辅助直接启动与主动悬架集成控制的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于控制内燃机的系统。该系统包括发动机关闭/重启装置和能量存储装置，能量存储装置配置用于在发动机关闭时为相关的车辆主动悬架系统供应能量。控制器配置用于响应于能量存储装置的能量状态控制关闭/重启装置。
【专利说明】辅助直接启动与主动悬架集成控制
【技术领域】
[0001]本发明涉及能够使包含主动悬架系统的车辆的内燃机自动关闭和重启的系统及方法。
【背景技术】
[0002]当车辆静止时，辅助直接启动(ADS)发动机可利用多种因素来确定何时关闭和重启发动机，以实现减少燃料消耗以及减少排放物的目标。通常，当轮速为零且踩下制动踏板时(针对自动变速器)发动机关闭，或者当变速器置于空挡且离合器踏板松开时(针对手动变速器)发动机关闭。决定何时应关闭发动机的其他考虑事项可包括发动机冷却液温度、电池充电状态(S0C)、燃料轨压力、A/C操作以及其他可用以防止发动机关闭和/或引发发动机重启的考虑事项。
[0003]在一些辅助直接启动(ADS)系统或停止/启动(S/S)系统即将普及的市场(例如，欧洲市场)中，主动悬架系统(举例来说，每个车轮处具有致动器的全油气悬挂系统和/或具有前驱或者后驱的侧倾控制系统)正变得越来越受欢迎。然而，由于运行主动悬架系统所需的能量来自发动机，因此在S/S发动机关闭事件期间，当为了最佳的车辆控制而需要悬架系统时，发动机关闭可能会损害或者妨碍悬架系统元件的运行。滚动停止/启动(RSS)事件尤其如此，该事件在驾驶员未踩下加速器踏板且车速低于阈值时发生，通常该阈值大于“O”(例如，60千米/小时)。
[0004]因此，在同时包含ADS和主动悬架系统的车辆中，需要某种整合这两种系统的方法，以帮助确保主动悬架系统的运行在RSS或S/S发动机关闭事件中不受影响。
【发明内容】
[0005]根据本发明的实施例的一方面，提供了一种控制内燃机的系统。该系统包括发动机关闭/重启装置；配置成在发动机关闭时为相关的车辆主动悬架系统提供能量的能量存储装置；以及配置成响应于能量存储装置的能量状态控制关闭/重启装置的控制器。
[0006]优选地，能量存储装置包含至少一个液压蓄能器。
[0007]优选地，该系统进一步包括可操作地连接至蓄能器来为存储在蓄能器中的液压流体加压的蓄能器增压装置。
[0008]优选地，蓄能器增压装置包含电动泵。
[0009]优选地，蓄能器增压装置包含机械致动泵。
[0010]优选地，能量存储装置包括至少一个电池。
[0011]优选地，能量存储装置包括至少一个超级电容器。
[0012]优选地，关闭/重启装置被配置成响应于检测到至少一个第一预定条件来关闭发动机，并且还被配置成响应于在至少一个第一预定条件之后检测到至少一个第二预定条件来重启发动机。
[0013]优选地，能量存储装置可操作地连接至发动机以通过发动机的运行而充电。[0014]优选地，进一步包括:可操作地连接至控制器并被配置成为控制器提供车辆周围的特征的前瞻系统。
[0015]根据本发明的实施例的另一方面，提供了一种在发动机关闭期间控制车辆主动悬架系统的系统。该系统包括:配置用于在发动机关闭期间为主动悬架系统的致动提供动力的能量存储装置；以及可操作地连接至能量存储装置并配置用于在发动机关闭期间控制悬架系统的致动的控制器。
[0016]优选地，该系统进一步包括发动机关闭/重启装置，其中，控制器被配置用于响应于能量存储装置的能量状态控制关闭/重启装置。
[0017]根据本发明的实施例的再一方面，提供了一种在发动机关闭期间控制车辆主动悬架系统的方法。该方法包括如下步骤:确定发动机关闭期间悬架系统的估计能量需求；确定车辆的储能状态；比较估计需求与储能状态；以及响应于估计需求与储能状态之间的差值来控制发动机的关闭。
[0018]优选地，控制发动机的关闭的步骤包括:在估计能量需求大于储能状态时阻止发动机关闭的步骤。
[0019]优选地，控制发动机的关闭的步骤包括:在估计能量需求小于储能状态时允许发动机关闭的步骤。
[0020]优选地，控制发动机的关闭的步骤进一步包括:在发动机已经关闭后，准许发动机处于关闭状态直到估计能量需求大于储能状态的步骤。
[0021]优选地，在关闭期间确定悬架系统的估计能量需求的步骤进一步包括以下步骤:a)针对悬架对于车辆前方状况的给定响应，确定需要多个可致动的悬架系统元件中的哪些；以及b)确定每个所需的可致动的悬架系统元件的估计能量需求以执行给定响应的各个部分；其中，确定车辆的储能状态的步骤包括:确定被配置成为所需的可致动的悬架系统元件中的一个或多个供应能量的每个能量源的储能状态；其中，比较估计需求与储能状态的步骤包括:针对每一个所需的可致动的悬架系统元件，比较由所需系统元件要求的估计能量与可用于所需元件的存储能量；并且其中，方法进一步包括如下步骤:响应于比较，为配置成为所需可致动的悬架系统元件中的一个或多个供能的每个能量源进行选择性充电。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是根据本发明的一个实施例的包含有发动机关闭期间为主动悬架系统的运行供能的系统的代表性车辆的框图。
[0023]图2是根据本发明的一个实施例的在发动机关闭期间为由采用电动泵的闭心式液压系统功能的主动悬架系统的运行供能的系统的一个实施例的原理图。
[0024]图3是根据本发明的一个实施例的在发动机关闭期间为由采用机械泵的闭心式液压系统功能的主动悬架系统的运行供能的系统的一个实施例的原理图。
[0025]图4是根据本发明的一个实施例的在发动机关闭期间为由采用电动泵的开心式液压系统功能的主动悬架系统的运行供能的系统的一个实施例的原理图。
[0026]图5是根据本发明的一个实施例的在发动机关闭期间为主动悬架系统的运行供能的系统或方法的操作流程图。[0027]图6A和6B示出了根据本发明的另一实施例的在发动机关闭期间为主动悬架系统的运行供能的系统或方法的操作流程图。
[0028]图7A至7D示出了在本发明多个实施例中使用的各种备用供能方案的图示。【具体实施方式】
[0029]包含在本文所述系统的不同实施例中的相似元件以相同参考数字表示。
[0030]本领域的普通技术人员应当理解，参照任一附图所阐明和描述的各个特征均可与其他一个或多个附图所阐明的特征相结合以产生未被明确阐明或描述的实施例。所阐明的特征的结合为典型应用提供代表性的实施例。然而，符合本发明教旨的特征的不同组合和修改可用于特定应用或特定执行方式。
[0031]图1是车辆11的示意图，其包含根据本发明实施例的集成ADS和主动悬架控制系统10。在该实施例中，系统10包含具有内燃机14的车辆传动系12，内燃机14连接至电子控制的全自动或半自动变速器16。本发明的教导同样可用于传动系12包含手动变速器的应用。车辆11还包括控制器18，其与发动机14、变速器16、车辆主动悬架系统(未在图2中示出)以及其他用于提供各种信息和控制功能的车辆系统和元件通信。如前所述，本领域普通技术人员可以想到，由控制器18执行的控制功能可在专用发动机、变速器和/或其他部件控制器之间根据特定应用和执行方式进行分配。针对应用多个控制器的情况，控制器可例如使用标准数据总线或通过信号线通讯，以交换符合本发明教导的与发动机和变速器控制相关的信息，从而相应地预测车辆启动并控制自动关闭/重启。
[0032]发动机14通过连接至变速器油泵22和/或变矩器24的曲轴20而连接至变速器
16。在一个实施例中，变矩器24是包含泵或叶轮26的液力变矩器，泵或叶轮26可选择性地流体连接至涡轮28。变矩器24还可包括在涡轮轴32与输入轴34之间提供选择性摩擦连接的摩擦式转换器离合器或旁路离合器30。尽管变速器16被描述为具有变矩器的全自动电子控制变速器，但本发明同样适用于具有其他类型的全自动、半自动以及手动变速器(是否包含变矩器均可)的应用。
[0033]变速器16采用一般的常规设计且可包含多种输入输出比或传动比，正如本领域所周知的，输入输出比或传动比受下列因素影响:各种齿轮或齿轮组，通常用参考数字36、38、40表示；以及相关的摩擦件，例如通常由参考数字56表示的离合器(C1-C6)、带等。与变矩器24结合的齿轮36、38、40基于适当离合器(C1-C6)的啮合或激活而在涡轮轴32和输出轴68之间提供可选择的减速比或增速比。变速器16可通过一个或多个由参考数字60表示的换挡电磁阀来电子控制，从而选择或啮合一种或多种传动比并向控制器18提供与当前传动比相关的信息。
[0034]根据特定应用，输出轴68可通过最终传动减速器或差速器44(可包含一个或多个由参考数字46表示的齿轮)连接至一根或多根轮轴42。每根轮轴42均可包含两个或更多个具有相应的轮速传感器50的车轮48，同时一个或多个前轮还具有相关的转向角传感器208 (图1)。尽管所示为后轮驱动的应用，但本发明不受特定传动系布置的限制，并适用于其他各种类型的传动系应用，包括但不限于前轮驱动和全轮驱动应用。
[0035]传动系12包括多个通常用参考数字64表不的与控制器18的相应输入/输出(I/
O)端口 66通讯的传感器和致动器，从而感测或监控传动系12及其他车辆系统和元件(特别是那些包含且可操作地连接至车辆主动悬架系统的元件)的当前运行条件和周围条件。控制器18根据车辆前方路况条件响应于主动悬架系统的估计能量需求来控制发动机14的自动关闭/重启操作。
[0036]尽管具体的传感器和致动器64可根据应用和执行方式变化，但一个代表性系统10包含指示流过发动机进气口的空气量的质量空气流传感器(MAF) 74。温度传感器(TMP)76指示发动机冷却液温度或可选地提供发动机润滑油温度。发动机转速传感器(RPM)80监测曲轴20的旋转速度。类似地，涡轮转速传感器(TS) 82监测变矩器24的涡轮28的旋转速度。另一转速传感器，即车速传感器(VSS) 84指示输出轴68的速度，其可用于依据差速器44的传动比和车轮48的尺寸来确定车速。当然，轮速传感器(WSl和WS2)也可用于指示车速。
[0037]可配置点火开关52或类似装置以通过直接提供给各种相关发动机部件(例如起动电机)的信号和/或经过控制器18处理或由控制器18产生的信号来控制发动机14及多种车辆附件的初始启动和运转。当转到“关闭”位置时，点火开关52向控制器18发出发动机关闭请求。然而，辅助直接启动部件(也被称为ADS部件)也可在开关52位于“开启”位置时关闭发动机，从而在某些车辆及周边操作条件下提高燃油经济性并减少排放物。然而，当开关52位于“关闭”位置时，不会执行自动重启。
[0038]各种致动器64被用以提供控制信号或影响传动系12中的各种装置的运动。致动器64可包括用于计时和计量燃料(FUEL) 90的致动器，该致动器可包含燃料泵和/或至少一个电子控制的燃料喷射器，以向发动机气缸提供直接燃料喷射或进气口燃料喷射，从而例如在需要时自动重启发动机14。致动器还可用以控制涡轮增压器的增压压力(BST) 92以及为如此装备的发动机设置排气再循环(EGR)94的量。根据具体应用，多气缸内燃机14可为火花点火发动机或压缩点火发动机。火花点火发动机可包含备用或附加的传感器、致动器以及驱动器，诸如那些用于控制点火正时和节流阀位置的元件。通过将适合的致动器(PP) 98与用以选择合适的传动比的换挡电磁阀(SS1、SS2和SS3)联用来控制变速器油泵或管路压力，可选择性调节自动变速器16。自动变速器16可包含通过适合的致动器或电磁阀(CC) 104操作的变矩器离合器30。温度传感器106可配置成测定变速器油温(Τ0Τ)。
[0039]现在参照图1和图2，正如之前所讨论的，控制器18处理来自各种传感器的信号，并生成信号到各种致动器，从而控制车辆12。控制器18代表一个或多个物理控制器，其可为独立或集成的并可共享控制功能和诊断功能。举例来说，控制器18可代表车辆控制器、传动系控制器、发动机控制器、变速器控制器以及专用子系统控制器，例如防抱死制动系统(ABS)控制器、主动悬架系统控制器等。根据特定应用和执行方式，各种控制器可与其他一个或多个控制器传递诊断和控制信息。
[0040]在一个实施例中，控制器18是在提供车辆12的发动机14和变速器16的集成控制的所示实施例中通过基于微处理器的控制器或计算机实现的可编程控制器。本发明实施例可使用独立的发动机和变速器控制器来实现，控制器传递合适参量来为发动机关闭和重启处理提供协作控制，从而提升启动性能。在一个实施例中，控制器18包含与存储器管理单元(MMU) 110通讯的微处理器100或中央处理单元(CPU)。MMUllO控制各种计算机可读存储介质112之间的数据流动，并与CPU100相互传递数据。例如，计算机可读存储介质可包括只读存储器(ROM) 118、随机存取存储器(RAM) 116及保活存储器(KAM) 121中的易失性和非易失性存储器。KAM121可用于在CPUlOO断电时存储各种操作变量。计算机可读存储介质112可通过使用任意数量的已知存储设备来实现，例如PROM (可编程只读存储器)、EPROM (电可编程只读存储器)、EEPROM (电擦除可编程只读存储器)、闪存或者其他的电子存储设备、磁性存储设备、光学存储设备或者有能力存储数据的组合存储设备，部分数据表示控制系统10的过程中被CPU100所使用的可执行指令。计算机可读存储介质112还可能包括软盘、只读光盘(⑶-ROM)以及硬盘等。
[0041]根据本发明，控制器18控制车辆12，车辆12包含可操作地连接至控制器18并能够自动关闭和重启的内燃机14(图2)。基于接收和/或处理各种输入的结果，控制器18生成各种控制指令到发动机14，这些指令包括在特定条件下使发动机关闭的指令和其它特定条件下防止发动机关闭的指令。控制器还被配置成响应于检测到至少一个第一预定条件发出关闭发动机的控制指令，以及响应于检测到至少一个第二预定条件(在至少一个第一预定条件之后)发出用于重启发动机的指令。
[0042]通过一种所属领域众所周知的方式，发动机14提供可用于多种车辆功能的动力，包括液压致动的车辆主动悬架系统(通常以108表示)的运行。尽管所有可致动车辆系统间的相互作用非常重要，但本发明的实施例主要专注于影响以下特性的主动悬架系统元件:悬架行程或高度、悬架阻尼、悬架刚度以及悬架力。悬架元件致动适应已知的或预计的路况，已知的或预计的路况基于存储在车辆前方路况部分的数字化地图中的信息、基于由可操作地连接至控制器18的车载GPS接收的信息或从车辆外部的另一来源接收的信息、基于车载系统(例如，路况传感器和/或处理路况传感器数据的相关装置)生成的路况信息、和/或基于从任何合适的来源接收的路况信息。
[0043]应用于本文所述液压系统的术语“开心式(open-center)”指的是由穿过一个或多个可控孔(例如，由阀来提供)的液压流体恒定流动提供用于致动悬架系统元件的液压的系统。应用于本文所述液压系统的术语“闭心式(closed-center)”指的是泵加压液压蓄能器的系统。来自蓄能器的反馈用于控制泵速或流率，而且液压阀控制从蓄能器(accumulator)流到悬架系统可致动元件或致动器的流量。致动器的压强/压力或位移/速度反馈可用于控制自蓄能器穿过阀门的流率。
[0044]图2是根据本发明的一个实施例的用于在发动机关闭期间为由闭心式液压系统驱动的主动悬架系统的运行供能的系统的示意图。
[0045]在一个实施例中，主动悬架系统是液压致动的闭心式系统，在发动机关闭期间，该系统利用以液压蓄能器102 (或多个蓄能器)形式出现的能量存储装置来在液压系统中维持足够的压力，用于主动悬架系统中液压致动元件的运行。该系统还利用可操作地连接至蓄能器的蓄能器增压装置，用于为存储在蓄能器中的液压流体增压。通过已知的方式，液压蓄能器102充当储罐，其包含处于压力下的液压流体。这种系统的实施例在图2中示意性示出。可相对于主动悬架系统可致动元件108的需求设定蓄能器102的能量容量,从而允许蓄能器增压装置104关闭足够的时间，以便发动机关闭和重启而不妨碍主动悬架蓄能器保持足够压力来根据需要致动悬架系统元件的能力。
[0046]在一个实施例中，蓄能器增压装置包含电动泵(未示出)，其连接至一个或多个液压蓄能器102用于为蓄能器增压。本文所述蓄能器增压装置的实施例还可包括根据相关控制器的指令运行增压装置所需的任意装设阀门、或其他机构或元件。[0047]蓄能器增压装置还可操作地连接至供能装置110，用于在发动机关闭期间以及(可选地)在发动机运转时为蓄能器增压装置的运行提供能量。在一个特定实施例中，供能装置包含马达/发电机，其可操作地连接至蓄能器增压装置104以及发动机曲轴20或另外的车辆旋转轴或元件(例如，通过离合器或类似机械装置可脱离地连接至曲轴的轴)。供能装置可操作地连接至发动机14和变速器16中的一个或两个并由它们供能。
[0048]在特定实施例中，马达/发电机可操作地且可拆卸地连接至车辆变速器16的可旋转元件或另一种在发动机关闭后仍继续旋转一段时间的车辆元件，以便发电机在发动机关闭时可通过旋转元件的惯性获得能量。马达/发电机将来自旋转轴或元件的能量转变为电能，从而为泵提供动力。该泵配置成增加液压流体压力来为蓄能器102增压。
[0049]在一个特定实施例中，马达/发电机231是包含在车辆中的传统交流发电机。在另一个特定实施例中，马达/发电机231是独立的交流发电机或发生器。在另一个特定实施例中，供能装置包含可操作地连接至电动泵的电能存储装置(通常用110表示)。该泵从电能存储装置接收电能用于为蓄能器102增压。
[0050]电能存储装置可连接至蓄能器增压装置104，从而在发动机关闭后提供足够的电能来使蓄能器增压装置104运行一段时间。电能存储装置110连接至控制器18，以便能够将电能存储装置的充电状态(SOC)传送至控制器。在特定实施例中，电能存储装置也可操作地连接至主动悬架系统的一个或多个电致动元件，用于在发动机关闭期间为这些元件提供致动能量。
[0051]在一个特定实施例中，电能存储装置110包含车载12伏电池。在另一个特定实施例中，电能存储装置110包含独立的电池。在又一个特定实施例中，电能存储装置110包含合适的基于电容器的存储设备，比如一个或多个超级电容器。作为一种选择，也可使用基于电容器的存储设备和电池的组合。
[0052]在一个特定实施例中，电能存储装置可操作地连接至一个或多个发电机(举例来说，例如传统的车载交流发电机231)，其可在发动机关闭时由变速器的旋转元件、一个或多个车轮轴以及其他任何适合的装置提供能量。通过这种方式，在发动机关闭时，任何相关的车辆电能存储装置都可利用车辆部件的移动而非发动机通过一种已知的方式再充电。
[0053]在一个特定实施例中，并入车辆中的一个或多个发电机组成再生制动系统的一部分。当使用制动器来使车辆减速时，连接至车轮的发电机产生用于为相关车辆电能存储装置再充电的电流。
[0054]在一个实施例中，与电能存储装置110相似的专用悬架储备电力供应器136配置用于发动机关闭期间为主动悬架系统提供动力。与可包含为车辆其他部分提供动力的元件(例如，车载12伏电池)的电能存储装置110不同，电力供应器136专用于在发动机关闭时为主动悬架系统中的电致动元件(例如包括电动液压泵)供能。电力供应器136可采用任何与电能存储装置110相同的元件、以相同的方式充电。举例来说，电力供应器136能可操作地且可拆卸地连接(例如，通过交流发电机/发电机231)至车辆变速器的旋转元件，以便电力供应器可在发动机关闭时由旋转元件的惯性供给能量。作为一种选择，电力供应器136可由蓄能器增压装置104、可操作地连接至车辆制动器的发电机或其他任何适合的装置充电。控制器可使用来自蓄能器102、指示蓄能器压力的反馈来控制向蓄能器供应液压流体的泵的速度和/或流率。通过这种方式，可根据需要致动(例如，当蓄能器增压压力降至预定阈值以下时)或停用蓄能器增压装置104。
[0055]在特定实施例中，蓄能器增压装置包含定量泵，并且使用来自蓄能器的反馈管理蓄能器的增压以控制供能装置110，从而控制向蓄能器供应液压流体的泵的速度和/或流率。例如，在供能装置包含马达/发电机的实施例中，控制马达/发电机的速度来控制向蓄能器供应液压流体的泵的速度和/或流率。
[0056]在一个特定实施例中，蓄能器的压力反馈提供给控制器18，控制器18生成适当的控制信号到供能装置110。在另一个特定实施例中，蓄能器的压力反馈提供给与控制器18分离且可操作地连接至供能装置110的控制机构(未示出)，该控制机构响应蓄能器的压力反馈调整供能装置110。
[0057]在本发明的实施例中，根据特定车辆设计以及其他特定应用需求，使用多种备用供能方案中的任意一种的备用能量存储装置(诸如所述实施例中的蓄能器18)可连接至悬架可致动元件。图7A至7D示出了可在本发明实施例中使用的各种备用供能方案的示意图。
[0058]在图7A中，提供了多个备用能量存储装置700a和700b，每个动力源均连接至不止一个致动器或可致动元件(这种情况下为元件700和700d)，以便每一个备用能量存储装置都能够向不止一个元件提供能量。因此，在该方案中，任何一个可致动元件700c和700d均配置成从多个能量存储装置获得备用能量。
[0059]在图7B中，备用能量存储装置702a和702b中的每一个均配置成分别专用于向特定的相关致动器或可致动元件702c和702d提供备用能源。
[0060]在图7C所示方案中，单个备用能量存储装置704a向多个致动器或一组致动器704b和704c提供动力。图2中整合单个致动器的实施例示出了这种方案的实例，其中蓄能器为可液压致动悬架系统的所有元件提供备用能源。
[0061 ] 在图7D中，提供了多个备用能量存储装置706a至706c，所有备用能量存储装置都可操作地连接至多个致动器706d和706e (或一组致动器)，这样，任一给定的致动器都能从任一或所有能量存储装置获取能源。
[0062]在备用能量存储装置配置成为多个可致动元件中的任一个供能的情况下，控制器可在紧急情况下或对特定备用能量存储装置的总能量需求超过预计需求的情况下执行能量分配优先方案。
[0063]图3是用于在发动机关闭期间为由闭心式液压系统驱动的主动悬架系统的运行供能的系统的另一实施例310的原理图。
[0064]在图3所示实施例中，蓄能器增压装置3104可操作地连接至包含机械泵的供能装置，该机械泵由曲轴或者可操作地连接至发动机314和/或变速器的另一旋转轴驱动。供能装置能可操作地连接至发动机314和变速器316中的一个或两个并由它们功能。
[0065]在另一特定实施例中，旋转轴是由先前所述的电能存储装置供能的电动机的轴。
[0066]在又一特定实施例中，旋转轴是可操作地连接至曲轴的发电机轴，或可操作地连接至发动机314和/或变速器的另一旋转轴。
[0067]在泵由发动机曲轴或另一旋转轴驱动的特定实施例中，可使用变量泵，还可能使用电磁离合器。一个特定实施例采用具有可控旋转斜盘的已知变量泵。旋转斜盘控制机构(未示出)可操作地连接至泵以调整旋转斜盘的角度。旋转斜盘角度针对给定泵的输入轴(或泵驱动轴)转速确定泵的流率。在本实施例中，旋转斜盘的角度作为泵的期望流率(基于来自蓄能器3102的反馈)和泵的输入轴速度(其为发动机速度的函数)的函数进行控制。
[0068]在一个特定实施例中，蓄能器压力反馈以及与轴速或发动机速度相关的信息被提供给控制器318，控制器318响应于压力反馈和轴速生成控制信号到旋转斜盘致动机构。在另一个特定实施例中，蓄能器压力反馈和轴速信息/发动机速度信息直接提供给旋转斜盘控制机构，其响应于压力反馈和轴速/发动机速度调整旋转斜盘角度。
[0069]在特定实施例中，蓄能器增压装置3104的机械泵可操作且可拆卸地连接至车辆变速器316的旋转元件，以便机械泵在发动机314关闭时可由旋转元件的惯性提供动力。在另一个特定实施例(未示出)中，并非单个蓄能器向悬架系统的所有可致动元件供应液压流体，而是车辆包含多个液压蓄能器以向悬架系统供应液压流体。每个蓄能器均专门为悬架系统可致动元件的特定部分供应液压流体。
[0070]通过已知的方法，液压流动控制装置(例如一个或多个液压阀)(未示出)控制蓄能器102和液压致动的悬架系统元件之间的液体流动。根据悬架系统可致动元件的结构和功能，适当的阀或液体流动控制机构可并入(或可操作地连接至)悬架系统的各个可致动元件，从而能够通过控制器18控制向一个或多个独立元件的流动。通过已知方式,指示液压、力或者致动器位移或速度的反馈可通过一个或多个液压致动的悬架系统元件提供给流动控制装置(或提供给控制器18或连接至流动控制装置的另一控制器)，用于液体流率的控制。
[0071]在特定实施例中，图3所示系统还包含与图2实施例所示相似的储备电力供应器3136及相关增压装置(例如，车辆交流发电机或发生器3231)，用于在发动机关闭时以之前所述的方式为电动的悬架系统元件提供能量。
[0072]图4是根据本发明的一个实施例用于在发动机关闭期间为由开心式液压系统驱动的主动悬架系统的运行供能的系统的原理图。图4所示的实施例与图2所示的实施例相似。
[0073]在图4所示的开心式系统中，省略了液压蓄能器，而配置了电动泵送装置4104来为液压系统增压。本文所述泵送装置4104的实施例还可包含根据相关控制器的指令运行增压装置所需的任何装设阀门或者机械装置或元件。泵送装置4104还可操作地连接至供能装置4110，从而在发动机关闭期间以及(可选地)在发动机运行时，为泵装置的运行提供能量。在一个特定实施例中，供能装置4110包含马达/发电机，其可操作地连接至泵送装置4104以及发动机曲轴20或者车辆的另一旋转轴或旋转元件(例如，利用离合器或相似机构可拆卸地连接至曲轴的轴)。
[0074]马达/发电机可操作且可拆卸地连接至车辆的轴或旋转元件，其在发动机关闭后仍会继续转动一段时间，以便发电机可在发动机关闭时由旋转元件的惯性提供动力。马达/发电机将旋转轴或旋转元件的能量转变成为泵提供动力的电能。该泵配置用于为液压系统增压，从而致动液压致动的悬架系统元件。
[0075]在一个特定实施例中，马达/发电机231是包含在车辆中的传统交流发电机。在另一个特定实施例中，马达/发电机231是独立的交流发电机或发生器。在另一个实施例中，供能装置包含电能存储装置(通常表示为4110 )，其与图2中所示的存储装置110相似并可操作地连接至电动泵。该泵从电能存储装置接收电能来用于为液压系统增压。
[0076]如前参照图2所述，该系统还可包括悬架电力储备器4136。电力储备器4136可通过所有与电能存储装置4110相同的元件中的任意元件以相同的方式进行充电。例如，电力供应器4136可操作且可拆卸地连接(例如，通过交流发电机/发电机4231)至车辆变速器416的旋转元件，以便电力供应器在发动机关闭时能够由旋转元件的惯性提供能量。可选地，电力供应器4136可通过可操作地连接至车辆制动器的发电机或其他任何适合的装置充电。
[0077]应当注意，本文所述液压驱动的主动悬架系统的某些实施例可包括一些电致动元件(例如，电磁阀)及一些液压致动元件。在这些实施例中，存储在如储存装置Iio和电力储备器136的元件中并用于为液压系统的电动泵提供动力的电能可用以在发动机关闭期间为悬架系统的电致动元件提供动力。
[0078]在特定实施例中，车辆装备有可操作地连接至车辆控制器18的“前瞻”系统(在图
2、3和图4中通常分别由199、3199和4199表示)。举例来说，参照图2所示的实施例，前瞻系统配置用于为控制器18提供与车辆前方路面特征及车辆周围其他特征相关的信息和输入。“前瞻”系统可包括配置成检测并传送与影响发动机关闭判定的标准相关的信息的任意多种传感器。这些传感器的实例包括加速器踏板位置传感器120、制动踏板位置传感器122、通过卫星接收地理信息和路况信息的全球定位系统(GPS)收发器206、车辆加速度传感器124、与轮速及车辆其他速度相关的传感器128、路况传感器132 (例如激光定位器、视觉传感器或雷达传感器)以及其他任何适当类型的传感器(通常由134表示)。
[0079]GPS坐标和/或来自传感器或摄像机的输入可用以相对于可促使发动机关闭的任何路况或交通状况决定车辆位置。“前瞻”系统还可包含一个或多个描述车辆前方或附近部分路面的数字地图。这些地图可储存在车辆内的计算机存储器上，并配置用于由控制器18为车辆悬架制定控制指令。
[0080]从卫星220和/或陆基无线广播塔222接收的信息可提供全球定位信息，这些信息由车载GPS单元230或其他导航系统处理，用于识别需要或期望致动主动悬架系统的一个或多个元件的车辆位置以及附近的各种路况和道路特征。另外，存储在车载存储器上并涉及当前行驶道路的数字地图(如若存在)可被控制器18利用。控制器18利用所储存的协议和控制程序处理这些信息，从而决定在车辆当前所行驶的路径上执行发动机关闭的可行性。
[0081]正如本文更为详细描述的，在控制发动机自动关闭与重启时，接收自各种路况或涉及各种路况的信息可与当前的车辆运行状况结合使用。例如，车辆12可利用来自卫星的信息由GPS230处理以确定车辆位置，这些信息涉及响应于路况无致动车辆主动悬架系统预期需求的道路特征(例如，相对水平道段)以及有致动主动悬架系统预期需求的道路特征(例如，车辆前方道路弯曲或路面上存在障碍物残缺)。
[0082]现在讨论图1至图4所示实施例的运行模式。
[0083]在本文所述实施例中，车辆控制器(例如，图2的控制器18)配置成在某些预定状况下执行发动机关闭。然而，如果有致动主动悬架系统的一个或多个元件的感知需求，同时如果判定在关闭发动机的情况下储备能量不足以实现所需致动，则该控制器还配置成防止发动机关闭。
[0084]图5是根据本发明示出用于控制具有自动关闭/重启特征的发动机的系统或方法的操作流程图。图5中的框图为内燃机响应指示车辆前方或附近道路或交通状况的信息提供了典型的控制策略，在该控制策略中，为了节约燃料可执行发动机关闭。图5中说明的控制策略或逻辑通常以由控制器18中的软件和/或硬件实施的代码的形式存储。代码可由多种已知策略中的任意一种进行处理，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。同样地，所阐明的各种步骤或功能可按阐明的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省去。尽管没有明确说明，但本领域的普通技术人员应当理解，所阐明步骤或功能的一条或多条都可根据所使用的特定处理策略重复执行。相似地，处理顺序不一定需要实现本文所述示例性实施例的功能和优势，而是为了便于说明和描述而提供。
[0085]在一个实施例中，由图5中简化的流程图所代表的控制逻辑或代码主要在软件中实现，其中指令由基于微处理器的车辆、发动机以及传动系控制器执行，例如控制器18 (图1)。当然，根据特定的应用，在一个或多个控制器或等同电子设备中，控制逻辑可通过软件、硬件或软件与硬件的结合实现。当在软件中实现时，控制逻辑可设置在一个或多个计算机可读存储介质中，其存储的数据代表可由计算机执行以控制一个或多个发动机部件的代码或命令。计算机可读存储介质包括诸多已知的利用电、磁、光学或者混合存储以保持可执行指令和相关的校准信息、操作变量等的物理设备中的一种或多种。
[0086]参照图5，在步骤502中，车辆控制器18接收道路/交通状况信息，这些信息来自一个或多个车辆传感器、来自外部系统(例如GPS卫星)、来自包含路况信息的车载存储器和/或来自其他合适的来源，这些信息指出车辆正在靠近期望关闭发动机的道路部分(或交通状况)。自动关闭请求可响应于多种交通状况或路况中的任意状况而产生。例如，自动关闭请求可响应车辆轮速低于阈值(或O)以及制动踏板被踩下预定的一段时间，这表明车辆是静止的。以上关于提示主动关闭请求的状况的详述并不全面，还可想到发动机关闭为可取行为的多种其他情况。
[0087]在步骤504中，当前的车辆速度、车辆加速度、致动器和加速器踏板位置以及任何其他相关的车辆状态信息被转发给控制器18。控制器18利用这些信息(结合道路/交通状况信息)来判定何时车辆会遇到促使发动机关闭的道路或交通状况，这样就能够为发动机关闭设定开始时间并设定发动机重启时间。
[0088]在步骤506中，控制器18根据感知的道路/交通状况来确定所需的主动悬架系统响应，并计算针对所需响应而需要的能量总量。在利用机械泵的开心式液压系统中，发动机必须运转以驱动该泵，并且此时没有在发动机关闭时提供储备液压的蓄能器。因此，在该类型系统中，一旦探测到满足发动机关闭条件的状况，如果判定在发动机将要被关闭时行将出现的道路或交通状况在一段时间内需要主动悬架系统的响应，则会防止发动机关闭。然而，在利用电动泵的开心式液压系统中，或是利用电动泵或机械泵的闭心式液压系统中，如果判定在发动机关闭期间有足够的能量存储在各种能量存储装置中用于以所需方式致动主动悬架系统，则发动机的关闭将会继续进行。
[0089]例如，在步骤508中，对于使用机械泵的闭心式液压系统，控制器18盘存蓄能器108中的液压能水平，以及用于在发动机关闭时为主动悬架系统供能的任何电能存储装置(如果主动悬架系统有电动元件)和/或任何其他的能量存储装置的充电状态(SOC)或储能水平，以确定是否有足够的储存能量来执行所需的悬架系统响应。对于使用电动泵的闭心式或开心式液压系统，在步骤508中，控制器18盘存电能存储装置110、蓄能器102、储备能量源135以及用于在发动机关闭时为主动悬架系统供能的能量存储装置的充电状态(SOC)或储能水平，以确定是否有足够的存储能量来执行所需的悬架系统响应。这些估算考虑如下的因素:车辆达到触发关闭状况的时间；计划关闭发动机的位置与当前车辆位置间的道路/交通状况；车辆到达需要悬架系统响应的任意各种道路/交通状况的时间；发动机关闭后从车辆元件剩余动作所获得的任何其它能量(举例来说，由于轴因惯性而在发动机关闭时的旋转)；以及其他相关因素。
[0090]“前瞻”系统探测到诸多状况的任何一种都会促使重新考虑发动机的关闭。这样状况的例子可能包括探测到路面存在弯曲，这种状况下会需要主动悬架系统运行的同时保持发动机运转。如果驾驶员使车辆惯性滑行到停止，如果车辆前方的路段笔直，则发动机通常会关闭；如果探测到车辆前方路段弯曲，或者车辆前方道路正在建设，则可防止发动机关闭。举例来说，如果车辆包含闭心式液压系统以致动主动悬架系统致动器，在道路截面的曲率已知的情况下，可使用已知的方法计算在预定处理事件期间保持给定车辆角度所需的能量。在得知此信息的情况下，如果主动悬架系统备用能量源/储存装置中可用的储存能量水平高于预定的阈值，则控制器18可以选择允许发动机在到达该路段前关闭。如果能量水平低于阈值，则控制器18可阻止发动机关闭直到悬架系统备用供应能量水平至少达到第一阈值或者可能是更高的第二值。其他的可影响是否允许或阻止发动机关闭决定的因素包括影响车辆操作的路况(湿度与干度、铺砌路面与沙砾路面等等)以及主动悬架系统的能量需求。合适的安全因素可用于能量计算。换言之，系统会需要足够的储存能量来满足预计的悬架系统需求，为将预计需求中可能存在的误差考虑在内而需要额外的存储能量。
[0091]在步骤510中，基于步骤508所执行的能量计算，控制器决定在确定期望关闭发动机的情况下是否准许发动机关闭。在一个实施例中，将每个能量存储装置中的预计能量水平与由特定能量存储装置服务的悬架系统可致动元件的所有预计能量需求相比较，以判定是否有足够的储存能量来满足需求。
[0092]在步骤511中，如果由于影响所需悬架响应的能量不足而判定在期望的时间和/或地点关闭发动机并不可取，则会防止发动机关闭(步骤512)。然而，如果判定存在(或者当需要时存在)足够的能量储备，则会在期望的时间和/或地点关闭发动机。
[0093]参照图6，在可选实施例中，如果步骤511中判定可致动元件在发动机关闭期间的能量需求超过必须的储存能量水平，则在发动机关闭期间为主动悬架系统供能的多种备用机构可在步骤1515中选择性地供能或充电，以便每个备用机构都有足够的能量满足其预计需求。然后，程序分支返回到步骤510以更新需求的和储存的能量状态之间的比较。该子程序持续执行直到判定有足够的能量满足预计需求。此时，可在步骤514中关闭发动机。
[0094]在特定实施例中，当确定了针对一组特定状况需要何种悬架系统响应、以及针对所需的悬架系统响应在发动机关闭期间需要哪些特定的可致动元件时，各种用来为这些所需的悬架系统元件供能的能量源(包括蓄能器，电容器等)可选择性地供能或充电，以便可预见需求的每个能量源在发动机关闭期间均具有足够的能量来为相关的悬架元件提供动力。举例来说，如果即将需要左转，那么供应车辆右边(或相反边)悬架系统致动器的蓄能器或备用能量源需要更多能量来供应横向的基于加速度的负荷转移。
[0095]能量源可基于以下因素被选择充电:用于为特定执行机构(或致动器)供能的备用供能方案；已存储在相关的能量源中的可用能量总额；能量源的任何能量优先分配顺序；以及致动器和其他相关因素预计的能量需求。举例来说，在使用图7A所示备用供能方案的系统中，如果特定的致动器可由两个备用能量源中的任意一个供能，且第一能量源具有比第二个更高的存储能量水平，则会选择第一能量源进行充电，因为第一能量源充电至达到致动器所需的能量水平需要更短的时间和更少的能量。
[0096]在步骤516中，发动机关闭之后，由“前瞻”系统监控道路/交通状况。这些信息被转给控制器18，其根据悬架系统对感知到的道路/交通状况的适当响应来更新主动悬架系统的预计能量需求。同时，控制器18监控悬架系统备用动力源的能量水平。控制器18不断对每个能量源中的能量水平与特定备用动力源的预计能量需求进行比较，从而决定是否维持发动机关闭。
[0097]在步骤518中，当电能存储装置110、蓄能器102、专用悬架储备电力能源136以及系统的任何其他存储能量源中的任意一个的存储能量水平低于预定水平(例如降到由给定能量来源供能的主动悬架系统元件的预计能量需求下)时，发动机将会重启并且运转一段时间，这段时间至少足够使出问题的备用能量源再充电至足以满足需求的水平或达到预计的阈值水平。
[0098]例如，如果存储装置110、储备电力136或蓄能器102中任意一个的能量状态降到各自装置/设备的预计能量需求之下，或者降到各自装置/设备的预计能量阈值之下，发动机可重启以将该装置/设备充电至达到所需能量水平。重启发动机时间应当考虑用给定的充电模式需要的充电时间、能量存储装置的特征、以及其他相关的因素，以便给定能量存储装置中的储能水平并不降到某一期望的预定阈值之下。
[0099]这样，在本文所述控制系统的实施例中，即便在发动机通常由于需要为主动悬架系统的可致动元件提供动力而重启的情况下，假定储备液压动力源和电力能源在发动机关闭的同时足以充电至满足或超过悬架系统的预计能量需求，则仍可维持发动机关闭状态。
[0100]只要有足够的能量储备按照需求为主动悬架系统提供能量来响应探测到的道路/交通状况，则均可将发动机重启推迟直到需要使用发动机能量来致动主动悬架系统(举例来说，当悬架系统的能量储备降到预定的阈值以下或降到针对响应道路/交通状况的预计需求之下时)。当无主动悬架系统运行需求时，允许发动机控制系统延长发动机关闭的时间，从而提高综合系统的燃料经济性。因此，通过针对机械或电力致动的主动悬架系统使用上述方法，主动悬架系统的运行与ADS系统的运行可以以一种既保持主动悬架系统性能同时又优化ADS系统节约燃料潜能的方式集成。
[0101]在本文所述系统的特定实施例中，当发动机运转时，各种发动机关闭期间为主动悬架系统供能的备用机构保持至少是预定阈值的能量水平，以防需要这些备用供能系统。若需要，供能系统可保持在各自的最高水平。
[0102]应当理解，前面对根据本发明的多种实施例的描述仅用于示例目的。同样的，可对本文所公开的各种结构和操作特征进行诸多修改，但所有修改都不会脱离附属权利要求所限定的本发明的范围。
【权利要求】
1.一种用于控制内燃机的系统，所述系统包括: 发动机关闭/重启装置； 被配置用于在所述发动机关闭时为相关的主动车辆悬架系统提供能量的能量存储装置；以及 被配置用于响应于所述能量存储装置的能量状态控制所述关闭/重启装置的控制器。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述能量存储装置包含至少一个液压蓄能器。
3.根据权利要求2所述的系统，进一步包括可操作地连接至所述蓄能器来为存储在所述蓄能器中的液压流体加压的蓄能器增压装置。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述蓄能器增压装置包含电动泵。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述蓄能器增压装置包含机械致动泵。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述能量存储装置包括至少一个电池。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述能量存储装置包括至少一个超级电容器。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述关闭/重启装置被配置成响应于检测到至少一个第一预定条件来关闭所述发动机，并且还被配置成响应于在所述至少一个第一预定条件之后检测到至少一个第二预定条件来重启所述发动机。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述能量存储装置可操作地连接至所述发动机以通过所述发动机的运行而充电。
10.一种用于在发动机关闭期间控制车辆主动悬架系统的系统，包括: 被配置用于在关闭期间为所述主动悬架系统的致动提供动力的能量存储装置；以及 可操作地连接至所述能量存储装置并被配置用于在关闭期间控制所述悬架系统的致动的控制器。
11.根据权利要求10所述的系统，进一步包括发动机关闭/重启装置，其中，所述控制器被配置用于响应于所述能量存储装置的能量状态控制所述关闭/重启装置。
12.一种用于在发动机关闭期间控制车辆主动悬架系统的方法，包括以下步骤: 确定关闭期间所述悬架系统的估计能量需求； 确定车辆的储能状态； 比较所述估计需求与所述储能状态；以及 响应于所述估计需求与所述储能状态之间的差别来控制所述发动机的关闭。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，控制所述发动机的关闭的步骤包括:在所述估计能量需求大于所述储能状态时阻止发动机关闭的步骤。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，控制所述发动机的关闭的步骤包括:在所述估计能量需求小于所述储能状态时允许发动机关闭的步骤。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，控制所述发动机的关闭的步骤进一步包括:在所述发动机已经关闭后，准许所述发动机处于关闭状态直到所述估计能量需求大于所述储能状态的步骤。
16.权利要求1中所述的系统，进一步包括:可操作地连接至所述控制器并被配置成为所述控制器提供车辆周围的特征的前瞻系统。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，在关闭期间确定所述悬架系统的估计能量需求的步骤进一步包括以下步骤:a)针对所述悬架对于车辆前方状况的给定响应，确定需要多个可致动的悬架系统元件中的哪些；以及 b)确定每个所需的可致动的悬架系统元件的估计能量需求以执行所述给定响应的各个部分； 其中，确定所述车辆的储能状态的步骤包括:确定被配置成为所需的可致动的悬架系统元件中的一个或多个供应能量的每个能量源的储能状态； 其中，比较所述估计需求与所述储能状态的步骤包括:针对每一个所需的可致动的悬架系统元件，比较由所需系统元件要求的估计能量与可用于所述所需元件的存储能量；并且 其中，所述方法进一步包括如下步骤:响应于所述比较，为配置成为所需可致动的悬架系统元件中的一个或多个供能 的每个能量源进行选择性充电。
【文档编号】B60W10/22GK103802820SQ201310538615
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2012年11月8日
【发明者】亚历克斯·奥康纳·吉布森, 杰弗里·A·多林, 吕健波, 曾弘德 申请人:福特环球技术公司