基于负载的发动机启动‑停止控制的制作方法

本公开涉及用于控制发动机启动和停止的方法和系统。

背景技术：

车辆的发动机可自动地启动或停止以应对车辆持续的能量需求。已经使用控制方案来启动和停止发动机以满足这样的需求。混合动力电动车辆中由发动机提供的一种能量需求是保持电池的荷电状态(“soc”)。某些控制方案在第一soc阈值以下请求发动机自动启动，并在第二soc阈值以上请求发动机自动停止。

技术实现要素：

一种车辆包括电池和控制器。控制器被配置为：响应于检测到车辆的外接负载从电池汲取电力，将发起发动机启动时的荷电状态(soc)阈值减小到第一预定值。控制器还被配置为：响应于检测到所述外接负载不再从电池汲取能量，增大所述soc阈值，以及响应于soc降到所述soc阈值以下而发起发动机启动。

一种用于车辆的控制方法包括：通过控制器，响应于检测到车辆的外接负载从车辆电池汲取电力而将发起发动机启动时的荷电状态(soc)阈值减小到第一预定值，其中，用户输入授权所述减小，响应于不再检测到所述外接负载而增大所述soc阈值，并响应于soc降低到所述soc阈值以下而发起发动机启动。

根据本发明的一个实施例，还包括：响应于检测到车辆的外接负载从电池汲取电力而将发起发动机停止时的soc阈值增大到第二预定值，并响应于soc超过发起发动机停止时的soc阈值而发起发动机停止。

根据本发明的一个实施例，还包括：响应于不再检测到所述外接负载而减小发起发动机停止时的soc阈值。

根据本发明的一个实施例，还包括：响应于检测到存在对经济模式的请求而阻止将发起发动机停止时的soc阈值增大到第二预定值。

根据本发明的一个实施例，还包括：响应于检测到存在对经济模式的请求而阻止将发起发动机启动时的soc阈值减小到第一预定值。

一种用于车辆的发动机控制系统包括控制器，所述控制器被配置为：响应于车辆的电池荷电状态(soc)降低到发动机启动阈值以下而发起发动机的启动，响应于soc超过发动机停止阈值而发起发动机的停止，并基于车辆的外接负载是否正在从电池汲取电力而调节所述发动机启动阈值的值。

根据本发明的一个实施例，调节所述发动机启动阈值的值包括响应于所述外接负载从电池汲取电力而减小所述发动机启动阈值的值。

根据本发明的一个实施例，调节所述发动机启动阈值的值包括响应于所述外接负载不再从电池汲取电力而增大所述发动机启动阈值的值。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：基于车辆的外接负载是否正在从电池汲取电力而调节所述发动机停止阈值的值。

根据本发明的一个实施例，调节所述发动机停止阈值的值包括响应于所述外接负载从电池汲取电力而增大所述发动机停止阈值的值。

根据本发明的一个实施例，调节所述发动机停止阈值的值包括响应于所述外接负载不再从电池汲取电力而减小所述发动机停止阈值的值。

附图说明

图1是混合动力车辆的框图；

图2是在发动机启动/停止事件之前、期间和之后发动机状态随时间变化的曲线图；

图3是用于确定是否自动启动发动机的控制算法的流程图；

图4是用于确定是否自动停止发动机的控制算法的流程图；

图5a是在发动机启动/停止事件之前、期间和之后电池荷电状态随时间变化的曲线图；

图5b是在发动机启动/停止事件之前、期间和之后电池荷电状态随时间变化的曲线图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，应理解，公开的实施例仅为示例并且其它实施例可采取各种可替代的形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参考任一附图示出和描述的各种特征可与一个或更多个其它附图中示出的特征组合，以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定应用或实施方式。

车辆(bev)能够由电池电力提供动力用于推进和其它电负载(诸如加热和冷却)。可通过二次电源(例如，充电站、内燃发动机或太阳能面板)对电池进行再充电。电池可与其它电池以阵列的方式布置，以提供额外的电压或寿命，并且可使用其它类型的电池。包括电解质、阳极材料、阴极材料的不同组合的任何类型的电池或者它们的组合可对bev供电。此外，电容器也可用于替代或补充电池阵列。bev中的一些常见电池可包括镍金属氢化物电池、铅酸电池和锂离子电池。

车辆还可由电池电力与内燃发动机的组合来提供动力。参照混合动力电动车辆，这些车辆通常采用电池和发动机推进的组合并依靠这些源对辅助的电负载供电。电负载可以是加热式挡风玻璃、车厢加热器、车厢冷却器、辅助风扇、声音系统、电动车窗致动、无线通信、指示器或对于车辆使用和适居性所必需的其它用电装置(electricaldraws)。为了补偿被用掉的电能，发动机可通过机械连接到发电机而用于对电池进行再充电。已知许多在混合动力车辆中使用的将发动机机械地连接到发电机的构造(例如，使用行星齿轮组的动力分流构造)。所有的这些构造和将来的构造被考虑在本公开内。车辆还可采用多个发动机或发电机。发动机、发电机和交流发电机的任何组合或类型也被考虑在本公开内。一个示例包括汽油内燃发动机和起动发电一体机(isg)。起动发电一体机能够使发动机曲柄转动，并在发动机已启动之后产生电力。

控制器可被配置为使用电池的最佳荷电状态(soc)，该最佳荷电状态通常小于最大电池荷电并大于最小电池荷电。阵列内的电池可具有不同的最大荷电水平。由于每一个电池的最大荷电可能是不确定的，因此可将电池(阵列)的目标设置到假定的最大荷电的70％。根据制造商的规范或要求，该70％目标可被设置得更高或更低。在本公开中考虑将所述目标设置为实际的最大电池荷电或可设置为较低的值。当电池的soc满足或超过所述目标时，控制器可允许自动停止或执行自动停止。发动机的自动停止将使发电随后停止，这可防止电池过度充电。当电池的soc满足或超过最小阈值时，控制器可允许自动启动或执行自动启动。发动机的自动启动将随后产生电力，这可允许车辆恢复正常操作或延长电动车辆操作。阈值可被设置为在达到电池最小值或最大值之前的值。这些阈值使电池寿命、燃料消耗和电池soc达到平衡。

现代车辆可包括用于为附件供电的额外电力总线。该附件总线可以包括12伏特dc(直流电)插座或110/120伏特ac(交流电)插座。可调节ac或dc附件总线电压以满足工业标准。例如，在多个国家和地区，ac总线可具有220/240伏特的电压。附件总线还可具有较高的电压，该较高的电压在每个插座或插座组处阶梯下降。例如，附件总线可以是48伏特总线，该总线具有阶梯下降的插座(具有12伏特输出)。

附件总线可为乘员提供对车辆设计未考虑的附件供电的能力。例如，乘员可能想对后门处的电冰箱或电视机供电。乘员还可能想对新时代的电气装置(例如，平板电脑或智能电话)供电或再充电。这些装置中的一些可能会从车辆电池汲取大量电力。其中，这种电力汲取可能需要内燃发动机(ice)启动，从而将车辆电池soc保持在期望的范围内。ice的循环可能需要高电流汲取以使发动机转动起来。为了确保有可用的充足的电流，ice的循环可能会在短时间段内用掉供应到额外电力总线的能量。该电力损失会对插入到端口的附件产生不利影响。例如，从总线汲取电力的计算机可能遭受记忆损失。间歇的电力损失还可能增加压缩机或电机上的磨损。为解决这些问题而实施的控制方案可减轻或减小电力损失的不利影响。

可实施传感器或感测方式以确定附件是否插入到附件总线中。附件可插入到外部端口中。感测方式可以是机械装置(例如，开关或推动并转动的插座)。感测方式可以是电传感器(例如，霍尔传感器或电流钳)。控制方案可识别附件从总线汲取电力并禁止或推迟发动机停止或启动。可推迟发动机启动以延迟附件总线的电力损失。如果发动机已运行，则可推迟发动机停止以将车辆电池充电到对应于更高阈值的更高soc。

可通过考虑附件总线上的负载的大小来改善用于确定总线上的负载的感测方法。可设置附件阈值以防止不必要地偏离标准的启动/停止阈值。具有最小负载的附件可能不会遭受由间歇电力产生的不利影响。例如，蜂窝电话的间歇电力中断可能没有电池的soc那么重要。在具有蜂窝电话负载的情况下，控制方案可自由地启动和停止发动机。控制方案可识别负载汲取大于10安培的dc电流或等效二次均值或均方根的ac电流。控制方案可识别附件从总线汲取的电力大于附件阈值并禁止或推迟发动机停止或启动。可推迟发动机启动以延迟附件总线的电力损失。如果发动机已运行，则可推迟发动机停止以将车辆电池充电到对应于更高阈值的更高soc。虽然发动机停止不总使附件总线电力中断，但其可能引起潜在的中断。在由于低soc而需要ice启动时，这些潜在的中断出现。在电池的soc未被充电到最大水平或高于正常水平的水平时，会达到低soc。控制方案可通过将电池充电到高于正常水平的soc来预测这些潜在中断，以延长电池操作的时间段。

可基于汲取的电流的类型来调节附件阈值。例如，对于dc来说，附件阈值可以是36瓦，而对于ac来说，附件阈值可以是40瓦rms(“均方根”)。附件阈值还可基于负载的类型而改变。例如，诸如压缩机或马达的滞后负载可接受较低的附件阈值。诸如电容性负载的超前负载可接受较高的附件阈值(反之亦然)。附件阈值还可考虑交流电流的功率因数。例如，具有功率因数为1的负载可具有40瓦rms的附件阈值，而具有功率因数为0.5的负载可具有20瓦rms的附件阈值。

乘员可能会赞赏较高的燃气里程或增强的性能。可通过在ice用于对电池再充电时改变soc阈值来实现较高的燃气里程。相比之下，可在使用ice时或在ice与电动牵引马达合作使用时，可以实现增强的性能。车辆的控制系统可被配置为在不同模式下操作以适应乘员偏好。控制系统可包括用于降低化石燃料消耗的经济模式或eco模式。为了降低化石燃料消耗，系统可忽略与发动机停止相关联的被调节用于增大最大的soc的soc上阈值。忽略被调节的soc阈值可提前停止ice，并因此降低化石燃料的消耗。

另一可选实施例可包括用户或乘员输入。可以在人机界面(hmi)或连接的移动装置上将用于输入的请求呈现给用户。用户可指定偏好，以使车辆在用于防止附件总线的电力损失的模式下或正常模式下运行。控制方案可使用用户选择连同上文指定的附件阈值。也就是说，用户仅可在已超过附件阈值电流汲取时给出偏好。这可限制对用户驾驶体验的打断。

参照图1，混合动力车辆10可包括发动机12、isg14、电池16、电负载18和控制器20。发动机可具有到isg14的直接机械连接。isg可电连接到电池16和电负载18。电池16可连接至电负载18。控制器20可与发动机12、isg14和电池16进行通信。

参照图2，发动机自动停止事件可包括多个阶段。“自动停止开始”标志着发动机自动停止事件的开始。“准备发动机自动停止”是车辆系统以及发动机为即将发生的发动机停止进行准备的时间段。“燃料切断”标志着至发动机的燃料流停止的时间点。“发动机正在停止”是发动机转速减小到0的时间段。“燃料不足重新启动”标志着在该时间点，如果在“发动机正在停止”阶段期间请求重新启动，则可能需要接合起动机以起动发动机(如果在“燃料不足重新启动”之前并在“发动机正在停止”阶段期间请求重新启动，则可通过开启燃料流来重新启动发动机)。“发动机转速＝0”标志着发动机转速接近或等于0的时间点。“发动机已自动停止”是发动机处于关闭状态的时间段。“起动机接合”标志着(响应于检测到发动机自动启动条件)起动机开始起动发动机以试图启动发动机的时间点。“起动机正在起动发动机”是发动机不能凭借其自身的动力起动的时间段。“起动机分离”标志着发动机能够凭借其自身的动力起动的时间点。“发动机转速正在增大”是发动机转速增大至其运行转速(等于或高于目标怠速转速)的时间段。“自动启动结束”标志着发动机转速达到其运行转速的时间点。

在至少一种情况下，当在发动机未达到“燃料不足重新启动”情况下soc降到最小阈值以下时，控制器可允许自动启动。这可以归因于，除非发动机降到“燃料不足重新启动”，否则不需要起动机的额外起动并且发动机仅仅通过燃料的重新注入就能够重新启动。

现参照图3，描绘了用于设置发动机启动阈值的流程图300。在步骤302处，处理开始。所述处理可持续运行。在步骤304处，可由控制器检测负载。控制器可使用多种方法来确定附件负载是否存在。例如，控制器可感测与插座相关联的或保护插座的机械开关的致动。控制器可利用感测装置来电感测电流和电平。控制器还可接收指示负载存在的用户输入。在步骤306处，控制器可确定负载是否大于预定阈值。例如，控制器可具有与附件总线的ac插座或dc插座相关联的特定设置点，以确定要使用哪个soc阈值。在步骤308中，控制器可请求来自用户的输入。该输入可用于在步骤310中确定是否设置soc使得推迟发动机停止或启动。在步骤312中，控制器可确定是否启用eco模式以忽略延迟停止/启动的请求。可以启用eco模式以节约车辆中的化石燃料。步骤312防止ice的额外使用，以减小附件总线上的间歇电力损失。在步骤314中，控制器将发动机启动阈值减小到预定值。在步骤316中，控制器将发动机启动阈值增大到比该预定值大的值。

流程图300包括多个判决点，该判决点可包括在控制方案中，也可不包括在控制方案中。例如，控制方案可去掉步骤308、310中的用户输入判决点和请求以使处理流线化。在去掉步骤308和310的情况下，控制方案将在步骤306中确定负载是否大于预定阈值，并随后在步骤312中确定是否已启用eco模式。任何步骤可以以任意顺序执行。例如，步骤312中的eco模式确定可先于步骤308中的用户请求执行。

现参照图4，描绘了用于设置发动机停止阈值的流程图400。在步骤402处，处理开始。所述处理可持续运行。在步骤404处，可由控制器检测负载。控制器可使用多种方法来确定附件负载是否存在。例如，控制器可感测与插座相关联的或保护插座的机械开关的致动。控制器可利用感测装置来电感测电流和电平。控制器还可接收用于指示负载存在的用户输入。在步骤406处，控制器可确定负载是否大于预定阈值。例如，控制器可具有与附件总线的ac插座或dc插座相关联的特定设置点，以确定使用哪个soc阈值。在步骤408中，控制器可请求来自用户的输入。该输入可用于在步骤410处确定是否设置soc使得推迟发动机停止或启动。在步骤412中，控制器可确定是否启用eco模式来忽略延迟停止/启动的请求。可以启用eco模式以节约车辆中的化石燃料。步骤412防止ice的额外使用，以减小附件总线上的间歇电力损失。在步骤414中，控制器将发动机停止阈值增大到预定值。在步骤416中，控制器将发动机停止阈值减小到小于该预定值的值。

流程图400包括多个判决点，该判决点可包括在控制方案中，也可不包括在控制方案中。例如，控制方案可去掉步骤408、410中的用户输入判决点和请求以使处理流线化。在去掉步骤408和410的情况下，控制方案将在步骤406中确定负载是否大于预定阈值，并随后在步骤412中确定是否已启用eco模式。任何步骤可以以任意顺序执行。例如，步骤412中的eco模式确定可先于步骤408中的用户请求执行。

现参照图5a，控制器凭借曲线图500执行本公开的实施例。从图表左边开始并向右边运行，在点502处控制器确定电池的soc。在正常操作期间soc因电负载的致动而开始下降时，控制器在大于第一预定值516的值506处发起发动机启动504。发动机启动可在40％的soc值附近发生。发动机启动可对电池进行再充电，从而使soc502增大。soc502可超过小于第二预定值520的值510，在点508处引起发动机停止。随着soc502的减小，控制器可在点514处检测到负载512。随着soc502继续下降，soc穿过大于第一预定值516的值506，并且控制器在第一预定值516处发起发动机启动518。发动机启动可对电池进行再充电，使soc502增大。应该提到的是，用户可阻止发动机启动的推迟。例如，用户可选择发动机在大于第一预定值516的值506处启动。如果附件负载不高于预定阈值，控制系统也可以在大于第一预定值516的值506处发起发动机启动。曲线图500仅是许多控制方案中的一个示例。soc502可超过小于第二预定值520的值510。soc502可增大直到超过第二预定值520为止，在点522处引起发动机停止。在发动机在点522处停止之后，soc502开始减小。在点524处，控制器可确定负载512已从附件总线移除。车辆可在点526处进入eco模式530，即使在不存在附件负载时，这也会使发动机启动528推迟直到超过第一预定值516为止，以减小燃料消耗。

现参照图5b，车辆控制器凭借与曲线图500类型的曲线图550执行本公开的实施例。从图表左边开始并向右边运行，在点552处控制器确定电池的soc。在正常操作期间soc因电负载的致动而开始下降时，控制器在大于第一预定值566的值556处发起发动机启动554。发动机启动可在40％的soc值附近发生。发动机启动可对电池进行再充电，从而使soc552增大。soc552可超过小于第二预定值570的值560，在点558处引起发动机停止。随着soc552减小，控制器可在点564处检测到负载562。如图所示，控制器的行为不同于图5a中控制器的行为。随着soc552继续减小，soc穿过值556，并且控制器发起发动机启动568。这种控制器行为可归因于用户输入。如果附件负载不大于附件负载阈值，控制器也可以以类似的方式操作。在点568处，发动机启动可对电池进行再充电，从而使soc552增大。以与发动机启动类似的方式，控制器可在负载存在的情况下因用户输入或附件负载的大小而停止发动机。如图所示，soc552可超过小于第二预定值570的值560。soc552可增大直到超过值560为止，在点572处引起发动机停止。在发动机在点572处停止之后，soc552开始减小。在点574处，控制器可确定负载562已从附件总线移除。车辆可在点576处进入eco模式580，即使在不存在附件负载时，这也会使发动机启动578推迟直到超过第一预定值566为止，以减小燃料消耗。

说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种改变。如前所述，可组合各个实施例的特征以形成本发明的可能未明确描述或示出的进一步的实施例。虽然关于一个或更多个期望特性，多个实施例可能已被描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于，成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、封装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、易组装性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术的实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，并且可期望用于特定的应用。