CN113279888A - 使发动机转动起动的方法和系统 - Google Patents

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约翰·埃里克·罗林杰
大卫·汉考克
威廉·泰勒
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Abstract

本公开提供“使发动机转动起动的方法和系统”。描述了一种用于操作包括DC/DC转换器的车辆的方法。在一个示例中，所述方法包括在所述DC/DC转换器用于使发动机转动起动之后调整所述DC/DC转换器的输出电压。可以响应于超级电容器的荷电状态来调整所述DC/DC转换器的所述输出电压。

Description

使发动机转动起动的方法和系统
技术领域
本说明书涉及用于操作包括直流转直流(DC/DC)转换器的车辆的方法和系统。所述方法和系统可以减少发动机起动时间并提高在发动机转动起动周期期间发动机起动的可能性。
背景技术
车辆可以包括内燃发动机，所述内燃发动机可以通过经由电机使发动机旋转并向发动机供应燃料来起动。在许多工况期间，电机可以使发动机以促进发动机内的燃烧的转速旋转。可以向电机提供来自低压总线的电力。低压总线还可以将电力分配到其他装置，诸如转向系统和娱乐系统。可以经由电力存储装置向其他装置供电，并且可以经由二极管或其他电流限制装置从低压电力总线缓冲电力存储装置。然而，当使发动机转动起动时，可以经由其他装置减少存储在向其他装置供应电力的电力存储装置中的电荷。此外，可能不期望经由接收来自发动机旋转的输入的电机对电力存储装置充电，因为在发动机加速期间和之后对发动机进行加载可能增加发动机失速和发动机排放的可能性。因此，可能期望提供一种在紧随发动机转动起动之后对电力存储装置充电而不对发动机进行机械加载的方式。
发明内容
发明人在此已经认识到上述问题并且已经开发了一种车辆操作方法，所述车辆操作方法包括：响应于发动机起动请求，调整直接电联接到低压总线的DC/DC转换器的输出电压，以及经由DC/DC转换器向低压总线供应电力；经由电机使发动机转动起动，所述电机直接电联接到低压总线；以及响应于发动机的转动起动的完成而响应于直接联接到经缓冲电动车辆负载的超级电容器的荷电状态来调整DC/DC转换器的输出电压。
通过响应于直接联接到经缓冲电动车辆负载的超级电容器的荷电状态来调整直流转直流(DC/DC)转换器的输出电压，可以改善发动机起动和在发动机起动和加速期间对联接到低压总线的装置的充电而不增加发动机上的负载。因此，可以降低在发动机加速期间发动机失速的可能性。另外，可以减少发动机起动期间的发动机排放。在一个示例中，当超级电容器的电荷小于阈值时，可以调整DC/DC转换器的输出电压以经由DC/DC转换器和高压总线向低压总线提供额外的电荷。以这种方式，可以增加输送到超级电容器的电荷而不对发动机进行加载，使得可以降低发动机失速和发动机排放增加的可能性。
本说明书可以提供若干优点。具体地，所述方法可以改善发动机转动起动和起动。此外，所述方法可以降低发动机失速的可能性。另外，所述方法可以在发动机起动期间改善电机扭矩产生，以确保电机具有足够的扭矩容量来使发动机旋转。
当单独地或结合附图来理解时，根据以下具体实施方式，本说明书的以上优点和其他优点以及特征将容易明显。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这不意味着识别所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围唯一地由在具体实施方式之后的权利要求限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。
附图说明
图1示出了内燃发动机的示意图；
图2示出了包括图1中所示的内燃发动机的示例性车辆传动系或动力传动系统的示意图；
图3示出了示例性车辆电力系统的示意图；
图4示出了根据图5的方法的示例性车辆操作序列；
图5示出用于操作DC/DC转换器和车辆的方法的流程图；以及
图6示出了形成用于经由DC/DC转换器调整供应给低压总线的电压的基础的示例性函数。
具体实施方式
本说明书涉及操作车辆的DC/DC转换器。DC/DC转换器可以以可以改善发动机起动并减少发动机排放的方式操作。具体地，可以响应于超级电容器的操作状态而在发动机转动起动期间和紧随其后调整DC/DC转换器的电压输出，所述超级电容器向车辆上的电力消耗装置供应电荷。具体地，如果超级电容器的荷电状态(SOC)低，则可以增加DC/DC转换器的输出电压以升高低压总线的电压。通过增加低压总线的电压，超级电容器可以在更早的时间达到期望的SOC。此外，可以响应于发动机转动起动期间的车辆工况来调整DC/DC转换器的输出，使得电机具有足够的扭矩容量以在发动机转动起动期间使发动机以期望的转速旋转。通过确保车辆可以经由电机以均匀转速转动起动(例如，在发动机中的燃烧足以使发动机以预定转速旋转之前经由电机在电机的动力下旋转)，可能使发动机起动时间更均匀。这还可以经由减小在发动机加速期间施加到发动机的负载来降低发动机失速的可能性。发动机可以是图1所示的类型的内燃发动机，或替代地，发动机可以是柴油发动机。发动机可以集成到包括DC/DC转换器的系统中，如图2所示。DC/DC转换器可以是车辆电气系统的部件，如图3所示。车辆系统可以根据图5的方法进行操作，如图4所示。图6中示出了升压电压与车辆工况之间的示例性关系。
参考图1，内燃发动机10(包括多个气缸，图1中示出其中一个气缸)由电子发动机控制器12控制。发动机10由气缸盖35和缸体33组成，所述气缸盖35和缸体33包括燃烧室30和气缸壁32。活塞36定位在其中并经由与曲轴40的连接进行往复运动。飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。起动机96(例如，低压(以小于20伏操作)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以接合环形齿轮99。起动机96可以直接安装到发动机的前部或发动机的后部。在一些示例中，起动机96可以通过带或链条选择性地向曲轴40供应扭矩。在一个示例中，当未接合到发动机曲轴时，起动机96处于基本状态。
燃烧室30示出为经由相应的进气门52和排气门54而与进气歧管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操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以通过排气凸轮传感器57确定。进气门52的相位或位置可以经由气门相位改变装置59相对于曲轴40的位置来调整。排气门54的相位或位置可以经由气门相位改变装置58相对于曲轴40的位置来调整。气门相位改变装置58和59可以是机电装置、液压装置或机械装置。
发动机10包括容纳曲轴40的曲轴箱39。油底壳37可以形成曲轴箱39和发动机缸体33的下边界，并且活塞36可以构成曲轴箱39的上边界。曲轴箱39可以包括曲轴箱通风阀(未示出)，所述曲轴箱通风阀可以经由进气歧管44将气体排放到燃烧室30。可以经由温度传感器38来感测曲轴箱39中的油的温度。
燃料喷射器66被示出为定位成将燃料直接喷射到气缸30中，这被本领域技术人员称为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66。在一个示例中，高压双级燃料系统可以用于产生较高的燃料压力。
另外，进气歧管44被示出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机械地联接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的气流。因为节气门62的入口在增压室45内，所以增压室45中的压力可以被称为节气门入口压力。节气门出口是在进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可以位于进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。压缩机再循环阀47可以选择性地调整到介于完全打开与完全闭合之间的多个位置。废气门163可以经由控制器12进行调整以允许排气选择性地绕开涡轮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而经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出为在催化转化器70上游联接到排气歧管48。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，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化器。
控制器12在图1中被示出为常规微计算机，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，非暂时性存储器)、随机存取存储器108、保活存储器110和常规数据总线。控制器12被示出为除了先前讨论的那些信号之外还接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，包括：来自联接到气缸盖35的温度传感器112的气缸盖温度；联接到加速踏板130的位置传感器134，用于感测由人类的脚132施加的力；联接到制动踏板150的位置传感器154，用于感测由脚152施加的力；来自联接到进气歧管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，用于感测曲轴40的位置；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；来自压力传感器79的气缸压力；以及来自传感器68的节气门位置的测量值。还可以感测(传感器未示出)大气压力以供控制器12处理。在本说明书的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每旋转一圈时产生预定数目的等距脉冲，根据其可确定发动机转速(RPM)。
在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：所述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般来说，排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30中，并且活塞36移动到气缸的底部以便增加燃烧室30内的容积。活塞36在气缸的底部附近并且处于其冲程结束时的位置(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)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朝向气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于其冲程的结束并最靠近气缸盖时(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室中。在下文称为点火的过程中，由诸如火花塞92的已知点火装置点燃所喷射的燃料，从而导致燃烧。
在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回到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，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，诸如以提供正或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。
图2是包括动力传动系统或传动系200的车辆225的框图。图2的动力传动系统包括在图1中示出的发动机10。动力传动系统200被示出为包括车辆系统控制器255、发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254、能量存储装置控制器253和制动器控制器250。控制器可以通过控制器局域网(CAN)299进行通信。控制器中的每一个都可以向其他控制器提供信息，诸如动力输出限制(例如，经控制不得被超过的装置或部件的动力输出)、动力输入限制(例如，经控制不得被超过的装置或部件的动力输入)、被控制的装置的动力输出、传感器和致动器数据、诊断信息(例如，关于劣化的变速器的信息、关于劣化的发动机的信息、关于劣化的电机的信息、关于劣化的制动器的信息)。此外，车辆系统控制器255可以将命令提供给发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250以实现驾驶员输入请求和基于车辆工况的其他请求。
例如，响应于驾驶员释放加速踏板和车辆速度，车辆系统控制器255可以请求期望的车轮功率或车轮功率水平以提供所需的车辆减速率。所请求的期望的车轮功率可以通过车辆系统控制器255向电机控制器252请求第一制动功率和向发动机控制器212请求第二制动功率来提供，第一功率和第二功率提供车轮216处的期望的传动系制动功率。车辆系统控制器255还可以经由制动器控制器250请求摩擦制动功率。制动功率可以被称为负功率，因为它们减慢传动系和车轮旋转。正功率可以维持或加速传动系和车轮旋转。
车辆控制器255和/或发动机控制器12还可以从人/机界面256接收输入，并且从传感器257(例如，相机、激光雷达、雷达等)接收交通状况(例如，交通信号状态、到对象的距离等)。在一个示例中，人/机界面256可以是触摸输入显示面板。替代地，人/机界面256可以是按键开关或其他已知类型的人/机界面。人/机界面256可以接收来自用户的请求。例如，用户可以经由人/机界面256请求发动机停止或起动。此外，当外部电力消耗装置297联接到车辆255时，用户可以超控对车轮216的运动的禁止。另外，人/机界面256可以显示可以从控制器255接收的状态消息和发动机数据。
在其他示例中，对控制动力传动系统装置的划分可以与图2所示不同的方式进行划分。例如，单个控制器可以取代车辆系统控制器255、发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250。替代地，车辆系统控制器255和发动机控制器12可以是单个单元，而电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250是独立的控制器。
在该示例中，动力传动系统200可以由发动机10和电机240提供动力。在其他示例中，可以省略发动机10。发动机10可以用图1所示的发动机起动系统、经由带集成式起动机/发电机BISG 219或者经由也称为集成式起动机/发电机的传动系集成式起动机/发电机(ISG)240来起动。可以经由BISG绕组温度传感器203确定BISG绕组的温度。传动系ISG 240(例如，高电压(以大于30伏的电压操作的)电机)也可以被称为电机、马达和/或发电机。此外，发动机10的功率可以经由诸如燃料喷射器、节气门等扭矩致动器204来调整。
BISG 219经由带231机械地联接到发动机10，并且BISG 219可以被称为电机、马达或发电机。BISG 219可以联接到曲轴40或凸轮轴(例如，图1的51或53)。当经由低压总线273和/或低压电池280被供应电力时，BISG 219可以作为马达操作。BISG 219可以作为发电机操作，向低压电池280和/或低压总线273供应电力。双向DC/DC转换器281可以将电能从高压总线274传递到低压总线273，或反之亦然。低压电池280直接电联接到低压总线273。低压总线273可以由一个或多个电导体构成。电能存储装置275电联接到高压总线274。低压电池280可以选择性地向起动机马达96和/或BISG 219供应电能。
发动机输出功率可以通过双质量飞轮215传输到动力传动系统分离离合器的第一侧或上游侧235。分离离合器236以液压方式致动，并且对传动系分离离合器236内的液压压力(传动系分离离合器压力)可以经由电操作阀233来调整。分离离合器236的下游侧或第二侧234被示出为机械地联接到ISG输入轴237。
ISG 240可以操作以向动力传动系统200提供功率，或者在再生模式中将动力传动系统功率转换成电能以存储在电能存储装置275中。ISG 240经由逆变器279与能量存储装置275电连通。逆变器279可以将来自电能存储装置275的直流(DC)电力转换成交流(AC)电力以操作ISG 240。替代地，逆变器279可以将来自ISG 240的AC电力转换成DC电力以存储在电能存储装置275中。逆变器279可以经由电机控制器252来控制。ISG 240具有比图1所示的起动机96或BISG 219更高的输出功率容量。此外，ISG 240直接驱动动力传动系统200或由动力传动系统200直接驱动。不存在将ISG 240联接到动力传动系统200的带、齿轮或链条。相反，ISG 240以与动力传动系统200相同的速率旋转。电能存储装置275(例如，高压电池或电源)可以是电池、电容器或电感器。ISG 240的下游侧经由轴241机械地联接到变矩器206的泵轮285。ISG 240的上游侧机械地联接到分离离合器236。ISG 240可以经由如电机控制器252所指示作为马达或发电机操作来向动力传动系统200提供正功率或负功率。
逆变器278被示出为电联接到电能存储装置275和电气输出插座295。逆变器278可以将DC电力转换为AC电力以用于操作外部电力消耗装置297(例如，手工工具、娱乐系统、照明、泵等)。逆变器278可以将来自低压电池280的电力、来自电能存储装置275的电力或来自ISG 240或BISG 219的电力转换成输送到电气输出插座295的电力。外部电力消耗装置297可以位于车辆225外部，或者它们可以被添加到车辆225。外部电力消耗装置297可以经由电力线296电联接到电气输出插座295。外部电力消耗装置传感器298可以检测外部电力消耗装置297的存在或不存在。电力消耗装置传感器298可以经由开关输入物理地感测电线296的存在，或者替代地，传感器298可以是电流传感器并检测流出电气输出插座295的电流以确定外部电力消耗装置297的存在或不存在。
变矩器206包括涡轮286以将功率输出到输入轴270。输入轴270将变矩器206机械地联接到自动变速器208。变矩器206还包括变矩器旁路锁止离合器212(TCC)。当TCC 212被锁定时，功率从泵轮285直接传递到涡轮286。TCC 212由控制器254电操作。替代地，TCC可以是液压锁定的。在一个示例中，变矩器206可以被称为变速器的部件。
当变矩器锁止离合器212完全脱离时，变矩器206经由变矩器涡轮286与变矩器泵轮285之间的流体传递将发动机功率传输到自动变速器208，从而实现功率倍增。相比之下，当变矩器锁止离合器212完全接合时，经由变矩器离合器将发动机输出功率直接传递到变速器208的输入轴270。替代地，变矩器锁止离合器212可以部分地接合，从而使得能够调整直接输送到变速器的功率量。变速器控制器254可以被配置为通过响应于各种发动机工况或者根据基于驾驶员的发动机操作请求调整变矩器锁止离合器来调整由变矩器212传输的功率量。
变矩器206还包括泵283，所述泵283对流体加压以操作分离离合器236、前进离合器210和挡位离合器211。泵283经由泵轮285驱动，所述泵轮以与ISG 240相同的转速旋转。
自动变速器208包括挡位离合器211和前进离合器210以用于选择性地接合和脱离前进挡213(例如，挡位1-10)和倒车挡214。自动变速器208是固定传动比变速器。替代地，变速器208可以是能够模拟固定齿轮比变速器和固定齿轮比的无级变速器。挡位离合器211和前进离合器210可以选择性地接合，以改变输入轴270的实际总转数与车轮216的实际总转数的比率。通过经由换挡控制电磁阀209调整被供应到离合器的流体，可以使挡位离合器211接合或脱离。来自自动变速器208的功率输出也可以经由输出轴260传递到车轮216以推进车辆。具体地，自动变速器208可以在将输出驱动功率传递到车轮216之前，响应于车辆行驶状况在输入轴270处传递输入驱动功率。变速器控制器254选择性地激活或接合TCC212、挡位离合器211和前进离合器210。变速器控制器还选择性地停用或脱离TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。
此外，可以通过接合摩擦车轮制动器218将摩擦力施加到车轮216。在一个示例中，摩擦车轮制动器218可以响应于人类驾驶员将他们的脚压在制动踏板(未示出)上和/或响应于制动器控制器250内的指令而接合。此外，制动器控制器250可以响应于由车辆系统控制器255做出的信息和/或请求而应用制动器218。同样地，通过响应于人类驾驶员从制动踏板释放其脚、制动器控制器指令和/或车辆系统控制器指令和/或信息而使车轮制动器218脱离，可以减小对车轮216的摩擦力。例如，作为自动化发动机停止程序的一部分，车辆制动器可以经由控制器250向车轮216施加摩擦力。
响应于使车辆225加速的请求，车辆系统控制器可以从加速踏板或其他装置获得驾驶员需求功率或功率请求。车辆系统控制器255然后将所请求的驾驶员需求功率的一部分分配给发动机，并将其余部分分配给ISG或BISG。车辆系统控制器255向发动机控制器12请求发动机功率并向电机控制器252请求ISG功率。如果ISG功率加上发动机功率小于变速器输入功率极限(例如，不得被超过的阈值)，则将功率输送到变矩器206，然后变矩器将所请求的功率的至少一部分中继到变速器输入轴270。变速器控制器254响应于可以基于输入轴功率和车速的换挡计划和TCC锁止计划而选择性地锁定变矩器离合器212并经由挡位离合器211接合挡位。在一些状况下，当可能期望对电能存储装置275充电时，可以在存在非零驾驶员需求功率时请求充电功率(例如，负ISG功率)。车辆系统控制器255可以请求增加发动机功率来克服充电功率以满足驾驶员需求功率。
因此，对各种动力传动系统部件的功率控制可以由车辆系统控制器255来监视，其中经由发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250来提供对发动机10、变速器208、电机240和制动器218的局部功率控制。
作为一个示例，可以通过控制涡轮增压发动机或机械增压发动机的节气门开度和/或气门正时、气门升程和增压、通过调整火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气充气的组合来控制发动机功率输出。在柴油发动机的情况下，控制器12可以通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和空气充气的组合来控制发动机功率输出。可以通过在发动机产生的功率不足以使发动机旋转的情况下使发动机旋转来提供发动机制动功率或负发动机功率。因此，发动机可以经由在燃烧燃料时以低功率操作(其中一个或多个气缸停用(例如，不燃烧燃料)或其中所有气缸都停用并且同时使发动机旋转)来产生制动功率。可以经由调整发动机气门正时来调整发动机制动功率量。可以调整发动机气门正时以增加或减少发动机压缩功。此外，可以调整发动机气门正时以增加或减少发动机膨胀功。在所有情况下，可在逐缸的基础上执行发动机控制以控制发动机功率输出。
电机控制器252可以通过调整流入和流出ISG 240的磁场绕组和/或电枢绕组的电流来控制来自ISG 240的功率输出和电能产生，如本领域中已知的。
变速器控制器254经由位置传感器271接收变速器输入轴位置。变速器控制器254可以通过对来自位置传感器271的信号求导或者在预定时间间隔内对若干已知的角距离脉冲进行计数，将变速器输入轴位置转换成输入轴转速。变速器控制器254可以从扭矩传感器272接收变速器输出轴扭矩。替代地，传感器272可以是位置传感器或扭矩和位置传感器。如果传感器272是位置传感器，则控制器254可对预定时间间隔内的轴位置脉冲进行计数以确定变速器输出轴转速。变速器控制器254还可以对变速器输出轴转速求导以确定变速器输出轴加速度。变速器控制器254、发动机控制器12和车辆系统控制器255还可以从传感器277接收另外的变速器信息，所述传感器277可以包括但不限于泵输出管线压力传感器、变速器液压传感器(例如，挡位离合器流体压力传感器)、ISG温度传感器和BISG温度、换挡杆传感器和环境温度传感器。变速器控制器254还可以从换挡选择器290(例如，人/机界面装置)接收所请求的挡位输入。换挡选择器290可以包括用于挡位1-X(其中X是高挡位数)、D(行驶挡)、空挡(N)和P(驻车挡)的位置。可以经由螺线管致动器291阻止换挡选择器290的换挡杆293移动，所述螺线管致动器291选择性地阻止换挡杆293从驻车挡或空挡移动到倒车挡或前进挡位置(例如，行驶挡)。
制动器控制器250经由车轮转速传感器221接收车轮转速信息并且从车辆系统控制器255接收制动请求。制动器控制器250还可以直接地或通过CAN 299从图1中所示的制动踏板传感器154接收制动踏板位置信息。制动器控制器250可以响应于来自车辆系统控制器255的车轮功率命令而提供制动。制动器控制器250还可以提供防抱死和车辆稳定性制动以提高车辆制动和稳定性。因此，制动器控制器250可以向车辆系统控制器255提供车轮功率极限(例如，不得超过的阈值负车轮功率)，使得负ISG功率不会导致超过车轮功率极限。例如，如果控制器250发出50N-m的负车轮功率极限，则调整ISG功率以在车轮处提供小于50N-m(例如，49N-m)的负功率，这包括考虑变速器齿轮传动。
现在参考图3，示出了示例性车辆电力系统300。车辆电力系统300包括在车辆225中。车辆电力系统300包括用于在整个车辆电力系统300中分配电力的低压总线273和高压总线274。低压总线273和高压总线274可以由单独的电导体构成。
电能存储装置275和DC/DC转换器281被示出为直接电联接到高压总线274。DC/DC转换器281从高压总线274缓冲低压总线273。在这种背景下，“经缓冲”是指限制或控制去往或来自“经缓冲”装置的电流。例如，可以经由DC/DC转换器281防止电流从低压总线流动到高压总线。替代地，可以经由DC/DC转换器281防止电流从高压总线流动到低压总线。
BISG 219、起动机96、DC/DC转换器281、二极管304和低压电池280都直接电联接到低压总线273。电能存储装置275、DC/DC转换器281和图2中所示的一些装置直接电联接到高压总线274。
在电力系统300中，二极管304防止电流从超级电容器和经缓冲低压电气负载312(例如，娱乐系统、电动转向系统、空调和加热系统等)流动到低压总线273。当低压总线的电压大于超级电容器310的电压时，二极管304允许电流从低压总线273流动到超级电容器310和辅助低压负载312。超级电容器或超电容器310可以由具有经由亥姆霍兹层分离电荷的静电双层电容的碳电极构成。二极管304被偏置，使得阳极304a直接联接到低压总线273并且阴极304b直接联接到超级电容器310。
DC/DC转换器281可以将来自电能存储装置275和高压总线274的电荷传递到低压总线273，从而向BISG 219、起动机96、低压电力消耗装置310(例如，车灯、车窗马达等)、超级电容器310、经缓冲低压电气负载312和低压电池280提供电力。另外，一个或多个开关330可以在经由控制器12或车辆系统控制器255被命令将低压电力消耗装置310与低压总线分离时这样做。
因此，图1-图3的系统提供了一种车辆电力系统，所述车辆电力系统包括：高压电能存储装置，其电联接到高压总线；低压电能存储装置，其电联接到低压总线；DC/DC转换器，其电联接到高压总线和低压总线；超级电容器，其经由二极管从低压总线缓冲；以及控制器，其包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使控制器响应于DC/DC转换器的电流极限而从低压总线切断一个或多个电气负载。所述车辆电力系统包括：其中电流极限是高压电能存储装置的荷电状态的函数。所述车辆系统包括：其中电流极限是高压电能存储装置的温度状态的函数。所述车辆系统还包括使控制器响应于低压电能存储装置的电流输出容量而从低压总线切断一个或多个电气负载的附加指令。所述车辆系统包括：其中低压电能存储装置的输出容量是低压电能存储装置的荷电状态的函数。所述车辆系统包括：其中低压电能存储装置的输出容量是低压电能存储装置的温度的函数。所述车辆系统还包括用于响应于使发动机旋转预定角距离的时间量来调整DC/DC转换器的输出电压的附加指令。
现在参考图4，示出了根据图5的方法的车辆操作序列。图4的车辆操作序列可以经由图1-图3的系统与图5的方法协作来提供。图4中所示的曲线图按时间对齐并且同时发生。竖直线表示在序列期间的感兴趣的时间。沿着水平轴线的SS标记表示时间上的中断，并且所述中断的持续时间可短或长。
自图4顶部起的第一曲线图是低压总线(例如，274)的电压对时间的曲线图。竖直轴线表示低压总线的电压并且所述电压在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线402表示低压总线的电压。
自图4顶部起的第二曲线图是超级电容器SOC对时间的曲线图。竖直轴线表示超级电容器SOC，并且超级电容器SOC在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线404表示超级电容器SOC。
自图4顶部起的第三曲线图是电气负载切断请求对时间的曲线图。竖直轴线表示电气负载切断请求，并且当迹线406在竖直轴线箭头附近时断言或激活电气负载切断请求。当迹线406在水平轴线附近时，不激活电气负载切断请求。水平轴线表示时间并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线406表示电气负载切断请求。
自图4顶部起的第四曲线图是电气负载切断电流减小量(例如，离开低压总线而不再离开低压总线的电流量)对时间的曲线图。竖直轴线表示电气负载切断电流减小量，并且电气负载切断电流减小量在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线408表示电气负载切断电流减小量。
自图4顶部起的第五曲线图是使发动机旋转预定角距离所花费的时间量对时间的曲线图。竖直轴线表示使发动机旋转预定角距离所花费的时间量，并且使发动机旋转预定角距离所花费的时间量在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间并且时间从图的左侧向图的右侧增加。线450表示使发动机旋转预定角距离的阈值时间量。如果使发动机旋转的时间量大于或高于线450，则BISG 219使发动机旋转得太慢，并且可以增加输出到低压总线的DC/DC电压以增加BISG 219的扭矩输出。如果使发动机旋转的时间量小于或低于线450，则BISG 219在分配的时间内使发动机旋转的距离不足。测量在指定时间量内行驶的距离可能比评估发动机的旋转速度提供更多的信息，因为在一定时间量内使发动机旋转指定距离可以指示发动机已经行进通过一个或多个特定冲程((例如，压缩、进气等)中的多个部分，这可能导致发动机旋转速度变化并使BISG性能失真。迹线410指示使发动机旋转预定角距离所花费的时间量。
自图4顶部起的第六曲线图是发动机转速对时间的曲线图。竖直轴线表示发动机转速并且发动机转速在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线412表示发动机转速。水平线452表示请求的发动机转动起动转速(例如，250RPM)。
自图4顶部起的第七曲线图是发动机起动/运行请求对时间的曲线图。竖直轴线表示发动机起动/运行请求的状态，并且当迹线414在竖直轴线箭头附近的较高水平时发动机起动请求被断言。当迹线414在水平轴线附近的较低水平时，发动机起动/运行请求未被断言。当发动机起动/运行请求被断言时，可尝试起动发动机和/或发动机可正在运行。当发动机起动/运行请求未被断言时，发动机停止或被命令停止。水平轴线表示时间并且时间从图的左侧向图的右侧增加。迹线414表示发动机起动/运行请求状态。
在时间t0，发动机关闭(例如，不燃烧燃料且不旋转)，并且发动机起动请求未被断言。低压总线的电压处于低压总线电池的标称电压(例如，12VDC)。超级电容器的SOC处于较高水平，并且未断言电气负载切断请求。电气负载切断电流减小量为零，并且未指示使发动机旋转预定距离的时间。发动机转速为零。
在时间t1，指示起动发动机的请求。可以经由人类或自主驾驶员生成发动机起动请求。DC/DC转换器被命令在发动机旋转之前或者替代地在发动机旋转时升高低压总线的电压，使得BISG可以具有足够的扭矩来使发动机以请求的发动机转动起动转速(例如，250RPM)旋转。经由DC/DC转换器输出的电压可以是BISG绕组温度、发动机油温和气缸盖温度的函数并且基于BISG绕组温度、发动机油温和气缸盖温度。从DC/DC转换器输出的电压大于直接联接到低压总线的低压电池的电压，使得DC/DC转换器可以升高低压总线的电压。经由DC/DC转换器提供的电压升压预期足以允许从BISG输出的扭矩使发动机在预定时间量内旋转预定角距离。随着BISG(未示出)开始使发动机旋转，发动机转速在时间t1之后不久开始增加。另外，请求从低压总线切断电气负载，使得可以将更大部分的DC/DC转换器输出电流和电压供应到BISG，使得可以增加BISG扭矩。电气负载切断的量是较高水平，其可以是低压电池280的电流输出容量和其他参数的函数。未指示使发动机旋转预定角距离的时间量，并且发动机起动/运行请求保持被断言。
在时间t2，发动机已经旋转预定角距离，并且指示旋转预定角距离的时间量高于阈值450。因此，DC/DC转换器的输出电压增加，使得施加到BISG和低压总线的电压增加。超级电容器SOC保持不变，并且电气负载切断请求保持被断言。从低压总线切断的电流量不变。发动机转速自增加BISG的扭矩输出起开始增加。发动机起动/运行请求保持被断言。
在时间t3，发动机已经加速到阈值转速(例如，发动机怠速)，并且响应于此，从DC/DC转换器输出的电压降低。另外，DC/DC转换器的电压输出降低到作为超级电容器SOC的函数的电压。由于超级电容器的SOC相当高，因此DC/DC转换器的输出电压降低到略高于低压电池280的电压电平的电平。撤回负载切断请求，并且负载切断电流减小量减小到零。通过撤回电气负载切断请求，可以经由低压电池280和DC/DC转换器281为低压电气负载供电。在时间t3与时间t10之间指示序列的中断。
在时间t10，发动机关闭(例如，不燃烧燃料且不旋转)，并且发动机起动请求未被断言。低压总线的电压处于低压总线电池的标称电压(例如，12VDC)。超级电容器的SOC低，并且未请求电气负载切断。电气负载切断电流减小量为零，并且未指示使发动机旋转预定角距离的时间量。发动机转速为零并且发动机起动/运行请求未被断言。
在时间t11，指示起动发动机的请求。可以经由人类或自主驾驶员生成发动机起动请求。DC/DC转换器被命令在发动机旋转之前或者替代地在发动机旋转时升高低压总线的电压，使得BISG可以具有足够的扭矩来使发动机在预定时间量内旋转预定角距离(例如，在1秒内旋转500曲轴度)。经由DC/DC转换器输出的电压可以是BISG绕组温度、发动机油温和气缸盖温度的函数并且基于BISG绕组温度、发动机油温和气缸盖温度。从DC/DC转换器输出的电压大于直接联接到低压总线的低压电池的电压，使得DC/DC转换器可以升高低压总线的电压和施加到BISG的电压。经由DC/DC转换器提供的电压升压预期足以允许从BISG输出的扭矩使发动机在预定时间量内旋转预定角距离。随着BISG(未示出)开始使发动机旋转，发动机转速在时间t11之后不久开始增加。另外，请求从低压总线切断电气负载，使得可以将更大部分的DC/DC转换器输出电流和电压供应到BISG，使得可以增加BISG扭矩。电气负载切断的量是较低水平，其可以是低压电池280的电流输出容量和其他参数的函数。未指示使发动机旋转预定角距离的时间量，并且发动机起动/运行请求保持被断言。
在时间t12，发动机已经旋转预定角距离，并且指示旋转预定角距离的时间量低于阈值450。因此，DC/DC转换器的输出电压保持在其当前水平。替代地，当使发动机旋转预定距离的时间量短时，可以降低DC/DC转换器的输出电压。超级电容器SOC增加少量，并且电气负载切断请求保持被断言。从低压总线切断的电流量不变。发动机转速保持在其先前水平，并且发动机起动/运行请求保持被断言。
在时间t13，发动机已经加速到阈值转速(例如，发动机怠速)，并且响应于此，从DC/DC转换器输出的电压降低。另外，DC/DC转换器的电压输出增加到作为超级电容器SOC和经由消除电气负载切断添加到低压总线的电气负载的函数的电压。由于超级电容器的SOC相当低，因此DC/DC转换器的输出电压不会进一步降低。超级电容器的SOC继续增加。撤回负载切断请求，并且负载切断电流减小量减小到零。通过撤回电气负载切断请求，可以经由低压电池280和DC/DC转换器281为低压电气负载供电。
以这种方式，可以调整DC/DC转换器的输出电压以调整电机的扭矩输出，使得可以改善发动机起动正时。可以基于发动机旋转预定距离所花费的时间量来增加或减小施加到低压总线的DC/DC转换器输出电压。此外，可以根据发动机停止位置来调整DC/DC转换器的输出电压，使得当转动发动机的扭矩预期较高时，可以增加DC/DC转换器的输出电压。当转动发动机的扭矩预期较低时，可以减少DC/DC转换器的输出电压以节省能量。另外，可以调整DC/DC转换器的输出电压以改善低压电池和超级电容器的充电。
现在参考图5，示出了用于操作车辆的方法。方法500的至少各部分可以被实施为存储在非暂时性存储器中的可执行控制器指令。方法500可以与图1-图3的系统协作地操作。另外，方法500的各部分可以是在物理世界中采取以转变致动器或装置的操作状态的动作。图5的方法可以作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令结合到图1-图3的系统中。
在502处，方法500确定车辆工况。车辆工况可包括但不限于发动机转速、BISG绕组温度、发动机油温、发动机气缸盖温度、发动机停止位置和低压总线的电压。可以经由本文描述的传感器和致动器来确定车辆工况。方法500前进到504。
在504处，方法500判断发动机是否停止。如果发动机没有在旋转，则方法500可判断发动机停止。如果方法500判断发动机停止，则答案为是并且方法500前进到506。否则，答案为否并且方法500前进到530。
在506处，方法500判断是否存在发动机起动请求。如果人、控制器或自主驾驶员正在请求起动发动机，则方法500可以判断存在发动机起动请求。发动机起动请求可以被输入到人机界面，或者可以经由控制器响应于车辆工况(例如，加速踏板位置和制动踏板位置)来生成。如果方法500判断请求了发动机起动，则答案为是并且方法500前进到508。否则，答案为否并且方法500前进到退出。
在508处，方法500确定到从低压总线切断的负载的电流量。可以经由断开开关并从低压总线断开低压电气负载来从低压总线切断负载电流。例如，车窗除霜器可以与低压总线分离，以减少从低压总线排出的电流。从低压总线切断的电气负载可以包括但不限于车灯、娱乐系统、车窗马达、门锁、DC到AC逆变器。电气负载可以单独地与低压总线断开连接，使得从低压总线汲取的电流小于阈值电流量。在一个示例中，负载切断电流减小量可以表示为：
Iload_cap＝f1(DCDCI_lim)+f2(LBat_SOC，LBat_temp，LBat_age)
ILoad_shed＝Iload_cap-IBISG_rot-Ires-ILv_loads
其中Iload_cap是低压总线的电流容量，f1是将DC/DC转换器的电流输出容量返回到低压总线的函数，DCDCIlim是DC/DC转换器281的输入电流极限，是高压电池SOC、高压电池温度、高压电池寿命和施加到高压电池的电气负载的函数，f2是返回低压电池280的电流输出容量的函数，LBat_SOC是低压电池SOC，LBat_temp是低压电池温度，并且LBat_age是低压电池的老化因子。ILoad_shed是在发动机转动起动期间要从低压总线切断或移除负载的电流量，IBISG_rot是预期由BISG使用来使发动机在阈值时间量内旋转预定角距离的电流量。Ires是低压总线的电流储备，并且ILV_loads是被供应给施加到低压总线的当前激活的低压负载的电流量。如果ILoad_shed的值为负，则经由将一个或多个低压电气负载与低压总线分离来从低压总线上切断或移除负载的负的电流量。例如，如果ILoad_shed＝-20安培，其中ILoad_cap＝200，IBISG_rot＝175安培，Ires＝20安培，并且ILV_loads＝25安培，则请求20安培的负载切断(例如，-20安培的绝对值)，并且使5安培可用于低压负载。如果构成供应给低压电气负载的25安培电流的低压电气负载包括使用20安培的车窗除霜器和使用5安培的娱乐系统，则当发动机转动起动并且请求低压负载切断时可以将车窗除霜器与低压总线分离。如果ILoad_shed的值为零或正，则不从低压总线切断任何电气负载。方法500从低压总线切断电气负载并前进到510。
在510处，方法500根据发动机停止位置来调整DC/DC转换器的升压电压。在一个示例中，方法500根据发动机最近停止的位置或曲轴角度来调整经由DC/DC转换器提供给低压总线的电压升压量。例如，如图6所示，可以响应于发动机最近停止的曲轴角度来调整DC/DC转换器的输出。可以相对于一号气缸的上止点压缩冲程来测量发动机的曲轴角度，并且对于四冲程发动机，曲轴角度可以具有0度-719度的范围。
基于发动机位置的升压电压加法器(Vpos)的值可以根据发动机停止时的曲轴角度而增加和减少。例如，如果发动机为单缸发动机并且发动机在气缸的上止点压缩冲程附近停止，则开始发动机旋转的预期转动起动扭矩可能更高，因为气缸正在压缩空气充气。然而，如果发动机在上止点压缩冲程之后并且在膨胀冲程期间停止，则预期转动起动扭矩可能较低，因为气缸正在膨胀，这取决于发动机尚未旋转的时间量。图6示出了根据最近发动机停止位置或曲轴角度的DC/DC电压升压的一个示例。方法500经由索引或引用表或函数来确定基于发动机停止位置的升压电压调整，并且前进到512。
在512处，方法500基于BISG绕组温度来确定DC/DC转换器的升压电压增加。较高电机绕组温度可以指示高绕组电阻，并且较高绕组电阻可能导致较低电流流过电机。较低电流流过电机可能降低电机扭矩输出，从而降低发动机转动起动转速。方法500经由索引或引用如图6中所示的函数确定针对当前电机绕组温度的升压电压Vwin，并且前进到514。
在514处，方法500基于发动机温度来确定DC/DC转换器的升压电压增加。在一个示例中，方法500可以根据发动机气缸盖温度来调整DC/DC转换器的升压电压。具体地，方法500根据如图6中所示的以经验确定的函数根据当前发动机温度(例如，气缸盖温度)来调整经由DC/DC转换器提供给低压总线的增压量。发动机温度可以指示使发动机旋转所需的扭矩量。对于一些发动机，较高发动机温度可以指示可能需要更大量的扭矩来使发动机以请求的发动机转动起动转速旋转。较低发动机温度可以指示可能需要更少量的扭矩来使发动机以请求的发动机转动起动转速旋转。图6示出了根据发动机温度的DC/DC电压升压的一个示例。方法500经由引用存储在存储器中的表或函数来确定针对当前发动机温度的升压电压Veng，并且前进到514。
替代地或另外，方法500可以根据不同的发动机温度(例如，发动机油温)来调整DC/DC转换器的升压电压。在一个示例中，方法500根据当前发动机油温来调整经由DC/DC转换器提供给低压总线的升压电压量。发动机油温可以指示旋转发动机所需的扭矩量。对于一些发动机，较高发动机油温可以指示可能需要更大量的扭矩来使发动机以请求的发动机转动起动转速旋转。较低发动机油温可以指示可能需要更少量的扭矩来使发动机以请求的发动机转动起动转速旋转。
在516处，方法500经由BISG使发动机转动起动。发动机可以经由电能来转动起动，所述电能经由DC/DC转换器供应。因此，方法500对所有升压电压求和并且经由DC/DC转换器将升压电压输出到低压总线以升高低压总线的电压。在一个示例中，DC/DC转换器升压电压由基本电压(例如，12VDC)和多个加法器电压组成，可以表示为：
Vboost＝Vbase+Vpos+Veng+Vwin
其中Vboost是表示从DC/DC转换器输出到低压总线的最终升压电压的变量，Vbase是表示基本升压电压(例如，12VDC)的变量，Vpos是表示基于发动机位置的升压电压加法器的变量，Veng是表示基于发动机温度的升压电压加法器的变量，以及Vwin是表示基于电机绕组温度的升压电压加法器的变量。
如果除Vbase之外的所有升压电压加法器值加起来为零，则DC/DC转换器可能不输出升压电压。升压电压可以在发动机旋转之前以及在发动机停止时输出到低压总线，使得BISG或起动机在发动机转动起动序列的早期部分中暴露于升压电压。因此，经由BISG或起动机输出的扭矩在发动机转动起动序列期间可以是均匀的，使得可以将发动机转动起动期间的发动机转速变化最小化，从而提高客户满意度。替代地，方法500可以在发动机转动起动开始的同时或之后不久输出升压电压，以避免发动机转动起动发生延迟的可能性。一些客户可能更喜欢对发动机起动请求的快速响应，并且同时使发动机转动起动并升高低压总线的电压可以提高他们的产品满意度。方法500试图通过向BISG施加升压电压并经由BISG使发动机旋转来在预定时间量内使发动机旋转预定距离。方法500还向发动机供应火花和燃料以起动发动机。方法500前进到518。
在518处，方法500判断发动机是否起动。在一个示例中，方法500可以在发动机的转速达到发动机怠速(例如，600RPM)时判断发动机起动。如果方法500判断发动机已经起动，则答案为是并且方法500前进到520。另外，如果发动机已经转动起动持续阈值时间量而发动机没有起动，则方法500可以退出。如果方法500判断发动机没有起动，则答案为否并且方法500前进到522。
在522处，方法500判断使发动机旋转预定数量的发动机曲轴度所花费的时间量是否大于阈值时间量。如果是这样，则答案为是并且方法500前进到524。否则，答案为否，并且方法500返回到516。
在524处，方法500调整DC/DC转换器的升压电压以使发动机更快地旋转。在一个示例中，根据BISG使发动机旋转预定数量的发动机曲轴度所花费的时间量来调整DC/DC升压电压。例如，如果BISG使发动机旋转预定数量的曲轴度所花费的时间比预期的长0.2秒，则DC/DC升压电压可以增加0.5伏。方法500返回到516。
在520处，方法500根据超级电容器的SOC和联接到低压总线的低压电池的SOC来调整施加到低压总线的DC/DC转换器升压电压。超级电容器和低压电池的SOC可以经由测量超级电容器和低压电池的电压并计算库仑数来确定，如本领域中已知的。在一个示例中，基于超级电容器SOC的DC/DC转换器的升压电压(Vcap)可以根据如图6中所示的超级电容器SOC进行调整。另外，可以根据如图6中所示的低压电池电压来调整DC/DC转换器的升压电压。DC/DC转换器输出电压可以基于值Vlv_bat上调或下调。方法500还移除了电气负载切断并将低压电气负载重新联接到低压总线。方法500前进到526。
在526处，方法500判断超级电容器和低压电池是否被充电到期望水平。如果是这样，则答案为是并且方法500前进到528。否则，答案为否并且方法500返回到520。
在528处，方法500停用来自DC/DC转换器的升压电压(例如，将升压电压降低到零)并经由BISG将电荷供应到低压总线。换句话说，BISG从作为马达操作切换为作为发电机操作。方法500前进到退出。
在530处，方法500判断是否已经请求发动机停止。可以经由人、控制器或经由自主驾驶员来请求发动机停止。如果方法500判断已经请求发动机停止，则答案为是并且方法500前进到532。否则，答案为否并且方法500前进到540。
在532处，方法500通过停止向发动机输送燃料和火花来停止发动机旋转。方法500前进到退出。
在540处，方法500经由BISG向低压总线供应电荷，以对电联接到低压总线的电气装置供电并且对电联接到低压总线的电能存储装置充电。替代地，方法500可以经由DC/DC转换器向低压总线供应电荷。方法500前进到退出。
因此，图5的方法提供了一种车辆操作方法，所述车辆操作方法包括：响应于发动机起动请求，调整直接电联接到低压总线的DC/DC转换器的输出电压以及经由DC/DC转换器向低压总线供应电力；经由电机使发动机转动起动，所述电机直接电联接到低压总线；以及响应于发动机的转动起动的完成而响应于直接联接到经缓冲电动车辆负载的超级电容器的荷电状态来调整DC/DC转换器的输出电压。所述方法包括：其中经缓冲电动车辆负载经由二极管来缓冲，并且其中超级电容器直接电联接到二极管的阴极。所述方法包括：其中当发动机转速大于阈值速度时，发动机的转动起动完成。所述方法还包括响应于直接电联接到低压总线的电池的荷电状态(SOC)来调整DC/DC转换器的输出电压。所述方法还包括响应于在发动机停止时的发动机温度来调整DC/DC转换器的输出电压。所述方法包括：其中响应于发动机起动请求而调整DC/DC转换器的输出电压包括在使发动机转动起动之前调整DC/DC转换器的输出电压。所述方法包括：其中响应于荷电状态而调整DC/DC转换器的输出电压包括响应于超级电容器的荷电状态大于第一阈值而经由DC/DC转换器向低压总线施加第一电压，以及响应于超级电容器的荷电状态小于第二阈值而经由DC/DC转换器向低压总线施加第二电压，第一电压小于第二电压。
图5的方法也提供了一种车辆操作方法，所述车辆操作方法包括：响应于发动机起动请求，调整直接电联接到低压总线的DC/DC转换器的输出电压以及经由DC/DC转换器向低压总线供应电力；响应于发动机起动请求，根据高压电池的荷电状态切断施加到低压总线的一个或多个电气负载，高压电池电联接到DC/DC转换器；经由电机使发动机转动起动，所述电机直接电联接到低压总线。所述方法还包括根据低压电池的荷电状态切断一个或多个电气负载，并且其中低压电池电联接到低压总线。所述方法还包括根据联接到高压总线的电气负载来切断一个或多个电气负载。所述方法还包括根据低压电池的温度来切断一个或多个电气负载。所述方法还包括响应于使发动机旋转预定距离的时间量来调整DC/DC转换器的输出电压。所述方法还包括响应于电机的绕组的温度来调整DC/DC转换器的输出电压。
现在参考图6，示出了六个曲线图。所述六个曲线图表示可以存储在控制器只读存储器或控制器随机存取存储器中的示例性关系或传递函数。图6中所示的函数被提供来简单地示出变量之间的关系，并且不意图限制本公开的范围。另外，图6中所示的关系对于不同的发动机和BISG可能是不同的。
自图6顶部起的第一曲线图是DC/DC转换器电压升压加法器函数的曲线图，所述函数在经由超级电容器SOC引用所述函数时返回Vcap的值。竖直轴线表示变量Vcap并且Vcap的值在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示超级电容器SOC并且超级电容器SOC在水平轴线箭头的方向上增加。线602表示DC/DC电压升压加法器Vcap与超级电容器SOC之间的关系。在该示例中，对于较低的超级电容器SOC值，Vcap的值增大，而对于较高的超级电容器SOC值，Vcap的值减小或降低。因此，关系602为DC/DC转换器提供升压电压增加，其可以改善在发动机转动起动完成之后对超级电容器的充电。可以经由向超级电容器施加不同的电压并确定DC/DC转换器与超级电容器之间的期望电流比率来确定关系602。
自图6顶部起的第二曲线图是DC/DC转换器电压升压加法器函数的曲线图，当经由低压电池电压引用所述函数时，所述函数返回Vlv_bat的值。竖直轴线表示变量Vlv_bat并且Vlv_bat的值在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示低压电池电压并且低压电池电压在水平轴线箭头的方向上增加。线603表示DC/DC电压升压加法器Vlv_bat与低压电池电压之间的关系。在该示例中，对于较低的低压电池电压，Vlv_bat的值增加，并且对于较高的低压电池电压值，Vlv_bat的值减小或降低。因此，关系603为DC/DC转换器提供升压电压增加，其可以改善在发动机转动起动完成之后对低压电池的充电。可以经由向低压电池施加不同的电压并确定DC/DC转换器与低压电池之间的期望电流比率来确定关系603。
自图6顶部起的第三曲线图是DC/DC转换器电压升压加法器函数的曲线图，当经由发动机温度引用所述函数时，所述函数返回Veng的值。竖直轴线表示变量Veng并且Veng的值在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示发动机温度并且发动机温度在水平轴线箭头的方向上增加。线604表示DC/DC电压升压加法器Veng与发动机温度之间的关系。在该示例中，Veng的值随着发动机温度的增加而增加，然后Veng在较高发动机温度下趋于平稳。因此，对于该示例，电压升压加法器在较高发动机温度下增加，使得对于较高发动机温度，BISG扭矩输出可能增加。对于一些发动机，当发动机温度较高时，用于使发动机转动起动的扭矩可能增加。因此，关系604提供了升压电压增加，这可以提高发动机旋转符合期望的距离的可能性，即使当发动机温度变化时也是如此。可以经由在不同的发动机温度下停止发动机并针对不同的发动机温度调整DC/DC转换器输出电压并记录导致BISG使发动机在阈值时间内旋转期望的距离的DC/DC转换器输出电压来确定关系604。
自图6顶部起的第四曲线图是DC/DC转换器电压升压加法器函数的曲线图，当经由BISG绕组温度引用所述函数时，所述函数返回Vwin的值。竖直轴线表示变量Vwin并且Vwin的值在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示BISG绕组温度并且BISG绕组温度在水平轴线箭头的方向上增加。线606表示DC/DC电压升压加法器Vwin与BISG绕组温度之间的关系。在该示例中，Vwin的值随着BISG绕组温度的增加而增加，然后Vwin在较高BISG绕组温度下趋于平稳。因此，对于该示例，电压升压加法器在较高BISG绕组温度下增加，使得对于较高的BISG绕组温度，BISG扭矩输出可能增加。当BISG绕组温度较高时，用于使发动机转动起动的扭矩可能增加。因此，关系606提供升压电压增加，所述升压电压增加可以提高发动机转动起动距离在预定时间量内大于阈值的可能性。可以经由以不同的BISG绕组温度停止发动机并针对不同的BISG绕组温度调整DC/DC转换器输出电压并记录导致BISG使发动机在预定的时间量内旋转预定的距离的DC/DC转换器输出电压来确定关系606。
自图6顶部起的第五曲线图是DC/DC转换器电压升压加法器函数的曲线图，当经由最近发动机停止位置(例如，曲轴角度)引用所述函数时，所述函数返回Vpos的值。竖直轴线表示变量Vpos并且Vpos的值在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示最近发动机停止位置，并且相对于发动机气缸的上止点压缩冲程示出发动机停止位置；然而，如果需要，发动机停止位置可以参考其他发动机位置。线608表示DC/DC电压升压加法器Vpos与最近发动机停止位置之间的关系。在该示例中，Vpos的值随着发动机停止位置接近参考气缸(例如，一号气缸)的上止点压缩冲程而增加，并且Vpos随着发动机停止位置在参考气缸的上止点压缩冲程之后而减少。竖直线652表示参考气缸的上止点压缩冲程。因此，对于该示例，电压升压加法器随着发动机停止位置接近参考气缸的上止点压缩冲程而增加，使得当可预期发动机气缸中的较高压力时，BISG扭矩输出可能增加。因此，关系608提供了升压电压增加，这可以提高发动机转动起动转速与请求的发动机转动起动转速匹配的可能性，即使当最近发动机停止位置变化时也是如此。可以经由以不同的发动机曲轴角度停止发动机并针对不同的发动机曲轴角度调整DC/DC转换器输出电压并记录导致BISG使发动机以请求的发动机转动起动转速旋转的DC/DC转换器输出电压来确定关系608。
自图6顶部起的第六曲线图是DC/DC转换器电压升压加法器函数的曲线图，当经由自发动机最近一次经由起动机或BISG开始转动起动起发动机已经在预定时间量内旋转的距离引用所述函数时，所述函数返回Vdist的值。竖直轴线表示变量Vdist，并且当发动机在预定时间量内旋转较短距离时，Vdist的值较大。当发动机在预定时间量内旋转得更远时，Vdist的值较小。水平轴线表示发动机在预定时间量内旋转的距离，并且距离在水平轴线箭头方向上增加。线610表示DC/DC电压升压加法器Vdist与发动机在预定时间量内旋转的距离之间的关系。因此，当发动机在阈值时间量内旋转的距离较低时，关系610经由DC/DC转换器向低压总线提供升压电压增加。
应注意，本文所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暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体例程可以表示任何数目的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等)中的一种或多种。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样地，处理次序不一定是实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。可以依据所使用的特定策略而反复地执行示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能中的至少一部分可以图形地表示要被编程到控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码。当通过在包括各种发动机硬件部件以及一个或多个控制器的系统中执行指令来实现所描述的动作时，控制动作还可以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。
说明书到此结束。在不脱离本说明书的精神和范围的情况下，本领域技术人员在阅读本说明书之后，将想到许多变化形式和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或替代燃料配置操作的I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可使用本说明书来获益。
根据本发明，一种车辆操作方法包括：响应于发动机起动请求，调整直接电联接到低压总线的DC/DC转换器的输出电压，以及经由DC/DC转换器向低压总线供应电力；经由电机使发动机转动起动，所述电机直接电联接到低压总线；以及响应于发动机的转动起动的完成而响应于直接联接到经缓冲电动车辆负载的超级电容器的荷电状态来调整DC/DC转换器的输出电压。
根据实施例，经缓冲电动车辆负载经由二极管来缓冲，并且其中超级电容器直接电联接到二极管的阴极。
根据实施例，当发动机转速大于阈值转速时，发动机的转动起动完成。
根据实施例，本发明的特征还在于：响应于直接电联接到低压总线的电池的荷电状态(SOC)来调整DC/DC转换器的输出电压。
根据实施例，本发明的特征还在于：响应于在发动机停止时的发动机温度来调整DC/DC转换器的输出电压。
根据实施例，响应于发动机起动请求而调整DC/DC转换器的输出电压包括在使发动机转动起动之前调整DC/DC转换器的输出电压。
根据实施例，响应于荷电状态而调整DC/DC转换器的输出电压包括响应于超级电容器的荷电状态大于第一阈值而经由DC/DC转换器向低压总线施加第一电压，以及响应于超级电容器的荷电状态小于第二阈值而经由DC/DC转换器向低压总线施加第二电压，第一电压小于第二电压。
根据本发明，提供了一种车辆电力系统，所述车辆电力系统具有：高压电能存储装置，其电联接到高压总线；低压电能存储装置，其电联接到低压总线；DC/DC转换器，其电联接到高压总线和低压总线；超级电容器，其经由二极管从低压总线缓冲；以及控制器，其包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使控制器响应于DC/DC转换器的电流极限来从低压总线切断一个或多个电气负载。
根据实施例，电流极限是高压电能存储装置的荷电状态的函数。
根据实施例，电流极限是高压电能存储装置的温度状态的函数。
根据实施例，本发明的特征还在于：使控制器响应于低压电能存储装置的电流输出容量而从低压总线切断一个或多个电气负载的附加指令。
根据实施例，低压电能存储装置的输出容量是低压电能存储装置的荷电状态的函数。
根据实施例，低压电能存储装置的输出容量是低压电能存储装置的温度的函数。
根据实施例，本发明的特征还在于用于响应于使发动机旋转预定距离的时间量而调整DC/DC转换器的输出电压的附加指令。
根据本发明，一种车辆操作方法包括：响应于发动机起动请求，调整直接电联接到低压总线的DC/DC转换器的输出电压以及经由DC/DC转换器向低压总线供应电力；响应于发动机起动请求，根据高压电池的荷电状态切断施加到低压总线的一个或多个电气负载，高压电池电联接到DC/DC转换器；经由电机使发动机转动起动，所述电机直接电联接到低压总线。
根据实施例，本发明的特征还在于：根据低压电池的荷电状态切断一个或多个电气负载，并且其中低压电池电联接到低压总线。
根据实施例，本发明的特征还在于：根据联接到高压总线的电气负载切断一个或多个电气负载。
根据实施例，本发明的特征还在于：根据低压电池的温度切断一个或多个电气负载。
根据实施例，本发明的特征还在于用于响应于使发动机旋转预定距离的时间量而调整DC/DC转换器的输出电压。
根据实施例，本发明的特征还在于响应于电机的绕组的温度而调整DC/DC转换器的输出电压。

Claims (14)

1.一种车辆操作方法，其包括：
响应于发动机起动请求，调整直接电联接到低压总线的DC/DC转换器的输出电压，并且经由所述DC/DC转换器向所述低压总线供应电力；
经由电机使所述发动机转动起动，所述电机直接电联接到所述低压总线；以及
响应于所述发动机的所述转动起动的完成，响应于直接联接到经缓冲电动车辆负载的超级电容器的荷电状态，调整所述DC/DC转换器的所述输出电压。
2.如权利要求1所述的车辆操作方法，其中所述经缓冲电动车辆负载经由二极管来缓冲，并且其中所述超级电容器直接电联接到所述二极管的阴极。
3.如权利要求1所述的车辆操作方法，其中当发动机转速大于阈值转速时，所述发动机的转动起动完成。
4.如权利要求3所述的车辆操作方法，其还包括响应于直接电联接到所述低压总线的电池的荷电状态(SOC)来调整所述DC/DC转换器的所述输出电压。
5.如权利要求1所述的车辆操作方法，其还包括响应于在所述发动机停止时的发动机温度来调整所述DC/DC转换器的所述输出电压。
6.如权利要求1所述的车辆操作方法，其中所述响应于所述发动机起动请求而调整所述DC/DC转换器的所述输出电压包括在使所述发动机转动起动之前调整所述DC/DC转换器的输出电压。
7.如权利要求1所述的车辆操作方法，其中响应于所述荷电状态而调整所述DC/DC转换器的所述输出电压包括响应于所述超级电容器的所述荷电状态大于第一阈值而经由所述DC/DC转换器向所述低压总线施加第一电压，以及响应于所述超级电容器的所述荷电状态小于第二阈值而经由所述DC/DC转换器向所述低压总线施加第二电压，所述第一电压小于所述第二电压。
8.一种车辆电力系统，其包括：
高压电能存储装置，其电联接到高压总线；
低压电能存储装置，其电联接到低压总线；
DC/DC转换器，其电联接到所述高压总线和所述低压总线；
超级电容器，其经由二极管从所述低压总线缓冲；以及
控制器，其包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使所述控制器响应于所述DC/DC转换器的电流极限来从所述低压总线切断一个或多个电气负载。
9.如权利要求8所述的车辆电力系统，其中所述电流极限是所述高压电能存储装置的荷电状态的函数。
10.如权利要求8所述的车辆电力系统，其中所述电流极限是所述高压电能存储装置的温度状态的函数。
11.如权利要求8所述的车辆电力系统，其还包括使所述控制器响应于所述低压电能存储装置的电流输出容量而从所述低压总线切断一个或多个电气负载的附加指令。
12.如权利要求11所述的车辆电力系统，其中所述低压电能存储装置的所述输出容量是所述低压电能存储装置的荷电状态的函数。
13.如权利要求11所述的车辆电力系统，其中所述低压电能存储装置的所述输出容量是所述低压电能存储装置的温度的函数。
14.如权利要求8所述的车辆电力系统，其还包括用于响应于使所述发动机旋转预定距离的时间量来调整所述DC/DC转换器的所述输出电压的附加指令。
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