CN115680957A - 用于起动发动机的方法和*** - Google Patents

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马鲁西·拉维钱德兰
C·特雷斯科特
詹森·迈耶
拉吉特·约里
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Abstract

本公开提供了“用于起动发动机的方法和***”。描述了用于起动混合动力车辆的发动机的***和方法。在一个示例中，所述方法选择一个或多个电机来起动发动机。所述方法可以参考数据结构，诸如矩阵或表，并且所述矩阵或表输出应用所述一个或多个电机中的哪一个来起动所述发动机。

Description

用于起动发动机的方法和***
技术领域
本说明书涉及用于起动混合动力车辆的发动机的方法和***。
背景技术
混合动力车辆可以包括一个或多个电机以提供推进力。提供推进力的电机还可以提供起动混合动力车辆的发动机的辅助功能。另外，混合动力车辆还可以包括用于起动发动机的常规起动机马达。因此，混合动力车辆可以经由三个不同的电机来起动。然而，与其他电机相比，电机中的每一者可能具有不同的特性和属性。例如，常规的起动机马达可以以很小的振动起动发动机，但是常规的起动机马达可能没有足够的扭矩容量如可能期望那样快地起动发动机。相反，传动系集成式起动机/发电机可以具有足够的扭矩容量来非常快速地起动发动机，但是与常规起动机相比，传动系集成式起动机/发电机在一些状况下可能会产生更多的振动。考虑到每个电机的独特特性和车辆属性，可能难以决定哪个电机或电机组合提供最佳起动解决方案。因此，可能期望提供一种考虑车辆属性的选择一个或多个发动机起动装置的方式。
发明内容
本文的发明人已经认识到上述问题并且已经开发了一种用于起动发动机的方法，所述方法包括：经由控制器和选择矩阵从多个发动机起动装置中选择至少一个发动机起动装置；以及经由所述至少一个发动机起动装置起动发动机。
通过经由选择矩阵选择一个或多个电机来起动发动机，可以以考虑多个车辆操作考虑因素的方式提供用一个或多个电机起动发动机的技术结果。例如，一个发动机起动装置可能产生比另一个发动机起动装置更高的扭矩水平。此外，一个发动机起动装置可能比另一个发动机起动装置产生更多的噪声和振动。经由多个车辆操作考虑因素(诸如车辆驾驶模式和驾驶员紧迫性水平)参考的选择矩阵可以输出最接近地满足当前时间的车辆工况的车辆属性的发动机起动装置。选择矩阵可以优于应用有条件组合逻辑来确定发动机起动装置，因为它对于车辆开发人员来说可以更容易理解和使用。另外，可以允许车辆开发人员识别车辆工况与发动机起动机选择之间的交互的视觉格式提供选择矩阵。
本说明书可以提供若干优点。具体地，所述方法可以简化对包括多于一个发动机起动装置的车辆的发动机起动装置的选择。此外，所述方法可以减少车辆开发时间。另外，所述方法可以从一种类型的混合动力车辆平移到其他类型的混合动力车辆。
当单独地或结合附图来理解时，根据以下具体实施方式，将容易明白本说明书的以上优点和其他优点以及特征。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。其并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。
附图说明
当单独地或参考附图来理解时，通过阅读在本文中称作具体实施方式的实施例的示例，将更全面地理解本文描述的优点，在附图中：
图1是发动机的示意图；
图2是车辆传动系的示意图；
图3示出了示例性发动机起动装置选择矩阵；以及
图4示出了用于选择一个或多个发动机起动机并经由一个或多个起动机起动发动机的示例性方法。
具体实施方式
本说明书涉及经由一个或多个发动机起动装置起动发动机。发动机可以经由常规的飞轮起动机、皮带传动起动发电机、集成式起动机发电机和/或可以为车辆提供推进力或可以不为车辆提供推进力的其他电机来起动。车辆可以是如本文所述的混合动力车辆或替代配置的混合动力车辆。可以经由一个或多个电机来起动发动机。发动机可以是图1中所示的类型。发动机可以包括在如图2所示的传动系中或呈另一种已知的混合动力传动系配置(例如，串联或并联)。可以经由诸如图3所示的选择矩阵之类的数据结构来选择发动机起动机。可以根据图4的方法起动发动机。
参考图1，包括多个气缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，图1中示出了其中一个气缸。控制器12从图1和图2所示的各种传感器接收信号。控制器基于所接收的信号和存储在控制器12的存储器中的指令采用图1和图2所示的致动器来调整发动机和传动系或动力传动***的操作。
发动机10由气缸盖35和缸体33组成，所述气缸盖和缸体包括燃烧室30和气缸壁32。活塞36定位在其中并且经由与曲轴40的连接进行往复运动。飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。任选的起动机96(例如，低压(以小于30伏工作)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以使小齿轮95选择性地前进以接合环形齿轮99。可以将任选的起动机96直接安装到发动机的前方或发动机的后方。在一些示例中，起动机96可以经由皮带或链条将动力选择性地供应给曲轴40。另外，当起动机96未接合到发动机曲轴40和飞轮环形齿轮99时，所述起动机处于基本状态。起动机96可以被称为飞轮起动机。
燃烧室30被示出为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。进气门52可以由气门激活装置59选择性地激活和停用。排气门54可以由气门激活装置58选择性地激活和停用。气门激活装置58和59可以是机电装置。
直接燃料喷射器66被示出为定位成将燃料直接喷射到气缸30中，这被本领域技术人员称为直接喷射。进气道燃料喷射器67被示出为定位成将燃料喷射到气缸30的进气道中，这被本领域技术人员称为进气道喷射。燃料喷射器66和67与由控制器12提供的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料***(未示出)输送到燃料喷射器66和67。
另外，进气歧管44被示出为与涡轮增压器压缩机162和发动机进气口42连通。在其他示例中，压缩机162可以是机械增压器压缩机。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地联接到涡轮增压器压缩机162。任选的电子节气门62调整节流板64的位置以控制从压缩机162到进气歧管44的气流。由于节气门62的入口在增压室45内，因此增压室45中的压力可以被称为节气门入口压力。节气门出口在进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可以定位在进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。压缩机再循环阀47可以选择性地调整到介于完全打开与完全关闭之间的多个位置。废气门163可以经由控制器12进行调整以允许排气选择性地绕开涡轮164，从而控制压缩机162的转速。空气滤清器43清洁进入发动机进气口42的空气。
无分电器点火***88响应于控制器12经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出为在三元催化器70上游联接到排气歧管48。替代地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。
在一个示例中，催化器70可以包括多个砖和三元催化剂涂层。在另一个示例中，可以使用各自具有多块砖的多个排放控制装置。
控制器12在图1中被示出为常规的微计算机，所述常规的微计算机包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如，非暂时性存储器)、随机存取存储器108、保活存储器110和常规的数据总线。控制器12被示出为除了接收先前论述的那些信号之外还从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；联接到驾驶员需求踏板130(例如，人/机界面)以用于感测由人类驾驶员132施加的力的位置传感器134；联接到制动踏板150(例如，人/机界面)以用于感测由人类驾驶员132施加的力的位置传感器154；来自联接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器68的节气门位置的测量值。还可以感测(传感器未示出)大气压力以供控制器12处理。在本描述的优选方面中，曲轴每旋转一转，发动机位置传感器118产生预定数量的等距脉冲，据此可以确定发动机转速(RPM)。
控制器12还可以接收来自人/机界面11的输入。起动或停止发动机或车辆的请求可以经由人类和人/机界面11的输入来生成。人/机界面11可以是触摸屏显示器、按钮、按键开关或其他已知的装置。控制器12还可以从GPS接收器/导航***2接收导航和GPS数据(例如，交通灯、标志、道路等的位置)。控制器12可以与其他车辆对接以从联网车辆接口3接收交通数据(例如，其他车辆的位置、交通流量等)。控制器12可以经由车辆接近度感测***4从其他车辆接收接近度数据。
在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：所述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般来说，排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30中，并且活塞36移动到气缸的底部，以便增大燃烧室30内的容积。活塞36靠近气缸的底部并且处于其冲程末端(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。
在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于其冲程的结束并且最靠近气缸盖时(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域的技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室中。在下文被称为点火的过程中，由诸如火花塞92等已知点火装置点燃所喷射的燃料，从而导致燃烧。
在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞运动转换成旋转轴的旋转动力。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气-燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。应当注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，诸如以提供正或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。
图2是包括动力传动***或传动系200的车辆225的框图。图2的动力传动***包括图1所示的发动机10。动力传动***200被示出为包括车辆***控制器255、发动机控制器12、第一电机控制器252、第二电机控制器257、变速器控制器254、能量存储装置控制器253和制动器控制器250。控制器可以通过控制器局域网(CAN)299进行通信。控制器中的每一者都可以向其他控制器提供信息，诸如功率输出限制(例如，经控制不得被超过的装置或部件的功率输出)、功率输入限制(例如，经控制不得被超过的装置或部件的功率输入)、被控制的装置的功率输出、传感器和致动器数据、诊断信息(例如，关于劣化的变速器的信息、关于劣化的发动机的信息、关于劣化的电机的信息、关于劣化的制动器的信息)。此外，车辆***控制器255可以将命令提供给发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250以实现驾驶员输入请求和基于车辆工况的其他请求。
例如，响应于驾驶员释放驾驶员需求踏板和车辆速度，车辆***控制器255可以请求期望的车轮功率或车轮功率水平以提供期望的车辆速度减小率。所请求的所需车轮功率可以通过车辆***控制器255向电机控制器252请求第一制动功率和向发动机控制器12请求第二制动功率来提供，所述第一功率和第二功率提供车轮216处的所需传动系制动功率。车辆***控制器255还可以经由制动器控制器250请求摩擦制动功率。制动功率可以称为负功率，因为它们减慢传动系和车轮旋转。正功率可以维持或增加传动系和车轮旋转的速度。
在其他示例中，对控制动力传动***装置的划分可以与图2所示不同的方式进行划分。例如，单个控制器可以取代车辆***控制器255、发动机控制器12、第一电机控制器252、第二电机控制器257、变速器控制器254和制动器控制器250。替代地，车辆***控制器255和发动机控制器12可以是单个单元，而电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250是独立的控制器。
在该示例中，动力传动***200可以由发动机10和电机240提供动力。在其他示例中，可以省略发动机10。发动机10可以用图1所示的发动机起动***经由皮带传动起动机/发电机BISG 219或者经由也称为集成式起动机/发电机的传动系集成式起动机/发电机(ISG)240来起动。可以经由任选的BISG温度传感器203确定BISG 219的温度。传动系ISG240(例如，高压(以大于30伏的电压操作的)电机)也可以称为电机、马达和/或发电机。此外，发动机10的功率可以经由诸如燃料喷射器、节气门等功率致动器204来调整。
传动系200被示出为包括皮带传动起动发电机(ISG)219。ISG 219可以经由皮带231联接到发动机10的曲轴40。替代地，ISG 219可以直接联接到曲轴40。当对较高电压电能存储装置262(例如，牵引电池)充电时，ISG 219可以向传动系200提供负扭矩。ISG 219还可以提供正扭矩，以经由较低电压电能存储装置(例如，电池或电容器)263所供应的能量来使传动系200旋转。在一个示例中，电能存储装置262可以输出比电能存储装置263(例如，12伏)更高的电压(例如，48伏)。DC/DC转换器245可以允许在高压总线291与低压总线292之间交换电能。高压总线291电联接到逆变器246和较高电压电能存储装置262。低压总线292电联接到较低电压电能存储装置263和传感器/致动器/附件279。电气附件279可以包括但不限于前挡风玻璃电阻加热器和后挡风玻璃电阻加热器、真空泵、气候控制风扇以及灯。逆变器246将DC电力转变为AC电力，反之亦然，以使得功率能够在ISG 219与电能存储装置262之间传递。同样，逆变器247将DC电力转变为AC电力，反之亦然，以使得功率能够在ISG 240与电能存储装置262之间传递。
发动机输出功率可以通过双质量飞轮215传输到动力传动***分离离合器的输入侧或第一侧235。分离离合器236可以是电致动或液压致动的。分离离合器236的下游侧或第二侧234被示出为机械地联接到ISG输入轴237。
ISG 240可以操作以向动力传动***200提供动力，或者在再生模式中将动力传动***动力转变成电能以便存储在电能存储装置262中。ISG 240与能量存储装置262电通信。ISG 240具有比图1所示的起动机马达96或BISG 219更高的输出功率容量。此外，ISG 240直接驱动动力传动***200或由动力传动***200直接驱动。不存在将ISG 240联接到动力传动***200的皮带、齿轮或链条。代而，ISG240以与动力传动***200相同的速率旋转。电能存储装置262(例如，高压电池或电源)可以是电池、电容器或电感器。ISG 240的下游侧经由轴241机械地联接到变矩器206的泵轮285。ISG 240的上游侧机械地联接到分离离合器236。ISG 240可以经由如电机控制器252所指示充当马达或发电机而向动力传动***200提供正功率或负功率。
变矩器206包括涡轮286以将动力输出到输入轴270。输入轴270将变矩器206机械地联接到自动变速器208。变矩器206还包括变矩器旁路锁止离合器212(TCC)。当TCC被锁定时，功率从泵轮285直接传递到涡轮286。TCC由控制器254电操作。替代地，TCC可以是液压锁定的。在一个示例中，变矩器可以被称为变速器的部件。
当变矩器锁止离合器212完全脱离时，变矩器206经由变矩器涡轮286和变矩器泵轮285之间的流体传递将发动机动力传输到自动变速器208，从而实现扭矩倍增。相比之下，当变矩器锁止离合器212完全接合时，经由变矩器离合器将发动机输出动力直接传递到变速器208的输入轴270。替代性地，变矩器锁止离合器212可以部分地接合，由此能够调整直接传递到变速器的动力的量。变速器控制器254可以被配置为通过响应于各种发动机工况或者根据基于驾驶员的发动机操作请求调整变矩器锁止离合器来调整由变矩器212传输的动力量。
变矩器206还包括泵283，所述泵对流体加压以操作分离离合器236、前进离合器210和挡位离合器211。泵283经由泵轮285驱动，所述泵轮以与ISG 240相同的转速旋转。
自动变速器208包括挡位离合器(例如，挡位1-10)211和前进离合器210。自动变速器208是固定比变速器。替代地，变速器208可以是能够模拟固定齿轮比变速器和固定齿轮比的无级变速器。挡位离合器211和前进离合器210可以选择性地接合，以改变输入轴270的实际总转数与车轮216的实际总转数的比率。通过经由换挡控制电磁阀209调整被供应到离合器的流体，可以使挡位离合器211接合或脱离。来自自动变速器208的动力输出也可以经由输出轴260传递到车轮216以推进车辆。具体地，自动变速器208可以在将输出驱动功率传递到车轮216之前，响应于车辆行驶状况而在输入轴270处传递输入驱动功率。变速器控制器254选择性地启用或接合TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。变速器控制器还选择性地停用或脱离TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。
可以通过接合摩擦车轮制动器218将摩擦力施加到车轮216。在一个示例中，摩擦车轮制动器218可以响应于人类驾驶员将脚压在制动踏板(未示出)上和/或响应于制动器控制器250内的指令而接合。另外，制动器控制器250可以响应于由车辆***控制器255发出的信息和/或请求而施加制动器218。通过相同的方式，通过响应于人类驾驶员从制动踏板释放脚、制动器控制器指令和/或车辆***控制器指令和/或信息而使车轮制动器218脱离，可以减小对车轮216的摩擦力。例如，作为自动化发动机停止程序的一部分，车辆制动器可以经由控制器250向车轮216施加摩擦力。可以根据制动踏板位置来确定制动扭矩。
响应于增加车辆225的速度的请求，车辆***控制器可以从驾驶员需求踏板或其他装置获得驾驶员需求功率或功率请求。然后，车辆***控制器255将所请求的驾驶员需求功率的一部分分配给发动机，并将其余部分分配给ISG或BISG。车辆***控制器255向发动机控制器12请求发动机功率并向电机控制器252请求ISG功率。如果ISG功率加上发动机功率小于变速器输入功率极限(例如，不得被超过的阈值)，则将功率输送到变矩器206，然后变矩器将所请求的功率的至少一部分中继到变速器输入轴270。变速器控制器254响应于可以基于输入轴功率和车辆速度的换挡计划和TCC锁止计划而选择性地锁定变矩器离合器212并经由挡位离合器211接合挡位。在一些状况下，当可能期望对电能存储装置262充电时，可在存在非零驾驶员需求功率时请求充电功率(例如，负ISG功率)。车辆***控制器255可以请求增加发动机功率来克服充电功率以满足驾驶员需求功率。
响应于降低车辆225的速度并且提供再生制动的请求，车辆***控制器可以基于车辆速度和制动踏板位置来提供负的期望车轮功率(例如，期望的或请求的动力传动***车轮功率)。然后，车辆***控制器255将负的期望车轮功率的一部分分配给ISG 240和发动机10。车辆***控制器还可将请求的制动功率的一部分分配给摩擦制动器218(例如，期望的摩擦制动车轮功率)。此外，车辆***控制器可以向变速器控制器254通知车辆处于再生制动模式，使得变速器控制器254基于唯一换挡计划来变换挡位211，以提高再生效率。发动机10和ISG 240可以向变速器输入轴270供应负功率，但是由ISG 240和发动机10提供的负功率可以由变速器控制器254限制，所述变速器控制器输出变速器输入轴负功率极限(例如，不应超过的阈值)。此外，车辆***控制器255或电机控制器252可以基于电能存储装置262的工况来限制ISG 240的负功率(例如，被约束到小于阈值负阈值功率)。由于变速器或ISG限制而可能不由ISG 240提供的期望的负车轮功率的任何部分可以被分配给发动机10和/或摩擦制动器218，使得期望的车轮功率通过经由摩擦制动器218、发动机10和ISG 240的负功率(例如，吸收的功率)的组合来提供。
因此，对各种动力传动***部件的功率控制可以由车辆***控制器255来监测，其中经由发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250来提供对发动机10、变速器208、电机240和制动器218的局部功率控制。
作为一个示例，可以通过控制涡轮增压发动机或机械增压发动机的节气门开度和/或气门正时、气门升程和增压调整火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气充气的组合来控制发动机功率输出。在柴油发动机的情况下，控制器12可以通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和空气充气的组合来控制发动机功率输出。可以通过在发动机产生的功率不足以使发动机旋转的情况下使发动机旋转来提供发动机制动功率或负发动机功率。因此，发动机可以经由在燃烧燃料时以低功率操作(其中一个或多个气缸停用(例如，不燃烧燃料)或其中所有气缸都停用并且在使发动机旋转时)来产生制动功率。可以经由调整发动机气门正时来调整发动机制动功率量。可以调整发动机气门正时以增加或减少发动机压缩功。此外，可以调整发动机气门正时以增加或减少发动机膨胀功。在所有情况下，可以在逐缸的基础上执行发动机控制以控制发动机功率输出。
电机控制器252可以通过调整流入和流出ISG的磁场绕组和/或电枢绕组的电流来控制来自ISG 240的功率输出和电能产生，如本领域中已知的。
变速器控制器254经由位置传感器271接收变速器输入轴位置。变速器控制器254可以通过对来自位置传感器271的信号求导或者在预定时间间隔内对若干已知的角距离脉冲进行计数，将变速器输入轴位置转换成输入轴转速。变速器控制器254可以从扭矩传感器272接收变速器输出轴扭矩。替代地，传感器272可以是位置传感器或扭矩和位置传感器。如果传感器272是位置传感器，则控制器254可以对预定时间间隔内的轴位置脉冲进行计数以确定变速器输出轴转速。变速器控制器254还可以对变速器输出轴转速求导以确定变速器输出轴转速变化率。变速器控制器254、发动机控制器12和车辆***控制器255还可以从传感器277接收另外的变速器信息，所述传感器可以包括但不限于泵输出管线压力传感器、变速器液压传感器(例如，挡位离合器流体压力传感器)、ISG温度传感器和BISG温度、换挡杆传感器和环境温度传感器。变速器控制器254还可以从换挡选择器290(例如，人/机界面装置)接收请求的挡位输入。换挡选择器290可以包括用于挡位1-N(其中N是高挡位数)、D(行驶挡)和P(驻车挡)的位置。
制动器控制器250经由车轮转速传感器221接收车轮转速信息并且从车辆***控制器255接收制动请求。制动器控制器250还可以直接地或通过CAN 299从图1中所示的制动踏板传感器154接收制动踏板位置信息。制动器控制器250可以响应于来自车辆***控制器255的车轮功率命令而提供制动。制动器控制器250还可以提供防抱死和车辆稳定性制动以提高车辆制动和稳定性。因此，制动器控制器250可以向车辆***控制器255提供车轮功率极限(例如，不得超过的阈值负车轮功率)，使得负ISG功率不会导致超过车轮功率极限。例如，如果控制器250发出50N-m的负车轮功率极限，则调整ISG功率以在车轮处提供小于50N-m(例如，49N-m)的负功率，这包括考虑变速器齿轮传动。
因此，图1和图2的***提供了一种***，其包括：发动机，所述发动机包括飞轮起动机和皮带传动起动发电机(BISG)；集成式起动机/发电机(ISG)；和控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使所述控制器根据车辆驾驶模式和驾驶员紧迫性水平经由所述飞轮起动机、所述BISG和所述ISG中的至少一者起动所述发动机。所述***包括其中所述车辆驾驶模式是包括普通模式、经济模式、运动模式和雪地模式的组中的一者。所述***包括其中所述驾驶员紧迫性水平被分类为低、中或高。所述***还包括使所述控制器进一步基于道路打滑分类而经由所述飞轮起动机、所述BISG和所述ISG中的至少一者起动所述发动机的附加指令。所述***还包括使所述控制器进一步基于其他车辆与包括所述发动机的车辆的接近度而经由所述飞轮起动机、所述BISG和所述ISG中的至少一者起动所述发动机的附加指令。所述***还包括用于经由所述车辆驾驶模式和所述驾驶员紧迫性水平来参考数据结构的附加指令。所述***还包括用于经由车辆接近度数据和道路摩擦系数的估计值来参考所述数据结构的附加指令。
现在参考图3，示出了用于选择一个或多个电机来起动内燃发动机的数据结构300的图形表示。数据结构300也可以被称为矩阵、表或选择矩阵。在该实施例中，数据结构300被示出为二维数据结构，但是在其他示例中它可以是三维的。
可以经由仓302至312中所示的多个车辆操作考虑因素来参考或索引数据结构300。在该示例中，车辆操作考虑因素包括车辆驾驶模式302、驾驶员紧迫性304、道路μ(摩擦系数)306、全球定位***(GPS)特征(例如，经由GPS坐标定位的对象)308、联网车辆信息(例如，交通水平)310和车辆接近度信息(例如，其他车辆相对于当前车辆的位置)312。然而，在其他示例中，可以应用附加的或更少的车辆操作考虑因素来引用数据结构300。车辆操作考虑因素进一步分解为子考虑因素(例如，302a、302b、302c、302d、304a、304b、304c、306a等)，并且每个子考虑因素与数据结构300的列(例如，350-364)相关联。一个附加的列(例如，365)限定将应用哪些发动机起动装置来起动发动机。数据结构300还包括行(例如，320-344)。行和列交叉以形成单元(例如，399)。
在该示例中，驾驶模式考虑因素302被细分为普通模式302a、经济模式302b、运动模式302c和雪地模式302d。这些模式可以绷紧或松弛车辆的悬架，调整车轮扭矩极限，并且提供可能适合于子考虑因素的其他车辆修改。驾驶员紧迫性考虑因素304被示出为细分为低304a、中304b和高304c子考虑因素。道路摩擦系数考虑因素306被细分为高滑(例如，低摩擦系数)子考虑因素306a和普通(高摩擦系数)子考虑因素306b。GPS考虑因素被细分为赛道考虑因素308a和交通信号(例如，交通灯)考虑因素308b。联网车辆考虑因素310被细分为轻闲交通考虑因素310a和普通交通考虑因素310b。车辆接近度考虑因素被细分为前方(例如，当前车辆前方的车辆)子考虑因素312a和后方(例如，当前车辆后方的车辆)子考虑因素312b。应当理解，本文提及的子考虑因素仅用于描述本发明的目的，并且不应被视为限制性的。
单元(例如，399)可以不包括任何内容(例如，不存在操作考虑因素)、短划线“–”(例如，存在或不存在操作考虑因素(不相关))或“X”(例如，存在考虑因素)。限定哪个发动机起动装置可以起动发动机的列(例如，365)包括飞轮起动机(FWS)、皮带传动起动发电机(BISG)和集成式起动机发电机(ISG)的缩写。如果单元包括ISG，则仅应用ISG起动发动机。如果单元包括ISG+(FWS或BISG)，则用ISG和FWS或用ISG和BISG起动发动机。如果单元包括FWS或BISG，则可以经由FWS或BISG起动发动机。如果单元包括FWS+BISG+ISG，则应用所有三个电机来起动发动机。
可以经由车辆操作考虑因素来参考数据结构300，并且数据结构根据车辆操作考虑因素输出发动机起动装置。例如，车辆乘员或驾驶员(例如，人类或自主)可以选择车辆操作模式，并且控制器(例如，12)可以经由人/机界面(例如，11)接收选定的车辆操作模式。控制器还可以经由驾驶员需求踏板(例如，130)接收驾驶员需求输入。控制器可以基于驾驶员需求踏板的变化率和当前驾驶员需求踏板位置来确定驾驶员紧迫性水平。例如，如果驾驶员需求踏板变化率小于第一阈值，则可以确定驾驶员紧迫性水平为低。如果驾驶员需求踏板变化率大于第一阈值并且小于第二阈值，则可以确定驾驶员紧迫性水平为中。如果驾驶员需求踏板变化率大于第二阈值，则可以确定驾驶员紧迫性水平为高。控制器可以根据车轮转速和车辆的实际速度来确定车辆在低μ、高滑的道路上行驶。控制器可以根据应用GPS的导航***的输出来确定车辆在赛道上或接近路况(例如，交通标志/交通灯/十字路口等)。控制器还可以基于来自其他车辆的提供给控制器的数据来确定当前车辆附近的交通是轻闲还是普通。控制器还可以根据车辆接近度传感器来确定其他车辆是在当前车辆的前方还是侧面。
操作子考虑因素(如果存在)参考数据结构列以确定应该应用哪些发动机起动装置来起动发动机。每个车辆操作考虑因素在对应行中具有“X”或“-”，用于所述行限定哪些发动机起动装置将起动发动机。例如，第一行(例如，320)在子考虑因素列“普通”或302a中包括“X”，因此行302可以指示FWS或BISG将起动发动机。然而，为了使行302成为选择发动机起动装置的基础，驾驶员紧迫性必须是低的(例如，X存在于行320列354处)，道路μ必须是普通的(例如，X存在于行320列358处)，GPS必须指示存在或不存在交通信号并且不存在赛道(例如，“-”存在于行320列360处)，联网车辆数据是不相关的，并且车辆接近度数据对于第一行是指示将应用哪些发动机起动装置来起动发动机的行是不相关的。
在另一个示例中，如果驾驶模式子模式是经济，则可以经由FWS或BISG起动发动机，而不管驾驶员紧迫性、道路μ、GPS输入、联网车辆输入和车辆接近度输入如何。
在又一个示例中，如果驾驶模式是“运动”并且驾驶员紧迫性是“低”或“中”，则可以经由ISG和FWS或通过ISG和BISG来起动发动机，而不管道路μ、GPS数据、联网车辆数据和车辆接近度数据如何。然而，如果驾驶模式是“运动”并且驾驶员紧迫性是“高”，则可以经由ISG、BISG和FWS来起动发动机，而不管道路μ、GPS数据、联网车辆数据和车辆接近度数据如何。
以这种方式，车辆操作考虑因素可以参考数据结构，并且经由车辆操作考虑因素参考的数据结构的单元中的值或参数可以指示将应用哪些发动机起动装置来起动发动机。
现在转向图4，示出了用于从车辆所包括的一组发动机起动装置中选择一个或多个发动机起动装置的方法的流程图。图4的方法可以结合到图1至图2的***中并与其协作。此外，图4的方法的至少部分可以并入作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令，而方法的其他部分可以经由控制器变换物理世界中的装置和致动器的操作状态来执行。
在402处，方法400确定车辆工况。可以通过车辆的各种传感器和致动器来确定车辆工况。车辆工况可以包括但不限于发动机转速、车辆速度、驾驶员需求扭矩、环境空气温度、大气压力、车辆位置、其他车辆与当前车辆的接近度、交通信令装置位置和电池荷电状态。方法400前进到404。
在404处，方法400接收发动机起动装置选择策略的输入。所述输入可以包括但不限于车辆驾驶模式、驾驶员紧迫性、道路μ估计值、联网车辆数据、GPS数据和车辆接近度数据。可以经由人/机界面接收车辆驾驶模式。可以基于来自驾驶员需求踏板的输入和车辆速度来估计驾驶员紧迫性水平。道路μ估计值可以基于车辆车轮转速和车辆参考速度。可以从车辆子***和传感器接收联网车辆数据、GPS数据和车辆接近度数据，其被供应给控制器12或车辆***控制器。方法400前进到406。
在406处，方法400解释发动机起动装置选择策略的输入。所述输入可以允许控制器解释驾驶员意图(例如，激进地驾驶、被动地驾驶、放松地驾驶等)。方法400还可以基于接收到的发动机起动装置选择策略的输入来解释车辆的驾驶员和/或乘客可能希望车辆如何表现。
在一个示例中，车辆制造商可以确定车辆的每个发动机起动装置的属性。例如，车辆制造商可以确定FWS起动机可以在选定的车辆工况下以低噪声和振动水平起动发动机。由于ISG的高扭矩容量，车辆制造商还可以确定ISG可以比BISG或FWS更快地起动发动机。车辆制造商可以确定假设在停用对发动机的燃料喷射时与当发动机的曲轴转速小于阈值转速(例如，50RPM)时发生驾驶员改变主意，BISG可以快速且平稳地重新起动发动机。车辆制造商可以在定义车辆操作考虑因素与选定的发动机起动装置之间的关系时应用这种类型的信息，使得车辆可以针对车辆和车辆操作模式根据车辆乘员(例如，人类驾驶员)和预定车辆属性(例如，低噪声和振动、高噪声和振动、响应性、燃料经济性、耐久性等)的预期进行响应。图3示出了定义车辆操作考虑因素与选择发动机起动装置之间的关系的一种方式。具体地，可以在数据结构的单元中提供X或其他参数，以指示对于特定车辆操作考虑因素组，特定发动机起动装置组适合于提供车辆属性与车辆操作考虑因素的最佳匹配。单元可以在对应于如图3所示的特定发动机起动装置组的行中。因此，根据当前车辆操作考虑因素，数据结构中的参数(例如，如图3所示的X或短划线)的放置递送期望的车辆属性。方法400前进到408。
在408处，方法400根据车辆操作考虑因素和车辆属性来选择一个或多个发动机起动装置。在一个示例中，如在图3的描述中所讨论的，可以经由选择矩阵或数据结构来选择一个或多个发动机起动装置来起动发动机。车辆操作考虑因素可以参考矩阵中的列，并且列的单元可以包括将车辆操作考虑因素与发动机起动装置链接的参数(例如，如图3所示的X)。为了在存在特定车辆操作考虑因素组时确定激活哪个发动机起动装置来起动发动机，方法400经由当前车辆操作考虑因素来参考数据结构或矩阵并查询矩阵中与车辆操作考虑因素活动的列相对应的单元。基于包含参数的单元，方法400确定单行，并且根据单行选择发动机起动装置。
例如，应用图3的矩阵为了说明，如果当前驾驶模式是由“X”或“-”指示的“经济”，则方法400选择FWS或BISG来起动发动机，因为对于除驾驶模式之外的所有其他车辆操作考虑因素，可能存在或不存在。换句话说，除了驾驶模式之外，用于操作考虑因素的参数是无关的，这使行332处于控制并将发动机起动装置限定为FWS和BISG。
在另一个示例中，再次应用图3的矩阵进行说明，如果当前驾驶模式是由“X”或“-”指示的“运动”，则行334和336中的一者将处于控制。为了确定哪一行处于控制，方法400根据哪些车辆考虑因素是活动的来查询行334和336的单元以确定哪一行正在控制。如果驾驶员紧迫性为中或高，则行334将处于控制，因为列354和355指示驾驶员紧迫性为中或高时行334处于控制。其他车辆操作考虑因素属于无关，因为它们具有指示无关参数的短划线“-”。行334指示发动机将经由ISG和FWS或经由ISG和BISG起动。方法400在选择发动机起动装置之后前进到410。
在410处，方法400经由选定的发动机起动装置来起动发动机。起动发动机可以包括经由选定的发动机起动装置使发动机旋转并向发动机供应燃料和火花。例如，如果选择了FWS和ISG，则FWS可以接合发动机并且ISG可以同时施加扭矩以使发动机旋转。传动系分离离合器可以闭合以在发动机起动期间将扭矩从ISG传递到发动机。方法400在发动机起动之后前进到退出。
图4的方法提供了一种用于起动发动机的方法，所述方法包括：经由控制器和选择矩阵从多个发动机起动装置中选择至少一个发动机起动装置；以及经由所述至少一个发动机起动装置起动发动机。所述方法包括其中经由多个车辆考虑因素来参考所述选择矩阵。所述方法包括其中所述车辆考虑因素包括车辆驾驶模式、驾驶员紧迫性水平、道路μ、全球定位数据、联网车辆数据和车辆接近度数据。所述方法包括其中所述选择矩阵输出至少一个发动机起动装置。所述方法包括其中所述车辆考虑因素各自细分为至少两个子考虑因素。所述方法包括其中所述至少一个发动机起动装置包括飞轮起动装置。所述方法包括其中所述至少一个发动机起动装置包括皮带传动起动发电机。所述方法包括其中所述至少一个发动机起动装置包括集成式起动机/发电机。
图4的方法还提供了一种用于起动发动机的方法，所述方法包括：对于一个或多个车辆操作考虑因素中的每一个，将所述一个或多个车辆操作考虑因素分类为至少两个子考虑因素；以及基于至少一个子考虑因素的存在而经由一个或多个电机起动发动机。所述方法包括其中所述一个或多个车辆操作考虑因素是参考数据结构的基础。所述方法包括其中所述数据结构是矩阵。所述方法包括其中所述一个或多个电机包括飞轮起动机、集成式起动机/发电机和皮带传动起动发电机。所述方法包括其中所述一个或多个车辆操作考虑因素是控制器的输入。
应当注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆***配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可由包括控制器的控制***结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来实施。本文所述的具体程序可表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等)中的一者或多者。因而，示出的各种动作、操作和/或功能可按示出的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样地，处理次序不一定是实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。可依据所使用的特定策略而反复地执行示出的动作、操作和/或功能中的一者或多者。此外，所描述的动作、操作和/或功能中的至少一部分可图形地表示要被编程到控制***中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码。当通过结合一个或多个控制器在包括各种发动机硬件部件的***中执行指令来实施所描述的动作时，控制动作还可变换物理世界中的一个或多个传感器或致动器的操作状态。
本描述到此结束。在不脱离本描述的精神和范围的情况下，本领域技术人员在阅读本描述之后，将想到许多变化形式和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或替代性燃料配置操作的单缸、I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可有利地使用本描述。

Claims (15)

1.一种用于起动发动机的方法，其包括：
经由控制器和选择矩阵从多个发动机起动装置中选择至少一个发动机起动装置；以及
经由所述至少一个发动机起动装置起动发动机。
2.如权利要求1所述的方法，其中经由多个车辆考虑因素来参考所述选择矩阵。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述多个车辆考虑因素包括车辆驾驶模式、驾驶员紧迫性水平、道路μ、全球定位数据、联网车辆数据和车辆接近度数据。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述选择矩阵输出至少一个发动机起动装置。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述多个车辆考虑因素各自细分为至少两个子考虑因素。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述至少一个发动机起动装置包括飞轮起动装置。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述至少一个发动机起动装置包括皮带传动起动发电机。
8.如权利要求5所述的方法，其中所述至少一个发动机起动装置包括集成式起动机/发电机。
9.一种***，其包括：
发动机，所述发动机包括飞轮起动机和皮带传动起动发电机(BISG)；
集成式起动机/发电机(ISG)；以及
控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令，所述可执行指令使所述控制器根据车辆驾驶模式和驾驶员紧迫性水平经由所述飞轮起动机、所述BISG和所述ISG中的至少一者起动所述发动机。
10.如权利要求9所述的***，其中所述车辆驾驶模式是包括普通模式、经济模式、运动模式和雪地模式的组中的一者。
11.如权利要求10所述的***，其中所述驾驶员紧迫性水平被分类为低、中或高。
12.如权利要求11所述的***，其还包括使所述控制器进一步基于道路打滑分类而经由所述飞轮起动机、所述BISG和所述ISG中的至少一者起动所述发动机的附加指令。
13.如权利要求12所述的***，其还包括使所述控制器进一步基于其他车辆与包括所述发动机的车辆的接近度而经由所述飞轮起动机、所述BISG和所述ISG中的至少一者起动所述发动机的附加指令。
14.如权利要求9所述的***，其还包括用于经由所述车辆驾驶模式和所述驾驶员紧迫性水平来参考数据结构的附加指令。
15.如权利要求14所述的***，其还包括用于经由车辆接近度数据和道路摩擦系数的估计值来参考所述数据结构的附加指令。
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