本公開涉及用于控制發(fā)動機啟動和停止的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

車輛的發(fā)動機可以自動地啟動或停止，以應(yīng)對車輛的行進的能量需求。已經(jīng)使用控制方案來啟動和停止發(fā)動機以滿足這樣的需求?；旌蟿恿﹄妱榆囕v中的發(fā)動機提供的一種能量需求是維持電池的荷電狀態(tài)。某些控制方案在低于閾值時要求發(fā)動機自動啟動并在高于閾值時要求發(fā)動機自動停止。滿足電池的電量狀態(tài)需求的發(fā)動機的恒定循環(huán)會對發(fā)動機和起動機造成不必要的磨損或降低燃料經(jīng)濟性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一種用于操作車輛發(fā)動機的方法包括，通過處理器，響應(yīng)于荷電狀態(tài)(soc)在第一預(yù)定范圍內(nèi)的同時發(fā)動機啟動條件出現(xiàn)，使發(fā)動機運行直到出現(xiàn)啟動條件停止和soc達到目標先出現(xiàn)者為止，并響應(yīng)于soc在小于第一預(yù)定范圍的第二預(yù)定范圍內(nèi)的同時發(fā)動機啟動條件出現(xiàn)，使發(fā)動機運行直到soc達到目標為止。

一種車輛包括發(fā)動機、電池和控制器?？刂破黜憫?yīng)于在電池的soc落入在第一預(yù)定范圍內(nèi)的同時發(fā)動機啟動條件出現(xiàn)，使發(fā)動機運行直到出現(xiàn)啟動條件停止和soc達到目標兩者中先出現(xiàn)者為止，以及響應(yīng)于在soc落入在小于第一預(yù)定范圍的第二預(yù)定范圍內(nèi)的同時發(fā)動機啟動條件出現(xiàn)，使發(fā)動機運行直到soc達到目標為止。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器還被配置為：響應(yīng)于soc降低到第二預(yù)定范圍以下，使發(fā)動機運行直到soc達到目標為止。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，發(fā)動機啟動條件包括電負載的啟用。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一預(yù)定范圍和第二預(yù)定范圍在數(shù)值上彼此相鄰。

在一個實施例中，本公開包括：響應(yīng)于soc降低到第二預(yù)定范圍以下，使發(fā)動機運行直到soc達到目標為止。發(fā)動機啟動條件可包括電負載的啟用。在一個優(yōu)選的實施例中，第一預(yù)定范圍和第二預(yù)定范圍在數(shù)值上彼此相鄰?？刂破骺杀慌渲脼椋寒?dāng)soc降低到最小閾值以下時，禁止發(fā)動機自動啟動。所述目標可具有比第一預(yù)定范圍和第二預(yù)定范圍內(nèi)的值大的值。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種車倆，包括發(fā)動機、電池和控制器。控制器被配置為：響應(yīng)于在soc處于低于目標的第一預(yù)定范圍內(nèi)的同時以發(fā)動機啟動條件出現(xiàn)而觸發(fā)的始于自動啟動的發(fā)動機開啟周期，當(dāng)出現(xiàn)發(fā)動機啟動條件停止和電池的soc達到目標兩者中先出現(xiàn)者時，以自動停止結(jié)束發(fā)動機的發(fā)動機開啟周期。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器還被配置為：響應(yīng)于在soc處于低于第一預(yù)定范圍的第二預(yù)定范圍內(nèi)的同時以發(fā)動機啟動條件出現(xiàn)而觸發(fā)的始于自動啟動的發(fā)動機開啟周期，當(dāng)soc達到目標時，以自動停止結(jié)束發(fā)動機的開啟周期。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器還被配置為：響應(yīng)于soc降低到最小閾值以下，禁止自動啟動。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，發(fā)動機啟動條件包括電負載的存在。

附圖說明

圖1是混合動力車輛的框圖；

圖2是在發(fā)動機啟動/停止事件之前、發(fā)動機啟動/停止事件期間以及發(fā)動機啟動/停止事件之后發(fā)動機狀態(tài)隨時間變化的曲線圖；

圖3是用于確定自動啟動發(fā)動機還是自動停止發(fā)動機的控制算法的流程圖；

圖4是在發(fā)動機啟動/停止事件之前、發(fā)動機啟動/停止事件期間以及發(fā)動機啟動/停止事件之后電池荷電狀態(tài)隨時間變化的曲線圖；

圖5是發(fā)動機控制系統(tǒng)的狀態(tài)圖；

具體實施方式

根據(jù)需要，在此公開本發(fā)明的具體實施例；然而，應(yīng)理解公開的實施例僅為本發(fā)明的示例，并且公開的實施例可以采用各種替代的形式來實現(xiàn)。附圖無需按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以顯示特定部件的細節(jié)。因此，在此所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式利用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。

車輛(bev)可由電池電力提供動力用于推進以及其它電負載(諸如加熱和冷卻)?？赏ㄟ^二次電源(例如，充電站、內(nèi)燃發(fā)動機或太陽能板)對電池進行再充電。電池可與其它電池以陣列的方式布置，以提供額外的電壓或壽命，且可使用任何類型的電池。包括電解質(zhì)、陽極材料、陰極材料的不同組合的任何類型的電池或者它們的組合可為bev供電。此外，電容器也可用來替代或補充電池陣列。bev中一些常見的電池可包括鎳金屬氫化物電池、鉛酸電池和鋰離子電池。

車輛還可由電池電力和內(nèi)燃發(fā)動機的組合提供動力。被稱為混合動力電動車輛的這些車輛通常使用電池和發(fā)動機組合推進，并且依靠這些動力源為輔助的電負載供電。電負載可以是被加熱的擋風(fēng)玻璃、車廂加熱器、車廂冷卻器、輔助風(fēng)扇、音響系統(tǒng)、電動車窗致動器、無線通信裝置、指示器或用于車輛使用和適居性所必需的其它用電裝置(electricaldraws)。為了替代被用掉的電能，發(fā)動機可通過機械連接到發(fā)電機而用于對電池進行再充電。已知許多在混合動力車輛使用的將發(fā)動機機械地連接到發(fā)電機的構(gòu)造(例如，使用行星齒輪組的功率分流式構(gòu)造)。所有的這些構(gòu)造和將來的構(gòu)造被考慮在本公開內(nèi)。車輛還可采用多個發(fā)動機或發(fā)電機。發(fā)動機、發(fā)電機以及交流發(fā)電機的任何組合或類型也被考慮在本公開內(nèi)。一個示例包括汽油內(nèi)燃發(fā)動機和起動發(fā)電一體機(integratedstartergenerator,isg)。起動發(fā)電一體機可設(shè)置為使發(fā)動機曲柄轉(zhuǎn)動，并在發(fā)動機被啟動后產(chǎn)生電力。

混合動力車輛控制器可包括用于控制多個車輛系統(tǒng)的多個控制器(在此稱為控制器)。例如，控制器可以是車輛系統(tǒng)控制器/動力傳動系統(tǒng)控制模塊(vsc/pcm)。就此而言，vsc/pcm的車輛發(fā)動機啟動/停止控制部分可以是嵌入在vsc/pcm中的軟件，或者可以是單獨的硬件裝置?？刂破魍ǔ０ū舜藚f(xié)作以執(zhí)行一系列操作的任意數(shù)量的處理器、asic、ic、存儲器(例如，閃存、rom、ram、eprom和/或eeprom)和軟件代碼?？刂破鲀?nèi)的微處理器還可包括用于提供定時和同步的時鐘?？刂破骺赏ㄟ^can總線或控制器局域網(wǎng)或使用其它通信協(xié)議與其它部件通信。

控制器可被配置為使電池具有最佳的荷電狀態(tài)(stateofcharge,soc)，所述最佳的荷電狀態(tài)通常低于最大的電池荷電水平。陣列內(nèi)的電池可具有不同的最大荷電水平。由于每一個電池的最大荷電水平可能是不確定的，因此可將電池(陣列)的目標設(shè)置到假定的最大荷電水平的70％。根據(jù)制造商的規(guī)范或要求，該70％的目標可設(shè)定得更高或更低。在本公開中可以設(shè)想所述目標可被設(shè)定為實際最大的電池荷電水平或者可設(shè)定為較低的值。當(dāng)電池的soc滿足或超過所述目標時，控制器可允許自動停止或執(zhí)行自動停止。發(fā)動機的自動停止將使發(fā)電隨后停止，這可防止電池過度充電。

控制器可被配置有在數(shù)值上相鄰于或低于目標的第一預(yù)定范圍。例如，目標可以是70％的soc，第一預(yù)定范圍將會是70％和68％之間的soc。可基于電池出廠前的校準來改變該68％的soc值，或者可基于電池在使用期間經(jīng)歷的環(huán)境條件來對該68％的soc值進行校準。可通過用戶或與工廠進行溝通來設(shè)定該配置數(shù)據(jù)。對于本公開，準確的閾值不是特定的?？刂破骺杀慌渲脼槭沟卯?dāng)soc在第一預(yù)定范圍內(nèi)時，當(dāng)存在發(fā)動機停止/啟動條件時發(fā)動機可自動停止或自動啟動。

控制器可被配置有在數(shù)值上相鄰于或低于第一預(yù)定范圍的第二預(yù)定范圍。例如，第一預(yù)定范圍可設(shè)定為70％至68％之間的soc，而第二預(yù)定范圍可設(shè)定為68％至67％之間的soc(即，第一預(yù)定范圍和第二預(yù)定范圍在數(shù)值上彼此相鄰)。每個范圍可包括閾值數(shù)。控制器可被配置為使得當(dāng)soc在第二預(yù)定范圍內(nèi)，當(dāng)存在發(fā)動機啟動條件時發(fā)動機可自動啟動?？刂破鬟€可被配置為使得當(dāng)在第二預(yù)定范圍內(nèi)發(fā)生發(fā)動機自動啟動時，控制器將阻止發(fā)生自動停止，直到已經(jīng)達到目標為止。

當(dāng)soc在第一預(yù)定范圍內(nèi)的同時發(fā)動機啟動條件出現(xiàn)時，控制器可啟動發(fā)動機?？刂破骺墒拱l(fā)動機運行直到所述條件不再存在或soc達到目標soc為止(以先出現(xiàn)者為準)。

當(dāng)soc在第二預(yù)定范圍內(nèi)的同時發(fā)動機啟動條件出現(xiàn)時，控制器可啟動發(fā)動機。第二預(yù)定范圍可低于第一預(yù)定范圍?？刂破骺墒拱l(fā)動機運行直到soc達到目標soc為止。

控制器可被配置為當(dāng)soc降低到第二預(yù)定范圍以下時，即使不存在條件也自動啟動發(fā)動機，這可被稱為條件不足的發(fā)動機自動啟動。在第二預(yù)定范圍的下閾值和條件不足的發(fā)動機自動啟動之間可能存在死區(qū)。這意味著控制器可被配置為使得預(yù)定范圍的下閾值被設(shè)定為67％，當(dāng)soc降低到65％以下時，將發(fā)生條件不足的發(fā)動機自動啟動。

控制器還可被配置為當(dāng)soc降低到最小閾值以下時，抑制自動啟動。發(fā)動機啟動需要大的起動電流，這會在電池上造成大的負載?？刂破骺煞乐拱l(fā)動機在低于該閾值時自動啟動，并且需要執(zhí)行冷的、用戶發(fā)起的啟動。這防止當(dāng)存在發(fā)動機啟動故障時由于嘗試再啟動發(fā)動機而在電池上引起的額外的消耗。該最小閾值的示例性設(shè)置是60％的soc。

參照圖1，混合動力車輛10可包括發(fā)動機12、isg14、電池16、電負載18和控制器20。發(fā)動機可直接機械連接到isg14。isg可電連接到電池16和電負載18。電池16可連接到電負載18?？刂破?0可與發(fā)動機12、isg14和電池16進行通信。

參照圖2，發(fā)動機自動停止事件可包括幾個階段?！白詣油Ｖ归_始”標志發(fā)動機自動停止事件的開始?！皽蕚浒l(fā)動機自動停止”是車輛系統(tǒng)和發(fā)動機為即將到來的發(fā)動機停止做準備的時間段?！叭剂锨袛唷睒酥玖鲃拥桨l(fā)動機的燃料被停止的時間點?！鞍l(fā)動機停止”是發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低至0的時間段?！暗陀谌剂现匦聠?belowfuelrestart)”標志如果在“發(fā)動機停止”階段請求重新啟動則會需要接合起動機來使發(fā)動機曲柄轉(zhuǎn)動的時間點(如果在“低于燃料重新啟動”之前和“發(fā)動機停止”階段期間請求重新啟動，則可通過使燃料回流而使發(fā)動機重新啟動)?！鞍l(fā)動機轉(zhuǎn)速＝0”標志發(fā)動機轉(zhuǎn)速接近或等于0的時間點?！鞍l(fā)動機已經(jīng)自動停止”是發(fā)動機關(guān)閉期間的時間段?！捌饎訖C接合”標志(響應(yīng)于檢測到發(fā)動機自動啟動條件)起動機啟動以使發(fā)動機曲柄開始轉(zhuǎn)動從而起動發(fā)動機的時間點。“起動機起動發(fā)動機”是在發(fā)動機不能在自身的動力下起動的時間段?！捌饎訖C斷開”標志發(fā)動機能夠在自身的動力下起動的時間點?！鞍l(fā)動機轉(zhuǎn)速增加”是在發(fā)動機的轉(zhuǎn)速增加到它的運行轉(zhuǎn)速(處于或高于目標怠速轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速)的時間段。最后，“自動啟動結(jié)束”標志發(fā)動機的轉(zhuǎn)速達到其運行轉(zhuǎn)速的時間點。

在至少一個示例中，當(dāng)發(fā)動機還未到達“低于燃料重新啟動”而soc降低到最小閾值以下時，控制器可允許自動啟動。這可以是因為，除非發(fā)動機降低到“低于燃料重新啟動”，否則不需要來自起動機的額外的起動，發(fā)動機能夠利用燃料的回注而簡單地重新啟動。

現(xiàn)在參照圖3，描述了車輛控制器執(zhí)行本公開的實施例的方法100。方法100旨在持續(xù)運行。在步驟101中，控制器接收電池電壓并確定電池soc。在步驟102中，控制器接收發(fā)動機狀態(tài)并確定發(fā)動機狀態(tài)。在步驟104中，控制器確定發(fā)動機是否開啟。如果發(fā)動機是開啟的，則在步驟106中，控制器確定soc是否低于目標。

如果soc不低于目標，并且發(fā)動機是開啟的，則控制器可在步驟108中使發(fā)動機自動停止。

如果soc低于目標，則控制器可在步驟110中確定發(fā)動機是否是由于在第一預(yù)定范圍中的條件而自動啟動的。如果步驟110為否，則控制器可返回并重新開始所述過程。

如果步驟110為是，則控制器可在步驟112中確定是否存在自動啟動條件。如果在步驟112中確定存在自動啟動條件，則控制器可返回并重新開始所述過程。

如果在步驟112中確定不存在自動啟動條件，則控制器可在步驟114中使發(fā)動機自動停止并重新開始所述過程。

繼續(xù)參照圖3，在步驟104中，如果控制器確定發(fā)動機是關(guān)閉的，則在步驟116中，控制器可確定soc是否低于目標。如果soc不低于目標，則控制器可返回并重新開始所述過程。

在步驟116中，如果控制器確定soc低于目標，則在步驟118中，控制器確定soc是否低于抑制發(fā)動機自動啟動的最小閾值。在確定soc低于抑制發(fā)動機自動啟動的最小閾值后，在步驟120中，控制器可抑制發(fā)動機自動啟動并且要求發(fā)動機冷啟動。

如果步驟118的結(jié)果為否，則在步驟122中，控制器可確定是否存在自動啟動條件。如果在步驟122中存在自動啟動條件，則在步驟124中，發(fā)動機將自動啟動，并且控制器可返回并重新開始所述過程。

如果步驟122的結(jié)果為否，則在步驟126中，控制器可確定soc是否低于最小的期望的電池水平。如果在步驟126中，soc低于最小的期望的電池水平，則在步驟128中，控制器可自動啟動發(fā)動機。否則，控制器可返回并重新開始所述過程。

現(xiàn)在參照圖4，描述了車輛控制器執(zhí)行本公開的實施例的曲線圖200。從圖表的左邊開始向右進行，在點202處，控制器確定電池的soc。隨著soc因電負載的啟用而開始降低，soc降低至第二預(yù)定范圍以下。隨后在點204處，控制器在不存在自動啟動條件的情況下使發(fā)動機自動啟動。抑制發(fā)動機自動停止直到soc大于目標為止。一旦soc大于目標，就在點206處使發(fā)動機自動停止以使soc減小。然后，在點208處，soc落入在第一預(yù)定范圍內(nèi)。在點208處，存在發(fā)動機自動啟動條件，發(fā)動機自動啟動以增加電池的soc。在點210處，發(fā)動機自動啟動條件停止，發(fā)動機自動停止。soc在第一預(yù)定范圍內(nèi)開始再次降低，直到在點212處存在另一發(fā)動機自動啟動條件為止。發(fā)動機對電池進行充電直到電池的soc不低于目標為止。在點214處，一旦soc達到目標，即使存在發(fā)動機自動啟動條件，發(fā)動機仍自動停止。在不存在發(fā)動機自動啟動的情況下，soc開始減小經(jīng)過第一預(yù)定范圍。soc落入在第二預(yù)定范圍內(nèi)并且soc繼續(xù)降低，直到在點216處出現(xiàn)自動啟動條件。發(fā)動機自動啟動，并且soc開始增加。在點218處，盡管自動啟動條件停止，但仍保持發(fā)動機自動啟動。隨后soc達到目標，發(fā)動機自動停止。

現(xiàn)在參照圖5，狀態(tài)圖300描述了本公開的至少一個實施例。以狀態(tài)302開始，發(fā)動機關(guān)閉，并且發(fā)動機可自動啟動。如果soc低于目標，在第一預(yù)定范圍內(nèi)，并且存在自動啟動條件，則發(fā)動機可自動啟動，系統(tǒng)可進入狀態(tài)304。當(dāng)自動啟動條件停止或soc大于或等于目標時，系統(tǒng)可返回到狀態(tài)302。當(dāng)soc在最小閾值以下時，系統(tǒng)可進入狀態(tài)306。當(dāng)soc大于或等于最小閾值時，系統(tǒng)可返回到狀態(tài)302。

從狀態(tài)302來看，如果soc低于第二預(yù)定范圍，則系統(tǒng)可在進入狀態(tài)308的同時啟動發(fā)動機并抑制發(fā)動機自動停止。然后，當(dāng)soc大于或等于目標時，系統(tǒng)可返回到狀態(tài)302。當(dāng)soc低于目標，在第二預(yù)定范圍內(nèi)，并且存在自動啟動條件時，系統(tǒng)也可行進至狀態(tài)308。然后，系統(tǒng)可停留在狀態(tài)308，直到soc大于或等于目標為止。

在此公開的過程、方法或算法可被傳輸?shù)教幚硌b置、控制器或計算機或者由處理裝置、控制器或計算機實現(xiàn)，處理裝置、控制器或計算機可包括任何現(xiàn)存的可編程電子控制單元或?qū)Ｓ玫碾娮涌刂茊卧?。類似地，所述過程、方法或算法可被存儲為可能由控制器或計算機以多種形式執(zhí)行的數(shù)據(jù)和指令，該數(shù)據(jù)和指令包括但不限于，永久地存儲在不可寫存儲介質(zhì)(諸如rom裝置)上的信息、可變地存儲在可寫存儲介質(zhì)(諸如軟盤、磁帶、cd、ram裝置和其它磁性介質(zhì)和光學(xué)介質(zhì))上的信息。所述過程、方法或算法還可在軟件可執(zhí)行對象中實現(xiàn)?？商娲?，所述過程、方法或算法可利用合適的硬件組件(諸如專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、狀態(tài)機、控制器或其它硬件組件或裝置)或者硬件、軟件和固件組件的組合而整體或部分地實現(xiàn)。

雖然以上描述了示例性實施例，但這些實施例并不意在描述本發(fā)明的所有可能的形式。更確切地，說明書中使用的詞語是描述性詞語而非限制性詞語，并且應(yīng)理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可做出各種改變。此外，可將各種實現(xiàn)的實施例的特征進行組合以形成本發(fā)明的進一步的實施例。