专利名称：用于确定内燃机的起动器电池在起停操作模式下起动的能力的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定内燃机的起动器电池在内燃机的起停操作模式期间持续提供动力的能力的方法和装置。
背景技术：
在具有起停功能的机动车辆中，内燃机能够在不需要推进力时(例如在交通信号灯处等待时)自动停止(也就是说关闭)，并且能够在驾驶员再次需要推进力时自动重新启动(也就是说起动)。这种类型的起停操作模式减少燃料消耗和噪声排放。在内燃机已自动停止之后，起停系统必须确保起动器电池能够维持这样的电压， 该电压既能满足机动车辆在停止阶段的电流消耗又能满足内燃机的重新启动。许多起停系统使用电池监测系统，电池监测系统连续测量流入和流出电池的电流并且整合测量信号， 以从中获得起动器电池的充电状态。如果充电状态达到预定标准，则认为电池能够维持其电压。然而，电流测量需要电流传感器，通常为支路电流传感器或者霍尔传感器。两种类型的传感器较复杂并且占起停系统的成本中的相当一部分。此外，由于结构的原因，有利的是电池监测系统使用专用控制器，然而，这需要额外费用，特别是因为需要用于连接至其它控制器的通信线路。EP1207297A2公开了一种用于确定具有起停功能的内燃机的起动器电池起动的能力的方法和装置，其中基于内燃机起动期间整个起动器电池的压降来估测起动的能力。为此，还必须知道起动器电池的充电状态，起动器电池的充电状态通过电池监测系统进行确定。然而，因为不需要进行大电流测量，因此电池监测系统的电流传感器不必设计成非常复
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发明内容
本发明是基于提供一种能够以特别简单且可靠的方式确定内燃机的起动器电池在起停操作模式下起动的能力的方法以及装置的问题。该问题通过具有独立专利权利要求的特征的方法和装置得以解决。在从属专利权利要求中描述了本发明的有利的改进。本发明利用了这样的实事，将来自内燃机的机械能转换成电能的交流发电机 ("dynamos")现在通常具有允许对发电机的输出电压进行调节的集成的电子系统，只要发电机上的电负载不超过供给至发电机的机械能，发电机就能保持它的电压恒定。这种类型的发电机(在各阶段可选择性地用作辅助车辆推进的电机和/或用作起动器)的使用可以提供用于识别起动器电池在车辆的起停操作模式期间持续提供动力的能力的新的直接的方法。当内燃机正在运行时，发电机的输出电压首先从设定值(例如，在12伏车载电子系统中为14V)下降至较低值。优选地，该较低值被首先选择为低至足够使得电池向车载电子系统上的负载放电，其次选择为高至足够使得车载电子系统上的所有负载能够由发电机继续操作。12伏的车载电子系统中合适的较低值可以是例如IlV或者更小。降低发电机的输出电压最初使电池电压快速下降，然后较慢地下降至与负载对应并且通常在几秒种后不再有很大程度的变化的值。一旦电池电压已经稳定至足够的程度(例如在发电机的输出电压下降后的三秒)，测量电池电压，并将电池电压与基本上选择作为电池电压的额定值的预定阈值(例如，在12伏车载电子系统中为12V)进行比较。在例如三秒的这个时间段(在所述时间段发电机的输出电压是下降的)过去之后，能够使所述输出电压回复至其设定值。如果在发电机的输出电压降低时测得的电池电压大于预定阈值，则判断电池起动的能力是足够的，并且车辆在例如交通信号灯处停止之后，允许内燃机自动停止。否则，内燃机的自动停止是禁止的。当车辆正在移动时可以实施上述过程，因此，当车辆在交通信号灯处停止并且估测电池的充电状态足以确保在发动机停止时向负载提供动力以及在随后重新起动的情况下还要向起动器提供动力时，可以立即停止内燃机。该策略可靠地确保电池在两次停止情况之间不会放电。由于操作条件(具体为电池的充电状态和温度以及车载电子系统上所有负载所提供的负载)通常不会快速或者连续变化，因此没有必要针对每次起停事件降低发电机的输出电压，除了例如仅在新旅程的开始时或者在较长时间间隔之后。在中间时期中，足以将在前次发动机停止事件结束时测得的电池电压(不是发电机的输出电压已下降时测得的电池电压)与针对每次发动机停止事件的预定阈值进行比较。根据本发明的方法不涉及现有技术试图确定的电池的充电状态的任何绝对值，而是与电池的充电状态一起还内在地考虑了诸如车载电子系统中实际电流需求和起动器电池的温度(在现有技术中被另外确定并使用)的影响，以确定起动的实际能力。因此，根据本发明的方法明显更加简单、更加可靠且更加强健。与在起动阶段需要进行电流测量的已知方法相比，根据本发明的方法能够在车辆移动的同时进行实施，优选在交通信号灯处车辆慢下来并因此预期将要停止时进行实施。 因此，根据本发明的方法还在较长、不间断的旅程结束时提供可靠的结果。
下面将参照附图通过示例更详细地解释本发明，在附图中图1示出用于确定内燃机的起动器电池在起停操作模式下起动的能力的装置的大致电路图；图2示出内燃机的起停操作的流程图，其考虑到已确定的起动器电池起动的能力；图3示出作为图2的起停操作模式的一部分实施的电池状态识别过程的详细流程图；以及图4示出由发电机提供的并在整个起动器电池上测得的电压和电流的正时图。
具体实施例方式如图1所示，原理上，在机动车辆中，输出电压可调的发电机2、用作起动器电池的电池4以及电负载6并联连接。与并联电路的两个电极相连的一对电压测量线路8和10通向控制装置12。此外，用于传输控制信号的控制线路14(虚线所示的)设置在发电机2和控制装置12之间。控制线路14可以是双向设计，为了达到此处所描述的目的，仅仅需要控制装置12的能够对发电机2提供的输出电压进行调节的功能。控制装置12以下面进一步更详细地描述的方式来确定电池4的充电状态，并且向车辆的电子控制单元(图未示)输出所述的充电状态。下面参照12伏车载电子系统，通过示例对与图1所示的装置一起实施的方法进行解释说明。本领域技术人员很清楚的是该方法能够以其它车载电子系统电压进行实施；对于本领域技术人员而言，该方法能够实施的方式也是清楚的。如图2所示，该方法开始于初始状态(Si)，在初始状态，内燃机正在运行并且发电机2向电负载6提供约14V的电压。当车辆正在移动(S2)并且接近例如交通信号灯并因此慢下来(S； )时，实施下面进一步更详细地解释的电池状态识别过程(S4)。当车辆在交通信号灯处停止(S5)时，基于电池状态识别过程(S4)的结果做出决定(S6)，以确定是允许发动机停止运行(S7)，还是阻止和禁止发动机停止运行(S8)。当允许发动机停止运行并且发动机停止(S9)、交通信号灯随后变绿且驾驶员释放制动器(SlO)时，测量实际电池电压(S11)，然后起动发动机，驾驶员压下加速器并驶离(S12)。相比之下，当禁止发动机停止运行、发动机因此继续运行(SU)、交通信号灯在一段时间之后变绿且驾驶员释放制动器 (S14)时，在继续旅程(S15)之前不测量实际电池电压。不言而喻，上述电池状态识别过程的时机不是强制性的；原理上，还能够在具体时间间隔或者具体距离间隔(考虑相应的驾驶状态)处实施所述电池状态识别过程。图2的方块S4中的电池状态识别过程以图3所示的方式进行实施。在步骤S16 中进行核查以确定是否知道图2的步骤Sll中最新测得的电池电压。如果不知道，或者如果这是不用的值，则将发电机2的输出电压调节至低于设定值14V的值，具体调节至11伏的最大值。结果，负载6仍然仅由电池4提供动力(S18)。在三秒的等待时间(S19)之后， 测量电池电压(S20)，并且再次将发电机2的输出电压调节至设定值14V(S21)。此后，当步骤S16中的核查表明已经知道先前测得的电池电压时，在步骤S22中进行核查以确定先前在步骤S16中测得的电池电压或者在步骤S20中刚刚测得的电池电压是否大于车载电子系统的额定电压12V。如果大于，则判断起动器电池起动的能力是足够的 (S23)，如果不大于，则判断起动器电池起动的能力是不足的(SM)。然后，该方法继续图2 中的步骤S5。在图4中，按序从上至下绘制出图3所示的过程中的发电机2的电压、由发电机 2供至车载电子系统的电流、电池电流(充电电流为正，放电电流为负)和电池电压经历相同的5秒时间间隔的图。在开始处，发电机2提供14V的输出电压。发电机2以约30A的电流对电池4进行充电，并另外向负载6提供约50A的电流。因此，发电机2的总输出电流略大于80A。几秒种后，发电机2的输出电压降至11V。然后，发电机2不再对电池4进行充电， 也不向负载6提供动力。相反，电池不得不向负载6提供约50A的电流。结果，电池电压下降。在发电机电压下降后的三秒，电池电压已经下落至约12. 2V。由于该值在车载电子系统额定电压12V以上，因此在车辆停止之后允许起停系统将内燃机停下来。
通常，因为不能获取用于操作内燃机所需的电流，所以内燃机的停止通常导致电池上的电负载减小。这并未显示在图4中，也没有显示发电机电压在电压比较之后或者发动机停止之后的状态。
权利要求
1.一种用于确定内燃机的起动器电池(4)在所述内燃机的起停操作模式期间持续提供动力的能力的方法，其中a)所述内燃机驱动输出电压可调的发电机0)，b)在所述内燃机正在运行时，在预定时间段将所述发电机O)的输出电压调节至低于设定值的较低值(S17至S21)，c)在临近所述预定时间段结束时测量电池电压(S20)，d)将在临近所述预定时间段结束时测得的电池电压与预定阈值进行比较(S22)，以及e)如果在临近所述预定时间段结束时测得的电池电压超过所述预定阈值，则判断所述起动器电池(4)起动的能力是足够的(S23)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定时间段为几秒，优选为约三秒。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在预定时间段所述发电机(2)的输出电压所调节至的低于所述设定值的所述较低值比电池电压的额定值低至少约IV，或者为电池电压的所述额定值的约90%。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述预定阈值等于或者约等于电池电压的所述额定值。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中如果步骤d)中的比较表明在临近所述预定时间段结束时测得的电池电压低于所述预定阈值，则判断所述起动器电池(4)起动的能力是不足的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中如果判断所述起动器电池(4)起动的能力是足够的，则在所述机动车辆停止之后，能够自动停止所述内燃机，否则禁止自动停止所述内燃机。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在机动车辆中实施所述方法，在所述方法中，在所述机动车辆正移动时并且在所述机动车辆将要停止之前，实施步骤b)至d)和 /或步骤e)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中每次在所述机动车辆停止前不实施步骤b)至d)，在不实施步骤b)至d)的情况下，如果在先前发动机停止情况结束时测得的电池电压(S16)超过所述预定阈值(S22)，则在步骤e)中判断所述起动器电池(4)起动的能力是足够的(S23)。
9.一种用于确定内燃机的起动器电池(4)在所述内燃机的起停操作模式期间持续提供动力的能力的装置，其中所述装置被设计为实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于确定内燃机的起动器电池在内燃机的起停操作模式期间持续提供动力的能力的方法，内燃机驱动输出电压可调的发电机。在内燃机正在运行时，在预定时间段将发电机的输出电压调节至低于设定值的较小值(S17至S21)。在临近预定时间段结束时测量电池电压(S20)。将在临近预定时间段结束时测得的电池电压与预定阈值进行比较(S22)。如果在临近预定时间段结束时测得的电池电压超过预定阈值(S22)，则判断起动器电池起动的能力是足够的(S23)。
文档编号G01R31/36GK102540082SQ20111030159
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月27日 优先权日2010年10月4日
发明者B·佛里克, E·卡顿, M·爱佛特, R·赫克 申请人:福特环球技术公司