本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車輛中的起動(dòng)機(jī)的熱學(xué)領(lǐng)域。更具體地,本發(fā)明涉及一種方法和系統(tǒng),其允許在可能的過熱之前預(yù)測(cè)起動(dòng)機(jī)激活/工作的剩余時(shí)間。本發(fā)明還涉及配備有這種系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車輛。
背景技術(shù):機(jī)動(dòng)車輛中起動(dòng)機(jī)的溫度管理構(gòu)成制造商的主要挑戰(zhàn)。通常地,起動(dòng)機(jī)在車輛的起動(dòng)階段和重新起動(dòng)階段時(shí)可能劇烈發(fā)熱。起動(dòng)機(jī)激活時(shí)間的延長(zhǎng)引起其溫度的較大升高,這存在影響其工作和/或其壽命的風(fēng)險(xiǎn)。該風(fēng)險(xiǎn)還更符合配備有自動(dòng)停止和自動(dòng)重新起動(dòng)系統(tǒng)(根據(jù)英語術(shù)語,又表示為“停止和起動(dòng)”系統(tǒng))的車輛。在該系統(tǒng)中,在車輛及其發(fā)動(dòng)機(jī)停止之后,控制起動(dòng)機(jī)以使熱力發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)重新起動(dòng)。一段時(shí)間內(nèi)的重復(fù)且間隔較小的重新起動(dòng)的情況,強(qiáng)烈激發(fā)起動(dòng)機(jī)。允許管理起動(dòng)機(jī)的策略因此表現(xiàn)為特別需要考慮,以便保護(hù)起動(dòng)機(jī)免受可能的過熱。文件DE10347683提出了一種策略,其在交流起動(dòng)機(jī)的功率電子器件的溫度超過閾值時(shí),禁止自動(dòng)停止和自動(dòng)重新啟動(dòng)的功能。功率電子器件優(yōu)選地通過MOS晶體管實(shí)現(xiàn),其用作半導(dǎo)體開關(guān)元件。電子組件的溫度通過由傳感器實(shí)施的直接測(cè)量來確定,或者可替換地,根據(jù)環(huán)境溫度或者根據(jù)與交流起動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)相關(guān)的冷卻液的溫度來推斷。然而,對(duì)于該技術(shù),實(shí)施禁止自動(dòng)停止和自動(dòng)重新起動(dòng)功能的策略,限制在考慮起動(dòng)機(jī)允許的極限溫度限制。這意味著禁止該功能導(dǎo)致起動(dòng)機(jī)臨界溫度的潛在危害。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:所提出的本發(fā)明旨在通過提出管理配置為使熱力發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的起動(dòng)機(jī)的工作的方法來解決上述問題,其包括:-確定第一溫度值(T1)的步驟;-確定對(duì)應(yīng)于預(yù)建立的熱模型的第一溫度值(T1)的熱系數(shù)的步驟,該預(yù)建立的熱模型描述在所述起動(dòng)機(jī)點(diǎn)的溫度隨時(shí)間的變化T(t)=AeBt+C,T(t)表示在時(shí)刻t所述起動(dòng)機(jī)點(diǎn)的溫度,A、B和C表示在溫度T(t)時(shí)所述的熱系數(shù);-計(jì)算使得在起動(dòng)機(jī)點(diǎn)的溫度從第一溫度值(T1)起達(dá)到第二溫度值(T2)的剩余時(shí)間的步驟,在具有確定的熱系數(shù)的預(yù)建立的熱模型的基礎(chǔ)上,第二溫度值(T2)大于第一溫度值(T1);-當(dāng)所述剩余時(shí)間小于預(yù)確定的持續(xù)時(shí)間時(shí),至少在預(yù)定義的時(shí)間段禁止起動(dòng)機(jī)的步驟。技術(shù)效果是允許在達(dá)到引起起動(dòng)機(jī)過熱的臨界溫度之前確定起動(dòng)機(jī)激活的剩余時(shí)間,并且允許確保機(jī)動(dòng)車輛的起動(dòng)。有利地,該剩余時(shí)間通過以下量給出:其中Ln、T2和T1分別表示自然對(duì)數(shù)、第二溫度值和第一溫度值。有利地,該方法包括通過設(shè)置在所述起動(dòng)機(jī)點(diǎn)處的傳感器測(cè)量第一溫度值(T1)的步驟。有利地,該方法包括根據(jù)預(yù)測(cè)所述起動(dòng)機(jī)點(diǎn)的溫度的模型估算第一溫度值(T1)的步驟。有利地,在該方法中:-熱系數(shù)A等于T1是在t1時(shí)刻的第一溫度值;-熱系數(shù)B等于其中оCbalai是起動(dòng)機(jī)的放電刷的熱容,оRrotor是起動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的熱阻,以及оRstator是起動(dòng)機(jī)的定子的熱阻,-熱系數(shù)C等于其中оPbalai是放電刷的熱功率,о當(dāng)起動(dòng)機(jī)熄火時(shí),iact=0,并且當(dāng)起動(dòng)機(jī)激活時(shí),iact=1;以及оTrotor_ini和Tstator_ini分別是起動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的預(yù)確定的初始溫度和起動(dòng)機(jī)的定子的預(yù)確定的初始溫度。有利地,該方法包括根據(jù)預(yù)測(cè)所述起動(dòng)機(jī)點(diǎn)的溫度的模型估算第一溫度值(T1)的步驟。有利地,在該方法中,Trotor_ini和Tstator_ini等于與起動(dòng)機(jī)連接的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度。有利地,在該方法中,所述熱系數(shù)是在所述起動(dòng)機(jī)點(diǎn)的不同溫度值下預(yù)建立的。有利地,在該方法中,起動(dòng)機(jī)點(diǎn)的溫度是起動(dòng)機(jī)的放電刷的溫度。有利地,在該方法中,所述第二溫度值是起動(dòng)機(jī)的過熱溫度。根據(jù)第二方面,提出一種管理配置為使熱力發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的起動(dòng)機(jī)的工作的系統(tǒng),其包括:-能夠確定第一溫度值(T1)的裝置,-能夠確定對(duì)應(yīng)于預(yù)建立的熱模型的第一溫度值(T1)的熱系數(shù)的裝置,該預(yù)建立的熱模型描述在所述起動(dòng)機(jī)點(diǎn)的溫度隨時(shí)間的變化T(t)=AeBt+C,T(t)表示在時(shí)刻t所述起動(dòng)機(jī)點(diǎn)的溫度,A、B和C表示溫度T(t)時(shí)的熱系數(shù),-能夠計(jì)算使得起動(dòng)機(jī)點(diǎn)的溫度從第一溫度值(T1)起達(dá)到第二溫度值(T2)的剩余時(shí)間t的裝置,在具有確定的熱系數(shù)的預(yù)建立的熱模型的基礎(chǔ)上,第二溫度值(T2)大于第一溫度值(T1),-當(dāng)所述剩余時(shí)間小于預(yù)確定的持續(xù)時(shí)間時(shí)能夠至少在預(yù)定義的時(shí)間段禁止起動(dòng)機(jī)的裝置。有利地,該剩余時(shí)間通過以下量給出:其中Ln、T2和T1分別表示自然對(duì)數(shù)、第二溫度值和第一溫度值。附圖說明根據(jù)對(duì)實(shí)施方式的描述,并參照下文的附圖,使本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)得以顯現(xiàn),在附圖中:-圖1示出根據(jù)實(shí)施方式的系統(tǒng),其在達(dá)到臨界溫度之前預(yù)測(cè)起動(dòng)機(jī)的剩余激活時(shí)間;-圖2示出根據(jù)實(shí)施方式的起動(dòng)機(jī)的熱模型的等效電路。具體實(shí)施方式理解到,后文描述的實(shí)施方式還涉及起動(dòng)機(jī)、交流起動(dòng)機(jī),并且更一般地,涉及所有能夠使機(jī)動(dòng)車輛的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)/重新起動(dòng)的裝置。圖1中示出一種系統(tǒng),其在達(dá)到對(duì)應(yīng)于起動(dòng)機(jī)過熱的臨界溫度之前,預(yù)測(cè)起動(dòng)機(jī)的剩余激活時(shí)間。在該系統(tǒng)中,第一模塊1包括預(yù)建立的起動(dòng)機(jī)熱變化的分析模型。該模型的特征參數(shù)是熱時(shí)間常數(shù)和/或使起動(dòng)機(jī)的熱損失模型化并表示其發(fā)熱的系數(shù)。這些參數(shù)根據(jù)起動(dòng)機(jī)的溫度隨時(shí)間變化。有利地,所有該模型的特征參數(shù)根據(jù)以下輸入由第一模塊1計(jì)算:-與熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的熱狀態(tài)相關(guān)的溫度信息101Tco,例如發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液(例如:水)的溫度。該輸入是由車載診斷系統(tǒng)控制的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù);-起動(dòng)機(jī)的活動(dòng)狀態(tài)102(熄火或激活),作為示例其可以由車輛的控制系統(tǒng)給出。該信息尤其允許熱模型確定起動(dòng)機(jī)的加熱(激活狀態(tài))或者冷卻(熄火狀態(tài));-在計(jì)算分析模型的特征參數(shù)的時(shí)刻,描述起動(dòng)機(jī)熱狀態(tài)的起動(dòng)機(jī)的溫度103。根據(jù)實(shí)施方式,起動(dòng)機(jī)的溫度103通過溫度的物理測(cè)量確定,其通過設(shè)置在起動(dòng)機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式,起動(dòng)機(jī)的溫度根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中可用的溫度預(yù)測(cè)模型來確定。根據(jù)實(shí)施方式,基于第一模塊1的輸入101,102,103,熱模型的特征參數(shù)104借助于預(yù)錄入的方程來計(jì)算。該方程與預(yù)建立的熱模型有關(guān),熱模型與熱常數(shù)和/或熱系數(shù)相關(guān)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式,特征參數(shù)104的值根據(jù)第一模塊1的輸入101,102,103通過比較這些輸入值與預(yù)建立的測(cè)量表的步驟來確定,測(cè)量表與特征參數(shù)104相關(guān)。計(jì)算/確定的特征參數(shù)104隨后從第一模塊1輸出并且用作第二模塊2的輸入。第二模塊2的輸入包括:-在計(jì)算分析模塊的特征參數(shù)104時(shí)刻,起動(dòng)機(jī)的溫度103;-熱模型的特征參數(shù)104,其在前通過第一模塊1計(jì)算;-不能超過的臨界溫度值105。該臨界溫度值105是預(yù)確定的閾值,其可以例如根據(jù)已有的起動(dòng)機(jī)的熱模型來選擇。有利地,第二模塊2使用預(yù)配置的算法,其基于為第一模塊1提出的熱變化分析模型。更具體地,第二模塊2將預(yù)配置的算法應(yīng)用于輸入103,104,105以在達(dá)到臨界溫度105之前預(yù)測(cè)起動(dòng)機(jī)剩余激活時(shí)間106。該算法的實(shí)施方式在后文展開。通過第一模塊1計(jì)算的特征參數(shù)104是決定微分方程的參數(shù),其描述起動(dòng)機(jī)在每個(gè)時(shí)刻的特征溫度的變化。因此,已知起動(dòng)機(jī)的溫度103和熱模型在每個(gè)時(shí)刻的特征參數(shù)104,第二模塊2能夠解這些方程以推導(dǎo)出將起動(dòng)機(jī)在確定時(shí)間的激活和表征起動(dòng)機(jī)過熱的臨界溫度105的到達(dá)隔開的時(shí)間間隔。第二模塊2因此允許在可能的發(fā)熱之前預(yù)測(cè)起動(dòng)機(jī)的剩余激活持續(xù)時(shí)間105。該持續(xù)時(shí)間動(dòng)態(tài)變化,并且其是起動(dòng)機(jī)的溫度以及起動(dòng)機(jī)的激活時(shí)刻的函數(shù),因此-當(dāng)起動(dòng)機(jī)未激活時(shí),其冷卻并且在發(fā)熱之前的剩余激活持續(xù)時(shí)間105增加;-在起動(dòng)機(jī)激活時(shí)、在車輛啟動(dòng)/重新啟動(dòng)時(shí),起動(dòng)機(jī)的溫度升高,并且在過熱之前的剩余激活持續(xù)時(shí)間105隨著起動(dòng)機(jī)的溫度接近臨界溫度而合乎邏輯地減少。有利地,第一模塊1和第二模塊2通過在如處理器的適當(dāng)載體上編程的軟件指令的集合來實(shí)現(xiàn)。有利地,這些模塊包括在機(jī)動(dòng)車輛的計(jì)算機(jī)中。根據(jù)不同的實(shí)施方式,基于在每個(gè)時(shí)刻對(duì)在發(fā)熱之前的剩余激活持續(xù)時(shí)間105的計(jì)算,實(shí)施管理起動(dòng)機(jī)的策略以保護(hù)起動(dòng)機(jī)。作為示例,根據(jù)氣象條件(外部溫度)和車輛電池的負(fù)荷狀態(tài),通過測(cè)量或模擬來提前確定對(duì)于這些條件的起動(dòng)/重新起動(dòng)的持續(xù)時(shí)間的模型,并因此確定起動(dòng)機(jī)所需的激活時(shí)間是可能的?;诒容^在發(fā)熱之前的起動(dòng)機(jī)的剩余激活持續(xù)時(shí)間106,并且基于已知在確定情況中起動(dòng)機(jī)激活所需的時(shí)間,可能例如在使用自動(dòng)停止和重新起動(dòng)“Stop-and-Start(停止和起動(dòng))”策略時(shí),允許或者禁止車輛的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的停止。有利地,因?yàn)樽⒁鈱?duì)起動(dòng)機(jī)的使用,即為其激活持續(xù)時(shí)間選擇小于發(fā)熱之前的剩余時(shí)間的時(shí)間段,所以決不會(huì)因此到達(dá)與起動(dòng)機(jī)過熱有關(guān)的臨界溫度105。圖2示出熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)機(jī)的熱模型的等效電路。該模型考慮溫度204Tco,其表征熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的熱狀態(tài),例如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度,以及構(gòu)成起動(dòng)機(jī)的元件的特征溫度,即:-起動(dòng)機(jī)定子的溫度201Tstator;-起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的溫度202Trotor;-起動(dòng)機(jī)放電刷的溫度203Tbalai。在該模型中,起動(dòng)機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子和放電刷另外通過以下量建模:-熱源,其為起動(dòng)機(jī)中的能量損失建模о轉(zhuǎn)子的熱功率205Protor(由于干摩擦或粘性摩擦的損失);о放電刷的熱功率206Pbalais(磁損失);о定子的熱功率207Pstator(由于焦耳效應(yīng)的能量損失);-熱容о轉(zhuǎn)子的熱容208Crotor;о放電刷的熱容209Cbalai;о定子的熱容210Cstator;-熱阻о轉(zhuǎn)子的熱阻211Rrotor;о定子的熱阻212Rstator;另外,在起動(dòng)機(jī)內(nèi)部通過對(duì)流進(jìn)行的熱傳遞由以下建模:-熱阻213Rconv1,其與起動(dòng)機(jī)的間隙(轉(zhuǎn)子和定子之間的空的空間)中的熱傳遞有關(guān);-熱阻214Rconv2,其與起動(dòng)機(jī)的軛(culasse)和車輛的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)之間的熱傳遞有關(guān)。從圖2的模型開始,起動(dòng)機(jī)的熱動(dòng)力學(xué)因此可以通過如下微分方程系統(tǒng)建模:其中是轉(zhuǎn)子、定子和放電刷的溫度對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù);并且其中引入以下標(biāo)記:并且是允許區(qū)分情況的變量,其中:-起動(dòng)機(jī)熄火(不產(chǎn)生損失):iact=0;-起動(dòng)機(jī)激活(產(chǎn)生熱損失):iact=1。根據(jù)不同的實(shí)施方式,對(duì)于起動(dòng)機(jī)的溫度范圍,例如在區(qū)間[30℃,+200℃]中,預(yù)先識(shí)別圖2中提出的等價(jià)模型的參數(shù)集合(τ1,τ2,τ3,τ4,τ5,τ6,τ7,τ8,τrotor,τstator,coeff1,coeff2,coeff3)。對(duì)于變量iact,其根據(jù)第一模塊1輸入提供的起動(dòng)機(jī)的激活狀態(tài)102來確定。特定數(shù)量的這些參數(shù),例如熱阻和熱容然后根據(jù)起動(dòng)機(jī)估算的溫度動(dòng)態(tài)地變化。因此觀察到以下溫度相關(guān)性“f()”,其中:-熱阻Rrotor=f(Trotor,Tbalai),Rstator=f(Tbalai,Tstator)Rconv1=f(Trotor,Tstator),Rconv2=f(Tstator,Tco);-熱容Crotor=f(Trotor),Cbalai=f(Tbalai),Cstator=f(Tstator);-與損失相關(guān)的系數(shù),其與熱容相關(guān)coeff1=f(Trotor),coeff2=f(Tstator),coeff3=f(Tbalai)。根據(jù)不同的實(shí)施方式,為了初始化這些參數(shù),還為了根據(jù)起動(dòng)機(jī)中估算的溫度動(dòng)態(tài)地更新這些參數(shù)的值,使用預(yù)錄入的熱模型,和/或測(cè)量表,測(cè)量表基于與不同使用條件下的起動(dòng)機(jī)溫度相關(guān)的物理測(cè)量確定。例如,對(duì)于確定于起動(dòng)機(jī)點(diǎn)的現(xiàn)時(shí)溫度,對(duì)應(yīng)于現(xiàn)時(shí)溫度的熱系數(shù)通過與預(yù)建立的模型的比較來識(shí)別,預(yù)建立的模型包括用于所述現(xiàn)時(shí)溫度值的這些系數(shù)的值。可替換地,如果該溫度和相關(guān)的系數(shù)在該模型中不可用,則可以使用最接近于現(xiàn)時(shí)溫度的溫度,又或者系數(shù)可以通過預(yù)建立的模型的插值來推導(dǎo)。根據(jù)實(shí)施方式,起動(dòng)機(jī)的放電刷的溫度Tbalai識(shí)別為起動(dòng)機(jī)的最臨界的溫度之一。事實(shí)上,放電刷劇烈發(fā)熱存在損壞的風(fēng)險(xiǎn),因此其降低了起動(dòng)機(jī)的壽命和性能。于是提前識(shí)別決不會(huì)達(dá)到的臨界溫度值Tbalai_MAX。該值例如可以對(duì)比于測(cè)量表或預(yù)建立的對(duì)起動(dòng)機(jī)的熱模擬來識(shí)別。為了不達(dá)到溫度值Tbalai_MAX,在該溫度未達(dá)到之前,在每個(gè)時(shí)刻計(jì)算剩余的時(shí)間間隔ΔtMAX。時(shí)間間隔ΔtMAX在此與使現(xiàn)時(shí)時(shí)間tc和時(shí)刻tmax的隔開的時(shí)間間隔有關(guān),現(xiàn)時(shí)時(shí)間tc與放電刷的現(xiàn)時(shí)溫度Tbalai_courant有關(guān),時(shí)刻tmax與臨界溫度Tbalai_MAX的到達(dá)有關(guān)。有利地,對(duì)剩余時(shí)間ΔtMAX的預(yù)測(cè)于是允許做出關(guān)于管理起動(dòng)機(jī)的策略的決定,例如在連續(xù)起動(dòng)并因此在發(fā)熱趨勢(shì)時(shí),禁止需要起動(dòng)機(jī)在后使用的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)停止。此外,假設(shè)起動(dòng)機(jī)的定子的溫度201Tstatorr和轉(zhuǎn)子的溫度202Trotor在其初始值附近變化較?。篢rotor≈Trotor_ini并且Tstator≈Tstator_ini。有利地,轉(zhuǎn)子和定子的溫度初始值Trotor_ini和Tstator_ini相對(duì)于熱力發(fā)動(dòng)機(jī)、測(cè)量表、熱模型的溫度還或者預(yù)建立的對(duì)轉(zhuǎn)子、定子和放電刷的熱模擬來初始化。在先建立的微分方程系統(tǒng)中,決定起動(dòng)機(jī)放電刷的溫度的微分方程因此可以按以下方式近似:分別記為:T=Tbalai;a=-τ7;b=(τ6Trotor_ini+τ8Tstator_ini+coeff3·iact)放電刷的溫度變化方程于是可以以的形式表達(dá),其中是溫度T對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。已知這種方程的通解具有形式:(或者更普遍地:T(t)=AeBt+C,其中A=K,B=a,以及)。考慮到前述方程在現(xiàn)時(shí)時(shí)刻tc的解,Tc是放電刷在現(xiàn)時(shí)時(shí)刻tc的溫度值并且TMAX是不能達(dá)到的放電刷的閾值溫度,其與時(shí)間tmax有關(guān):TMAX=T(t=tmax)=Tbalai_MAX。現(xiàn)時(shí)時(shí)刻t=tc被選為起動(dòng)機(jī)放電刷的熱變化模型的初始值,在t=tc時(shí):因此在t=tMAX時(shí),令ΔtMAX=tMAX-tc,其為現(xiàn)時(shí)時(shí)刻tc和與對(duì)應(yīng)于到達(dá)溫度Tmax的到達(dá)時(shí)刻tmax隔開的時(shí)間間隔,于是得到:有利地,該表達(dá)式允許在起動(dòng)機(jī)過熱之前,實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)起動(dòng)機(jī)的極限激活持續(xù)時(shí)間或剩余激活持續(xù)時(shí)間。另外,理解到為了簡(jiǎn)化該計(jì)算,起動(dòng)機(jī)的其它組成元件,例如起動(dòng)機(jī)的功率電子器件,可以被考慮在內(nèi)。這些元件的熱損失也可以根據(jù)與圖2中提出的相同類型的等效電路通過熱功率、熱容、熱阻來建模。因此,允許計(jì)算ΔtMAX的方程在此作為示例提出。有利地,決定該時(shí)間間隔ΔtMAX的計(jì)算的所有方程在第二模塊2中實(shí)施。有利地,確定時(shí)間間隔ΔtMAX然后允許考慮管理起動(dòng)機(jī)的策略。因此,根據(jù)實(shí)施方式,在“Stop-and-Start(停止和起動(dòng))”策略的范圍內(nèi),如果在現(xiàn)時(shí)時(shí)刻tc,確認(rèn)在過熱之前起動(dòng)機(jī)的剩余激活持續(xù)時(shí)間ΔtMAX是例如小于已知的重新啟動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)時(shí)間,則管理起動(dòng)機(jī)的策略在于防止熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的停止,已知重新啟動(dòng)于是導(dǎo)致起動(dòng)機(jī)過熱。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式,計(jì)算ΔtMAX對(duì)于所有車輛允許確保起動(dòng)機(jī)充分冷卻并且確保相對(duì)于已知的起動(dòng)時(shí)間,設(shè)置充足的起動(dòng)機(jī)的激活時(shí)間,以準(zhǔn)許車輛安全起動(dòng)的嘗試。前述實(shí)施方式因此允許預(yù)防起動(dòng)機(jī)的溫度的過度上升,并且同時(shí)允許改善機(jī)動(dòng)車輛工作的可靠性。