停止‑啟動車輛及其控制方法與流程

2023-06-30 09:28:56

本公開涉及具有配備為自動停止和自動啟動的發動機的機動車輛，具體涉及商用車輛或警用車輛。

背景技術：

停止/啟動車輛可配備有發動機自動停止特徵。在車輛操作的特定時間段期間，該特徵關閉發動機以節約燃料。例如，當車輛在交通堵塞或在停車燈處停止時可啟動自動停止特徵，而不是允許發動機怠速。當駕駛員鬆開制動器或致動加速器時發動機可重新啟動。

技術實現要素：

根據本公開的控制停止-啟動車輛的方法包括：響應於發動機處於自動停止狀況和指示駕駛員離開車輛的信號，保持發動機處於自動停止狀況、固定車輪不旋轉並降低便利特徵功率消耗。

根據各個實施例，降低便利特徵功率消耗可包括停用氣候控制系統、停用加熱座椅系統和/或停用氣候鼓風機冷卻風扇。

根據各個額外的實施例，指示駕駛員離開車輛的信號可包括駕駛員座位安全帶解開和/或駕駛員車門打開。

根據一個實施例，保持發動機處於自動停止狀況獨立於發動機自動停止經過的時間。

根據額外的實施例，禁止車輪旋轉包括將車輛變速器換擋為駐車(park)擋或接合車輛駐車制動器。

根據本公開的車輛包括具有自動停止和自動啟動功能的發動機以及控制器。控制器被配置為：響應於發動機自動停止和指示駕駛員離開車輛的信號，禁止自動啟動功能、禁止車輪旋轉並降低便利特徵功率消耗。

根據各個實施例，所述車輛是商用車輛或警用車輛。

根據一個實施例，車輛還包括氣候控制系統，並且降低便利特徵功率消耗包括降低氣候控制系統的功率消耗。這可包括停用氣候控制系統和/或停用氣候控制系統的氣候鼓風機冷卻風扇。

根據另一實施例，車輛還包括加熱座椅，並且降低便利特徵功率消耗包括停用加熱座椅。

根據另一實施例，車輛還包括座椅安全帶傳感器，座椅安全帶傳感器被配置為用信號表示駕駛員座椅安全帶的接合狀態或分離狀態，並且指示駕駛員離開車輛的信號包括來自座椅安全帶傳感器的指示駕駛員座椅安全帶已分離的信號。

根據額外的實施例，車輛還包括車門傳感器，車門傳感器被配置為用信號表示駕駛員車門的打開狀態或關閉狀態，並且指示駕駛員離開車輛的信號包括來自車門傳感器的指示駕駛員車門已打開的信號。

根據進一步的實施例，控制器被配置為通過命令變速器換擋為park擋和/或通過命令駐車制動器接合而禁止車輪旋轉。

根據又一實施例，控制器被配置為禁止自動啟動功能獨立於發動機停止經過的時間。

根據本公開的控制車輛的方法包括：響應於發動機自動停止和指示駕駛員離開車輛的信號，固定牽引車輪不旋轉、將便利特徵功率消耗從第一狀態修改為減小的第二狀態並保持發動機處於自動停止狀況。所述方法還包括：響應於指示駕駛員返回車輛的信號，將便利特徵的功率消耗修改為所述第一狀態。

根據本公開的實施例提供了多個優點。例如，根據本公開的實施例可在駕駛員離開車輛時保持車輛靜止並延長發動機自動停止的可用時間。這可以增加燃料經濟性，進而提高用戶滿意度。

當在下文結合附圖對優選實施例進行詳細描述時，上述優點和其它優點以及本公開的特徵將更加明顯。

附圖說明

圖1是示出自動停止期間的發動機狀態的曲線圖；

圖2是停止/啟動車輛的框圖；

圖3是示出用於控制停止/啟動車輛的算法的流程圖。

具體實施方式

在此描述本公開的實施例。然而，應當理解的是，所公開的實施例僅為示例，其它實施例可採取各種和替代的形式。附圖無需按比例繪製；可誇大或最小化一些特徵以示出特定部件的細節。因此，此處所公開的具體結構和功能細節不應被解釋為限制，而僅僅作為教導本領域技術人員以多種形式利用本發明的代表性基礎。如本領域普通技術人員將理解的，參照任一附圖示出和描述的各個特徵可與一個或更多個其它附圖中示出的特徵組合以產生未明確示出或描述的實施例。示出的特徵的組合為典型應用提供代表性實施例。然而，與本公開的教導一致的特徵的多種組合和變型可被期望用於特定的應用或實施方式。

停止/啟動車輛由傳統的內燃發動機提供動力並配備控制自動停止和自動啟動功能的停止/啟動系統。當車輛停止並且不需要發動機用於推進或其它目的時，停止/啟動系統可自動停止發動機。一段時間後，當需要發動機用於推進或其它目的時，停止/啟動系統可自動啟動發動機。通過在怠速時停止發動機，降低了整體燃料消耗。與真正的混合動力車輛不同，停止/啟動車輛不能夠純電動推進。進一步與真正的混合動力車輛不同的，停止/啟動車輛不配備牽引電池。但它們通常包括傳統的啟動、照明和點火(sli)電池。

控制器可發起發動機的自動停止或自動啟動。例如，當車輛將要停止時，控制器可發出命令以開始使發動機停止的過程，從而防止交流發電機或起動發電一體機(integratedstartergenerator)將電流提供給電負載。在發動機停止時，電池可向電負載提供電流。當在發動機自動停止之後分離制動踏板(和/或接合加速踏板)時，控制器可發出命令以開始使發動機啟動的過程，從而使交流發電機或起動發電一體機能夠向電負載提供電流。

參照圖1，發動機停止/啟動序列可包括多個階段：「自動停止開始」，標誌著發動機自動停止的開始；「準備發動機自動停止」，是車輛系統以及發動機為即將發生的發動機停止進行準備的時間段(如果在該階段期間檢測到自動停止禁止狀況，則為即將發生的發動機停止進行的準備被中斷，車輛系統和發動機返回到它們的正常操作模式)；「燃料切斷」，標誌著在該點處到發動機的燃料流動停止；「發動機正在停止」，是發動機轉速減小到0的時間段；「燃料不足重新啟動」，標誌著在此點之後，如果在「發動機正在停止」階段期間請求重新啟動以禁止自動停止，則可能需要接合起動機以轉動起動發動機(如果在「燃料不足重新啟動」之前並在「發動機正在停止」階段期間請求重新啟動，則可通過重新開啟燃料流動來重新啟動發動機以禁止自動停止)；「發動機轉速＝0」，標誌著在此點處發動機轉速接近或等於0；「發動機已自動停止」，是發動機關閉期間的時間段；「起動機接合」，標誌著在此點處，(響應於檢測到發動機自動啟動狀況)起動機開始轉動起動發動機以致力於啟動發動機；「起動機轉動起動發動機」，是發動機無法憑藉其自身的動力轉動起動期間的時間段；「起動機分離」，標誌著在此點處發動機能夠憑藉其自身的動力轉動起動；「發動機轉速增大」，是發動機轉速增大到其運行轉速(等於或大於目標怠速轉速的轉速)的時間段；以及「自動啟動結束」，標誌著在此點處發動機轉速達到其運行轉速。

通常，停止-啟動車輛被配置為僅在車輛變速器處於除park擋以外的其它擋位時啟用自動停止。因此，已知的停止-啟動車輛設有駕駛員存在檢測系統。當發動機自動停止時，這些已知的車輛需要駕駛員存在。當在發動機停止的同時駕駛員開始離開車輛時，發動機自動啟動。已知的車輛以這種方式配置，以提醒駕駛員車輛是開啟的並且變速器已掛擋。駕駛員可隨後選擇關閉車輛、應用駐車制動器和/或將變速器換擋到park擋。

作為額外的考慮，雖然車輛在自動停止時不消耗燃料，但多個車輛系統可繼續汲取電流。示例包括車載電子器件、車燈和氣候控制。這些汲取電流的系統可被分類為必需特徵(諸如車載計算機設備)和非必需「便利」特徵(諸如氣候控制、加熱座椅和廣播系統)。因此，停止-啟動車輛通常被配置為在自動停止之後已經過可校準的時間間隔時自動啟動，以避免過度消耗車輛電池。

雖然上述停止-啟動行為對於大部分用戶車輛來說是令人滿意的，但是對於其它類型的車輛，駕駛員存在需求可能不會產生令人滿意的結果。

作為示例，對於警用車輛，在驅動循環期間，駕駛員可能在車輛運行的同時頻繁地停車並離開車輛達延長的時間段，例如去開罰單或與另一車輛的駕駛員談話。此處，警用車輛是指那些被設計用於警察機關和被警察機關使用的車輛，包括但不限於警用巡邏車、警用suv和沒有標誌的警車。

作為另一示例，對於商用車輛，在驅動循環期間，駕駛員可能在車輛運行的同時頻繁地停車並離開車輛達延長的時間段，例如去遞送包裹，或裝載或卸載車輛。此處，商用車輛是指那些被設計並被配置用於運輸貨物和/或大量乘客的車輛，包括但不限於半拖車、廂式貨車、倉柵式貨車和公共汽車。

在上面的兩個示例中，當駕駛員在車輛外部時，已知的停止-啟動車輛將不自動停止，已知的停止-啟動車輛也不會保持停止持續延長的時間段。該行為可導致大量的不必要的燃料消耗。

參照圖2，示出了根據本公開的車輛10的示意圖。在優選實施例中，車輛10是警用車輛或商用車輛。其它實施例可包括其它類型的車輛。

車輛10包括發動機12，發動機12可以為內燃發動機。如將在下面進一步詳細討論的，發動機12被配置為響應於各種命令而自動停止和自動啟動。發動機12連接至變速器14。變速器14被配置為根據多個轉速比和扭矩比將動力從發動機12傳遞到車輛牽引車輪16。變速器14可以是自動變速器、手動變速器、無級變速器(cvt)或其它合適的變速器機構。變速器14可包括park擋，在park擋中車輪16的旋轉被禁止。車輛10另外包括駐車制動器18。駐車制動器18在接合時禁止車輪16的旋轉。駐車制動器18可以是機械式駐車制動器、電駐車制動器或其它合適的制動機構。

車輛10另外包括電池20。電池20可以是sli(啟動、照明、點火)電池。這些電池通常是12伏特電池，並且被配置為給諸如起動馬達、車燈、點火系統和將在下面討論的其它特徵供電。然而，可考慮相比於典型sli電池具有更高電壓和/或更高容量的其它實施例。

車輛10還包括各種便利特徵22。便利特徵包括加熱座椅系統24、氣候控制系統26和鼓風機風扇28。注意，鼓風機風扇28可獨立於氣候控制系統26啟用，以在不主動加熱或冷卻空氣的情況下循環車輛10中的空氣。加熱座椅系統24、氣候控制系統26和鼓風機風扇28在啟用時全部從電池20汲取電力。除那些描繪的便利特徵以外，車輛10還可包括額外的便利特徵，包括但不限於加熱方向盤、車輛收音機和車輛導航系統。雖然未示出，但是任意或所有的便利特徵可具有位於車輛內部的關聯的指示器，以向駕駛員發出便利特徵的啟用狀態或停用狀態的信號。

車輛10還包括各種傳感器30。傳感器30優選地包括駕駛員座椅安全帶傳感器，駕駛員座椅安全帶傳感器被配置為用信號表示駕駛員座椅安全帶的接合狀態或分離狀態。傳感器30還優選地包括駕駛員車門傳感器，駕駛員車門傳感器被配置為用信號表示駕駛員車門的打開狀態或關閉狀態。傳感器30還可適當地包括額外的傳感器。

發動機12、變速器14、駐車制動器18、電池20、便利特徵22和傳感器30全部與停止-啟動系統32通信或受停止-啟動系統32控制，停止-啟動系統32包括至少一個控制器34。雖然示出為一個控制器，但控制器34可以是較大控制系統的一部分並且可以通過遍布車輛10中的各種其它控制器(諸如車輛系統控制器(vsc))進行控制。因此，應理解控制器34和一個或更多個其它控制器可以統稱為「控制器」，所述「控制器」響應於各種信號而控制各種系統，如將在下面進一步詳細討論的。控制器34可包括與各種類型的計算機可讀存儲裝置或介質通信的微處理器或中央處理單元(cpu)。例如，計算機可讀存儲裝置或介質可包括只讀存儲器(rom)、隨機存取存儲器(ram)和保活存儲器(kam)中的易失性和非易失性存儲。kam是可以用於在cpu掉電時存儲各種操作變量的持久或非易失性存儲器。計算機可讀存儲裝置或介質可以使用任意數量的已知存儲裝置實現，例如prom(可編程只讀存儲器)、eprom(電可編程只讀存儲器)、eeprom(電可擦除可編程只讀存儲器)、快閃記憶體或能夠存儲數據的任何其它電、磁、光學或其組合的存儲裝置，所述數據中的一些代表由控制器使用以控制發動機或車輛的可執行指令。

控制器34經由輸入/輸出(i/o)接口與各種發動機/車輛傳感器和致動器通信，該輸入/輸出(i/o)接口可實施為提供各種原始數據或信號調節、處理和/或轉換、短路保護等的單個集成接口。可選地，一個或更多個專用硬體晶片或固件晶片可用於在特定信號供應給cpu之前調節和處理該特定信號。

控制器34可在車輛操作期間向發動機12發出自動停止指令和自動啟動指令。例如，停止/啟動系統32包括基於指示車輛速度、駕駛員加速請求、駕駛員制動請求和電池20的荷電狀態(soc)而發出自動停止和自動啟動指令以實現類似於參照圖1描述的階段的標稱的自動停止/啟動邏輯(除了別的以外)。簡而言之，發動機12將響應於自動停止指令而關閉並響應於自動啟動指令而重啟。

現在參照圖3，以流程圖的形式示出了根據本公開的控制車輛的方法。例如，所述方法可體現在由控制器34執行的算法中。所述算法在框38處開始。

如操作40處所示，作出發動機是否已自動停止的確定。例如，發動機可響應於車輛速度接近零、車輛制動器被應用和沒有接收到駕駛員加速請求而自動停止。

如果操作40的確定為否定的，即，發動機未自動停止，則控制返回到操作40。這樣，根據標稱的操作模式控制車輛，直到發動機自動停止為止。

如果操作40的確定為肯定的，即，發動機自動停止，則控制進行到操作42。在操作42處，作出是否已接收到指示駕駛員離開車輛的信號的確定。如框44處所示，該信號可包括(例如)指示駕駛員座椅安全帶已分離的信號或指示駕駛員車門已打開的信號。當然，也可以使用其它信號。

如果操作42的確定為否定的，即，沒有接收到指示駕駛員離開車輛的信號，則控制隨後返回到操作40。這樣，根據標稱的停止-啟動行為控制車輛，直到駕駛員離開車輛為止。

如果操作42的確定為肯定的，即，接收到指示駕駛員離開車輛的信號，則控制隨後進行到框46。在框46處，車輪被固定不旋轉。如框48處所示，這可包括如果變速器處於非park擋位，則將車輛變速器換擋到park擋。此外或可替代地，固定車輪不旋轉可包括接合車輛駐車制動器。還可使用固定車輛的其它合適的方法。固定系統的初始狀態可保存在車輛存儲器中。

控制隨後進行到框50。在框50處，降低至少一個便利特徵的功率消耗。如在框52處所示，這可包括降低氣候控制系統的功率消耗、降低鼓風機風扇的功率消耗或降低加熱座椅的功率消耗。可通過停用便利特徵或將便利特徵調到較低的操作模式(例如，降低鼓風機風扇的轉速)來降低功率消耗。還可使用降低便利特徵功率消耗的其它方法。便利特徵的初始狀態(即，在功率消耗降低之前的狀態)可保存在車輛存儲器中。

在一些實施例中，在不改變任何車載指示器的情況下執行功率消耗的降低。作為示例，雖然加熱座椅已被停用以降低功率消耗，但車載指示器仍可能顯示加熱座椅是啟用的。這可以避免用戶混淆。

便利特徵的功率消耗的降低可降低電池的功率使用率。雖然因車輛中的必要電子器件的使用而發生一些電池消耗，但可通過降低便利特徵的功率消耗來大幅降低功率使用率。因此，可用於發動機自動停止的可用時間可大幅增加。

控制隨後進行到框54。在框54處，保持發動機處於自動停止狀況。如圖所示，保持發動機處於該狀況獨立於經過的時間。

控制隨後進行到框56。在框56處，作出當前的電池soc是否在關聯的閾值以下的確定。提供所述閾值以確保剩餘足夠的電池電荷以在適當的時候自動啟動發動機。

如果操作56的確定為肯定的，即，soc在所述閾值以下，則控制隨後進行到框58。在框58處，發動機自動啟動，並可因此通過交流發電機對電池重新充電。

控制隨後進行到框60。在框60處，便利特徵返回到先前的狀態，該先前狀態保存在車輛存儲器中。因此，任何停用的或功率降低的系統返回到在框50中的功率消耗降低之前的初始狀態。此外，車輪可旋轉性可恢復到先前的狀態。作為示例，可分離駐車制動器。雖然變速器可換擋到初始的非park擋，但優選地，變速器可響應於駕駛員存在的額外確認(諸如應用制動踏板)而僅換擋到初始的非park擋。

返回到操作56，如果所述確定為否定的，即，soc不在所述閾值以下，則控制隨後進行到操作62。在操作62處，作出是否接收到指示駕駛員返回車輛的信號的確定。例如，該信號可以是指示駕駛員車門已再次打開的信號、指示駕駛員座椅安全帶已接合的信號或適合的其它信號。

如果操作62的確定為否定的，即，未接收到指示駕駛員返回的信號，則控制隨後返回到操作56。這樣，發動機保持自動停止，直到soc降到所述閾值以下或駕駛員返回車輛為止。

如果所述確定是肯定的，即，接收到指示駕駛員返回的信號，則控制進行到操作60，並使便利特徵返回到先前的狀態。發動機可以根據標稱的停止-啟動控制來自動啟動或不自動啟動。

如可以看出的，本公開提供可在駕駛員離開車輛時保持車輛靜止並延長發動機自動停止的可用時間的車輛和方法。這可增加燃料經濟性，進而增加用戶滿意度。當使用在警用車輛或商用車輛中時可發現具體的優點。

在此公開的處理、方法或算法可被交付到處理裝置、控制器或計算機，或者通過處理裝置、控制器或計算機來實現，其中，所述處理裝置、控制器或計算機可包括任何現有的可編程電子控制單元或專用電子控制單元。類似地，所述處理、方法或算法可以以多種形式存儲為可由控制器或計算機執行的數據和指令，所述數據和指令包括但不限於：永久地存儲在非可寫存儲介質(諸如rom裝置)上的信息以及可變地存儲在可寫存儲介質(諸如軟盤、磁帶數據存儲、光帶數據存儲、cd、ram裝置以及其它磁性介質和光學介質)上的信息。所述處理、方法或算法還可被實現為軟體可執行對象。可選地，可利用合適的硬體組件(諸如專用集成電路(asic)、現場可編程門陣列(fpga)、狀態機、控制器或者其它硬體組件或裝置)或者硬體、軟體和固件組件的組合來整體或部分地實現所述處理、方法或算法。

如前所述，各個實施例的特徵可組合以形成可能未被明確描述或示出的本發明的進一步的實施例。儘管各個實施例可能已被描述為提供優點或者在一個或更多個期望的特性方面優於其它實施例或現有技術的實施方式，但是本領域普通技術人員應該認識到，可以對一個或更多個特徵或特性進行折衷，以實現期望的整體系統屬性，期望的整體系統屬性取決於具體的應用和實施方式。這些屬性可包括但不限於成本、強度、耐久性、生命周期成本、可銷售性、外觀、封裝、尺寸、可維護性、重量、可製造性、易組裝性等。因此，被描述為在一個或更多個特性方面不如其它實施例或現有技術實施方式合意的實施例並不在本公開的範圍之外，並且可被期望用於特定的應用。

雖然上文描述了示例性實施例，但是這些實施例並不意在描述權利要求所包含的所有可能的形式。在說明書中使用的詞語是描述性詞語而非限制性詞語，並且應該理解，在不脫離本公開的精神和範圍的情況下，可作出各種改變。