CN108730092A - 用于控制停止/起动车辆的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及用于控制停止/起动车辆的方法，呈现一种用于允许或禁止自动发动机停止和起动的方法。在一个示例中，预测发动机起动转动时间并将其与阈值进行比较以确定是否允许或禁止自动发动机停止和起动。所预测的发动机起动转动时间是用于判断车辆乘员是否可能发现由于发动机起动事件的可能后续车辆操作延迟令人反感的度量标准。
Description
技术领域
本说明书涉及用于操作车辆的动力传动系统的方法和系统，该车辆的动力传动系统包括可以自动停止和起动的内燃发动机。方法和系统可以特别适用于在发动机起动转动可以持续超过阈值时间量的状况期间禁止自动发动机停止。
背景技术
在驾驶员请求小于阈值扭矩量的状况期间，可以自动停止车辆的内燃发动机。在车辆减速时或在车辆完全停止后，可以自动停止发动机。在自动发动机停止期间，向发动机递送燃料可以终止并且发动机旋转可以停止。通过终止燃烧和停止发动机，可能节省燃料并延长车辆的可行驶里程。可以可期望频繁停止发动机以增加车辆燃料经济性。然而，如果车辆的电池处于低荷电状态，则发动机可能由于发动机起动转动扭矩不足而无法重新起动。另外，如果发动机停止，则可能花费超过阈值时间量的时间来重新起动发动机。当发动机起动转动系统存在部分劣化时，发动机起动时间可能增加。例如，当电池荷电状态低、电池内电阻高、起动机老化时、或者当发动机润滑与预期不同时，发动机起动转动时间可能增加。当发动机起动转动系统的部件未劣化时，发动机起动转动时间可以在预期的阈值持续时间内。车辆的驾驶员或乘客可能注意到发动机起动转动时间延长并发现它是令人反感的。
发明内容
本文的发明人已经认识到上述问题并开发了一种车辆操作方法，其包括：自动停止和起动发动机；以及响应于估计的发动机起动转动时间超过阈值而禁止自动停止发动机。
通过响应于估计的发动机起动转动时间而禁止或不允许自动发动机停止，可以防止过量的发动机起动转动时间，同时在发动机起动转动时间被预期为短的时仍然允许自动发动机停止。因此，可以保持通过自动发动机停止所实现的车辆燃料经济性增益的至少一部分，而车辆乘员不必忍受长的发动机起动转动时间。此外，可以修订发动机起动转动持续时间的估计以反映在最近的自动发动机起动状况期间所捕获的数据，使得发动机起动转动估计可以是更准确的。
本说明书可以提供若干优点。例如，方法可以减小车辆乘员反对长的发动机起动转动时间的可能性。此外，在发动机起动转动时间被预期或被估计为小于阈值时间量时通过允许自动发动机停止和起动，方法能够节省燃料。此外，方法可以动态地改变如何估计发动机起动转动时间，以在系统劣化的一些状况期间适应不同的车辆平台并维持系统功能性。
当单独或结合附图时，本说明书的以上优点和其他优点以及特征在以下具体实施方式中是显而易见的。
应理解，提供以上内容是为了以简化的形式引入在具体实施方式中将进一步描述的概念选择。这不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由所附权利要求来唯一地限定。此外，所要求保护的主题不局限于解决以上或本公开中任何部分所指出的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了可以自动停止和起动的内燃发动机的示意图；
图2示出了用于图1所示的内燃发动机的发动机起动系统的电气部件的示意图；
图3示出了三种不同电池的示例性发动机起动转动电流；
图4示出了针对不同量的发动机起动转动能量的示例性发动机起动转动时间；
图5示出了针对不同发动机起动转动电流的示例性发动机起动转动时间；
图6示出了一种根据图7的方法的示例性车辆操作顺序；
图7示出了一种用于操作车辆的示例性方法；以及
图8示出了一种用于禁止自动发动机起动和停止的示例性方法。
具体实施方式
本说明书涉及授权和禁止车辆进入自动发动机起动和停止模式。在车辆乘员不通过具有起动和停止发动机的唯一功能的专用输入装置(例如，按键开关或按钮)来请求发动机停止的情况下，自动发动机起动和停止模式可以停止发动机。图1示出了可以自动停止和起动的发动机。可以通过图2所示的电气系统来自动起动发动机。图3-5示出了在不同工况期间的示例性发动机起动转动状况。图6中示出了根据图7和图8的方法的示例性车辆操作顺序。图7中示出了一种用于授权或禁止进入自动发动机起动和停止模式的方法。图8中示出了一种用于禁止自动发动机起动和停止的方法。
参考图1，包括多个汽缸(图1中示出其一个汽缸)的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10包括汽缸盖35和汽缸体33，汽缸盖35和汽缸体33包括燃烧室30和汽缸壁32。活塞36定位在其中并且通过与曲轴40的连接来往复运动。飞轮97和环形齿轮99耦连到曲轴40。起动机96(例如，低压(以小于30伏来操作)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择性地推进小齿轮95以啮合环形齿轮99。起动机96可以直接安装到发动机前部或发动机后部。在一些示例中，起动机96可以选择性地通过皮带或链条向曲轴40供应扭矩。在一个示例中，起动机96在未接合到发动机曲轴时处于基本状态。燃烧室30被示为通过相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53来操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55来确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。可以通过气门激活装置59来选择性地激活和停用进气门52。可以通过气门激活装置58来选择性地激活和停用排气门54。气门激活装置58和气门激活装置59可以是机电装置。
燃料喷射器66被示为定位成将燃料直接喷射到汽缸30中，这是本领域技术人员已知的直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地递送液体燃料。通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)将燃料递送到燃料喷射器66。在一个示例中，可以使用高压两级燃料系统来产生更高的燃料压力。
此外，进气歧管44被示为与涡轮增压器压缩机162和发动机进气口42连通。在其他示例中，压缩机162可以是机械增压器压缩机。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地耦连到涡轮增压器压缩机162。任选的电子节气门62调整节流板64的位置以控制从压缩机162到进气歧管44的空气流。由于节气门62的入口位于增压室45内，因此增压室45中的压力可以称为节气门入口压力。节气门出口位于进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可以定位在进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。可以将压缩机再循环阀47选择性地调整到完全打开与完全关闭之间的多个位置。可以通过控制器12来调整废气门163以便允许排气选择性地绕过涡轮164以控制压缩机162的转速。空气滤清器43清洁进入发动机进气口42的空气。
无分电器点火系统88响应于控制器12，通过火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用或宽域排气氧(UEGO)传感器126被示为在催化转化器70的上游耦连到排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。
在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以使用各自具有多个催化剂砖的多个排放控制装置。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化剂。
控制器12在图1中被示为常规微型计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如，非瞬态存储器)、随机存取存储器108、不失效存储器110和常规数据总线。控制器12被示为接收来自耦连到发动机10的传感器的各种信号，除了先前讨论的那些信号之外，还包括：来自耦连到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；耦连到加速器踏板130的位置传感器134，其用于感测由足部132施加的力；耦连到制动踏板150的位置传感器154，其用于感测由足部152施加的力；来自耦连到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自霍尔效应传感器118的发动机位置传感器，其感测曲轴40位置；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器68的节气门位置的测量值。还可以感测大气压力(传感器未示出)以用于通过控制器12进行处理。在本说明书的优选方面中，发动机位置传感器118在曲轴的每次回转产生预定数量的等间隔脉冲，由此可以确定发动机转速(RPM)。
在操作期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环：循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，通常排气门54关闭并且进气门52打开。空气通过进气歧管44引入燃烧室30中，并且活塞36移动到汽缸底部以便增加燃烧室30内的体积。活塞36靠近汽缸底部并在其冲程结束时的位置(例如，当燃烧室30处于其最大体积时)通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。
在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向汽缸盖移动以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程结束时并且最靠近汽缸盖的点(例如，当燃烧室30处于其最小体积时)通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文称为喷射的过程中，将燃料引入燃烧室中。在下文称为点火的过程中，通过已知的点火装置(诸如火花塞92)点燃所喷射的燃料，从而导致燃烧。
在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回BDC。曲轴40将活塞移动转换成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以便将燃烧的空气燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。应当注意以上仅被示为一个示例，并且进气门和排气门打开正时和/或关闭正时可以变化，诸如以便提供正气门重叠或负气门重叠、进气门延迟关闭、或其他各种示例。
图2是示出发动机起动系统200的电气部件的示意图。发动机起动系统可以自动起动图1所示的内燃发动机。
响应于控制器12的输出可以自动起动发动机10。具体地，控制器12可以通过命令起动机96与飞轮97接合并且旋转发动机10的曲轴来起动发动机10。电能储存装置(例如，电池)275向发动机起动机96供应电力，并且电能存储装置管理系统252通过传感器222感测电能存储装置275和起动机96的电压、电流、电阻和温度。例如，传感器222可以用于确定发动机起动系统200中的起动机马达绕组299的电阻、电压、温度和电流。在发动机10达到预定转速之后，控制器12可以向发动机10供应燃料和火花。在发动机10达到预定转速之后或者在发动机10已经起动转动达预定时间量之后，控制器12使起动机96与飞轮97和发动机10脱离。
因此，图1和图2的系统提供了一种车辆系统，所述车辆系统包括：发动机，其包括起动机马达；电池，其选择性地向起动机马达供应电荷；以及控制器，其包括存储在非瞬态存储器中的可执行指令，所述指令用于：在发动机旋转时预测发动机起动转动时间，并且响应于预测的发动机起动转动时间超过阈值而禁止自动停止发动机；以及在发动机由于自动发动机停止而停止时，响应于预测的发动机起动转动时间超过阈值而自动起动发动机。
车辆系统还包括基于最大发动机起动转动电流来预测发动机起动转动时间的指令。车辆系统还包括基于用来起动转动发动机的能量来预测发动机起动转动时间的指令。车辆系统包括：其中发动机起动转动时间是从发动机从零转速旋转到自从最近发动机停止以来的第一燃烧事件的时间。车辆系统包括：其中发动机起动转动时间基于起动机马达绕组的电阻。
现在参考图3，示出了车辆的示例性发动机起动转动电流。示例性发动机起动转动电流是针对一年的电池(迹线302)、老化的电池(迹线304)和严重老化的电池(306)提供电能以便在相同的状况下(除了应用不同的电池以供应电能来起动转动发动机以外)起动转动相同的车辆。
图3所示的曲线图是电池起动转动电流(例如，由电池提供以便在发动机起动转动速度(250RPM)下起动转动发动机的电流)与发动机起动转动时间的曲线图。竖直轴线表示电池起动转动电流，并且电池起动转动电流在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示发动机起动转动时间(例如，发动机通过起动机从零发动机转速旋转到发动机从最近零转速状况加速后的第一燃烧事件的时间量)，并且发动机起动转动时间从图左侧到图右侧增加。针对所有三个示例，发动机起动转动在时间t0处开始。
可以观察到，新电池(例如，实线迹线302)提供发动机起动转动电流的最大峰值，在本示例中为约875安培。略微老化的电池(例如，虚线迹线304)提供发动机起动转动电流的第二最大峰值，在本示例中为约780安培。严重老化的电池(例如，双点划线迹线306)提供发动机起动转动电流的最小峰值，在本示例中为约510安培。
如在时间t1处竖直标记处指示的，新电池还展现出约520毫秒的最短发动机起动转动时间。如在时间t2处竖直标记处指示的，略微老化的电池展现出约630毫秒的下一个最短发动机起动转动时间。如在时间t3处竖直标记处指示的，严重老化的电池展现出约880毫秒的最长发动机起动转动时间。
因此，较新的电池可以提供较高的电流量以起动转动发动机，并且较高的电流量可以减小发动机起动转动时间。较旧的电池提供较低的电流量以起动转动发动机，并且较低的电流量可以延长发动机起动转动时间。较长的发动机起动转动时间和较低的发动机起动转动电流可能至少部分归因于老化电池的内电阻增加。以此方式，发动机起动转动电流可以与发动机起动转动时间相关，并且发动机起动转动时间可以是用于判断车辆乘员满意度以及是否禁止自动发动机停止和起动的基础。
现在参考图4，曲线图示出了针对不同量的发动机起动转动能量的示例性发动机起动转动时间。曲线图的竖直轴线表示发动机起动转动时间(例如，从发动机转速从零增加到期望的非零期望起动转动转速直到自从发动机转速为零的最近时间以来的第一燃烧事件(例如，汽缸中的点火)的时间量)，并且发动机起动转动时间在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示发动机起动转动能量(例如，用于使发动机从最近发动机停止开始起动转动直到发动机起动的电能的量)，并且发动机起动转动能量从图左侧向图右侧增加。
曲线图示出了来自三个不同发动机起动的数据。标记402表示严重老化电池的发动机起动转动时间与发动机起动转动能量。标记404表示轻微老化电池的发动机起动转动时间与发动机起动转动能量。标记406表示几乎全新电池的发动机起动转动时间与发动机起动转动能量。所有三种电池的数据基于在相同状况下(除了用于每个数据点的电池不同以外)起动相同的发动机。线450和线452链接数据点402、404和406。可以通过已知的方法(例如，直线方程式和点/斜率公式)来确定这些线的方程式。
可以观察到，较新的电池(例如，数据点406)提供最短的发动机起动转动时间，并且即使发动机起动转动时间最短仍提供最大量的发动机起动转动能量。较大量的发动机起动转动能量可能是由于较新的电池所提供较高的发动机起动转动电流引起的。略微或轻微老化的电池(例如，数据点404)提供较长的发动机起动转动时间，并且提供与严重老化的电池相比更大量的发动机起动转动能量。严重老化的电池(例如，数据点402)提供最长的发动机起动转动时间和最少量的发动机起动转动能量。以此方式，发动机起动转动能量可以与发动机起动转动时间相关，并且发动机起动转动时间可以是用于判断车辆乘员满意度以及是否禁止自动发动机停止和起动的基础。因此，图4是可以是用于将发动机起动转动能量与发动机起动转动时间相关联的基础的函数的曲线图。
现在参考图5，曲线图示出了针对不同量的发动机起动转动电流的示例性发动机起动转动时间。曲线图的竖直轴线表示发动机起动转动时间，并且发动机起动转动时间在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示峰值发动机起动转动电流(例如，从最近发动机停止直到自从发动机转速为零的最近时间以来的第一燃烧事件，在发动机起动转动期间大于使发动机起动转动的其他电流的最大或上限阈值电流量)，并且发动机起动转动电流从图左侧向图右侧增加。
曲线图示出了来自三个不同发动机起动的数据。标记502表示严重老化电池的发动机起动转动时间与发动机起动转动电流。标记504表示轻微老化电池的发动机起动转动时间与发动机起动转动电流。标记506表示几乎全新电池的发动机起动转动时间与发动机起动转动电流。所有三种电池的数据基于在相同状况下(除了用于每个数据点的电池不同以外)起动相同的发动机。线550和线552链接数据点502、504和506。可以通过已知的方法(例如，直线方程式和点/斜率公式)来确定这些线的方程式。
可以观察到，较新的电池(例如，数据点506)提供最短的发动机起动转动时间和最大量的发动机起动转动电流。略微或轻微老化的电池(例如，数据点504)提供较长的发动机起动转动时间，并且提供与严重老化的电池相比更大量的发动机起动转动电流。严重老化的电池(例如，数据点502)提供最长的发动机起动转动时间和最少量的发动机起动转动电流。以此方式，发动机起动转动电流可以与发动机起动转动时间相关，并且发动机起动转动时间可以是用于判断车辆乘员满意度以及是否禁止自动发动机停止和起动的基础。因此，图5是可以是用于将最大发动机起动转动电流与发动机起动转动时间相关联的基础的函数的曲线图。
现在参考图6，示出了根据图7的方法执行的示例性顺序。图6的顺序可以由图1和图2的系统提供。图6的各种曲线图是按时间排列的并且同时发生。时间t0-t6处的竖直线表示顺序中的特别感兴趣的时间。图6所示的预测顺序示出了防止或禁止自动发动机停止和起动的状况。沿着每个水平轴线的SS标记表示时间中断(brake)，并且该中断的持续时间可以是短的或长的。
从图6顶部起的第一曲线图是估计的发动机起动转动时间与时间的曲线图。竖直轴线表示估计的发动机起动转动时间，并且估计的发动机起动转动时间在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间。时间在图左侧开始并且向图右侧增加。
从图6顶部起的第二曲线图是电池荷电状态(SOC)与时间的曲线图。竖直轴线表示电池荷电状态，并且电池荷电状态在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间。时间在图左侧开始并且向图右侧增加。
从图6顶部起的第三曲线图是在下一个发动机停止后的下一个发动机起动转动阶段期间的预测的峰值或最大发动机起动转动电流与时间的曲线图。竖直轴线表示发动机起动转动电流，并且发动机起动转动电流在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间。时间在图左侧开始并且向图右侧增加。
从图6顶部起的第四曲线图是在下一个发动机停止后的下一个发动机起动转动阶段期间的预测发动机起动转动能量与时间的曲线图。竖直轴线表示发动机起动转动能量，并且发动机起动转动能量在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间。时间在图左侧开始并且向图右侧增加。
从图6顶部起的第五曲线图是指示激活的发动机起动转动时间估计算法与时间的曲线图。竖直轴线表示发动机起动转动算法，并且当迹线在水平轴线附近的较低水平时，算法A有效(active)。当迹线在竖直轴线箭头附近的较高水平时，算法B有效。在图7的方法中描述了A算法和B算法。水平轴线表示时间。时间在图左侧开始并且向图右侧增加。
从图6顶部起的第六曲线图是基于电池荷电状态指示是否禁止自动发动机停止和起动的曲线图。当迹线在水平轴线附近的较低水平时，基于电池SOC不允许自动发动机停止和起动。当迹线在竖直轴线箭头附近的较高水平时，基于电池SOC可以允许自动发动机停止和起动。水平轴线表示时间。时间在图左侧开始并且向图右侧增加。
从图6顶部起的第七曲线图是基于作为禁止自动发动机停止的基础的所有状况，指示是否禁止自动发动机停止和起动的曲线图。竖直轴线表示自动发动机停止禁止状态，并且当迹线在竖直轴线箭头附近的较高水平时禁止自动发动机停止。当迹线在水平轴线附近时，不禁止自动发动机停止和起动。水平轴线表示时间。时间在图左侧开始并且向图右侧增加。
在时间t0处，估计的发动机起动转动时间大于阈值602并且电池荷电状态小于阈值604。激活发动机起动转动时间估计算法A，使得估计和预测最大发动机起动转动电流或者所估计的发动机起动转动能量不被估计。由于电池荷电状态低，因此预测的最大发动机起动转动电流是较低的中间水平。由于电池荷电状态小于阈值604，因此响应于电池荷电状态(SOC)自动停止发动机的状况是不存在的。因为电池荷电状态小于阈值604，所以禁止自动发动机停止，使得发动机将继续运转(例如，燃烧空气和燃料)。
在时间t0与时间t1之间，电池荷电状态增加，并且基于预测发动机起动转动电流的估计发动机起动转动时间随着预测的发动机起动转动电流增加而减少。电池荷电状态可以通过发动机对电池充电或通过再生制动(未示出)来增加。发动机起动转动算法A保持有效，并且基于电池荷电状态的自动发动机停止状况是不存在的。由于电池荷电状态保持为低的，所以发动机自动发动机停止保持被禁止。
在时间t1，电池荷电状态等于或大于阈值604。另外，在本示例中，估计的发动机起动转动时间减小到等于或小于阈值602，这是因为预测的发动机起动转动电流响应于电池荷电状态的增加而增加。另外，基于电池荷电状态表示是否存在自动发动机停止状况的迹线从较低水平转变到较高水平，以指示电池荷电状态是足够高的以允许自动发动机停止。此外，自动发动机停止和起动禁止迹线转变到较低水平，以指示允许自动发动机停止和起动。由于电池荷电状态大于阈值604并且因为估计的发动机起动转动时间小于阈值602，所以允许自动发动机起动和停止。估计的发动机起动转动时间可以是发动机峰值起动转动电流的函数。另外，发动机起动转动电流可以是起动机马达内电阻、内部电池电阻、电池开路电压、以及如关于图7进一步详细讨论的其他电气系统参数的函数。
在时间t1与时间t2之间，预测的发动机起动转动时间减少并且然后增加。估计的发动机起动转动时间可以响应于预测的峰值发动机起动转动电流而增加和减少，并且峰值发动机起动转动电流可以随着可以随时间改变的发动机电气系统参数而变化，所述发动机电气系统参数包括但不限于内电池电阻、起动机马达内电阻和电池开路电压。电池荷电状态保持为高的，并且发动机起动转动算法A保持有效。基于电池荷电状态的自动发动机停止状况是存在的，并且自动发动机停止禁止未被生效(asserted)，使得可以自动停止和重新起动发动机。
在时间t2处，估计的发动机起动转动时间增加到等于或大于阈值602的时间。估计的发动机起动转动时间随着预测的峰值发动机起动转动电流减少而增加。电池荷电状态保持为高的，并且发动机起动转动算法A保持有效。基于电池荷电状态的自动发动机停止状况是存在的，但是自动发动机停止禁止被生效，使得不可能自动停止和重新起动发动机。增加的发动机起动转动时间可能使车辆乘员反感，从而使得禁止自动发动机停止和起动。以此方式，当发动机起动转动时间一直小于预定阈值时，可以自动停止和起动车辆。起动机马达的内电阻可以响应于发动机起动和停止的频率而增加和减少以便调整预测的发动机起动时间。
在时间t2与时间t3之间，预测的发动机起动转动电流减少并且然后增加，使得估计的发动机起动转动时间增加并且然后减少。电池荷电状态保持在阈值604以上，并且发动机起动转动算法A保持激活。响应于电池荷电状态的自动发动机停止保持生效，但自动发动机停止禁止也被生效，使得自动发动机停止被禁止，这是因为估计的发动机起动转动时间超过阈值602。
在时间t3处，估计的发动机起动转动时间等于或小于阈值602，使得自动发动机停止禁止未被生效。因此，可以自动停止和起动发动机。预测的峰值或最大发动机起动转动电流已经增加到估计的发动机起动转动时间小于阈值602的水平。由于电池荷电状态大于阈值604，所以响应于电池荷电状态的发动机停止状况是存在的。此外，发动机起动转动算法A保持有效，使得确定峰值发动机起动转动电流。
在时间t3与时间t4之间，发生顺序中断并且激活发动机起动转动算法B。算法B不预测峰值发动机起动转动电流。相反，算法B确定预测的发动机起动转动能量。算法B还根据预测的发动机起动转动能量来估计发动机起动转动时间。发动机起动转动时间大于阈值602，使得自动发动机停止禁止被生效和被激活，使得自动发动机停止和起动被禁止。电池荷电状态小于阈值604，这导致响应于电池荷电状态不存在的自动发动机停止状况。预测的发动机起动转动能量低于阈值606，使得自动发动机停止禁止被激活。
在时间t4处，预测的发动机起动转动能量已经增加到等于或大于阈值606的值，并且电池荷电状态已经增加到等于或大于604的值。响应于电池荷电状态的自动发动机停止状况将状态从未生效改变为生效，并且自动发动机停止禁止将状态从生效改变为未生效，使得基于电池荷电状态和估计的发动机起动转动时间允许自动发动机停止和起动。估计的发动机起动转动时间已经响应于预测的发动机起动转动能量的增加而减少。
在时间t4与时间t5之间，电池荷电状态继续增加，并且估计的发动机起动转动时间也减少并且然后在接近时间t5时增加。预测的发动机起动转动能量增加并且然后在接近时间t5时减少。发动机起动转动算法B保持激活。自动发动机停止禁止保持停用，使得可以自动停止和起动发动机。基于电池荷电状态的自动发动机停止状况是存在的，使得可以自动停止和起动发动机。
在时间t5处，估计的发动机起动转动时间已经增加到等于或大于阈值602的水平，使得自动发动机停止和起动禁止状态从未生效改变为生效。因此，即使电池荷电状态大于阈值604，也禁止自动发动机停止和起动。预测的发动机起动转动能量也已经减少。响应于起动机温度、电池开路电压和图7的描述中更详细描述的其他电气系统参数，预测的发动机起动转动能量可以增加或减少。发动机起动转动算法B保持有效，并且自动发动机停止禁止状态从未生效改变为生效。由于电池荷电状态大于阈值604，所以响应于电池荷电状态的自动发动机停止和起动状态保持生效。因此，禁止自动发动机起动和停止，这是因为自动发动机停止禁止状态被生效。
在时间t5与时间t6之间，预测的发动机起动转动能量减少并且然后增加，使得估计的发动机起动转动时间增加并且然后减少。电池荷电状态保持在阈值604以上，并且发动机起动转动算法B保持激活。响应电池荷电状态的自动发动机停止保持生效，但自动发动机停止禁止也被生效，使得禁止自动发动机停止，这是因为估计的发动机起动转动时间超过阈值602。
在时间t6处，估计的发动机起动转动时间等于或小于阈值602，使得自动发动机停止禁止未被生效。因此，可以自动停止和起动发动机。预测的发动机起动转动能量已经增加到估计的发动机起动转动时间小于阈值602的水平。由于电池荷电状态大于阈值604，因此响应于电池荷电状态的发动机停止状况是存在的。此外，发动机起动转动算法B保持有效，使得确定发动机起动转动能量。
以此方式，可以激活算法A或算法B以提供对发动机起动转动时间的估计。估计的发动机起动转动时间可以是用于允许或禁止自动发动机停止和起动的基础，使得车辆乘员可以发现车辆工况是令人反感的。
现在参考图7，示出了一种用于操作车辆的方法。方法700的至少一些部分可以被实现为存储在非瞬态存储器中的可执行控制器指令。附加地，方法700的一些部分可以是在物理世界中采取的用于变换致动器或装置的操作状态的动作。图7的方法可以作为存储在非瞬态存储器中的可执行指令被并入图1和图2的系统中。
在702处，方法700判断车辆乘员(例如，驾驶人员)是否已经请求并起动车辆的发动机。在一个示例中，存储器中的比特(bit)指示车辆是否已经通过乘员起动。比特可以被设置以指示响应于被应用来起动车辆的按键开关、按钮或远程起动机来起动车辆。如果方法700判断已经起动发动机(例如，燃烧空气和燃料)，则答案为是并且方法700行进到704。否则，答案为否并且方法700行进到退出。
在704处，方法700确定车辆工况，该车辆工况包括但不限于电池荷电状态(SOC)、电池内电阻、起动机马达内电阻(例如，绕组的电阻)、驾驶员需求扭矩、发动机转速、车辆速度等。方法700在确定车辆工况后行进到706。
在706处，方法700判断电池SOC是否大于阈值SOC。在较低的电池SOC水平处，可能没有足够的电荷来起动转动发动机(例如，在使发动机从最近的零转速状况开始加速之后，将发动机从零转速旋转到第一燃烧事件)。因此，如果电池SOC小于阈值，则可能期望抑制自动发动机停止(例如，停止发动机，而驾驶人员不用通过具有请求发动机起动和停止的唯一功能的专用发动机停止输入装置(诸如点火开关或按钮)来请求发动机停止，包括停止对发动机的火花和燃料递送)。如果电池SOC大于阈值，则答案为是并且方法700行进到708。否则，答案为否并且方法700行进到712。
在一些示例中，方法700还可以要求发动机温度大于阈值温度以使得方法700行进到708。另外，方法700可以要求发动机停止(例如，不旋转)的实际总时间量小于阈值时间量以使得方法700行进到708。如果不满足这些状况，则方法700行进到712。
在708处，方法700判断驾驶员需求扭矩是否小于阈值。在参考输出以经验为主确定的驾驶员需求扭矩的函数或表格的情况下，可以通过加速器踏板位置和车辆速度来确定驾驶员需求扭矩。如果方法700判断驾驶员需求扭矩小于阈值，则答案为是并且方法700行进到710。否则，答案为否并且方法700行进到712。在发动机扭矩不是节省燃料所必需的较低驾驶员需求处，可以自动停止和起动发动机。
在710处，方法700根据图8的方法判断是否禁止自动发动机停止。如果可以预期或预测发动机起动转动时间将超过阈值时间量，则可以禁止自动发动机停止。当发动机起动转动时间比阈值时间量更长时，车辆乘员可能变得烦躁或可能体验较低水平的驾驶满意度。因此，当发动机已经自动停止(例如，不旋转和不燃烧空气和燃料)后的自动发动机起动期间的发动机起动转动被预期或被预测为持续超过阈值时间量时，可以禁止自动发动机停止和起动。如果方法700判断预测的发动机起动转动时间大于阈值时间量，则答案为是并且方法700行进到712。否则，方法700行进到714。可以在发动机旋转和燃烧空气和燃料时确定预测的发动机起动转动时间。
在712处，方法700禁止自动发动机停止和自动发动机起动(例如，起动停止的发动机，而驾驶人员不用通过具有请求发动机起动和停止的唯一功能的专用发动机起动输入装置(诸如点火开关或按钮)来请求发动机起动)。因此，即使电池SOC大于阈值并且驾驶员需求扭矩小于阈值，也禁止自动发动机起动和停止。仍然可以通过车辆驾驶员或乘员经由专用发动机起动或停止输入装置(例如，按键开关或按钮)请求发动机起动或停止来停止和起动发动机。通过禁止自动发动机停止和起动，车辆乘员可以不经受听到长的发动机起动转动时间，这可以改善车辆驾驶体验。方法700行进到退出。
在714处，方法700允许或准许自动发动机停止和起动受制于电池SOC、驾驶员需求扭矩、以及其他发动机和车辆工况。如果自动发动机停止状况是存在的，则可以自动停止和起动发动机。例如，如果满足某些状况，则可以通过车辆控制器自动停止车辆的发动机。针对不同的驾驶状况和车辆配置，所述状况可以是不同的。在一个示例中，在车辆不是混合动力车辆的情况下，控制器可以自动停止发动机，而驾驶员不用将输入应用到具有起动和/或停止车辆的发动机的唯一功能的装置(例如，点火开关或点火按钮)。如果驾驶员需求扭矩小于阈值(诸如释放的加速器踏板)、应用车辆制动踏板、电池SOC大于阈值以及车辆速度小于阈值速度，则可以自动停止发动机。在某些情况下，当发动机关闭并停止时，车辆可能正在移动；而在其他情况下，当发动机关闭并停止时，车辆可能停止。如果车辆是混合动力车辆，则当电动机具有提供驾驶员需求扭矩的能力并且电池荷电状态大于阈值时，发动机可以自动关闭并停止。当然，发动机可以响应于其他车辆状况而自动停止。
如果发动机已经自动停止，则可以自动起动发动机，而车辆乘员不用专门操纵具有起动和/或停止发动机的专用唯一功能的输入装置。如果发动机不在混合动力车辆中，则响应于驾驶员在车辆停止时释放制动踏板，可以通过接合起动机、以起动转动速度旋转发动机以及向发动机供应燃料和火花来自动起动发动机。另外，响应于驾驶员在应用或未应用制动踏板时释放应用加速器，可以通过接合起动机、以起动转动速度旋转发动机以及向发动机供应燃料和火花来自动起动发动机。如果发动机在混合动力车辆中，则响应于驾驶员需求扭矩超过阈值、电池SOC小于阈值、以及排放装置温度减少至小于阈值温度，可以从停止状态自动起动(例如，包括旋转、供应火花和燃料)发动机。当然，发动机可以响应于其他车辆状况而自动起动。
方法700还可以在发动机起动顺序期间收集数据。例如，方法700可以将变量起动转动I_起动转动、V开路电压、R_电池、R_起动机、E_起动机、V_电池、I_起动机、E_起动转动、E_欧姆热量和图7和图8的描述中提到的其他变量存储到瞬态存储器或非瞬态存储器。方法700行进到退出。
现在参考图8，示出了一种用于选择性地禁止自动发动机停止和起动的方法。方法800的至少一些部分可以被实施为存储在非瞬态存储器中的可执行控制器指令。附加地，方法800的一些部分可以是在物理世界中采取的用于变换致动器或装置的操作状态的动作。图8的方法可以作为存储在非瞬态存储器中的可执行指令并入图1和图2的系统中。
在802处，方法800确定车辆配置和车辆状态。车辆配置可以基于用于确定车辆工况的传感器的类型，所述车辆工况诸如起动机马达绕组电阻、内电池电阻、电池开路电压、起动机电流和其他电气系统属性。车辆配置可以被存储作为存储在控制器非瞬态存储器中的变量值。此外，方法800可以确定车辆的状态。车辆的状态可以包括确定各种车辆传感器中的任意传感器是否劣化。例如，状态可以识别电池电压或电流传感器是否劣化。在确定车辆状态和车辆配置之后方法800行进到804。
在804处，方法800选择要激活的发动机起动转动和监测算法。响应于车辆配置和状态来选择发动机起动转动和监测算法的选择。如果车辆配置支持估计发动机起动转动能量及其各种参数，则如果车辆状态指示用于确定发动机起动转动能量的传感器没有劣化，可以选择和激活算法B。如果车辆配置不支持估计发动机起动转动(例如，车辆未配置有特定传感器)或者如果支持算法B的传感器劣化，则方法800可以选择和激活算法A。如果方法800激活算法A，则方法800行进到806。否则，方法800行进到820并选择和激活算法B。
在806处，方法800估计最大或峰值发动机起动转动电流。在一个示例中，方法800通过以下方程式来估计由电池向起动机马达供应的最大发动机起动转动电流：
I_起动转动＝V开路电压/(R_电池+R_起动机)
其中I_起动转动是由电池向发动机起动机供应的最大电流，V开路电压是电池开路电压(电池OCV)，R_电池是向起动机供应功率的电池的内电阻，以及R_起动机是起动机马达绕组的电阻。当电池从耗电装置(electric consumer)开路时，可以通过监测电池的电压来确定V开路电压，可以通过测量电池开路电压和向负载供应电流时的电池电压(例如，V开路电压-VL/I，其中V开路电压是开路电池电压，VL是向负载供应电流的电池电压，并且I是供应给负载的电流)或其他已知方法来确定R_电池，可以通过向起动机绕组提供电压并且将该电压除以流过起动机绕组的电流或另一已知方法来确定R_起动机。方法800在估计发动机起动转动电流之后行进到808。应当注意的是，在发动机正在旋转时，在发动机停止之前估计发动机起动转动电流，使得如果估计的发动机起动转动时间超过阈值时间量，则可以禁止发动机停止。
在808处，方法800估计发动机起动转动时间(例如，在发动机从停止开始旋转的时间与发动机在发动机自身功率下加速或维持发动机转速的时间之间的时间量)。在一个示例中，最大发动机起动转动电流索引或参考诸如图5所示的函数，并且该函数或表格响应于最大发动机起动转动电流输出预测或估计的发动机起动转动时间。此外，在其他示例中，还可以基于发动机温度来参考表格或函数，使得预测或估计的起动转动时间补偿发动机温度。方法800行进到810。
在810处，方法800判断预测的发动机起动转动时间是否小于阈值时间量。阈值时间量可以是固定值或随其他车辆工况而变化的值。如果方法800判断预测的发动机起动转动时间小于(L.T.)阈值，则答案为是并且方法800行进到814。否则，答案为否并且方法800行进到812。
在814处，方法800准许或允许自动发动机停止和起动受制于电池SOC、车辆速度和除了估计的发动机起动转动时间以外的约束。方法800行进到816。
在812处，方法800禁止自动发动机停止，使得车辆乘员在自动发动机起动期间可以不经受较长的发动机起动转动时间。因此，可以改善车辆驾驶体验。方法800行进到816。
在816处，方法800判断发动机是否停止并且发动机是否已经自动停止。如果这样，则答案为是并且方法800行进到818。否则，答案为否并且方法800行进到退出。方法800可以基于存储在存储器中的比特或变量来判断发动机停止并且发动机是自动停止的。
在818处，方法800继续通过激活算法A和算法B中的任何一个算法在发动机停止时估计或预测发动机起动转动时间。方法800行进到820。
在820处，方法800判断预测的发动机起动转动时间是否大于(G.T.)阈值时间量。如果这样，则答案为是并且方法800行进到822。否则，答案为否并且方法800行进到退出。
在822处，方法通过起动转动发动机并向发动机供应火花和燃料来自动起动发动机。通过自动起动发动机，可以避免过长的发动机起动转动事件并且可以增加电池SOC。方法800在自动起动发动机之后行进到退出。
在830处，方法800根据以下方程式来估计发动机起动转动能量：
E_起动机＝V_电池*起动转动期间I_起动机的积分＝E_起动转动+E_欧姆-热量
其中E_起动转动是用于起动转动发动机轴的能量；E_欧姆-热量是起动机电路中产生的热量，不用于起动转动发动机轴；V_电池是电池接线柱之间的电压；I_起动机是起动机在起动转动期间的电流，与电池电流大致相同。在发动机起动转动期间，电能从电池传递到起动机。积分可以基于从最近发动机停止期间使发动机从零转速开始起动转动到自从最近发动机停止以来的第一燃烧事件的时间。可以用以下简化方程式来计算电池参数与曲轴能量之间的关系：
I_起动机＝V_开路电压/(R_电池+R_起动机+X_起动机)
V_电池＝V_开路电压–I_起动机*R_电池
P_起动机＝V_电池*I_起动机
P_起动转动＝P_起动机–I_起动机*I_起动机*R_起动机
E_起动机＝起动转动时间期间P_起动机的积分
E_起动转动＝起动转动时间期间P_起动转动的积分
其中V_电池是起动转动期间的电池电压曲线；P_起动机是从电池向起动机提供的总电功率；P_起动转动是从电池向起动机提供的功率，排除了起动机欧姆热量；E_起动机是起动转动期间从电池向起动机提供的总能量；E_起动转动是起动转动期间从电池向起动机提供的能量，排除了起动机欧姆热量；并且X_起动机是起动机阻抗曲线。I_起动机方程式是用于估计下一次暖起动转动中的电池电流曲线的简化方程式。起动机阻抗X_起动机是基于时间的曲线，并且在先前的成功暖起动转动中测量并将其保存在控制器的存储器中。E_起动转动是电池在下一次暖起动转动期间提供给起动机轴的估计可用能量。在832处，使用E_起动转动来确定预测的起动转动时间。为了成功的暖起动转动，来自电池的可用能量(E_起动转动)必须大于或等于阈值E_起动转动_最小，其中基于先前的成功暖起动转动的测量的电池电压和电流来确定E_起动转动_最小。因此，发动机曲轴可以在预期的时间内达到预期的转速。
记录多次先前的成功暖发动机起动转动中的电压、电流和起动机阻抗曲线并将其保存在控制器中。可以基于多次先前的成功暖发动机起动转动的数据来计算E_起动转动值。然后，基于E_起动转动和如图4所示的相关性来计算下一次发动机起动转动的预测发动机起动转动时间。在一阶近似内，通过以下方程式来估计下一次暖起动转动的预测起动转动时间：
T_起动转动估计＝T_起动转动估计*E_起动转动_下一个起动转动/E_起动转动_先前起动转动
其中T_起动转动估计是下一次暖起动转动中的估计起动转动时间，用于启用/禁用自动发动机停止；T_起动转动估计是在上一次先前暖发动机起动转动时期的测量的起动转动时间；E_起动转动_下一个起动转动是基于估计的起动转动电压V_电池和起动转动电流I_起动机的估计的发动机起动转动能量；E_起动转动_先前起动转动是基于测量的发动机起动转动电池电压和发动机起动转动电流的测量的发动机起动转动能量。在一些示例中，在多次先前的暖发动机起动转动事件中的电池起动转动电压曲线、发动机起动转动电流曲线和对应的发动机起动转动时间被保存并用于估计下一次暖起动转动时间。方法800在确定预测的发动机起动转动时间之后行进到810。可以在发动机旋转并燃烧空气和燃料时确定预测的发动机起动转动时间和发动机起动转动能量。
以此方式，可以基于用来起动转动发动机的最大发动机起动转动电流或预测能量来确定预测的发动机起动转动时间。如果车辆是低成本配置，则可以激活算法A。可替代地，如果传感器劣化，则可以激活算法A，这是因为它较不复杂。如果车辆拥有较大的传感器组，则可以激活算法B。
因此，图7和图8的方法提供了一种车辆操作方法，其包括：自动停止和起动发动机；以及响应于估计的发动机起动转动时间超过阈值而禁止自动停止所述发动机。方法包括，其中所述发动机起动转动时间的估计基于使所述发动机从最近发动机停止起动转动到自从所述最近发动机停止以来的第一燃烧事件所消耗的电能量。所述方法包括，其中自动停止所述发动机包括自动终止到所述发动机的燃料流并终止发动机旋转，并且还包括在所述发动机停止旋转的最近发动机停止期间，在所述发动机已经自动停止之后响应于所估计的发动机起动转动时间超过所述阈值而起动所述发动机。所述方法包括，其中所述发动机起动转动时间的估计基于用来起动转动所述发动机所消耗的电气起动转动电流的量。所述方法包括，其中在所述发动机进行操作时执行对所述发动机起动转动时间的估计。所述方法还包括，进一步响应于电池荷电状态而禁止自动发动机停止。所述方法包括，其中所估计的发动机起动转动时间基于电池的内电阻。所述方法包括，其中所估计的发动机起动转动时间还基于起动机马达的电阻。
图7和图8的方法还提供了一种车辆操作方法，其包括：自动停止和起动发动机；预测发动机起动转动时间；以及响应于所预测的发动机起动转动时间超过阈值而禁止自动停止所述发动机。所述方法还包括，预测发动机起动转动期间的最大电池电流。所述方法还包括，将所预测的发动机起动转动期间的最大电池电流与所预测的发动机起动转动时间相关联。所述方法包括，其中所预测的发动机起动转动时间响应于起动机马达绕组的电阻。所述方法包括，其中所预测的发动机起动转动时间响应于电池的内电阻。所述方法包括，其中所预测的发动机起动转动时间响应于电池的开路电压。所述方法包括，其中所预测的发动机起动转动时间响应于起动机马达中产生的热量。
注意，本文包括的示例性控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非瞬态存储器中，并且可以由控制系统执行，所述控制系统包括控制器与各种传感器、致动器和其他发动机硬件的组合。本文描述的特定例程可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可能以所示的顺序执行，并行地执行，或在一些情况下被省略。同样地，处理顺序不是为了实现本文所述的示例性实施方案的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供所述处理顺序。可以取决于所使用的特定策略，重复地执行所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能的至少一部分可以图形地表示要编程到控制系统中的计算机可读存储介质的非瞬态存储器中的代码。控制动作还可以在通过执行包括各种发动机硬件部件与一个或多个控制器的组合的系统中指令来实施所描述的动作时，变换物理世界中的一个或多个传感器或致动器的操作状态。
这样结束了本说明书。本领域技术人员对其的阅读将在不脱离本说明书的精神和范围下想起许多更改和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或替代性燃料配置操作的I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可以使用本说明书而获益。
Claims (13)
1.一种车辆操作方法，其包括：
自动停止和起动发动机；以及
响应于估计的发动机起动转动时间超过阈值而禁止自动停止所述发动机。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机起动转动时间的估计基于使所述发动机从最近发动机停止起动转动到自从所述最近发动机停止以来的第一燃烧事件所消耗的电能量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中自动停止所述发动机包括终止到所述发动机的燃料流并终止发动机旋转，并且还包括：
在所述发动机已经自动停止之后，响应于所述估计的发动机起动转动时间超过所述阈值而自动起动所述发动机。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机起动转动时间的估计基于发动机起动转动电流的最大量值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述发动机进行操作时执行所述发动机起动转动时间的估计。
6.根据权利要求1所述的方法，其还包括进一步响应于电池荷电状态而禁止自动发动机停止。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述估计的发动机起动转动时间基于电池的内电阻。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述估计的发动机起动转动时间还基于起动机马达的电阻。
9.一种车辆系统，其包括：
发动机，其包括起动机马达；
电池，其选择性地向所述起动机马达供应电荷；以及
控制器，其包括存储在非瞬态存储器中的可执行指令，所述指令用于：在所述发动机旋转时预测发动机起动转动时间，并且响应于预测的发动机起动转动时间超过阈值而禁止自动停止所述发动机；以及在所述发动机由于自动发动机停止而停止时，响应于所述预测的发动机起动转动时间超过所述阈值而自动起动所述发动机。
10.根据权利要求9所述的车辆系统，其还包括基于最大发动机起动转动电流预测所述发动机起动转动时间的指令。
11.根据权利要求9所述的车辆系统，其还包括基于用来起动转动所述发动机的能量预测所述发动机起动转动时间的指令。
12.根据权利要求9所述的车辆系统，其中所述发动机起动转动时间是从所述发动机从零转速旋转到自从最近发动机停止以来的第一燃烧事件的时间。
13.根据权利要求9所述的车辆系统，其中所述发动机起动转动时间基于起动机马达绕组的电阻。
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