CN101790629A - 预测内燃发动机的临时力矩表现的方法以及具有该临时力矩表现的汽车的车载电气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明尤其是涉及一种用于降低汽车的能量消耗的方法，所述汽车具有内燃发动机和至少一个车载电气系统，在该至少一个车载电气系统上连接了至少一个第一耗电设备。为了在降低能量消耗的情况下实现效率高的车载电气系统，建议内燃发动机在第一工作状态下以第一喷油量和第一点火时刻工作。内燃发动机在第二工作状态下以相对于第一喷油量更高的第二喷油量和第二点火时刻工作，其中第二点火时刻相对于第一点火时刻在第二喷油量的情况下在内燃发动机的功率输出容量方面是不利的。内燃发动机在第三工作状态下以第二喷油量和基本上第一点火时刻工作，从而内燃发动机的功率输出容量在第三工作状态下比在第二工作状态下要高。设置在汽车中的行驶状况采集装置(103，104，105)预先基于驾驶者在控制汽车时到目前为止的行为和/或汽车到目前为止的行为来识别很可能就要发生的特殊行驶状况，并且让内燃发动机从第一工作状态进入第二工作状态。

Description

预测内燃发动机的临时力矩表现的方法以及具有该临时力矩表现的汽车的车载电气系统
技术领域
本发明尤其是涉及一种用于降低具有至少一个车载电气系统的汽车的能量消耗的方法，在该车载电气系统上连接了至少一个耗电设备。
背景技术
汽车中耗电设备的数量已经显著增加。为了减少汽车中CO2的排放量，用耗电设备来代替液压工作的耗能设备。由此在某些情况下例如用电转向器(EPS)代替汽车的液压转向器。但是这样的耗电设备可能在短时间内对汽车车载电气系统提出很高的功率要求。由此还产生对汽车的车载电气系统稳定性的高要求。尤其是在短时间内出现很高负荷的情况下必须提供足够高的电压或电功率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种方法，可以实现高效率的车载电气系统，此外还能减少汽车的能量消耗。
该技术问题通过具有相关独立权利要求的特征的方法和车载电气系统来解决。本发明的优选实施方式是从属权利要求的主题。
本发明的一个方面在于，内燃发动机在第一工作状态下以第一喷油量和第一点火时刻工作。例如，汽车的发电机以及汽车的电池一起向车载电气系统供电，以便向耗电设备提供足够的电压。发电机可以在该第一工作状态下完全无负荷。
在第二工作状态下，内燃发动机以相对于第一喷油量更高的第二喷油量和第二点火时刻工作。第二点火时刻相对于第一点火时刻在第二喷油量的情况下在内燃发动机的功率输出容量方面是不利的。比第一喷油量更高的第二喷油量提高了内燃发动机的功率输出容量，并且使得内燃发动机向汽车的发电机输出更高的转矩。如果没有应对措施，这会让驾驶者吃惊地发现内燃发动机的转数提高了，从而驾驶者有了存在故障的印象。为了补偿该转矩升高，根据本发明在第二工作状态下点火时刻从第一点火时刻设置为第二点火时刻，由此内燃发动机的效率及其转矩优选基本上减小了通过提高喷油量而提高内燃发动机的转矩那样的程度。第二工作状态的这个结果是内燃发动机的力矩表现，并且内燃发动机的转数在从第一工作状态过渡到第二工作状态时基本保持恒定。
在第三工作状态下，内燃发动机以第二喷油量和基本上第一点火时刻工作，从而内燃发动机的功率输出容量和转矩在第三工作状态下比在第二工作状态下要高。
设置在汽车中的行驶状况采集装置预先基于驾驶者在控制汽车时到目前为止的行为和/或汽车到目前为止的行为来识别很可能就要发生的特殊行驶状况，并且让内燃发动机从第一工作状态进入第二工作状态。根据本发明，通过识别很可能就要发生的特殊行驶状况，内燃发动机的力矩表现由于喷油量的升高而产生，该力矩表现在短时间内实际需要车载电压稳定时就用于稳定车载电压。
在本发明的一种实施方式中，耗电设备是汽车的电操纵的转向器或车身调节系统或车身支持系统，而很可能就要发生的特殊行驶状况是停车和/或避车过程(Rangiervorgang)。这是一种车载电气系统中的低电压会让驾驶者特别不舒服地觉察到的行驶状况。
在已知的车载电气系统中，在接通对该车载电气系统施加较大负荷的耗电设备、如电转向器时，会导致发电机的加载延迟。这是通过该耗电设备首先由汽车电池供电然后越来越多地由发电机供电而产生的。典型地，该过程、即所谓的加载响应会持续若干秒。由于这种延迟，避免了内燃发动机在接通电流需求高的耗电设备时的更强转数波动。
在本发明的一种优选实施方式中，车载电气系统的增大的电负荷尤其是在内燃发动机的第三工作状态下基本上无延迟地传递给汽车的发电机。因此在该优选实施方式中，尤其是在第三工作状态下，不进行所谓的加载响应过程。
在本发明的一种优选实施方式中，行驶状况采集装置在识别出特殊的行驶状况时，使得内燃发动机从第二工作状态进入第三工作状态。由于本发明的第二工作状态下的力矩表现，可以通过技术上可非常快实现的点火时刻的调节在过渡到第三工作状态的过程中非常短暂地提供由内燃发动机保持的转矩。内燃发动机不会熄火，而是可以向发电机输出所需要的转矩。发电机可以向车载电气系统输送更高的电功率，并且电压得到稳定，或者尽管在车载电气系统中有突然出现的更高负荷也不会中断。
在本发明的一种实施方式中，行驶状况采集装置根据车载电气系统的电压是否马上中断来识别特殊行驶状况的(实际)出现。对电压的监控以及必要时对点火角的增加转矩的调节可以在技术上比较简单和廉价地实现。
在本发明的一种实施方式中，行驶状况采集装置考虑当前的驾驶者是谁以及他以前的行为是怎样的。当前的驾驶者尤其是可以借助他所使用的车钥匙而得到识别。由此预测就要出现停车和/或避车过程的命中率可以得到提高。如果行驶状况采集装置例如识别出有关驾驶者一直都展示出有特征性的行为，则提高了识别出就要出现停车和/或避车过程的命中率。
在本发明的第一实施方式中，由行驶状况采集装置确定汽车的速度是否低于预定的阈值，是否已切入倒挡，以及当前转向角的绝对值与早先某一时刻的转向角绝对值之差是否大于预定的阈值。在某些情况下，根据本发明让内燃发动机从第一工作状态进入第二工作状态，并且假定已经进入所谓的“回轮操作过程”，该过程是本发明用于导入停车和/或避车过程的三个替换方案中的第一个。
在本发明的第二实施方式中，由行驶状况采集装置确定汽车的速度是否低于预定的阈值，汽车的速度是否低于该阈值有一段预定的时间，当前转向角的绝对值与预定转向角阈值的绝对值之差是否大于预定的阈值。在某些情况下，根据本发明让内燃发动机从第一工作状态进入第二工作状态，并且假定已经进入所谓的“转向操作过程”，该过程是本发明用于导入停车和/或避车过程的三个替换方案中的第二个。
在本发明的第三实施方式中，由行驶状况采集装置确定是否切入倒挡，汽车的速度是否低于预定阈值，当前转向角的绝对值与早先某一时刻的转向角绝对值之差是否大于预定的阈值，汽车的速度是否低于该预定阈值有一段预定的时间，以及所述转向角是否大于预定阈值。在某些情况下，根据本发明让内燃发动机从第一工作状态进入第二工作状态，并且假定已进入所谓的“静止操作过程”，该过程是本发明用于导入停车和/或避车过程的三个替换方案中的第三个。
此外，本发明还提出汽车的车载电气系统，该车载电气系统具有由程序控制的行驶状况采集装置，该行驶状况采集装置执行本发明的方法。此外，提出一种由程序控制的行驶状况采集装置，该行驶状况采集装置执行本发明的方法或者允许该方法的执行。
附图说明
下面借助流程图以停车或避车过程为例详细解释本发明的方法。相同的附图标记表示相同或作用相同的功能：
图1示出具有3个并行工作的算法的本发明方法的流程图，这些算法分别识别出具有特殊配置的一个就要发生的停车或避车过程；
图2示出用于识别就要发生的停车或避车过程的3个并行工作的算法中的第一个算法；
图3示出用于识别就要发生的停车或避车过程的3个并行工作的算法中的第二个算法；以及
图4示出用于识别就要发生的停车或避车过程的3个并行工作的算法中的第三个算法。
具体实施方式
本发明所述方法的出发点如下所述。汽车具有电转向器或车身调节系统和/或车身支持系统。所述电转向器在手动执行停车操作和停车或避车过程时需要足够高的电压。如果该停车操作由于汽车工作过程中CO2的减少而在车载电气系统电压降低的情况下执行，则所述转向器是很难操纵的。这对于驾驶者来说尤其是在要快速进行停车或避车操作的情况下是不舒服的。通过本发明的方法可以非常可靠地识别马上就要发生的停车操作，然后车载电气系统电压从该停车操作之前短时间到该停车操作之后的短时间为止被升高，然后又被降低以重新减少CO2。
图1示出本发明所述方法的流程图100，具有三个并行工作的算法103、104、105，它们分别识别具有特殊配置的一个就要发生的停车或避车过程。本发明的方法100从开始步骤101开始。在步骤102中检查汽车的内燃发动机是否在工作。如果没有，该步骤被重新执行。如果工作了，则分别并行地执行用于识别回轮操作过程的算法103“回轮操作”、用于识别转向操作过程的算法104“转向操作”，以及用于识别静止操作过程的算法105“静止操作”。
如果在回轮操作算法103的范围内在步骤107中识别出回轮操作，则本发明的方法从要发生或已经发生了的停车和/或避车过程(步骤111“停车&避车＝真”)出发，供电电压被临时在该停车和/或避车过程的持续时间内提高到更高的第二水平。如果在转向操作算法104的范围内在步骤108中识别出转向操作，则本发明的方法从要发生或已经发生了的停车和/或避车过程(步骤111“停车&避车＝真”)出发，供电电压被临时在该停车和/或避车过程的持续时间内提高到更高的第二水平。如果在静止操作算法105的范围内在步骤109中识别出静止操作，则本发明的方法从要发生或已经发生了的停车和/或避车过程(步骤111“停车&避车＝真”)出发，供电电压被临时在该停车和/或避车过程的持续时间内提高到更高的第二水平。
图2借助流程图200详细示出用于识别回轮操作过程的第一算法103。在步骤201中开始该算法之后，该算法被启动(步骤202)以检查是否存在回轮操作过程。在步骤203中确定汽车速度vfzg是否小于预定的速度x km/h。如果vfzg大于x km/h，则比较步骤202就停止。如果汽车速度vfzg小于该预定速度x km/h，则这就作为状态204，即汽车是静止的。然后在步骤205中检查倒挡是否被激活或是否已切入倒挡。在某些情况下这作为状态205，即已切入倒挡，然后进行步骤207。在步骤207中，确定汽车的当前转向角，并且向该转向角分配变量y。在步骤208中检查当前转向角的绝对值与前一个转向角的绝对值之差是否大于预定的转向角阈值，即Abs(当前转向角)-Abs(y)＞delta_转向角阈值。在某些情况下这被识别为回轮操作(状态210)。否则在步骤209中重新检查倒挡是否被激活或是否已切入倒挡，在某些情况下该检查在步骤208中重复进行。如果步骤209中没有切入倒挡，则该算法重新从开始步骤201开始。换句话说，在步骤208中检查是否进行了明确的转向拒绝。如果识别出回轮操作(状态210)，则汽车的内燃发动机临时或在停车和/或避车过程的持续时间内从第一工作状态进入第二工作状态。
图3借助流程图300详细示出用于识别转向操作过程的第二算法104。在步骤301中开始该算法之后，该算法被启动(步骤202)以检查是否存在回轮操作过程。在步骤303中确定汽车速度vfzg是否小于预定的速度x km/h。如果vfzg大于x km/h，则比较步骤302就停止。如果汽车速度vfzg小于该预定速度x km/h，则这就作为状态304，即汽车是具有低速度的汽车。在步骤305中用预定的计数读数x设置计数器。在步骤306中将该计数读数减小1，在步骤307中添加x ms的预定暂停(暂停＝x ms)。在该预定暂停之后，在步骤308中检查所述计数读数是否大于或等于0。如果不是，则重新执行步骤306、307、308。如果是，则在步骤309中检查当前转向角的绝对值与预定转向角阈值的绝对值之差是否大于预定的差值-转向角阈值，即Abs(当前转向角)-Abs(转向角阈值)＞delta_转向角阈值。如果不是，则重新执行步骤306、307和308。如果是，则认为出现了状态310“已识别转向操作”。如果识别出转向操作(状态310)，则汽车的内燃发动机临时或在停车和/或避车过程的持续时间内从第一工作状态进入第二工作状态。
图4借助流程图400详细示出用于识别静止操作过程的第三算法105。在步骤401中开始该算法之后，该算法被启动(步骤402)以检查是否存在静止操作过程。在步骤403中检查反向过程是否未激活或未被进入，以及汽车速度vfzg是否小于预定的速度x km/h。如果两个判断标准之一或两个判断标准均没有被满足，则比较步骤403重新开始。如果步骤403的两个判断标准均得到满足，则存在状态404“汽车静止”。在步骤405中将变量y的值设置为汽车的转向角的当前值。在步骤406中检查当前转向角的绝对值和前一个转向角的绝对值或变量y的绝对值之差是否大于预定的差值-转向角阈值，即Abs(当前转向角)-Abs(y)＞delta_转向角阈值。如果不是，则在步骤407中检查倒挡是否未激活以及汽车速度是否小于预定速度x km/h(参见步骤403)。如果两个判断标准之一或两个判断标准均未被满足，则该流程从步骤401重新开始。如果这两个判断标准均得到满足，则重新执行步骤406。如果在步骤406中的比较结果是“是”，则认为存在状态408“静止操作”。在步骤409中将计数器设置为预定的计数读数x。在步骤410中该计数器被减小值“1”。在步骤411中执行x ms的预定暂停。在暂停“暂停＝x ms”结束之后，在步骤412中检查计数读数是否大于或等于0，以及汽车速度是否大于预定的速度。如果是，则该流程重新从步骤401开始。如果不是，则在步骤413中检查当前由汽车提供用于支持转向的功率(P_转向角)是否大于预定的转向功率阈值(P_转向角阈值)。该阈值优选在大于针对第一工作状态下的转向运动的典型功率并小于针对第一工作状态下的转向运动的最大功率的范围内。如果没有，则该流程从步骤410继续。如果是，则认为存在状态“已识别静止操作”，并且汽车的内燃发动机临时或在停车和/或避车过程的持续时间内从第一工作状态进入第二工作状态。
返回到第一工作状态在内燃发动机工作情况下优选在切换到第三工作状态之后的预定的时间段之后进行，优选大约3分钟的时间段。
如果汽车的发动机在该预定时间段结束前就停止，则优选直接在该停止之后返回到第一工作状态。在接下来启动发动机之后，优选直接切换到第三工作状态。由此返回到第一工作状态优选不是在该预定时间段结束之后才发生的，而是在发动机停止期间还没有结束的时间段结束之后就发生。
返回到第一工作状态优选还在从切换到第三工作状态以来汽车所驶过的路程大于预定路程-优选大约50m-或者在汽车速度大于预定速度-优选大约30km/h时发生。
相应的工作控制(未示出)使得该返回等的上述过程自动进行。
应当理解，本发明还可以在以下实施方式中执行：即算法103、104、105中只有一部分执行。

Claims (12)

1.一种用于降低汽车的能量消耗的方法，所述汽车具有内燃发动机和至少一个车载电气系统，在该至少一个车载电气系统上连接了至少一个第一耗电设备，其特征在于，
-内燃发动机在第一工作状态下以第一喷油量和第一点火时刻工作，
-内燃发动机在第二工作状态下以相对于第一喷油量更高的第二喷油量和第二点火时刻工作，其中第二点火时刻相对于第一点火时刻在第二喷油量的情况下在内燃发动机的功率输出容量方面是不利的，
-内燃发动机在第三工作状态下以第二喷油量和基本上第一点火时刻工作，从而内燃发动机的功率输出容量在第三工作状态下比在第二工作状态下要高，
-设置在汽车中的行驶状况采集装置(103，104，105)预先基于驾驶者在控制汽车时到目前为止的行为和/或汽车到目前为止的行为来识别很可能就要发生的特殊行驶状况，并且让内燃发动机从第一工作状态进入第二工作状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述耗电设备是汽车的电操纵的转向器、车身调节系统或车身支持系统，而很可能就要发生的特殊行驶状况是停车和/或避车过程。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述行驶状况采集装置在识别出特殊的行驶状况时，使得内燃发动机从第二工作状态进入第三工作状态。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述行驶状况采集装置根据车载电气系统的电压是否马上中断来识别特殊行驶状况的出现。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，车载电气系统的增大的电负荷尤其是在内燃发动机的第三工作状态下基本上无延迟地传递给汽车的发电机。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述行驶状况采集装置在识别出很可能就要发生的特殊行驶状况时使得内燃发动机不是从第一工作状态过渡到第二工作状态，而是直接从第一工作状态进入第三工作状态。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述行驶状况采集装置考虑当前的驾驶者是谁以及他以前的行为是怎样的，其中当前的驾驶者尤其是借助他所使用的车钥匙而得到识别。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，由行驶状况采集装置(103，200)确定汽车的速度是否低于预定的阈值(203)，是否已切入倒挡(205)，以及当前转向角的绝对值与早先时刻的转向角绝对值之差是否大于预定的阈值(208)，以及必要时内燃发动机从第一工作状态进入第二工作状态。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，由行驶状况采集装置(104，300)确定汽车的速度是否低于预定的阈值(303)，汽车的速度是否低于该阈值有一段预定的时间(308)，以及当前转向角的绝对值与早先时刻的转向角的绝对值之差是否大于预定的阈值(309)，以及必要时内燃发动机从第一工作状态进入第二工作状态。
10.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，由行驶状况采集装置(105，400)确定是否切入倒挡以及汽车的速度是否低于预定阈值(403)，当前转向角的绝对值与早先时刻的转向角绝对值之差是否大于预定的阈值(406)，汽车的速度是否低于该预定阈值有一段预定的时间(412)，以及所述转向角是否大于预定阈值(413)，必要时内燃发动机从第一工作状态进入第二工作状态。
11.一种汽车的车载电气系统，其特征在于，该车载电气系统具有由程序控制的行驶状况采集装置(100，103-105)，该行驶状况采集装置执行根据上述权利要求之一所述的方法。
12.一种由程序控制的行驶状况采集装置，其特征在于，该行驶状况采集装置(100，103-105)执行根据上述权利要求之一所述的方法或者允许该方法的执行。
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