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：
车辆的发动机可以自动地启动或停止，以应对车辆的行进的能量需求。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的发动机提供的一种能量需求是维持电池的荷电状态。某些控制方案在低于阈值时要求发动机自动启动并在高于阈值时要求发动机自动停止。满足电池的电量状态需求的发动机的恒定循环会对发动机和起动机造成不必要的磨损或降低燃料经济性。
技术实现要素：
一种用于操作车辆发动机的方法包括，通过处理器，响应于荷电状态(soc)在第一预定范围内的同时发动机启动条件出现，使发动机运行直到出现启动条件停止和soc达到目标先出现者为止，并响应于soc在小于第一预定范围的第二预定范围内的同时发动机启动条件出现，使发动机运行直到soc达到目标为止。
一种车辆包括发动机、电池和控制器。控制器响应于在电池的soc落入在第一预定范围内的同时发动机启动条件出现，使发动机运行直到出现启动条件停止和soc达到目标两者中先出现者为止，以及响应于在soc落入在小于第一预定范围的第二预定范围内的同时发动机启动条件出现，使发动机运行直到soc达到目标为止。
根据本发明的一个实施例，控制器还被配置为：响应于soc降低到第二预定范围以下，使发动机运行直到soc达到目标为止。
根据本发明的一个实施例，发动机启动条件包括电负载的启用。
根据本发明的一个实施例，第一预定范围和第二预定范围在数值上彼此相邻。
在一个实施例中，本公开包括：响应于soc降低到第二预定范围以下，使发动机运行直到soc达到目标为止。发动机启动条件可包括电负载的启用。在一个优选的实施例中，第一预定范围和第二预定范围在数值上彼此相邻。控制器可被配置为：当soc降低到最小阈值以下时，禁止发动机自动启动。所述目标可具有比第一预定范围和第二预定范围内的值大的值。
根据本发明，提供一种车俩，包括发动机、电池和控制器。控制器被配置为：响应于在soc处于低于目标的第一预定范围内的同时以发动机启动条件出现而触发的始于自动启动的发动机开启周期，当出现发动机启动条件停止和电池的soc达到目标两者中先出现者时，以自动停止结束发动机的发动机开启周期。
根据本发明的一个实施例，控制器还被配置为：响应于在soc处于低于第一预定范围的第二预定范围内的同时以发动机启动条件出现而触发的始于自动启动的发动机开启周期，当soc达到目标时，以自动停止结束发动机的开启周期。
根据本发明的一个实施例，控制器还被配置为：响应于soc降低到最小阈值以下，禁止自动启动。
根据本发明的一个实施例，发动机启动条件包括电负载的存在。
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、发动机启动/停止事件期间以及发动机启动/停止事件之后发动机状态随时间变化的曲线图；
图3是用于确定自动启动发动机还是自动停止发动机的控制算法的流程图；
图4是在发动机启动/停止事件之前、发动机启动/停止事件期间以及发动机启动/停止事件之后电池荷电状态随时间变化的曲线图；
图5是发动机控制系统的状态图；
具体实施方式
根据需要，在此公开本发明的具体实施例；然而，应理解公开的实施例仅为本发明的示例，并且公开的实施例可以采用各种替代的形式来实现。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅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。
车辆(bev)可由电池电力提供动力用于推进以及其它电负载(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，且可使用任何类型的电池。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为bev供电。此外，电容器也可用来替代或补充电池阵列。bev中一些常见的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和内燃发动机的组合提供动力。被称为混合动力电动车辆的这些车辆通常使用电池和发动机组合推进，并且依靠这些动力源为辅助的电负载供电。电负载可以是被加热的挡风玻璃、车厢加热器、车厢冷却器、辅助风扇、音响系统、电动车窗致动器、无线通信装置、指示器或用于车辆使用和适居性所必需的其它用电装置(electricaldraws)。为了替代被用掉的电能，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，使用行星齿轮组的功率分流式构造)。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、发电机以及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(integratedstartergenerator,isg)。起动发电一体机可设置为使发动机曲柄转动，并在发动机被启动后产生电力。
混合动力车辆控制器可包括用于控制多个车辆系统的多个控制器(在此称为控制器)。例如，控制器可以是车辆系统控制器/动力传动系统控制模块(vsc/pcm)。就此而言，vsc/pcm的车辆发动机启动/停止控制部分可以是嵌入在vsc/pcm中的软件，或者可以是单独的硬件装置。控制器通常包括彼此协作以执行一系列操作的任意数量的处理器、asic、ic、存储器(例如，闪存、rom、ram、eprom和/或eeprom)和软件代码。控制器内的微处理器还可包括用于提供定时和同步的时钟。控制器可通过can总线或控制器局域网或使用其它通信协议与其它部件通信。
控制器可被配置为使电池具有最佳的荷电状态(stateofcharge,soc)，所述最佳的荷电状态通常低于最大的电池荷电水平。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水平可能是不确定的，因此可将电池(阵列)的目标设置到假定的最大荷电水平的70％。根据制造商的规范或要求，该70％的目标可设定得更高或更低。在本公开中可以设想所述目标可被设定为实际最大的电池荷电水平或者可设定为较低的值。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。
控制器可被配置有在数值上相邻于或低于目标的第一预定范围。例如，目标可以是70％的soc，第一预定范围将会是70％和68％之间的soc。可基于电池出厂前的校准来改变该68％的soc值，或者可基于电池在使用期间经历的环境条件来对该68％的soc值进行校准。可通过用户或与工厂进行沟通来设定该配置数据。对于本公开，准确的阈值不是特定的。控制器可被配置为使得当soc在第一预定范围内时，当存在发动机停止/启动条件时发动机可自动停止或自动启动。
控制器可被配置有在数值上相邻于或低于第一预定范围的第二预定范围。例如，第一预定范围可设定为70％至68％之间的soc，而第二预定范围可设定为68％至67％之间的soc(即，第一预定范围和第二预定范围在数值上彼此相邻)。每个范围可包括阈值数。控制器可被配置为使得当soc在第二预定范围内，当存在发动机启动条件时发动机可自动启动。控制器还可被配置为使得当在第二预定范围内发生发动机自动启动时，控制器将阻止发生自动停止，直到已经达到目标为止。
当soc在第一预定范围内的同时发动机启动条件出现时，控制器可启动发动机。控制器可使发动机运行直到所述条件不再存在或soc达到目标soc为止(以先出现者为准)。
当soc在第二预定范围内的同时发动机启动条件出现时，控制器可启动发动机。第二预定范围可低于第一预定范围。控制器可使发动机运行直到soc达到目标soc为止。
控制器可被配置为当soc降低到第二预定范围以下时，即使不存在条件也自动启动发动机，这可被称为条件不足的发动机自动启动。在第二预定范围的下阈值和条件不足的发动机自动启动之间可能存在死区。这意味着控制器可被配置为使得预定范围的下阈值被设定为67％，当soc降低到65％以下时，将发生条件不足的发动机自动启动。
控制器还可被配置为当soc降低到最小阈值以下时，抑制自动启动。发动机启动需要大的起动电流，这会在电池上造成大的负载。控制器可防止发动机在低于该阈值时自动启动，并且需要执行冷的、用户发起的启动。这防止当存在发动机启动故障时由于尝试再启动发动机而在电池上引起的额外的消耗。该最小阈值的示例性设置是60％的soc。
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。发动机可直接机械连接到isg14。isg可电连接到电池16和电负载18。电池16可连接到电负载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几个阶段。“自动停止开始”标志发动机自动停止事件的开始。“准备发动机自动停止”是车辆系统和发动机为即将到来的发动机停止做准备的时间段。“燃料切断”标志流动到发动机的燃料被停止的时间点。“发动机停止”是发动机转速降低至0的时间段。“低于燃料重新启动(belowfuelrestart)”标志如果在“发动机停止”阶段请求重新启动则会需要接合起动机来使发动机曲柄转动的时间点(如果在“低于燃料重新启动”之前和“发动机停止”阶段期间请求重新启动，则可通过使燃料回流而使发动机重新启动)。“发动机转速＝0”标志发动机转速接近或等于0的时间点。“发动机已经自动停止”是发动机关闭期间的时间段。“起动机接合”标志(响应于检测到发动机自动启动条件)起动机启动以使发动机曲柄开始转动从而起动发动机的时间点。“起动机起动发动机”是在发动机不能在自身的动力下起动的时间段。“起动机断开”标志发动机能够在自身的动力下起动的时间点。“发动机转速增加”是在发动机的转速增加到它的运行转速(处于或高于目标怠速转速的转速)的时间段。最后，“自动启动结束”标志发动机的转速达到其运行转速的时间点。
在至少一个示例中，当发动机还未到达“低于燃料重新启动”而soc降低到最小阈值以下时，控制器可允许自动启动。这可以是因为，除非发动机降低到“低于燃料重新启动”，否则不需要来自起动机的额外的起动，发动机能够利用燃料的回注而简单地重新启动。
现在参照图3，描述了车辆控制器执行本公开的实施例的方法100。方法100旨在持续运行。在步骤101中，控制器接收电池电压并确定电池soc。在步骤102中，控制器接收发动机状态并确定发动机状态。在步骤104中，控制器确定发动机是否开启。如果发动机是开启的，则在步骤106中，控制器确定soc是否低于目标。
如果soc不低于目标，并且发动机是开启的，则控制器可在步骤108中使发动机自动停止。
如果soc低于目标，则控制器可在步骤110中确定发动机是否是由于在第一预定范围中的条件而自动启动的。如果步骤110为否，则控制器可返回并重新开始所述过程。
如果步骤110为是，则控制器可在步骤112中确定是否存在自动启动条件。如果在步骤112中确定存在自动启动条件，则控制器可返回并重新开始所述过程。
如果在步骤112中确定不存在自动启动条件，则控制器可在步骤114中使发动机自动停止并重新开始所述过程。
继续参照图3，在步骤104中，如果控制器确定发动机是关闭的，则在步骤116中，控制器可确定soc是否低于目标。如果soc不低于目标，则控制器可返回并重新开始所述过程。
在步骤116中，如果控制器确定soc低于目标，则在步骤118中，控制器确定soc是否低于抑制发动机自动启动的最小阈值。在确定soc低于抑制发动机自动启动的最小阈值后，在步骤120中，控制器可抑制发动机自动启动并且要求发动机冷启动。
如果步骤118的结果为否，则在步骤122中，控制器可确定是否存在自动启动条件。如果在步骤122中存在自动启动条件，则在步骤124中，发动机将自动启动，并且控制器可返回并重新开始所述过程。
如果步骤122的结果为否，则在步骤126中，控制器可确定soc是否低于最小的期望的电池水平。如果在步骤126中，soc低于最小的期望的电池水平，则在步骤128中，控制器可自动启动发动机。否则，控制器可返回并重新开始所述过程。
现在参照图4，描述了车辆控制器执行本公开的实施例的曲线图200。从图表的左边开始向右进行，在点202处，控制器确定电池的soc。随着soc因电负载的启用而开始降低，soc降低至第二预定范围以下。随后在点204处，控制器在不存在自动启动条件的情况下使发动机自动启动。抑制发动机自动停止直到soc大于目标为止。一旦soc大于目标，就在点206处使发动机自动停止以使soc减小。然后，在点208处，soc落入在第一预定范围内。在点208处，存在发动机自动启动条件，发动机自动启动以增加电池的soc。在点210处，发动机自动启动条件停止，发动机自动停止。soc在第一预定范围内开始再次降低，直到在点212处存在另一发动机自动启动条件为止。发动机对电池进行充电直到电池的soc不低于目标为止。在点214处，一旦soc达到目标，即使存在发动机自动启动条件，发动机仍自动停止。在不存在发动机自动启动的情况下，soc开始减小经过第一预定范围。soc落入在第二预定范围内并且soc继续降低，直到在点216处出现自动启动条件。发动机自动启动，并且soc开始增加。在点218处，尽管自动启动条件停止，但仍保持发动机自动启动。随后soc达到目标，发动机自动停止。
现在参照图5，状态图300描述了本公开的至少一个实施例。以状态302开始，发动机关闭，并且发动机可自动启动。如果soc低于目标，在第一预定范围内，并且存在自动启动条件，则发动机可自动启动，系统可进入状态304。当自动启动条件停止或soc大于或等于目标时，系统可返回到状态302。当soc在最小阈值以下时，系统可进入状态306。当soc大于或等于最小阈值时，系统可返回到状态302。
从状态302来看，如果soc低于第二预定范围，则系统可在进入状态308的同时启动发动机并抑制发动机自动停止。然后，当soc大于或等于目标时，系统可返回到状态302。当soc低于目标，在第二预定范围内，并且存在自动启动条件时，系统也可行进至状态308。然后，系统可停留在状态308，直到soc大于或等于目标为止。
在此公开的过程、方法或算法可被传输到处理装置、控制器或计算机或者由处理装置、控制器或计算机实现，处理装置、控制器或计算机可包括任何现存的可编程电子控制单元或专用的电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可被存储为可能由控制器或计算机以多种形式执行的数据和指令，该数据和指令包括但不限于，永久地存储在不可写存储介质(诸如rom装置)上的信息、可变地存储在可写存储介质(诸如软盘、磁带、cd、ram装置和其它磁性介质和光学介质)上的信息。所述过程、方法或算法还可在软件可执行对象中实现。可替代地，所述过程、方法或算法可利用合适的硬件组件(诸如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、状态机、控制器或其它硬件组件或装置)或者硬件、软件和固件组件的组合而整体或部分地实现。
虽然以上描述了示例性实施例，但这些实施例并不意在描述本发明的所有可能的形式。更确切地，说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可做出各种改变。此外，可将各种实现的实施例的特征进行组合以形成本发明的进一步的实施例。