RU2633439C2 - Способ обеспечения максимального использования старт-стопной системы для микрогибридных автомобилей - Google Patents

Способ обеспечения максимального использования старт-стопной системы для микрогибридных автомобилей Download PDF

Info

Publication number
RU2633439C2
RU2633439C2 RU2014103303A RU2014103303A RU2633439C2 RU 2633439 C2 RU2633439 C2 RU 2633439C2 RU 2014103303 A RU2014103303 A RU 2014103303A RU 2014103303 A RU2014103303 A RU 2014103303A RU 2633439 C2 RU2633439 C2 RU 2633439C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
battery
vehicle
engine
starter
closed
Prior art date
Application number
RU2014103303A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014103303A (ru
Inventor
Рави АТЛУРУ
БИАЗИ Чак ДЕ
Шон ЛИУ
Зельжко ДЕЛЬЕВИЧ
Дэвид СЕЛИНСКЕ
Дэвид Энтони СИМАНОУ
Эрик Майкл РЕЙДМАЧЕР
Кирк ПИБЛИ
Дейв У. ЛИНДЕН
Original Assignee
Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК filed Critical Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК
Publication of RU2014103303A publication Critical patent/RU2014103303A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2633439C2 publication Critical patent/RU2633439C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0814—Circuits or control means specially adapted for starting of engines comprising means for controlling automatic idle-start-stop
    • F02N11/0818—Conditions for starting or stopping the engine or for deactivating the idle-start-stop mode
    • F02N11/0825—Conditions for starting or stopping the engine or for deactivating the idle-start-stop mode related to prevention of engine restart failure, e.g. disabling automatic stop at low battery state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18018—Start-stop drive, e.g. in a traffic jam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/0007—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for using electrical feedback
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0803—Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by means for initiating engine start or stop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/10—Safety devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/24—Energy storage means
    • B60W2510/242—Energy storage means for electrical energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/02—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/02—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the engine
    • F02N2200/023—Engine temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/04—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the starter motor
    • F02N2200/044—Starter current
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/04—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the starter motor
    • F02N2200/046—Energy or power necessary for starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/06—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the power supply or driving circuits for the starter
    • F02N2200/061—Battery state of charge [SOC]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/06—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the power supply or driving circuits for the starter
    • F02N2200/063—Battery voltage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Изобретение относится к старт-стопной системе гибридных автомобилей. В способе обеспечения максимального использования операции старт-стоп для транспортного средства, оборудованного старт-стопной системой, измеряют ток, потребляемый компонентами транспортного средства от аккумулятора; определяют внутреннее сопротивление аккумулятора, применяя модуль управления аккумулятором, используя сигналы от датчиков температуры аккумулятора. Также определяют сопротивление замкнутого контура стартера, применяя модуль управления аккумулятором, используя сигналы от датчиков температуры замкнутого контура. Затем вычисляют напряжения замкнутого контура аккумулятора, используя ток, потребляемый компонентами, внутреннее сопротивление аккумулятора и сопротивление замкнутого контура стартера, применяя процессор. Далее выполняют операцию старт-стоп для двигателя, если прогнозируется, что напряжение замкнутого контура аккумулятора выше заранее установленного значения. Максимально используются операции старт-стопа. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к автомобильным транспортным средствам, в частности, к микрогибридным автомобилям, оборудованным автоматической старт-стопной системой.
Уровень техники
Микрогибридные электромобили оснащают старт-стопными системами, которые автоматически останавливают двигатель, если автомобиль не двигается, и автоматически запускают двигатель, когда автомобиль снова начинает двигаться, с целью минимизации работы двигателя на холостых оборотах. Это существенно снижает расход топлива и эмиссию выхлопных газов. В частности, старт-стопный режим является чрезвычайно эффективным, если автомобиль часто стоит в пробках или часто останавливается и проводит значительное время перед светофорами. В большинстве микрогибридных электромобилей старт-стопная система останавливает двигатель, когда водитель нажимает на педаль тормоза или сцепления, чтобы остановить автомобиль. Перезапуск двигателя происходит, когда водитель отпускает педаль тормоза (при использовании автоматической коробки передач) и/или повторно нажимает на педаль сцепления (при использовании ручной коробки передач) перед выбором передачи для начала движения. В определенных случаях двигатель автомобиля может быть перезапущен, если электрическая мощность, требуемая для работы одной или нескольких электрических подсистемам транспортного средства, например системы кондиционирования воздуха, является относительно высокой.
Для заряда аккумулятора и питания электрических систем во время работы двигателя в микрогибридных автомобилях используют генераторы переменного тока. Когда старт-стопная система отключает двигатель автомобиля, генератор переменного тока также отключается, а все основные подсистемы автомобиля, включая информационно-развлекательную систему, систему климат-контроля и т.д., получают энергию от аккумулятора. Так как генератор переменного тока отключается при отключении двигателя транспортного средства, аккумулятор не заряжается и начинает разряжаться, так как от него питаются электрические подсистемы транспортного средства. В связи с этим, во избежание падения эффективности работы электрических подсистем двигателя из-за разрядки аккумулятора и связанного с этим низкого напряжения в системе, по истечении определенного времени может понадобиться запустить двигатель. Такая ситуация может возникнуть, если двигатель транспортного средства был отключен старт-стопной системой и не включался в течение относительно длительного периода времени. Кроме того, из-за разрядки аккумулятора транспортного средства до определенного минимального уровня низкое напряжение в системе может привести к нежелательным последствиям работы электрических подсистем.
Для решения данной проблемы многие микрогибридные автомобили отслеживают различные параметры транспортного средства, чтобы свести к минимуму препятствия для надлежащей работы электрических элементов и подсистем транспортного средства при остановленном двигателе. При некоторых традиционных подходах контроллер батарейного питания использует фиксированную величину пускового тока, требующуюся для стартера, чтобы определить доступность старт-стопной системы. Величина пускового тока для стартера двигателя транспортного средства напрямую влияет на напряжение в электрических системах. Однако если контроллер батарейного питания использует фиксированную запрограммированную величину пускового тока стартера, возможны отдельные неучтенные или незамеченные случаи, когда в аккумуляторе транспортного средства все еще достаточно энергии, а старт-стопная система не используется или используется в недостаточной степени. Прочие попытки максимизировать использование старт-стопной системы в транспортном средстве не принесли на данный момент значительного успеха.
С учетом перечисленных выше проблем и прочих недостатков известного уровня техники существует потребность в способе обеспечения максимального использования старт-стопной системы в микрогибридных электромобилях.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение предлагает способ обеспечения максимального использования старт-стопной системы в микрогибридных электромобилях без снижения эффективности работы электрических элементов транспортного средства, питающихся от аккумулятора транспортного средства.
В соответствии с одним из аспектов настоящее изобретение предлагает способ максимизации работы двигателя транспортного средства в старт-стопном режиме. Способ включает в себя измерение электрического тока (нагрузки), потребляемого группой электрических элементов транспортного средства от аккумулятора. Внутреннее сопротивление аккумулятора транспортного средства измеряется динамически. Кроме того, при каждом повторном запуске двигателя способ определяет и записывает динамику значений сопротивления в замкнутом контуре стартера, включающем в себя стартер, соленоид и соединительные провода. Затем способ предполагает расчет напряжения замкнутого контура аккумулятора транспортного средства, используя ток, получаемый группой электрических компонентов, внутреннее сопротивление аккумулятора и сопротивление контура стартера. На основании рассчитанного напряжения замкнутого контура аккумулятора включается старт-стопный режим двигателя транспортного средства, если прогнозируемое значение напряжения замкнутого контура выше определенного заранее установленного значения.
Дополнительные аспекты, особенности, преимущества и объекты настоящего изобретения станут понятны из чертежей и подробного описания иллюстративных вариантов воплощения в сочетании со следующими ниже пунктами формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показан электрический контур, представляющий собой аккумулятор, соединенный с группой электрических компонентов, и стартер транспортного средства в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения.
На Фиг.2 показан пример внешних устройств, отражающий компоненты транспортного средства, взаимодействующие друг с другом и выполненные с возможностью обеспечивать максимальное использование старт-стопной системы транспортного средства.
На Фиг.3 показана блок-схема, изображающая иллюстративный способ обеспечения максимального использования старт-стопного режима двигателя транспортного средства в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание иллюстрирует аспекты раскрываемого изобретения и способы его реализации. При этом данное описание не предназначено для ограничения изобретения, объем которого содержится в прилагаемой формуле изобретения. Несмотря на то что в описании раскрыт наилучший способ реализации изобретения, специалистам в данной области техники понятно, что возможны и другие варианты его реализации или применения.
Имеющиеся на рынке микрогибридные автомобили оборудованы старт-стопной системой двигателя, которая выключает двигатель, когда транспортное средство практически остановилось. При возобновлении движения двигатель снова включается. Это сводит к минимуму работу двигателя на холостых оборотах, и, следовательно, снижает расход топлива и вредные выбросы. Когда двигатель отключен, электрические элементы транспортного средства, включая систему климат-контроля, информационно-развлекательную систему, систему освещения и т.д., начинают питаться от аккумулятора транспортного средства, вследствие чего через определенное время аккумулятор может разрядиться, если двигатель остается выключенным слишком долго. Если уровень заряда аккумулятора падает ниже определенного уровня, это может повлиять на эффективность работы электрических компонентов транспортного средства. Кроме того, при попытке повторного запуска двигателя после автоматической остановки аккумулятор должен создать определенное минимальное напряжение. Многие традиционные старт-стопные системы в транспортных средствах используют фиксированное запрограммированное значение пускового тока стартера, соединенного с двигателем транспортного средства, чтобы уменьшить препятствия для надлежащей работы электрических элементов во время запуска или остановки. Такой подход не обеспечивает максимальное использование старт-стопной системы.
В настоящем изобретении предлагается способ обеспечения максимального использования старт-стопной системы в микрогибридных автомобилях без снижения эффективности работы электрических компонентов, например, информационно-развлекательной системы, системы климат-контроля и т.д.
Способ по настоящему изобретению объясняется на примере электрического контура, показанного на Фиг.1.
На изображенном контуре параметры, которые используются при вычислениях, включенных в способ по изобретению, обозначены следующим образом:
VB - напряжение замкнутого контура аккумулятора транспортного средства, т.е. разность потенциалов между клеммами аккумулятора.
RB = внутреннее напряжение аккумулятора.
RS = напряжение в замкнутом контуре стартера двигателя, включающем в себя стартер, соленоид для стартера и соединительные провода.
IL = ток (нагрузка), получаемый от аккумулятора электрическими компонентами транспортного средства.
RL = сосредоточенное сопротивление электрической системы транспортного средства без контурного сопротивления стартера (данное сосредоточенное сопротивление не является омическим).
VOC = напряжение разомкнутого контура между клеммами аккумулятора.
Источник 102 постоянного тока, изображенный в контуре, представляет собой аккумулятор двигателя. Нагрузка на аккумулятор, создаваемая электрическими компонентами системы, представлена как IL. Как упомянуто выше, к таким электрическим компонентам могут относиться система климат-контроля, информационно-развлекательная система, система GPS-навигации, система зажигания, фары и т.д. Когда старт-стопная система переводит двигатель в старт-стопный режим, эти электрические компоненты начинают питаться от аккумулятора транспортного средства, вследствие чего аккумулятор начинает разряжаться. Общая нагрузка, создаваемая различными электрическими компонентами транспортного средства, может варьироваться в зависимости от рабочей мощности этих компонентов. При повышенной нагрузке, когда одновременно работает несколько электрических компонентов транспортного средства, например, вентилятор радиатора, вентиляторы подачи теплого воздуха/система кондиционирования воздуха и т.д., значение IL может значительно возрасти. В предпочтительном варианте для выполнения расчетов используют среднее значение нагрузки, создаваемой электрическими компонентами транспортного средства (IL), берется равным 90 А. Тем не менее значение IL может варьироваться в зависимости от рабочей мощности, необходимой различным электрическим компонентам транспортного средства.
VOC обозначает напряжение разомкнутого контура аккумулятора двигателя, которое представляет собой разность потенциалов между клеммами аккумулятора, когда аккумулятор не подсоединен к внешнему контуру. Более конкретно, VOC относится к ситуациям, когда ни один из электрических компонентов транспортного средства не питается от аккумулятора.
VB обозначает напряжение замкнутого контура аккумулятора, когда от него питаются электрические компоненты транспортного средства, т.е. когда аккумулятор подключен к внешнему контуру. Значение VB зависит от таких параметров, как тип и размер аккумулятора, внутреннее сопротивление аккумулятора и количество элементов в аккумуляторе, тока, получаемого от аккумулятора, температуры аккумулятора и т.д.
RB обозначает на изображенном контуре внутреннее сопротивление аккумулятора транспортного средства. Аккумулятор представляет собой аккумуляторную батарею, подающую электропитание на электрические компоненты транспортного средства. Точнее, аккумулятор является стандартной стартерной, осветительной, пусковой батареей, предназначенной для подачи электропитания стартеру, передним и задним фарам, индикаторам и системе зажигания транспортного средства. Типичным примером такой батареи является свинцово-кислотный аккумулятор, традиционно использующийся в транспортных средствах. Известно, что традиционно используемые в транспортных средствах стартерные, осветительные, пусковые батареи содержат определенное количество последовательно или параллельно соединенных гальванических элементов для обеспечения необходимого напряжения в электрических системах транспортного средства. В свинцово-кислотных аккумуляторах пластины свинца и расположенные отдельно от них пластины окиси свинца погружены в электролитный раствор, содержащий серную кислоту и воду в определенной пропорции. Кроме того, вместо свинцово-кислотных предусматривается возможность использования и других аккумуляторов. Размер аккумулятора может варьироваться в зависимости от типа и размера транспортного средства. Если транспортное средство представляет собой тяжелый грузовик или внедорожник, для обеспечения определенного напряжения, требуемого для работы электрических систем транспортного средства, могут быть параллельно или последовательно соединены два или более аккумулятора. Естественно, что заряд аккумулятора используется для подачи электропитания электрическим компонентам и системам транспортного средства, и что заряд восстанавливается во время работы двигателя.
Значение внутреннего сопротивления RB может увеличиваться по мере «старения», т.е. износа аккумулятора из-за его постоянного использования. Например, значение RB нового аккумулятора может быть намного меньше значения аккумулятора, использовавшегося в течение одного года.
В способе по изобретению при каждом повторном запуске двигателя измеряется внутреннее сопротивление (RB) аккумулятора, чтобы спрогнозировать напряжение аккумулятора (VB) при следующем повторном запуске двигателя. Для этого постоянно измеряется уровень заряда аккумулятора. Можно использовать любой подходящий традиционный способ измерения уровня заряда аккумулятора.
Кроме того, температурный датчик постоянно измеряет температуру аккумулятора, чтобы следить за изменениями внутреннего сопротивления (RB). Температурный датчик может иметь тепловую связь с воздухом вокруг аккумулятора транспортного средства. Кроме того, один или несколько температурных датчиков могут иметь тепловую связь с моторным маслом или охлаждающей жидкостью двигателя, чтобы получать примерное значение температуры аккумулятора. В частности, при наличии информации о температуре моторного масла или охлаждающей жидкости двигателя можно использовать эталонную справочную таблицу для определения внутренней температуры аккумулятора. Кроме того, температура аккумулятора измеряется через регулярные промежутки времени, чтобы учитывать любые изменения внутреннего сопротивления аккумулятора при выполнении способа по изобретению.
Значение Rs в контуре, показанном на Фиг.1, обозначает сопротивление в замкнутом контуре стартера транспортного средства, включающем в себя стартер, соленоид для стартера и соединительные провода. Стартер представляет собой электрический мотор, широко использующийся в транспортных средствах и соединенный с двигателем внутреннего сгорания транспортного средства. Стартер может приводить в действие двигатель во время его работы. При запуске двигателя на стартер поступает ток от аккумулятора транспортного средства, позволяющий запустить двигатель после срабатывания пускового выключателя.
Для обеспечения максимального использования старт-стопной системы двигателя транспортного средства в соответствии с настоящим изобретением сопротивление замкнутого контура стартера (RS) измеряют при каждом повторном запуске двигателя и используют для того, чтобы прогнозировать напряжение аккумулятора (VB) при следующем повторном запуске двигателя. Значение RS меняется в зависимости от температуры и срока службы стартера, проводов контура, соленоида стартера, переходников и т.д. Для определения температуры замкнутого контура стартера можно подключить соответствующие температурные датчики и установить тепловую связь между ними и моторным маслом, охлаждающей жидкостью двигателя или окружающим воздухом. В частности, для определения температуры замкнутого контура стартера и связанных с ним компонентов, можно использовать справочную таблицу динамических расчетов, зная температуру моторного масла или охлаждающей жидкости двигателя. Кроме того, температура воздуха вокруг замкнутого контура стартера также может использоваться для примерного определения температуры замкнутого контура. В некоторых вариантах берется среднее значение температур, полученных из справочной таблицы, при этом для более точной оценки температуры компонентов замкнутого контура можно также взять значение температуры воздуха вокруг замкнутого контура.
Предполагается, что после вычисления температуры замкнутого контура стартера можно получить сопротивление замкнутого контура (Rs), используя коэффициент резистивности (удельного сопротивления) материала, из которого изготовлен замкнутый контур.
Ток, проходящий через замкнутый контур стартера, обозначенный как IS, является пусковым током для стартера.
В предложенном способе обеспечения максимального использования старт-стопной системы в транспортных средствах постоянно измеряют напряжение аккумулятора (VB), чтобы убедиться в том, что значение VB никогда не опускается ниже заранее установленного минимального значения (VB, Min) во избежание каких-либо препятствий нормальной работы электрических элементов транспортного средства. В предпочтительном варианте целью способа является поддержание значения VB выше 7B при автоматическом отключении двигателя транспортного средства старт-стопной системой. Однако предполагается, что заранее заданное минимальное значение VB (VB, Min или VThreshold) может иметь и другое значение в других вариантах в зависимости от рабочей мощности, необходимой для электрических компонентов транспортного средства.
Математическое обоснование максимального использования старт-стопной системы в транспортном средстве поясняется на примере электрического контура с Фиг.1. Применяя закон Кирхгофа в узле А, мы получаем:
Figure 00000001
где:
IB = ток от аккумулятора;
IL = ток (нагрузка), получаемый электрическими системами транспортного средства;
IS = значение пускового тока стартера.
Подставляя IB=IL/VB=VB/RB в уравнение (i), получаем:
Figure 00000002
Напряжение аккумулятора (VB) и ток от аккумулятора (IB) могут быть связаны следующим образом:
Figure 00000003
где VOC = напряжение разомкнутого контура аккумулятора.
Подставляем значение IB из уравнения (ii) в уравнение (iii):
Figure 00000004
Решаем уравнение (iv) для VB и получаем:
Figure 00000005
Уравнение (v) используется в способе по изобретению для непрерывного расчета значения VB, т.е. напряжения аккумулятора транспортного средства. Это значение используется для того, чтобы определить, можно ли остановить двигатель транспортного средства после того, как он окажется в режиме автоматической остановки, не оказывая отрицательного влияния на работу электрических систем транспортного средства. В частности, если напряжение аккумулятора (VB) падает ниже заранее установленного минимального значения (VB, Min) после того, как двигатель транспортного средства оказался в режиме автоматической остановки, принимается решение о повторном запуске двигателя, что позволяет максимально использовать старт-стопную систему транспортных средств.
В частности, при использовании предложенной концепции постоянно определяется значение нагрузки (IL), получаемое от электрических систем транспортного средства. Таким образом, значение IS рассчитывается по динамическим значениям RS и RB. Оптимизированное значение IS используется для прогнозирования VB или VThreshold, Для максимального использования старт-стопной системы и для значительного повышения эффективности расхода топлива.
На Фиг.2 показан пример внешних устройств с указанием модулей и элементов транспортного средства 200, взаимодействующих друг с другом для максимального использования старт-стопной системы в транспортном средстве. Транспортное средство 200 представляет собой микрогибридный электромобиль, оснащенный старт-стопной системой двигателя. Помимо этого транспортное средство 200 также может представлять собой легковой автомобиль, внедорожник, грузовик и т.д.
Аккумулятор 202 подключен к электрической системе 214 транспортного средства 200. Как указано выше, аккумулятор 200 предназначен для подачи питания в электрическую систему 214 транспортного средства, особенно в тех случаях, когда двигатель 222 остановлен. Электрическая система 214 может включать в себя такие компоненты, как система кондиционирования воздуха, музыкальная система, система GPS-навигации и система зажигания транспортного средства 200. Кроме того, в качестве аккумулятора 202 также может выступать любой аккумулятор, традиционно используемый в современных транспортных средствах, например, свинцово-кислотный аккумулятор, аккумулятор AGM (изготовленный с использованием поглощающего стекловолокна) или же аккумулятор, изготовленный по любой другой технологии. Также предусматривается, что можно параллельно или последовательно подключить несколько таких аккумуляторов 202, чтобы обеспечить напряжение, необходимое для зажигания и пуска двигателя, а также для подачи питания электрической системе 214.
Стартер 206 соединен с аккумулятором 202 и двигателем 222 транспортного средства 200 и получает питание от аккумулятора 202. Стартер 206 предназначен для вращения двигателя 222 для начала его самостоятельной работы. Стартер 206 может использовать постоянный магнит или же последовательно-параллельный мотор постоянного тока с установленным на нем соленоидом. При активации пускового выключателя стартер 206 получает определенное количество тока (т.е. пусковой ток стартера IS) для запуска двигателя 222 транспортного средства. Таким образом, при запуске двигателя 222 аккумулятор 202 должен иметь определенное напряжение для обеспечения зажигания в двигателе 222.
Генератор 210 переменного тока соединен с двигателем 222 и аккумулятором 202. Для выработки электрического тока генератор 210 переменного тока может использовать постоянное магнитное поле (т.е. магнит) или же неподвижную катушку якоря, помещенную во вращающееся магнитное поле. Соединенный с аккумулятором 202 генератор 210 переменного тока во время работы двигателя 222 заряжает аккумулятор 202, а также питает электрическую систему 214 транспортного средства 200.
Несколько температурных датчиков 226 (a), 226 (b) и 226 (c) соединены с различными компонентами транспортного средства. В частности, температурный датчик 226 (a) может находиться в тепловой связи с аккумулятором 202 для измерения температуры аккумулятора 202. Аналогичным образом, температурный датчик 226 (b) соединен со стартером 206 и предназначен для измерения температуры замкнутого контура стартера. В одном из вариантов реализации изобретения температурный датчик 226 (b) может находиться в тепловой связи с воздухом, окружающим один или несколько элементов замкнутого контура. Значение температуры, измеренное датчиком 226(b), используется для непрерывной оценки сопротивления замкнутого контура стартера, как описано выше.
Температурный датчик 226 (c) соединен с двигателем 222 транспортного средства и предназначен для измерения температуры моторного масла или охлаждающей жидкости двигателя. Значение температуры, измеренное датчиком 226 (c), используется для калибровки с помощью справочной таблицы для определения температуры замкнутого контура стартера.
Более конкретно, с каждым из температурных датчиков 226 (a)-(c) соединен контроллер 218 батарейного питания, который постоянно записывает значения температуры, измеренные этими температурными датчиками. Контроллер 218 батарейного питания может иметь процессор (не показан), динамически исполняющий предустановленный алгоритм расчета напряжения аккумулятора. Для этого контроллер 218 батарейного питания использует информацию от температурных датчиков 226 (a)-(c) для оценки мгновенных значений сопротивления замкнутого контура стартера (RS) и внутреннего сопротивления аккумулятора 202 транспортного средства (RB). После определения этих значений контроллер 218 батарейного питания использует возможные этапы алгоритма, включающие в себя уравнения (i)-(v), для оценки мгновенного напряжения аккумулятора 202 транспортного средства. Затем мгновенное напряжение аккумулятора (VB) сравнивается с фиксированным заранее установленным значением напряжения (VB, Min), как описано выше. Это заранее установленное значение напряжения может варьироваться в зависимости от максимальной мощности, необходимой для работы электрической системы 214 транспортного средства. Если мгновенное напряжение аккумулятора (VB) падает ниже заранее установленного минимального значения (VB, Min), контроллер 218 батарейного питания может генерировать сигналы, показывающие, что можно перевести двигатель 222 транспортного средства в старт-стопный режим. В частности, если мгновенное напряжение аккумулятора (VB) транспортного средства падает ниже заранее установленного минимального значения (VB, Min) после того, как была выполнена автоматическая остановка двигателя 222, контроллер 218 батарейного питания генерирует сигналы для повторного запуска двигателя 222 транспортного средства.
Приведенная выше концепция, описанная на примере системы с Фиг.2, максимально использует старт-стопную систему транспортного средства и обеспечивает нормальную работу всех электрических систем и элементов транспортного средства во время работы в старт-стопном режиме.
На Фиг.3 приведена блок-схема, показывающая иллюстративный способ максимизации использования старт-стопной системы транспортного средства в соответствии с одним из вариантов изобретения. Нижний индекс 1, использованный вместе с каким-либо параметром или назначенный ему, относится к событию 1, где электрические системы транспортного средства питаются от аккумулятора, а стартер двигателя транспортного средства не задействован. Нижний индекс 2, назначенный какому-либо параметру, относится к событию 2, где стартер двигателя транспортного средства задействован.
На этапе 302 рассчитывается сосредоточенное сопротивление электрической системы транспортного средства (RL) без контурного сопротивления стартера. Значение RL получают по следующей формуле:
Figure 00000006
где
VB1 - напряжение аккумулятора, когда электрические системы питаются от аккумулятора, а стартер двигателя не задействован;
IL1 - величина тока, получаемого электрическими системами транспортного средства, когда стартер двигателя не задействован.
На этапе 306 рассчитывается ток, получаемый электрическими системами транспортного средства (IL2), когда был задействован стартер двигателя транспортного средства. При задействовании стартера напряжение аккумулятора транспортного средства меняется на VB2, и поэтому электрические системы получают уже другой ток (IL2), который можно вычислить по формуле:
Figure 00000007
На этапе 310 рассчитывается значение пускового тока замкнутого контура стартера (IS), используя значение IL2, полученное из уравнения
Figure 00000008
На этапе 314 способа рассчитывается сопротивление замкнутого контура стартера (Rs), используя значение тока IS, полученное из уравнения (vii):
Figure 00000009
На этапе 318 способа выполняется обновление в справочной таблице значения RS, полученное из уравнения (viii) выше. В справочной таблице может содержаться набор заранее сохраненных значений сопротивления замкнутого контура стартера, основанный на таких факторах, как температура окружающей среды аккумулятора и температура охлаждающей жидкости двигателя или моторного масла. При каждом расчете значения RS справочная таблица обновляется и к ранее сохраненным значениям добавляется рассчитанное значение RS, позволяющее получить более точные данные. В одном из вариантов воплощения реализации изобретения в способе рассчитывается и записывается как среднее значение RS, т.е. RS (μ), как показано на этапе 318 (a), так и значения отклонения RS (σ), как показано на этапе 318 (b), для внесения соответствующих изменений в значение RS. Теперь можно считать, что значение RS находится в диапазоне RS (μ)+/-RS (σ).
Контроллер батарейного питания транспортного средства может иметь процессор, выполненный с возможностью постоянного обновления справочной таблицы для получения точного значения RS в реальном времени.
На этапе 322 способ предполагает расчет значения пускового тока замкнутого контура стартера (IS2), когда стартер двигателя находится в активном состоянии. Для расчета IS2 используется предельное значение напряжения аккумулятора (VThreshold):
Figure 00000010
В одном из вариантов изобретения заранее установленное предельное значение напряжения аккумулятора (VThreshold) равно примерно 7B, чтобы предотвратить возникновение препятствий для нормальной работы различных электрических систем транспортного средства во время работы в старт-стопном режиме. Однако следует понимать, что значение VThreshold может изменяться в разных вариантах реализации изобретения в зависимости от таких факторов, как мощность, необходимая для работы различных электрических систем транспортного средства.
На этапе 326 контроллер батарейного питания рассчитывает значение количества WCC, измеряемое в единицах времени. На этапе 330 рассчитанное значение количества WCC сравнивается с заранее установленным предельным значением времени (TThreshold). Если значение WCC превышает TThreshold, то работа двигателя транспортного средства в старт-стопном режиме начинается с этапа 334. В противном случае способ возвращается к этапу 302 и продолжает отслеживать значения различных параметров, как указано выше, с целью максимального использования старт-стопной системы транспортного средства.
Способ по изобретению может быть реализован и является преимущественным при использовании в любом микрогибридном электромобиле, оснащенном старт-стопной системой, включая легковые автомобили, внедорожники, грузовики и т.д.

Claims (12)

1. Способ обеспечения максимального использования операции старт-стоп для транспортного средства, оборудованного старт-стопной системой и имеющего двигатель, аккумулятор и электрические компоненты, и дополнительно имеющего модуль управления аккумулятором, включающий в себя процессор, причем способ содержит этапы, на которых:
измеряют электрический ток (IL), потребляемый группой электрических компонентов транспортного средства от аккумулятора;
определяют внутреннее сопротивление аккумулятора транспортного средства (RB), применяя модуль управления аккумулятором, используя входные сигналы от одного или более датчиков температуры, установленных, чтобы контролировать температуру аккумулятора;
определяют сопротивление замкнутого контура стартера (RS), соединенного с двигателем и аккумулятором транспортного средства, применяя модуль управления аккумулятором, используя входные сигналы от одного или более датчиков температуры, установленных, чтобы контролировать температуру замкнутого контура; и
вычисляют напряжение замкнутого контура аккумулятора транспортного средства (VB), используя ток (IL), потребляемый группой электрических компонентов, внутреннее сопротивление аккумулятора (RB) и сопротивление замкнутого контура стартера (RS), применяя процессор; и
выполняют операцию старт-стоп для двигателя транспортного средства, если прогнозируется, что напряжение замкнутого контура аккумулятора транспортного средства выше заранее установленного значения.
2. Способ по п. 1, включающий в себя использование напряжения разомкнутого контура (VOC) аккумулятора транспортного средства в качестве параметра для расчета напряжения замкнутого контура (VB) аккумулятора.
3. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя измерение температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства и температуры воздуха, окружающего один или более компонентов транспортного средства, составляющих замкнутый контур стартера, для определения сопротивления замкнутого контура стартера (RS).
4. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя постоянное определение внутреннего сопротивления аккумулятора (RB) и сопротивления замкнутого контура стартера (RS) после возникновения условия автоматической остановки для двигателя транспортного средства для прогнозирования условий повторного запуска двигателя.
5. Способ по п. 1, в котором заранее установленное значение напряжения замкнутого контура аккумулятора больше 7В.
6. Способ по п. 1, в котором заранее установленное значение напряжения замкнутого контура аккумулятора зависит от совокупной мощности, необходимой для работы группы электрических компонентов транспортного средства, когда инициируется операция старт-стоп для двигателя транспортного средства.
7. Способ по п. 1, в котором транспортное средство представляет собой микрогибридное электрическое транспортное средство.
RU2014103303A 2013-01-31 2014-01-31 Способ обеспечения максимального использования старт-стопной системы для микрогибридных автомобилей RU2633439C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/754,930 2013-01-31
US13/754,930 US9284896B2 (en) 2013-01-31 2013-01-31 Method for maximizing microhybrid auto start-stop availability

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014103303A RU2014103303A (ru) 2015-08-10
RU2633439C2 true RU2633439C2 (ru) 2017-10-12

Family

ID=51163745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014103303A RU2633439C2 (ru) 2013-01-31 2014-01-31 Способ обеспечения максимального использования старт-стопной системы для микрогибридных автомобилей

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9284896B2 (ru)
CN (1) CN103963777B (ru)
DE (1) DE102014201658A1 (ru)
RU (1) RU2633439C2 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5991303B2 (ja) * 2013-11-26 2016-09-14 トヨタ自動車株式会社 制御装置
US10458382B2 (en) 2015-04-15 2019-10-29 Ford Global Technologies, Llc Auto stop parameter threshold adjustment
US20170043665A1 (en) * 2015-08-14 2017-02-16 Ford Global Technologies, Llc Controlling heated windshield load to allow and maximize stop-start availability
US10363933B2 (en) 2016-03-03 2019-07-30 Ford Global Technologies, Llc Smart driver presence strategy for police and commercial vehicles to increase auto-stop engine availability
US10059328B2 (en) 2016-08-11 2018-08-28 Ford Global Technologies, Llc System and method to control battery current during rolling stop-start events
US10215148B2 (en) * 2016-08-29 2019-02-26 GM Global Technology Operations LLC No-start diagnostics for powertrain with enabled starter
US10408183B2 (en) * 2017-03-07 2019-09-10 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for improving engine starter durability for a stop/start vehicle
US10266134B2 (en) 2017-06-02 2019-04-23 Ford Global Technologies, Llc Vehicle accessory power management
CN111762159B (zh) * 2019-03-14 2023-01-17 中国第一汽车股份有限公司 一种48v微混系统双离合器变速器启停协调控制方法
US11585307B2 (en) * 2019-04-01 2023-02-21 Ford Global Technologies, Llc System and method for controlling vehicle stop-start function based on measured and predicted cranking voltages and adaptive adjustment of circuit resistance
US20200309080A1 (en) * 2019-04-01 2020-10-01 Ford Global Technologies, Llc System and method for controlling vehicle stop-start function based on measured and predicted cranking voltages and adaptive adjustment of circuit resistance
JP7192648B2 (ja) * 2019-05-07 2022-12-20 株式会社デンソー 電源装置、電源システム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009286215A (ja) * 2008-05-28 2009-12-10 Nippon Soken Inc 車載バッテリの状態推定装置
US20100269776A1 (en) * 2009-04-23 2010-10-28 Denso Corporation Automatic engine control device
JP2011239523A (ja) * 2010-05-07 2011-11-24 Honda Motor Co Ltd 発動発電機の自動起動停止装置
US20130020994A1 (en) * 2011-07-20 2013-01-24 Ford Global Technologies, Llc Method for determining a charge acceptance, and method for charging a rechargeable battery

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5629657B2 (ja) * 2011-08-03 2014-11-26 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法
JP2013139227A (ja) * 2012-01-05 2013-07-18 Toyota Motor Corp 車両の制御装置
US9102334B2 (en) * 2012-10-29 2015-08-11 Deere & Company Methods and apparatus to control motors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009286215A (ja) * 2008-05-28 2009-12-10 Nippon Soken Inc 車載バッテリの状態推定装置
US20100269776A1 (en) * 2009-04-23 2010-10-28 Denso Corporation Automatic engine control device
JP2011239523A (ja) * 2010-05-07 2011-11-24 Honda Motor Co Ltd 発動発電機の自動起動停止装置
US20130020994A1 (en) * 2011-07-20 2013-01-24 Ford Global Technologies, Llc Method for determining a charge acceptance, and method for charging a rechargeable battery

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014201658A1 (de) 2014-07-31
CN103963777A (zh) 2014-08-06
RU2014103303A (ru) 2015-08-10
US9284896B2 (en) 2016-03-15
US20140214309A1 (en) 2014-07-31
CN103963777B (zh) 2018-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2633439C2 (ru) Способ обеспечения максимального использования старт-стопной системы для микрогибридных автомобилей
RU2592468C1 (ru) Устройство управления подачей энергии
US10054097B2 (en) Vehicular control apparatus
US8770165B2 (en) Automatic engine control device
US8552688B2 (en) On-vehicle battery condition estimation device
US9776635B2 (en) Apparatus and method to maximize vehicle functionality and fuel economy with improved drivability during engine auto stop-start operations
CN107797068B (zh) 利用自学习进行的电池功能状态预测
US11370408B2 (en) Control apparatus
US10547089B2 (en) Optimization of cruising voltage for life and fuel economy performance in advanced start-stop systems
CN109387790B (zh) 电源系统
US20150210284A1 (en) Driving environment estimation apparatus and method thereof
US20140288803A1 (en) Vehicle With Engine Start-Stop Device and Method of Operating Same
US10498154B2 (en) Electric power system
JP2017032569A (ja) 車両バッテリーの充電を決定する方法
JP2019209811A (ja) バッテリ診断装置
JP2012529884A (ja) 充電継続期間の決定
US20200264238A1 (en) Deterioration amount estimation device, energy storage system, deterioration amount estimation method, and computer program
KR101294060B1 (ko) 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어장치 및 방법
US11585307B2 (en) System and method for controlling vehicle stop-start function based on measured and predicted cranking voltages and adaptive adjustment of circuit resistance
KR20160014035A (ko) 스타트-스톱 기능을 가진 내연기관을 구비한 차량을 작동하기 위한 방법
JP4930420B2 (ja) 車載用電源装置
JP2003331929A (ja) 電池の制御装置および制御方法
US11780438B1 (en) Predictive stop-start control using state of function during gliding
JP2004229479A (ja) 車両用電源制御装置
US10030626B2 (en) System and method for controlling a stop-start vehicle after jump start or battery replacement

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210201