用於確定內燃機的起動器電池在起停操作模式下起動的能力的方法和裝置的製作方法

2024-01-30 03:14:15

專利名稱：用於確定內燃機的起動器電池在起停操作模式下起動的能力的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於確定內燃機的起動器電池在內燃機的起停操作模式期間持續提供動力的能力的方法和裝置。
背景技術：
在具有起停功能的機動車輛中，內燃機能夠在不需要推進力時(例如在交通信號燈處等待時)自動停止(也就是說關閉)，並且能夠在駕駛員再次需要推進力時自動重新啟動(也就是說起動)。這種類型的起停操作模式減少燃料消耗和噪聲排放。在內燃機已自動停止之後，起停系統必須確保起動器電池能夠維持這樣的電壓， 該電壓既能滿足機動車輛在停止階段的電流消耗又能滿足內燃機的重新啟動。許多起停系統使用電池監測系統，電池監測系統連續測量流入和流出電池的電流並且整合測量信號， 以從中獲得起動器電池的充電狀態。如果充電狀態達到預定標準，則認為電池能夠維持其電壓。然而，電流測量需要電流傳感器，通常為支路電流傳感器或者霍爾傳感器。兩種類型的傳感器較複雜並且佔起停系統的成本中的相當一部分。此外，由於結構的原因，有利的是電池監測系統使用專用控制器，然而，這需要額外費用，特別是因為需要用於連接至其它控制器的通信線路。EP1207297A2公開了一種用於確定具有起停功能的內燃機的起動器電池起動的能力的方法和裝置，其中基於內燃機起動期間整個起動器電池的壓降來估測起動的能力。為此，還必須知道起動器電池的充電狀態，起動器電池的充電狀態通過電池監測系統進行確定。然而，因為不需要進行大電流測量，因此電池監測系統的電流傳感器不必設計成非常復
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發明內容
本發明是基於提供一種能夠以特別簡單且可靠的方式確定內燃機的起動器電池在起停操作模式下起動的能力的方法以及裝置的問題。該問題通過具有獨立專利權利要求的特徵的方法和裝置得以解決。在從屬專利權利要求中描述了本發明的有利的改進。本發明利用了這樣的實事，將來自內燃機的機械能轉換成電能的交流發電機 ("dynamos")現在通常具有允許對發電機的輸出電壓進行調節的集成的電子系統，只要發電機上的電負載不超過供給至發電機的機械能，發電機就能保持它的電壓恆定。這種類型的發電機(在各階段可選擇性地用作輔助車輛推進的電機和/或用作起動器)的使用可以提供用於識別起動器電池在車輛的起停操作模式期間持續提供動力的能力的新的直接的方法。當內燃機正在運行時，發電機的輸出電壓首先從設定值(例如，在12伏車載電子系統中為14V)下降至較低值。優選地，該較低值被首先選擇為低至足夠使得電池向車載電子系統上的負載放電，其次選擇為高至足夠使得車載電子系統上的所有負載能夠由發電機繼續操作。12伏的車載電子系統中合適的較低值可以是例如IlV或者更小。降低發電機的輸出電壓最初使電池電壓快速下降，然後較慢地下降至與負載對應並且通常在幾秒種後不再有很大程度的變化的值。一旦電池電壓已經穩定至足夠的程度(例如在發電機的輸出電壓下降後的三秒)，測量電池電壓，並將電池電壓與基本上選擇作為電池電壓的額定值的預定閾值(例如，在12伏車載電子系統中為12V)進行比較。在例如三秒的這個時間段(在所述時間段發電機的輸出電壓是下降的)過去之後，能夠使所述輸出電壓回復至其設定值。如果在發電機的輸出電壓降低時測得的電池電壓大於預定閾值，則判斷電池起動的能力是足夠的，並且車輛在例如交通信號燈處停止之後，允許內燃機自動停止。否則，內燃機的自動停止是禁止的。當車輛正在移動時可以實施上述過程，因此，當車輛在交通信號燈處停止並且估測電池的充電狀態足以確保在發動機停止時向負載提供動力以及在隨後重新起動的情況下還要向起動器提供動力時，可以立即停止內燃機。該策略可靠地確保電池在兩次停止情況之間不會放電。由於操作條件(具體為電池的充電狀態和溫度以及車載電子系統上所有負載所提供的負載)通常不會快速或者連續變化，因此沒有必要針對每次起停事件降低發電機的輸出電壓，除了例如僅在新旅程的開始時或者在較長時間間隔之後。在中間時期中，足以將在前次發動機停止事件結束時測得的電池電壓(不是發電機的輸出電壓已下降時測得的電池電壓)與針對每次發動機停止事件的預定閾值進行比較。根據本發明的方法不涉及現有技術試圖確定的電池的充電狀態的任何絕對值，而是與電池的充電狀態一起還內在地考慮了諸如車載電子系統中實際電流需求和起動器電池的溫度(在現有技術中被另外確定並使用)的影響，以確定起動的實際能力。因此，根據本發明的方法明顯更加簡單、更加可靠且更加強健。與在起動階段需要進行電流測量的已知方法相比，根據本發明的方法能夠在車輛移動的同時進行實施，優選在交通信號燈處車輛慢下來並因此預期將要停止時進行實施。 因此，根據本發明的方法還在較長、不間斷的旅程結束時提供可靠的結果。


下面將參照附圖通過示例更詳細地解釋本發明，在附圖中圖1示出用於確定內燃機的起動器電池在起停操作模式下起動的能力的裝置的大致電路圖；圖2示出內燃機的起停操作的流程圖，其考慮到已確定的起動器電池起動的能力；圖3示出作為圖2的起停操作模式的一部分實施的電池狀態識別過程的詳細流程圖；以及圖4示出由發電機提供的並在整個起動器電池上測得的電壓和電流的正時圖。
具體實施例方式如圖1所示，原理上，在機動車輛中，輸出電壓可調的發電機2、用作起動器電池的電池4以及電負載6並聯連接。與並聯電路的兩個電極相連的一對電壓測量線路8和10通向控制裝置12。此外，用於傳輸控制信號的控制線路14(虛線所示的)設置在發電機2和控制裝置12之間。控制線路14可以是雙向設計，為了達到此處所描述的目的，僅僅需要控制裝置12的能夠對發電機2提供的輸出電壓進行調節的功能。控制裝置12以下面進一步更詳細地描述的方式來確定電池4的充電狀態，並且向車輛的電子控制單元(圖未示)輸出所述的充電狀態。下面參照12伏車載電子系統，通過示例對與圖1所示的裝置一起實施的方法進行解釋說明。本領域技術人員很清楚的是該方法能夠以其它車載電子系統電壓進行實施；對於本領域技術人員而言，該方法能夠實施的方式也是清楚的。如圖2所示，該方法開始於初始狀態(Si)，在初始狀態，內燃機正在運行並且發電機2向電負載6提供約14V的電壓。當車輛正在移動(S2)並且接近例如交通信號燈並因此慢下來(S； )時，實施下面進一步更詳細地解釋的電池狀態識別過程(S4)。當車輛在交通信號燈處停止(S5)時，基於電池狀態識別過程(S4)的結果做出決定(S6)，以確定是允許發動機停止運行(S7)，還是阻止和禁止發動機停止運行(S8)。當允許發動機停止運行並且發動機停止(S9)、交通信號燈隨後變綠且駕駛員釋放制動器(SlO)時，測量實際電池電壓(S11)，然後起動發動機，駕駛員壓下加速器並駛離(S12)。相比之下，當禁止發動機停止運行、發動機因此繼續運行(SU)、交通信號燈在一段時間之後變綠且駕駛員釋放制動器 (S14)時，在繼續旅程(S15)之前不測量實際電池電壓。不言而喻，上述電池狀態識別過程的時機不是強制性的；原理上，還能夠在具體時間間隔或者具體距離間隔(考慮相應的駕駛狀態)處實施所述電池狀態識別過程。圖2的方塊S4中的電池狀態識別過程以圖3所示的方式進行實施。在步驟S16 中進行核查以確定是否知道圖2的步驟Sll中最新測得的電池電壓。如果不知道，或者如果這是不用的值，則將發電機2的輸出電壓調節至低於設定值14V的值，具體調節至11伏的最大值。結果，負載6仍然僅由電池4提供動力(S18)。在三秒的等待時間(S19)之後， 測量電池電壓(S20)，並且再次將發電機2的輸出電壓調節至設定值14V(S21)。此後，當步驟S16中的核查表明已經知道先前測得的電池電壓時，在步驟S22中進行核查以確定先前在步驟S16中測得的電池電壓或者在步驟S20中剛剛測得的電池電壓是否大於車載電子系統的額定電壓12V。如果大於，則判斷起動器電池起動的能力是足夠的 (S23)，如果不大於，則判斷起動器電池起動的能力是不足的(SM)。然後，該方法繼續圖2 中的步驟S5。在圖4中，按序從上至下繪製出圖3所示的過程中的發電機2的電壓、由發電機 2供至車載電子系統的電流、電池電流(充電電流為正，放電電流為負)和電池電壓經歷相同的5秒時間間隔的圖。在開始處，發電機2提供14V的輸出電壓。發電機2以約30A的電流對電池4進行充電，並另外向負載6提供約50A的電流。因此，發電機2的總輸出電流略大於80A。幾秒種後，發電機2的輸出電壓降至11V。然後，發電機2不再對電池4進行充電， 也不向負載6提供動力。相反，電池不得不向負載6提供約50A的電流。結果，電池電壓下降。在發電機電壓下降後的三秒，電池電壓已經下落至約12. 2V。由於該值在車載電子系統額定電壓12V以上，因此在車輛停止之後允許起停系統將內燃機停下來。
通常，因為不能獲取用於操作內燃機所需的電流，所以內燃機的停止通常導致電池上的電負載減小。這並未顯示在圖4中，也沒有顯示發電機電壓在電壓比較之後或者發動機停止之後的狀態。
權利要求
1.一種用於確定內燃機的起動器電池(4)在所述內燃機的起停操作模式期間持續提供動力的能力的方法，其中a)所述內燃機驅動輸出電壓可調的發電機0)，b)在所述內燃機正在運行時，在預定時間段將所述發電機O)的輸出電壓調節至低於設定值的較低值(S17至S21)，c)在臨近所述預定時間段結束時測量電池電壓(S20)，d)將在臨近所述預定時間段結束時測得的電池電壓與預定閾值進行比較(S22)，以及e)如果在臨近所述預定時間段結束時測得的電池電壓超過所述預定閾值，則判斷所述起動器電池(4)起動的能力是足夠的(S23)。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述預定時間段為幾秒，優選為約三秒。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中在預定時間段所述發電機(2)的輸出電壓所調節至的低於所述設定值的所述較低值比電池電壓的額定值低至少約IV，或者為電池電壓的所述額定值的約90%。
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述預定閾值等於或者約等於電池電壓的所述額定值。
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中如果步驟d)中的比較表明在臨近所述預定時間段結束時測得的電池電壓低於所述預定閾值，則判斷所述起動器電池(4)起動的能力是不足的。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中如果判斷所述起動器電池(4)起動的能力是足夠的，則在所述機動車輛停止之後，能夠自動停止所述內燃機，否則禁止自動停止所述內燃機。
7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中在機動車輛中實施所述方法，在所述方法中，在所述機動車輛正移動時並且在所述機動車輛將要停止之前，實施步驟b)至d)和 /或步驟e)。
8.根據權利要求7所述的方法，其中每次在所述機動車輛停止前不實施步驟b)至d)，在不實施步驟b)至d)的情況下，如果在先前發動機停止情況結束時測得的電池電壓(S16)超過所述預定閾值(S22)，則在步驟e)中判斷所述起動器電池(4)起動的能力是足夠的(S23)。
9.一種用於確定內燃機的起動器電池(4)在所述內燃機的起停操作模式期間持續提供動力的能力的裝置，其中所述裝置被設計為實施根據前述權利要求中任一項所述的方法。
全文摘要
本發明涉及一種用於確定內燃機的起動器電池在內燃機的起停操作模式期間持續提供動力的能力的方法，內燃機驅動輸出電壓可調的發電機。在內燃機正在運行時，在預定時間段將發電機的輸出電壓調節至低於設定值的較小值(S17至S21)。在臨近預定時間段結束時測量電池電壓(S20)。將在臨近預定時間段結束時測得的電池電壓與預定閾值進行比較(S22)。如果在臨近預定時間段結束時測得的電池電壓超過預定閾值(S22)，則判斷起動器電池起動的能力是足夠的(S23)。
文檔編號G01R31/36GK102540082SQ20111030159
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月27日 優先權日2010年10月4日
發明者B·佛裡克, E·卡頓, M·愛佛特, R·赫克 申請人:福特環球技術公司