轮增压器(诸如图1中所示的e-turbo)的第二诊断程序的第二方法300。在步骤302，该方法可包括确定发动机运行条件和环境条件。发动机运行条件可包括但不限于发动机状态(例如，开或关)、涡轮速度、压缩机压力、发动机速度、发动机温度、发动机功率、歧管压力和废气温度中的一个或多个。环境条件可以包括环境温度、压力和湿度。

在步骤304，该方法可以包括确定是否满足使用第二诊断程序诊断e-turbo的条件。第二诊断程序的条件可包括发动机关闭和发动机扭矩未用于推进车辆。在一些示例中，第二诊断程序的条件可以包括e-turbo与发动机断开连接。在另一个实施例中，第二诊断程序的条件可以包括e-turbo连接到发动机和发动机在诊断模式下运行，如上面关于图2所解释的。第二诊断程序的条件还可以包括在关闭之前的前一次发动机运行期间发动机性能的变化。该变化可以包括低于预期的发动机速度和扭矩需求的发动机输出。控制器可以使用查找表来确定对应于扭矩需求的预期发动机输出。条件还可以包括e-turbo性能的变化，例如在紧接着的前一次发动机运行状态期间从稳定的压缩机输出的变化。在一个示例中，在检测到发动机或e-turbo性能的变化时，技术人员可以对e-turbo进行目视检查，以确定不存在结构退化。

如果确定不满足条件，则在步骤306，该方法可以包括继续车辆运行，而不执行e-turbo的第二诊断程序。在发动机运行期间，可以通过第四诊断程序来执行电子涡轮的实时诊断，如图5所示。

如果确定满足第二诊断程序的条件，则在步骤308，该方法可以包括以诊断速度操作e-turbo的电机。诊断速度可以是基于诸如e-turbo和电机的几何结构特性预校准的指令速度，并且可以基于环境温度进行调节。在一个示例中，诊断速度可以与诊断功率相同，使得以诊断速度运行的e-turbo的功率输出等于诊断功率。在一些示例中，附加地或替代地，诊断速度可以产生与诊断功率不同的e-turbo的功率输出。可以从车载电池或其他电源向e-turbo的电机提供电流，以使电机以诊断速度运行。来自电机速度传感器的反馈可用于控制提供给电机的电流，以确保达到诊断速度。在一个示例中，当e-turbo运行时，环境空气可通过发动机吸入并通过排气装置排出。在另一示例中，连接进气通道和排气通道的旁通管路可以打开，环境空气直接从进气通道通向排气通道，而不流过发动机。在又一示例中，e-turbo可与发动机断开，环境空气可被吸入涡轮入口(例如，从大气)并经由涡轮出口释放到大气中，环境空气可以被吸入压缩机入口(例如从大气)并经由压缩机出口释放到大气中。

在步骤310，该方法可以包括监测e-turbo的压缩机出口处的压力。在一个示例中，可以通过耦合到压缩机的压力传感器(例如图1中所示的压力传感器)来监测压力。在步骤312，控制器可以检索对应于电机的运行速度和当前环境条件的阈值压缩机压力。可以用对应于多个电机速度、诊断和环境条件的阈值压缩机压力预先填入查找表，并且控制器可以使用查找表来确定阈值压缩机压力。温度和空气密度等环境条件可能会影响e-turbo的运行参数，包括压缩机压力。

在步骤314，程序可包括确定压缩机出口处的监测压力是否在如在步骤312中检索的阈值压力的范围内(例如，在5％内)。如果监测到的压缩机出口处的压力在阈值压力的确定范围内，则可以在步骤316指示压缩机的性能稳定并且通过第二诊断程序。在一个实施例中，可以响应于第二诊断程序的通过而执行一个或多个额外的诊断程序，例如下面描述的用于确定曲轴箱性能的第三种方法。

如果确定监测到的压缩机出口压力不在阈值压力的范围内，例如，如果测量的压缩机出口压力与阈值压力的差异超过确定的量(例如，3％、或5％、或10％)，则在步骤318，该方法可以包括指示压缩机性能的变化，并且可以执行缓解措施。例如，可以分配标志和诊断代码。可以通过文本、电子邮件、车辆显示设备、电话等向车辆操作员发送由技术人员检查和维修e-turbo的请求。缓解措施还可以包括e-turbo以不同于标志之前的方式运行，例如，以减少部件退化或进一步加剧当前退化的可能性，以确保车辆不会尝试不再由耦合到e-turbo的发动机的努力所支持的行动，以将排放输出保持在确定的合规限值内，和/或确保发动机(和相关车辆)能够完成其当前行驶计划。在一个示例中，附加地或替代地，在未通过第二诊断程序之后，e-turbo可以不再为车辆的一个或多个车轮提供动力。

图4示出了流程图，其说明用于执行发动机的电动涡轮增压器(例如图1中的e-turbo)的第四诊断程序的第三方法400。在步骤402，该方法可包括估计发动机运行条件和环境条件。发动机运行条件可包括但不限于发动机状态(例如，开或关)、涡轮速度、压缩机压力、发动机速度、发动机温度、发动机功率、歧管压力和排气温度中的一个或多个。环境条件可以包括环境温度、压力和湿度。

在步骤404，程序可以包括确定是否满足使用第三诊断程序诊断e-turbo的条件。条件可包括发动机关闭和发动机扭矩未用于推进车辆。在一些示例中，第三诊断程序的条件可以包括e-turbo与发动机断开连接(例如，涡轮入口和/或压缩机出口与发动机断开连接)。在一些示例中，第三诊断程序的条件可以包括e-turbo连接到发动机并且发动机处于诊断模式。第三诊断程序的条件还可以包括检测到曲轴箱压力的增加超过了在关闭之前紧接的前一次发动机运行期间针对给定负载确定的曲轴箱压力极限。第三诊断程序的条件还可以包括在关闭之前紧接着的前一次发动机运行期间发动机性能的变化，其中该变化包括低于预期的发动机速度和扭矩需求的发动机输出。控制器可以使用查找表来确定对应于扭矩需求的预期发动机输出。第一诊断程序的条件还可以包括e-turbo性能的变化，例如在紧接着的前一次发动机运行期间低于预期的压缩机速度或功率输出。在一个示例中，在检测到发动机性能或e-turbo性能的变化时，技术人员可以对e-turbo进行目视检查，以确定是否存在结构退化。

如果确定不满足这些条件，则在步骤406，可以继续车辆运行，而不执行e-turbo的第三诊断程序。在发动机运行期间，可以通过第四诊断程序来执行电子涡轮的实时诊断，如图5所示。

如果确定满足第三诊断程序的条件，则在步骤408，该方法可以包括以诊断速度操作e-turbo的涡轮。诊断速度可以是基于诸如e-turbo的几何形状之类的特性的预校准的指令速度，并且可以根据上文关于图2描述的电机速度反馈来实现。在一个示例中，第三诊断程序的诊断速度可以等于第二诊断程序的检测速度。附加地或替代地，第二诊断程序的诊断速度可以是第一诊断速度，并且第三诊断程序的检测速度可以是不同于第一诊断速度的第二诊断速度。在另一示例中，附加地或替代地，e-turbo可以以诊断功率运行。第三诊断程序的诊断功率可以等于或不同于第一诊断程序的诊断功率。可向e-turbo的电机提供电流，以使涡轮以诊断速度运行。在一个示例中，当e-turbo运行时，环境空气可通过发动机吸入并通过排气装置排出。在另一示例中，连接进气通道和排气通道的旁通管路可以打开，环境空气直接从进气通道通向排气通道，而不流过发动机。

在步骤410，该方法可以包括监测曲轴箱压力。在一个示例中，曲轴箱压力可以通过连接到发动机曲轴箱的压力传感器(例如，图1中描述的压力传感器)来监测。在步骤412，该方法可包括经由控制器检索曲轴箱阈值压力，该阈值曲轴箱压力对应于提供给涡轮的诊断速度和其他诊断条件以及当前环境条件。查找表可以预先填充有对应于多个e-turbo速度和环境条件的期望曲轴箱压力，并且控制器可以使用查找表来确定阈值压缩机压力。温度和空气密度等环境条件可能会影响e-turbo的运行参数，包括压缩机压力。

在步骤414，该方法可包括确定监测到的曲轴箱压力是否在如在步骤412中检索到的阈值压力的范围内(例如，在5％内或10％内)。在e-turbo性能变化的一些示例中，曲轴箱压力可以高于当前条件下的阈值曲轴箱压力。如果监测到的曲轴箱压力在阈值曲轴箱压力的确定范围内，则可以在步骤416指示e-turbo轴密封性能稳定。通过第三诊断程序。然而，如果确定监测到的曲轴箱压力不在阈值压力的确定范围内，则在步骤418，该方法可以包括指示e-turbo轴密封性能的变化并且可以执行缓解措施。在一个示例中，可以激活标志(诊断代码)。为了减轻退化，可以向车辆操作员发送由技术人员检查和维修e-turbo的请求。第一、第二和第三诊断程序中的一个或多个可在发动机关闭状态期间满足条件时相继执行以确定e-turbo的鲁棒性。在一个示例中，附加地或替代地，在未通过第三诊断程序之后，e-turbo可以不再为车辆的一个或多个车轮提供动力。

在一个实施例中，当发动机处于关闭状态时，e-turbo可以被驱动到预先校准的增压水平。技术人员可以执行视觉和/或听觉四处走动，以检查增压空气系统是否泄漏。例如，肥皂水可用于检查增压空气泄漏。这样的诊断程序可以在发动机不运转的情况下进行增压空气检查。肥皂水可用于电动涡轮增压器、发动机、曲轴箱、EGR系统和其他接收增压空气的系统。

图5示出了流程图，其说明用于执行发动机的电动涡轮增压器(例如图1中的e-turbo)的第四诊断程序的第四方法500。第四诊断程序可在发动机运行期间实时执行，其中运行e-turbo以提供增压压力，或者作为发电机为至少一个车轮提供动力，为辅助系统提供动力，或者为连接到e-turbo的电机的储能装置充电。相反，如图2-4中所描述的第二、第三和第四诊断程序可以在发动机关闭状态期间执行。

在步骤502，该方法可包括估计发动机运行条件和环境条件。发动机运行条件可包括涡轮速度、压缩机压力、发动机速度、发动机温度、发动机功率、歧管压力和排气温度。环境条件可以包括环境温度、压力和湿度。

在步骤504，该方法可以包括从为e-turbo提供动力的电机获得电流信号(一相或多相AC)。因为电流可以包括多个相位，所以可以获得多个电流信号，每个对应于相应的相位(每个相位彼此之间的角度偏移)。

在步骤506，该方法可以包括将每个电流信号变换到频域以生成频率信号。在一个示例中，可以对电流信号执行FFT以将信号变换到频域，尽管可以应用其他变换来确定电流信号的频率分量。在一些示例中，可以从频率信号中滤除诸如60Hz电信号的输入频率。频域可以说明每个电流信号如何通过使用FFT或其他变换在时域和频域之间转换信号而分布在频率范围内。

在步骤508，该方法可以包括确定每个频率信号的叶片通过频率的第一振幅。e-turbo的涡轮和压缩机的叶片通过频率可以基于涡轮和/或压缩机中的叶片数量以及e-turbo的电机的当前速度。在一些示例中，涡轮的叶片通过频率可能不同于压缩机的叶片通过频率，因此可以分析两个不同的叶片通过频率。

在步骤510，该方法可以包括确定叶片通过频率的第一振幅是否超出第一阈值振幅范围。可以针对每个频率信号评估第一振幅，并且如果一个或多个或每个第一振幅超出第一阈值振幅的范围，则可以确定第一振幅总体上超出范围。如果确定第一振幅超出范围，则该方法可以进行到步骤512以指示第一e-turbo性能变化。作为一个示例，可以显示通知和/或可以存储指示性能变化的诊断代码。作为一个示例，第一e-turbo性能变化可以指示一个或多个叶片可能丢失并且可以采取缓解措施。缓解措施可能包括由技术人员拆卸、检查和修理e-turbo叶片。因此，第四诊断程序未通过(例如，失败)。在一个示例中，响应于没有通过第四诊断程序，可以调整e-turbo运行。例如，响应于第四诊断程序失败，e-turbo可以不再为车辆的至少一个车轮提供动力。

如果第一振幅没有超出第一阈值振幅的范围，则在步骤514，该方法可以包括确定每个频率信号的每转一次频率的第二振幅。在一些示例中，可以分析每转一次频率以在磁极围绕机器旋转时监测气隙。在存在不均匀间隙的情况下，信号可能在较近的间隙处较高而在较大的间隙处较低。磁极可以是e-turbo电机的特性，例如电机绕组中的磁极数。

在步骤516，程序可以包括确定第二振幅是否超出第二阈值振幅的范围。

如果确定第二振幅超出范围，则该方法可前进到步骤518，其包括指示第二e-turbo性能变化。作为一个示例，可以显示通知和/或可以存储指示性能变化的诊断代码。第四诊断程序失败。作为一个示例，第二性能变化可以指示轴承退化或由转子不平衡引起的气隙变化，并且可以采取缓解措施。缓解措施可能包括由技术人员拆卸、检查和修理e-turbo。附加地或替代地，缓解措施可以包括响应于第四诊断程序失败而不再为车辆的至少一个车轮提供动力。

如果发现每个频率信号的每转一次频率的第二振幅在第二阈值的范围内，则在步骤520，该方法可以包括确定每个频率信号的转子极频率的第三振幅。在步骤522，该方法可以包括确定第三振幅是否超出第三振幅阈值的范围。

如果确定第三振幅超出第三振幅阈值的范围，则程序可以包括在步骤524指示第三e-turbo性能变化。第四诊断程序失败。作为一个示例，可以显示通知和/或可以存储指示性能变化的诊断代码。在一个示例中，第三e-turbo性能变化指示电机可能损坏并且可以采取适当的缓解措施。缓解措施可能包括由技术人员拆卸、检查和修理e-turbo电机。在一个示例中，响应于第四诊断程序失败，e-turbo可能不被用于为车辆的至少一个车轮提供动力。

如果确定第三振幅在范围内，该方法可以在步骤526指示稳定的e-turbo性能。在一个示例中，第四诊断程序通过并且不执行缓解措施。

以此方式，可以执行大量诊断以确定e-turbo的状态。可以响应于一个或多个诊断失败来执行对运行参数的调整，以减轻e-turbo和/或发动机的进一步退化。例如，在第一至第四诊断中的一个或多个失败之后可以限制涡轮增压器速度。通过这样做，可以降低或保持退化率。限制涡轮增压器速度还可包括降低发动机功率、打开废气门、打开涡轮叶片和打开增压空气排放阀(例如，压缩机旁路)中的一个或多个。涡轮增压器速度极限可以通过第三诊断程序基于确定的轴运动的增加或确定的极限和测量值之间的差异来确定。在另一个示例中，附加地或替代地，如果e-turbo密封性能降低并且曲轴箱压力高于确定的曲轴箱压力，则曲轴箱压力关闭阈值可以被修改或放弃。曲轴箱压力关闭阈值可包括如上所述限制涡轮增压器速度。附加地或替代地，由于涡轮增压器退化影响曲轴箱，发动机运行可响应于高曲轴箱压力不做调节。因此，发动机可用于通过放弃曲轴箱压力关闭阈值或修改其参数以将发动机功率输出保持在确定的下限之上来完成剩余的行程。如果多个诊断程序失败，则可以确定不存在误报并验证退化的存在。在一些示例中，附加地或替代地，失败的多个诊断程序的组合可以指示特定故障。例如，如果第一、第三和第四程序失败而第二程序通过，则可能存在轴承退化。如果第一、第二和第四程序失败而第三程序通过，则可能存在空气动力学部件退化。

在一个示例中，第四诊断程序可以包括以下假设：在第一、第二和第三变化的诊断期间，e-turbo仅表现出一种类型的性能变化。在一些示例中，可以执行每个信号频率分析，而不管是否指示了性能的第一、第二或第三变化。换句话说，如果指示了第一(或其他)性能变化，则程序可以包括确定第二和/或第三振幅是否超出范围。以这种方式，可以确定不同的退化并请求纠正措施。

在一些示例中，电机的电流可以具有分析为偏离于阈值波形的波形。阈值波形可以是正常运行的e-turbo(例如，通过第一、第二、第三和第四诊断中的每一个的e-turbo)的波形。例如，可以将电流波形与正常运行的e-turbo的波形进行比较，并且两个波形之间的任何偏差或某些类型的偏差可以指示e-turbo的性能变化。在一些示例中，可以分析时域中的波形。在一些示例中，可以分析频域中的波形，如上所述。偏差可能由于相接地故障、电线磨损或松动、负载不平衡和电力系统退化中的一种或多种而发生。

现在转向图6，其示出了操作序列，说明显示基于图1的系统与图2-5的方法的组合而正在执行的诊断程序的图表600。曲线610说明了发动机是否开启。曲线620说明第一诊断程序是否有效。曲线630说明第二诊断程序是否有效。曲线640说明第三诊断程序是否有效。曲线650说明第四诊断程序是否有效。曲线660说明是否检测到性能变化。曲线670说明是否存在退化。时间从图的左侧向右侧增加。

在t1之前，发动机处于开启状态，正在执行第四诊断程序。在一个示例中，将第一振幅与第一振幅阈值进行比较。检测到性能变化，因此，由于第一振幅超出第一振幅阈值的确定范围，指示了退化。

在t1，第四诊断程序开始监测第二振幅。在t1和t2之间，将第二振幅与第二振幅阈值进行比较。在一个示例中，第二振幅阈值不同于第一振幅阈值。第二振幅在第二振幅阈值的确定范围内。因此，未检测到性能变化并且未基于第二振幅比较指示退化。

在t2，第四诊断程序开始监测第三振幅。在t2和t3之间，将第三振幅与第三振幅阈值进行比较。在一个示例中，第三振幅阈值不同于第一振幅阈值和/或第二振幅阈值。第三振幅超出第三振幅阈值的确定范围。因此，检测到性能变化并且基于第三幅值比较指示退化。

在t3，发动机关闭。第一断程序被激活。在t3和t4之间，e-turbo以诊断功率运行，并且将e-turbo的监测速度与阈值e-turbo速度进行比较。监测到的速度在阈值e-turbo速度的确定范围内，并且未确定性能变化并且未指示退化。通过第一诊断程序。

在t4，发动机保持关闭状态，第二诊断程序被激活。在t4和t5之间，e-turbo以诊断速度运行，并将监测到的压缩机出口压力与阈值压力进行比较。监测到的压缩机出口压力在阈值压力的确定范围内并且未确定性能变化。没有指示退化。通过第二诊断程序。

在t5，发动机保持关闭，第三诊断程序被激活。在t5和t6之间，e-turbo以诊断速度运行，并将监测到的曲轴箱压力与阈值曲轴箱压力进行比较。监测到的曲轴箱压力超出阈值曲轴箱压力的确定范围，并且确定性能变化。指示退化。第三诊断程序未通过(例如，失败)。在t6，第三诊断程序不活动。

在t6之后，不再执行诊断程序。e-turbo和曲轴箱的退化保持有效，并基于第四例行振幅检查和第三诊断程序的结果被指示(例如，通过标志)。通过独立于它们的结果执行这些诊断程序，可以识别多种退化，这可以降低维护成本并提高客户满意度。

在发动机运行期间和发动机关闭状态期间诊断e-turbo的技术效果是可以识别和解决e-turbo的任何退化而无需拆卸e-turbo。此外，独立于发动机评估e-turbo可能会产生更准确和/或更可靠的诊断结果。例如，通过以本文描述的方式执行诊断策略，技术人员可以避免可能掩盖细微的e-turbo性能变化的主要发动机状况。作为另一个示例，诊断策略还可以使技术人员能够避免必须考虑可能使得难以观察e-turbo性能变化的发动机状况。通过及时解决e-turbo的结构和功能问题，可以保持发动机系统性能。

本公开提供了对一种方法的支持，该方法包括监测电动涡轮增压器(e-turbo)参数或发动机参数，将监测到的e-turbo或发动机参数与e-turbo或发动机参数的确定阈值进行比较，以及响应于监测到的e-turbo或发动机参数与确定阈值相差至少阈值量，发出e-turbo的状态信号。该方法的第一示例还包括：其中e-turbo的电机可操作以既向e-turbo的轴提供扭矩并由此消耗提供给电机的电力，又减速该轴并由此发电。方法的第二示例可选地包括第一示例，还包括：其中监测e-turbo或发动机参数包括以指令功率水平运行e-turbo的电机，并且在电机以指令功率水平运行时监测电机的速度。方法的第三示例可选地包括一个或多个先前示例，还包括：其中响应于监测到的e-turbo或发动机参数与确定阈值相差至少阈值量而发出e-turbo的状态信号，包括响应于监测到的电机速度与阈值速度相差至少阈值量，发出e-turbo的性能变化信号。方法的第四示例可选地包括一个或多个先前示例，还包括：其中监测e-turbo或发动机参数包括以指令速度运行e-turbo的电机和在电机以指令速度运行时监测e-turbo的压缩机出口处的压缩机出口压力。方法的第五示例可选地包括一个或多个先前示例，还包括：其中响应于监测到的e-turbo或发动机参数与确定阈值相差至少阈值量而发出e-turbo的状态信号，包括响应于监测到的压缩机出口压力与阈值压缩机出口压力相差至少阈值量，发出e-turbo的性能变化信号。方法的第六示例可选地包括一个或多个先前示例，还包括：其中监测e-turbo或发动机参数包括以指令速度运行e-turbo的电机，并且在电机以指令速度运行时监测可操作地耦合至e-turbo的发动机的曲轴箱处的曲轴箱压力。方法的第七示例可选地包括一个或多个先前示例，还包括：其中响应于监测到的e-turbo或发动机参数与确定阈值相差至少阈值量而发出e-turbo的状态信号，包括响应于监测到的曲轴箱压力与阈值曲轴箱压力相差至少阈值量，发出e-turbo的性能变化信号。方法的第八示例可选地包括一个或多个先前示例，还包括：其中监测e-turbo或发动机参数包括在发动机关闭状态期间监测e-turbo或发动机参数。

本公开进一步支持一种用于电动涡轮增压器(e-turbo)的方法，包括在发动机运行期间，从e-turbo的电机获得电流信号，将监测到的电流信号变换到频域以形成频率信号，并且基于频率信号的一个或多个频率分量用信号通知e-turbo的状态。该方法的第一示例还包括：基于频率信号的一个或多个频率分量来用信号通知e-turbo的状态包括识别e-turbo的感兴趣频率分量、将感兴趣频率分量的振幅与阈值振幅进行比较，以及响应于所述振幅与所述阈值振幅相差至少阈值量，发出所述e-turbo的性能变化信号。该方法的第二示例可选地包括第一个示例，还包括：其中感兴趣频率分量包括e-turbo的叶片通过频率，该叶片通过频率是基于e-turbo的当前速度和e-turbo的涡轮和/或压缩机上的预期叶片数量确定的。该方法的第三示例可选地包括一个或多个先前示例，还包括：其中感兴趣频率分量包括e-turbo的每转一次频率，该每转一次频率是基于e-turbo的当前速度确定的。该方法的第四示例可选地包括一个或多个前述示例，还包括：其中感兴趣频率分量包括e-turbo的电机的转子极频率。该方法的第五示例可选地包括一个或多个前述示例，还包括：其中e-turbo上的电机延迟排气流并产生电流，并且该电流具有分析为偏离于阈值波形的波形。

本公开提供了对一种系统的附加支持，该系统包括控制器，控制器被配置为获得电子涡轮增压器(e-turbo)的e-turbo参数或被配置为可操作地耦合到所述e-turbo的发动机的发动机参数，将所述e-turbo或发动机参数与所述e-turbo或发动机参数的确定阈值进行比较，以及响应于所述e-turbo或发动机参数与确定阈值相差至少阈值量，发出所述e-turbo的状态信号。该系统的第一示例可选地包括：其中e-turbo或发动机参数包括e-turbo的电机的电机速度、e-turbo的压缩机的压缩机出口压力或发动机的曲轴箱压力。该系统的第二示例可选地包括第一示例，还包括：当获得e-turbo或发动机参数时，e-turbo的涡轮入口与发动机断开连接，和/或压缩机的压缩机出口与发动机断开连接。该系统的第三示例可选地包括一个或多个前述示例，还包括：当获得e-turbo或发动机参数时，e-turbo的电机以指令功率水平或指令速度运行。该系统的第四示例可选地包括一个或多个前述示例，还包括：其中e-turbo或发动机参数包括e-turbo的电机的电流的频率信号的频率分量，并且其中，将e-turbo或发动机参数与e-turbo或者发动机参数的确定阈值进行比较包括将所述频率分量的振幅与阈值振幅进行比较。

在一个实施例中，控制系统或控制器可以部署本地数据收集系统，并且可以使用机器学习来实现基于推导的学习结果。控制器可以通过进行数据驱动的预测并根据数据集进行调整，从数据集(包括各种传感器提供的数据)中学习并做出决策。在实施例中，机器学习可以涉及通过机器学习系统执行多个机器学习任务，例如监督学习、无监督学习和强化学习。监督学习可以包括向机器学习系统呈现一组示例输入和输出。无监督学习可以包括通过模式检测和/或特征学习等方法构建其输入的学习算法。强化学习可能包括机器学习系统在动态环境中执行，然后提供有关正确和不正确决策的反馈。在示例中，机器学习可以包括基于机器学习系统的输出的多个其他任务。任务可以是机器学习问题，例如分类、回归、聚类、密度估计、降维、异常检测等。在示例中，机器学习可以包括多种数学和统计技术。机器学习算法可以包括基于决策树的学习、关联规则学习、深度学习、人工神经网络、遗传学习算法、归纳逻辑编程、支持向量机(SVM，Support Vector Machine)、贝叶斯网络、强化学习、表示学习、基于规则的机器学习、稀疏字典学习、相似性和度量学习、学习分类器系统(LCS，Learning Classifier System)、逻辑回归、随机森林、K-Means、梯度提升、K-最近邻(KNN，K-nearest Neighbors)、先验算法等。在实施例中，可以使用某些机器学习算法(例如，用于解决可能基于自然选择的受约束和不受约束的优化问题)。在一个示例中，该算法可用于解决混合整数规划的问题，其中一些组件被限制为整数值。算法和机器学习技术和系统可用于计算智能系统、计算机视觉、自然语言处理(NLP，Natural LanguageProcessing)、推荐系统、强化学习、构建图形模型等。在一个示例中，机器学习可用于车辆性能和控制、行为分析等。

在一个实施例中，控制器可包括可应用一个或多个策略的策略引擎。这些策略可以至少部分地基于给定设备或环境的特性。关于控制策略，神经网络可以接收许多环境和任务相关参数的输入。可以训练神经网络以基于这些输入生成输出，输出表示发动机系统应该采取的动作或动作序列。这可能有助于平衡发动机上的竞争约束。在一个实施例的操作期间，可通过处理通过神经网络的参数的输入来进行确定，以在输出节点处生成将该动作指定为期望动作的值。该动作可转化为导致发动机运行的信号。这可以通过反向传播、前馈过程、闭环反馈或开环反馈来实现。或者，控制器的机器学习系统可以不使用反向传播，而使用进化策略技术来调整人工神经网络的各种参数。控制器可以使用神经网络架构，其具有使用反向传播可能不总是可解的函数，例如非凸函数。在一个实施例中，神经网络具有表示其节点连接的权重的一组参数。生成该网络的多个副本，然后对参数进行不同的调整，并进行仿真。一旦获得了各种模型的输出，就可以使用确定的成功度量对其性能进行评估。选择最佳模型，车辆控制器执行该计划以获得期望的输入数据，以反映预测的最佳结果场景。此外，成功度量可以是优化结果的组合。这些可以相对于彼此加权。

以单数形式表述并以词语“一个”或“一种”进行描述的元素或步骤应该理解为不排除元素或步骤的复数形式，除非这种排除被明确指出。此外，对本发明的“一个实施方式”的引用不排除可能包含所述特征的另外的实施方式的存在。此外，除非另有明确说明，否则“包括”、“包含”或“具有”一个或多个具有特定特性的元件的实施方式可以包括不具有该特性的其他这样的元件。术语“包括”和“其中”用作相应术语“包含”和“在其中”的通俗等价表达。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是仅用作标签，并不旨在对其对象施加数字要求或特定位置顺序。

本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件结合的控制器的控制系统来执行。本文描述的特定例程可以代表任何数量的处理策略中的一种或多种，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，所示出的各种动作、操作和/或功能可以以所示出的顺序进行，也可以并行进行，或者在某些情况下被省略来执行。同样，处理顺序对于实现本文所述示例实施方式的特征和优点不是必需的，而是为了便于说明和描述而提供。取决于所使用的特定策略，可以重复地执行所图示的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形化地表示要被编程到发电机控制系统中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组件以及电子控制器的系统中执行指令来执行所描述的动作。

该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳实施方式，并使相关领域的普通技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例落入权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种方法，包括：

监测电动涡轮增压器e-turbo参数或发动机参数；

将监测到的所述e-turbo参数或发动机参数与所述e-turbo参数或发动机参数的已确定阈值进行比较；以及

响应于监测到所述e-turbo参数或发动机参数与所述已确定阈值相差至少阈值量，发出所述e-turbo的状态信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述e-turbo的电机可操作以既能够向所述e-turbo的轴提供扭矩并由此消耗提供给所述电机的电力，也能够减速所述轴并由此发电。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述监测e-turbo参数或发动机参数包括以指令功率水平运行所述e-turbo的电机，并且在所述电机以所述指令功率水平运行时监测所述电机的速度。

4.根据权利要求3所述的方法，其中响应于监测到的所述e-turbo参数或发动机参数与所述已确定阈值相差至少阈值量，发出所述e-turbo的状态信号包括：响应于监测到的所述电机的速度与阈值速度相差至少所述阈值量，发出所述e-turbo的性能变化信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述监测e-turbo参数或发动机参数包括以指令速度运行所述e-turbo的电机和在所述电机以指令速度运行时监测所述e-turbo的压缩机出口处的压缩机出口压力。

6.根据权利要求5所述的方法，其中响应于监测到的所述e-turbo参数或发动机参数与所述已确定阈值相差至少阈值量，发出所述e-turbo的状态信号包括响应于监测到的所述压缩机出口压力与压缩机出口压力阈值相差至少所述阈值量，发出所述e-turbo的性能变化信号。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述监测e-turbo参数或发动机参数包括以指令速度运行所述e-turbo的电机，并且在所述电机以指令速度运行时监测可操作地联接至所述e-turbo的发动机的曲轴箱处的曲轴箱压力。

8.根据权利要求7所述的方法，其中响应于监测到的所述e-turbo参数或发动机参数与所述已确定阈值相差至少阈值量，发出所述e-turbo的状态信号包括响应于监测到的所述曲轴箱压力与曲轴箱压力阈值相差至少所述阈值量，发出所述e-turbo的性能变化信号。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述监测e-turbo参数或发动机参数包括在发动机关闭状态期间监测所述e-turbo参数或发动机参数。

10.一种用于电动涡轮增压器e-turbo的方法，包括：

在发动机运行期间，从所述e-turbo的电机获得电流信号；

将监测到的所述电流信号变换到频域以形成频率信号；以及

基于所述频率信号的一个或多个频率分量发出所述e-turbo的状态信号。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述基于所述频率信号的一个或多个频率分量发出所述e-turbo的状态信号包括识别所述e-turbo的感兴趣频率分量、将所述感兴趣频率分量的振幅与振幅阈值进行比较，以及响应于所述振幅与所述振幅阈值相差至少阈值量，发出所述e-turbo的性能变化信号。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述感兴趣频率分量包括所述e-turbo的叶片通过频率，所述叶片通过频率是基于所述e-turbo的当前速度和所述e-turbo的涡轮和/或压缩机上的预期叶片数量确定的。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述感兴趣频率分量包括所述e-turbo的每转一次频率，所述每转一次频率是基于所述e-turbo的当前速度确定的。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述感兴趣频率分量包括所述e-turbo的电机的转子极频率。

15.根据权利要求10所述的方法，其中所述e-turbo上的电机延迟排气流并产生电流，并且所述电流的波形被用于分析与阈值波形的偏离。

16.一种系统，包括：

控制器，其被配置为：

获得电子涡轮增压器e-turbo的e-turbo参数或被配置为可操作地耦合到所述e-turbo的发动机的发动机参数；

将e-turbo参数或发动机参数与所述e-turbo参数或发动机参数的已确定阈值进行比较；以及

响应于所述e-turbo参数或发动机参数与所述已确定阈值相差至少阈值量，发出所述e-turbo的状态信号。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述e-turbo参数或发动机参数包括所述e-turbo的电机的电机速度、所述e-turbo的压缩机的压缩机出口压力或所述发动机的曲轴箱压力。

18.根据权利要求16所述的系统，当获得所述e-turbo参数或发动机参数时，所述e-turbo的涡轮入口与所述发动机断开连接，和/或所述压缩机的压缩机出口与所述发动机断开连接。

19.根据权利要求16所述的系统，当获得所述e-turbo参数或发动机参数时，所述e-turbo的电机在指令功率水平或指令速度下运行。

20.根据权利要求16所述的系统，其中所述e-turbo参数或发动机参数包括所述e-turbo的电机的电流的频率信号的频率分量，并且其中，将所述e-turbo参数或发动机参数与所述e-turbo参数或者发动机参数的已确定阈值进行比较包括将所述频率分量的振幅与阈值振幅进行比较。