CN102852656A - 给电动助力转向系统提供电力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了给电动助力转向系统提供电力的方法。在一个示例中，该方法响应于自动发动机停止请求而调节交流发电机励磁电流以增加给电动助力转向系统提供的能量。该方法可改善电动助力转向系统的运转。

Description

给电动助力转向系统提供电力的方法

【技术领域】

本发明涉及用于改善电动助力转向系统的性能的系统和方法。该方法对具有在自动停止后自动起动的发动机的车辆特别有用。

【背景技术】

电动助力转向系统能提供优于机械驱动的液压转向系统的优点。例如，可在驾驶员之间改变给车辆驾驶员提供的转向辅助的量。换句话讲，可给一个驾驶员提供多于给相同车辆的另一个驾驶员提供的辅助。此外，可根据一系列广泛的驾驶状况改变转向辅助。在一个说明中，当车辆向前行驶时可给驾驶员提供电动转向助力的第一水平并且当车辆向后行驶时给驾驶员提供电动转向助力的第二水平。类似的，车速较低时可提供电动转向助力的第一水平同时车速较高时提供电动转向助力的第二水平。但是，当车辆停止后可能需要时间来启动（power up）电动助力转向系统。所以，发动机起动后立即使汽车转向是困难的。

【发明内容】

本发明的发明人意识到上述缺陷并开发了一种用于改善电动助力车辆转向的方法。本发明中的一个示例提供了车辆启动控制方法，包括：响应于转向输入和发动机扭矩请求而调节交流发电机施加在发动机上的负载。

所以，通过考虑车辆的转向输入和发动机扭矩请求可以改善车辆启动。具体地，当转向角输入或转向扭矩处于较高水平时，可增加发动机给电动转向系统提供的动力以便于车辆能开始更快地改变方向。另一方面，如果请求的发动机扭矩处于较高水平，可给车辆的车轮提供额外的发动机扭矩以改善车辆加速。此外，当发动机扭矩需求和转向角处于中等水平时，响应于加权的发动机扭矩请求和转向输入而可以将发动机的动力提供至车辆的车轮和电动转向系统。

根据本发明的一个实施例，通过增加给交流发电机提供的励磁电流而增加电动助力转向系统中存储的能量的量。

根据本发明的一个实施例，当发动机转速小于阈值转速时励磁电流的流动停止。

根据本发明的一个实施例，进一步包括发动机停止后增加电动助力转向系统中存储的能量的量。

根据本发明的一个实施例，通过从车辆的电池提供电流而增加电动助力转向系统中存储的能量的量。

根据本发明的一个实施例，响应于发动机起动的请求中断从电池给电动助力转向系统提供的电流。

根据本发明，用于控制电动助力转向系统的能量的系统，包括：电动助力转向系统；电池；发动机；以及控制器，控制器包括指令用于响应于发动机中没有专用的驾驶员的发动机停止请求而使发动机自动停止从而增加电动助力转向系统中存储的能量的量，控制器包括另外的指令用于当发动机停止时从电池将能量提供至电动助力转向系统。

根据本发明的一个实施例，通过调节交流发电机的励磁电流而增加电动助力转向系统中存储的能量的量。

根据本发明的一个实施例，进一步包括另外的控制器指令用于响应于电池的电荷水平而限制电流从电池流向电动助力转向系统。

根据本发明的一个实施例，进一步包括另外的控制器指令用于通过调节给交流发电机提供的励磁电流而增加电动助力转向系统中存储的能量。

根据本发明的一个实施例，进一步包括另外的控制器指令用于响应于发动机转速而限制给交流发电机提供的励磁电流。

本发明可提供多个优点。具体地，该方法可改善车辆启动以便于驾驶员在车辆加速期间经历更平顺的发动机扭矩。此外，发动机自动起动期间该方法可改善交流发电机的磁场控制（field control）。此外，该方法可为具有电动转向系统的车辆提供改善的发动机扭矩判断（arbitration）和发动机转速控制。

单独或结合附图阅读下面的具体实施方式，本发明的上述优点和其它优点以及特征将变得显而易见。

应理解，上述概要提供用于以简化形式引入一系列原理，其将在具体实施方式中进一步进行描述。这并不意味着识别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书确定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文或本说明书中任意部分所提到的确定的实施方式。

【附图说明】

通过单独或结合如下附图时阅读实施例（参考本说明书的具体实施内容）的示例能更加完全理解本说明书描述的优点：

图1是车辆的示意图；

图2是发动机的示意图；

图3A是发动机起动的示例图表；

图3B是发动机停止的示例图表；

图4是模拟的发动机起动期间相关信号的示例图表；

图5是模拟的发动机起动期间相关信号的另一个示例图表；

图6是模拟的发动机起动期间相关信号的又一个示例图表；

图7是车辆启动方法的流程图；

图8是图7中流程图的续图；

图9是施加在发动机上的交流发电机负载的示例加权函数；以及

图10是发动机自动停止的方法的流程图。

【具体实施方式】

本发明涉及车辆的启动。在一个非限制性示例中，可按照图1中说明的而配置车辆。此外，图2中显示的发动机可以是车辆的一部分。可根据图7-8和10中的方法按图3A-6中显示的而控制车辆的发动机和交流发电机。

现在参考图1，车辆100包括车轮102。通过发动机10和变速器104给车轮102提供扭矩。在一些示例中，电动马达和液压马达也可给车轮102提供扭矩。车辆100也包括电动转向系统120。在一些示例中，响应于来自方向盘122的输入或其它转向输入，电动转向系统能直接地使车轮102改变方向。在其它示例中，电动转向系统120可给来自方向盘122的输入提供电动辅助。转向马达130能调节车轮102的角度并且通过电动转向系统120控制。电池108和交流发电机110可给电动转向系统120提供电能（electrical power）。交流发电机110可通过轴或皮带轮45和发动机10机械连接。控制器12包括指令用于控制和接收来自交流发电机110、电动转向系统120、发动机10和变速器104的输入。

参考图2，包括多个汽缸（图2中显示了其中的一个汽缸）的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10包括带有位于其中并连接至曲轴240的活塞236的燃烧室230和汽缸壁232。燃烧室230显示为通过各自的进气门252、排气门254和进气歧管244、排气歧管248连通。各个进气门和排气门可由进气凸轮251和排气凸轮253操作。可替代地，进气门和排气门中的一个或多个可由机电控制的阀线圈和电枢总成操作。进气凸轮传感器255可确定进气凸轮251的位置。排气凸轮传感器257可确定排气凸轮253的位置。

燃料喷射器266显示为设置以直接将燃料喷射到汽缸230内，本领域内技术人员称之为直接喷射（direct injection）。可替代地，可将燃料喷射到进气道，本技术领域内技术人员称之为进气道喷射（port injection）。燃料喷射器266与来自控制器12的信号的脉冲宽度成比例地传输液体燃料。燃料通过燃料系统（未示出）运送到燃料喷射器266，所述燃料喷射器包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨（未示出）。另外，进气歧管244显示为和可选的电子节气门262连通，所述电子节气门通过调节节流板264的位置来控制空气从进气道242流至进气歧管244。在一个示例中，可使用低压的直接喷射系统，其中的燃料压力可提升至20-30巴（bar）。可替代地，可使用高压双级（dual stage）燃料系统产生较高的燃料压力。

无分电器点火系统288响应于控制器通过火花塞292给燃烧室230提供点火火花。通用或宽域排气氧(UEGO)传感器226显示为连接至催化转化器270上游的排气歧管248。可选择地，可使用双态排气氧传感器代替UEGO传感器226。

在一个示例中，转化器270可包括多个催化剂砖。在另外一个示例中，可使用多个排气控制装置，其中每个控制装置具有多个砖。在一个示例中，转化器270可以是三元式催化剂。

图2中控制器12显示为常见的微型计算机，包括：微处理器单元202、输入/输出端口204、只读存储器206、随机存取存储器208、保活存储器210和常见的数据总线。控制器12显示为接收来自和发动机10相连的传感器的各种信号，除了上文讨论的那些信号，还包括：来自和冷却套筒214相连的温度传感器216的发动机冷却液温度（ECT）；和加速踏板230相连的用于感应通过脚232施加的力的位置传感器234的信号；来自和进气歧管244相连的压力传感器222的发动机歧管压力（MAP）测量值；来自感应曲轴240位置的霍尔效应传感器218的发动机位置传感器信号；来自传感器220的进入发动机的空气质量的测量值；来自传感器258的节气门位置的测量值。也可感应大气压力（传感器未示出）用于由控制器12处理。在本发明的优选方面，发动机位置传感器218在曲轴每个旋转时产生预订数目的间隔相等的脉冲，根据其可确定发动机转速（RPM）。

在一些实施例中，在混合动力汽车上发动机可连接至电动马达/电池系统。混合动力汽车可包括并联结构、串联结构，或其变型或组合。此外，在一些实施例中，可采用其它发动机配置，例如柴油发动机。

在运转期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四行程循环：循环包括进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程。在进气行程中，通常排气门254关闭且进气门252打开。空气通过进气歧管244流入燃烧室230，并且活塞236移动到汽缸的底部以便增加燃烧室230内的容积。本领域技术人员通常将活塞36接近汽缸的底部并且在其行程的终点时（例如当燃烧室230处于最大容积时）所处的位置称为下止点（BDC）。在压缩行程中，进气门252和排气门254关闭。活塞236向汽缸的顶部运动以便压缩燃烧室230内的空气。本领域技术人员将活塞236处于其行程的终点并且接近汽缸的顶部时（例如当燃烧室230处于最小容积时）所处的位置称为上止点（TDC）。在下文称为喷射的过程中，将燃料引入燃烧室。在下文称为点火的过程中，通过已知的点火装置（例如火花塞292）点燃喷射的燃料致使燃烧。在膨胀行程中，膨胀的气体将活塞236推回至下止点。曲轴240将活塞的运动转换为旋转轴的扭力矩。最后，在排气过程期间，排气门254打开以将燃烧过的空气燃料混合物释放至排气歧管248，并且活塞回到上止点。需要指出的是上文仅显示为实施例，并且进气门、排气门的打开和/或关闭正时可以改变，例如以提供气门正重叠或气门负重叠、推迟进气门关闭，或各种其它的实施例。

这样，图1和2中的系统提供了用于控制车辆启动的系统，包括：交流发电机、起动机、发动机和控制器，控制器包括指令用于在没有专用的驾驶员发动机起动请求时而自动起动发动机，指令包括另外的指令用于响应于发动机扭矩请求和转向请求而调节施加在发动机上的交流发电机负载，控制器包括另外的指令用于响应于车轮打滑而调节施加在发动机上的交流发电机负载。该系统中，响应于车辆的车轮打滑而增加施加在发动机上的交流发电机负载。系统进一步包括另外的控制器指令用于响应于发动机扭矩贮备（reserve）而调节提供至发动机的交流发电机负载。在一个示例中，系统进一步包括另外的控制器指令用于响应于预测的发动机燃烧事件而调节施加在发动机上的交流发电机负载。系统进一步包括电动转向系统。从而，发动机的机械扭矩可转化为电能(electrical energy)以改善发动机起动期间的车辆转向。该系统中，电动转向系统电连接至电池和交流发电机。

图1和2中的系统还提供了用于控制电动助力转向系统的能量的系统，包括：电动助力转向系统、电池、发动机和控制器，控制器包括指令用于响应于在没有专用的驾驶员发动机停止请求时发动机中的发动机自动停止而增加电动助力转向系统中存储的能量的量，控制器包括另外的指令用于当发动机处于停止状态时从电池向电动助力转向系统提供能量。该系统中，通过调节交流发电机的励磁电流（field current）而增加电动助力转向系统中存储的能量。系统进一步包括另外的控制器指令用于响应于电池的电荷水平而限制电流从电池流向电动助力转向系统。系统进一步包括另外的控制器指令用于通过调节给交流发电机提供的励磁电流而增加电动助力转向系统中存储的能量。系统进一步包括另外的控制器指令用于响应于发动机转速而限制给交流发电机提供的励磁电流。

现在参考图3A，显示了驾驶员请求发动机起动期间模拟信号的示例图表。可通过图7-8中的方法在图1-2描述的系统中提供图3A的信号。

图表的Y轴表示发动机转速并且其X轴表示时间。发动机转速朝Y轴箭头方向增加。时间朝X轴箭头方向增加。相关时间通过垂直标记T0-T3指示。相关的发动机转速通过水平标记N1和N2指示。

在时间T0处，发动机停止并且不存在驾驶员的起动请求。发动机停止期间没有驾驶员的起动请求，小于使车辆的车轮转向的量的电流流向电动助力转向（EPAS）系统。这样，当发动机没有运转时可节省电池电力。

在时间T1处，发动机控制器接收指示即将起动发动机的信号。信号可以是钥匙点火（key-on）信号、按压按钮的信号或者来自另外一个系统（例如混和动力控制器（hybrid controller））的信号。信号使电池电力流向EPAS系统。在一个示例中，EPAS系统包括存储用于辅助驾驶员请求改变车辆车轮的角度以便于改变车辆的方向的能量的电容器。当给EPAS系统的电池电力中断（interrupted）或受限制时电容器中存储的能量可用于辅助驾驶员改变车轮角度。

在时间T2处，发动机控制器接收转动起动发动机的请求并且开始发动机转动起动。发动机转动起动期间接合起动机并且旋转发动机。起动机使用的电池电流的水平高于其它车辆系统使用的。所以，发动机转动起动期间流向EPAS的电流受到限制。在一个示例中，发动机转动起动期间流向EPAS系统的电流中断。时间T1和T2之间的时间段可取决于驾驶员的输入和系统的输入而改变。所以，一些示例中EPAS系统中的电容器可充满电，而在其它示例中EPAS系统中的电容器在发动机开始转动起动前可以不充满电。

在时间T2和T3之间，发动机转动并且给其提供燃料和空气。图中指示了转动起动期间的汽缸进气和压缩行程并编号为1-10。火花事件通过*指示并且其在当已知发动机位置后以及发动机汽缸开始接收燃料后开始。在这个示例中，第四个汽缸进气并压缩空气后发生第一火花事件。火花点燃空气-燃料混合物并且发动机开始加速。在一些示例中，基于接收燃料的汽缸和发动机位置（engine position）可预测第一燃烧事件的正时。此外，电能传输至EPAS系统的正时可以响应于预测的汽缸事件，例如第一或随后记数的燃烧事件。例如，可响应于自发动机停止后的第一燃烧事件而将电力传输至EPAS。在其它示例中，可响应于发动机转速超过阈值水平而将电力传输至EPAS。例如，当发动机转速超过N1时可给EPAS系统提供电力。在另外一个示例中，发动机的转动起动转速可表现为低于N1阈值并且当发动机转速超过N2阈值时可给EPAS系统提供电力。从而，给EPAS系统提供能量前可允许发动机加速至期望的转速。

在时间T3处，响应于自发动机停止后的燃烧事件的计数而给EPAS系统提供电力。可替代地，可响应于发动机转速超过发动机转速阈值N2而在时间T3处提供电力。可单独通过车辆电池、单独通过车辆交流发电机、或通过交流发电机和电池给EPAS系统提供电力。此外，关于图7和8描述了更详细的细节，供应给EPAS系统的电能的量可响应于转向系统的输入（例如转向角度或方向盘扭矩）和发动机扭矩请求（例如通过加速器踏板或控制器信号）。

现在参考图3B，显示了发动机停止期间相关模拟信号的示例图表。可通过图10中的方法在图1-2中描述的系统中提供图3B中的信号。

Y轴表示发动机转速并且发动机转速朝Y轴箭头方向增加。X轴表示时间并且时间朝X轴箭头方向增加。

在时间T1前，发动机正在运转并且取决于驾驶员的输入可给EPAS系统提供电力或者限制给EPAS系统的电力。在一些示例中，电容器存储驱动EPAS系统的电荷以便于电池或交流发电机不必一直给EPAS系统提供电力从而节省能量。

在时间T1处，作出自动停止发动机的请求。可在发动机控制器内或通过驾驶员的输入信号（例如钥匙熄火（key-off）的信号）发起停止发动机的请求。自动停止发动机的请求也可响应于通过EPAS电容器存储的电荷的水平从而发起给EPAS系统中的电容器充电。如果EPAS电容器的电荷水平小于阈值，例如可通过增强交流发电机的磁场强度使车辆交流发电机的输出增加发起EPAS电容器的充电。

在时间T2处，发起停止发动机的程序。可通过停止或减少流向发动机的燃料而发起发动机停止。发动机转速下降期间EPAS系统继续接收来自交流发电机的电流。这样，可给EPAS系统提供额外的电力以便于发动机自动再起动期间给EPAS系统提供更少的能量。

在时间T3处，发动机转速衰减至阈值水平N1以下。所以，减小至交流发电机磁场的电流以减小电池电力的消耗。由于当发动机转速小于阈值发动机转速N1时交流发电机可给EPAS系统提供的额外的电荷很少，可减小从电池给交流发电机磁场线圈提供的电流而不影响EPAS的充电。可按图3B中的顺序提供图10中的方法1000。

现在参考图4，显示了模拟的发动机起动期间相关信号的示例图表。通过图7-8中的方法在图1-2描述的系统中可提供图4中的信号。在一个示例中，可在发动机已经自动停止后发生图4中的发动机再起动。

从图4的顶部向下数的第一个图表表示相对于时间的发动机转速。Y轴表示发动机转速并且朝Y轴箭头的方法发动机转速增加。X轴表示时间并且从该图的左向右时间增加。

从图4的顶部向下数的第二个图表表示相对于时间的交流发电机励磁电流。Y轴表示交流发电机励磁电流并且朝Y轴箭头的方向交流发电机励磁电流增加。X轴表示时间并且从该图的左向右时间增加。交流发电机的输出可随着增加的交流发电机励磁电流而增加。

从图4的顶部向下数的第三个图表表示相对于时间的发动机起动机的电流。Y轴表示发动机起动机的电流并且朝Y轴箭头的方向发动机起动机的电流增加。X轴表示时间并且从该图的左向右时间增加。

从图4的顶部向下数的第四个图表表示相对于时间的转向角度请求。Y轴表示转向角度请求。在这个示例中，请求的转向角可在-60和+60度之间改变。零度的请求表示车轮朝向车辆直线行驶的方向。60度的请求表示请求向右转向。-60的请求表示请求向左转向。X轴表示时间并且从该图的左向右时间增加。

从图4的顶部向下数的第五个图表表示相对于时间的转向系统可用的电能。Y轴表示转向系统可用的电能并且朝Y轴箭头的方向转向系统可用的电能增加。X轴表示时间并且从该图的左向右时间增加。当转向系统可用的电力处于增加的水平时，可以使车辆的车轮较快地转向。

从图4的顶部向下数的第六个图表表示相对于时间的发动机扭矩需求。Y轴表示发动机扭矩需求并且朝Y轴箭头的方向发动机扭矩需求增加。在一个示例中，从可由驾驶员踩压的加速器踏板位置确定发动机扭矩需求。在其它示例中，可通过控制器（例如混和动力系统控制器）确定发动机扭矩指令。X轴表示时间并且从该图的左向右时间增加。

从图4的顶部向下数的第七个图表表示变速器可用的驱动车辆车轮的净发动机输出扭矩。Y轴表示变速器可用的驱动车辆车轮的净发动机输出扭矩并且朝Y轴箭头的方向变速器可用的驱动车辆车轮的净发动机输出扭矩增加。X轴表示时间并且从该图的左向右时间增加。

在时间T0处，发动机停止，并且由于发动机不旋转时交流发电机不能输出电力从而交流发电机励磁电流减小至基本为零。转向角度输入也基本为零，表明不存在驾驶员的转向输入。发动机停止期间转向系统可用的电能也较低。但是，在其它示例中，由于EPAS系统的电容器中可存储一些电能，发动机停止期间转向系统可用的电能可处于较高水平。自发动机处于停止状态后需要的发动机扭矩和变速器可用的驱动车辆车轮的净发动机输入扭矩也较低。

在时间T1处，起动机接合并且发动机转动起动。发动机转动起动期间交流发电机励磁电流受到限制以便于交流发电机不减小发动机起动机可用的电力。发动机转动起动期间转向角度请求仍然处于低水平，同样转向系统可用的电能、发动机扭矩需求和变速器可用的驱动车辆车轮的净发动机输出扭矩也处于低水平。

在时间T2处，发动机起动机分离。可响应于发动机转速超过阈值转速使发动机起动机分离。在时间T2处交流发电机励磁电流、请求的转向角、转向系统可用的电能、发动机扭矩需求和变速器可用的驱动车辆车轮的净发动机输入扭矩也仍然较低。

在时间T3处，交流发电机励磁电流增加。在该时间交流发电机励磁电流可响应于自发动机停止起的燃料事件的数量、发动机转速超过阈值转速、自发动机停止起的发动机事件（例如进气行程）的数量、或预测的自发动机停止起的（例如第一、第二、第三）燃烧事件而增加。当交流发电机励磁电流增加时，交流发电机的输出增加。所以，额外的电力可用于转向系统。在一些示例中，一旦发动机转动起动停止就给EPAS提供电池电力而不是在给交流发电机磁场提供电流之后给EPAS提供电池电力。可用于转向系统的电能可比交流发电机励磁电流略微提前。在整个序列中发动机扭矩需求和变速器可用的驱动车辆车轮的净发动机输出扭矩维持较低。

这样，当发动机需要的扭矩较低时，可增加转向系统可用的电能的量以便于当发动机自动起动时相对较高水平的电能可用于转向系统。由于发动机扭矩请求较小，发动机扭矩的增加量可用于产生电能并提供给转向系统。

现在参考图5，显示了模拟发动机起动期间相关信号的示例图表。图5中的信号和图4中的信号相似。所以，出于简洁的目的，不再重复描述每个信号。可通过图7-8中的方法在图1-2描述的系统中提供图5中的信号。在一个示例中，在发动机已经如图3B描述地自动停止后发生图5中的发动机再起动。

在时间T0处，发动机停止并且由于当发动机没有运转时交流发电机不能输出电力从而交流发电机励磁电流减小至基本为零。转向角度输入处于相对较大的角度并且向右转向指示驾驶员的转向输入。转向系统可用的电力处于中等水平指示允许电池给EPAS的电容器充电以便于车辆的车轮能改变方向。在一些示例中，当EPAS系统已经从电池接收了阈值量的电荷时车轮可开始改变方向。如果EPAS从电池接收到阈值量的电荷前起动机接合，车辆的车轮可保持其位置直到发动机起动。发动机转动起动期间发动机扭矩需求和变速器可用的驱动车辆车轮的净发动机输出扭矩也较低。

在时间T1处，发动机起动机接合并且发动机转动起动。发动机发动期间交流发电机励磁电流受到限制以便于交流发电机不会导致发动机起动机消耗额外的电流。发动机起动转动期间转向角度请求维持处于较高水平。由于电池电力被引导至发动机起动机所以转向系统可用的电力处于低水平。发动机转动起动期间由于可用于车轮的发动机扭矩很小所以发动机扭矩需求和变速器可用的驱动车辆车轮的净发动机输出扭矩也较低。

在时间T2处，发动机起动机分离。响应于发动机转速超过阈值转速可使发动机起动机分离。在时间T2处交流发电机励磁电流、转向系统可用的电能、发动机扭矩需求、变速器可用的驱动车辆车轮的净发动机输出扭矩也维持较低。由于驾驶员继续请求使车轮改变方向，转向角度请求维持较高。

在时间T3处，交流发电机励磁电流增加。在该时间交流发电机励磁电流可响应于自发动机停止起的燃烧事件的数量、发动机转速超过阈值转速、自发动机停止起的发动机事件（例如进气行程）的数量或预测的自发动机停止起的（例如第一、第二、第三）燃烧事件而增加。可初始通过电池电流并且然后当交流发电机开始运转时通过交流发电机输出而使交流发电机磁场增加。当交流发电机励磁电流增加时，交流发电机的输出增加。所以，额外的电力可用于转向系统。由于转向角度请求较高，调节交流发电机励磁电流到较高水平并且额外的负载通过交流发电机施加在发动机上。通过增加交流发电机施加在发动机上的负载，较少的发动机扭矩可用于推动车辆。在一些示例中，交流发电机施加在发动机上的负载是转向角度请求的加权函数（weight function）。例如，如果转向角度小于可请求的转向输入量的25%，施加在发动机上的交流发电机负载可调节至当前工况（例如发动机转速和负载）下发动机最大扭矩（torquecapacity）的5%以下。另一方面，如果转向角度输入超过可请求的转向输入的50%，施加在发动机上的交流发电机负载可调节为超过当前工况下发动机最大扭矩的25%。在本示例中，较高转向角度输入时转向系统可用的电力增加到可用电力的100%附近。

这样，当发动机需求扭矩处于低到中等水平之间并且转向角度或扭矩请求处于相对较高水平时，可增加转向系统可用的电能的量以便于相对较高水平的电能可用于转向系统并且减小用于发动机加速的发动机扭矩量。在时间T4处，当转向角度请求减小时减小转向可用的电力。此外，当车速增加时可减小转向可用的电力以便于减小较高车速时引入高转向角的可能性。

现在参考图6，显示了模拟发动机起动期间相关信号的示例图表。图6中的信号和图4中的信号相似。所以，出于简洁的目的，不再重复描述每个信号。可通过图7-8中的方法在图1-2描述的系统中提供图6中的信号。在一个示例中，在发动机已经如图3B描述地自动停止后发生图6中的发动机再起动。

在时间T0处，发动机停止并且由于当发动机不运转时交流发电机不能输出电力从而交流发电机励磁电流减小到基本为零。转向角度输入处于中等角度并且向右转向指示驾驶员转向输入。转向系统可用的电能处于中等水平指示电池允许给EPAS系统的电容器充电以便于车辆的车轮能改变方向。由于发动机处于停止状态所以发动机扭矩需求和变速器可用的驱动车辆车轮的净发动机输出扭矩也较低。

在时间T1时，发动机起动机接合并且发动机转动起动。发动机转动起动期间交流发电机励磁电流受到限制以便于交流发电机不会导致发动机起动器消耗额外的电流。发动机转动起动期间转向角度维持在中等水平。由于电池电力被引导至发动机起动机所以转向系统可用的电力处于低水平。发动机发动期间由于可用的车辆车轮的发动机扭矩很少所以发动机扭矩需求和变速器可用的驱动车辆车轮的净发动机输出扭矩也较低。

在时间T2处，发动机起动机分离。响应于发动机转速超过阈值转速可使发动机起动机分离。在时间T2处交流发电机励磁电流、转向系统可用的电能和变速器可用的驱动车辆车轮的净发动机输出扭矩也维持较低。发动机扭矩请求在达到时间T2之前增加表明驾驶员在发动机起动前已经推压加速器。

在时间T3处，交流发电机励磁电流逐渐增加。在该时间交流发电机励磁电流可响应于自发动机停止起的燃烧事件的数量、发动机转速超过阈值转速、自发动机停止起的发动机事件（例如进气行程）的数量或预测的自发动机停止起的（例如第一、第二、第三）燃烧事件而增加。可初始通过电池电流并且然后当交流发电机开始运转时通过交流发电机输出来增加交流发电机磁场。当交流发电机励磁电流增加时，交流发电机的输出增加。由于请求的发动机扭矩较高，交流发电机励磁电流调节至较低水平以便于车辆能以较高速率加速。通过减小交流发电机施加在发动机上的负载，较多的发动机扭矩可用于推动车辆。在这个示例中，交流发电机施加在发电机上的负载是转向角度请求和发动机扭矩请求的加权函数。例如，当请求发动机扭矩高于发动机可用扭矩量的50%时，即使转向输入在较低和中等水平间也可以减小施加在发动机上的交流发电机负载。在本示例中，可用于车辆车轮的发动机扭矩增加到发动机可用扭矩的100%附近。在时间T3和T4之间，转向系统可用的电力以第一速率逐渐增加。在时间T4和T5之间，转向系统可用的电力以第二速率逐渐增加。此外，当车速增加时可用于车轮的发动机输出扭矩减小以便于可给EPAS系统提供额外的电力。

这样，图4-6显示了可控制交流发电机励磁电流以给发动机施加不同水平的扭矩以便于额外的发动机扭矩可用于车辆的车轮或者以便于能增加转向系统可用的电能。此外，取决于转向和发动机扭矩需求可以为交流发电机施加在发动机上的扭矩量分配权重。例如，如果请求较高水平的发动机扭矩，相比于给转向系统提供电能可将优先权赋予提供车轮扭矩。另一方面，如果转向角度输入或转向扭矩处于较高水平并且车轮扭矩需求较低，可增加施加在发动机上的交流发电机扭矩以增加转向系统可用的电力。图9提供了为驾驶员需求的发动机扭矩和转向输入分配权重的一个示例。

现在参考图7和8，显示了车辆启动方法的流程图。通过图1和图2中的控制器12的指令可执行图7和8中的方法。在一个示例中，可在发动机自动起动期间执行图7和8中的方法。例如，没有专用的驾驶员的请求发动机起动时（例如当驾驶员确信执行器具有起动发动机的单独功能时）执行图7和8中的方法。

在702中，方法700确定工况。在一个示例中，工况可包括但不限于发动机转速、发动机扭矩或负载、自发动机停止起的汽缸燃烧事件、自发动机停止起的汽缸事件、转向角度或扭矩、车轮或发动机扭矩需求、起动机电流和交流发电机励磁电流。确定工况后方法700前进至704。

在704中，方法700判断是否正在通过起动机或电动马达转动起动发动机。在一个示例中，当发动机转速高于零并小于阈值发动机转速同时发动机起动机接合时判定发动机即将转动起动。如果方法700判定发动机正在发动，方法700前进至730。否则，方法700前进至706。

在730中，将交流发电机励磁电流调节至期望水平。在一个示例中，交流发电机励磁电流调节至基本为零的电流。通过将交流发电机励磁电流调节至零，发动机起动机不必克服通过交流发电机施加在发动机上的扭矩。在其它示例中，少量的交流发电机励磁电流可施加在交流发电机上以便于发动机发动后交流发电机可尽快输出电力。交流发电机励磁电流调节至期望水平后方法700返回至704。

在706中，方法700确定发动机转速是否高于阈值发动机转速。在一个示例中，阈值发动机转速可以是怠速。此外，阈值发动机转速可随发动机工况改变。例如，发动机温度较冷时的阈值发动机转速可高于发动机温度较高时的阈值发动机转速。如果发动机转速高于阈值转速，方法700前进至708。否则，方法700返回至704。

在708中，方法700根据驾驶员输入确定期望的发动机扭矩或期望的车轮扭矩。在一个示例中，可从加速器踏板确定期望的发动机扭矩或期望的车轮扭矩。可通过将来自加速器的电压转换成发动机扭矩指令的转移函数（transferfunction）将加速器踏板的位置转换为发动机扭矩需求。在其它示例中，加速器的位置可指示期望的车辆的车轮扭矩。通过考虑变速器齿轮比和损失而可将期望的车辆的车轮扭矩转换为期望的发动机扭矩。在其它示例中，可从对发动机控制器的输入的控制器输入（例如混和动力控制器输入）确定期望的发动机扭矩。确定期望的发动机扭矩后方法700前进至710。

在710中，方法700确定期望的施加在发动机上的交流发电机扭矩。交流发电机扭矩可以是发动机工况模式（例如自动起动、发动机冷机怠速、燃烧稳定性改善）和电气系统电压的函数。这样，如果电气系统电压较低，可通过增加通过交流发电机施加在发动机上的扭矩而增加交流发电机的输出。在一个示例中，可通过增加给交流发电机提供的励磁电流而增加通过交流发电机施加在发动机上的扭矩。此外，施加在发动机上的交流发电机扭矩可以是期望的发动机扭矩和请求的转向系统输入（例如转向角度或方向盘扭矩）的加权函数。例如，如果转向角度输入较低并且通过驾驶员输入的期望的发动机扭矩较高，可通过交流发电机仅将交流发电机能够施加在发动机上的扭矩的10%施加在发动机上。这样，可为期望的发动机扭矩分配高于转向输入的权重以增加车轮扭矩。另一方面，如果转向角度输入较高并且驾驶员输入的期望的发动机扭矩较低，可通过交流发电机将交流发电机能够施加在发动机上的100%的扭矩施加在发动机上。这样，可为转向输入分配高于期望的发动机扭矩输入的权重以将增加的发动机扭矩输送至交流发电机。

在712中，方法700确定发动机扭矩贮备（reserve）。在一个示例中，可基于当前的发动机转速和负载确定发动机扭矩贮备。具体地，可通过索引基于当前发动机转速的表格或函数而确定当前发动机转速时的最大发动机扭矩。表格或函数输出凭经验确定的最大发动机扭矩。从最大发动机扭矩中减去期望的发动机扭矩和期望的交流发电机扭矩以得到发动机扭矩贮备。此外，可从最大发动机扭矩中减去发动机摩擦扭矩和发动机泵功扭矩。确定发动机扭矩贮备后方法700前进至714。

在714中，方法700判断发动机扭矩贮备是否大于零。如果大于零，方法700前进至732。否则，方法700前进至716。

在732中，可调节发动机节气门、凸轮正时、火花正时和燃料量以增加发动机扭矩输出。具体地，可进一步打开节气门并且额外的燃料可提供至发动机以增加发动机扭矩。从而，当发动机具有增加扭矩输出的额外能力时，可增加发动机输出扭矩至少直到发动机扭矩贮备减小到零附近。增加发动机输出扭矩后方法700前进至720。

在716中，方法700基于加权的转向系统输入和期望的发动机扭矩或期望的车辆的车轮扭矩而调节交流发电机励磁电流。图9提供了怎样为转向转入和期望的发动机扭矩分配权重以控制通过交流发电机施加在发动机上的扭矩的一个示例。当然，其他的加权方式也是可以的。此外，在一个示例中，当来自驾驶员的期望的发动机扭矩处于较高水平时，可在车辆的车轮处提供更多发动机输出扭矩并且减少提供用于给转向系统提供电能的发动机扭矩。另一方向，当转向系统输入处于较高水平时，可增加通过交流发电机施加在发动机上的扭矩量而增加电气系统输出并且减小车轮扭矩。基于加权的转向系统输入和期望的发动机扭矩而调节交流发电机励磁电流后方法700前进至718。

在718中，可基于驾驶员请求的当前转向系统的角度、方向盘扭矩和方向盘的改变速率而进一步调节交流发电机励磁电流。在一个示例中，当方向盘的改变速率高于阈值水平时可增加交流发电机励磁电流。此外，当施加在转向轮的扭矩处于较高水平时可增加交流发电机励磁电流。另一方面，如果转向轮处于扭矩或角度输入的最高水平，交流发电机励磁电流可保持在稳定水平。但是，如果转向角度输入为低水平并且迅速改变为角度输入（angular input），可增加交流发电机励磁电流以改善转向响应。调节交流发电机励磁电流后方法700前进至720。

应注意，可基于加权的期望的发动机扭矩输入和转向输入而调节交流发电机施加在发动机上的负载直到达到阈值工况（例如发动机转速、车速、车辆加速或发动机加速）。达到阈值工况后，可响应于电力负载调节交流发电机励磁电流而无需为期望的发动机扭矩进行调节。

在720中，方法700判断是否探测到车轮打滑。在一个示例中，当一个车轮的速度超过车辆的另一个车轮的速度时可探测到车轮打滑。如果探测到车轮打滑，方法700前进至722。否则，方法700前进至退出。

在722中，当交流发电机励磁电流小于最高励磁电流时方法700增加交流发电机励磁电流。通过增加交流发电机励磁电流将发动机扭矩的较大部分提供至交流发电机。所以，可减小车轮打滑并且可给转向系统提供额外的电池电荷或电力。如果交流发电机励磁电流已经为最大励磁电流，交流发电机励磁电流可保持稳定。增加交流发电机励磁电流后方法700前进至退出。

这样，可控制交流发电机磁场以便于减小车辆的车轮打滑并且可相对于转向输入加权期望的发动机扭矩以便于改善车辆的驾驶性。此外，可调节给交流发电机磁场线圈提供电流的正时以便于当发动机有能力提高请求的交流发电机扭矩时将交流发电机负载施加在发动机上。

现在参考图9，显示了施加在发动机上的交流发电机负载的加权函数的示例。图9显示的表格中的轴表示转向角度输入或可替代的方向盘扭矩以及期望的发动机扭矩。表格输出交流发电机可施加在发动机上的可用扭矩的百分量。例如，在表格的左上角，表格单元的值为0%。所以，当期望的发动机扭矩接近发动机的输出能力时，可控制交流发电机基本上没有给发动机施加抵抗扭矩（resistive torque）。另一方面，在表格的右下角，期望的发动机扭矩较低并且转向角度输入较高时，交流发电机阻止发动机扭矩的最大能力施加在发动机上。图9中表格的值仅仅是示例并不意味着限制本发明的范围或广度。

现在参考图10，显示了发动机自动停止的方法的流程图。可通过图1和2中的控制器12的指令执行图10中的方法。

在1001中，方法1000判断车辆的发动机是否停止。在一个示例中，可基于发动机转速传感器的输出而确定发动机是否停止。如果发动机停止，方法1000前进至1012。否则，方法1000前进至1002。

在1002中，方法1000判断是否已经请求停止发动机。在一个示例中，方法1000判断发动机停止是否是自动请求的发动机停止。例如，方法1000判断是否使用工况而不是专用的驾驶员的发动机停止请求（例如当驾驶员确信执行器（例如钥匙开关）具有使发动机停止的单独功能时）产生发动机停止。如果请求了发动机停止，方法1000前进至1004。否则，方法1000前进至退出。

在1004中，方法1000判断发动机转向系统可用的电力是否小于阈值。在一个示例中，方法1000感应在EPAS系统的电容器中存储的电量。如果电容器中的量小于存储的能量的阈值量，可判断当发动机停止时期望增加电容器中存储的能量的量。在一个示例中，可通过将流进和流出电动助力转向系统的电流求和而估算EPAS系统中存储的电荷水平。这样，电力可存储在EPAS系统中以便于发动机停止后可使车辆的车轮在发动机开始运行前改变方向。如果方法1000判定发动机动力小于阈值水平，方法1000前进至1006。否则，方法1000前进至退出而不增加给EPAS系统提供的电能的量。

在1006中，方法1000增加从交流发电机至EPAS系统的电力输出。在一个示例中，可通过增加给交流发电机磁场提供的励磁电流的量而增加通过交流发电机给EPAS系统提供的电力的量。从而，通过交流发电机将额外的扭矩施加在发动机上以在发动机关闭时产生存储在EPAS系统中的额外的电能。交流发电机电力输出增加后方法1000前进至1008。

在1008中，方法1000判断发动机转速是否低于阈值速度。如果低于，方法1000前进至1010。否则，方法1000返回至1004。

在1010中，方法1000减小交流发电机输出。在一个示例中，可通过减小交流发电机励磁电流而减小交流发电机输出。方法1000可减小交流发电机励磁电流以使得电流不会用于产生交流发电机磁场，这样做不会增加或提供交流发电机输出。所以，当发动机转速小于阈值发动机转速时可期望停止励磁电流。减小交流发电机输出后方法1000前进至1012。

在1012中，方法1000判断电池充电量是否小于阈值水平。如果小于，方法1000前进至退出。否则，方法1000前进至1014。

在1014中，由于需要保持电动助力转向系统中能量的阈值量，方法1000从电池给电动助力转向系统提供电荷。在一个示例中，当发动机关闭时可周期性地对电动助力转向系统的电压取样以确定是否要从车辆电池给电动助力转向系统提供额外的电荷。如果电动助力转向系统中存储的电量的量下降至能量的阈值水平以下的水平，电池可连接至电动助力转向系统以给电动助力转向系统提供额外的能量。当在电动助力转向存储的能量达到阈值水平时，电池可与电动助力转向系统断开连接。从而，在一些示例中电池没必要持续地给电动助力转向系统提供能量。

从而，图7-8和10中的方法提供了车辆启动的控制方法，包括：响应于转向输入和发动机扭矩请求而调节交流发电机施加在发动机上的负载。这样，发动机扭矩可分配给较高优先级的发动机扭矩消耗者。该方法中，响应于转向输入和发动机扭矩请求的权重而调节交流发电机的负载。该方法中，发动机起动期间调节交流发电机的负载直到超过阈值车辆工况。该方法中，阈值车辆工况是车速、发动机转速、车辆加速度和发动机加速度中的至少一个。在一个示例中，该方法中通过调节交流发电机的励磁电流而调节交流发电机的负载。该方法中，通过给交流发电机提供基本为零的电流而限制发动机转动起动期间交流发电机施加在发动机上的负载。该方法中进一步包括响应于增加转向角度的请求而减小给车辆的车轮提供的扭矩。这样，可减少产生向前前进的车轮扭矩以提供额外的电能使车辆的车轮改变方向。该方法进一步包括响应于增加转向角度的请求而增加交流发电机施加在发动机上的负载。

在另外一个示例中，图7-8和10中的方法提供了车辆启动的控制方法，包括：在驾驶员输入小于阈值的第一模式中，调节施加在发动机上的交流发电机负载以控制发动机转速并且限制电动助力系统导致的电压下降；在驾驶员输入高于阈值的第二模式中，响应于驾驶员的加速器输入和转向输入而调节施加在发动机上的交流发电机负载。该方法中，驾驶员输入是加速器指令。该方法中，发动机转动起动之后并且符合车辆工况阈值之前进入第一和第二模式。该方法中，阈值车辆工况是车速、车辆加速、发动机转速和发动机加速中的一个。该方法中，限制发动机转动起动期间给电动转向系统提供的电流。该方法还包括响应于燃烧事件而允许交流发电机开始对发动机施加负载。

图7-8和10中的方法还提供车辆启动的控制方法，包括：车辆的发动机从停止状态的车辆工况中自动再起动；较高转向工况期间，从产生的车轮前进扭矩中将较多量的发动机输出转移至电力转向系统；以及较低转向工况期间，从产生的车轮前进的扭矩中将较少量的发动机输出转移至电力转向系统。该方法中，较高转向工况包括转向扭矩请求高于阈值，转向扭矩输出高于阈值、转向角度高于阈值。该方法中，转移发生在发动机起动期间发动机转速达到阈值之前以及发动机扭矩达到阈值以前。该方法中，发动机起动期间起动机分离后开始转移。

图7-8和10中的方法还提供用于给电动助力转向系统提供电力的方法，包括：响应于发动机停止请求而调节交流发电机施加在发动机上的负载以及增加给电动助力转向系统提供的能量。该方法中，发动机停止请求是没有专用的驾驶员请求发动机停止的自动发动机停止请求。在一个示例中，该方法中响应于电动助力转向系统中存储的能量的水平而调节给交流发电机提供的励磁电流。在又一示例中，该方法中响应于电动助力转向系统中存储的第一能量水平而将励磁电流调节至第一电流水平并且响应于电动助力转向系统中存储的第二能量水平而将励磁电流调节至第二电流水平，第二电流水平低于第一电流水平，第二能量水平高于第一能量水平。该方法中，通过对进入和流出电动助力转向系统的电流求和而确定电动助力转向系统中存储的能量的水平。该方法中，在响应于发动机停止请求而减少提供至发动机的燃料流之前响应于发动机停止的请求而增加交流发电机施加在发动机上的负载。该方法进一步包括没有专用的驾驶员请求起动发动机而使发动机自动起动。

图7-8和10中的方法提供了给电动助力转向系统提供电力的方法，包括：响应于发动机停止的请求和在电动助力转向系统中存储的能量的量而增加电动助力转向系统中存储的能量的量。该方法中，进一步响应于发动机转速而调节电动助力转向系统中存储的能量的量。该方法中，通过增加给交流发电机提供的励磁电流而增加电动助力转向系统中存储的能量的量。在权利要求11中的方法的另外一个示例中，包括当发动机小于阈值转速时励磁电流的流动停止。该方法进一步包括发动机停止之后增加电动助力转向系统中存储的能量的量。这样，即使发动机已经停止了延长的时间段，电动助力转向系统也可就绪以辅助驾驶员使车辆的车轮转向。该方法中，通过从车辆的电流提供电流而增加电动助力转向系统中存储的能量的量。该方法中，响应于发动机起动的请求可以中断从电池给电动转向系统提供的电流。

本领域内的一个普通技术人员所理解的，图7-8和10中描述的程序代表任意数量处理策略中的一个或多个，比如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，所描述的各个步骤和功能可以描述的顺序、并性执行，或在某些情况下有所省略。同样，由于便于说明和描述，处理顺序并非达到本文描述的目标、功能和优点所必需的，而提供用于说明和描述的方便。即使没有明确地描述，本领域内的普通技术人员可理解根据使用的特定策略可反复执行一个或多个描述的步骤或功能。

总而言之，本领域技术人员阅读本说明书之后，可想到多种替代和变型而不背离描述的实质和范围。例如，可用天然气、汽油、柴油或替代燃料配置运转的,I3,I4,I5,V6,V8,V10,V12发动机可使用本发明来优化。

Claims (10)

1.一种给电动助力转向系统提供电力的方法，包括：

响应于发动机停止的请求而调节交流发电机施加在发动机上的负载并且增加给电动助力转向系统提供的能量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机停止的请求是自动发动机停止请求并没有专用的驾驶员的发动机停止请求。

3.根据权利要求1所述的方法，其中发动机停止期间通过调节给所述交流发电机提供的励磁电流而调节所述交流发电机的负载。

4.根据权利要求3所述的方法，其中响应于所述电动助力转向系统中存储的能量的水平而调节给所述交流发电机提供的所述励磁电流。

5.根据权利要求4所述的方法，其中响应于所述电动助力转向系统中存储的第一能量水平而将所述励磁电流调节到第一电流水平并且其中响应于所述电动助力转向系统中存储的第二能量水平而将所述励磁电流调节至第二电流水平，所述第二电流水平低于所述第一电流水平，所述第二能量水平高于所述第一能量水平。

6.根据权利要求4所述的方法，其中通过对进入和流出所述电动助力转向系统的电流求和而确定所述电动助力转向系统中存储的能量的水平。

7.根据权利要求1所述的方法，其中在响应于所述发动机停止的请求而减小提供至所述发动机的燃料流之前响应于所述发动机停止的请求而增加所述交流发电机施加在发动机上的所述负载。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括没有专用的驾驶员的发动机起动的请求而使所述发动机自动起动。

9.一种给电动助力转向系统提供电力的方法，包括：

响应于发动机停止的请求并且在所述电动助力转向系统中存储能量的量而增加电动助力转向系统中存储的能量的量。

10.根据权利要求9所述的方法，其中进一步响应于发动机转速调节电动助力转向系统中存储的能量的所述量。

Images