插电式混合动力电动车辆的控制方法 【技术领域】
本发明涉及控制具有发动机的插电式混合动力车辆的方法。 【背景技术】
插电式混合动力电动车辆具有以纯电动模式行驶较长距离而不运行发动机对电 池充电的能力。通常假定插电式混合动力电动车辆可仅在需要对电池充电时运行发动机。 如果电比汽油便宜得多的话， 这可能是一种很好的策略。但是可能需要周期性地起动发动 机而无论是否需要电池充电。 例如， 一些用户可能经常进行短程旅行， 且可能总是在旅行之 间使车辆通电， 这样几乎从不需要发动机为电池充电。
长时间不起动发动机会导致多种问题， 包括水的冷凝、 腐蚀、 空气泄漏到液压气门 传动组件和 / 或燃料系统中、 机油和 / 或冷却剂穿过旋转密封泄漏、 燃料 “陈旧” 等。为了 避免这些问题， 即使不需要电池充电也应当定期起动并运转发动机。 本发明的发明人已经认识到在低电池荷电状态之外的其它时间起动发动机可能 会使驾驶员感到担忧， 因为他们不知道发动机起动的原因。
【发明内容】
在一种方式中， 提供了一种控制具有发动机的插电式混合动力车辆的方法， 该方 法由控制系统所执行。 该方法可包含在第一发动机停止状况期间响应于电池荷电状态执行 发动机的第一起动， 其中在第一荷电状态期间起动发动机 ； 在第二发动机停止状况期间响 应于运转参数执行发动机的第二起动， 其中在第二荷电状态期间起动发动机， 第二荷电状 态高于第一荷电状态 ； 延迟第二起动的执行直至发生选定事件 ； 以及响应于电池荷电状态 执行发动机的第一停止， 其中在高于第一荷电状态和第二荷电状态的第三荷电状态期间停 止发动机。
选定状况可包括掩盖发动机起动和 / 或后续发动机运转但即使电池荷电状态足 够高也仍有效地利用发动机输出的状况， 例如高车速、 车辆加速等。另外， 也可使用其它选 定状况， 包括例如车辆在起伏的路面上行驶、 车辆音响系统音量较高、 或其它状况、 以及 / 或它们的组合。
这样， 发动机起动可用于解决可能发生的潜在劣化， 即使荷电状态不需要发动机 运转 ； 可通过适当延迟起动直至发生选定状况来维持较好的驾驶员感受。
这样， 通过延迟第二、 较高荷电状态的发动机起动直至出现选择的状况， 可以更好 地对驾驶员掩盖潜在的、 不希望的起动。 额外地或可替代地， 可以使发动机起动总是与一致 的状况相关联， 使得驾驶员变得希望发动机起动， 即使电池荷电状态高于其它发动机起动。
请注意， 如上所述， 第一发动机起动可能比第二发动机起动发生得更晚， 反之亦 然， 且均可在共同的车辆驾驶周期中发生。 另外， 第一发动机起动和第二发动机起动可以不 彼此紧接着发生， 且他们之前、 之后或之间可以有多个其它的起动。
在另一示例中， 方法包括在车辆运转期间响应于电池荷电状态起动并停止发动机， 其中在第一荷电状态期间起动发动机并在第二、 较高的荷电状态期间停止发动机 ； 以及 响应于选定的发动机关闭状况要求车辆驾驶员起动发动机。
这样， 驾驶员可对发动机起动进行一些控制以便改善驾驶员感受及 / 或提供仅驾 驶员可以掌握的信息 ( 例如驾驶周期将持续多久、 车辆在驾驶周期中将行驶多远、 及 / 或希 望的车辆充电计划 )。然而， 如果驾驶员未能在足够的持续时间内起动发动机， 该方法可进 一步包括起动发动机， 即使没有接收到起动发动机的驾驶员要求。
本发明还公开了一种控制具有发动机的插电式混合动力车辆的方法， 该方法由控 制系统执行， 方法包含 ： 响应于电池荷电状态起动并停止发动机， 其中在荷电状态高于第一 荷电状态时起动发动机， 并在荷电状态高于第二、 较高荷电状态时停止发动机 ； 以及响应于 发动机关闭状况的持续时间产生发动机起动要求， 即使荷电状态高于第一荷电状态 ； 仅在 发生选定状况之后或起动要求开始起经过第一阈值持续时间之后响应于发动机起动要求 起动发动机， 其中阈值持续时间基于工况 ； 并且继续发动机的运转直至发动机运转了第二 阈值持续时间， 其中第二阈值持续时间基于何种状况产生发动机起动要求而改变。
应理解， 上述概要提供用于以简化形式引入了一系列原理， 其将在具体实施方式 中进一步进行描述。其并非意味着指出所要求保护的主题的关键或实质特征， 所要求保护 的主题的范围仅由权利要求唯一地限定。另外， 所要求保护的主题并未限定于克服上文或 本公开的任一部分提到的任何缺点的实施方式。 【附图说明】
图 1 说明了示例车辆驱动系统。
图 2 说明了示例内燃发动机。
图 3-6 说明了示例程序。 【具体实施方式】
下列描述涉及用于如图 1 中所示的插电式混合动力车辆的系统与方法， 该插电式 混合动力车辆包括如图 2 中所示的内燃发动机。参考图 3 描述了发动机起动和关闭的示例 控制， 其中不同的状况发生发动机起动。在一些状况下响应于电池荷电状态发生发动机起 动， 而在其它状况下发生发动机起动以减少持续发动机关闭运转的劣化效应 ( 例如当车辆 持续充电且驾驶员仅行驶较短距离使得不需要发动机运转充电电池时 )。例如， 如参考图 4 所描述的， 由于过度的发动机关闭状况而可能发生多种状况的劣化组合。当这些状况产生 了对发动机运转的需要时， 可延迟发动机起动直至发生选定状况 ( 例如图 5 中所描述的那 些 )， 从而对驾驶员掩盖发动机起动和发动机运转。最后， 一旦起动发动机以解决可能发生 的潜在劣化， 可如图 6 的示例中所描述的那样继续发动机运转。
图 1 说明了示例车辆驱动系统 100。 车辆驱动系统 100 包括燃烧燃料的发动机 110 和马达 120。作为非限定示例， 发动机 110 包含内燃发动机而马达 120 包含电动马达。马 达 120 可配置用于利用或消耗发动机 110 以外的不同能量源。例如， 发动机 110 可消耗液 体燃料 ( 例如汽油 ) 以产生发动机输出， 同时马达 120 克消耗电能以产生马达输出。这样， 带有驱动系统 100 的车辆可成为混合动力电动车辆 (HEV)。
车辆驱动系统 100 可取决于车辆驱动系统遇到的工况利用多种不同的运转模式。这些模式中的一些可使得发动机 110 能够维持在关闭状态 ( 例如设定为停用状态 )， 中止 发动机出的燃料燃烧。例如， 在选定的工况下， 马达 120 可如箭头 122 所指示地通过驱动轮 130 驱动车辆同时发动机 110 停用。
在其它工况期间， 发动机 110 可设为停用状态 ( 如上所述 ) 同时可运转马达 120 以充电蓄能装置 150。例如， 马达 120 可如箭头 122 所示从驱动轮 130 接收车轮扭矩， 其中 马达可将车辆的动能转化为电能用于如箭头 124 处所示存储在蓄能装置 150。该运转可称 为车辆的再生制动。这样， 马达 120 可在一些实施例中提供发电机功能。然而， 在其它实施 例中， 替代地可由发电机 160 从驱动轮 130 接收车辆动能， 其中发电机可将车辆的动能转化 为电能用于如箭头 162 处所示存储在蓄能装置 150。
在其它工况期间， 可通过燃烧如箭头 142 所示从燃料系统 140 接收的燃料来运转 发动机 110。例如， 可运转发动机 110 以如箭头 112 所示通过驱动轮 130 驱动车辆， 同时马 达 120 停用。在其它工况期间， 发动机 110 和马达 120 均可运转用于分别如箭头 112、 122 所示通过驱动轮 130 驱动车辆。发动机和马达均可选择性地驱动车辆的配置可称为并联型 车辆驱动系统。请注意， 在一些实施例中， 马达 120 可通过第一组驱动轮驱动车辆而发动机 110 可通过第二组驱动轮驱动车辆。 在其它实施例中， 车辆驱动系统 100 可配置为串联型车辆驱动系统， 这样发动机 不直接驱动驱动轮， 而是发动机 110 可运转用于驱动马达 120， 马达可继而如箭头 122 所示 通过驱动轮 130 驱动车辆。 例如， 在选定的工况期间， 发动机 110 可驱动发电机 160， 其可继 而如箭头 114 所示向一个或多个马达 120 供应电能或如箭头 162 所示向蓄能装置 150 供应 电能。又例如， 发动机 110 可运转用于驱动马达 120， 其可继而提供发电机功能以将发动机 输出转化为电能， 电能可存储在蓄能装置 150 供马达随后使用。
如参考图 3、 4 的流程图所示， 车辆驱动系统可配置为取决于工况在两种或更多种 上述运转模式之间转换。
燃料系统 140 可包括一个或多个燃料存储箱 144 用于在车辆上存储燃料。例如， 燃料箱 144 可存储一种或多种液体燃料， 包括但不限于汽油、 柴油和醇类燃料。在一些示例 中， 可作为两种或更多不同燃料的混合物在车辆上存储燃料。例如， 燃料箱 144 可配置用于 存储汽油和乙醇的混合物 ( 例如 E10、 E85 等 ) 或汽油与甲醇的混合物 ( 例如 M10、 M85 等 )， 这样这些燃料或燃料混合物可如箭头 142 所示传输至发动机 110。其它合适的燃料或燃料 混合物也可供应至发动机 110， 它们可在发动机处燃烧以产生发动机输出。 可利用发动机输 出如箭头 112 所示驱动车辆或通过马达 120 或发电机 160 对蓄能装置 150 充电。
在一些实施例中， 蓄能装置 150 可配置用于存储可供应至除马达之外的其它车载 电力负载 ( 包括车厢加热和空调、 发动机起动、 顶灯、 车厢音频和视频等 ) 的电能。作为非 限定示例， 蓄能系统 150 可包括一个或多个电池和 / 或电容器。
控制系统 190 可与发动机 110、 马达 120、 燃料系统 140、 蓄能装置 150、 和发电机 160 中的一个或多个通信。如图 3、 4 的流程图所描述的， 控制系统 90 可从发动机 110、 马 达 120、 燃料系统 140、 蓄能装置 150、 和发电机 160 中的一个或多个接收感应反馈信息。另 外， 控制系统 190 可响应于该感应反馈信息向发动机 110、 马达 120、 燃料系统 140、 蓄能装置 150、 和发电机 160 中的一个或多个发送控制信号。控制系统 190 可从车辆驾驶员 102 接收 驾驶员要求的车辆驱动系统的输出的指示。例如， 控制系统 190 可从与踏板 192 相通信的
踏板位置传感器 194 接收感应反馈。踏板 192 可示意性地代表制动踏板和 / 或加速踏板。
蓄能装置 150 可定期地如箭头 184 所指示地从位于车辆外部 ( 即不是车辆的一部 分 ) 的电源 180 接收电能。作为非限定示例， 车辆驱动系统 100 可配置为插电式混合动力 电动车辆 (HEV)， 这样可通过输电电缆 182 从电源 180 向蓄能装置 150 供应电能。在从电源 180 向蓄能装置 150 充电运转期间， 输电电缆 182 可电连接蓄能装置 150 和电源 180。当车 辆驱动系统运转用于驱动车辆， 输电电缆 182 可使电源 18 与蓄能装置 150 分离。控制系统 190 可识别且 / 或控制存储在蓄能装置中的电量， 其可称为荷电状态 (SOC)。
在其它实施例中， 可省略输电电缆 182， 蓄能装置 150 可无线地从电源 180 接收电 能。 例如， 蓄能装置 150 可通过电磁感应、 无线电波、 及电磁谐振中的一个或多个从电源 180 接收电能。同样， 应了解， 可使用任意合适的方式从不包含车辆一部分的电源为蓄能装置 150 充电。这样， 马达 120 可通过利用发动机 110 所使用的燃料之外的能量源驱动车辆。
燃料系统 140 可定期从位于车辆外部的燃料源接收燃料。作为非限定示例， 可通 过如箭头 172 所示经由燃料分配装置 170 接收燃料来为车辆驱动系统 100 补充燃料。在一 些实施例中， 燃料箱 144 可配置用于存储从燃料分配系统 170 接收的燃料直至其被供应给 发动机 110 用于燃烧。 在一些实施例中， 控制系统 190 可通过燃料液面传感器接收存储在燃 料箱 144 中的燃料液面的指示。可通过例如 196 处所指示的燃料计或指示灯将燃料箱 144 中存储的燃料液面 ( 例如燃料液面传感器所识别的 ) 传递给车辆驾驶员。 如本说明书中所描述的， 可定期将发动机 110 设为停用状态， 在该状态下发动机 处燃料消耗明显降低或中止。在发动机 110 停用较长时间段的情况下， 发动机可能要花费 更长的时间消耗光燃料箱 144 存储的燃料。如本说明书中参考图 4 所描述的， 随着发动机 不被运转或不被运转直至其充分暖机的时间加长， 可能发生多种劣化效应。
例如， 如果随着时间流逝旋转连接密封上的机油涂层散失且潮湿气体与组件相接 触， 旋转连接密封可能发生劣化。
又例如， 由车辆定期使用产生的热量和 / 或环境温度的改变造成的每日加热可能 引起的车载 ( 例如燃料箱 144 处 ) 燃料的循环加热与冷却可能导致水蒸气冷凝到液体燃料 中。例如， 较高的日间温度期间燃料箱 144 的空余空间中出现的水蒸气可能会在温度降低 至较低夜间温度时冷凝到燃料中。这种将水添加到燃料中会导致发动机性能降低或劣化。 另外， 将水添加到一些燃料中可能增加燃料分离或燃料成分分层的速度。 例如， 在出现水的 情况下醇类成分可能以更高的速度与碳氢化合物成分相分离。
如参考车辆驱动系统 100 所描述的， 这种插电式混合动力电动车辆可配置用于利 用第二种形式的能量 ( 例如电能 )， 其可定期从并非车辆一部分的能量源接收。
车辆驱动系统 100 还可包括信息中心 196、 环境温度 / 湿度传感器 198、 和翻滚稳 定性控制传感器 ( 例如横向和 / 或纵向和 / 或横摆速度传感器 )199。如下所述， 信息中心 可包括指示灯和 / 或向驾驶员显示信息 ( 例如要求驾驶员输入以起动发动机的信息 ) 的 基于文字的显示器。信息中心还可包括多个输入位置用于接收驾驶员输入， 例如按键、 触 摸屏、 语音输入 / 识别等。在替代实施例中， 信息中心可向驾驶员发送音频信息而无需显示 器。另外， 传感器 199 可包括垂直加速计以指示道路起伏度。这些装置可连接至控制系统 190。在一个示例中， 控制系统可响应于传感器 199 调节发动机输出和 / 或车轮制动器以增 加车辆稳定性。
图 2 说明了发动机 110 的汽缸 200 的非限定示例， 包括与汽缸接触的进气和排气 系统组件。 请注意， 汽缸 200 可对应于多个发动机汽缸中的一个。 汽缸 200 至少部分由燃烧 室壁 232 和活塞 236 形成。活塞 236 可通过连杆连接至曲轴 240 以及发动机的其它活塞。 曲轴 240 可运转地通过变速器与驱动轮 130、 马达 120 和发电机 160 相连接。
汽缸 200 可通过进气道 242 接收进气。进气道 242 还可与发动机 110 的其它汽缸 连通。 进气道 242 可包括节气门 262， 其包括可由控制系统 190 调节以改变提供给发动机汽 缸的进气流速的节流板 264。汽缸 200 可通过一个或多个进气门 252 与进气道 242 连通。 汽缸 200 可通过排气道 248 排出燃烧产物。汽缸 200 可通过一个或多个排气门 254 与排气 道 248 连通。
在一些实施例中， 汽缸 200 可选地包括火花塞 292， 其可被点火系统 288 驱动。燃 料喷射器 266 可设置在汽缸中以向其直接传输燃料。然而， 在其它实施例中， 燃料喷射器可 设置在进气门 252 上游的进气道 242 中。燃料喷射器 266 可被驱动器 268 驱动。
图 2 中示意性描述了控制系统 190 的非限定示例。控制系统 190 可包括处理子 系统 (CPU)202， 其可包括一个或多处理器。CPU202 可与存储器连通， 其包括只读存储器 (ROM)206、 随机存取存储器 (RAM)208、 保活存储器 (KAM)210 中的一种或多种。作为非限定 示例， 该存储器可存储可由处理子系统执行的指令。本说明书中所描述的流程图、 功能、 和 方法可表示为存储在控制系统的存储器中可由处理子系统执行的指令。 CPU202 可通过输入 / 输出装置 204 与发动机 110 的多个传感器和驱动器通讯。作 为非限定示例， 这些传感器可将工况信息形式的感应反馈提供给控制系统， 且可包括 ： 通过 传感器 220 得到的穿过进气道 242 的质量空气流量 (MAF) 的指示、 通过传感器 222 得到的 歧管空气压力 (MAP) 的指示、 通过节气门 262 得到的节气门位置 (TP) 的指示、 通过可与冷 却剂通道 214 连通的传感器 212 得到的发动机冷却剂温度 (ECT) 的指示、 通过传感器 218 得到的发动机转速 (PIP) 的指示、 通过排气成分传感器 226 得到的排气氧含量 (EGO) 的指 示、 通过传感器 225 得到的进气门位置的指示、 以及通过传感器 257 得到的排气门位置的指 示等。
另外， 控制系统可通过一个或多个下列驱动器控制发动机 110( 包括汽缸 200) 的 运转 ： 驱动器 268 用于改变燃料喷射正时和数量、 点火系统 288 用于改变点火正时和能量、 进气门驱动器 251 用于改变进气门正时、 排气门驱动器 253 用于改变排气门正时、 以及节气 门 262 用于改变节流板 264 的位置等。请注意， 进气门驱动器 251 和排气门驱动器 253 可 包括电磁阀门驱动器 (EVA) 和 / 或基于凸轮随动器的驱动器。
在一些实施例中， 发动机 110 可包括增压装置例如涡轮增压器或机械增压器， 其 可包括通过轴 276 相连的压缩机 272 和 / 或涡轮 274。排气系统 248 可包括排气后处理系 统 270。
图 3 说明了可执行用于控制燃烧燃料的发动机 ( 例如图 1、 2 的发动机 110) 的运 转的示例程序。 具体地， 控制系统可在车辆正在行驶和 / 或车辆在停车位置 ( 例如停车灯 ) 处运转并等待时的车辆运转期间执行该程序。在一个示例中， 程序在车辆运转期间控制车 辆， 包括响应于电池荷电状态起动和停止发动机 ( 例如在第一荷电状态期间起动发动机， 而在第二、 较高荷电状态期间停止发动机 ) 并进一步响应于潜在的劣化状况而自动起动发 动机， 和 / 或响应于选定状况 ( 例如发动机关闭状况期间潜在的劣化 ) 要求车辆驾驶员起
动发动机。
现在参考图 3， 在 310 处可评估车辆驱动系统的工况。例如， 控制系统 190 可如上 所述从与车辆驱动系统组件相关联的一个或多个传感器接收感应反馈。
作为非限定示例， 这些工况可包括下列工况中的一个或多个 ： 车辆驾驶员要求的 车辆驱动系统输出的指示、 燃料箱 144 中燃料液面或燃料量的指示、 发动机使用燃料的速 度的指示、 蓄能装置 150 的荷电状态 (SOC) 的指示、 环境状况 ( 包括湿度、 温度等 )、 以及其 它工况。
在 312 处， 程序可确定发动机是否已经运行， 例如发动机是否正在发动机中燃烧 产生的动力下旋转。如果是， 则程序继续至 314( 在该处发动机运转计时器增加 ) ； 如果否， 则程序继续至 316( 在该处发动机关闭计时器增加 )。
程序从 316 前进至 318 以确定驾驶员要求 ( 例如驾驶员提出的车辆输出车轮扭矩 要求 ) 是否高于阈值级别 TMAX1。在发动机配置用于直接向车辆驱动系统提供驱动扭矩的 情况下可使用这种确定， 而在发动机未如此配置的情况下 ( 例如在串联混合动力配置中 ) 可省略这种确定。因此， 图 3 显示 318 为虚线框。
当 318 的答案为否时， 程序继续至 320 以确定电池荷电状态 (SOC) 是否小于第一 最小阈值 SOC1。在一些示例中， SOC1 代表了低于其则要求发动机运转以维持车辆响应驾驶 员指令足够灵活的荷电状态。第一最小阈值可为系统、 车辆、 和 / 或电池的工况的函数， 例 如基于电池温度等。 另外， 如本说明书中所提到的， 在替代实施例中可基于多个与由发动机 关闭状况持续所引起的劣化相关的因素调节第一最小阈值。
当 318 或 320 的答案为是时， 程序继续至 322， 在该处控制系统开始发动机的起动 运转或如果其已经在运行则维持发动机的运转。另外， 程序使发动机关闭计时器和发动机 等待计时器 ( 下文所述 ) 归零。
当 320 的答案为否时， 程序继续至 324 以确定是否由于其它原因 ( 例如与过度发 动机关闭状况相关的劣化 ) 而要求发动机起动。例如， 参考图 4 描述了这种状况的多个示 例的进一步细节。如果程序确定未要求发动机运转， 则程序继续至 326 以维持发动机处于 关闭、 无燃烧状况。
否则， 当在 324 处要求发动机起动和发动机运转时， 程序继续至 328 以确定可执行 发动机起动而驾驶员不怎么察觉得到的选定状况， 或者驾驶员希望起动 ( 包括要求驾驶员 输入要求以起动发动机 ) 时的选定状况。程序随后继续至 330 以确定这种选定状况是否出 现， 且如果是则在 322 处起动发动机。图 5 提供了可识别的多个选定状况的其它细节。否 则， 程序继续至 332 以增加等待计时器， 并随后在 334 处检查等待计时器是否超过最大阈值 T1。当满足等待计时器或出现选定状况时， 程序在 322 处起动发动机。
这样， 当基于由于发动机关闭状况过度持续所引起的劣化可能性而要求发动机起 动时， 能够延迟发动机起动。 在一个特定示例中， 当与发动机关闭状况过度持续相关的劣化 可能性增加时， 上述运转使得能够在高荷电状态值下起动发动机。可维持该延迟直至出现 选定状况， 这种状况可包括可对驾驶员掩盖发动机起动的状况和 / 或驾驶员已经希望发动 机起动的状况。另外， 对接受的延迟量可能有最大限制以便在未发生选定状况的情况下提 供发动机起动以解决潜在劣化。 这样， 能够解决由过度发动机关闭状况引起的潜在劣化， 同 时维持较高的驾驶员舒适度。回到图 3 顶端， 从发动机运行的 314 处起， 程序继续至 340 以基于驾驶员要求的扭 矩确定是否要求发动机运转。如果是， 则程序继续至 322 以维持发动机运转。如上所述， 可 省略 340 的确定， 例如在串联混合动力车辆配置的示例中。否则， 程序继续至 342 以确定荷 电状态是否高于上阈值 SOC2， 其可指示电池完全充满。 如果否， 则程序继续至 322 以维持发 动机运转。
如果 342 的答案为否， 指示已经完成充分的充电， 程序继续至 344 以确定发动机运 行计时器阈值 T2， 如参考图 6 进一步详细描述。 在一个示例中， 程序确定发动机计划一旦起 动则维持运行的所需时间长度、 距离等。如果在 346 处发动机运行时间不大于运行计时器 阈值 T2， 则程序继续至 322 以维持发动机运转。 否则， 程序继续至 348 以确定发动机温度是 否已经加热到最小温度阈值之上。如果否， 则程序再次继续至 322 以维持发动机运转。如 果是， 程序继续至 326 以关闭发动机。
这样， 一旦发动机起动， 则维持发动机运转直至满足多种状况 ( 例如电池充电 ) 且 直至确认与发动机关闭劣化相关的要求不再出现。因此， 一旦发动机运行 ( 例如当起动发 动机以充电电池时 )， 如果需要的话其可在达到最大充电之后仍然持续运行以便还解决发 动机劣化相关的状况， 例如为了燃烧掉被识别为劣化了的燃料或者为了循环液压液或重新 润滑多个发动机组件 ( 例如参见图 4 的 324)。 另外， 如上所述， 控制系统执行的方法可响应于不同因素在不同的起动状况期间 执行发动机起动。 这可包括在发动机第一停止状况期间响应于电池荷电状态执行发动机第 一起动， 其中在第一荷电状态期间起动发动机 ； 并在发动机第二停止状况期间响应于运转 参数执行发动机第二起动， 其中在第二荷电状态期间起动发动机， 第二荷电状态高于第一 荷电状态， 其中延迟开始第二起动直至发生选定事件。另外， 根据发动机运行状况， 系统可 响应于电池荷电状态停止发动机， 其中在高于第一和第二荷电状态的第三荷电状态期间停 止发动机。
在这种示例中， 第二起动可响应于发动机关闭持续时间高于阈值， 其中阈值基于 环境状况。因此， 可发生第二起动， 即使 SOC 高于最小起动荷电状态 SOC1。
如本说明书中所指出的， 发动机关闭状况可包括停止向发动机喷射燃料、 停止发 动机旋转、 在发动机汽缸中停止发动机燃烧、 和 / 或它们的组合。
在替代示例中， 可使用图 4 中进一步描述的多个因素调节最小 SOC 阈值 SOC1， 而非 如图 3 中所示单独考虑。在各种情况下， 可在由于过度发动机关闭状况而可能发生潜在劣 化时在较高荷电状态下执行发动机起动， 且进一步地可延迟该起动直至如图 5 中进一步描 述地识别出选定工况。
现在参考图 4， 描述了确定是否已经识别出某些状况的程序， 在这些状况中较长的 发动机关闭运转可能劣化发动机组件、 车辆组件、 发动机重启运转等。在一个特定示例中， 图 4 说明了由控制系统执行的示例程序， 用于确定是否由于与有过度发动机停用所导致的 潜在劣化相关的问题而要求发动机起动、 以及发动机起动为减少对驾驶员感受的影响而可 延迟的持续时间。另外， 图 4 包括确定发动机运行持续时间， 其确定了发动机一旦起动则维 持运行多长时间的计划， 其中基于多个工况以及基于产生发动机运行要求的因素确定运行 持续时间。
如本说明书中所提到的， 过长的发动机停用周期可导致多种问题， 包括 ： 水冷凝到
发动机、 变速器 ( 如果有的话 )、 燃料箱或其它组件中 ； 移动部件的腐蚀 ； 机油系统的耗尽 ； 以及空气泄漏进液压系统 ( 包括液压阀间隙调节器、 液压可变凸轮轴正时驱动器等 ) 中 ； 燃料系统和 / 或燃料导轨的耗尽 ； 机油和 / 或冷却剂穿过旋转密封泄漏 ； 陈旧的燃料或与 季节不相称 ( 因为燃料配方可能取决于季节 ( 冬季、 夏季等 ) 而变化 ) 的燃料。因此， 即使 驾驶员每天都使车辆通电且很少驾驶足够长的距离以将电池电荷消耗至要执行发动机运 转以充电电池的级别 ( 例如 SOC ＜ SOC1)， 仍然可能发生上述状况。具体地， 车辆可能经历 发动机起动不平顺、 发动机失速、 过多启动排气排放、 故障指示灯 (MIL) 或发动机检查灯发 光、 或甚至发动机及相关系统的机械损坏。 这样， 通过考虑一个或多个可能产生这些效果的 状况， 可甚至在荷电状态不会产生发动机起动要求时起动发动机， 如图 4 的示例中所说明。
首先， 在 410 处程序确定发动机关闭计时器是否大于第一阈值 OT1， 其表示发动机 可维持关闭的最长时间。 可取决于车辆是否正在运转或基于发动机关闭运转的状况区别计 算发动机关闭时间。 例如， 计数器可通过例如加权和来说明自泊车时间起的车辆运转时间。
阈值 OT1 可设为外部界限， 这样即使没有其它要求发动机起动的状况， 也仍可定 期要求起动以减少劣化可能性。如果是， 则程序继续至 412 以确定第一等待时间 (TA， 在等 待可降低驾驶员对发动机起动的感受的选定重启状况时可忍受的时间 ) 及对应的运转时 间。等待时间可从开始要求时开始。在一个示例中， 等待时间 TA 和 / 或运转时间可基于多 种工况， 例如环境温度、 环境压力、 荷电状态等。 例如， 当车辆以明显高于 SOC1( 例如比 SOC1 高 20％ ) 的电池 SOC 运转时可延长确定的等待时间。 下一步， 在 414 处， 程序确定发动机关闭计时器是否高于第二阈值 OT2， 其代表超 过该时间则可能由于水冷凝而发生移动部件腐蚀。阈值 OT2( 及由此的发动机起动 ) 可基 于环境湿度和 / 或温度。如果 414 的答案为是， 程序继续至 416 以确定第二等待时间 (TB， 在等待可降低驾驶员对发动机起动的感受的选定重启状况时可忍受的时间 ) 及第二发动 机运转时间。在一个示例中， 等待时间 TB 和 / 或运转时间可基于多种工况， 例如环境温度、 环境压力、 荷电状态等。例如， 当车辆以明显高于 SOC1( 例如比 SOC1 高 20％ ) 的电池 SOC 运转时可延长确定的等待时间。
下一步， 在 418 处， 程序确定发动机关闭计时器是否高于第三阈值 OT3， 其代表超 过该时间则发动机机油可能从选定组件排尽。阈值 OT3( 及由此的发动机起动 ) 可基于环 境温度， 因为温度增加会降低机油粘度并增加流动性 ( 因此， 在较高的环境温度下可降低 阈值 OT3)。如果 418 的答案为是， 程序继续至 420 以确定第三等待时间 (TC， 在等待可降低 驾驶员对发动机起动的感受的选定重启状况时可忍受的时间 ) 及第三发动机运转时间。在 一个示例中， 等待时间 TC 和 / 或运转时间可基于多种工况， 例如环境温度、 环境压力、 荷电 状态等。例如， 当车辆以明显高于 SOC1( 例如比 SOC1 高 20％ ) 的电池 SOC 运转时可延长确 定的等待时间。
下一步， 在 422 处， 程序确定发动机关闭计时器是否高于第四阈值 OT4， 其代表超 过该时间则燃料可能由于在燃料箱中时间过长、 环境温度的改变、 和 / 或季节改变而发生 劣化。 在一个特定示例中， 阈值 OT4( 及由此的发动机起动 ) 可基于环境温度， 特别是环境状 况最小值与最大值之间变化的程度以及环境状况最小值与最大值之间的多个循环。例如， 控制系统可监测环境温度在数日和 / 或数周内的改变， 并因此确定在这段时间内车载燃料 的潜在劣化的程度。 因此， 如果车辆稳定地每晚都充电且总是驾驶相对较短的距离， 可能需
要非常少的燃料用于驱动车辆， 且因此燃料可能在燃料箱中保留很长的时间， 由于环境状 况的温度改变以及由于车辆运转而经历许多温度循环。因此， 通过监测这些每日改变的程 度和这种改变的循环数目， 可以更为精确地确定燃料劣化可能何时发生， 且继而基于这些 因素安排发动机运转时间以通过起动并运转发动机来消耗燃料， 可以维持稳定的发动机起 动。
如果 422 的答案为是， 则程序继续至 424 以确定第四等待时间 (TD， 在等待可降低 驾驶员对发动机起动的感受的选定重启状况时可忍受的时间 ) 及运转时间。在一个示例 中， 等待时间 TD 和 / 或运转时间可基于多种工况， 例如环境温度、 环境压力、 荷电状态等。 例 如， 当车辆以明显高于 SOC1( 例如比 SOC1 高 20％ ) 的电池 SOC 运转时可延长确定的等待时 间。
下一步， 在 426 处， 程序确定发动机关闭行驶里程数是否高于阈值 MD1。例如， 一 些发动机关闭的问题可能为车辆运转期间振动的函数， 其可由行驶里程推断或由加速度计 ( 例如用于电子稳定性控制或侧倾稳定性控制的传感器 ) 测量。 阈值 MD1( 及由此的发动机 起动 ) 可基于车辆加速度、 起伏路面指示 ( 例如由垂直加速度和 / 或横向加速度所指示的 ) 等。如果 426 的答案为是， 则程序继续至 428 以确定第五等待时间 (TE， 在等待可降低驾驶 员对发动机起动的感受的选定重启状况时可忍受的时间 ) 及运转时间。在一个示例中， 等 待时间 TE 和 / 或运转时间可基于多种工况， 例如环境温度、 环境压力、 荷电状态等。例如， 当车辆以明显高于 SOC1( 例如比 SOC1 高 20％ ) 的电池 SOC 运转时可延长确定的等待时间。 当 410、 414、 418、 422 和 426 的确定中的任一个指示可能存在可能发生劣化的状况 ( 例如由于计时器已经超过阈值 ) 时， 产生发动机起动要求， 并基于要求发动机起动的因素 而选择发动机运转时间和等待时间。随后， 在 430 处， 程序基于一个或多个确定产生发动机 起动要求 ( 参见图 3 的 324)。进一步， 在 432 处， 在识别出多个状况 ( 及确定了多个等待时 间和 / 或发动机运转时间 ) 的情况下， 程序确定已确定的等待时间中的最小等待时间以及 已确定的运转时间中的最大发动机运转时间。这样， 在一个基于环境湿度和行驶里程数产 生发动机起动要求示例中， 选择基于环境湿度的等待时间和基于里程数的等待时间这二者 中较小者作为发动机等待时间， 这样通过发动机起动解决了需要较早注意的状况。 同样， 选 择基于环境湿度的运转时间和基于里程数的运转时间这二者中较长者作为发动机运转时 间。
这样， 可以监测车辆运转并识别上述特定劣化模式中的一个或多个何时发生， 并 进一步响应其而要求发动机起动。另外， 通过提供这种要求的紧迫性的提示 ( 例如通过所 确定的可允许等待时间 )， 可以在需要时优先起动发动机， 并可以在可接受额外的延迟时允 许这种延迟。这使得发动机起动更好地与掩盖状况相配合以改善驾驶员舒适度。另外， 程 序可修改用于掩盖发动机起动的选定状况的阈值， 而不是基于工况提供调节的可允许等待 时间。 例如， 如果发动机起动延迟直至车速达到阈值车速， 则可在要求的起动的紧迫性增加 时减小阈值车速。这种运转的示例的其它细节请参见图 6。
在另一不依赖于等待时间的替代实施例中， 当识别出上述潜在劣化状况中的一个 或多个时， 程序可确定对最小荷电状态 SOC1 的调节并向上调节该值， 以便从而迫使发动机 起动比如果没有出现这种状况时更早。
另外， 如上所述， 可取决于要求发动机起动的原因将等待时间和 / 或发动机运转
时间选择为不同的值。例如， 与温度效应相关的发动机起动的发动机运转时间可比与环境 湿度效应相关的发动机起动的发动机运转时间长， 因为与重新润滑多个组件相比充分使用 潜在劣化的燃料可能花费更长的时间。
现在参考图 5， 描述了确定可有助于掩盖发动机起动 (328、 330) 的选定发动机起 动状况是否出现的程序， 其中可延迟要求的发动机起动直至识别到这种状况。 请注意， 如上 文参考图 3 所描述的， 由于荷电状态 (318 或 320) 而引起的发动机起动要求不会约束于这 种状况。
在一个示例中， 控制系统对车辆驾驶员产生起动发动机的要求。 例如， 系统可使指 示灯发光或在信息中心上产生基于文本的信息。另外， 系统可通过导航系统或娱乐系统显 示该要求。显示器可简单地提醒驾驶员即将需要发动机起动， 或者其可指示紧迫性 ( 例如 “请在 [X] 英里内起动发动机， 其中英里数越低指示紧迫性越高 )。通过使驾驶员输入起动 发动机的要求， 起动可更不受干扰地为驾驶员所感觉到且更易接受。
额外地或可替代地， 控制系统可完全无需驾驶员介入或在驾驶员未能响应该要求 后确定何时起动发动机。这样， 由于当噪音、 振动和粗糙度 (NVH) 的其它来源很高时 ( 例如 在高车速 ( 轮胎噪音和风噪音 )、 高加速度 ( 电动马达和 / 或齿轮噪音 )、 处于起伏路面、 或 当播放音频系统时 ) 发动机起动很可能不被察觉， 可延迟起动直至发生上述状况中的一种 或多种。
现在参考图 5， 在 510 处， 程序要求驾驶员输入以起动发动机。随后， 在 512 处， 如 果接收到驾驶员要求， 则程序在 514 处指示识别出选定发动机起动状况并可在 322 处执行 发动机起动。 否则， 程序继续至 516 以确定车速是否高于阈值 ( 例如 60mph)， 且如果是则继 续至 514。具体地， 较高的车速可用于掩盖发动机起动， 因为其可能在相当长的时间维持不 变以起动发动机并允许发动机充分暖机 ( 例如高速路驾驶 )。这种运转还可能需要更高的 动力级别， 因此即使电池完全充满也可有效地使用发动机输出。
当 516 的答案为否时， 程序继续至 518 以确定车辆加速度是否高于阈值 ( 和 / 或车 轮扭矩是否高于阈值 )， 且如果是则继续至 514。车辆加速度的增加也可利用高动力级别， 且因此即使电池完全充满也可有效地发动机输出。然而， 由于高加速度可能在短时间内发 生， 与车速阈值相比可较为不优先地选择此状况。例如， 仅在未出现足够高的车速之后， 控 制系统考虑响应于加速而开始发动机起动。
当 518 的答案为否时， 程序继续至 520 以确定起伏路面 ( 例如起伏的马路 ) 是否出 现 ( 以及车辆是否正在以高于最小速度 ( 例如 30mph) 的速度沿道路行驶 )， 因为在这种路 面上行驶可有效地掩盖发动机起动及后续运转。然而， 可能同样无法预测这种路面的持续 时间， 因此在这种状况下起动的优先级可比 516 处所指示的在高车速下起动的优先级低。
当 520 的答案为否时， 程序继续至 522 以确定音频系统是否正在运转且音量是否 高于阈值。 音频系统运转对掩盖发动机起动和发动机运转很有效果， 但与起伏道路一样， 可 能无法预测其持续时间且其与动力需求无关。同样， 与 516 的确定相比该状况可设为较低 的优先级， 这样仅在车速达不到 516 的阈值一段时间之后系统考虑 520 的状况以起动并掩 盖发动机起动和后续发动机运转。
尽管上述示例说明了一种方式， 本发明还可包括多种修改。 例如， 控制系统可在识 别图 5 的选定状况时考虑测量或推断电池荷电状态 (SOC)。 例如， 如参考图 4 的等待时间所指示的， 在较高 SOC 时可延迟发动机起动或在较低 SOC 下更快地开始， 这样可有效地利用发 动机输出。这种运转还可增加发动机起动可预测性， 因为驾驶员希望发动机在较低 SOC 时 起动。另一可预测因素在于响应于具体事件 ( 例如高车速 ) 的发动机起动可能比对于驾驶 员而言随机出现的发动机起动更为驾驶员所接受。
如果这些状况均不存在， 则程序继续至 524 以如此指示， 且程序可继续等待 ( 除非 如参考图 4 所提到的那样最大等待持续时间已过期 )。
这样， 可能使得发动机起动可预测、 使其尽可能不被察觉、 并降低发动机运转的效 率损耗。
现在参考图 6， 描述了确定当一种图 4 的确定要求起动时发动机运转计划多长时 间以及进一步确定何时停止这种发动机运转的程序。在一个示例中， 发动机计划持续运转 预定最小时间， 并 / 或直至达到预定最小温度 ( 例如机油或冷却剂温度 )。如果电池 SOC 较 低， 发动机可继续运行直至达到最小 SOC 以便模仿由低 SOC( 例如 SOC ＜ SOC1) 所开始的发 动机运转事件并使得发动机运转对驾驶员更可预测。另外， 可在高 SOC 状况下缩短发动机 运转的长度以减少电池劣化。
另外， 在一个示例中， 可基于发动机起动要求的来源确定发动机运转的长度， 例如 参考图 4 所描述的， 其中不同的潜在劣化状况产生不同的所需发动机运转持续时间。在另 一方式中， 可如图 6 中所述确定运转时间阈值， 其中基于电池 SOC 和车载存储的燃料量 ( 或 直至发动机使用预定燃料量 ) 设定运转时间。
首先， 在 610 处， 程序基于起动发动机的当前电池 SOC 确定发动机运转的阈值 ( 例 如 346 的阈值 T2)。如果 SOC 较低， 可增加持续时间， 反之亦然。另外， 在 612 处， 程序基于 车辆中存储的燃料量调节阈值。 具体地， 如果由于燃料劣化而要求发动机起动， 则对于较高 的存储的燃料量增加阈值 T2 以便更好地从燃料箱中抽取潜在的劣化燃料。
注意的是本发明包括的示例控制和估值程序可与多种发动机和 / 或车辆系统配 置一同使用。本发明描述的具体例程可代表任意数量处理策略 ( 例如事件驱动、 中断驱动、 多任务、 多线程等 ) 中的一个或多个。同样， 可以以所说明的顺序执行、 并行执行所说明的 各种行为或功能， 或在一些情况下有所省略。 同样地， 处理的顺序也并非实现此处所描述的 实施例的特征和优点所必需的， 而只是为了说明和描述的方便。 可根据使用的具体策略， 可 重复执行一个或多个说明的步骤或功能。此外， 所述的步骤用图形表示了编程入发动机控 制系统中的计算机可读存储介质的代码。
应了解， 此处公开的配置与程序实际上为示例性， 且这些具体实施例不应认定为 是限制性， 因为可能存在多种变形。 例如， 上述技术可应用于 V-6、 I-4、 I-6、 V-8、 V-10、 V-12、 对置 4 缸、 和其它发动机类型。本发明的主题包括多种系统与配置以及其它特征、 功能和 / 或此处公开的性质的所有新颖和非显而易见的组合与子组合。
本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组 合。这些权利要求可引用 “一个” 元素或 “第一” 元素或其等同物。这些权利要求应该理解 为包括一个或多个这种元素的结合， 既不要求也不排除两个或多个这种元素。所公开的特 征、 功能、 元件和 / 或特性的其他组合和次组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或 关联申请中提出新的权利要求得到主张。这些权利要求， 无论与原始权利要求范围相比更 宽、 更窄、 相同或不相同， 也被认为包括在本发明主题内。