CN102996314A - 用于提高启动协助系统的性能的装置和方法及相关车辆 - Google Patents

用于提高启动协助系统的性能的装置和方法及相关车辆 Download PDF

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Abstract

这里的实施方式涉及一种用于提高用于车辆的内燃机（ICE）的启动协助系统的性能的装置和方法及相关车辆，启动协助系统包括：启动/止动系统；主电能源（V1）；副电能源（V2）；电启动器电机（S）；发动机控制单元（ECU）；及附加的车辆电负载。启动控制器（SC）设置为，使得在初始冷启动尝试阶段，所述启动器电机（S）和所述发动机控制单元（ECU）能够利用从所述主电能源（V1）供应的能量操作。如果在第一冷启动尝试期间发生发动机控制单元（ECU）的重置，则启动控制器（SC）设置为，使得启动器电机（S）能够利用从主电能源（V1）供应的能量而操作，并且发动机控制单元（ECU）能够利用从用于附加的冷启动尝试的副电能源（V2）供应的能量而操作。

Description

用于提高启动协助系统的性能的装置和方法及相关车辆
技术领域
这里的实施方式涉及一种用于改进车辆的电动发动机启动协助系统的性能的装置。具体地说，它们涉及一种用于提高具有设有启动/止动系统的内燃机的车辆的电动发动机启动协助系统的性能的装置。 
这里的实施方式还涉及一种用于改进车辆的电动发动机启动协助系统的性能的方法。具体地说，它们涉及一种用于提高具有设有启动/止动系统的内燃机的车辆的电动发动机启动协助系统的性能的方法。 
背景技术
所谓的启动/止动系统在具有内燃机的车辆中逐渐地变得普通。这些系统已经证明了具有提供燃料节约的能力，特别地是在城市驾驶期间。这是由于，当不需要驱动车辆且一旦再次需要使其重启时，内燃机停机。 
一些启动/止动车辆具有两个电池。当在启动/止动模式下启动时，即在内燃机停机以后的热启动（warm start），例如，在止动期间在交叉（intersection）处，一个主电池供应该启动器电机而第二电池将电流供应至车辆系统。然而，当使用钥匙、启动按钮或类似物来启动时（即所谓的冷启动），主电池供应至车辆系统和启动器电机两者。 
然而，与将电流供给到车辆系统相关的问题是，这些系统中的一些包括对于车辆的内燃机的启动来说重要的部件，诸如，发动机控制单元（ECU） /发动机控制模块（ECM）和喷射器阀等。这些启动重要部件的一些要求一定阈值以上的电压，例如，大约6V，以便按要求进行操作。 
电池性能（即在特定电流泄露情况下使电压保持在阈值电压以上的能力）既取决于充电（SOC）状态也取决于一些老化因素，例如电池容量，其中，在电池寿命期间容量持续地减小，并且电池内阻在电池寿命期间增加。 
当主电池性能由于上面列出的原因减小时，主电池能量存在一范围，足以使启动器电机能够用曲柄转动内燃机。然而，主电池能量可能同时不足将电压保持在足够高的水平，以便保持ECU/ECM以及可能保持其它启动重要系统按要求操作以便启动。 
为了消除车辆启动电池泄露的这个问题，根据US 7216617的一个已知的解决方案的目的在于，提供一种当启动发动机时，当电池电压变得小于重置水平时，即使发动机ECU重置，也能够重启发动机的发动机启动协助系统。该系统包括具有电压放大器的辅助ECU、发动机ECU、启动继电器以及启动器，当电流流经启动继电器时启动器允许发动机启动。辅助ECU和发动机ECU通过启动器电池驱动并且将电流供给到启动继电器。当因为在发动机的启动期间启动器电池的电压降低使得发动机ECU重置供应到启动继电器的电流供给时，辅助ECU利用升压器增加从启动器电池供给的电压，从而将所需电流供给到启动继电器，从而可以启动发动机。 
然而，该已知装置在完全补偿主电池的性能降低方面能力有限。 
发明内容
这里的实施方式的目的在于，提供一种装置和方法，以便提高用于包括启动/止动系统的车辆的内燃机的启动协助系统的性能。 
这通过如下装置实现，进而，该装置包括:主电能源；副电能源；电启动器电机；发动机控制单元；以及附加的车辆电负载，其还进一步包括启动控制器，所述启动控制器设置为，使得在初始冷启动尝试阶段所述启动器电机和所述发动机控制单元能够利用从所述主电能源供应的能量而操作，并且使得如果在第一冷启动尝试期间发生所述发动机控制单元的重置，则所述启动器电机能够利用从所述主电能源供应的能量而操作，并且所述发动机控制单元能够利用从所述副电能源供应的能量而操，作用于附加的冷启动尝试。 
提供了如上设置的启动控制器，提高了在主电能源受到减小性能的损害的情形中的可启动性，使得能量足以使得启动器电机用曲柄转动驱动内燃机，但是如果不是这样，则不足以保持充足的电压水平以避免发动机控制单元的重置。 
根据第二个方面，所述启动控制器进一步设置为，使得如果在所述第一冷启动尝试期间发生所述发动机控制单元的重置，则在附加的车辆电负载中的任何附加的电驱动的启动重要部件能够利用从所述副电能源供应的能量来操作，用于附加的冷启动尝试，正常情况下，所述启动重要部件能够在初始冷启动尝试阶段利用从所述主电能源供应的能量而操作。 
如第二方面所描述的，将从副电能源供应的能量提供到用于附加冷启动尝试的任何附加的电驱动的启动重要部件，进一步提高了在主电能源受到减小性能的损害的情况下的可启动性。 
根据第三个方面，所述启动控制器进一步设置为，使得如果在所述第一冷启动尝试期间发生所述发动机控制单元的重置，则所述内燃机的电驱动喷射器阀能够利用从所述副电能源供应的能量而操作，用于附加的冷启动尝试，正常情况下，则所述电驱动喷射器阀能够在初始冷启动尝试阶段利用从所述主电能源供应的能量而操作。 
如第三方面所描述的，将从副电能源供应的能量提供到用于附加冷启动尝试的所述内燃机的电驱动喷射器阀，还进一步提高了在主电能源受到减小性能的损害的情况下的可启动性。 
根据第四个方面，副电能源是锂离子电池。 
根据第五个方面，副电能源是超级电容器。 
如第四或第五方面所述的，锂离子电池或者超级电容器作为副电能源，从而即使当具有设有启动/止动系统的内燃机的车辆的（诸如铅酸蓄电池的）主电能源受到减小的性能时，也能够向启动重要部分提供特别适于保持电压水平的可充电电能源。 
该方法提供对于装置方面来说如上所述的相同的优点。 
附图说明
在下面，将要仅参照附图，通过实例的方式来更详细地描述本文中的实施方式，附图中： 
图1是用于提高用于包括启动/止动系统的车辆的内燃机的启动协助系统的性能的装置的第一实施方式的示意性视图； 
图2是示出了用于提高用于包括启动/止动系统的车辆的内燃机的启动协助系统的性能的根据图1的装置的操作的示意性流程图。 
此外，通过结合附图来考虑以下详细描述，这里的实施方式的其它目的和特征将变得明显。然而，将要理解的是，附图仅是为了说明的目的而设计，而不是作为本发明范围的限定，应该参照所附权利要求来限定本发明范围。还应该理解的是，附图不必须按照比例绘制，除非另有指示，附图仅用于概念性地示出这里描述的结构和过程。 
具体实施方式
总体来说，如图1中示意性示出的，这里的实施方式涉及一种当主电能源V1的电压很低时（例如，在主电能源V1受到减小性能的影响时）用于提高用于车辆的内燃机ICE的启动协助系统的性能的装置1。 
该装置特别地用于，当车辆的驾驶员试图以按键或者启动按钮2来启动内燃机ICE时（即，所谓的内燃机ICE的第一启动或者冷启动），提供改进的性能。 
该装置特别地涉及一种用于提高具有设有启动/止动系统的内燃机ICE并且具有例如主电能源与支持电池的两个电能源的车辆的电动机启动协助系统的性能的装置。 
该装置由此包括：启动/止动系统；主电能源V1；副电能源V2；电启动器电机S；发动机控制单元ECU（也称作发动机控制模块（ECM））;以及附加的车辆电负载。 
根据第一个实施方式，该装置还包括启动控制器SC。该启动控制器SC设置为，使得在初始冷启动尝试阶段，所述启动器电机S和所述发动机控制单元ECU能够利用从所述主电能源V1供应的能量而操作。 
启动控制器SC还设置为使得，使得如果在第一冷启动尝试期间发生所述发动机控制单元ECU的重置，则所述启动器电机S能够利用从所述主电能源V1供应的能量而操作，并且所述发动机控制单元ECU能够利用从所述副电能源V2供应的能量而操作，用于附加的冷启动尝试。 
根据另一个实施方式，启动控制器SC设置为，使得如果在所述第一冷启动尝试期间发生所述发动机控制单元ECU的重置，则在附加的车辆电负载中的任何附加的电驱动的启动重要部件能够利用从所述副电能源V2供应的能量来操作，用于附加的冷启动尝试，正常情况下，所述启动重要 部件能够在初始冷启动尝试阶段利用从所述主电能源V1供应的能量而操作。 
根据又一个实施方式,启动控制器SC设置为,使得如果在所述第一冷启动尝试期间发生所述发动机控制单元（ECU）的重置，则所述内燃机的电驱动喷射器阀能够利用从所述副电能源（V2）供应的能量而操作，用于附加的冷启动尝试，正常情况下，所述电驱动喷射器阀能够在初始冷启动尝试阶段利用从所述主电能源（V1）供应的能量而操作。 
根据另一个实施方式，副电能源V2是锂离子电池。在可替换的实施方式中，副电能源V2是超级电容器。超级电容器和锂离子电池均适于高能量输出。 
本申请还提供了一种用于提高用于车辆的内燃机ICE的启动协助系统的性能的方法。该启动协助系统还包括：启动/止动系统；主电能源V1；副电能源V2；电启动器电机S；发动机控制单元ECU；以及附加的车辆电负载。 
根据第一个实施方式，该方法首先包括如下步骤：将所述启动控制器SC设置为，使得在初始冷启动尝试阶段所述启动器电机S和所述发动机控制单元ECU能够利用从所述主电能源V1供应的能量而操作。 
其次，根据第一实施方式的方法包括附加步骤：如果在第一冷启动尝试期间发生所述发动机控制单元ECU的重置，则所述启动器电机（S）能够利用从所述主电能源V1供应的能量而操作，并且所述发动机控制单元ECU能够利用从所述副电能源V2供应的能量而操作，用于附加的冷启动尝试。 
在本发明的一个实施方式中,还包括如下步骤：进一步设置所述启动控制器SC，使得如果在所述第一冷启动尝试期间发生所述发动机控制单元 ECU的重置，则在附加的车辆电负载中的任何附加的电驱动的启动重要部件能够利用从所述副电能源V2供应的能量来操作，用于附加的冷启动尝试，正常情况下，所述启动重要部件能够在初始冷启动尝试阶段利用从所述主电能源V1供应的能量而操作。 
在本发明的可替换实施方式中，还包括如下步骤，进一步设置所述启动控制器SC，使得如果在所述第一冷启动尝试期间发生所述发动机控制单元ECU的重置，则所述内燃机的电驱动喷射器阀能够利用从所述副电能源V2供应的能量而操作，用于附加的冷启动尝试，正常情况下，所述电驱动喷射器阀能够在初始冷启动尝试阶段利用从所述主电能源V1供应的能量而操作。 
在本发明的另一个实施方式中，还包括如下步骤：将锂离子电池设置成所述副电能源V2。 
在本发明的还一个实施方式中，还包括如下步骤：将超级电容器设置成所述副电能源V2。 
图2示出了用于提高用于包括启动/止动系统的车辆的内燃机的启动协助系统的性能的装置的操作的示意性流程图。 
操作开始于步骤100，之后，在步骤101中，确定车辆的驾驶员是否发出启动命令（例如从启动键或者按钮2）。 
如果在步骤101中确定启动命令发出了，则启动控制器SC执行步骤102，即，使得启动器电机S和发动机控制单元ECU利用来自主电能源V1供应的能量而操作并且触发初始冷启动尝试。 
在步骤103中，确定是否在第一冷启动尝试期间发生发动机控制单元ECU的重置。 
如果确定在第一冷启动尝试期间未发生发动机控制单元ECU的重置，则作为步骤105执行，确定是否实现内燃机ICE的启动。 
如果在步骤105中确定已经实现了内燃机ICE的启动，则启动过程在步骤106处终止，否则，该过程重置，以等待更新的启动命令。 
然而，如果在步骤103中确定在第一冷启动尝试期间发生发动机控制单元ECU的重置，则启动控制器SC执行附加步骤104，即，使得启动器电机S能够利用来自主电能源V1的能量而操作，以及发动机控制单元ECU能够利用来自副电能源V2的能量而操作，并且触发附加冷启动尝试。 
此后，作为步骤105执行，确定是否实现内燃机ICE的启动。 
如果在步骤105中确定了已经实现了内燃机ICE的启动，则启动过程在步骤106处终止，否则，该过程被重置，以等待更新的启动命令。 
根据本申请，还设想了一种包括如上所述装置的车辆。 
上述实施方式可以在以下权利要求的范围内改变。 
由此，尽管已经示出并且描述且指出了这里的实施方式的基本新颖性特征，可以理解的是，本领域技术人员可以对示出的装置的形式和细节以及操作进行各种省略和替换及改变。例如，清楚地表明，以大致相同方式实现大致相同结果以执行大致相同功能的这些元件和/或方法步骤的全部结合是等同的。此外，应该了解，示出的结构和/或与这里公开的形式或实施方式相关所描述的元件和/或方法步骤均可以以任何其它公开或者描述或者建议的形式或者作为设计选择的通常情况的实施方式而包含在本申请中。 

Claims (11)

1.一种用于提高用于车辆的内燃机（ICE）的启动协助系统的性能的装置（1），所述启动协助系统包括：启动/止动系统；主电能源（V1）；副电能源（V2）；电启动器电机（S）；发动机控制单元（ECU）；以及附加的车辆电负载，其特征在于，所述装置进一步包括启动控制器（SC），所述启动控制器设置为，使得在初始冷启动尝试阶段所述启动器电机（S）和所述发动机控制单元（ECU）能够利用从所述主电能源（V1）供应的能量而操作，并且使得如果在第一冷启动尝试期间发生所述发动机控制单元（ECU）的重置，则所述启动器电机（S）能够利用从所述主电能源（V1）供应的能量而操作，并且所述发动机控制单元（ECU）能够利用从所述副电能源（V2）供应的能量而操作，用于附加的冷启动尝试。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述启动控制器（SC）进一步设置为，使得在初始冷启动尝试阶段，如果在所述第一冷启动尝试期间发生所述发动机控制单元（ECU）的重置，则在附加的车辆电负载中的任何附加的电驱动的启动重要部件能够利用从所述副电能源（V2）供应的能量来操作，用于附加的冷启动尝试，正常情况下，所述启动重要部件能够利用从所述主电能源（V1）供应的能量而操作。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述启动控制器（SC）进一步设置为，使得在初始冷启动尝试阶段，如果在所述第一冷启动尝试期间发生所述发动机控制单元（ECU）的重置，则所述内燃机的电驱动喷射器阀能够利用从所述副电能源（V2）供应的能量而操作，用于附加的冷启动尝试，正常情况下，所述电驱动喷射器阀能够利用从所述主电能源（V1）供应的能量而操作。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述副电能源（V2）是锂离子电池。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述副电能源（V2）是超级电容器。
6.一种用于提高用于车辆的内燃机（ICE）的启动协助系统的性能的方法，所述启动协助系统包括：启动/止动系统；主电能源（V1）；副电能源（V2）；电启动器电机（S）；发动机控制单元（ECU）；以及附加的车辆电负载，其特征在于，所述方法包括如下步骤：设置启动控制器（SC），使得在初始冷启动尝试阶段所述启动器电机（S）和所述发动机控制单元（ECU）能够利用从所述主电能源（V1）供应的能量而操作；并且
使得如果在第一冷启动尝试期间发生所述发动机控制单元（ECU）的重置，则所述启动器电机（S）能够利用从所述主电能源（V1）供应的能量而操作，并且所述发动机控制单元（ECU）能够利用从所述副电能源（V2）供应的能量而操作，用于附加的冷启动尝试。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括如下步骤：进一步设置所述启动控制器（SC），使得在初始冷启动尝试阶段，如果在所述第一冷启动尝试期间发生所述发动机控制单元（ECU）的重置，则在所述附加的车辆电负载中的任何附加的电驱动的启动重要部件能够利用从所述副电能源（V2）供应的能量来操作，用于附加的冷启动尝试，正常情况下，所述启动重要部件能够利用从所述主电能源（V1）供应的能量而操作。
8.根据权利要求6至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括如下步骤：进一步设置所述启动控制器（SC），使得在初始冷启动尝试阶段，如果在所述第一冷启动尝试期间发生所述发动机控制单元（ECU）的重置，则所述内燃机的电驱动喷射器阀能够利用从所述副电能源（V2）供应的能量而操作，用于附加的冷启动尝试，正常情况下，所述电驱动喷射器阀能够利用从所述主电能源（V1）供应的能量而操作。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括如下步骤：将锂离子电池设置成所述副电能源（V2）。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括如下步骤：将超级电容器设置成所述副电能源（V2）。
11.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据权利要求1至5中任一项所述的装置。
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