CN107200009A - 在倒挡时控制发动机自动启动 - Google Patents

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Abstract

公开了在倒挡时控制发动机自动启动。一种停止/启动混合动力车辆包括：发动机，被配置为在行驶期间停止和重新启动；多级变速器；制动踏板；电子驻车制动器。当制动踏板被应用或未被应用时，可以将变速器换入倒挡。至少一个控制器被配置为在这些情况下控制车辆。如果当变速器换入倒挡时发动机关闭并且制动踏板被应用，则控制器重新启动发动机。如果当变速器换入倒挡时发动机关闭并且制动踏板未被应用，则控制器禁止发动机重新启动直到制动踏板被应用为止。控制器还可以被配置为：在从变速器换入倒挡开始的预定时间之后制动踏板保持未被应用时，应用电子驻车制动器。

Description

在倒挡时控制发动机自动启动
技术领域
本公开涉及一种用于具有发动机的车辆的控制策略，该发动机能够并且被配置为在行驶期间停止和重新启动以节省燃料。更具体地，本公开涉及在这种车辆处于倒挡时控制车辆的发动机。
背景技术
一些机动车辆配备有用于行驶时间(在该行驶时间内车辆停止过)期间自动停止和重新启动发动机的系统。这通常被称为“停止-启动”系统，并且车辆可以被称为“微混合动力”车辆。也已知发动机可停止且可使用电动机推进车辆的其他混合动力车辆。
联邦机动车辆安全标准(FMVSS)第571.102条款要求：在变速器处于倒挡时，车辆中的发动机不能自动停止。FMVSS还要求当处于倒挡时，只有车辆满足下面两个条件时，发动机才可以自动重新启动：(1)当发动机在前进行驶状态下自动停止并且驾驶员选择倒挡时，只要应用行车制动器，发动机便立刻重新启动；(2)当发动机在前进行驶状态下自动停止并且驾驶员选择倒挡时，如果不应用行车制动器，发动机不自动启动。
发明内容
根据一个实施例，一种车辆包括：发动机，被配置为在行驶期间停止和重新启动；多级变速器；制动踏板；电子驻车制动器；控制器。所述控制器被配置为：在制动踏板未被应用且发动机关闭时，将变速器换入倒挡，并在从变速器换入倒挡起的预定时间之后制动踏板保持未被应用时，应用电子驻车制动器。
根据另一实施例，一种车辆包括：发动机，被配置为在行驶期间停止和重新启动；变速器；制动踏板；电子驻车制动器；控制器。所述控制器被配置为：(i)响应于在制动踏板被应用时变速器换入倒挡，重新启动发动机；(ii)响应于在制动踏板未被应用时变速器换入倒挡，禁止发动机重新启动直到制动踏板被应用为止。
根据本发明的一个实施例，所述控制器被进一步配置为：在变速器处于倒挡时，接收发动机重新启动信号，并禁止所述信号引起发动机重新启动直到制动踏板被应用为止。
根据本发明的一个实施例，所述车辆还包括高电压电池，其中一个所述信号包括电池的荷电状态。
根据本发明的一个实施例，所述控制器被进一步配置为：在从变速器换入倒挡开始的预定时间之后制动踏板保持未被应用时，应用电子驻车制动器。
根据本发明的一个实施例，发动机的重新启动是通过控制器响应于制动踏板被释放而命令的。
根据本发明的一个实施例，发动机的重新启动是通过控制器响应于变速器已经换入倒挡之后的时间延迟而命令的。
根据本发明的一个实施例，所述车辆还包括选择性可驱动地连接到发动机的带传动式起动发电机，其中，所述控制器被配置为经由带传动式起动发电机重新启动发动机。
在又一实施例中，一种方法包括：使用至少一个控制器控制车辆，所述车辆具有发动机、起动发电机和多级变速器。所述方法还包括：在发动机关闭且制动踏板未被应用时将变速器换挡到倒挡；在制动踏板保持未被应用时响应于在所述换挡之后经历了预定时间，应用电子驻车制动器。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：响应于在变速器保持处于倒挡时应用制动踏板，重新启动发动机。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：在制动踏板保持未被应用时经历所述预定时间之前，防止发动机重新启动。
根据本发明的一个实施例，无论车辆的高电压电池的荷电状态如何，在制动踏板保持未被应用时经历所述预定时间之前，都防止发动机重新启动。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：在制动踏板被应用且发动机关闭时，将变速器换入倒挡，并响应于制动踏板被释放而重新启动发动机。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：在制动踏板被应用且发动机关闭时，将变速器换入倒挡，并响应于在制动踏板被应用同时从变速器换入倒挡起经历了预定时间延迟而重新启动发动机。
附图说明
图1是能够实施下面描述的控制策略的示例性微混合动力车辆的动力传动系统的示意图。
图2是具有带驱动的一体式起动发电机单元的内燃发动机的示意图。
图3是示出由下述控制器实施的用于在倒挡时自动重新启动发动机的算法的流程图。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅为示例，其他实施例可以采取各种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，在此公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为教导本领域技术人员以各种方式利用这些实施例的代表性基础。如本领域内的普通技术人员将理解的，参考任一附图说明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各种组合和变型可以期望用于特定应用或实施方式。
图1示出了具有内燃发动机10和多级自动变速器12的车辆的示意图。从内燃发动机10的曲轴传递的扭矩通过变速器12的多级齿轮传动装置传递到传动轴14然后传递到用于牵引轮18的主减速器差速器和车桥总成16。变速器12的齿轮传动装置在阀体20的控制下建立多个前进挡和倒挡扭矩比。这些扭矩比通过可接合和可分离的离合器以及制动器以常规方式建立。变速器可被构造为通过以惯用的方式分离前进驱动离合器而处于空挡状态。
在低电压电池(未示出)的控制下，在22处示意性示出的起动电动机可以用于在冷起动条件下起动发动机10。在24处以图框形式示出了用于发动机10的电子节气门控制(ETC)。
发动机10可驱动地连接到曲轴带轮，在此处公开的本发明的示例性实施例中曲轴带轮驱动带传动式起动发电机单元26。虽然带传动被示出为在发动机10和起动发电机26之间提供传动连接，但是可以使用其他类型的传动连接。例如，根据设计选择，可以使用柔性链传动或齿轮传动。这些类型的传动连接可驱动地将发动机连接到起动发电机26。与牵引电动机能够启动发动机的传统的混合动力车辆不同，用于自动停止和重新启动发动机的微混合动力车辆可以配备有带传动式起动发电机。起动发电机26电连接到电压源，诸如低电压电池28或高电压电池54。高电压电池54可以通过DC/AC逆变器30连接到起动发电机26。图1中还示出了混合动力车辆附件，诸如可以由低电压电池(例如，铅酸(PbA)电池)28供应电力的空调压缩机34、燃料泵36和动力转向泵38。电压源可以通过DC/DC转换器32相独立。
图1中还示出了制动踏板33。如本领域已知的，制动踏板33可以用于激活摩擦制动和/或再生制动。如本领域已知的，制动踏板33具有相关联的传感器，该传感器被配置为检测是否应用制动踏板以及制动踏板应用的大小。如下面将描述的，相关联的传感器连接到控制器40。
图1还示出了动力传动系统微处理器控制器或动力传动系统控制单元40。控制器40可以包括输入/输出信号部分42、中央微处理器44、只读存储器部分46和随机存取存储器部分48。控制器40被具体配置为控制变速器控制单元(TCU)50、(经由发动机控制模块)控制发动机操作且控制电连接到高电压电池54的电池控制模块(BCM)52。控制器40还连接到电子驻车制动(EPB)控制器或EPB模块。EPB控制器被配置为根据传统方法通过致动制动钳处的电动机或其它致动装置来致动电子驻车制动器。
虽然示出为一个控制器，但是控制器40可以是较大控制系统的一部分，并且可以由整个车辆上的各种其他控制器(例如车辆系统控制器(VSC))控制。因此应当理解，动力传动系统控制单元40和一个或更多个其它控制器可以统称为“控制器”，其响应于来自各种传感器的信号控制各种致动器，以控制诸如在行驶期间启动/停止发动机10、选择或调度变速器换挡等的功能。控制器40的中央处理器(CPU)可以与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信，诸如只读存储器(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器。KAM是可用于在CPU掉电时存储各种操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可采用多个已知的存储装置(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)、闪速存储器或能够存储数据(这些数据中的一些代表由控制器使用来控制发动机或车辆的可执行指令)的任何其它电的、磁的、光学的或它们相结合的存储装置)中的任意存储装置来实现。
控制器40经由可以被实现为单个集成接口的输入/输出(I/O)接口与各种发动机/车辆传感器和致动器通信，所述单个集成接口提供各种原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等。或者，一个或更多个专用硬件或固件芯片可用于在将特定信号提供给CPU之前调节和处理特定信号。控制器40可以例如向发动机10、起动机22、制动踏板33、DC/AC逆变器30、高电压电池54、变速器齿轮箱12传送信号和/或从其接收信号，以及向用于选择驻车挡/倒挡/空挡/挡/低速挡(PRNDL)的挡位选择构件或线控换挡系统(而不是在PRNDL之间换挡的机械杆)发送信号或从它们接收信号。虽然没有明确地示出，但是本领域的普通技术人员将认识到以上指出的每个子系统内的可由控制器40控制的各种功能或组件。可使用由控制器执行的控制逻辑而直接或间接地致动的参数、系统和/或组件的代表性示例包括燃料喷射正时、速率和持续时间、节气门位置、火花塞点火正时(用于火花点火式发动机)、进气门/排气门正时和持续时间、前端附件驱动(FEAD)组件(诸如交流发电机、空调压缩机)、电池充电、再生制动、起动发电机操作、用于变速器齿轮箱的离合器压力等。通过I/O接口传递输入的传感器可用于指示(例如)涡轮增压器增压压力、曲轴位置(PIP)、发动机转速(RPM)、车轮速度(WS1、WS2)、车速(VSS)、冷却剂温度(ECT)、进气歧管压力(MAP)、加速踏板位置(PPS)、点火开关位置(IGN)、节气门位置(TP)、空气温度(TMP)、废气氧(EGO)或其它废气组分浓度或存在、进气流量(MAF)、变速器挡位、传动比或模式、变速器油温(TOT)、变速器涡轮转速(TS)、变矩器旁通离合器状态(TCC)、减速或换挡模式(MDE)。
由控制器40执行的控制逻辑或功能可通过流程表或类似的图表表示在一个或更多个图(诸如图3)中。这些图提供可使用一个或更多个处理策略(例如，事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)实现的代表性的控制策略和/或逻辑。因此，示出的各种步骤或功能可以以示出的顺序执行、并行执行或在一些情况下被省略。虽然不总是明确地示出，但是本领域的普通技术人员将意识到，一个或更多个示出的步骤或功能可根据正在使用的特定的处理策略而重复地执行。类似地，不一定需要该处理顺序以获得在此描述的特征和优势，提供该处理顺序仅仅是为了便于说明和描述。控制逻辑可以主要由软件实施，该软件由基于微处理器的车辆、发动机和/或动力传动系控制器(例如，控制器40)执行。当然，控制逻辑可根据特定的应用由一个或更多个控制器中的软件、硬件或软件与硬件的结合实施。当由软件实施时，控制逻辑可设置在一个或更多个计算机可读存储装置或介质中，该计算机可读存储装置或介质存储有代表由计算机执行以控制车辆或其子系统的指令或代码的数据。计算机可读存储装置或介质可包括多个已知的物理装置中一个或更多个，该物理装置采用电的、磁的和/或光学的存储器以保持可执行的指令和相关的校准信息、操作变量等。
图2是发动机10的更完整的示意图。发动机10的曲轴驱动曲轴带轮，如图2中的56所示。曲轴驱动的带58传动经过带轮56、可调节惰轮60、张紧轮62、用于一体式起动发电机(ISG)26的驱动带轮、张紧轮64、附件驱动带轮66和凸轮轴驱动带轮68。控制器40与起动发电机和相关联的转换器通信以接合和转动发动机而允许在发动机中开始点火。动力转向泵38可以具有单独的机械连接。
应当理解，图1的动力传动系统部件仅仅是微混合动力车辆的示例，其中发动机可以在车辆操作期间停止并重新启动。本文公开的控制策略可以在各种其他微混合动力和重度混合动力车辆架构中实现。例如，所述控制策略可以通过中度混合动力车辆、插电式混合动力电动车辆(PHEV)(包括动力分流式动力传动系配置、并联混合动力配置)和本领域已知的其他混合动力车辆架构来实现。
如上所述，并且在上述车辆构造中的任一个中，发动机10被构造为在行驶期间启动和停止以节省燃料。停止发动机10的一个有利时间是当车辆不运动并处于前进挡时(例如，当车辆在停车灯处停止时)。当发动机自动停止时，驾驶员可以改变前进挡位而从“前进挡”变为“倒挡”。在应用制动踏板的情况下，这可以发生或可以不发生。同时，发动机10可以保持自动停止。如果不是由驾驶员导致的简单干扰或扰乱，则在车辆处于倒挡时自动启动发动机可能导致在车轮处发生扭矩突然增加。这在驾驶员精确地且精细地控制车辆的速度和方向的许多倒车行驶情形中是不期望的。
根据本公开的各个方面，提供一种控制策略，用于在配备有自动启动/停止能力的车辆处于倒挡下操作时控制车辆中的发动机。
图3示出了根据一个实施例的说明用于实现控制策略的算法100的流程图。该控制策略在车辆开启并被驱动的同时发动机自动停止时发生，并且当PRNDL挡位选择器换挡到倒挡时实施该控制策略。这通过示例的方式进行说明，在102处，控制器确认发动机关闭，在104处，当发动机关闭时初始没有选择倒挡，反而是在106处当发动机关闭的同时由驾驶员选择倒挡。换句话说，当发动机自动停止，并且在发动机停止时初始未处于倒挡之后驾驶员随后选择倒挡时，实施该控制策略。在其他实施例中，当发动机自动停止并且进行简单检查以确保选择了倒挡时，可以启动该控制策略。
如果发动机关闭，并且在发动机自动关闭的时刻初始没有选择倒挡之后选择了倒挡，则控制策略进行到108。在108处，控制器监测各种信号，以确定根据传统的自动发动机停止/启动控制策略是否期望重新启动发动机。例如，控制器可以监测电池28和54的荷电状态、驾驶员通过踩下加速踏板的方式提供的扭矩需求、附件部件(例如收音机)所消耗的电力或者车厢气候系统(HVAC)功率需求。在一个特定示例中，控制器通常可以基于车厢中的高的加热需求或空气调节需求来请求启动发动机，这是因为电池没有被配置为处理这样的需求。
如果控制器没有接收到指示期望重新启动发动机的信号，则在110处，当车辆处于倒挡进行操作时，发动机简单地保持关闭。该过程可以返回并继续重新评估所接收的信号，以确定是否存在任何状况可以指示期望重新启动发动机以及该状况何时发生。然而，如上所述，当驾驶员在倒挡下操纵车辆时，发动机在需求时重新启动可能导致不希望的扭矩增加或总体干扰。
为了解决和减轻发动机重新启动导致的潜在干扰，无论何时某些状况指示需要发动机功率，控制策略也不会盲目地重新启动发动机。相反，在112处，控制器首先确定是否应用制动踏板并且在车辆换挡为倒挡时是否应用了制动踏板。如果是，则在114处，在制动踏板被释放之后，或者从进入倒挡开始短暂延迟(例如，100ms)之后，发动机立即启动。
如果当所述状况指示需要发动机功率时未踩下制动踏板，则在116处启动计时器。在118处对计时器及其与预定阈值的关系进行连续评估。如果计时器在118处到期或超过阈值，则在120处控制器应用一个或更多个车轮处的电子驻车制动器。发动机此时也可以不操作，从而禁止任何类型的自动重新启动，并且代替地需要完整的点火开关接通事件来重新启动发动机。电子驻车制动器的应用和发动机的不工作状态防止电池过度消耗并且荷电状态变得太低。
如果在118处计时器没有超过阈值，则控制器在122处继续监测制动踏板应用。在124处，控制器确定是否应用了制动踏板。在没有请求制动踏板应用的情况下，该过程返回并在118处继续将该计时器与预定阈值进行比较。然而，如果在124处计时器没有超过阈值同时应用了制动踏板，则在126处控制器自动地允许发动机重新启动并断然地重新启动发动机。
再次参照步骤112，当变速器换挡到倒挡时，可以启动第二计时器。所述第二计时器可以是“倒挡延迟计时器”，其起延迟作用，以便在命令变速器换入倒挡时不立即换挡到倒挡。在一个实施例中，该倒挡延迟计时器在进入倒挡时启动。如果在倒挡延迟计时器到期之前的任何时间应用制动踏板，那么发动机将保持关闭。或者，如果在倒挡延迟计时器到期之后但在118处的计时器到期之前应用了制动踏板，则发动机将重新启动。
在此公开的处理、方法或算法可以交付给处理装置、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的电子控制单元。类似地，所述处理、方法或算法可以以多种形式被存储为通过控制器或计算机可执行的数据和指令，其中，所述多种形式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、CD、RAM装置和其它磁介质和光学介质)上的信息。所述处理、方法或算法也可以在软件可执行对象中被实现。可选地，可使用合适的硬件组件(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。
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权利要求包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制，并且应理解在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种改变。如前所述，可以组合各个实施例的特征以形成本发明未明确描述或说明的进一步的实施例。尽管各个实施例可能已经被描述为提供优点或者就一个或更多个期望特性来说优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，根据具体应用和实施方式，为了达到期望的整体系统属性，可以对一个或更多个特征或特性进行折衷。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、易组装性等。因此，在某种程度上被描述为在一个或更多个特性上不如其它实施例或现有技术实施方式合意的任何实施例并不在本公开的范围之外，并且可以期望用于特定的应用。

Claims (10)

1.一种车辆，包括：
发动机，被配置为在行驶期间停止和重新启动；
多级变速器；
制动踏板；
电子驻车制动器；和
控制器，被配置为：在制动踏板未被应用且发动机关闭时，使多级变速器换入倒挡，并在从多级变速器换入倒挡起的预定时间之后制动踏板保持未被应用时，应用电子驻车制动器。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器被进一步配置为：响应于在多级变速器保持处于倒挡时应用制动踏板，重新启动发动机。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器被进一步配置为：在制动踏板保持未被应用时的所述预定时间期间，防止发动机重新启动。
4.根据权利要求3所述的车辆，还包括高电压电池，其中，所述控制器被进一步配置为：无论高电压电池的荷电状态如何，在制动踏板保持未被应用时的所述预定时间期间，都防止发动机重新启动。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器被进一步配置为：在制动踏板被应用且发动机关闭时，使多级变速器换入倒挡，并响应于制动踏板被释放而重新启动发动机。
6.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器被进一步配置为：在制动踏板被应用且发动机关闭时，使多级变速器换入倒挡，并在制动踏板被应用且发动机关闭时从多级变速器换入倒挡起的预定时间之后重新启动发动机。
7.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器被进一步配置为：响应于在从多级变速器换入倒挡起的另一预定时间之前应用制动踏板，保持发动机关闭。
8.一种车辆，包括：
发动机，被配置为在行驶期间停止和重新启动；
变速器；
制动踏板；
电子驻车制动器；和
控制器，被配置为：响应于在制动踏板被应用时变速器换入倒挡，重新启动发动机；响应于在制动踏板未被应用时变速器换入倒挡，禁止发动机重新启动直到制动踏板被应用为止。
9.根据权利要求8所述的车辆，其中，所述控制器被进一步配置为：在变速器处于倒挡时，接收发动机重新启动信号，并禁止该信号引起发动机重新启动直到制动踏板被应用为止。
10.一种方法，包括：
使用至少一个控制器控制具有发动机、起动发电机和多级变速器的车辆；
在发动机关闭且制动踏板未被应用时使多级变速器换挡到倒挡；和
在制动踏板保持未被应用的同时，响应于在所述换挡之后经历了预定时间，应用电子驻车制动器。
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