УПРАВЛЕНИЕ НАГРУЗКОЙ ОБОГРЕВАЕМОГО ВЕТРОВОГО СТЕКЛА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ И МАКСИМИЗАЦИИ ДОСТУПНОСТИ СИСТЕМЫ ОСТАНОВКИ-ЗАПУСКА
CONTROL OF HEATED WINDSHIELD LOAD TO ENSURE AND MAXIMIZE AVAILABILITY OF STOP-START SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Это изобретение в общем относится к системам остановки-запуска для транспортного средства. В частности, изобретение относится к системам управления электрической нагрузкой, подаваемой на обогреваемое ветровое стекло, для максимизации доступности систем остановки-запуска транспортного средства.
Предпосылки изобретения
[0002] Системы остановки-запуска транспортных средств (также называемые системы стоп-старт) используются для повышения эффективности использования/экономии топлива путем остановки/запуска двигателя транспортного средства во время цикла движения в зависимости от состояния двигателя. Например, в транспортном средстве, оборудованном системой остановки-запуска, когда двигатель работает на холостом ходу или близок к работе на холостом ходу, т.е. скорость транспортного средства близка или равна нулю, или когда транспортное средство движется по инерции, система остановки-запуска автоматически выключает двигатель. Когда водитель нажимает педаль газа (или педаль сцепления в транспортном средстве, оборудованном механической коробкой передач) или отпускает педаль тормоза, система остановки-запуска автоматически и плавно перезапускает двигатель. Это сокращает количество времени, потраченного на холостом ходу, также уменьшая расход топлива и выбросы двигателя. Хотя такие системы наиболее распространены в электрических гибридных транспортных средствах, системы остановки-запуска также используются в транспортных средствах без гибридного электрического силового агрегата, например, в так называемых «мягких» или «микро» гибридах, включающих в себя двигатель внутреннего сгорания, а не электродвигатель.
[0003] Три главных компонента большинства систем остановки-запуска представляют собой двигатель транспортного средства, электрический стартер/генератор и аккумулятор. Из-за частых циклов остановки-запуска двигателя, которым подвергаются системы остановки-запуска, требуются особо надежные стартеры и аккумуляторы. В частности, системы остановки-запуска зависят от аккумулятора транспортного средства во время фазы запуска цикла. В связи с этим из-за количества компонентов транспортного средства, осуществляющих электрическую нагрузку на аккумулятор и стартер, важное значение имеет управление энергопотреблением для обеспечения эффективной работы системы остановки-запуска. Это может быть особенно проблематично для компонентов, которые обычно используют для питания двигателя внутреннего сгорания, но должны продолжать работать во время цикла «остановки» системы остановки-запуска. Они могут включать в себя компрессоры, насосы системы охлаждения, стеклоочистители ветрового стекла, внешнее/внутреннее освещение, развлекательные/информационные системы, системы управления внутренним климатом, системы обогрева/обдува стекол и другие. Нагрузка, осуществляемая на аккумулятор и/или стартер транспортного средства такими компонентами, может снижать эффективность системы при перезапуске двигателя или в худшем случае может задерживать или затруднять перезапуск двигателя.
[0004] Компоненты транспортного средства, такие как нагнетательные системы обогрева/оттаивания/обдува HVAC (отопление, вентиляция и кондиционирование), осуществляют значительную нагрузку на электрические подсистемы транспортного средства, что может быть особенно неблагоприятно во время цикла остановки системы остановки-запуска. Как известно, дополнительно усугубляет проблему обеспечение подсистемы обогреваемого ветрового стекла (HWS) для помощи нагнетательной системе HVAC при оттаивании/обогреве/обдуве ветрового стекла транспортного средства. Традиционные стратегии управления электрической нагрузкой требуют активации подсистемы HWS для помощи при оттаивании/обогреве/обдуве каждый раз, когда нагретый воздух течет к ветровому стеклу, и условия окружающей среды соответствуют заданному значению температуры, например, менее 15°C. Однако эти системы создают значительное потребление тока, что может ухудшать способность остановки-запуска или даже делать ее недоступной.
[0005] Таким образом, в уровне техники определена необходимость улучшения систем остановки-запуска транспортного средства. В частности, необходимы улучшения в управлении электрической нагрузкой транспортного средства во время фазы запуска цикла остановки-запуска.
Сущность изобретения
[0006] В соответствии с описанными здесь целями и преимуществами и для решения вышеуказанных и других проблем в одном аспекте описаны способы улучшения работы системы остановки-запуска транспортного средства путем разного управления электрической нагрузкой, подаваемой на подсистему обогреваемого ветрового стекла транспортного средства. В частности, электрическая нагрузка, подаваемая на подсистему обогреваемого ветрового стекла транспортного средства, разным образом распределяется на водительскую сторону и пассажирскую сторону ветрового стекла.
[0007] В вариантах выполнения электрическая нагрузка, подаваемая на пассажирскую сторону подсистемы обогреваемого ветрового стекла, уменьшается. В других вариантах выполнения электрическая нагрузка разным образом распределяется на водительскую сторону и пассажирскую сторону подсистемы обогреваемого ветрового стекла согласно определенной температуре окружающей среды. Электрическая нагрузка может разным образом распределяться в течение заданных периодов времени. В других вариантах выполнения заданные периоды времени определены согласно заданной температуре окружающей среды. Могут быть обеспечены таймеры, зависящие от температуры окружающей среды, для установки заданных периодов времени.
[0008] В других аспектах изобретения обеспечены системы остановки-запуска транспортного средства и транспортные средства, включающие в себя такие системы для осуществления описанных способов.
[0009] В следующем далее описании показаны и описаны варианты выполнения раскрытых систем и способов управления электрической нагрузкой при остановке-запуске. Следует понимать, что описанные системы и способы имеют другие различные варианты выполнения, и их некоторые детали могут быть выполнены с преобразованием в различных очевидных аспектах, все без отклонения от устройств и способов, изложенных и описанных в следующей далее формуле изобретения. Соответственно чертежи и описания следует рассматривать как иллюстративные, а не ограничивающие.
Краткое описание чертежей
[0010] Сопровождающие чертежи, включенные сюда и образующие часть описания, иллюстрируют некоторые аспекты раскрытых систем и способов управления электрической нагрузкой при остановке-запуске, и вместе с описанием служат для объяснения некоторых их принципов. На чертежах:
[0011] Фигура 1 представляет собой схематическое представление транспортного средства, включающего в себя систему остановки-запуска;
[0012] Фигура 2 представляет собой блок-схему способа согласно настоящему изобретению для улучшения работы системы остановки-запуска транспортного средства во время цикла остановки; и
[0013] Фигура 3 представляет собой блок-схему способа согласно настоящему изобретению для улучшения работы системы остановки-запуска транспортного средства во время цикла запуска.
[0014] Далее будет сделана подробная ссылка на варианты выполнения раскрытых систем и способов, примеры которых проиллюстрированы на сопровождающих чертежах.
Подробное описание
[0015] В общем, раскрытые системы и способы управления электрической нагрузкой при остановке-запуске решают вышеописанные проблемы и повышают эффективность системы остановки-запуска транспортного средства путем разного управления электрической нагрузкой, подаваемой на подсистему обогреваемого ветрового стекла транспортного средства. В частности, электрическая нагрузка, подаваемая на подсистему обогреваемого ветрового стекла транспортного средства, разным образом распределяется на водительскую сторону и пассажирскую сторону ветрового стекла.
[0016] На Фигуру 1 в виде схемы изображено транспортное средство 100, включающее в себя систему остановки-запуска. Хотя системы остановки-запуска наиболее часто встречаются в гибридных или микрогибридных транспортных средствах, как отмечено выше, известно использование систем остановки-запуска в негибридных транспортных средствах, и в настоящем документе предусмотрено использование настоящих описанных способов и систем в негибридных транспортных средствах. Транспортное средство может включать в себя двигатель 110, аккумулятор 112 и множество электрических подсистем 114, таких как стеклоочистители ветрового стекла, внешнее/внутреннее освещение, развлекательная/информационная подсистема, подсистема управления внутренним климатом, подсистема обогрева/обдува стекол, подсистема обогреваемого ветрового стекла и другие. Стартер/электродвигатель 116 может быть встроен для перезапуска двигателя 110 во время цикла запуска системы остановки-запуска.
[0017] Обеспечены один или более контроллеров 118, которые сообщаются (см. пунктирные линии) с одним или более из двигателя 110, стартера 116, электрических подсистем 114 и аккумулятора 112. Как известно, контроллеры 118 могут быть выполнены с возможностью начинать цикл автоматической остановки или автоматического запуска системы остановки-запуска при получении соответствующего сигнала, например, при уменьшении скорости транспортного средства до заданного значения. Таким образом, когда транспортное средство 100 приближается к остановке на заданной скорости (например, 1-2 км/ч), один или более контроллеров 118 могут подавать команду для начала процесса остановки двигателя 110. В этой ситуации подача топлива двигателю 110 прекращается, и стартер 116 и электрические подсистемы 114 используют питание от аккумулятора 112. При получении второго сигнала, например, о том, что водитель отпустил педаль тормоза или нажал педаль сцепления или газа, как рассмотрено выше, один или более контроллеров 118 могут подавать сигнал для перезапуска двигателя 110.
[0018] Этапы цикла остановки и цикла запуска системы остановки-запуска транспортного средства известны в уровне техники и не требуют подробного рассмотрения здесь. Однако рассмотрение характерного цикла остановки и цикла запуска системы остановки-запуска обеспечено в опубликованной заявке на патент США на имя настоящего правопреемника № 2013/0041556, которая включена сюда во всей ее полноте путем ссылки. Вкратце, цикл остановки может включать в себя фазу подготовки к предстоящей остановке двигателя 110, включая подготовку других различных систем и подсистем транспортного средства к работе только на питании от аккумулятора. Поток топлива в двигатель 110 прекращается, и двигатель останавливается, когда скорость вращения двигателя достигает 0 или близка к 0.
[0019] Цикл запуска транспортного средства может включать в себя фазу включения стартера, когда стартер 116 пытается перезапустить двигатель 110 в ответ на индикатор цикла запуска, например, когда оператор отпускает педаль тормоза или нажимает педаль сцепления или газа. Когда двигатель 110 способен вращаться под действием своей собственной энергии, стартер 116 выключается. Двигатель увеличивает скорость до целевой скорости холостого хода во время фазы «увеличения скорости вращения двигателя». Когда двигатель достигает скорости равной или превышающей целевую скорость холостого хода, цикл запуска завершается.
[0020] Во время цикла остановки некоторые электрические подсистемы 114 могут быть отключены или по меньшей мере ограничены в их функциональности для уменьшения расхода заряда аккумулятора 112. Например, полное отключение нагнетательной подсистемы HVAC транспортного средства и/или подсистемы обогреваемого ветрового стекла будет неблагоприятным в условиях окружающей среды, требующих непрерывной очистки ветрового стекла. Однако мгновенное восстановление полной функциональности всех отключенных/ограниченных в функциональности подсистем 114 во время фазы «увеличения скорости вращения двигателя» может вызывать большие падения напряжения системы, потенциально задерживая или даже предотвращая перезапуск двигателя. Дополнительно электрическая нагрузка, требуемая особыми подсистемами, такими как подсистема оттаивания/обогрева/обдува стекол, включая подсистему обогреваемого ветрового стекла, может изменяться согласно температуре окружающей среды, т.е. температуре воздуха, окружающего транспортное средство 100.
[0021] Для решения этой проблемы в одном аспекте обеспечен способ разного управления электрической нагрузкой, подаваемой на подсистему обогреваемого ветрового стекла транспортного средства. Со ссылкой на Фигуру 2 способ включает в себя этап 200, на котором определяют, предстоит ли цикл остановки системы остановки-запуска. Если да, на этапе 202 определяют, находится ли подсистема HWS в режиме «АВТО» или автоматическом режиме. Если да, на этапе 204 определяют, равна или превышает температура окружающей среды заданное значение. Если нет, систему сбрасывают. Если да, на этапе 206 подсистему HWS временно выключают.
[0022] В варианте выполнения сообщение по локальной сети контроллеров (шина CAN) указывает, что предстоит цикл остановки, например, на основании определения, что скорость вращения двигателя равна или близка к 0, как описано выше, и подсистема HWS временно выключается в течение заданного периода времени, например, 5-10 секунд, чтобы без задержки обеспечивать начало цикла остановки. Одновременно может быть определена температура окружающей среды, например, температурным датчиком известной конструкции. Если определена температура окружающей среды, равная или превышающая заданное значение, например, 30°F или выше, по окончании цикла остановки подсистема HWS выключается и остается выключенной, пока не начнется цикл запуска (этап 206a). В альтернативном варианте выполнения, если температура окружающей среды меньше заданного порогового значения так, что требуется продолжение очистки ветрового стекла, дополнительно предусмотрена регулировка максимального времени остановки двигателя, в течение которого подсистема HWS выключена, для уменьшения риска запотевания, обледенения и т.д. например, от 90 секунд до 2 минут (этап 206b).
[0023] Может быть обеспечена определенная заданная блокировка системы для дополнительного снижения риска запотевания, обледенения и т.д. путем предотвращения выключения подсистемы HWS во время цикла остановки. В вариантах выполнения, блокировка системы, предотвращающая выключение подсистемы HWS во время цикла остановки, может включать в себя один или более из следующих факторов: определенная вероятность запотевания составляет 40% или более (FogProb<MaxAccFog), водитель транспортного средства вручную активирует подсистему оттаивания транспортного средства (оттаивание/максимальное оттаивание активированы), водитель транспортного средства вручную активирует подсистему стеклоочистителя ветрового стекла, водитель транспортного средства вручную активирует подсистему HWS и другие.
[0024] В свою очередь, со ссылкой на Фигуру 3 на этапе 300 определяют, предстоит ли цикл запуска системы остановки-запуска. На этапе 302 температурным датчиком известной конструкции снова определяют температуру окружающей среды. В соответствии с определенной температурой окружающей среды на этапе 304 определяют, требуется ли полный цикл таймера, определяющий полный период времени активации подсистемы HWS. Если да, на этапе 306a электрическую нагрузку разным образом распределяют на разные участки подсистемы HWS в течение полного цикла таймера. Если нет, на этапе 306b электрическую нагрузку разным образом распределяют на разные участки подсистемы HWS в течение меньшего времени, чем полный цикл таймера.
[0025] Выражение «разное распределение» означает, что электрическая нагрузка, подаваемая на подсистему HWS, разным образом обеспечивается на разные участки ветрового стекла, т.е. водительская сторона и пассажирская сторона ветрового стекла обрабатываются разным образом. В варианте выполнения нагрузка, обеспечиваемая на пассажирскую сторону ветрового стекла, уменьшена. Следует понимать, что это позволяет водительской стороне принимать больше электрической нагрузки, подаваемой на подсистему HWS, и, таким образом, область ветрового стекла, через которую должен смотреть водитель, имеет преимущество без необходимости увеличения общей электрической нагрузки, подаваемой на обогреваемое ветровое стекло.
[0026] Вариант выполнения вышеописанного способа показан в приведенной ниже Таблице 1, показывающей предлагаемые электрические нагрузки при заданных диапазонах температуры окружающей среды. Следует понимать, что приведенные в ней проценты представляют собой процент от максимальной электрической нагрузки, которая может быть обеспечена на конкретные участки подсистемы HWS. Как в ней показано, при температурах между -18°C и 15°C стабильно большая часть, составляющая 75% (от максимума) обеспечиваемой электрической нагрузки, подается на водительскую сторону обогреваемого ветрового стекла.
[0027]
Таблица 1. Предлагаемые нагрузки при температуре окружающей среды во время автоматической остановки
Температура окружающей среды (°C)
Нагрузка на водительскую сторону
Нагрузка на пассажирскую сторону
-18-0
До 50%
До 25%
0-15
До 25%
До 15%
15-31
0%
0%
[0028] В свою очередь, предполагается обеспечение вышеуказанных электрических нагрузок в течение периодов времени, определяемых таймерами, зависящими от температуры окружающей среды, для учета различных условий окружающей среды, которые могут создавать необходимость больших или меньших периодов времени активации подсистемы HWS. В варианте выполнения, как показано в приведенной ниже Таблице 2, выбраны различные заданные периоды времени для выбираемой пользователем активации функций оттаивания/максимального оттаивания, выбираемой пользователем активации подсистемы HWS и для автоматической активации подсистемы HWS во время цикла запуска системы остановки-запуска. Следует понимать, что значения и диапазоны настроек температуры, настроек таймера и т.д. являются только показательными и неограничивающими, и при необходимости могут быть скорректированы производителем согласно условиям окружающей среды, географическим местоположениям и другим факторам.
[0029]
Таблица 2. Предлагаемые настройки таймера при температуре окружающей среды во время автоматической остановки
Температура окружающей среды (°C)
Таймер для пользовательского выбора (минуты)
Таймер для максимального оттаивания (минуты)
Таймер для автоматической активации HWS (минуты)
-18-0
15
15
≤15
-1-5
15
15
≤6
5-15
10
10
≤4
>15
8
8
≤2
[0030] Следует понимать, что путем использования таймера, зависящего от температуры окружающей среды, для определения времени активации подсистемы HWS в автоматическом режиме, возможно уменьшение времени активации и, таким образом, уменьшение энергопотребления.
[0031] Вышеупомянутая информация представлена в целях иллюстрации и описания. Она не предназначена быть исчерпывающей или ограничивающей варианты выполнения точной раскрытой формой. Очевидные преобразования и изменения возможны в свете вышеописанных замыслов. Все такие преобразования и изменения находятся в пределах объема охраны приложенной формулы изобретения в интерпретации, соответствующей широте трактовки, которой они объективно, законно и справедливо наделены.