混合动力系统中的扭矩储备的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年12月28日提交的美国临时申请号62/271,764的权益，所述申请通过引用并入本文中。

本发明涉及混合动力系统中的扭矩储备。

背景技术：

在混合动力系统中，使用电动马达和内燃（ic）发动机两者来满足扭矩需求。出于各种原因，存在其中驱动器需要的扭矩和内燃发动机的输出扭矩被故意地设置至不同值的几种情况。通常，内燃发动机暂时以低效方式操作以在延迟之后使内燃发动机输出扭矩与驱动器需要的扭矩匹配。然而，暂时以低效方式操作内燃发动机降低了燃烧效率并导致较差的燃料效率。进一步，如果扭矩请求被过度延迟，那么暂时以低效方式操作内燃发动机还会导致车辆的较低动态性能。

技术实现要素：

在本文中所描述的某些实施例中，可能能够以效率模式（efficiencymode）或性能模式（performancemode）来操作内燃发动机。效率模式将扭矩储备储存在混合动力系统的电池中。性能模式提供快速扭矩响应。在一些实施例中，性能模式与效率模式配合使用，且性能模式能够使用储存在混合动力系统的电池中的扭矩储备来提供快速扭矩响应。本文中所描述的某些方法、装置和系统允许以效率模式或者性能模式中的任一者以高效方式操作内燃发动机，从而改进车辆的燃料经济性、发动机性能或动态性能中的至少一者。效率模式和性能模式并不同时操作，而是替代地能够配合彼此操作，或彼此独立地操作。

一个示例性实施例涉及一种用于混合动力系统的控制器，其包括电子处理器，所述电子处理器被配置成接收定义混合动力系统的当前状态的输入，所述输入包括加速度输入和发动机速度输入。电子处理器还被配置成：基于定义混合动力系统的当前状态的包括加速度输入的输入来确定期望扭矩；基于定义混合动力系统的当前状态的包括发动机速度输入的输入来确定实际扭矩；以及当期望扭矩与实际扭矩不同时，将扭矩策略设置为以高效率水平操作内燃发动机。

另一个示例性实施例涉及一种用于控制混合动力系统的方法。所述方法包括：通过电子处理器接收定义混合动力系统的当前状态的输入，其中，所述输入包括加速度输入和发动机速度输入；通过电子处理器至少部分地基于加速度输入来确定期望扭矩；通过电子处理器至少部分地基于发动机速度输入来确定实际扭矩；以及当期望扭矩与实际扭矩不同时，通过电子处理器将扭矩策略设置为以高效率水平操作内燃发动机。

又另一个示例性实施例涉及一种混合动力系统，其包括：轮子；电池；内燃发动机；电子机器，其联接到电池；传动装置，其被构造成将来自内燃发动机和来自电子机器的扭矩施加到轮子；以及发动机控制单元，其具有电子处理器。电子处理器被配置成：接收定义混合动力系统的当前状态的输入，其中，所述输入包括加速度输入和内燃发动机的发动机速度输入；至少部分地基于加速度输入来确定期望扭矩；至少部分地基于发动机速度输入来确定实际扭矩；以及当期望扭矩与实际扭矩不同时，将扭矩策略设置为以高效率水平操作内燃发动机。

实施例的其他方面将通过考虑详细描述和附图变得显而易见。

附图说明

图1是说明具有混合动力传动系统的车辆的框图，所述混合动力传动系统除了别的之外还包括发动机控制单元，所述发动机控制单元控制内燃发动机和电动马达/发电机。

图2是说明具有混合动力传动系统的另一车辆的框图，所述混合动力传动系统除了别的之外还包括发动机控制单元，所述发动机控制单元控制内燃发动机和电动马达/发电机。

图3是说明具有混合动力传动系统的又另一车辆的框图，所述混合动力传动系统除了别的之外还包括发动机控制单元，所述发动机控制单元控制内燃发动机和电动马达/发电机。

图4是说明用于混合动力系统的传动装置的示意图。

图5是说明用于以效率模式操作混合动力系统的内燃发动机的方法的流程图。

图6是说明在执行图5的方法时期望扭矩曲线、实际扭矩曲线和高效率扭矩轨迹之间的差异的曲线图。

图7是说明用于以性能模式操作混合动力系统的内燃发动机的方法的流程图。

图8是说明在执行图7的方法时期望扭矩曲线、实际扭矩曲线和高效率扭矩轨迹之间的差异的曲线图。

图9是说明用于以另一效率模式操作混合动力系统的内燃发动机的方法的流程图。

图10是说明在执行图9的方法时期望扭矩曲线、实际扭矩曲线和高效率扭矩轨迹之间的差异的曲线图。

具体实施方式

在详细解释任何实施例之前，应理解，本发明在其应用方面不限于在以下描述中陈述的或在以下附图中说明的部件的布置和构造的细节。本发明能够具有其他实施例，且能够以各种方式被实践或实施。

通常，当预测到扭矩的未来突然变化且通过内燃发动机的扭矩匹配策略无法满足扭矩增加的速率时，使用内燃发动机的低效操作。还能够在怠速状态下使用内燃发动机的低效操作，其中即使在对内燃发动机的扭矩需求显著变化时也必须调节怠速速度。

通常，使用内燃发动机的低效操作来在内燃发动机中累积扭矩储备。然而，由于相对缓慢的空气路径动力学，所以增加递送到内燃发动机的燃烧汽缸的空气和燃料的典型扭矩策略无法处理扭矩需求的大幅快速增加。额外地，内燃发动机的低效操作通常通过将火花点火正时设置到非最佳设置被致动。额外地或替代地，也能够经由非最佳喷射正时或某种其他合适的致动技术来致动内燃发动机的低效操作。

如本文中所描述，内燃发动机的发动机控制单元（“ecu”或“控制器”）可具有一个或多个主动扭矩控制策略，例如，一个或多个效率模式和/或性能模式。效率模式可包括扭矩递升（stepup）策略和/或扭矩下降策略。性能模式可包括针对给油（tip-in）策略的扭矩响应。当期望扭矩（例如，驱动器、控制器或其他合适的装置所需要的扭矩）具有与实际扭矩（例如，施加到轮子的扭矩）不同的值时，可使用主动扭矩控制策略。

如本文中所描述的方法、装置和系统允许内燃发动机以高效率水平操作，因此改进混合动力系统（例如，混合动力车辆）的燃料经济性和/或性能。存在从控制器（例如，ecu）到内燃发动机的几个输入，其控制内燃发动机的致动器。所述致动器包括节气门位置、火花正时、喷射正时、凸轮位置正时等等。所述致动器将来自控制器的输入转换成在内燃发动机中的机械动作。能够使用这些致动器的不同组合，以在限定的发动机速度下从内燃发动机产生期望量的发动机扭矩。致动器的每个组合均使用不同量的燃料来实现相同的期望扭矩。换句话说，致动器的每个组合均具有与内燃发动机相关联的不同燃烧效率。在一些实施例中，如本文中所描述的，以“高效率”或以“高效率水平”操作内燃发动机意指使用导致最高效率的80%或更高的那些致动器组合。例如，如本文中所描述的，以“高效率”或以“高效率水平”操作内燃发动机意指使用导致最高效率的90%的那些致动器组合。

图1是车辆100的框图，所述车辆除了别的之外还具有电子控制单元（ecu）102，所述ecu被配置成控制内燃发动机104以效率模式或性能模式进行操作。在图1的示例中，车辆包括发动机控制单元（ecu）102、内燃发动机104、传动装置106、马达/发电机108、电池110、皮带112和轮子114。

在一些示例中，ecu102可包括一个或多个电子处理器（包括微处理器）、控制器、数字信号处理器（dsp）、专用集成电路（asic）、现场可编程门阵列（fpga）或等效的分立或集成逻辑电路。在一些示例中，ecu102可包括多个部件。例如，ecu102可包括以下各者的组合：一个或多个微处理器、一个或多个控制器、一个或多个dsp、一个或多个asic、或一个或多个fpga、以及其他分立或集成逻辑电路。在本文中归因于ecu102的功能可被体现为软件、固件、硬件或其组合。

在一些示例中，ecu102包括存储器。存储器可包括非暂态计算机可读介质。非暂态计算机可读介质包括指令，所述指令在通过电子处理器执行时导致ecu102执行本文中归因于ecu102的各种功能。存储器还可包括各种随机存取存储器（ram）、只读存储器（rom）或其他存储器。如下文进一步详细描述的，存储器可储存以下各者：例如，关于所感测的物理参数的诊断和估计信息或模型；用于以效率模式或性能模式操作内燃发动机104的程序（例如，扭矩策略）；传感器功能，其包括用于感测内燃发动机104、加速器和传动装置106的物理参数的指令；和/或定义何时以效率模式或性能模式操作内燃发动机104的计划表。

在图1的示例中，内燃发动机104经由传动装置106联接到轮子114。内燃发动机104经由皮带112（例如，链条）联接到马达/发电机108。马达/发电机108电连接（如由虚线所示）到电池110。

在图1的示例中，ecu102通信地联接到内燃发动机104、传动装置106和马达/发电机108并且能够控制以上各者。如下文更详细地描述的，当在期望扭矩和实际扭矩之间存在差异时，ecu102能够控制内燃发动机104、传动装置106和马达/发电机108以效率模式或性能模式操作。

在效率模式中，ecu102能够控制内燃发动机104以高效的方式操作，且能够经由马达/发电机108（即，电子机器）将由内燃发动机104产生的多余扭矩储存在电池110中。例如，当ecu102确定期望扭矩与实际扭矩不同时，ecu102经由内燃发动机104和马达/发电机108之间的皮带112来增加内燃发动机104上的发电机负荷，同时期望扭矩与实际扭矩不同。ecu102能够控制马达/发电机108从增加的发电机负荷产生扭矩储备并将该扭矩储备储存在电池110中。例如，马达/发电机108能够使用电磁感应将从内燃发动机104上的发电机负荷获得的机械能转换为电能（即，扭矩储备）。也就是说，机械能能够用来在暴露于时变磁场的导体两端产生电动势。以这种方式，来自多余扭矩的多余能量（即，多余机械能）并未经由内燃发动机104的低效操作被被浪费，而是替代地多余机械能能够被转换并作为电能（即，扭矩储备）储存在电池110中，其稍后（例如，在性能模式期间）能够被使用。

额外地或替代地，在性能模式中，ecu102能够控制马达/发电机108满足内燃发动机104所无法供应的扭矩需求的快速增加。例如，当ecu102确定期望扭矩与实际扭矩不同时，ecu102控制马达/发电机108经由皮带112将期望扭矩差异提供到内燃发动机104以满足扭矩需求。在一些实施例中，马达/发电机108将期望扭矩差异从已储存在电池110中的扭矩储备提供到内燃发动机104。在一些实施例中，ecu102控制马达/发电机108在内燃发动机104的扭矩输出增加到期望扭矩的新的期望水平时使扭矩输出缓慢地斜降。

图2是说明具有混合动力传动系统的另一车辆200的框图，所述混合动力传动系统除了别的之外还包括发动机控制单元（ecu）202，所述ecu控制内燃发动机204和电动马达/发电机206。在图2的示例中，车辆200包括发动机控制单元（ecu）202、内燃发动机204、马达/发电机206、传动装置208、电池210、第一可选离合器212、第二可选离合器214和轮子216。

在图2的示例中，内燃发动机204经由第一可选离合器212联接到马达/发电机206。马达/发电机206经由第二可选离合器214联接到传动装置208，且传动装置208联接到轮子216。马达/发电机206还电连接（如由虚线所示）到电池210。

在图2的示例中，ecu202通信地联接到内燃发动机204、第一可选离合器212、马达/发电机206、第二可选离合器214和传动装置208并且能够控制以上各者。如下文更详细地描述的，当在期望扭矩和实际扭矩之间存在差异时，ecu202能够控制内燃发动机204、第一可选离合器212、马达/发电机206、第二可选离合器214和传动装置208以效率模式或性能模式操作。

在效率模式中，ecu202能够控制内燃发动机204以高效的方式操作，且经由马达/发电机206（也称为“电子机器”）将由内燃发动机204产生的多余扭矩转换为电能并储存在电池210中。例如，当ecu202控制第一和第二可选离合器212和214至少部分地闭合时且当ecu202确定期望扭矩与实际扭矩不同时，ecu202增加马达/发电机206的发电机负荷，同时期望扭矩与实际扭矩不同。ecu202控制马达/发电机206从增加的发电机负荷产生扭矩储备并将扭矩储备储存在电池210中。以这种方式，当期望扭矩与实际扭矩不同时，来自多余扭矩的多余能量并未因内燃发动机204的低效操作而被浪费掉，而是替代地多余能量能够作为扭矩储备被储存在电池210中，其稍后（例如，在性能模式期间）能够被使用。

额外地或替代地，在性能模式中，ecu202能够控制马达/发电机206满足内燃发动机204所无法供应的扭矩需求的快速增加。例如，当ecu202控制第一和第二可选离合器212和214至少部分地闭合时且当ecu202确定期望扭矩与实际扭矩不同时，ecu202能够控制马达/发电机206将期望扭矩差异提供到传动装置208，从而允许实际扭矩类似于期望扭矩（即，满足扭矩需求）。在一些实施例中，马达/发电机206将期望扭矩差异从已储存在电池210中的扭矩储备提供到传动装置208。在一些实施例中，ecu202控制马达/发电机206在内燃发动机204的扭矩输出达到扭矩的新的期望水平时使扭矩输出缓慢地斜降。

图3是说明具有混合动力传动系统的又另一车辆300的框图，所述混合动力传动系统除了别的之外还包括发动机控制单元（ecu）302，所述ecu控制内燃发动机304和电动马达/发电机306。在图3的示例中，车辆300包括发动机控制单元（ecu）302、内燃发动机304、马达/发电机306、传动装置308、电池310和轮子312。

在图3的示例中，内燃发动机304和马达/发电机306各自单独地联接到传动装置308，且传动装置308联接到轮子312。马达/发电机306还电连接（如由虚线所示）到电池310。

在图3的示例中，ecu302通信地联接到内燃发动机304、马达/发电机306和传动装置308并且能够控制以上各者。如下文更详细地描述的，当期望扭矩和实际扭矩之间存在差异时，ecu302能够控制内燃发动机304、马达/发电机306和传动装置308以效率模式或性能模式操作。

在一个示例中，在效率模式中，ecu302控制内燃发动机304以高效的方式操作，且经由马达/发电机306（也称为“电子机器”）将由内燃发动机304产生的多余扭矩储存在电池310中。例如，当ecu302确定期望扭矩与实际扭矩不同时，ecu302增加马达/发电机306的发电机负荷，同时期望扭矩与实际扭矩不同。ecu302控制马达/发电机306从增加的发电机负荷产生扭矩储备并将扭矩储备储存在电池310中。以这种方式，当期望扭矩与实际扭矩不同时，来自多余扭矩的多余能量并未因内燃发动机304的低效操作而被浪费，而是替代地多余能量能够作为扭矩储备被储存在电池310中，其稍后（例如，在性能模式期间）能够被使用。

额外地或替代地，在性能模式期间，ecu302控制马达/发电机306满足扭矩需求的快速增加。例如，当ecu302确定期望扭矩与实际扭矩不同时，ecu302控制马达/发电机306将期望扭矩差异提供到传动装置308，从而允许实际扭矩类似于期望扭矩（即，满足扭矩需求）。在一些实施例中，马达/发电机306将期望扭矩差异从已储存在电池310中的扭矩储备提供到传动装置308。在一些实施例中，ecu302控制马达/发电机306在内燃发动机304的扭矩输出达到扭矩的新的期望水平时使扭矩输出缓慢斜降。

图4是说明用于混合动力系统的传动装置400的示意图。在图4的示例中，传动装置400包括马达/发电机齿轮402、发动机齿轮404a-404c（统称为“发动机齿轮404”）和输出齿轮406。马达/发电机齿轮402连接到发动机齿轮404且发动机齿轮404连接到输出齿轮406。输出齿轮406连接到如上所述的轮子。马达/发电机齿轮402由如上所述的马达/发电机来控制。发动机齿轮由如上所述的内燃发动机来控制。

当内燃发动机操作时，发动机齿轮404将扭矩（例如，如上文和下文所描述的发动机扭矩）提供到输出齿轮406。当马达/发电机操作时，马达/发电机齿轮402从输出齿轮406要么添加扭矩（例如，添加如下所述的期望多余扭矩）要么减去扭矩（例如，减去如下所述的期望扭矩差异）。例如，在如下文更详细地描述的性能模式中，马达/发电机齿轮402添加期望多余扭矩。相反，在如下文更详细地描述的效率模式中，马达/发电机齿轮402从输出齿轮减去期望扭矩差异。以这种方式，传动装置400能够以效率模式和性能模式来操作混合动力系统，如下文更详细地描述的。

图5是说明用于以效率模式操作混合动力系统的内燃发动机的方法500的流程图。在图5的示例中，在框502处，如上所述的发动机控制单元（ecu）接收以下各者：定义混合动力系统的当前状态的输入，包括加速度输入（例如，踏板位置输入）和发动机速度输入；和/或其他合适的输入，其指示期望扭矩或实际扭矩。在框504处，ecu根据所述输入中的一些或全部来确定期望扭矩（tdes）和实际扭矩（tinit）。换句话说，基于混合动力系统的当前状态来确定期望扭矩和实际扭矩。例如，混合动力系统的当前状态包括如上所述的内燃发动机的发动机速度、致动器位置（火花、喷射、凸轮正时等等）、和/或传感器反馈。额外地，在一些实施例中，期望扭矩受来自驱动器的反馈（例如，来自加速器、制动器、离合器、传动装置和/或齿轮的反馈）和来自车辆及周围环境的信息（例如，车辆速度、交通信息、摄像机输入、雷达输入等等）的影响。在框506处，在确定期望扭矩和实际扭矩之后，ecu在期望扭矩和实际扭矩不同时，将扭矩策略设置为以高效率水平操作内燃发动机。

为设置扭矩策略，在决策框508处，ecu确定是否存在增加扭矩的需求（例如，驱动器要求增加扭矩）。在确定不存在增加扭矩的需求时（决策框508处“否”），在框510处，ecu维持实际扭矩。在确定存在增加扭矩的需求时（决策框508处“是”），在决策框512处，ecu确定内燃发动机是否能够提供期望扭矩。在确定内燃发动机能够提供期望扭矩时（决策框512处“是”），在框514处，ecu将发动机扭矩（tengine）设置为等于期望扭矩。在确定内燃发动机无法提供期望扭矩时（决策框512处“否”），在决策框516处，ecu确定是否满足启用条件。所述启用条件是整体混合动力系统的方面。例如，启用条件包括电池的充电状态、马达/发电机的温度、马达/发电机的能力（例如，扭矩能力）、及整体混合动力系统的其他合适的条件。在确定不满足启用条件时（决策框516处“否”），在框518处，ecu维持实际扭矩（例如，经由火花延迟的低效燃烧）且不激活效率模式。在确定满足启用条件时（决策框516处“是”），在框520处，ecu以效率模式操作内燃发动机。

为以效率模式操作内燃发动机，在框522处，ecu产生在实际扭矩和期望扭矩之间的高效率扭矩轨迹。在框524处，ecu确定在高效率扭矩轨迹和实际扭矩之间的多余扭矩差异。在框526处，ecu以高效率扭矩轨迹（即，高效率水平）操作内燃发动机（例如，以高效率设置使用内燃发动机的致动器）。在框528处，ecu控制电子机器（例如，如上所述的马达/发电机）吸收多余扭矩差异并从多余扭矩差异的吸收产生扭矩储备。在框530处，ecu还控制电子机器将扭矩储备储存在电池中，如上所述。在一些实施例中，ecu可确定多余扭矩差异超出了马达/发电机的扭矩能力，且ecu可控制马达/发电机仅吸收多余扭矩差异的一部分。例如，多余扭矩差异的所述部分可等于或小于马达/发电机的扭矩能力。

在决策框532处，ecu确定高效率扭矩轨迹是否等于期望扭矩或在期望扭矩的某公差内（例如，在期望扭矩的10%内，或取决于混合动力系统的应用的某其他公差）。在确定高效率扭矩轨迹等于期望扭矩或在期望扭矩的某公差内时（决策框532处“是”），ecu停用效率模式。在确定高效率扭矩轨迹不等于期望扭矩或不在期望扭矩的某公差内时（决策框532处“否”），在决策框516处，只要仍满足启用条件（决策框516处“是”），则ecu便继续以效率模式操作内燃发动机。

图6是说明当执行图5的方法时期望扭矩曲线552、实际扭矩曲线554和高效率扭矩轨迹556之间的差异的示意图。在图6的示例中，直到时间t1，期望扭矩552和实际扭矩554相等且内燃发动机以高效率水平操作。在时间t1，ecu确定在期望扭矩552和实际扭矩554之间存在差异（例如，存在增加扭矩的需求），且ecu在期望扭矩552和实际扭矩554之间存在差异时将扭矩策略设置为以高效率水平操作内燃发动机。

为设置扭矩策略，ecu确定内燃发动机是否能够提供期望扭矩552。如果在时间t1，ecu确定内燃发动机无法提供期望扭矩552，那么ecu确定是否满足如上所述的启用条件。如果在时间t1，ecu确定能够满足启用条件，那么ecu以效率模式操作内燃发动机以捕获扭矩储备（例如，将机械能转换成电能）。

为以效率模式操作内燃发动机，在时间t1和时间t3之间，ecu产生在期望扭矩552和实际扭矩554之间的高效率扭矩轨迹556。高效率扭矩轨迹556是发动机在正以高效率水平操作时所能够采取的从实际扭矩554到期望扭矩552的扭矩轨迹。在时间t1和时间t3之间，ecu还确定在高效率扭矩轨迹556和实际扭矩554之间的多余扭矩差异。在时间t1和时间t3之间，ecu以高效率扭矩轨迹556（即，高效率水平）操作内燃发动机。在时间t1和时间t3之间，ecu控制电子机器吸收多余扭矩差异（例如，如上所述的马达/发电机）并从多余扭矩差异的吸收中产生扭矩储备。在时间t1和时间t3之间，ecu还控制电子机器将扭矩储备储存在电池中。在时间t2，ecu确定内燃发动机能够提供期望扭矩552。应理解，在时间t1和时间t3之间，如图6中所说明的，实际扭矩554不等于高效率扭矩轨迹556，这是因为ecu正以如上所述的效率模式操作内燃发动机。

在时间t3，ecu确定高效率扭矩轨迹556等于期望扭矩552并停用效率模式。与时间tl之前的情况类似，在时间t3之后，期望扭矩552和实际扭矩554再次相等且内燃发动机仍以高效率水平操作。

图7是说明用于以性能模式操作混合动力系统的如上所述的内燃发动机的方法600的流程图。在图7的示例中，在框602处，如上所述的发动机控制单元（ecu）接收以下各者：定义混合动力系统的当前状态的输入，包括加速度输入（例如，踏板位置输入）、发动机速度输入、齿轮输入（例如，齿轮位置输入）；和/或其他合适的输入，其指示期望扭矩或实际扭矩。在框604处，ecu根据所述输入中的一些或全部来确定期望扭矩（tdes）和实际扭矩（tinit）。换句话说，基于混合动力系统的当前状态来确定期望扭矩和实际扭矩。例如，混合动力系统的当前状态包括内燃发动机的发动机速度、致动器位置（火花、喷射、凸轮正时等等）和/或传感器反馈。额外地，在一些实施例中，期望扭矩受来自驱动器的反馈（例如，来自加速器、制动器、离合器和/或齿轮的反馈）和来自车辆及周围环境的信息（例如，车辆速度、交通信息、摄像机输入、雷达输入等等）的影响。在确定期望扭矩和实际扭矩之后，在框606处，ecu在期望扭矩和实际扭矩不同时，将扭矩策略设置为以高效率水平操作内燃发动机。

为设置扭矩策略，在决策框608处，ecu确定是否存在增加扭矩的需求（例如，驱动器要求增加扭矩）。在确定不存在增加扭矩的需求时（决策框608处“否”），在框610处，ecu维持实际扭矩。在确定存在增加扭矩的需求时（决策框608处“是”），在决策框612处，ecu确定内燃发动机是否能够提供期望扭矩。在确定内燃发动机能够提供期望扭矩时（决策框612处“是”），在框614处，ecu将发动机扭矩（tengine）设置为等于期望扭矩。在确定内燃发动机无法提供期望扭矩时（决策框612处“否”），在决策框616处，ecu确定是否满足如上所述的启用条件。在确定不满足如上所述的启用条件时（决策框616处“否”），在框618处，ecu维持实际扭矩（例如，经由火花延迟的低效燃烧）且不激活性能模式。在确定满足如上所述的启用条件时（决策框616处“是”），在框620处，ecu以性能模式操作内燃发动机。

为以性能模式操作内燃发动机，在框622处，ecu产生高效率扭矩轨迹。在框624处，ecu确定在高效率扭矩轨迹和期望扭矩之间的期望多余扭矩。在框626处，ecu以高效率扭矩轨迹（即，高效率水平）操作内燃发动机。在框628处，ecu控制电子机器（例如，如上所述的马达/发电机）将期望多余扭矩输出到混合动力系统的传动装置。换句话说，ecu控制电子机器使用来自电源的电力（例如，在制动期间由于恢复产生的电力、由于从电源插座给电池充电产生的电力、来自储存在电池中的扭矩储备的电力、或任何其他合适的电源）以提供期望多余扭矩。在框630处，ecu还控制传动装置将额外于正以高效率扭矩轨迹操作的内燃发动机的扭矩的期望多余扭矩输出到混合动力系统的轮子。以这种方式，ecu能够控制传动装置输出满足期望扭矩的实际扭矩。

在决策框632处，ecu确定高效率扭矩轨迹是否等于期望扭矩或在期望扭矩的某公差内。在ecu确定高效率扭矩轨迹等于期望扭矩或在期望扭矩的某公差内时（决策框632处“是”），在框634处，ecu停用性能模式。在ecu确定高效率扭矩轨迹不等于期望扭矩或不在期望扭矩的某公差内时（决策框632处“否”），在决策框616处，只要仍满足启用条件（决策框616处“是”），ecu便继续以性能模式操作内燃发动机。

图8是说明当执行图7的方法时在期望扭矩曲线652、实际扭矩曲线654和高效率扭矩轨迹656之间的差异的示意图。在图8的示例中，直到时间t4，期望扭矩652和实际扭矩654相等且内燃发动机以高效率水平操作。在时间t4，ecu确定在期望扭矩652和实际扭矩654之间存在差异（例如，存在增加扭矩的需求），且ecu在期望扭矩652和实际扭矩654之间存在差异时，将扭矩策略设置为以高效率水平操作内燃发动机。

为设置扭矩策略，ecu确定内燃发动机是否能够提供期望扭矩652。如果在时间t4，ecu确定内燃发动机无法提供期望扭矩652，那么ecu确定是否满足如上所述的启用条件。如果在时间t4，ecu确定能够满足启用条件，那么ecu以性能模式操作内燃发动机。

为以性能模式操作内燃发动机，在时间t4和时间t5之间，ecu产生高效率扭矩轨迹656。高效率扭矩轨迹656是发动机在正以高效率水平操作时所能够采取的扭矩轨迹。在时间t4和时间t5之间，ecu还确定在高效率扭矩轨迹656和期望扭矩652之间的期望多余扭矩。在时间t4和时间t5之间，ecu以高效率扭矩轨迹656（即，高效率水平）操作内燃发动机。在时间t4和时间t5之间，ecu控制电子机器输出期望多余扭矩（例如，如上所述的马达/发电机）。例如，ecu控制电子机器使用储存在电池中的电能来输出期望多余扭矩（即，机械能）。在一些实施例中，由电子机器使用以输出期望扭矩652的电能中的一些或全部可以是由于以效率模式操作内燃发动机而被储存在电池中的扭矩储备，如上文和下文更详细地描述的。应理解，在时间t4和时间t5之间，如图8中所说明的，实际扭矩654等于期望扭矩652而非高效率扭矩轨迹656，这是因为ecu正以如上所述的性能模式操作内燃发动机。

在时间t5，ecu确定高效率扭矩轨迹656等于期望扭矩652并停用性能模式。与时间t4之前的情况类似，在时间t5之后，期望扭矩652和实际扭矩654再次相等且内燃发动机仍以高效率操作。

图9是说明用于以另一效率模式操作混合动力系统的如上所述的内燃发动机的方法700的流程图。在图9的示例中，在框702处，如上所述的发动机控制单元（ecu）接收以下各者：定义混合动力系统的当前状态的输入，包括加速度输入（例如，踏板位置输入）、发动机速度输入、齿轮输入（例如，齿轮位置输入）；和/或其他合适的输入，其指示期望扭矩或实际扭矩。在框704处，ecu根据所述输入中的一些或全部来确定期望扭矩（tdes）和实际扭矩（tinit）。换句话说，基于混合动力系统的当前状态来确定期望扭矩和实际扭矩。例如，混合动力系统的当前状态包括内燃发动机的发动机速度、致动器位置（火花、喷射、凸轮正时等等）、和/或传感器反馈。额外地，在一些实施例中，期望扭矩受来自驱动器的反馈（例如，来自加速器、制动器、离合器和/或齿轮的反馈）和来自车辆及周围环境的信息（例如，车辆速度、交通信息、摄像机输入、雷达输入等等）的影响。在确定期望扭矩和实际扭矩之后，在框706处，ecu当期望扭矩和实际扭矩不同时，将扭矩策略设置为以高效率水平操作内燃发动机。

为设置扭矩策略，在决策框708处，ecu确定是否存在减小扭矩的需求（例如，扭矩突然和暂时下降、换档）。在确定不存在减小扭矩的需求时（决策框708处“否”），在框710处，ecu维持实际扭矩。在确定存在减小扭矩的需求时（决策框708处“是”），在决策框712处，ecu确定是否满足如上所述的启用条件。在确定不满足启用条件时（决策框712处“否”），在框714处，ecu维持实际扭矩（例如，经由火花延迟的低效燃烧）且不激活效率模式。在确定满足启用条件时（决策框712处“是”），在框716处，ecu以效率模式操作内燃发动机。

为以效率模式操作内燃发动机，在框718处，ecu产生高效率扭矩轨迹。所述高效率扭矩轨迹是发动机在正以高效率水平操作（例如，内燃发动机的致动器以高效率设置操作）时所能够采取的扭矩轨迹。在框720处，ecu确定在高效率扭矩轨迹和期望扭矩之间的多余扭矩差异。在框722处，ecu以高效率扭矩轨迹（即，高效率水平）操作内燃发动机。在框724处，ecu控制电子机器吸收多余扭矩差异（例如，如上所述的马达/发电机）并从多余扭矩差异的吸收中产生扭矩储备。在框726处，ecu还控制电子机器将扭矩储备储存在电池中。在一些实施例中，ecu可确定多余扭矩差异超出马达/发电机的扭矩能力，且ecu可控制马达/发电机仅吸收多余扭矩差异的一部分。例如，多余扭矩差异的所述部分可等于或小于马达/发电机的扭矩能力。

在决策框728处，ecu确定高效率扭矩轨迹是否等于期望扭矩或在期望扭矩的某公差内。在确定高效率扭矩轨迹等于期望扭矩或在期望扭矩的某公差内时（决策框728处“是”），在框730处，ecu停用效率模式。在确定高效率扭矩轨迹不等于期望扭矩或不在期望扭矩的某公差内时（决策框728处“否”），在决策框712处，只要仍满足如上所述的启用条件（决策框712处“是”），ecu便继续以效率模式操作内燃发动机。

图10是说明当执行图9的方法时在期望扭矩曲线752、实际扭矩曲线754和高效率扭矩轨迹756之间的差异的示意图。在图10的示例中，直到时间t6，期望扭矩752和实际扭矩754相等且内燃发动机以高效率操作。在时间t6，ecu确定在期望扭矩752和实际扭矩754之间存在差异（例如，存在减小扭矩或扭矩突然和暂时下降的需求），且ecu在期望扭矩752和实际扭矩754之间存在差异时，将扭矩策略设置为以高效率水平操作内燃发动机。

为设置扭矩策略，ecu确定是否能够满足如上所述的启用条件。如果在时间t6，ecu确定能够满足启用条件，那么ecu以效率模式操作内燃发动机以捕获扭矩储备（例如，将机械能转换成电能）。

为以效率模式操作内燃发动机，在时间t6和时间t7之间，ecu产生高效率扭矩轨迹756。高效率扭矩轨迹756是发动机在正以高效率水平操作时所能够采取的扭矩轨迹。在时间t6和时间t7之间，ecu还确定在高效率扭矩轨迹756和期望扭矩752（或实际扭矩754）之间的多余扭矩差异。在时间t6和时间t7之间，ecu以高效率扭矩轨迹756（即，高效率水平）操作内燃发动机。在时间t6和时间t7之间，ecu控制电子机器吸收多余扭矩差异（例如，如上所述的马达/发电机）并从多余扭矩差异的吸收中产生扭矩储备（即，电能）。在时间t6和时间t7之间，ecu还控制电子机器将扭矩储备储存在电池中。应理解，在时间t6和时间t7之间，如图10中所说明的，实际扭矩754等于期望扭矩752而非高效率扭矩轨迹756，这是因为ecu正以如上所述的效率模式操作内燃发动机。

在时间t7，ecu确定高效率扭矩轨迹756等于期望扭矩752并停用效率模式。与时间t6之前的情况类似，在时间t7之后，期望扭矩752和实际扭矩754再次相等且内燃发动机仍以高效率操作。

因此，实施例除了别的之外提供了当期望扭矩与实际扭矩不同时，用于以效率模式或性能模式以高效率操作内燃发动机的装置、系统和方法。效率模式产生能够被储存在混合动力系统的电池中的扭矩储备。性能模式提供来自储存在混合动力系统中的电能（例如，储存在电池中的扭矩储备）的快速扭矩响应。在一个示例中，当期望扭矩大于实际扭矩时，使用第一效率模式。在另一个示例中，当期望扭矩大于实际扭矩时，使用性能模式。在又另一个示例中，当期望扭矩小于实际扭矩时，使用第二效率模式。以效率模式或性能模式以高效率操作内燃发动机提高了燃料效率和混合动力系统的整体性能。应理解，效率模式（例如，第一或第二效率模式）和性能模式能够彼此配合或彼此独立地被使用。另外，应理解，由控制器执行的功能能够以众多配置加以组合和分布。所附权利要求中阐述了本发明的各种特征和优点。