CN109723593B - 怠速停止和起动系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种车辆系统，该车辆系统包括：具有产生动力的曲轴的发动机；电连接到电池以起动发动机的起动机；可操作地连接到发动机的曲轴以产生电能并对电池充电的交流发电机；电连接到交流发电机、电池和起动机并能够基于电池和电容器的充电状态(SOC)存储产生的电能的电容器；以及用于控制交流发电机、电容器、电池和起动机之间的电连接的控制器。特别地，控制器确定怠速停止模式，并且通过将计算的电负载施加到交流发电机来控制曲轴的位置，使得曲轴位置位于预定范围内。

Description

怠速停止和起动系统及其控制方法
技术领域
本公开涉及一种用于实施怠速停止和起动功能的车辆的方法和系统，以改善车辆的舒适性和发动机的燃料效率。
背景技术
本部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
现代车辆已经被开发以在驾驶车辆期间提高能量效率并降低噪音和振动。作为一个示例，停止和起动系统被结合到车辆中。典型的怠速停止和起动系统是用于通过防止在车辆不移动时因发动机怠速而导致的不必要的燃料消耗来提高燃料效率的系统。
在所谓的怠速停止模式中，当车辆停止时，怠速停止和起动系统在几秒钟后自动地停止发动机(即，切断发动机的燃料)。随后，当检测到驾驶员意图行驶车辆时，例如当制动踏板被释放或发生换挡时(例如，挡位转换到驾驶挡位)，在不操作点火钥匙的情况下系统自动重启发动机(简称为怠速重启模式)。
然而，我们发现在发动机重启期间，起动机需要产生较大的扭矩以重启发动机，并且使发动机的转速高到足以成功执行点火过程，因此降低了能量效率，增加了发动机的振动和重启发动机的时间。
发明内容
本公开提供了一种用于车辆的方法和系统以控制曲轴处于期望的位置，从而降低在怠速重启模式中出现的振感，并且还减少了重启车辆的发动机的扭矩量。特别的是我们已经发现当发动机停止并且发动机的活塞恰好位于压缩冲程的上止点附近时，起动机不得不驱动发动机的曲轴以超过压缩冲程的上止点的起动扭矩。在这种情况下，重启发动机需要更大的起动扭矩。
在本公开的一个形式中，车辆系统包括：发动机，其具有被配置成产生动力的曲轴；起动机，其电连接到电池并被配置成起动发动机；交流发电机，其可操作地连接到发动机的曲轴并被配置成产生电能并对电池充电；电容器，其电连接到交流发电机、电池和起动机，并且被配置成基于电池的充电状态(SOC)和电容器的充电状态存储所产生的电能；以及控制器，其被配置成控制交流发电机、电容器、电池和起动机之间的电连接，并确定怠速停止模式。
特别地，在怠速停止模式中，控制器被配置成通过将计算出的电负载施加到交流发电机来控制曲轴的位置，使得曲轴位置位于预定范围内。
车辆系统还可进一步包括：第一开关，其被配置成从控制器接收控制信号，并且将交流发电机选择性地连接到电容器或电池；以及第二开关。第二开关被配置成从控制器接收控制信号，并且将电容器选择性地连接到电池或起动机，并且被配置成将电池选择性地连接到起动机。
在另一形式中，当发动机处于怠速停止模式并且电容器的SOC小于第二预定值时，控制器确定制动恢复模式，并且在制动恢复模式中，电容器经由调节器被电连接到交流发电机。调节器被配置成经由交流发电机将计算的电负载逐渐地施加到发动机，并且计算的电负载对应于被反向施加到发动机的制动扭矩。
在另一形式中，控制器被配置成确定电容器重启模式，在电容器重启模式中发动机处于怠速重启模式并且电容器的SOC等于或大于第二预定值，然后在电容器重启模式中电容器将电能提供给起动机以重启发动机。另外，控制器被配置成确定电池重启模式，在电池重启模式中发动机处于怠速重启模式并且电容器的SOC小于第二预定值，然后在电池重启模式中电池将电能提供给起动机以重启发动机。
此外，控制器被配置成确定电池充电模式，在电池充电模式中电容器的SOC等于或大于第二预定值并且电池的SOC小于第一预定值，并且在电池充电模式中电容器对电池充电。
在本公开的另一形式中，控制器被配置成当发动机运行并且电池的SOC小于第一预定值时确定正常发电模式，并且在正常发电模式中控制器将交流发电机连接到电池以进行充电。
本公开提供了一种控制包括操作选择性地电连接到电容器的交流发电机的发动机的车辆系统的方法。该方法包括：通过控制器接收车辆的状态数据；通过控制器基于接收到的车辆的状态数据来确定是否满足怠速停止条件；通过控制器测量电池的充电状态和电容器的充电状态，并且将所测量的电池的SOC值和电容器的SOC值分别与第一预定值和第二预定值进行比较；当满足怠速停止条件，并且测量的电容器的SOC值小于第二预定值时，通过控制器确定制动恢复模式；以及制动恢复模式中通过控制器计算对应于制动扭矩的电负载以将曲轴的位置置于预定范围内，并且通过控制器将计算出的电负载经由交流发电机施加到发动机，直到曲轴的位置处于预定范围内。
在一种形式中，施加计算的电负载分为第一阶段和第二阶段，在第一阶段中调节器施加计算的电负载的主要部分以减慢曲轴的转速，随后在第二阶段中施加计算的电负载的剩余部分以使曲轴停止在预定范围内。
在另一形式中，控制器被配置成在施加计算的电负载期间重新计算电负载，并且经由交流发电机将重新计算的电负载施加到发动机。
本公开的方法可进一步包括：当测量的电池的SOC小于第一预定值并且测量的电容器的SOC值等于或大于第二预定值时，通过控制器确定电池充电模式，并且在电池充电模式中电容器对电池充电；当测量的电池的SOC小于第一预定值并且测量的电容器的SOC值小于第二预定值时，通过控制器确定正常发电模式，并且在正常发电模式中控制器将交流发电机连接到电池以进行充电；当发动机处于怠速重启模式并且电容器的SOC等于或大于第二预定值时，通过控制器确定电容器重启模式，并且在电容器重启模式中电容器将电能提供给起动机以重启发动机，以及当发动机处于怠速重启模式并且电容器的SOC小于第二预定值时，通过控制器确定电池重启模式，在电池重启模式中电池将电能提供给起动机以重启发动机。
根据本文提供的描述，其另外的适用范围将变得显而易见。应当理解的是，描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
为了能很好地理解本公开，现在将通过参照附图给出示例的方式描述其各种形式，其中：
图1是示出本公开的一种形式中的一般驾驶模式下的车辆系统的示意图；并且
图2A至图2E是本公开的一种形式中的各种模式下的示意图；并且
图3A至图3B是示出作为本公开的一个示例性形式的控制车辆系统的方法的流程图。
图4是示出根据本公开的闭环控制算法根据输入来输出期望的位置的图。
本文描述的附图仅用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。应当理解的是，相应的附图标记在整个附图中表示相似或相应的部件和特征。
此处，诸如“单元”或“模块”等的术语应当被理解为处理至少一个功能或操作并且可以硬件方式(例如，处理器)、软件方式或硬件方式与软件方式相组合来实施的单元。
此外，贯穿本公开，当描述元件“连接”到另一元件时，元件可以“直接或间接地连接”到另一元件，或者通过第三元件来“电连接或机械连接”到另一元件。当元件间接地连接到另一元件时，应当理解的是元件可以通过无线通信网络连接到另一元件。
通常，当驱动装置接通点火开关时，电池向起动机供应电能以起动发动机，并且即使当车辆停止时，发动机也保持运行。这种怠速状态对燃料效率具有负面影响。
为了提高车辆的燃料效率，已经开发了怠速停止和起动系统。怠速停止和起动系统通过检测车速和制动器的操作等，在怠速状态期间自动切断对发动机的燃料供应，并且当检测到驾驶员意图行驶车辆时，例如当制动器踏板被释放或者挡位转换到驾驶状态时，在不操作点火钥匙的情况下恢复燃料供应。然而，我们已经发现所公开的系统具有如下缺点，即在发动机的怠速重启期间会发生不期望的振动，并且相对较大尺寸的起动机被用于产生足以迅速起动发动机的扭矩。特别地，除非重启发动机的扭矩足够大到进行重启，否则无法实现发动机速度从休眠状态(例如，怠速停止状态)到点火状态(例如，重启状态)。
例如，当发动机停止并且发动机的活塞位于压缩冲程的上止点附近时，需要较大的起动扭矩来重启发动机。这意味着起动机消耗更多的电能以产生期望的扭矩。我们已经发现，精确地控制活塞的位置(即，曲轴的的位置诸如其旋转角度)可减少重启扭矩和重启所需的电能。
另外，将发动机的曲轴定位在期望的位置上会减少重启发动机的时间和能量，并且还减少在发动机怠速重启期间出现的振感。本公开提供了一种在执行发动机操作的各种模式的同时降低怠速重启的能量消耗和振感的方法和系统。
本公开利用交流发电机来控制发动机的曲轴的位置，并且基于测量的电池和电容器的SOC，并通过将产生的电能存储到电容器来提高能量效率。
图1是示出本公开的一种形式中的控制曲轴的位置的车辆系统的示意性框图。参照图1，车辆系统1包括：用于为车辆产生动力的发动机10；起动发动机10的起动机20；可操作地连接到发动机的曲轴12并产生电能的交流发电机30；选择性地连接到交流发电机30、电池50和起动机20的电容器60；以及控制电容器、交流发电机、电池和起动机之间的电连接的控制器40。
特别地，控制器可基于车辆的状态数据来确定车辆的各种模式。控制器40可以是包括CPU、存储处理程序的ROM、临时存储数据的RAM以及输入和输出端口的微处理器。控制器40可接收：来自点火开关的点火信号，来自挡位传感器的挡位，与通过加速器踏板位置传感器检测的加速器踏板的踩踏相对应的加速度信号，与通过制动踏板位置传感器检测到的制动踏板的踩踏相对应的制动信号，来自车速传感器的车速和来自检测发动机10的操作状态以及电容器60、电池50的充电状态(SOC)的各种传感器的信号，来自检测发动机10的操作状态的信号诸如来自检测曲轴12的旋转位置的曲轴位置传感器的曲轴角(CA)。在一种形式中，电池的SOC可以由发动机控制单元(ECU)估算，并且电容器60的SOC可以通过电压传感器测量电容器的电压而被测量。在另一形式中，ECU和控制器40可被集成在单个单元中。
本公开的车辆系统1可包括：第一开关72，其从控制器40接收控制信号并且将交流发电机30选择性地连接到电容器60或电池50；第二开关74，其接收来自控制器的控制信号，将电容器选择性地连接到电池或起动机，以及将电池选择性地连接到起动机；以及调节器70，在控制器40的控制下将电负载选择性地施加到交流发电机30。在一种形式中，调节器70具有脉宽调制(PWM)的功能。
基于电容器和电池的SOC，控制器40控制交流发电机30、电容器60和电池50之间的电连接。例如，当发动机10运行时，控制器40将电池的SOC与第一预定值进行比较，以确定电池的SOC是否小于第一预定值。如果电池的SOC小于第一预定值，则控制器40获取电容器60的SOC以与第二预定值进行比较。当确定电容器60的SOC小于第二预定值时，控制器40将交流发电机连接到电池以进行充电(称为正常发电模式)。
图2A示出了正常发电模式的示意图，在正常发电模式中控制器40将控制信号发送到第一开关72以连接交流发电机和电池，使得交流发电机30产生的电能被存储在电池中直到电池的SOC等于或大于第一预定值。如果电池50的SOC等于或大于第一预定值，则交流发电机30不连接到电容器和电池。
图2B示出了电池充电模式，在电池充电模式中电池的SOC小于第一预定值并且电容器的SOC等于或大于第二预定值。在这种模式中，电容器被连接到电池以对电池充电。更具体地，控制器40将信号发送到第二开关74以使电容器60对电池50充电，直到电容器的SOC低于第二预定值，以确保存储在随后的制动恢复模式中产生的电能的电容。在一种形式中，控制器可控制集成在交流发电机或调节器70中的开关C被断开而不产生电力。这种模式被称为电池充电模式，即由电容器对电池充电。
也就是说，当电池的SOC小于第一预定值并且电容器的SOC等于或大于第二预定值时，控制器确定电池充电模式。在电池充电模式中，电容器对电池充电。因为没有将任何电负载施加到机械联接到发动机10的交流发电机，施加到发动机的负载被减小，因此提高了燃料效率。该特征在下文被详细描述。
如图1所示，车辆系统1配置有经由皮带14被机械地联接到发动机10的交流发电机30。在该配置中，电流和/或电压可被施加到交流发电机30的励磁线圈以产生交流发电机输出电流，从而为各种电负载(例如，辅助电气装置)供电并且对电池和/或电容器充电。因为交流发电机被机械地联接到发动机，所以施加到交流发电机的励磁线圈的电流可被配置成调整施加到发动机的负载。换言之，对励磁线圈增加电压和/或电流可能引起对于发动机的附加负载和制动力的增加。如下所述，将应用该特征来控制曲轴12的位置。
参照图2C，当发动机处于怠速停止模式并且电容器的SOC小于第二预定值时，控制器40确定制动恢复模式。在制动恢复模式中，电容器60经由通过控制器40控制的开关72电连接到交流发电机30。特别地，在制动恢复模式中，控制器可通过经由调节器70将计算的电负载施加到交流发电机30来控制曲轴12的位置，使得曲轴位置位于预定范围内。通过施加电负载产生的电能被用于对电容器充电。在此，术语“所需电负载”或“计算的电负载”指产生待经由交流发电机被施加到发动机的负扭矩的负载的量。
在一种形式中，调节器70可经由交流发电机30将计算的电负载逐渐地施加到发动机10，并且计算的电负载对应于被反向施加到发动机的制动扭矩(例如，负扭矩)。例如，控制器可将控制信号发送到调节器70以执行第一控制阶段和第二控制阶段。对于第一控制阶段，控制器40基于请求发动机停止时的发动机速度和发动机惯性来计算与初始制动扭矩相对应的初始电负载。
发动机曲轴动力学可以被简化为如下等式：
Figure BDA0001486707710000081
Figure BDA0001486707710000082
其中Ieng为总的发动机曲轴惯性；
Figure BDA0001486707710000083
为曲轴角速度；Tcombustion为通过燃烧过程产生的推进扭矩；Tfriotion为发动机摩擦扭矩；Tparasitic为通过除交流发电机以外的诸如冷却液泵和油泵的寄生部件被施加到发动机的扭矩；并且Tgenerative为通过交流发电机施加的用于产生电能的扭矩。然后在发动机停止过程中Tcombustion变为零。因为摩擦和寄生扭矩是系统特性，所以可以通过操纵交流发电机负载来控制曲轴角度。
初始电负载的量是为了尽快减慢曲轴旋转，而非完全停止运动。根据车辆中交流发电机的尺寸，可在短时间内施加最大电负载直到发动机转速下降到低于特定阈值。在其它形式中，初始电负载(即，初始制动扭矩)的量可以通过发动机测试来确定并且可以被存储在存储器中以便由控制器40根据需要进行取回。
在第一阶段之后，调节器70执行第二控制阶段，在第二控制阶段中经由交流发电机30将部分负载施加到发动机以使曲轴12在期望的位置停止。期望的位置可根据发动机类型而变化，但是通过考虑在重启事件中的第一点火气缸通过行进最小角度量而开始燃烧的曲轴角度来确定期望的位置。
在一种形式中，在该第二阶段中的制动扭矩负载(即，电负载)可以由闭环控制算法控制。例如，控制器40接收诸如以下的输入：当前的曲轴位置θ、当前的曲轴速度Δt(例如，经过曲轴位置霍尔传感器的两个连续齿或来自磁传感器的两个连续峰值之间的持续时间)以及期望的曲轴位置θd。控制器40处理接收到的输入，以向优选为PWM模块的调节器70输出脉宽调制(PWM)的占空比(duty)％。闭环控制算法在0％和100％之间改变脉冲宽度，直到当前曲轴位置θ变为等于或非常接近期望的曲轴位置(即，
Figure BDA0001486707710000091
)。
如图4和公式所示，闭环控制算法根据输入来输出期望的位置。特别地，当发动机转速下降到特定程度以下时，占空比百分比就变为
％Duty＝100-k，θerror
其中θerror＝θd-θ，并且k为控制器参数。当曲轴停止在期望的位置时，控制算法终止。
图2D和图2E示出了当控制器40根据接收的车辆的状态数据(例如，加速度信号、制动信号、挡位信号等)确定重启发动机10时的重启模式。例如，当驾驶员释放制动踏板并踩踏加速器踏板前进时，控制器40通过操作起动机20来重启发动机10。为了重启发动机10，控制器40首先基于测量的电容器的SOC来确定电容器60是否被充足电以重启发动机。如果电容器的SOC大于预定值，则控制器经由第二开关74将电容器60连接到起动机20(称为电容器重启模式)。
图2D示出了在发动机10处于怠速重启模式并且电容器的SOC等于或大于第二预定值的电容器重启模式中电容器60与起动机20之间的电连接。在电容器重启模式中，控制器40控制第一开关72和调节器70断开，控制第二开关74接通以形成电容器60与起动机20之间的电通路，使得电容器60直接将电能提供给起动机20以重启发动机10。
然而，如图2E所示，当控制器40确定在怠速重启模式中电容器的SOC小于预定值(即，第二预定值)时，控制器将电池50连接到起动机(简称电池重启模式)。在电池重启模式中，控制器40控制第一开关72断开，并且控制第二开关74接通以形成电池50与起动机20之间的电通路，使得电池50直接将电能提供给起动机20以重启发动机10。
如上所述，本公开的车辆系统基于车辆状态数据，包括电容器和电池的SOC，来确定车辆是否处于怠速停止模式、怠速重启模式、制动恢复模式、电容器重启模式、电池充电模式、电池重启模式以及正常发电模式。基于确定的模式通过控制交流发电机、电容器、电池和起动器之间的电连接，提高车辆系统的燃料效率。
特别地，在制动恢复模式中，控制器可通过将计算的电负载施加到交流发电机30来控制曲轴12的位置，使得曲轴位置处于其中发动机的重启扭矩小于在其它范围中的预定范围内。另外，通过施加电负载产生的电能被用于对电容器充电。因此，提高了燃料效率，并且发动机的重启过程平稳，并且显著降低了在发动机怠速停止和重启中出现的振感。
在本公开的另一形式中，提供了一种控制包括发动机的车辆系统的方法，其中发动机操作被选择性地电连接到电容器的交流发电机。图3A和图3B详细描述了控制器40如何基于接收到的车辆的状态数据来确定车辆系统的操作模式以控制车辆系统以及如何控制发动机的曲轴的位置。车辆系统的控制器40可被实施成通过预定程序操作的一个或多个微处理器。在S100中当驾驶员接通点火开关时，电池50将电能提供给起动机20以起动发动机10(简称电池起动模式)。
在S100中一旦起动发动机，发动机10运行被机械联接到发动机的交流发电机30，使得交流发电机可产生电能。在S102中控制器40测量电池50的SOC，并且在S104中确定电池的SOC是否大于第一预定值。当在S104中电池50的SOC大于第一预定值(即，较高SOC状态)时，不将励磁电流提供给交流发电机30，因而交流发电机不产生电能(称为正常驾驶模式)。在该状态下，如图1所示，调节器70与第一开关72和第二开关74全部断开。
在S104中，如果电池的SOC低于第一预定值，则在S106中控制器40继续测量电容器60的SOC。在S108中将测量的电容器的SOC与第二预定值进行比较，以便确定哪个能量源(即，电容器、交流发电机)将被用于对电池进行充电。也就是说，如果在S108中控制器40确定电容器处于足以对电池进充电的较高SOC状态，则在S112中控制器将电容器60电连接到电池50以对电池充电，称为电池充电模式。如果电容器60的SOC小于第二预定值，则在S110中控制器40将交流发电机30连接到电池50以对电池充电，即正常发电模式。
在S114中，控制器基于接收的诸如车速、发动机怠速状态、制动器的操作等的车辆数据来确定是否满足怠速停止条件。当满足怠速停止和起动系统的怠速停止条件时，在S116中控制器测量电容器60的SOC以继续进行到比较步骤S118。在比较步骤S118中，将电容器的SOC与第二预定值进行比较。当电容器60的SOC小于第二预定值时，控制器执行制动恢复模式。在另一形式中，控制器40可监测电容器的SOC，以通过放电(例如，由电容器对电池充电)将SOC保持在适当的水平(例如，低于第二预定值)。
从S302到S314的步骤示出制动恢复模式的每个过程。更具体地，在S302中，交流发电机30通过控制器40连接到第一开关72以准备对电容器充电。在S304中，在控制器40在S310中计算所需的电负载之前，调节器70被首次设置为断开状态(即，零负载状态)。在调节器70处于断开状态的同时，在S306中控制器40控制发动机切断燃料以停止发动机，并且在S308中测量曲轴角(即，曲轴12的位置)。在S310中，控制器计算所需的电负载，以在S310中将曲轴12的位置置于期望的位置。
如上结合图2C所述，在制动恢复模式中，控制器40可通过将计算出的电负载施加到交流发电机30来控制曲轴12的位置，使得曲轴位置位于预定范围内。在S312中，调节器70可经由交流发电机30将计算的电负载(即，所需的电负载)逐渐地施加到发动机10，并且计算出的电负载对应于被反向施加到发动机的制动扭矩。计算的电负载的初始电负载与曲轴12从当前位置旋转到期望位置的角位移量成比例。
在一种形式中，施加计算的电负载分为第一阶段和第二阶段，并且在第一阶段中调节器70施加计算的电负载的主要部分以减慢曲轴12的转速。随后，在第二阶段中调节器施加计算的电负载的剩余部分以使曲轴停止在预定范围内。
特别地，一旦所需的电负载的量已知，调节器70用作PWM型模块(以给定频率在接通和断开之间切换)，以控制将通过交流发电机30被施加到发动机10的负载量。为了精确地控制曲轴12的位置，在本公开的一种形式中，可基于行进的剩余角度通过控制器在控制器40的每个时间步长重新估计电负载的量。重新估计的电负载经由交流发电机被施加到发动机。在S314中，该控制效果持续到控制器确定曲轴12最终停止在期望的位置附近为止。
在S316中，一旦曲轴停止，控制器40在S316中断开调节器70，并继续进行到步骤S318，在步骤S318中，控制器测量电容器60的SOC，以在S320中在电池重启模式和电容器重启模式中确定适当的重启模式。当在S320中电容器的SOC等于或大于第二预定值时，在S322中控制器40将电容器60连接到起动机20，而当在S324中电容器的SOC小于第二预定值时，电池50在S324中被连接到起动机20。在S326中一旦由控制器基于来自各种传感器(例如挡位传感器、加速器踏板传感器、速度传感器等)的输入确定了怠速停止和起动系统的怠速重启模式，在S328中通过起动机20重启发动机10。为了重启发动机10，在电容器重启模式中从电容器对起动机20供电或者在电池重启模式中从电池对起动机20供电。
如上所述，当发动机处于怠速重启模式并且电容器的SOC等于或大于第二预定值时，控制器确定电容器重启模式，然后电容器在电容器重启模式中直接将电能提供给起动机以重启发动机。在发动机10处于怠速重启模式并且电容器的SOC小于第二预定值的电池重启模式中，电池将电能提供给起动机以重启发动机。
如上所示，本公开通过精确地控制曲轴的位置使其处于期望的位置来降低在发动机怠速重启中发生的冲击和振感，从而提供驾驶舒适性。另外，将发动机的曲轴定位在期望的位置降低了重启发动机的时间和能量。
另外，本公开通过施加电负载将曲轴定位在期望的位置处的同时，通过将产生的电能存储到电容器来提高能量效率。
尽管已经利用具体的示例性形式示出和描述了本公开，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行各种修改和变化。

Claims (17)

1.一种车辆系统，其包括：
发动机，其具有被配置成产生动力的曲轴；
起动机，其电连接到电池并被配置成起动所述发动机；
交流发电机，其可操作地连接到所述发动机的曲轴，并且被配置成产生电能并对所述电池充电；
电容器，其电连接到所述交流发电机、所述电池和所述起动机，并且被配置成基于所述电池的充电状态即SOC和所述电容器的充电状态，存储所产生的电能；以及
控制器，其被配置成控制所述交流发电机、所述电容器、所述电池和所述起动机之间的电连接，并且确定怠速停止模式，
其中在所述怠速停止模式中，所述控制器被配置成通过将计算的电负载施加到所述交流发电机来控制所述曲轴的位置，使得所述曲轴位置位于预定范围内，并且将通过施加所述电负载产生的电能用于对所述电容器充电；
其中所述控制器进一步被配置成确定电池充电模式，在所述电池充电模式中所述电容器的SOC等于或大于第二预定值并且所述电池的SOC小于第一预定值，并且在所述电池充电模式中所述电容器对所述电池充电。
2.根据权利要求1所述的车辆系统，其进一步包括：
第一开关，其被配置成从所述控制器接收控制信号并将所述交流发电机选择性地连接到所述电容器或所述电池；以及
第二开关，其被配置成：
从所述控制器接收控制信号，
将所述电容器选择性地连接到所述电池或所述起动机，以及
将所述电池选择性地连接到所述起动机。
3.根据权利要求1所述的车辆系统，其中当所述发动机处于所述怠速停止模式并且所述电容器的SOC小于第二预定值时，所述控制器确定制动恢复模式，并且在所述制动恢复模式中，所述电容器经由调节器被电连接到所述交流发电机，
其中所述调节器被配置成经由所述交流发电机将计算的电负载逐渐地施加到所述发动机，并且计算的电负载对应于被反向施加到所述发动机的制动扭矩。
4.根据权利要求1所述的车辆系统，其中所述控制器被配置成确定电容器重启模式，在所述电容器重启模式中所述发动机处于怠速重启模式并且所述电容器的SOC等于或大于第二预定值，并且在电容器重启模式中所述电容器将电能提供给所述起动机以重启所述发动机，
其中所述控制器被配置成确定电池重启模式，在所述电池重启模式中所述发动机处于所述怠速重启模式并且所述电容器的SOC小于所述第二预定值，并且在所述电池重启模式中所述电池将电能提供给所述起动机以重启所述发动机。
5.根据权利要求1所述的车辆系统，其中所述控制器被配置成当所述发动机运行并且所述电池的SOC小于所述第一预定值时确定正常发电模式，并且在所述正常发电模式中所述控制器将所述交流发电机连接到所述电池以进行充电。
6.根据权利要求1所述的车辆系统，其中所述控制器基于所述发动机中关于第一点火气缸的曲轴角来确定所述预定范围。
7.一种控制包括操作交流发电机的发动机的车辆系统的方法，所述交流发电机选择性地电连接到电容器，所述方法包括：
通过控制器接收车辆的状态数据；
通过所述控制器基于接收到的所述车辆的状态数据来确定是否满足怠速停止条件；
通过所述控制器测量电池的充电状态即SOC和所述电容器的充电状态，并且将测量的所述电池的SOC值和所述电容器的SOC值分别与第一预定值和第二预定值进行比较；
当满足怠速停止条件并且测量的电容器的SOC值小于所述第二预定值时，通过所述控制器确定制动恢复模式；以及
所述制动恢复模式中通过所述控制器计算与制动扭矩相对应的电负载，以将曲轴的位置置于预定范围内，并且
通过所述控制器将计算的电负载经由所述交流发电机施加到所述发动机，直到所述曲轴的位置处于所述预定范围内，并且将通过施加所述电负载产生的电能用于对所述电容器充电；并且
当测量的所述电池的SOC小于所述第一预定值并且测量的所述电容器的SOC值等于或大于所述第二预定值时，通过所述控制器确定电池充电模式，并且在所述电池充电模式中所述电容器对所述电池充电。
8.根据权利要求7所述的方法，其中施加计算的电负载被分为第一阶段和第二阶段，在所述第一阶段中调节器施加计算的电负载的主要部分以减慢所述曲轴的转速，随后在所述第二阶段中施加计算的电负载的剩余部分以使所述曲轴停止在所述预定范围内。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述控制器被配置成在施加计算的电负载期间重新计算电负载，并且经由所述交流发电机将重新计算的电负载施加到所述发动机。
10.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：
当测量的所述电池的SOC小于所述第一预定值并且测量的所述电容器的SOC值小于所述第二预定值时，通过所述控制器确定正常发电模式，并且在所述正常发电模式中所述控制器将所述交流发电机连接到所述电池以进行充电；
当所述发动机处于怠速重启模式并且所述电容器的SOC等于或大于所述第二预定值时，通过所述控制器确定电容器重启模式，并且在所述电容器重启模式中所述电容器将电能提供给起动机以重启所述发动机，以及
当所述发动机处于所述怠速重启模式并且所述电容器的SOC小于所述第二预定值时，通过所述控制器确定电池重启模式，并且在所述电池重启模式中所述电池将电能提供给所述起动机以重启所述发动机。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述控制器基于所述发动机中关于第一点火气缸的曲轴角来确定所述预定范围。
12.一种用于具有发动机、起动机和电池的车辆的车辆系统，所述发动机具有被配置成产生动力的曲轴，所述起动机电连接到所述电池并且被配置成起动所述发动机，所述车辆系统包括：
交流发电机，其可操作地连接到所述发动机的曲轴，并且被配置成产生电能并对所述电池充电；
电容器，其电连接到所述交流发电机、所述电池和所述起动机，并且所述电容器被配置成基于所述电池的充电状态即SOC和所述电容器的充电状态，存储产生的电能；以及
控制器，其被配置成控制所述交流发电机、所述电容器、所述电池和所述起动机之间的电连接，并且确定怠速停止模式，
其中在所述怠速停止模式中，所述控制器被配置成通过将计算的电负载施加到所述交流发电机来控制所述曲轴的位置，使得所述曲轴位置位于预定范围内，并且将通过施加所述电负载产生的电能用于对所述电容器充电；
其中所述控制器进一步被配置成确定电池充电模式，在所述电池充电模式中所述电容器的SOC等于或大于第二预定值并且所述电池的SOC小于第一预定值，并且在所述电池充电模式中所述电容器对所述电池充电。
13.根据权利要求12所述的车辆系统，其中所述控制器基于所述发动机中关于的第一点火气缸的曲轴角来确定所述预定范围。
14.根据权利要求12所述的车辆系统，其进一步包括：
第一开关，其被配置成从所述控制器接收控制信号并将所述交流发电机选择性地连接到所述电容器或所述电池；以及
第二开关，其被配置成：
从所述控制器接收控制信号，
将所述电容器选择性地连接到所述电池或所述起动机，以及
将所述电池选择性地连接到所述起动机。
15.根据权利要求12所述的车辆系统，其中当所述发动机处于所述怠速停止模式并且所述电容器的SOC小于第二预定值时，所述控制器确定制动恢复模式，并且在所述制动恢复模式中，所述电容器经由调节器被电连接到所述交流发电机，
其中所述调节器被配置成经由所述交流发电机将计算的电负载逐渐地施加到所述发动机，并且计算的电负载对应于被反向施加到所述发动机的制动扭矩。
16.根据权利要求12所述的车辆系统，其中所述控制器被配置成确定电容器重启模式，在所述电容器重启模式中所述发动机处于怠速重启模式并且所述电容器的SOC等于或大于第二预定值，并且在所述电容器重启模式中所述电容器将电能提供给所述起动机以重启所述发动机，
其中所述控制器被配置成确定电池重启模式，在所述电池重启模式中所述发动机处于所述怠速重启模式并且所述电容器的SOC小于所述第二预定值，并且在所述电池重启模式中所述电池将电能提供给所述起动机以重启所述发动机。
17.根据权利要求12所述的车辆系统，其中所述控制器被配置成当所述发动机运行并且所述电池的SOC小于所述第一预定值时确定正常发电模式，并且在所述正常发电模式中所述控制器将所述交流发电机连接到所述电池以进行充电。
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