CN105035070A - 基于发动机控制的车辆驶离 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于发动机控制的车辆驶离。一种车辆的动力传动系可以包括发动机和至少一个控制器。控制器可以被配置为在发动机处于关闭状态时以及在基本上恒定的加速踏板输入期间,响应于车辆前方物体的相对加速度的增加大于阈值而启动发动机。
Description
技术领域
本申请涉及发动机停止/启动控制和车辆驶离预测技术。
背景技术
车辆可以配有发动机停止/启动特征。该特征在车辆运行的特定时段期间关闭发动机,以节约燃料。例如,当车辆停止时,可以启用自动-停止特征而不是允许发动机怠速。当驾驶员松开制动器或者驱动加速器时,发动机可以重新启动。如果电机能够用于推进车辆,也可以启用自动-停止特征。
发明内容
在至少一个实施例中,提供了一种车辆的动力传动系,所述动力传动系可以包括发动机和至少一个控制器。控制器可以被配置为在发动机处于关闭状态时并且在基本上恒定的加速踏板输入期间,响应于车辆前方物体的相对加速度的增加大于阈值而启动发动机。
在至少一个实施例中,提供了一种动力传动系控制器。所述动力传动系控制器可以包括:通信通道,被配置为接收相对加速度信号并给发动机提供启动/停止命令;控制逻辑。控制逻辑可以被配置为在发动机处于开启状态时并且在基本上恒定的加速踏板输入期间,响应于车辆前方物体的相对加速度的减小大于阈值而输出发动机停止命令。
根据本公开,提供了一种用于车辆的控制器,所述控制器包括:通信通道,被配置为接收相对加速度信号并给发动机提供启动/停止命令;控制逻辑,被配置为在发动机处于开启状态时并且在基本上恒定的加速踏板输入期间,响应于指示车辆前方物体的相对加速度的减小大于阈值的信号,经由通信通道输出发动机停止命令。
根据本公开的一个实施例,控制逻辑还被配置为在发动机处于关闭状态时以及在基本上恒定的加速踏板输入期间,响应于指示物体的相对加速度的增加大于另一阈值的信号,经由通信通道输出发动机启动命令。
根据本公开的一个实施例,控制逻辑还被配置为使电动泵工作,以在发动机处于关闭状态时维持制动助力器的压力。
根据本公开的一个实施例,控制逻辑还被配置为在制动踏板位置不变化的情况下启动发动机。
根据本公开的一个实施例,阈值基于推进车辆使物体和车辆之间维持预定距离的预期动力。
在至少一个实施例中,提供了一种控制具有发动机和电机的混合动力电动车辆的方法。所述方法可以包括:当发动机处于关闭状态并且加速踏板输入基本上恒定时在第一运行模式下运行时,响应于车辆前方物体的相对加速度的增加大于阈值而启动发动机。
根据本公开的一个实施例,所述方法还包括使电动泵工作,以在第一运行模式下运行时维持制动助力器的压力。
根据本公开的一个实施例,所述方法还包括在制动踏板位置不存在变化时启动发动机。
根据本公开的一个实施例,所述方法还包括当发动机处于开启状态并且加速踏板输入基本上恒定时在第二运行模式下运行时,响应于车辆前方物体的相对加速度的减小大于另一阈值而使发动机停止。
根据本公开的一个实施例,第一运行模式是电动模式。
根据本公开的一个实施例,第二运行模式是混合动力电动模式。
附图说明
图1是混合动力电动车辆的示意性图。
图2A到图2D是示出了对车辆前方物体做出响应的示例性系统的时间图。
图3是示出用于控制车辆的算法的流程图。
具体实施方式
根据需要,在此公开了本发明的详细实施例;然而,应该理解的是,公开的实施例仅仅是本发明的示例,本发明可以以各种和替代形式体现。附图未必按照比例绘制;一些特征可以被夸大或最小化,以示出具体组件的细节。因此,在此公开的具体结构上和功能上的细节不应该被解释为限制,而仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式应用本发明的代表性基础。
参照图1,示出了车辆10的示意性图。车辆10包括发动机12、电机14、电池16、导航系统18、至少一个车轮制动器20、加速踏板22和制动踏板24。车辆还包括至少一个控制器26、物体传感器28和通信系统30。发动机12、电机14、电池16、导航系统18、车轮制动器20、加速踏板22、制动踏板24、物体传感器28和通信系统30都与控制器26通信或受控制器26的控制。在至少一个实施例中,导航系统18可以是车载GPS或GPS系统。GPS或辅助GPS模块利用蜂窝通信数据加快定位时间。在另一实施例中,导航系统18可以包括能够定位的移动装置,诸如蜂窝电话或单独的GPS单元。当然,其他配置也是可行的。
至少一个控制器26可以在车辆运行期间向发动机12发出停止命令和启动命令。控制器26可以包括停止/启动逻辑,停止/启动逻辑发出关闭发动机12的停止命令和启动发动机12的启动命令。
控制器26还可以被配置为使车辆在至少两种模式下运行。这些模式可以包括电动车辆(EV)模式和混合动力电动车辆(HEV)模式。在第一运行模式(即,EV模式)下,发动机12可以被禁用,要不然的话可以防止发动机12向齿轮箱(未示出)分配扭矩,以节约燃料。电机14可以用作唯一的或者主要的动力源。发动机12可以与车辆10的其他部分断开。
电池16可以通过布线(未示出)传输储存的电能,以被电机14使用。在车辆初始启动时,控制器26可以被配置为使车辆10在EV模式下运行,并且在下一次电池充电事件之前尽可能多地使用预先存有的电池电能。
EV模式可以具有两种电能消耗模式;电荷保持(CS,charge-sustaining)模式和电荷消耗(CD,charge-depleting)模式。在CS模式下,电池16的荷电状态(SOC)可以维持在恒定的SOC水平左右。由于电池SOC维持需求(sustenancerequirement),发动机12可能需要被启动并且被保持,或者进行运转来提供动力,以推进车辆和对电池16再充电。当电池SOC水平超过目标水平时,控制器26还可以使车辆10在CD模式下运行。在CD模式下,电池的SOC在驾驶周期期间会净降低。
这些电能消耗模式可以有助于改善车辆的整体燃料消耗。此外,当在CD模式下运行时,电池16可以充分节约电能,并且它的使用将不受电池16的SOC维持需求所限制。因此,在满足CD模式中需求的驱动动力的情况下,控制器26可以不需要发动机开启而使车辆10在EV模式下运行。
在第二运行模式下,发动机12可以通过齿轮箱(未示出)传递扭矩,以推进车辆10。为了利用发动机12驱动车辆,于是至少一部分发动机扭矩可以传递到电机14,然后从电机14通过齿轮箱传递。电机14可以通过提供额外的动力辅助发动机12推进车辆。该运行模式可以被称为“混合动力模式”或者“电动辅助模式”。
在任意运行模式下,电机14均可以用作马达并且给车辆10提供驱动力。或者,电机14可以用作发电机并且将来自发动机12的动能转化为电能而被储存在电池16中。例如,电机14可以在发动机12给车辆10提供推进力时用作发电机。电机14还可以在再生制动时间内用作发电机,在再生制动中,来自旋转车轮的旋转能被转化为电能储存在电池16中。
应理解的是,图1中所示出的示意图仅仅是示例性的并且不意图限制。其他配置也被考虑。某些配置利用发动机和马达二者选择性的接合以通过变速器传递扭矩来推进车辆。其他没有马达而唯一依靠发动机推进车辆的配置不配备有停止/启动能力。
驾驶员可以使用加速踏板22以提供需要的扭矩、动力或驱动命令,以推进车辆10。通常,压下和松开加速踏板22产生加速踏板位置信号,加速踏板位置信号可以被控制器26解读为分别用于增加动力或减小动力的需求。至少基于来自踏板22的输入,控制器26可以控制来自发动机12和/或电机14的扭矩。控制器26还可以控制在齿轮箱内换档正时(timingofgearshifts)。
驾驶员可以使用制动踏板24使车辆10减速或停止。响应于压下制动踏板24,制动助力器/主缸(未示出)可以被启用,并且液压被发送到车轮制动器(诸如制动钳或鼓式制动器),车轮制动器接着分别向制动盘或制动鼓施加摩擦力。压下制动踏板24可以被控制器26解读为减小动力的需求。至少基于来自制动踏板24的输入,控制器26可以在车辆停止之前命令发动机关闭,以节约燃料并使车辆减速。
控制器26可以被配置为具有启动-停止算法,该算法可以基于各种输入(例如,来自加速踏板22、制动踏板24和物体传感器28的各种输入)选择性地启动或关闭发动机12。在车辆10在EV模式下运行时,控制器26可以响应于加速踏板22的输入大于阈值命令发动机启动。控制器26还可以响应于由驾驶员请求的超过了当在EV模式下运行时可以由动力传动系12所提供的可用电力的预期动力命令发动机启动,所述由驾驶员请求的预期动力通过压下加速踏板22确定。
控制器26可以在车辆停止或者正在减速而节约燃料和降低排放时命令发动机关闭。在动力传动系在HEV模式下运行时,控制器26可以响应于比阈值大的制动踏板24输入来命令发动机关闭。控制器26还可以在动力传动系在EV模式下运行时响应于制动踏板24被松开命令发动机启动。
控制器26还可以接收来自物体传感器28的输入并且利用所述输入确定是否启动或停止发动机12,所述输入是独立于加速踏板22或制动踏板24的输入的。例如,物体传感器28可以是前保险杠传感器、主动巡航传感器、车道变换离开传感器、光学照相机或车载雷达。物体传感器28可以被配置为与控制器26关联地工作,以确定当车辆10将要停止、怠速时或者物体34在车辆10的路径内时,自动地关闭发动机12。
控制器26可以接收来自物体传感器28的指示交通信号、停止标志或车辆10前方物体的输入。可以在装配了交通灯以播报交通灯状态和紧急车辆(emergencyvehicle)已经“获取”了交通灯的状况下检测交通灯状态。控制器26可以接收来自通信系统30的指示交通灯状态或交通条件的输入。可以确定车辆10是否位于交叉路口或交通拥堵路段。可以基于来自导航系统18的GPS数据进行确定。控制器26可以接收来自导航系统18的指示车辆在交叉路口处的位置的输入。
控制器26可以在车辆10停止并且在EV模式下运行时,响应于车辆10前方物体的相对加速度超过阈值命令发动机启动。物体传感器28可以提供指示车辆10前方物体34的相对加速度的信号。相对加速度可以表示假设车辆10是固定的或静止时车辆10前方物体34的运动状态的变化。相对加速度可以是有正负号的值,以指示物体34是否加速远离车辆10或朝着车辆10加速。或者,相对加速度可以指示车辆10是否正在接近物体34。相对加速度可以允许控制器26推断车辆10和物体之间的距离。
基于车辆10前方物体34的相对加速度的增加,控制器26可以确定用于使物体34和车辆10之间维持预定距离的预期量的动力。车辆10前方的物体34可以是自行车、行人、船(boat)、拖车、汽车或卡车。车辆10前方的物体34的相对加速度的增加可以表示物体34正在运动远离车辆10。预期量的动力可以比动力传动系在EV模式下运行时动力传动系的可用动力大,预期量的动力可以使发动机12启动以提供额外的动力。
控制器26可以在下述情况下使车辆10在EV模式下运行:在车辆10处于停止灯、停止标志处,或者在车辆处于休息和进行运转的其他情形下,并且车辆10前方存在物体。在车辆10在EV模式下运行时,控制器26可以向电动泵输出命令,以操作为维持从制动助力器/主缸到车轮制动器20的流体压力。电动泵可以持续工作,以在重要的时段维持流体压力。在驾驶员没有松开制动踏板24或压下加速踏板22,或者在驾驶员松开制动踏板24或压下加速踏板22之前,控制器26可以发出发动机启动命令。
控制器26可以在各种情形下不输出发动机启动命令。例如,如果电能充足,满足使车辆10前方的物体34与车辆10之间维持预定距离的预期动力,那么车辆10可以继续在EV模式下运行,并且使用电力推进车辆10。或者,驾驶员可能希望通过部分地松开制动踏板24而使车辆10缓慢行进。控制器26可以继续使车辆10在EV模式下运行并且使用电力使车辆10缓慢行进。
控制器26还可以响应于车辆10前方的物体34的相对加速度的减小低于阈值输出发动机关闭命令。车辆10前方的物体34的相对加速度的减小可以表示物体34或者正在以较大速率朝着车辆10运动或者车辆10正在以较大速率朝着物体34运动。在驾驶员要求车辆10减速的期望下,可以命令发动机12关闭,以减少燃料消耗。
图2A到图2D描绘了反映车辆前方物体的相对加速度的改变的示例性系统的相应的时间图。参照图2A,示出了车辆前方物体的相对加速度80随时间变化的图。在t0时刻,车辆和车辆前方的物体34之间的相对加速度可以保持恒定或者在相对加速度的阈值公差内。车辆10与车辆10前方的物体34之间恒定的相对加速度可以表明车辆和物体静止或者以接近的速度行驶。在t1时刻,车辆前方物体的相对加速度可以开始增加。车辆前方物体的相对加速度的增加可以表明物体远离车辆运动。在t2'时刻,车辆前方物体的相对加速度可以是恒定的。
在t5时刻,车辆前方物体的相对加速度可以开始减小。车辆前方物体的相对加速度的减小可以表明物体正在相对于车辆减速或者正在接近停止。在t6'时刻,车辆前方物体的相对加速度可以是恒定的。
参照图2B,示出了随时间变化的发动机状态82的图。在t0时刻,发动机状态可以表明发动机处于关闭状态,意味着车辆10可以在EV模式下运行。在t2时刻,随着车辆前方物体的相对加速度的增加超过阈值,发动机可以启动,并且发动机状态可以表示发动机处于开启状态。随后,动力传动系12可以在HEV模式下运行。在t6时刻,随着车辆前方物体的相对加速度的下降低于阈值,发动机可以停止。发动机状态可以表示发动机处于关闭状态,意味着车辆10可以在EV模式下运行。
参照图2C,示出了随时间变化的制动踏板状态84的图。在t0时刻,制动踏板状态可以表示制动踏板被压下并且制动踏板位置在基本上保持恒定。驾驶员可以在尝试使车辆停止时或者在车辆停止和运行时压下制动踏板24。驾驶员可以开始在t3时刻松开制动踏板24。在发动机已经在t2时刻启动之后,制动踏板24可以响应于车辆前方物体的相对加速度超过阈值被驾驶员松开。当制动踏板24可以被驾驶员压下时,制动踏板24可以保持松开直到t8时刻。随着车辆靠近车辆前方的物体,驾驶员可以压下制动踏板24以使车辆10的运动减缓或阻碍车辆10的运动。驾驶员可以在发动机在t6时刻停止之后对制动踏板24动作。
参照图2D,示出了随时间变化的加速踏板状态86的图。在t0时刻,加速踏板状态可以表明加速踏板22被松开。当加速踏板22被松开时,驾驶员可能已经压下制动踏板24以约束车辆10使用电力缓慢行进。在t4时刻,驾驶员可以在发动机在t2时刻启动之后并且响应于车辆前方物体的相对加速度超过阈值来压下加速踏板22以推进车辆。当驾驶员可以松开加速踏板22时,加速踏板22可以维持在压下状态直到t7时刻。随着车辆10接近车辆前方的物体,驾驶员可以松开加速踏板22,以使车辆10速度下降。驾驶员可以在发动机在t6时刻关闭之后释放加速踏板22。
参照图3,示出了控制具有发动机和电机的混合动力电动车辆的方法的流程图。在至少一个实施例中,所述方法可以通过控制器26执行,并且可以实现为闭环控制系统。为了简洁起见,将在下面单次循环的情况下描述所述方法。
在框100处,如果车辆在EV模式下运行,则可以将车辆前方物体的相对加速度与阈值相对加速度比较。该步骤可以包括从物体传感器或其他装置接收指示物体相对加速度的信号。该阈值相对加速度可以是预定的值,使得车辆和车辆前方物体之间维持一定距离。阈值相对加速度还可以基于交通条件来确定,使得车辆之间维持安全行驶距离或者车辆不妨碍交通流量。
当车辆在EV模式下运行时,发动机可以处于关闭状态,并且车辆停止。在框102处,如果驾驶员压下制动踏板和/或物体的相对加速度小于阈值相对加速度,则所述方法可以通过使电动真空泵运转而持续应用车轮制动器来保持制动助力器压力或主缸压力。电动泵的运转可以允许供应到车轮制动器的流体压力在发动机处于关闭状态时仍维持,而不失去制动真空压力。
在框104处,响应于在车辆前方物体的相对加速度超过阈值的的情况下由控制器发出的发动机启动命令,发动机可以启动。发动机可以在加速踏板位置或输入没有改变和/或制动踏板位置没有改变的情况下启动。控制器可以在电力的可用量小于用于使车辆和车辆前方的物体之间维持预定距离的预期的驱动力的情况下发出发动机启动命令。在框106处,发动机启动后,车辆可以开始在混合动力电动车辆(HEV)模式下运行。
在框108处,所述方法可以持续监控车辆前方物体的相对加速度。如果由物体传感器测量的相对加速度达到或超过相对加速度阈值,那么动力传动系可以持续在HEV模式下运行。在框110处,如果车辆前方物体的相对加速度小于阈值相对加速度,控制器可以发出发动机停止命令,并且发动机停止。发动机可以在加速踏板位置不变化和/或制动踏板位置不变化的情况下停止。在框112处,一旦发动机停止,车辆可以开始在EV模式下运行。
虽然上文描述了示例性实施例,但是并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。例如,图3中的算法是在混合动力电动车辆的前提下进行描述的。类似的算法可以用于停止/启动式车辆,使得如果发动机自动-停止并且检测的相对加速度超过阈值,那么发动机自动启动。并且如果车辆正在停止并且检测到的相对减速度超过阈值,那么发动机自动-停止。其他情况也有所考虑。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语,并且应理解,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以作出各种改变。此外,可以组合各种实现实施例的特征以形成本发明的进一步的实施例。
Claims (5)
1.一种车辆,包括:
发动机;以及
至少一个控制器,被配置为在发动机处于关闭状态时并且在基本上恒定的加速踏板输入期间,响应于车辆前方物体的相对加速度的增加大于阈值而启动发动机。
2.如权利要求1所述的车辆,其中,控制器还被配置为在发动机处于关闭状态时使电动泵工作以维持制动助力器的压力。
3.如权利要求1所述的车辆,其中,控制器还被配置为响应于制动踏板被压下而启动发动机。
4.如权利要求1所述的车辆,其中,控制器还被配置为在发动机处于开启状态时并且在基本上恒定的加速踏板输入期间,响应于车辆前方物体的相对加速度的减小小于另一阈值而使发动机停止。
5.如权利要求1所述的车辆,其中,所述阈值基于使物体和车辆之间维持预定距离的预期动力。
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