CN107630757B - 用于操作车辆中的发动机启动-停止系统的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于操作车辆中的发动机启动‑停止系统的方法和系统。提供一种用于控制车辆中的发动机启动‑停止的方法。该方法包括：响应于检测到发动机自动停止模式和空挡位置的存在，基于检测到影响车辆燃料经济性的预定车辆状况、检测到从空挡换挡为另一挡位以及在换挡之后预定时间阈值是否已经期满，经由控制器输出发动机命令以自动启动发动机。所述预定车辆状况可以是车辆沿倒车方向的运动。所述预定车辆状况可以是电池参数超出预定范围。所述预定范围可以基于电池荷电状态、电池温度、电池电压或电池负载电流。所述预定车辆状况可以是HVAC组件被激活。

Description

用于操作车辆中的发动机启动-停止系统的方法和系统
技术领域
本公开涉及一种用于操作机动车辆中的发动机启动-停止系统的方法和系统。
背景技术
配备有启动-停止系统的车辆由传统的内燃发动机部分地提供动力。控制器可以在某些工况下发起发动机的自动停止或启动。例如，当车辆停止或正在减速并且不需要发动机用于推进或其它目的时，启动-停止系统可以自动停止发动机。稍后，在需要发动机用于推进或其它目的时(例如当制动踏板被释放和/或加速踏板被接合时)，启动-停止系统可以重新启动发动机。通过在可能的情况下禁用发动机，降低了总体燃料消耗。
发明内容
一种用于控制车辆中的发动机启动-停止的方法包括：响应于检测到发动机自动停止模式和空挡位置的存在，基于检测到影响车辆燃料经济性的预定车辆状况、检测到从空挡换挡为另一挡位以及在换挡之后预定时间阈值是否已经期满，经由控制器输出发动机命令以自动启动发动机。预定车辆状况可以是车辆沿倒车方向的运动。预定车辆状况可以是电池参数超出预定范围。预定范围可以基于电池荷电状态、电池温度、电池电压或电池负载电流。预定车辆状况可以是HVAC组件被激活。HVAC组件被激活可以是最大除霜命令、最大加热命令、最大空气调节命令或最大鼓风机转速命令。预定车辆状况可以是制动器故障、车速超出预定速度范围或车辆传感器故障。预定车辆状况可以是车辆向后溜车或高坡度。预定时间阈值可以是200毫秒至300毫秒。
一种用于控制车辆中的发动机启动-停止的方法包括：响应于检测到发动机自动停止模式和前进行驶挡位置的存在，基于检测到影响车辆燃料经济性的预定车辆状况、检测到从前进行驶挡位置换挡为另一挡位以及在换挡之后预定时间阈值是否已经期满，经由控制器输出发动机命令以自动启动或保持在自动停止模式。发动机命令可以是响应于检测到换挡为空挡位置并且在所述预定时间阈值期满之前释放制动器应用而输出的保持在自动停止模式的命令。响应于检测到禁止条件，控制器可以输出自动启动发动机命令。禁止条件可以是环境温度超出预定可校准范围、发动机温度超出预定发动机温度范围、变速器流体温度超出预定变速器温度范围、电池温度超出预定电池温度范围或者与驾驶员相关的条件。响应于未检测到禁止条件，如果挡位已经换挡为行驶挡，则控制器可以输出自动启动发动机命令。发动机命令可以是响应于检测到换挡为空挡位置并且在所述预定时间阈值之后释放制动器应用而输出的自动启动的命令。
一种车辆包括发动机、变速器和控制器。变速器选择性地连接到发动机。控制器被配置为：响应于检测制动器应用是否延续超过预定时间阈值以及挡位选择器是否处于空挡位置，输出自动启动命令以连接变速器和发动机。控制器可以被进一步配置为：响应于检测到诱导条件的存在，输出发动机自动启动命令。诱导条件可以是环境温度超出预定可校准范围、发动机温度超出预定发动机温度范围、变速器流体温度超出预定变速器温度范围、电池温度超出预定电池温度范围或者与驾驶员相关的条件。预定时间阈值可以是200毫秒至300毫秒。控制器可被进一步配置为：响应于检测到从空挡换挡为倒挡或驻车挡，输出发动机自动启动命令。
附图说明
图1是示出了车辆的示例的示意图。
图2是示出了支持车辆的发动机自动启动-停止操作的算法的示例的流程图。
图3是示出了支持车辆的发动机自动启动-停止操作的算法的另一示例的流程图。
图4是示出了车辆的发动机自动启动-停止操作的控制策略的示例的矩阵。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅是示例，其它实施例可以采取各种可替代的形式。附图无需按比例绘制；一些特征可被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体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示出了车辆(本文中称为车辆10)的示意图。车辆10包括内燃发动机12和自动变速器14。从内燃发动机12的曲轴传递的扭矩通过变速器14的多级齿轮传动装置传递到驱动轴16并传递到用于牵引轮20的最终传动差速器和车桥总成18。变速器14的齿轮传动装置可以在阀体22的控制下建立多个扭矩比。可以通过以传统方式接合和分离离合器和制动器来建立所述扭矩比。可以通过使前进行驶离合器(forward drive clutch)分离而将变速器14配置为空挡状态。在低电压电池(未示出)的控制下，起动马达24可以用于在冷启动条件下起动发动机12。车辆10还可以包括用于发动机12的电子节气门控制(ETC)26。虽然车辆10被示出为具有自动变速器，但是本申请的一个或更多个实施例也可以用于具有手动变速器的车辆中。
车辆10可以包括自动启动-停止系统，该系统自动关闭和重新启动发动机12以减少发动机空转的时间量，从而减少燃料消耗和排放。自动关闭发动机对于在交通信号灯处花费大量时间等待或经常在交通堵塞中停止的车辆来说会是有利的。虽然自动启动-停止功能存在于HEV中，但是自动启动-停止系统也可以存在于没有混合动力电动动力传动系统的车辆中。
当满足某些车辆推进条件时(诸如当驾驶员已经应用制动器并且车辆速度低于预定速度阈值时)，车辆10可以进入自动停止模式(即发动机自动停止)。一旦驾驶员指示请求车辆推进(例如通过释放制动踏板)，则动力传动系统控制器便可以自动重启发动机12。
为此，发动机12可以可驱动地连接到曲轴带轮，在本申请的一个或更多个实施例中，所述曲轴带轮驱动带传动的起动-发电一体机(ISG)28。虽然公开了带传动式，但是可以使用其它类型的传动来提供发动机12和起动-发电一体机28之间的驱动连接。例如，根据设计选择，可以使用柔性链传动或齿轮传动。起动-发电一体机28可以电连接到电压源(诸如低电压电池30或高电压电池32)。高电压电池32可以通过DC/AC逆变器34连接到起动-发电一体机28。
由于汽车附件(诸如空调和水泵)通常被设计成依靠发动机上的蛇形带而运行，所以这些系统需要被重新设计成在发动机关闭时正常工作。在重度HEV中，通常使用电动马达作为替代来为这些装置提供动力。在车辆10中，混合动力车辆附件(诸如空调压缩机36、燃料泵38和动力转向泵40)可以由低电压电池30电驱动。电压源可以由DC/DC转换器42隔开，DC/DC转换器42可以调节或“降低”电压电平，以允许高电压电池32对低电压电池30充电。
车辆控制系统(总体上示出为车辆控制器44)可以设置为控制车辆10的各种组件和子系统(包括自动启动-停止系统)。车辆控制器44可以是通用车辆控制器(诸如车辆系统控制器(VSC))。虽然被示出为单个控制器，但是车辆控制器44可以包括多个控制器，或者可以包括嵌入在单个控制器中以控制各种车辆系统、子系统和组件的多个软件组件或模块。例如，车辆控制器44可以包括动力传动系统控制器以控制微混合动力动力传动系统的各个方面。动力传动系统控制器可以是独立的硬件装置，或者可以包括独立的动力传动系统控制模块(PCM)，所述模块可以是嵌入在通用控制器(诸如VSC)内的软件。车辆控制器44通常可以包括任意数量的微处理器、ASIC、IC、存储器(例如，FLASH、ROM、RAM、EPROM和/或EEPROM)以及软件代码以相互协作来执行一系列操作。
车辆控制器44可以通过诸如控制器局域网络(CAN)的车载网络(vehicle-widenetwork)与其它控制器进行通信。CAN可以是硬线车辆连接(例如，总线)，并且可以使用任意数量的通信协议来实现。例如，车辆控制器44可以与变速器控制单元(TCU)46以及电连接到高电压电池32的电池控制模块(BCM)48进行通信。或者，上述控制器可以是包含于车辆控制器44中或位于车辆上的其它通用控制器中的软件控制模块。各种这些控制器或软件控制模块中的一些或全部可以组成根据本申请的控制系统。然而，应当理解，所公开的主题的各个方面不限于任何特定类型或配置的车辆控制器44，或者不限于用于管理微混合动力动力传动系统或其它车辆系统的操作的任何特定控制逻辑。
车辆控制器44可以与每个单独的车辆系统进行通信，以根据编程的算法和控制逻辑来监测和控制车辆操作。在这方面，车辆控制器44可以帮助管理不同的可用能量源和发动机状态，以便优化燃料经济性和/或使车辆的可行驶里程最大化。车辆控制器44可以包括可编程的数字计算机和合适的输入/输出电路等，其被配置为接收指示车辆系统部件的状况的各种输入信号。输入信号可以从车辆系统部件本身或装置专用的控制器进行传送，或者可以从诸如上述那些的各种车辆系统传感器、天线或手动输入进行接收。车辆控制器44可以根据逻辑规则对这些输入信号等进行处理，以监测和控制微混合动力动力传动系统的操作。
除了上述之外，车辆10还可以包括用户界面50以便于与驾驶员进行通信。用户界面可以与车辆控制器44进行通信，并且可以向驾驶员提供相关的车辆内容。车辆控制器44可以被配置为接收指示车辆10的当前工况和/或环境状况的输入信号，包括与自动启动-停止系统的操作相关的信号。例如，车辆控制器44可以接收来自TCU 46和BCM 48以及挡位选择器(PRNDL)52、加速踏板位置传感器(APPS)54、制动踏板位置传感器(BPPS)56、气候控制模块58、点火开关(IGN)60和自动启动-停止开关62等的输入信号。自动启动-停止开关62可以允许驾驶员手动停用自动启动-停止系统，从而根据驾驶员的请求防止发动机自动停止。车辆控制器44可以向用户界面50提供输出，使得用户界面50向驾驶员传达车辆操作信息(诸如与自动启动-停止系统的操作有关的信息)。用户界面50可以通过显示器64可视地和/或经由扬声器66可听地将相关的车辆信息传达给驾驶员。
显示器64可以电连接到显示控制器(未示出)。显示控制器可以与动力传动系统控制器、TCU 46、BCM 48以及其它专用或通用控制器(诸如车辆控制器44)进行通信。显示控制器可以从可经由CAN进行访问的各种车辆系统和组件收集数据。此外，显示控制器可以向显示器64提供数据而以有意义的方式将车辆操作信息传达给驾驶员。可以处理从各种车辆系统和组件输出的信号，并且可以在车辆控制器44、显示控制器或显示器64或其某种组合中进行显示计算。显示控制器可以是独立的控制器，或者可以与车辆控制器44或另一通用或专用车辆控制器进行集成。因此，如同动力传动系统控制器，可以由独立的显示控制器执行的所有监测、处理和控制操作在此均可以被描述为由车辆控制器44执行。除了自动启动-停止开关62之外，车辆控制器44还可以在某些工况下自动阻止发动机自动停止。
控制策略可以基于检测到某些状况而帮助指示发起启动-停止发动机的命令。图2示出了支持车辆的发动机自动启动-停止操作的算法(本文中称为算法200)的示例。算法200可以用于各种车辆配置(诸如包括传统PRNDL系统、线控非按钮换挡系统以及线控按钮换挡系统的车辆)。
算法200可以代表控制器操作车辆所进行的编程。例如，在操作204中，车辆的控制器可以确定发动机是否接入自动停止模式以及车辆是否在空挡位置下运行。一个或更多个传感器可以位于整个车辆中以检测车辆组件的各种状况。所述一个或更多个传感器可以与控制器进行通信，以传递指示检测到或未检测到所述状况的信号。在接入发动机的自动停止模式并且车辆处于空挡位置的情况下，控制器可以在操作206中确定是否存在一个或更多个所识别的车辆状况。所识别的车辆状况包括这样的状况，其中，由于发生了所识别的车辆状况而可能需要附加的功率进行车辆操作。所识别的车辆状况的示例包括车辆是否开始向后溜车(roll backwards)或者是否存在大于预定坡度阈值的坡度。预定坡度阈值的示例包括15％的坡度或20％的坡度。在检测到其中一个所识别的车辆状况的情况下，控制器可以在操作210中指示接入发动机自动启动。
如果没有检测到所识别的车辆状况，则控制器可以在操作214中确定一组预选的HVAC(加热、通风和空气调节)操作中的一个是否已经被激活。预选的HVAC操作包括这样的操作，其中，由于发生了预选的HVAC操作而可能需要附加的功率进行车辆操作。预选的HVAC操作的示例包括最大除霜命令、最大加热命令、最大空气调节命令或最大鼓风机转速命令。这些命令中的每个通常均由驾驶员发起，但是可以由于车辆事件(诸如远程车辆启动)而发起一个或更多个命令。在检测到预选的HVAC操作中的一个被激活的情况下，控制器可以在操作210中指示接入发动机自动启动。
如果检测到没有预选的HVAC操作被激活，则控制器可以在操作216中确定电池状况是否超出预定电池状况阈值。预定电池状况阈值可以涉及车辆高电压电池的热状况和充电状况，其中，由于发生了其中一个电池状况而可能需要附加的功率进行车辆操作。电池状况的示例可以包括电池功率水平超过预定功率水平阈值、电池的SOC超过预定荷电状态阈值或者电池的健康状态超过预定健康状态阈值。预定功率水平阈值的示例可以包括等于或大于70安培的电池电流负载值或者等于或大于11.3伏特的电池电压值。预定SOC阈值的示例可以是等于或小于67％的SOC值。预定健康状态阈值的示例可以基于可用功率或SOC水平的函数。每个所述阈值可以基于传动和制动系统的类型来校准。在检测到其中一个电池状况超过相应阈值的情况下，控制器可以在操作210中指示接入发动机自动启动。
如果检测到没有电池状况超过相应阈值，则控制器可以在操作220中确定是否已经发生车辆故障状况。车辆故障状况是影响驾驶性和/或性能的状况。车辆故障状况的示例包括制动故障、子系统故障和系统控制故障。在检测到车辆故障状况的情况下，控制器可以在操作210中指示接入发动机自动启动。
图3示出了基于检测到某些状况而发起发动机自动启动-停止命令的另一种算法(本文中被称为算法300)的示例。算法300可以用于各种车辆配置(诸如包括传统PRNDL系统、线控非按钮换挡系统以及线控按钮换挡系统的车辆)。
算法300可以代表控制器操作车辆的发动机启动-停止所进行的编程。控制器可以与监测车辆组件状况的各种传感器进行通信。例如，在操作304中，控制器可以确定发动机是否接入自动停止模式以及车辆是否处于行驶挡位置或其它前进行驶挡位置。其它前进行驶挡的示例包括行驶挡、运动挡或任何前向推进驱动模式。在操作308中，控制器可以确定挡位是否已经从行驶挡换挡为倒挡、空挡或驻车挡。在已经发生换挡为倒挡的情况下，控制器可以在操作310中确定在换挡为倒挡之前是否释放了制动器。如果在换挡为倒挡之前释放了制动器，则在操作312中，控制器可指示发动机保持自动停止。如果在换挡为倒挡之前没有释放制动器，则在操作316中，控制器可指示发动机自动启动。
在操作308中控制器识别出换挡为空挡的情况下，控制器然后可以在操作320中确定在预定时间阈值期满之前是否释放了制动器。预定时间阈值可以是可校准的或可调节的。预定时间阈值的示例包括200毫秒至300毫秒。如果在预定时间阈值期满之前释放了制动器，则控制器可以在操作324中指示发动机自动启动。如果在预定时间阈值期满之后释放制动器，则控制器可以在操作326中指示发动机保持自动停止。
在操作328中，控制器可以确定是否检测到禁止接入自动启动的禁止条件或诱导条件。例如，与驾驶员无关的禁止条件是指车辆驾驶员无法直接控制的条件。与驾驶员无关的禁止条件包括但不限于环境温度超出可校准范围、发动机温度超出允许范围、变速器流体温度超出允许范围、电池温度超出允许范围。如果这些条件中的任何或全部条件被满足，则车辆控制器44可以自动地阻止发动机自动停止。
作为另一示例，与驾驶员相关的禁止条件是指驾驶员可以施加直接控制的条件。与驾驶员相关的禁止条件包括但不限于车辆气候控制被激活、附件电流消耗超过允许阈值、方向盘转动角超过允许阈值以及制动踏板压力低于允许阈值。如果这些与驾驶员相关的条件中的任何或全部条件被满足，则车辆控制器44可以自动地阻止发动机自动停止。
如果检测到诱导条件，则控制器可以在操作330中指示发动机自动启动。如果没有检测到诱导条件，则控制器可以在操作334中确定挡位是否已经被换挡为行驶挡。如果挡位已经被换挡为行驶挡，则控制器可以在操作336中指示发动机自动启动。如果挡位没有换挡为行驶挡，则控制器可以在操作338中指示发动机保持自动停止。在操作308中控制器识别出换挡为驻车挡的情况下，控制器可以在操作340中指示发动机自动启动。
图4示出了用于车辆的发动机自动启动-停止操作的控制策略的矩阵(总体上被称为矩阵400)的示例。矩阵400包括车辆的预状况404和当前状况410。预状况404可以表示处于空挡位置时车辆状况的各种示例。当前状况410可以表示基于车辆从空挡位置换挡为另一挡位以及是否应用制动器的发动机命令的各种示例。控制器可以监测车辆的状况以识别预状况404的状态，并响应于该状态而指示发动机启动-停止系统的操作。
预状况404包括挡位状态、发动机运行状况状态以及制动器状况状态。矩阵400显示挡位状态为空挡位置。发动机运行状况状态可以指示运行状态或自动停止状态。制动器状况状态可以指示制动器是被应用还是被释放。
当前状况410包括挡位状态、制动器状况状态和两个发动机命令列。挡位状态指示车辆是否已经从空挡换挡为驻车挡、倒挡、行驶挡、运动挡或者车辆是否保持处于空挡。制动器状况状态指示制动器是被应用还是被释放。两个发动机命令列指示控制器是否基于预定时间阈值是否已经期满而指示发动机自动停止或自动启动。预定时间阈值可以是可校准的或可调节的。预定时间阈值的示例包括200毫秒至300毫秒。
例如，在第1行项目中，发动机处于自动停止模式，并且挡位为空挡且制动器被应用。控制器可以检测到换挡为驻车挡位置同时保持制动器被应用。在该示例中，控制器可以基于上述检测而指示发动机保持在自动停止模式，而不管预定时间阈值是否已经期满。在第21行项目示出的示例中，发动机处于运行状态，并且挡位为空挡且制动器被应用。控制器可以检测到换挡为驻车挡位置同时保持制动器被应用。响应于上述检测，如果换挡为驻车挡发生在预定时间阈值期满之前，则控制器可以指示发动机保持运行，或者在换挡为驻车挡发生在预定时间阈值期满之后的情况下，控制器可以指示发动机自动停止。在第35行项目示出的示例中，发动机处于运行状态，并且挡位为空挡且制动器被释放。控制器可以检测到挡位保持处于空挡，但制动器随后被应用。响应于上述检测，如果制动器应用发生在预定时间阈值期满之前，则控制器可以指示发动机保持运行，或者在制动器应用发生在预定时间阈值期满之后的情况下，控制器可以指示发动机自动停止。
虽然上文描述了各种实施例，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公开的可能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而言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市场性、外观、一致性、鲁棒性、客户可接受性、可靠性、准确性等。因此，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 (12)

1.一种用于控制车辆中的发动机启动-停止的方法，包括：
响应于车辆在空挡下运行时发动机从运行状态接入自动停止模式并且制动器被应用，基于检测到从空挡换挡为倒挡、制动器继续被应用以及确定在换挡之后预定时间阈值已经期满，经由控制器输出发动机命令以自动启动发动机。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，输出发动机命令以自动启动发动机进一步基于车辆沿倒车方向的运动。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，输出发动机命令以自动启动发动机进一步基于检测到电池参数超出预定范围，所述预定范围是基于电池荷电状态、电池温度、电池电压或电池负载电流的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，输出发动机命令以自动启动发动机进一步基于加热、通风和空气调节组件被激活。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述加热、通风和空气调节组件被激活是最大除霜命令、最大加热命令、最大空气调节命令或最大鼓风机转速命令被激活。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，输出发动机命令以自动启动发动机进一步基于检测到制动器故障、车速超出预定速度范围或车辆传感器故障。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，输出发动机命令以自动启动发动机进一步基于检测到车辆向后溜车或高坡度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定时间阈值为200毫秒至300毫秒。
9.一种车辆，包括：
发动机；
变速器，选择性地连接到发动机；和
控制器，被配置为：响应于车辆在空挡下运行时发动机从运行状态接入自动停止模式并且制动器被应用，基于检测到挡位选择器从空挡换挡为倒挡、制动器继续被应用并且确定在换挡之后预定时间阈值已经期满，输出自动启动命令以连接变速器和发动机。
10.根据权利要求9所述的车辆，其中，输出自动启动命令以连接变速器和发动机进一步基于检测到需要附加功率的诱导条件的存在，所述诱导条件是环境温度超出预定可校准范围、发动机温度超出预定发动机温度范围、变速器流体温度超出预定变速器温度范围、电池温度超出预定电池温度范围或者与驾驶员相关的条件。
11.根据权利要求9所述的车辆，其中，所述预定时间阈值为200毫秒至300毫秒。
12.根据权利要求9所述的车辆，其中，所述控制器被进一步配置为：响应于检测到从空挡换挡为倒挡或驻车挡，输出发动机自动启动命令。
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