车辆加热系统的制作方法

1.本说明书涉及用于降低车辆加热系统的成本和复杂性的方法和系统。所述方法和系统对于包括发动机和乘客舱加热系统的混合动力车辆可能特别有用。


背景技术：

2.混合动力车辆可包括发动机和电加热催化器，所述电加热催化器是发动机的排气系统的一部分。电加热催化器可有助于在发动机有足够的时间量来加热催化器之前减少发动机的排放。具体地，可在发动机起动之前和发动机起动之后激活电加热催化器，使得可以提高催化器效率。然而，电加热催化器在其被激活时可能需要较高的电压(例如，大于400伏)和大量的电流。
3.应当理解，提供以上

技术实现要素：
是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。其并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，主题的范围由具体实施方式之后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上文或本公开的任何部分中所提及的任何缺点的实施方式。
发明内容
4.混合动力车辆可使用一个或多个电机进行操作，所述一个或多个电机以“纯电动”模式推进混合动力车辆。一个或多个电机可在推进车辆时消耗来自电池或其他电能存储装置的电能。由于车辆的发动机在“纯电动”模式下不操作，因此车辆可配备有ptc加热器。可激活ptc加热器以加热乘客舱或车厢。ptc加热器可在较高电压和较高电流下操作。混合动力车辆还可包括发动机，所述发动机可在电池的荷电状态为低时或在存在高电力需求时起动。然而，如果发动机的排气系统中催化器的温度小于阈值温度，则发动机的排气可能无法有效转化。因此，可能期望经由电动催化器加热器加热催化器。然而，车辆的电池可能缺乏在加热乘客舱时加热催化器的能力。解决这种缺陷的一种方法可能是安装两个电池，但这种解决方案可能会显著增加系统成本。
5.本文的发明人已认识到上述问题并已开发出一种车辆操作方法，所述车辆操作方法包括：在第一状态下操作控制器的第一输出以允许电流流到催化器加热器，并且在第二状态下操作所述控制器的所述第一输出以允许电流流到乘客舱加热器；以及操作所述控制器的第二输出以激活所述催化器加热器或所述乘客舱加热器。
6.通过经由控制器的单个输出单独地控制催化器加热器和乘客舱加热器，可以提供通过经由单个电池向两个加热源供应电流来降低车辆系统成本的技术结果。另外，由于两个加热源经由单个控制器输出进行控制，因此可以降低同时激活两个加热器的可能性，使得电池可以按预期操作。
7.本说明书可提供若干优点。具体地，所述方法可降低车辆成本。此外，所述方法可改善发动机冷起动期间的车辆排放。另外，所述方法可帮助将电池的电流消耗保持在期望的极限内。
8.当单独地或结合附图来理解时，根据以下具体实施方式，将容易明白本说明书的以上优点和其他优点以及特征。
附图说明
9.当单独地或参考附图来理解时，通过阅读在本文中称作具体实施方式的实施例的示例，将更全面地理解本文描述的优点，在附图中：
10.图1是发动机的示意图；
11.图2是包括图1的发动机的混合动力车辆传动系的示意图；
12.图3是用于操作混合动力车辆传动系的示例性电气系统的示意图；
13.图4是用于操作混合动力车辆传动系的示例性操作序列；以及
14.图5是用于操作混合动力车辆的方法。
具体实施方式
15.本说明书涉及降低车辆加热系统的成本，同时提供高水平的功能性。车辆可包括用于加热催化器以减少发动机排放的加热系统。车辆还可包括用于使乘客舱升温的正温度系数加热器(ptc)。车辆可包括图1所示类型的发动机。发动机可以是混合动力传动系统或传动系的一部分，如图2所示。车辆可包括如图3所示用于加热催化器和乘客舱的电气系统。车辆加热系统可如图4所示进行操作。车辆和车辆加热系统可根据图5的方法进行操作。
16.参考图1，包括多个气缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，图1中示出了其中一个气缸。发动机10由气缸盖35和缸体33组成，所述气缸盖和缸体包括燃烧室30和气缸壁32。活塞36定位在其中并且经由与曲轴40的连接进行往复运动。飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。起动机96(例如，低压(以小于30伏操作的)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可选择性地推进小齿轮95以接合环形齿轮99。起动机96可直接安装到发动机的前部或发动机的后部。在一些示例中，起动机96可经由皮带或链条选择性地向曲轴40供应扭矩。在一个示例中，当未接合到发动机曲轴时，起动机96处于基本状态。燃烧室30被示出为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可通过进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可由排气凸轮传感器57确定。进气门52可由气门激活装置59选择性地激活和停用。排气门54可由气门激活装置58选择性地激活和停用。气门激活装置58和59可为液压和/或机电装置。
17.燃料喷射器66被示出为定位成将燃料直接喷射到气缸34中，这被本领域技术人员称为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66。在一个示例中，高压双级燃料系统可用于生成较高的燃料压力。
18.另外，进气歧管44被示出为与发动机进气口42连通。任选的电子节气门62调整节流板64的位置以控制从发动机进气口42到进气歧管44的气流。在一些示例中，节气门62和节流板64可定位在进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。空气滤清器43清洁进入发动机进气口42的空气。
19.无分电器点火系统88响应于控制器12经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通
用排气氧(uego)传感器126被示出为在电加热催化器163和催化转化器70上游联接到排气歧管48。替代地，双态排气氧传感器可代替uego传感器126。
20.在一个示例中，催化转化器70可包括多块催化器砖。在另一个示例中，可使用各自具有多块砖的多个排放控制装置。在一个示例中，催化转化器70可为三元型催化器。可经由温度传感器72监测催化转化器70(例如，催化器)的温度。可经由温度传感器71监测电加热催化器163的温度。
21.控制器12可从人/机器接口160接收输入数据并向其提供输出数据。人/机接口160可以是触摸屏显示器、小键盘或其他已知的接口。控制器12可经由人/机接口160提供和显示系统状态信息。人类用户可向人/机接口160输入对动力传动系统和乘客舱气候控制的请求。
22.控制器12在图1中被示出为常规的微计算机，所述常规的微计算机包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如，非暂时性存储器)、随机存取存储器108、保活存储器110和常规的数据总线。除先前讨论的那些信号之外，控制器12被示为还从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ect)；联接到驾驶员需求踏板130以用于感测由脚132施加的力的位置传感器134；联接到制动踏板150以用于感测由脚152施加的力的位置传感器154；来自联接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(map)的测量值；来自感测曲轴40的位置的位置传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器68的节气门位置的测量值。也可感测大气压力(传感器未示出)以供控制器12处理。在本说明书的优选方面，曲轴每旋转一转，位置传感器118产生预定数量的等距脉冲，据此可以确定发动机转速(rpm)。
23.在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：所述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般来说，排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30中，并且活塞36移动到气缸的底部以便增加燃烧室30内的容积。活塞36在气缸底部附近并且在其冲程结束时的位置(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)通常被本领域技术人员称为下止点(bdc)。
24.在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程结束时并最靠近气缸盖时(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(tdc)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室中。在下文被称为点火的过程中，由诸如火花塞92的已知点火装置点燃所喷射的燃料，从而导致燃烧。
25.在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回到bdc。曲轴40将活塞运动转变成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气-燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到tdc。应当注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，诸如以提供正或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。
26.图2是包括动力传动系统或传动系200的车辆225的框图。图2的动力传动系统包括图1所示的发动机10。动力传动系统200被示出为包括车辆系统控制器255、发动机控制器12、第一电机控制器252、第二电机控制器257、变速器控制器254、能量存储装置控制器253和制动器控制器250。控制器可以通过控制器局域网(can)299进行通信。另外，车辆系统控
制器255可与通信系统256(例如，收发器)通信，使得车辆225可经由蜂窝网络、卫星、车辆对车辆通信网络或其他射频通信系统与远程服务器(未示出)通信。控制器中的每一者都可向其他控制器提供信息，诸如功率输出极限(例如，经控制不得被超过的装置或部件的功率输出)、功率输入极限(例如，经控制不得被超过的装置或部件的功率输入)、被控制的装置的功率输出、传感器和致动器数据、诊断信息(例如，关于劣化的变速器的信息、关于劣化的发动机的信息、关于劣化的电机的信息、关于劣化的制动器的信息)。此外，车辆系统控制器255可将命令提供给发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250以实现驾驶员输入请求和基于车辆工况的其他请求。
27.例如，响应于驾驶员(人类或自主)释放驾驶员需求踏板和车辆速度，车辆系统控制器255可请求期望的车轮功率或车轮功率水平以提供期望的车辆速度减小率。所请求的所需车轮功率可通过车辆系统控制器255向电机控制器252请求第一制动功率和向发动机控制器12请求第二制动功率来提供，所述第一功率和第二功率在车轮216处提供所需传动系制动功率。车辆系统控制器255还可经由制动器控制器250请求摩擦制动功率。制动功率可称为负功率，因为它们减慢传动系和车轮旋转。正功率可维持或增加传动系和车轮旋转的速度。
28.在其他示例中，对控制动力传动系统装置的划分可以与图2所示不同的方式进行划分。例如，单个控制器可取代车辆系统控制器255、发动机控制器12、第一电机控制器252、第二电机控制器257、变速器控制器254和制动器控制器250。替代地，车辆系统控制器255和发动机控制器12可以是单个单元，而电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250是独立的控制器。
29.在该示例中，动力传动系统200可由发动机10和电机240提供动力。在其他示例中，可省略发动机10。发动机10可用图1所示的发动机起动系统经由带集成式起动机/发电机bisg 219或者经由也称为集成式起动机/发电机的传动系集成式起动机/发电机(isg)240来起动。可经由任选的bisg温度传感器203确定bisg 219的温度。传动系isg 240(例如，高压(以大于30伏的电压操作的)电机)也可称为电机、马达和/或发电机。此外，发动机10的功率可经由诸如燃料喷射器、节气门等功率致动器204来调整。
30.传动系200被示出为包括带集成式起动发电机(isg)219。isg 219可经由皮带231联接到发动机10的曲轴40。替代地，isg 219可直接联接到曲轴40。当对较高电压电能存储装置262(例如，牵引电池)充电时，isg 219可向传动系200提供负扭矩。isg 219还可提供正扭矩，以经由由较低电压电能存储装置(例如，电池或电容器)263所供应的能量来使传动系200旋转。在一个示例中，电能存储装置262可输出比电能存储装置263(例如，12伏)更高的电压(例如，48伏)。dc/dc转换器245可允许在高压总线291与低压总线292之间交换电能。高压总线291电联接到逆变器246和较高电压电能存储装置262。低压总线292电联接到较低电压电能存储装置263和传感器/致动器/附件279。电气附件279可包括但不限于前挡风玻璃电阻加热器和后挡风玻璃电阻加热器、真空泵、气候控制风扇以及灯。逆变器246将dc电力转换为ac电力，反之亦然，以使得电力能够在isg 219与电能存储装置262之间传递。同样，逆变器247将dc电力转换为ac电力，反之亦然，以使得电力能够在isg 240与电能存储装置262之间传递。
31.发动机输出功率可通过双质量飞轮215传输到传动系分离离合器235的输入侧或
第一侧。传动系分离离合器236可经由通过泵283加压的流体(例如，油)进行液压致动。可调节阀282(例如，管线压力控制阀)的位置以控制可被供应给传动系分离离合器压力控制阀281的流体的压力(例如，管线压力)。可调节阀281的位置以控制被供应给传动系分离离合器235的流体的压力。分离离合器236的下游侧或第二侧234被示出为机械地联接到isg输入轴237。
32.isg 240可操作以向动力传动系统200提供动力，或者在再生模式中将动力传动系统动力转换成电能以便存储在电能存储装置262中。isg 240与能量存储装置262电连通。isg 240具有比图1所示的起动机96或bisg 219更高的输出功率容量。此外，isg 240直接驱动动力传动系统200或由动力传动系统200直接驱动。不存在将isg 240联接到动力传动系统200的皮带、齿轮或链条。而是，isg 240以与动力传动系统200相同的速率旋转。电能存储装置262(例如，高压电池或电源)可以是电池、电容器或电感器。isg 240的下游侧经由轴241机械地联接到变矩器206的泵轮285。isg 240的上游侧机械地联接到分离离合器236。isg 240可经由如电机控制器252所指示充当马达或发电机而向动力传动系统200提供正功率或负功率。
33.变矩器206包括涡轮286以将动力输出到输入轴270。输入轴270将变矩器206机械地联接到自动变速器208。变矩器206还包括变矩器旁路锁止离合器212(tcc)。当tcc被锁定时，动力从泵轮285直接传递到涡轮286。tcc由控制器254电操作。替代地，tcc可以是液压锁定的。在一个示例中，变矩器可被称为变速器的部件。
34.当变矩器锁止离合器212完全脱离时，变矩器206经由变矩器涡轮286和变矩器泵轮285之间的流体传递将发动机动力传输到自动变速器208，从而实现扭矩倍增。相比之下，当变矩器锁止离合器212完全接合时，经由变矩器离合器将发动机输出动力直接传递到变速器208的输入轴270。替代地，变矩器锁止离合器212可部分地接合，由此能够调整直接传递到变速器的动力量。变速器控制器254可被配置为通过响应于各种发动机工况或者根据基于驾驶员的发动机操作请求调整变矩器锁止离合器来调整由变矩器212传输的动力量。
35.变矩器206还包括泵283，所述泵对流体加压以操作分离离合器236、前进离合器210和挡位离合器211。泵283经由泵轮285驱动，所述泵轮以与isg 240相同的转速旋转。
36.自动变速器208包括挡位离合器211(例如，挡位1至10)和前进离合器210。自动变速器208是固定比变速器。替代地，变速器208可以是能够模拟固定齿轮比变速器和固定齿轮比的无级变速器。挡位离合器211和前进离合器210可选择性地接合，以改变输入轴270的实际总转数与车轮216的实际总转数的比率。挡位离合器211可通过经由换挡控制电磁阀209调整供应给离合器的流体来接合或脱开。来自自动变速器208的动力输出也可经由输出轴260中继到车轮216以推进车辆。具体地，自动变速器208可在将输出驱动动力传递到车轮216之前，响应于车辆行驶状况而在输入轴270处传递输入驱动动力。变速器控制器254选择性地启用或接合tcc 212、挡位离合器211和前进离合器210。变速器控制器还选择性地停用或脱离tcc 212、挡位离合器211和前进离合器210。
37.可通过接合摩擦制动器218将摩擦力施加到车轮216。在一个示例中，车轮216的摩擦制动器218可响应于人类驾驶员将脚压在制动踏板(未示出)上和/或响应于制动器控制器250内的指令而接合。另外，制动器控制器250可响应于由车辆系统控制器255发出的信息和/或请求而施加摩擦制动器218。通过相同的方式，通过响应于人类驾驶员从制动踏板释
放脚、制动器控制器指令和/或车辆系统控制器指令和/或信息而使摩擦制动器218脱离，可减小对车轮216的摩擦力。例如，作为自动化发动机停止程序的一部分，车辆制动器可经由控制器250向车轮216施加摩擦力。可根据制动踏板位置来确定制动扭矩。
38.响应于增加车辆225的速度的请求，车辆系统控制器可从驾驶员需求踏板或其他装置获得驾驶员需求功率或功率请求。然后，车辆系统控制器255将所请求的驾驶员需求功率的一部分分配给发动机，并将其余部分分配给isg或bisg。车辆系统控制器255向发动机控制器12请求发动机功率并向电机控制器252请求isg功率。如果isg功率加上发动机功率小于变速器输入功率极限(例如，不得被超过的阈值)，则将动力输送到变矩器206，然后变矩器将所请求的功率的至少一部分中继到变速器输入轴270。变速器控制器254响应于可基于输入轴功率和车辆速度的换挡计划和tcc锁止计划而选择性地锁定变矩器离合器212并经由挡位离合器211接合挡位。在一些状况下，当可能期望对电能存储装置262充电时，可在存在非零驾驶员需求功率时请求充电功率(例如，负isg功率)。车辆系统控制器255可请求增加发动机功率来克服充电功率以满足驾驶员需求功率。
39.响应于降低车辆225的速度并且提供再生制动的请求，车辆系统控制器可基于车辆速度和制动踏板位置来提供负的期望车轮功率(例如，期望的或请求的动力传动系统车轮功率)。然后，车辆系统控制器255将负的期望车轮功率的一部分分配给isg 240和发动机10。车辆系统控制器还可将请求的制动功率的一部分分配给摩擦制动器218(例如，期望的摩擦制动车轮功率)。另外，车辆系统控制器可向变速器控制器254通知车辆处于再生制动模式，使得变速器控制器254基于唯一换挡计划来变换挡位，以提高再生效率。发动机10和isg240可向变速器输入轴270供应负功率，但由isg 240和发动机10提供的负功率可以由变速器控制器254限制，所述变速器控制器输出变速器输入轴负功率极限(例如，不得被超过的阈值)。此外，车辆系统控制器255或电机控制器252可基于电能存储装置262的工况来限制isg 240的负功率(例如，被约束到小于阈值负阈值功率)。由于变速器或isg极限而可能无法由isg 240提供的期望的负车轮功率的任何部分可以被分配给发动机10和/或摩擦制动器218，使得期望的车轮功率通过经由摩擦制动器218、发动机10和isg 240的负功率(例如，吸收的功率)的组合来提供。
40.因此，对各种动力传动系统部件的功率控制可由车辆系统控制器255来监测，其中经由发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250来提供对发动机10、变速器208、电机240和摩擦制动器218的局部功率控制。
41.作为一个示例，可通过控制涡轮增压发动机或机械增压发动机的节气门开度和/或气门正时、气门升程和增压调整火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气充气的组合来控制发动机功率输出。在柴油发动机的情况下，控制器12可通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和空气充气的组合来控制发动机功率输出。可通过在发动机产生的功率不足以使发动机旋转的情况下使发动机旋转来提供发动机制动功率或负发动机功率。因此，发动机可经由在燃烧燃料时以低功率操作(其中一个或多个气缸停用(例如，不燃烧燃料)或其中所有气缸都停用并且在使发动机旋转时)来产生制动功率。可经由调整发动机气门正时来调整发动机制动功率量。可调整发动机气门正时以增加或减少发动机压缩功。此外，可调整发动机气门正时以增加或减少发动机膨胀功。在所有情况下，可逐缸地执行发动机控制以控制发动机功率输出。
42.电机控制器252可通过调整流入和流出isg的磁场绕组和/或电枢绕组的电流来控制来自isg 240的功率输出和电能产生，如本领域中已知的。
43.变速器控制器254经由位置传感器271接收变速器输入轴位置。变速器控制器254可通过对来自位置传感器271的信号求导或者在预定时间间隔内对若干已知的角距离脉冲进行计数，将变速器输入轴位置转换成输入轴转速。变速器控制器254可从扭矩传感器272接收变速器输出轴扭矩。替代地，传感器272可以是位置传感器或扭矩和位置传感器。如果传感器272是位置传感器，则控制器254可对预定时间间隔内的轴位置脉冲进行计数以确定变速器输出轴转速。变速器控制器254还可对变速器输出轴转速求导以确定变速器输出轴转速变化率。变速器控制器254、发动机控制器12和车辆系统控制器255还可从传感器277接收另外的变速器信息，所述传感器可包括但不限于泵输出管线压力传感器、变速器液压压力传感器(例如，挡位离合器流体压力传感器)、isg温度传感器和bisg温度、换挡杆传感器和环境温度传感器。变速器控制器254还可从换挡选择器290(例如，人/机接口装置)接收请求的挡位输入。换挡选择器290可包括用于挡位1-n(其中n是高挡位数)、d(行驶挡)和p(驻车挡)的位置。
44.制动器控制器250经由车轮转速传感器221接收车轮转速信息并且从车辆系统控制器255接收制动请求。制动器控制器250还可直接地或通过can 299从图1中所示的位置传感器154接收制动踏板位置信息。制动器控制器250可响应于来自车辆系统控制器255的车轮功率命令而提供制动。制动器控制器250还可提供防抱死和车辆稳定性制动以提高车辆制动和稳定性。因此，制动器控制器250可向车辆系统控制器255提供车轮功率极限(例如，不得被超过的阈值负车轮功率)，使得负isg功率不会导致超过车轮功率极限。例如，如果控制器250发出50n-m的负车轮功率极限，则调整isg功率以在车轮处提供小于50n-m(例如，49n-m)的负功率，这包括考虑变速器齿轮传动。
45.因此，图1和图2的系统提供了一种系统，所述系统包括：发动机，所述发动机包括具有电加热催化器的排气系统；正温度系数(ptc)加热器，所述ptc加热器被配置为加热车辆的乘客舱内的空气；电池；单掷双刀继电器，所述单掷双刀继电器联接到所述电加热催化器和所述ptc加热器；晶体管，所述晶体管联接到所述单掷双刀继电器和所述电池；以及控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的致使所述控制器响应于所述电加热催化器的温度和发动机起动请求而在第一状态下操作所述单掷双刀继电器的可执行指令，以及用于响应于所述发动机运行而在第二状态下操作所述单掷双刀继电器的附加指令。在第一示例中，所述系统包括：其中所述电加热催化器与所述ptc加热器电并联。在可包括所述第一示例的第二示例中，所述系统还包括将所述控制器电联接到所述单掷双刀继电器。在可包括所述第一示例和所述第二示例中的一者或两者的第三示例中，所述系统包括：其中所述控制器电联接到所述单掷双刀继电器的线圈。在可包括所述第一示例至所述第三示例的第四示例中，所述系统包括其中：所述电池电联接到所述ptc加热器和所述电加热催化器。在可包括所述第一示例至所述第四示例的第五示例中，所述系统还包括将所述控制器电联接到所述晶体管。在可包括所述第一示例至所述第五示例的第六示例中，所述系统还包括将所述电池电联接到所述晶体管。
46.现在参考图3，示出了用于车辆225的示例性加热系统300。在该示例中，气候控制系统控制器312可经由can 299与控制器12(在图1中示出)通信。气候控制系统控制器312可
调整风扇324的转速以控制ptc加热器326上方的空气350的流动以加热乘客舱330中的空气。控制器12可操作晶体管320和继电器322以控制从电能存储装置262到电加热催化器163和ptc加热器326的电力流。
47.电能存储装置262经由导体302电联接到晶体管320。晶体管320可以是常关的和常闭的，以阻止电流在电能存储装置262、电加热催化器163和ptc加热器326之间流动。电加热催化器163被示出为具有电加热器163a。晶体管320经由导体304电联接到单掷双刀继电器322。另外，控制器12的输出360经由导体313联接到晶体管320，并且控制器12的输出362经由导体314电联接到单掷双刀继电器322的线圈322d。晶体管320电联接到单刀双掷继电器322的接触电刷输入322a。端子322b经由导体306电联接到电加热催化器163。端子322c经由导体308电联接到ptc加热器326。
48.在该示例中，单掷双刀继电器322被示出为其中端子322c处于常闭状态，使得当电流不流过线圈322d时以及当晶体管320被命令导通或闭合时，电流可流过端子322c。端子322b处于常开状态，使得当电流不流过线圈322d时以及当晶体管320被命令导通或闭合时，电流不可以流过端子322b。因此，在所示状态下，当晶体管320被命令导通或断开时，电流可仅流过ptc加热器326。然而，如果电流流过线圈322d，则单掷双刀继电器322的操作状态可改变以允许电流流过电加热催化器163。单掷双刀继电器322在电流流到ptc加热器326时阻止电流流过电加热催化器163，反之亦然。通过阻止电流同时流到电加热催化器163和单掷双刀继电器322，可控制电能存储装置262上的电负载，以便降低电能存储装置262过载的可能性。另外，由于电能存储装置262可为电加热催化器163和ptc加热器两者供电，因此可以降低系统成本。
49.现在参考图4，示出了预测的传动系操作序列。图4的操作序列可经由图1至图3的系统与图5的方法协作提供。时间t0-t8处的竖直线表示操作序列期间的感兴趣时间。曲线图在时间上对齐。沿着水平轴线的双ss标记表示时间上的中断，并且所述中断的持续时间可长，也可短。
50.自图4顶部起的第一曲线图是发动机操作状态相对于时间的曲线。竖直轴线表示发动机操作状态(例如，开启-旋转并且燃烧空气和燃料；或关闭-不燃烧空气和燃料，但可以旋转或可以不旋转)。当迹线在水平轴线附近处于较低水平时，发动机关闭。当迹线在竖直轴线箭头附近处于较高水平时，发动机开启。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线402表示发动机状态。
51.自图4顶部起的第二曲线图是催化器温度相对于时间的曲线图。竖直轴线表示催化器温度，并且催化器温度沿竖直轴线箭头的方向升高。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线404表示催化器温度。水平线450表示阈值催化器温度，在所述阈值催化器温度以下，如果发动机未起动，则可激活催化器加热器。
52.自图4顶部起的第三曲线图是电池荷电状态相对于时间的曲线图。电池荷电状态沿竖直轴线箭头的方向增加。在水平轴线的水平处，电池荷电状态为零。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线406表示电池荷电状态。水平线452表示阈值电池荷电状态，在所述阈值电池荷电状态以下，如果发动机未起动，则可能不会激活ptc加热器。
53.自图4顶部起的第四曲线图是电流流动选择态相对于时间的曲线图。竖直轴线表
示电流流动选择状态，并且当迹线408接近沿着竖直轴线定位的标签“ptc”的水平时，电流可流到ptc加热器。当迹线408接近沿着竖直轴线定位的标签“cat”的水平时，电流可流到电加热催化器。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线408表示电流流动状态。继电器(例如，单掷双刀继电器322)的操作状态可控制电流流动选择状态。
54.自图4顶部起的第五曲线图是乘客舱加热请求状态相对于时间的曲线图。竖直轴线表示乘客舱加热请求状态，并且当迹线410在竖直轴线箭头附近处于较高水平时，请求乘客舱加热。当迹线410在水平轴线附近处于较低水平时，不请求乘客舱加热。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线410表示乘客舱加热请求状态。
55.自图4顶部起的第六曲线图是从电能存储装置(例如，电池)到电加热催化器和ptc加热器的电流流动相对于时间的曲线图。竖直轴线表示电流流动量，并且电流流动量沿竖直轴线箭头方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线412表示从电池到ptc加热器和电加热催化器的电流流动量。
56.在时间t0处，发动机关闭并且催化器温度小于阈值450。电池soc高于阈值452，并且继电器处于允许电流流到ptc加热器的状态。乘客舱加热请求未生效(asserted)，并且从电池到ptc加热器和电加热催化器的电流流动为零。
57.在时间t1处，乘客舱加热请求生效，从而使控制器激活ptc加热器。来自电池的电流增加并且电池荷电状态(soc)开始下降。发动机保持关闭并且催化器温度保持低于阈值450。来自电池的电流流动被引导至ptc加热器，并被阻止流到电加热催化器。
58.在时间t2处，生成发动机起动请求。来自电池的电流流动被引导离开ptc加热器并被引导到电加热催化器。响应于发动机起动请求，阻止电流流到ptc加热器。来自电池的电流流动减少，因为在该示例中，电加热催化器比ptc加热器消耗更少的功率。乘客舱加热请求保持生效，并且气候控制系统风扇(未示出)的转速可以降低。在响应于发动机起动请求而起动发动机之后不久，电池soc开始增加。催化器温度为低，但它会响应于发动机起动请求而开始增加。
59.在时间t3处，催化器温度超过阈值温度450。响应于催化器温度超过阈值450，来自电池的电流流动被引导离开电加热催化器并被引导到ptc加热器。电池soc继续增加，并且乘客舱加热请求保持生效。由于ptc加热器被激活，因此来自电池的电流流动增加。在时间t3之后发生序列中断。
60.刚好在时间t4之前，发动机关闭并且催化器温度小于阈值450。电池soc低于阈值452并且继电器处于允许电流流到电加热催化器的状态。乘客舱加热请求未生效，并且从电池到ptc加热器和电加热催化器的电流流动为零。
61.在时间t4处，乘客舱加热请求生效，但由于soc低，控制器不激活ptc加热器。来自电池的电流不会增加，因为soc为低并且没有向ptc加热器供应电流。发动机保持关闭并且催化器温度保持低于阈值450。来自电池的电流流动为零，并且阻止电流流到ptc加热器和电加热催化器。
62.在时间t5处，生成发动机起动请求。来自电池的电流流动被引导离开ptc加热器并被引导到电加热催化器。响应于发动机起动请求，阻止电流流到ptc加热器。来自电池的电流流动增加。乘客舱加热请求保持生效，并且在响应于发动机起动请求而起动发动机后不
久，电池soc开始增加。催化器温度为低，但它会响应于发动机起动请求而开始增加。
63.在时间t6处，催化器温度超过阈值温度450。响应于催化器温度超过阈值450，来自电池的电流流动被引导离开电加热催化器并被引导到ptc加热器。电池soc继续增加，并且乘客舱加热请求保持生效。由于ptc加热器被激活，因此来自电池的电流流动增加。在时间t6之后发生序列中断。
64.刚好在时间t7之前，发动机关闭并且催化器温度大于阈值450。电池soc高于阈值452，并且继电器处于允许电流流到ptc加热器的状态。乘客舱加热请求未生效，并且从电池到ptc加热器和电加热催化器的电流流动为零。
65.在时间t7处，乘客舱加热请求生效，从而使控制器激活ptc加热器。由于ptc加热器被激活，因此从电池到ptc加热器的电流增加。发动机保持关闭并且催化器温度保持高于阈值450。由于催化器温度高于阈值450，因此阻止来自电池的电流流动到达电加热催化器。
66.在时间t8处，生成发动机起动请求。来自电池的电流流动仍被引导至ptc加热器并被引导远离电加热催化器。来自电池的电流流动保持恒定。乘客舱加热请求保持生效，并且在响应于发动机起动请求而起动发动机后不久，电池soc开始增加。催化器温度开始增加。
67.以这种方式，可在发动机起动期间将来自电能存储装置的电流选择性地输送到电加热催化器或ptc加热器。可经由单个继电器引导电流流动，并且可经由单个晶体管或开关激活ptc加热器或电加热催化器。这可允许从电池汲取的电流量保持在电池规格内。
68.现参考图5，示出了一种用于操作混合动力车辆的方法。所述方法可至少部分地实施为存储在图1和图2的系统中的控制器存储器中的可执行指令。此外，所述方法可包括在物理世界中采取的动作以变换图1和图2的系统的操作状态。另外，所述方法可提供图3所示的操作序列，并且其可包括用于在本文描述的条件下操作传动系的指令。
69.在502处，方法500确定车辆工况。可经由将如图1和图2所示的输入接收到控制器中来确定车辆工况。车辆工况可包括但不限于发动机操作状态、催化器温度、环境空气温度、发动机转速、车辆速度和乘客舱加热请求。在确定车辆工况之后，方法500前进到504。
70.在504处，方法500判断催化器温度是否小于阈值催化器温度并且发动机是否正在运行或是否请求发动机起动。该条件可表示为(cat_t《cat_threshold)and(eng_strt or eng_run)，其中cat_t为催化器温度，cat_threshold为阈值催化器温度，and为逻辑“与”运算，eng_strt为发动机起动请求状态指示符，or为逻辑“或”运算，并且eng_run为发动机运行状态指示符。如果是，则答案为是，并且方法500前进到506。否则，答案为否并且方法500前进到520。
71.在506处，方法500阻止电流流到ptc加热器。在一个示例中，方法500经由设置继电器的操作状态来阻止电流流到ptc加热器，使得电流不可以流到ptc加热器并且使得电流可流到催化器加热器。方法500还可降低可在ptc加热器上方吹送空气的气候控制系统的风扇的转速。通过减慢风扇转速，当经由气候控制系统请求加热时，可减少乘客舱中的冷气流。这样，可改善乘客的舒适度。方法500前进到508。
72.在508处，方法500激活电加热催化器。电加热催化器被激活以通过提高催化器效率来减少发动机排放。可经由增加催化器的温度来增加催化器效率。方法500前进到510。
73.在510处，如果请求发动机起动，则方法500起动发动机。方法500可通过在向发动机供应火花和燃料的同时经由电机旋转发动机来起动发动机。方法500前进到退出。
74.在520处，方法500判断电池soc是否大于阈值电池soc。如果是，则答案为是并且方法500前进到530。否则，答案为否并且方法500前进到522。
75.在522处，方法500阻止电流流到电加热催化器。在一个示例中，方法500经由设置继电器的操作状态来阻止电流流到电加热催化器，使得电流不可以流到电加热催化器并且使得电流可流到pct加热器。方法500前进到524。
76.在524处，方法500允许电流流到ptc加热器，并且如果请求乘客舱加热，则使电流流到ptc加热器。方法500可激活晶体管以使电流流到ptc加热器。方法500前进到526。
77.在526处，如果请求发动机起动，则方法500起动发动机。方法500可通过在向发动机供应火花和燃料的同时经由电机旋转发动机来起动发动机。方法500前进到退出。
78.在530处，方法500阻止电流流到ptc加热器。在一个示例中，方法500经由设置继电器的操作状态来阻止电流流到ptc加热器，使得电流不可以流到ptc加热器并且使得电流可流到催化器加热器。方法500前进到532。
79.在532处，方法500判断是否正在请求发动机起动。如果是，则答案为是并且方法500前进到534。否则，答案为否并且方法500前进到退出。
80.在534处，方法500起动发动机。方法500可通过在向发动机供应火花和燃料的同时经由电机旋转发动机来起动发动机。方法500前进到退出。
81.因此，图5的方法提供了一种车辆操作方法，所述车辆操作方法包括：在第一状态下操作控制器的第一输出以允许电流流到催化器加热器，并且在第二状态下操作所述控制器的所述第一输出以允许电流流到乘客舱加热器；以及操作所述控制器的第二输出以激活所述催化器加热器或所述乘客舱加热器。在第一示例中，所述车辆操作方法包括：其中所述乘客舱加热器是正温度系数(ptc)加热器。在可包括所述第一示例的第二示例中，所述车辆操作方法包括：其中响应于发动机起动请求，经由所述控制器激活所述第一状态。在可包括所述第一示例和所述第二示例中的一者或两者的第三示例中，所述车辆操作方法包括：其中响应于催化器温度大于阈值温度或不存在所述发动机起动请求而激活所述第二状态。在可包括所述第一示例至所述第三示例中的一者或多者的第四示例中，所述车辆操作方法包括：其中所述控制器的所述第一输出联接到继电器。在可包括所述第一示例至所述第四示例中的一者或多者的第五示例中，所述车辆操作方法包括：其中所述第二输出联接到晶体管。在可包括所述第一示例至所述第五示例中的一者或多者的第六示例中，所述车辆操作方法还包括响应于电池荷电状态而操作所述第一输出。在可包括所述第一示例至第六示例中的一者或多者的第七示例中，所述车辆操作方法还包括经由所述控制器监测催化器温度和电池荷电状态，以及当发动机停止时，响应于所述催化器温度小于阈值温度并且所述电池荷电状态小于阈值电荷量，在所述第一状态下操作所述第一输出。
82.图5的方法还提供了一种车辆操作方法，所述车辆操作方法包括：响应于电池荷电状态小于阈值而经由控制器阻止电流流到被配置为加热车辆的乘客舱的正温度系数(ptc)加热器，并且允许电流流到催化器加热器。在第一示例中，所述车辆操作方法还包括响应于所述电池荷电状态而降低被配置为在所述ptc加热器上方吹送空气的风扇的转速。在可包括所述第一示例的第二示例中，所述车辆操作方法还包括响应于发动机未运行而阻止电流流到所述ptc加热器。在可包括所述第一示例和所述第二示例中的一者或两者的第三示例中，所述车辆操作方法还包括响应于发动机运行而允许电流流到所述ptc加热器。在可包括
所述第一示例至所述第三示例中的一者或多者的第四方法中，所述车辆操作方法还包括进一步响应于催化器的温度而阻止电流流到所述ptc加热器。
83.应当注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。此外，本文描述的方法可以是物理世界中的控制器采取的动作和控制器内的指令的组合。本文公开的控制方法和程序的至少一些部分可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可由包括控制器的控制系统结合各种传感器、执行器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体程序可表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务、多线程等)中的一者或多者。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样地，处理次序不一定是实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。可根据所使用的特定策略而重复地执行示出的动作、操作和/或功能中的一者或多者。此外，所述动作、操作和/或功能可以图形表示被编程到发动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，其中所述动作通过结合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令来执行。
84.本说明书到此结束。在不脱离本描述的精神和范围的情况下，本领域技术人员在阅读本描述之后，将想到许多变化形式和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或替代燃料配置操作的i3、i4、i5、v6、v8、v10和v12发动机可以使用本说明书来获益。
85.根据本发明，一种车辆操作方法包括：在第一状态下操作控制器的第一输出以允许电流流到催化器加热器，并且在第二状态下操作所述控制器的所述第一输出以允许电流流到乘客舱加热器；以及操作所述控制器的第二输出以激活所述催化器加热器或所述乘客舱加热器。
86.在本发明的一个方面，所述乘客舱加热器是正温度系数(ptc)加热器。
87.在本发明的一个方面，响应于发动机起动请求，经由所述控制器激活所述第一状态。
88.在本发明的一个方面，响应于催化器温度大于阈值温度或不存在所述发动机起动请求而激活所述第二状态。
89.在本发明的一个方面，所述控制器的所述第一输出联接到继电器。
90.在本发明的一个方面，所述第二输出联接到晶体管。
91.在本发明的一个方面，所述方法包括响应于电池荷电状态而操作所述第一输出。
92.在本发明的一个方面，所述方法包括经由所述控制器监测催化器温度和电池荷电状态，以及当发动机停止时，响应于所述催化器温度小于阈值温度并且所述电池荷电状态小于阈值电荷量，在所述第一状态下操作所述第一输出。
93.根据本发明，提供了一种系统，所述系统具有：发动机，所述发动机包括具有电加热催化器的排气系统；正温度系数(ptc)加热器，所述ptc加热器被配置为加热车辆的乘客舱内的空气；电池；单掷双刀继电器，所述单掷双刀继电器联接到所述电加热催化器和所述ptc加热器；晶体管，所述晶体管联接到所述单掷双刀继电器和所述电池；以及控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的致使所述控制器响应于所述电加热催化器的温度和发动机起动请求而在第一状态下操作所述单掷双刀继电器的可执行指令，以及用于响应于所述发动机运行而在第二状态下操作所述单掷双刀继电器的附加指令。
94.根据实施例，所述电加热催化器与所述ptc加热器电并联。
95.根据实施例，本发明的特征还在于将所述控制器电联接到所述单掷双刀继电器。
96.根据实施例，所述控制器电联接到所述单掷双刀继电器的线圈。
97.根据实施例，所述电池电联接到所述ptc加热器和所述电加热催化器。
98.根据实施例，本发明的特征还在于将所述控制器电联接到所述晶体管。
99.根据实施例，本发明的特征还在于将所述电池电联接到所述晶体管。
100.根据本发明，一种车辆操作方法包括：响应于电池荷电状态小于阈值而经由控制器阻止电流流到被配置为加热车辆的乘客舱的正温度系数(ptc)加热器，并且允许电流流到催化器加热器。
101.在本发明的一个方面，所述方法包括响应于所述电池荷电状态而降低被配置为在所述ptc加热器上方吹送空气的风扇的转速。
102.在本发明的一个方面，所述方法包括响应于发动机未运行而阻止电流流到所述ptc加热器。
103.在本发明的一个方面，所述方法包括响应于发动机运行而允许电流流到所述ptc加热器。
104.在本发明的一个方面，所述方法包括进一步响应于催化器的温度而阻止电流流到所述ptc加热器。