CN106467114A - 控制加热挡风玻璃负载以允许并最大化停止‑启动有效性 - Google Patents

控制加热挡风玻璃负载以允许并最大化停止‑启动有效性 Download PDF

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Abstract

一种用于改善车辆停止‑启动系统运行的方法包括在停止‑启动系统的停止周期或启动周期之前对传送至车辆电加热的挡风玻璃(HWS)子系统的电负载进行控制。该方法包括在停止‑启动系统的确定的预计停止周期之前使传送至HWS子系统的电负载中断持续一预定时间段的步骤。该方法进一步包括对传送至HWS子系统的乘客侧和驾驶员侧的电负载进行有区别地分配。该有区别地分配可以依据确定的环境温度值，并且进一步地可以包括依据环境温度值持续预定时间段对传送至乘客侧和驾驶员侧的电负载进行有区别地分配。同时还描述了执行该方法的车辆停止‑启动系统及车辆。

Description

控制加热挡风玻璃负载以允许并最大化停止-启动有效性
技术领域
本公开总体涉及用于车辆的停止-启动系统。具体地，本公开涉及一种用于对提供至加热的挡风玻璃的电力负载进行控制的系统，以使车辆停止-启动系统的有效性最大化。
背景技术
车辆停止-启动系统(同样被称为怠速停止系统)被用于通过在行驶周期期间基于发动机状态停止/启动车辆发动机来提高燃料效率/经济性。例如，在装配有停止-启动系统的车辆中，当发动机正在怠速或接近怠速时，即车辆速度接近或等于零或者当车辆正在滑行时，该停止-启动系统自动关闭发动机。当操作者压下加速器踏板(或配备有手动变速器的车辆中的离合器)或释放制动器踏板时，该停止-启动系统自动且无缝地重新启动发动机。这减少了怠速时所耗费的时间量，同样地减少燃料消耗和发动机排放物。尽管最常见于混合动力电动车辆，但停止-启动系统也可出现于缺少混合动力电动动力传动系统的车辆中，例如在包括内燃发动机但没有电动马达的所谓“轻度”或“微”混合动力车辆中。
大部分停止-启动系统的三个主要部件是车辆发动机、电动起动机/发电机，以及电池。特别地，由于停止-启动系统导致的频繁的发动机停止-启动循环，稳健的起动机和电池是必须的。在循环的开始阶段期间，停止-启动系统尤其依赖于车辆电池。因此，由于在电池和起动机上施加电负载的车辆部件的数量，能量消耗的控制在允许停止-启动系统高效运行方面是很重要的。这对于通常依靠内燃发动机来提供动力但必须在停止-启动系统的“停止”周期期间继续运行的部件来说会是一特定的问题。这可以包括压缩机、冷却液泵、挡风玻璃刮水器、外部/内部灯、娱乐/信息系统、内部气候控制系统、车窗除雾器/除水汽装置系统、以及其它。由这样的部件施加于车辆电池和/或起动机上的负载会降低系统在重新启动发动机时的效率，或者在最坏的情况下可能延迟或阻碍发动机的重新启动。
像除雾/除霜/除水汽HVAC(暖通空调)风扇系统这样的车辆部件在车辆电气子系统上施加了显著的负载，这在停止-启动系统的停止周期期间是尤为不利的。令问题进一步恶化的是，众所周知的是提供加热的挡风玻璃(HWS)子系统以辅助HVAC风扇系统为车辆挡风玻璃除雾/除霜/除水汽。传统的电负载管理策略需要HWS子系统的激活，以便在加热的空气流动至挡风玻璃并且周围环境状况处于预定温度值-—例如低于15℃——的任何时候辅助除雾/除霜/除水汽。然而，这些系统造成了明显的电流消耗，这会影响停止-启动能力或者甚至使其无法使用。
因此，在本领域中确定有必要对车辆停止-启动系统进行改善。特别地，需要对停止-启动循环的启动阶段期间的车辆电负载管理进行改善。
发明内容
依据本文所述的目的和好处并且为了解决以上总结的和其它问题，在一方面，一种方法被描述为用于通过对提供至车辆加热的挡风玻璃子系统的电负载进行有区别地管理来改善车辆停止-启动系统的运行。特别地，提供至车辆加热的挡风玻璃子系统的电负载被有区别地分配至挡风玻璃的驾驶员侧和乘客侧。
在实施例中，提供至加热的挡风玻璃子系统的乘客侧的电负载被减少。在其它实施例中，依据测定的环境温度将电负载有区别地分配至加热的挡风玻璃子系统的驾驶员侧和乘客侧。可以持续预定时间段对该电负载进行有区别地分配。在另外其它实施例中，依据预先确定的环境温度来确定该预定时间段。可以提供与环境温度相关的定时器来测定预定时间段的时间。
在本公开的其它方面，提供了用于执行所述方法的车辆停止-启动系统以及包含车辆停止-启动系统的车辆。
在下面的说明书中，显示并说明了本公开的一种停止-启动电负载管理系统及方法的一些优选实施例。应当意识到的是，该系统及方法能够具有其它的、不同的实施例，并且它们的一些细节能够在各种各样的、显著的方面进行修改，均不背离在以下权利要求中阐明和说明的系统和方法。相应地，附图和说明书应当被视为是本质上说明性的而非限制性的。
附图说明
包含于本文中并形成说明书一部分的附图说明了公开的停止-启动电负载管理系统及方法的一些方面，并与说明书一起用于解释其某些原则。在附图中：
图1是包括停止-启动系统的车辆的框图表示；
图2是依据本公开用于改善车辆停止-启动系统在停止周期期间的运行的方法的流程图表示；以及
图3是依据本公开用于改善车辆停止-启动系统在启动周期期间的运行的方法的流程图表示。
现在将详细参照所公开的系统和方法的实施例，其示例将在附图中进行说明。
具体实施方式
在高层面上，公开的停止-启动电负载管理系统及方法解决上述问题并通过对提供至车辆加热的挡风玻璃子系统的电负载进行有区别地管理来提高车辆停止-启动系统的效率。特别地，提供至车辆加热的挡风玻璃子系统的电负载被有区别地分配至挡风玻璃的驾驶员侧和乘客侧。
参照图1，以框图的形式示意性地描述了包括停止-启动系统的车辆100。尽管停止-启动系统最常见于混合动力或微混合动力车辆，但是如前所述停止-启动系统在非混合动力车辆中的使用是已知的，并且本文预期了当前所述的方法及系统在非混合动力车辆中的使用。该车辆可以包括发动机110、电池112、以及多个电气子系统114，例如挡风玻璃刮水器、外部/内部灯、娱乐/信息子系统、内部气候控制子系统、车窗除雾/除水汽子系统、加热的挡风玻璃子系统、以及其它。可以包括起动机/电动马达116，以用于在停止-启动系统的启动周期期间重新启动发动机110。
提供一个或多个控制器118，该一个或多个控制器118与发动机110、起动机116、电气子系统114、以及电池112中的一个或多个通信(见虚线)。正如已知的那样，控制器118可以配置成一收到适当的信号——例如在车辆速度降低至预定值——就开启停止-启动系统的自动停止或自动启动周期。因此，随着车辆100接近停止，在预定速度下(例如，1-2千米每小时)，一个或更多控制器118可以发出指令以开始停止发动机110的过程。在那种情况下，传送至发动机110的燃料被中断，并且起动机116和电气子系统114依靠电池112来提供动力。一接收到第二信号，例如操作者像上文讨论的那样释放制动器踏板或者压下离合器或加速器踏板，该一个或更多控制器118就可以发出信号以重新接合发动机110。
车辆停止-启动系统停止周期和启动周期的阶段在本领域内是已知的，并且不需要在这里大量讨论。然而，在本受让人的美国公开的专利申请第2013/0041556号专利文献中提供了典型的停止-启动系统停止周期和启动周期的讨论，通过引用将其全部内容包含于此。简单地说，停止周期可以包括为即将发生的发动机110停止做准备的阶段，该阶段包括准备各种用于仅靠电池提供能量运行的其它车辆系统和子系统。当发动机速度到达0或接近0时，流向发动机110的燃料被中断，并且发动机被停止。
车辆启动周期可以包括当起动机116试图重新启动发动机110以回应启动周期指示器时的起动机接合阶段，例如操作者释放制动器踏板或者压下离合器或加速器踏板。当发动机110能够在自身的动力下转动曲柄时，起动机116被分离。发动机将速度提高至“发动机速度提高”阶段期间的目标怠速。一旦发动机到达或高于目标怠速，启动周期就结束。
在停止周期期间，某些电气子系统114可以是停用的，或者至少使其功能性受限以减少对电池112的消耗。例如，在需要持续清洁挡风玻璃的环境状况下，使车辆HVAC风扇子系统和/或加热的挡风玻璃子系统完全停用将是不利的。然而，在“发动机速度提高”阶段期间立即恢复所有停用的/功能受限的子系统114的全部功能会导致系统电压的大幅度下降，有可能延迟或甚至阻止发动机重新启动。进一步地，特定子系统——例如包括加热的挡风玻璃子系统在内的车窗除霜/除雾/除水汽子系统——所需的电负载可以依据环境温度——即车辆100周围的空气温度——而改变。
为了解决这个问题，一方面提供一种用于对提供至车辆加热的挡风玻璃子系统的电负载进行有区别地管理的方法。参照图2，该方法包括确定停止-启动系统的停止周期是否即将到来的步骤200。如果是，则在步骤202确定HWS子系统是否处于“AUTO(自动)”或自动模式。如果是，则在步骤204确定环境温度是否处于或高于预定值。如果否，则系统重置。如果是，则在步骤206HWS子系统临时分离。
在一实施例中，控制器局域网络(CAN总线)发送指示停止周期即将到来的消息，例如像上文所述的那样当确定发动机速度处于或接近0时，并且HWS子系统持续预定时间段——例如5-10秒——临时分离，以允许停止周期无延迟地启动。环境温度可以通过例如现有技术的温度传感器来同时确定。如果环境温度被确定为处于或高于停止周期结束时的预定值，例如30°F(华氏温度)或更高，则HWS子系统被分离并且保持如此一直到启动周期被开启(步骤206a)。在一替代性实施例中，如果环境温度低于预定阈值，以使需要继续清洁挡风玻璃，则可以进一步预期的是调整发动机停止阶段的最长时间，在该时间期间，HWS子系统被分离以降低起雾、结冰等风险，例如从90秒调整至2分钟(步骤206b)。
可以提供某一预定的系统超驰，以通过防止HWS子系统在停止周期期间关闭来进一步降低起雾、结冰等风险。在实施例中，防止HWS子系统在停止周期期间关闭的该超驰可以包括以下中的一种或多种：确定的40％或更多的起雾概率(起雾概率<最大容雾量(FogProb<MaxAccFog))、车辆操作者手动致动车辆除霜子系统(除霜/最大除霜被致动)、车辆操作者手动致动挡风玻璃刮水器子系统、车辆操作员手动致动HWS子系统以及其它。
相应地，参照图3，在步骤300对停止启动系统的启动周期是否即将到来进行确定。在步骤302再一次通过现有技术的温度传感器来确定环境温度。依据确定的环境温度，在步骤304对是否需要整个定时器周期进行确定，该整个定时器周期确定HWS子系统激活的全部时间段。如果是，则在步骤306a针对整个定时器周期将电负载有区别地分配至HWS子系统的不同部分。如果否，则在步骤306b针对小于整个定时器周期将电负载有区别地分配至HWS子系统的不同部分。
通过“有区别地分配”，这意味着提供至HWS子系统的电负载被有区别地提供至挡风玻璃的不同部分，即挡风玻璃的驾驶员侧和乘客侧被区别对待。在一实施例中，提供至挡风玻璃乘客侧的负载被减少。应当领会的是，这允许驾驶员侧接收更多提供至HWS子系统的电负载，并因此有利于挡风玻璃的一区域——驾驶员必须通过该区域看路，而无需增加提供至加热的挡风玻璃的总电负载。
以下的表1示出了上述方法的一实施例，描述了在预定环境温度的所建议的电负载。应当领会的是，此处示出的百分比是可以提供至HWS子系统特定部分的最大电负载的百分比。正如此处所示，在-18℃至15℃之间的温度下，(最大值的)75％的始终较大部分电负载被提供至加热的挡风玻璃的驾驶员侧。
相应地，可以预期在由与环境温度相关的定时器确定的时间段内提供上述电负载，以应对环境条件有差别，这将产生HWS子系统激活更多或更少的时间段的需求。在一实施例中，如以下表2中所示，针对用户选择的除霜/最大除霜功能的激活、用户选择的HWS子系统激活、以及针对停止-启动系统的启动周期期间的自动HWS子系统激活来选择各种预定的时间段。应当领会的是，用于温度设置、时间设置等的值和范围仅为代表性的并且是非限制性的，并且如果有必要可以由制造商依据环境条件、地理位置、和其它方面来进行调整。
应当领会的是，通过使用与环境温度相关的定时器来确定HWS子系统在自动模式下激活的时间，使较短的激活时间和由此而减少的能量使用量成为可能。
以上实施例已经以说明和描述为目的进行了展示。它并非旨在详尽或将实施例限制到所公开的精确形式。根据上述教导的，明显的修改和变化是可能的。当根据公平地、合法地以及公正地赋予它们的广度进行解释时，所有这样的修改和变化都在所附权利要求的范围之内。

Claims (20)

1.一种用于改善车辆停止-启动系统运行的方法，包含在所述停止-启动系统的停止周期或启动周期之前对传送至车辆电加热的挡风玻璃(HWS)子系统的电负载进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，包括在所述停止-启动系统的确定的预计停止周期之前使传送至所述HWS子系统的所述电负载中断持续一预定时间段。
3.根据权利要求1所述的方法，包括对传送至所述HWS子系统的乘客侧和驾驶员侧的所述电负载进行有区别地分配。
4.根据权利要求3所述的方法，包括减少传送至所述HWS子系统的所述乘客侧的所述电负载。
5.根据权利要求3所述的方法，包括依据确定的环境温度值对传送至所述乘客侧和所述驾驶员侧的所述电负载进行有区别地分配。
6.根据权利要求5所述的方法，包括持续一预定时间段对传送至所述乘客侧和所述驾驶员侧的所述电负载进行有区别地分配。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述预定时间段依据所述确定的环境温度值而变化。
8.一种用于车辆的停止-启动系统，包含至少一个控制器，所述控制器用于控制从车辆电池传送至所述车辆的多个电气子系统的电负载，所述电气子系统至少包括电加热的挡风玻璃(HWS)子系统；
其中所述控制器配置成在所述停止-启动系统的停止周期或启动周期之前改变传送至所述HWS子系统的所述电负载。
9.根据权利要求8所述的停止-启动系统，其中至少一个所述控制器配置成在所述停止-启动系统的确定的预计停止周期之前使传送至所述HWS子系统的所述电负载中断持续一预定时间段。
10.根据权利要求8所述的停止-启动系统，其中至少一个所述控制器配置成对传送至所述HWS子系统的乘客侧和驾驶员侧的所述电负载进行有区别地分配。
11.根据权利要求10所述的停止-启动系统，其中至少一个所述控制器配置成减少传送至所述HWS子系统的所述乘客侧的所述电负载。
12.根据权利要求11所述的停止-启动系统，其中至少一个所述控制器配置成依据确定的环境温度值对传送至所述乘客侧和所述驾驶员侧的所述电负载进行有区别地分配。
13.根据权利要求12所述的停止-启动系统，其中至少一个所述控制器配置成持续一预定时间段对传送至所述乘客侧和所述驾驶员侧的所述电负载进行有区别地分配。
14.根据权利要求13所述的停止-启动系统，其中所述预定时间段依据所述确定的环境温度值而变化。
15.根据权利要求14所述的停止-启动系统，其中所述预定时间段由与环境温度相关的定时器来确定。
16.一种包括权利要求8所述的停止-启动系统的车辆。
17.一种机动车辆，包含：
发动机；
电池；
停止-启动系统；
一个或更多电负载子系统，所述电负载子系统至少包括加热的挡风玻璃(HWS)子系统；以及
至少一个控制器，所述控制器用于控制从所述电池传送至所述HWS子系统的电负载，其中所述控制器配置成在所述停止-启动系统的停止周期或启动周期之前改变传送至所述HWS子系统的电负载。
18.根据权利要求17所述的机动车辆，其中至少一个所述控制器配置成在所述停止-启动系统的确定的预计停止周期之前使传送至所述HWS子系统的所述电负载中断持续一预定时间段。
19.根据权利要求17所述的机动车辆，其中至少一个所述控制器配置成依据确定的环境温度值和一预定时间段对传送至所述HWS子系统的乘客侧和驾驶员侧的所述电负载进行有区别地分配。
20.根据权利要求19所述的机动车辆，进一步包括用于确定所述预定时间段的与环境温度相关的定时器。
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