CN107150686A - 停止‑启动车辆及其控制方法 - Google Patents

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马修·艾伦·博斯
马克·爱德华·基斯科斯基
莫翰纳德·哈基姆
艾伦·马戈伦
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Abstract

本发明公开了一种停止‑启动车辆及其控制方法。一种控制停止‑启动车辆的方法包括：响应于发动机处于自动停止状况和指示驾驶员离开车辆的信号，保持发动机处于自动停止状况。所述方法另外包括固定车轮不旋转并降低便利特征功率消耗。

Description

停止-启动车辆及其控制方法
技术领域
本公开涉及具有配备为自动停止和自动启动的发动机的机动车辆，具体涉及商用车辆或警用车辆。
背景技术
停止/启动车辆可配备有发动机自动停止特征。在车辆操作的特定时间段期间，该特征关闭发动机以节约燃料。例如，当车辆在交通堵塞或在停车灯处停止时可启动自动停止特征，而不是允许发动机怠速。当驾驶员松开制动器或致动加速器时发动机可重新启动。
发明内容
根据本公开的控制停止-启动车辆的方法包括：响应于发动机处于自动停止状况和指示驾驶员离开车辆的信号，保持发动机处于自动停止状况、固定车轮不旋转并降低便利特征功率消耗。
根据各个实施例，降低便利特征功率消耗可包括停用气候控制系统、停用加热座椅系统和/或停用气候鼓风机冷却风扇。
根据各个额外的实施例，指示驾驶员离开车辆的信号可包括驾驶员座位安全带解开和/或驾驶员车门打开。
根据一个实施例，保持发动机处于自动停止状况独立于发动机自动停止经过的时间。
根据额外的实施例，禁止车轮旋转包括将车辆变速器换挡为驻车(PARK)挡或接合车辆驻车制动器。
根据本公开的车辆包括具有自动停止和自动启动功能的发动机以及控制器。控制器被配置为：响应于发动机自动停止和指示驾驶员离开车辆的信号，禁止自动启动功能、禁止车轮旋转并降低便利特征功率消耗。
根据各个实施例，所述车辆是商用车辆或警用车辆。
根据一个实施例，车辆还包括气候控制系统，并且降低便利特征功率消耗包括降低气候控制系统的功率消耗。这可包括停用气候控制系统和/或停用气候控制系统的气候鼓风机冷却风扇。
根据另一实施例，车辆还包括加热座椅，并且降低便利特征功率消耗包括停用加热座椅。
根据另一实施例，车辆还包括座椅安全带传感器，座椅安全带传感器被配置为用信号表示驾驶员座椅安全带的接合状态或分离状态，并且指示驾驶员离开车辆的信号包括来自座椅安全带传感器的指示驾驶员座椅安全带已分离的信号。
根据额外的实施例，车辆还包括车门传感器，车门传感器被配置为用信号表示驾驶员车门的打开状态或关闭状态，并且指示驾驶员离开车辆的信号包括来自车门传感器的指示驾驶员车门已打开的信号。
根据进一步的实施例，控制器被配置为通过命令变速器换挡为PARK挡和/或通过命令驻车制动器接合而禁止车轮旋转。
根据又一实施例，控制器被配置为禁止自动启动功能独立于发动机停止经过的时间。
根据本公开的控制车辆的方法包括：响应于发动机自动停止和指示驾驶员离开车辆的信号，固定牵引车轮不旋转、将便利特征功率消耗从第一状态修改为减小的第二状态并保持发动机处于自动停止状况。所述方法还包括：响应于指示驾驶员返回车辆的信号，将便利特征的功率消耗修改为所述第一状态。
根据本公开的实施例提供了多个优点。例如，根据本公开的实施例可在驾驶员离开车辆时保持车辆静止并延长发动机自动停止的可用时间。这可以增加燃料经济性，进而提高用户满意度。
当在下文结合附图对优选实施例进行详细描述时，上述优点和其它优点以及本公开的特征将更加明显。
附图说明
图1是示出自动停止期间的发动机状态的曲线图；
图2是停止/启动车辆的框图；
图3是示出用于控制停止/启动车辆的算法的流程图。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应当理解的是，所公开的实施例仅为示例，其它实施例可采取各种和替代的形式。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，此处所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各个特征可与一个或更多个其它附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。
停止/启动车辆由传统的内燃发动机提供动力并配备控制自动停止和自动启动功能的停止/启动系统。当车辆停止并且不需要发动机用于推进或其它目的时，停止/启动系统可自动停止发动机。一段时间后，当需要发动机用于推进或其它目的时，停止/启动系统可自动启动发动机。通过在怠速时停止发动机，降低了整体燃料消耗。与真正的混合动力车辆不同，停止/启动车辆不能够纯电动推进。进一步与真正的混合动力车辆不同的，停止/启动车辆不配备牵引电池。但它们通常包括传统的启动、照明和点火(SLI)电池。
控制器可发起发动机的自动停止或自动启动。例如，当车辆将要停止时，控制器可发出命令以开始使发动机停止的过程，从而防止交流发电机或起动发电一体机(integrated starter generator)将电流提供给电负载。在发动机停止时，电池可向电负载提供电流。当在发动机自动停止之后分离制动踏板(和/或接合加速踏板)时，控制器可发出命令以开始使发动机启动的过程，从而使交流发电机或起动发电一体机能够向电负载提供电流。
参照图1，发动机停止/启动序列可包括多个阶段：“自动停止开始”，标志着发动机自动停止的开始；“准备发动机自动停止”，是车辆系统以及发动机为即将发生的发动机停止进行准备的时间段(如果在该阶段期间检测到自动停止禁止状况，则为即将发生的发动机停止进行的准备被中断，车辆系统和发动机返回到它们的正常操作模式)；“燃料切断”，标志着在该点处到发动机的燃料流动停止；“发动机正在停止”，是发动机转速减小到0的时间段；“燃料不足重新启动”，标志着在此点之后，如果在“发动机正在停止”阶段期间请求重新启动以禁止自动停止，则可能需要接合起动机以转动起动发动机(如果在“燃料不足重新启动”之前并在“发动机正在停止”阶段期间请求重新启动，则可通过重新开启燃料流动来重新启动发动机以禁止自动停止)；“发动机转速＝0”，标志着在此点处发动机转速接近或等于0；“发动机已自动停止”，是发动机关闭期间的时间段；“起动机接合”，标志着在此点处，(响应于检测到发动机自动启动状况)起动机开始转动起动发动机以致力于启动发动机；“起动机转动起动发动机”，是发动机无法凭借其自身的动力转动起动期间的时间段；“起动机分离”，标志着在此点处发动机能够凭借其自身的动力转动起动；“发动机转速增大”，是发动机转速增大到其运行转速(等于或大于目标怠速转速的转速)的时间段；以及“自动启动结束”，标志着在此点处发动机转速达到其运行转速。
通常，停止-启动车辆被配置为仅在车辆变速器处于除PARK挡以外的其它挡位时启用自动停止。因此，已知的停止-启动车辆设有驾驶员存在检测系统。当发动机自动停止时，这些已知的车辆需要驾驶员存在。当在发动机停止的同时驾驶员开始离开车辆时，发动机自动启动。已知的车辆以这种方式配置，以提醒驾驶员车辆是开启的并且变速器已挂挡。驾驶员可随后选择关闭车辆、应用驻车制动器和/或将变速器换挡到PARK挡。
作为额外的考虑，虽然车辆在自动停止时不消耗燃料，但多个车辆系统可继续汲取电流。示例包括车载电子器件、车灯和气候控制。这些汲取电流的系统可被分类为必需特征(诸如车载计算机设备)和非必需“便利”特征(诸如气候控制、加热座椅和广播系统)。因此，停止-启动车辆通常被配置为在自动停止之后已经过可校准的时间间隔时自动启动，以避免过度消耗车辆电池。
虽然上述停止-启动行为对于大部分用户车辆来说是令人满意的，但是对于其它类型的车辆，驾驶员存在需求可能不会产生令人满意的结果。
作为示例，对于警用车辆，在驱动循环期间，驾驶员可能在车辆运行的同时频繁地停车并离开车辆达延长的时间段，例如去开罚单或与另一车辆的驾驶员谈话。此处，警用车辆是指那些被设计用于警察机关和被警察机关使用的车辆，包括但不限于警用巡逻车、警用SUV和没有标志的警车。
作为另一示例，对于商用车辆，在驱动循环期间，驾驶员可能在车辆运行的同时频繁地停车并离开车辆达延长的时间段，例如去递送包裹，或装载或卸载车辆。此处，商用车辆是指那些被设计并被配置用于运输货物和/或大量乘客的车辆，包括但不限于半拖车、厢式货车、仓栅式货车和公共汽车。
在上面的两个示例中，当驾驶员在车辆外部时，已知的停止-启动车辆将不自动停止，已知的停止-启动车辆也不会保持停止持续延长的时间段。该行为可导致大量的不必要的燃料消耗。
参照图2，示出了根据本公开的车辆10的示意图。在优选实施例中，车辆10是警用车辆或商用车辆。其它实施例可包括其它类型的车辆。
车辆10包括发动机12，发动机12可以为内燃发动机。如将在下面进一步详细讨论的，发动机12被配置为响应于各种命令而自动停止和自动启动。发动机12连接至变速器14。变速器14被配置为根据多个转速比和扭矩比将动力从发动机12传递到车辆牵引车轮16。变速器14可以是自动变速器、手动变速器、无级变速器(CVT)或其它合适的变速器机构。变速器14可包括PARK挡，在PARK挡中车轮16的旋转被禁止。车辆10另外包括驻车制动器18。驻车制动器18在接合时禁止车轮16的旋转。驻车制动器18可以是机械式驻车制动器、电驻车制动器或其它合适的制动机构。
车辆10另外包括电池20。电池20可以是SLI(启动、照明、点火)电池。这些电池通常是12伏特电池，并且被配置为给诸如起动马达、车灯、点火系统和将在下面讨论的其它特征供电。然而，可考虑相比于典型SLI电池具有更高电压和/或更高容量的其它实施例。
车辆10还包括各种便利特征22。便利特征包括加热座椅系统24、气候控制系统26和鼓风机风扇28。注意，鼓风机风扇28可独立于气候控制系统26启用，以在不主动加热或冷却空气的情况下循环车辆10中的空气。加热座椅系统24、气候控制系统26和鼓风机风扇28在启用时全部从电池20汲取电力。除那些描绘的便利特征以外，车辆10还可包括额外的便利特征，包括但不限于加热方向盘、车辆收音机和车辆导航系统。虽然未示出，但是任意或所有的便利特征可具有位于车辆内部的关联的指示器，以向驾驶员发出便利特征的启用状态或停用状态的信号。
车辆10还包括各种传感器30。传感器30优选地包括驾驶员座椅安全带传感器，驾驶员座椅安全带传感器被配置为用信号表示驾驶员座椅安全带的接合状态或分离状态。传感器30还优选地包括驾驶员车门传感器，驾驶员车门传感器被配置为用信号表示驾驶员车门的打开状态或关闭状态。传感器30还可适当地包括额外的传感器。
发动机12、变速器14、驻车制动器18、电池20、便利特征22和传感器30全部与停止-启动系统32通信或受停止-启动系统32控制，停止-启动系统32包括至少一个控制器34。虽然示出为一个控制器，但控制器34可以是较大控制系统的一部分并且可以通过遍布车辆10中的各种其它控制器(诸如车辆系统控制器(VSC))进行控制。因此，应理解控制器34和一个或更多个其它控制器可以统称为“控制器”，所述“控制器”响应于各种信号而控制各种系统，如将在下面进一步详细讨论的。控制器34可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(CPU)。例如，计算机可读存储装置或介质可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储。KAM是可以用于在CPU掉电时存储各种操作变量的持久或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可以使用任意数量的已知存储装置实现，例如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、闪存或能够存储数据的任何其它电、磁、光学或其组合的存储装置，所述数据中的一些代表由控制器使用以控制发动机或车辆的可执行指令。
控制器34经由输入/输出(I/O)接口与各种发动机/车辆传感器和致动器通信，该输入/输出(I/O)接口可实施为提供各种原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等的单个集成接口。可选地，一个或更多个专用硬件芯片或固件芯片可用于在特定信号供应给CPU之前调节和处理该特定信号。
控制器34可在车辆操作期间向发动机12发出自动停止指令和自动启动指令。例如，停止/启动系统32包括基于指示车辆速度、驾驶员加速请求、驾驶员制动请求和电池20的荷电状态(SOC)而发出自动停止和自动启动指令以实现类似于参照图1描述的阶段的标称的自动停止/启动逻辑(除了别的以外)。简而言之，发动机12将响应于自动停止指令而关闭并响应于自动启动指令而重启。
现在参照图3，以流程图的形式示出了根据本公开的控制车辆的方法。例如，所述方法可体现在由控制器34执行的算法中。所述算法在框38处开始。
如操作40处所示，作出发动机是否已自动停止的确定。例如，发动机可响应于车辆速度接近零、车辆制动器被应用和没有接收到驾驶员加速请求而自动停止。
如果操作40的确定为否定的，即，发动机未自动停止，则控制返回到操作40。这样，根据标称的操作模式控制车辆，直到发动机自动停止为止。
如果操作40的确定为肯定的，即，发动机自动停止，则控制进行到操作42。在操作42处，作出是否已接收到指示驾驶员离开车辆的信号的确定。如框44处所示，该信号可包括(例如)指示驾驶员座椅安全带已分离的信号或指示驾驶员车门已打开的信号。当然，也可以使用其它信号。
如果操作42的确定为否定的，即，没有接收到指示驾驶员离开车辆的信号，则控制随后返回到操作40。这样，根据标称的停止-启动行为控制车辆，直到驾驶员离开车辆为止。
如果操作42的确定为肯定的，即，接收到指示驾驶员离开车辆的信号，则控制随后进行到框46。在框46处，车轮被固定不旋转。如框48处所示，这可包括如果变速器处于非PARK挡位，则将车辆变速器换挡到PARK挡。此外或可替代地，固定车轮不旋转可包括接合车辆驻车制动器。还可使用固定车辆的其它合适的方法。固定系统的初始状态可保存在车辆存储器中。
控制随后进行到框50。在框50处，降低至少一个便利特征的功率消耗。如在框52处所示，这可包括降低气候控制系统的功率消耗、降低鼓风机风扇的功率消耗或降低加热座椅的功率消耗。可通过停用便利特征或将便利特征调到较低的操作模式(例如，降低鼓风机风扇的转速)来降低功率消耗。还可使用降低便利特征功率消耗的其它方法。便利特征的初始状态(即，在功率消耗降低之前的状态)可保存在车辆存储器中。
在一些实施例中，在不改变任何车载指示器的情况下执行功率消耗的降低。作为示例，虽然加热座椅已被停用以降低功率消耗，但车载指示器仍可能显示加热座椅是启用的。这可以避免用户混淆。
便利特征的功率消耗的降低可降低电池的功率使用率。虽然因车辆中的必要电子器件的使用而发生一些电池消耗，但可通过降低便利特征的功率消耗来大幅降低功率使用率。因此，可用于发动机自动停止的可用时间可大幅增加。
控制随后进行到框54。在框54处，保持发动机处于自动停止状况。如图所示，保持发动机处于该状况独立于经过的时间。
控制随后进行到框56。在框56处，作出当前的电池SOC是否在关联的阈值以下的确定。提供所述阈值以确保剩余足够的电池电荷以在适当的时候自动启动发动机。
如果操作56的确定为肯定的，即，SOC在所述阈值以下，则控制随后进行到框58。在框58处，发动机自动启动，并可因此通过交流发电机对电池重新充电。
控制随后进行到框60。在框60处，便利特征返回到先前的状态，该先前状态保存在车辆存储器中。因此，任何停用的或功率降低的系统返回到在框50中的功率消耗降低之前的初始状态。此外，车轮可旋转性可恢复到先前的状态。作为示例，可分离驻车制动器。虽然变速器可换挡到初始的非PARK挡，但优选地，变速器可响应于驾驶员存在的额外确认(诸如应用制动踏板)而仅换挡到初始的非PARK挡。
返回到操作56，如果所述确定为否定的，即，SOC不在所述阈值以下，则控制随后进行到操作62。在操作62处，作出是否接收到指示驾驶员返回车辆的信号的确定。例如，该信号可以是指示驾驶员车门已再次打开的信号、指示驾驶员座椅安全带已接合的信号或适合的其它信号。
如果操作62的确定为否定的，即，未接收到指示驾驶员返回的信号，则控制随后返回到操作56。这样，发动机保持自动停止，直到SOC降到所述阈值以下或驾驶员返回车辆为止。
如果所述确定是肯定的，即，接收到指示驾驶员返回的信号，则控制进行到操作60，并使便利特征返回到先前的状态。发动机可以根据标称的停止-启动控制来自动启动或不自动启动。
如可以看出的，本公开提供可在驾驶员离开车辆时保持车辆静止并延长发动机自动停止的可用时间的车辆和方法。这可增加燃料经济性，进而增加用户满意度。当使用在警用车辆或商用车辆中时可发现具体的优点。
在此公开的处理、方法或算法可被交付到处理装置、控制器或计算机，或者通过处理装置、控制器或计算机来实现，其中，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述处理、方法或算法可以以多种形式存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，所述数据和指令包括但不限于：永久地存储在非可写存储介质(诸如ROM装置)上的信息以及可变地存储在可写存储介质(诸如软盘、磁带数据存储、光带数据存储、CD、RAM装置以及其它磁性介质和光学介质)上的信息。所述处理、方法或算法还可被实现为软件可执行对象。可选地，可利用合适的硬件组件(诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或者其它硬件组件或装置)或者硬件、软件和固件组件的组合来整体或部分地实现所述处理、方法或算法。
如前所述，各个实施例的特征可组合以形成可能未被明确描述或示出的本发明的进一步的实施例。尽管各个实施例可能已被描述为提供优点或者在一个或更多个期望的特性方面优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，可以对一个或更多个特征或特性进行折衷，以实现期望的整体系统属性，期望的整体系统属性取决于具体的应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、封装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特定的应用。
虽然上文描述了示例性实施例，但是这些实施例并不意在描述权利要求所包含的所有可能的形式。在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应该理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可作出各种改变。

Claims (10)

1.一种控制停止-启动车辆的方法，包括：
响应于发动机处于自动停止状况和指示驾驶员离开车辆的信号，保持发动机处于自动停止状况、禁止车轮旋转并降低便利特征功率消耗。
2.如权利要求1所述的方法，其中，降低便利特征功率消耗包括降低气候控制系统的功率消耗。
3.如权利要求1所述的方法，其中，降低便利特征功率消耗包括停用加热座椅系统。
4.如权利要求1所述的方法，其中，降低便利特征功率消耗包括降低气候鼓风机冷却风扇的功率消耗。
5.如权利要求1所述的方法，其中，保持发动机处于自动停止状况包括保持发动机处于自动停止独立于发动机自动停止经过的时间。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述指示驾驶员离开车辆的信号包括指示驾驶员座椅安全带解开的信号。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述指示驾驶员离开车辆的信号包括指示驾驶员车门打开的信号。
8.如权利要求1所述的方法，其中，禁止车轮旋转包括将车辆变速器换挡到驻车挡或接合车辆驻车制动器。
9.一种车辆，包括：
发动机，具有自动停止和自动启动功能；
控制器，被配置为：响应于发动机自动停止和指示驾驶员离开车辆的信号，禁止自动启动功能、禁止车轮旋转并降低便利特征功率消耗。
10.一种控制车辆的方法，包括：
响应于发动机自动停止和指示驾驶员离开车辆的信号，使牵引车轮固定不旋转、将便利特征功率消耗从第一状态修改为减小的第二状态并保持发动机处于自动停止状况；
响应于指示驾驶员返回车辆的信号，将便利特征功率消耗返回到所述第一状态。
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