СИСТЕМА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСИЛИТЕЛЕМ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК B62D1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способам управления электромеханическим усилителем рулевого управления при автоматической остановке и автоматическом запуске двигателя.

Уровень техники

Микрогибридное транспортное средство может останавливать работу двигателя внутреннего сгорания после остановки. Такое транспортное средство может также повторно запускать двигатель перед началом движения. Такие автоматические остановки и запуски двигателя могут снизить расход топлива за счет сокращения времени холостого хода двигателя и сокращения времени потребления топлива в течение поездки.

Раскрытие изобретения

В связи с этим было разработано механическое транспортное средство (автомобиль), которое содержит двигатель, систему электроусилителя рулевого управления и по меньшей мере один контроллер. По меньшей мере один контроллер при автоматической остановке двигателя может уменьшать величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления до прекращения подачи топлива в двигатель.

Величина доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления может быть уменьшена до ненулевого порогового значения.

По меньшей мере один контроллер может после выключения двигателя дополнительно уменьшать величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления с ненулевого порогового значения до нуля.

Скорость, с которой уменьшают величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления до прекращения подачи топлива в двигатель, может отличаться от скорости, с которой уменьшают величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления после прекращения подачи топлива в двигатель.

Транспортное средство может дополнительно содержать стартер. По меньшей мере один контроллер при автоматической остановке двигателя может также увеличивать величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления от нулевого значения после того, как стартер завершил запуск двигателя и отключился.

Величина доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления может быть увеличена до ненулевого порогового значения до того, как двигатель достигнет или превысит целевое число оборотов холостого хода.

По меньшей мере один контроллер может дополнительно повышать величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления с ненулевого порогового значения до максимального значения после того, как двигатель достигнет или превысит целевое число оборотов холостого хода.

Скорость повышения величины доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления от нуля до ненулевого порогового значения может отличаться от скорости, с которой повышают величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления от ненулевого порогового значения до максимального значения.

По меньшей мере один контроллер дополнительно может во время автоматической остановки двигателя детектировать условие для автоматического запуска и в ответ повышать величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления.

Скорость, с которой повышают величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления до того, как двигатель достигнет или превысит целевое число оборотов холостого хода, может отличаться от скорости, с которой повышают величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления после того, как двигатель достигнет или превысит целевое число оборотов холостого хода.

Механическое транспортное средство может содержать двигатель, систему электроусилителя рулевого управления и по меньшей мере один контроллер. По меньшей мере один контроллер может во время автоматической остановки двигателя с первой скоростью уменьшать до ненулевого порогового значения величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления до того, как подача топлива в двигатель прекращена, и со второй, отличной от первой, скоростью уменьшать с ненулевого порогового значения до нуля величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления после того, как подача топлива в двигатель прекращена.

Способ управления автомобильной системой электроусилителя рулевого управления может включать в себя обнаружение факта автоматической остановки двигателя и уменьшение величины доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления до того, как подача топлива в двигатель прекращена.

Величина доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления может быть уменьшена до ненулевого порогового значения.

Способ может также включать в себя уменьшение величины доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления с ненулевого порогового значения до нуля после того, как подача топлива в двигатель прекращена.

Скорость уменьшения величины доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления до того, как подача топлива в двигатель прекращена, может отличаться от скорости уменьшения величины доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления после того, как подача топлива в двигатель прекращена.

Способ может также включать в себя повышение величины доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления от нулевого значения во время автоматической остановки двигателя после того, как стартер завершил запуск двигателя и отключился.

Величина доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления может быть увеличена до ненулевого порогового значения до того, как двигатель достигнет или превысит целевое число оборотов холостого хода.

Величина доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления может быть увеличена с ненулевого порогового значения до максимального значения после того, как двигатель достигнет или превысит целевое число оборотов холостого хода.

Скорость, с которой увеличивают величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления от нуля до ненулевого порогового значения может отличаться от скорости, с которой увеличивают величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления от ненулевого порогового значения до максимального значения.

Способ также включает в себя обнаружение при автоматической остановке двигателя условия для автоматического запуска и в ответ увеличение величины доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой принципиальную схему микрогибридного транспортного средства.

Фиг.2 представляет собой график, иллюстрирующий состояние двигателя при автоматической остановке.

Фиг.3 представляет собой график, иллюстрирующий величину доступного тока электроусилителя рулевого управления при автоматической остановке двигателя, показанной на Фиг.2.

Фиг.4 представляет собой график, иллюстрирующий состояние двигателя при частичной автоматической остановке.

Фиг.5 представляет собой график, иллюстрирующий величину доступного тока электроусилителя рулевого управления при частичной автоматической остановке двигателя, показанной на Фиг.4.

Осуществление изобретения

Далее подробно описаны способы воплощения настоящего изобретения; однако, следует понимать, что представленные здесь варианты осуществления изобретения являются лишь примерами изобретения, которые могут быть реализованы в различных альтернативных вариантах. На чертежах не всегда соблюдены реальные размеры, некоторые элементы могут быть увеличены или уменьшены с целью демонстрации деталей определенных составных частей. Таким образом, специфические структурные и функциональные детали, раскрытые в настоящем изобретении, следует рассматривать не в качестве ограничения, а в качестве иллюстративной части для изучения специалистами в данной области техники с целью различного применения настоящего изобретения.

На Фиг.1 микрогибридное транспортное средство 10 может содержать стартер 11, двигатель 12, аккумулятор 13, генератор 14 переменного тока, систему 16 электроусилителя рулевого управления и систему 18 рулевого управления (например, рулевое колесо и т.д.). Транспортное средство 10 может также содержать педаль 20 акселератора, педаль 22 тормоза и контроллер (или контроллеры) 24. Стартер 11, двигатель 12, аккумулятор 13, рулевая система 18 и системы педалей 20, 22 находятся во взаимодействии друг с другом и/или управляются контроллером 24 (показано пунктирной линией). Стартер 11 расположен таким образом, чтобы механически запускать двигатель 12 (как показано жирной линией). Двигатель 12 расположен таким образом, чтобы механически приводить в действие генератор 14 переменного тока (показано жирной линией) так, чтобы генератор 14 переменного тока вырабатывал электрический ток. Генератор 14 переменного тока электрически соединен с системой 16 электроусилителем рулевого управления (показано тонкой линией), который выполнен с возможностью уменьшения управляющего усилия, прикладываемого к рулевой системе 18. В силу этого система 16 электроусилителя рулевого управления может потреблять ток, вырабатываемый генератором 14 переменного тока. Аккумулятор 13 также электрически соединен с системой 16 электроусилителя рулевого управления (показано тонкой линией). Следовательно, аккумулятор 13 может обеспечивать подачу электропитания на электроусилитель 16 рулевого управления, если, например, двигатель 12 выключен.

Контроллеры 24 могут инициировать автоматическую остановку и автоматический запуск двигателя 12. Когда водитель нажимает педаль 22 тормоза, транспортное средство 10 останавливается, а контролеры 24, например, могут подавать команду на начало процесса остановки двигателя 12, предотвращая таким образом подачу питания от двигателя 12 в систему 16 электроусилителя рулевого управления через генератор 14 переменного тока. Когда водитель отпускает педаль 22 тормоза (и/или нажимает на педаль 20 акселератора) после остановки двигателя, контролеры 24 могут подавать команды на начало процесса запуска двигателя 12, позволяя, таким образом, двигателю 12 подавать питание в систему 16 электроусилителя рулевого управления через генератор 14 переменного тока.

Резкие изменения в управлении рулевого колеса во время автоматической остановки двигателя могут вызвать дискомфорт у водителя. Следовательно, аккумулятор 13 может обеспечивать подачу энергии системе 16 электроусилителя рулевого управления, как отмечалось выше. Нагрузка, производимая системой 16 электроусилителя рулевого управления, тем не менее, может превышать мощность аккумулятора 13, если аккумулятор 13 используется для питания системы 16 электроусилителя рулевого управления в течение всего периода автоматической остановки двигателя.

Со ссылкой на Фиг.2, автоматическая остановка двигателя может включать в себя несколько этапов: «начало автоматической остановки», обозначающий начало автоматической остановки двигателя; «подготовка к автоматической остановке двигателя», обозначающий период, во время которого производится подготовка систем автомобиля и двигателя к предстоящей автоматической остановке (если на данном этапе обнаружено условие, препятствующее автоматической остановке, подготовка к автоматической остановке двигателя прерывается, системы автомобиля и двигатель возвращаются к их обычным режимам работы); «выключение подачи топлива», обозначающий момент времени, когда подача топлива в двигатель прекращается; «остановка двигателя», обозначающий период, во время которого частота вращения двигателя снижается до нуля; «повторный запуск с низким уровнем топлива», обозначающий момент времени, после которого требуется повторный запуск для блокировки автоматической остановки во время этапа «остановка двигателя», для запуска двигателя может потребоваться стартер (если повторный запуск требуется до этапа «повторный запуск с низким уровнем топлива» и во время этапа «остановка двигателя», двигатель может быть повторно запущен путем увеличения подачи топлива в него); «скорость вращения двигателя=0», обозначающий момент времени, при котором скорость вращения двигателя около или равна нулю; «двигатель автоматически остановлен», обозначающий период времени, когда двигатель выключен; «включение стартера», обозначающий момент времени, при котором стартер начинает проворачивать двигатель с целью запуска двигателя (при обнаружении условия автоматического запуска двигателя); «стартер проворачивает двигатель», обозначающий период времени, во время которого двигатель не может запускаться самостоятельно; «выключение стартера», обозначающий момент времени, при котором двигатель способен вращаться самостоятельно; «возрастание скорости вращения двигателя», обозначающий период, во время которого частота вращения двигателя возрастает до его рабочей частоты; «окончание автоматического запуска», обозначающий момент времени, когда частота вращения двигателя достигает своей рабочей частоты (частота при необходимом числе оборотов холостого хода или выше него).

Со ссылкой на Фиг.3, величина доступного тока электроусилителя рулевого управления (например, доступный ток для питания системы 16 электроусилителя рулевого управления) может быть равномерно уменьшена при начале автоматической остановки двигателя и равномерно увеличена при окончании автоматической остановки двигателя. Такое равномерное изменение величины тока может предотвратить резкие изменения в управлении рулевого колеса, может уменьшить продолжительность подачи питания в систему 16 электроусилителя рулевого управления от аккумулятора 13 и/или может ограничить нежелательное воздействие дополнительных поступающих от рулевой системы нагрузок на напряжение, во время перехода от генератора переменного тока 14 к аккумулятору 13 в качестве источника тока для системы электроусилителя рулевого управления, или после такого перехода.

При обнаружении автоматической остановки двигателя и до начала равномерного уменьшения величины доступного тока системы электроусилителя рулевого управления контроллеры 24 могут определять, является ли величина тока, потребляемого системой 16 электроусилителем рулевого управления, меньше установленного порогового значения (например, 40 Ампер). Если нет, то автоматическая остановка двигателя запрещается. (Данная проверка может также производиться во время начальных этапов равномерного изменения величины тока. Если величина тока, потребляемого системой 16 электроусилителя рулевого управления, превышает установленное пороговое значение, которое может зависеть от этапа автоматической остановки двигателя, то автоматическая остановка двигателя может быть блокирована). Это может обеспечить поддержание аккумулятором 13 необходимого уровня потребляемого тока во время перехода от генератора 14 переменного тока к аккумулятору 13 в качестве источника питания системы электроусилителя рулевого управления. Если величина тока на этапе «подготовки двигателя к автоматической остановке» больше установленного порогового значения, то контроллеры 24 могут начать равномерное уменьшение величины доступного тока системы электроусилителя рулевого управления с максимального значения до значения УМЕНЬШЕННЫЙ_ТОК со скоростью равномерного уменьшения РАВН_СНИЖ_1. Значение УМЕНЬШЕННЫЙ_ТОК может ограничить нежелательное воздействие дополнительного усилия, прилагаемого водителем к рулевому колесу, на напряжение системы во время перехода от генератора переменного тока 14 к аккумулятору 13 в качестве источника тока для системы электроусилителя рулевого управления, и после такого перехода. Благодаря равномерному уменьшению величины тока электроусилителя до данного уровня, водитель может не почувствовать затруднения, поскольку все, что удаляется - это неиспользуемый ток усилителя. Также, скорость снижения величины тока может быть отрегулирована таким образом, что водитель не почувствует исчезновения доступного тока усилителя даже при вращении рулевого колеса 18.

Если частота вращения двигателя меньше порогового значения, необходимого стартеру 14 для повторного запуска двигателя (то есть, после этапа «повторный запуск с низким уровнем топлива»), то величина доступного тока электроусилителя рулевого управления может быть равномерно снижена до нуля с использованием скорости снижения РАВН_СНИЖ_ 2. Это может гарантировать, что в ситуациях, когда двигатель 12 может быть повторно запущен без использования стартера 11, на управляющее усилие водителя или подводимый крутящий момент, необходимый для поворота рулевого колеса 18, не будет оказываться воздействие. Также данное равномерное снижение может быть отрегулировано таким образом, что водитель не почувствует отдачи рулевого колеса, а ток усилителя будет полностью сведен к нулю до начала работы стартера 11.

Когда стартер 11 выключается во время повторного запуска двигателя (то есть, после этапа «выключение стартера»), величина доступного тока электроусилителя рулевого управления может быть увеличена путем равномерного повышения величины тока электроусилителя со скоростью РАВН_ПОВЫШ._1 до значения УВЕЛИЧЕННЫЙ_ТОК. Данное равномерное повышение может обеспечить определенный уровень доступного тока от напряжения аккумулятора во время запуска двигателя 12.

После начала работы генератора 14 в полную силу (то есть, после этапа «окончание автоматического запуска») величина доступного тока электроусилителя рулевого управления может быть повышена до своего максимального значения со скоростью равномерного повышения РАВН_ПОВЫШ._2. После чего система продолжает работу в нормальном режиме.

Со ссылкой на Фиг.4, частичная автоматическая остановка двигателя может иметь меньшее число этапов, чем полная автоматическая остановка двигателя (сравнение с фиг.3), поскольку двигатель 12 повторно запускается еще до полной остановки. В примере на Фиг.4 контроллеры 24 обнаруживают условие для автоматического запуска двигателя (например, водитель отпускает педаль 22 тормоза) во время этапа «остановка двигателя» (до этапа «повторный запуск с низким уровнем топлива"). Таким образом, контроллеры 24 дают команду возобновить подачу топлива в двигатель 12, что вызывает повторный запуск двигателя 12.

На Фиг.5 величина доступного тока электроусилителя рулевого управления может быть увеличена со скоростью равномерного повышения РАВН_ПОВЫШ._1, когда контроллеры обнаруживают условие для автоматического запуска двигателя в ожидании дальнейших управляющих усилий водителя, прилагаемых к рулевому колесу. Величина доступного тока электроусилителя рулевого управления может затем быть равномерно увеличена до своего максимального значения со скоростью равномерного повышения РАВН_ПОВЫШ._2 после начала работы двигателя (после того, как скорость вращения двигателя достигнет заданного числа оборотов холостого хода или выше него).

Равномерное изменение величины тока, уровни тока усилителя (если таковые имеются) и отметки времени начала и/или окончания изменения величины тока могут быть точно отрегулированы для обеспечения желаемых характеристик работы рулевого управления. Например, определенные алгоритмы изменения величины тока усилителя могут не иметь уровней УМЕНЬШЕННЫЙ_ТОК и/или УВЕЛИЧЕННЫЙ_ТОК. То есть величина доступного тока электроусилителя рулевого управления может быть равномерно снижена от своего максимального значения до нуля и/или наоборот без задержки на каком-либо промежуточном пороговом значении. Другие сценарии также возможны.

Алгоритмы, раскрытые в данном документе, могут быть реализованы устройствами обработки, такими как контроллеры 24, которые могут включать в себя любой известный электронный блок управления или выделенный электронный блок управления во многих формах, в том числе в виде данных, постоянно хранящихся на запоминающих устройствах без перезаписи, таких как устройства ПЗУ (ROM), и данных, хранящиеся на запоминающих устройствах с перезаписью, таких как гибкие диски, магнитные ленты, компакт-диски, устройства RAM и другие магнитные и оптические носители. Алгоритмы также могут быть реализованы в виде программного объекта. Альтернативно, алгоритмы могут быть реализованы полностью или частично с использованием подходящих аппаратных компонентов, таких как специализированные интегральные микросхемы (ASIC), логическая матрица, программируемая пользователем (ППВМ), конечные автоматы, контроллеры и другие аппаратные компоненты и устройства или сочетания аппаратных средств, программного обеспечения и аппаратно-реализованных программных компонентов.

Описанные выше примеры не охватывают все возможные варианты осуществления изобретения. Данное описание имеет скорее иллюстративный, чем ограничивающий характер. При этом без выхода за рамки сущности и объема изобретения могут быть произведены различные модификации описанных вариантов. Кроме того, различные варианты осуществления изобретения могут быть объединены в новые варианты воплощения изобретения.

Механическое транспортное средство содержит двигатель (12), систему электроусилителя рулевого управления (16), контроллер (24), выполненный с возможностью во время автоматической остановки двигателя (12) до того, как подача топлива в двигатель (12) прекращена, уменьшать с первой скоростью величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления до ненулевого порогового значения, а после того, как подача топлива в двигатель прекращена, уменьшать со второй скоростью, отличной от первой, величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления с ненулевого порогового значения до нуля. Предложены также способ управления автомобильной системой электроусилителя рулевого управления и механическое транспортное средство. Достигается снижение расхода топлива. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Механическое транспортное средство, содержащее двигатель, систему электроусилителя рулевого управления и по меньшей мере один контроллер, выполненный с возможностью во время автоматической остановки двигателя до того, как подача топлива в двигатель прекращена, уменьшать с первой скоростью величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления до ненулевого порогового значения, а после того, как подача топлива в двигатель прекращена, уменьшать со второй скоростью, отличной от первой, величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления с ненулевого порогового значения до нуля.

2. Способ управления автомобильной системой электроусилителя рулевого управления, в котором осуществляют детектирование автоматической остановки двигателя и в ответ на обнаруженный факт автоматической остановки двигателя уменьшают величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления до того, как подача топлива в двигатель прекращена.

3. Способ по п. 2, в котором величину доступного тока электроусилителя рулевого управления уменьшают до ненулевого порогового значения.

4. Способ по п. 3, в котором после того, как подача топлива в двигатель прекращена, дополнительно уменьшают величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления с ненулевого порогового значения до нуля.

5. Способ по п. 4, в котором величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления до прекращения подачи топлива в двигатель уменьшают со скоростью, отличающейся от скорости уменьшения величины доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления после прекращения подачи топлива в двигатель.

6. Способ по п. 2, в котором дополнительно увеличивают от нуля величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления во время автоматической остановки двигателя после отключения стартера, запускающего двигатель.

7. Способ по п. 6, в котором увеличивают до ненулевого порогового значения величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления до того, как двигатель достигнет или превысит целевое число оборотов холостого хода.

8. Способ по п. 7, в котором увеличивают величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления от ненулевого порогового значения до максимального значения после того, как двигатель достигнет или превысит целевое число оборотов холостого хода.

9. Способ по п. 8, в котором значение доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления от нуля до ненулевого порогового значения увеличивают со скоростью, отличающейся от скорости увеличения величины доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления от ненулевого порогового значения до максимального значения.

10. Способ по п. 2, в котором дополнительно при автоматической остановке двигателя осуществляют детектирование условия для автоматического запуска и при его наличии увеличивают величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления.

11. Механическое транспортное средство, содержащее двигатель, систему электроусилителя рулевого управления и по меньшей мере один контроллер, выполненный с возможностью во время автоматической остановки двигателя уменьшать величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления до того, как подача топлива в двигатель прекращена.

12. Механическое транспортное средство по п.11, в котором по меньшей мере один контроллер выполнен с возможностью уменьшать величину доступного тока электроусилителя рулевого управления до ненулевого порогового значения.

13. Механическое транспортное средство по п.12, в котором по меньшей мере один контроллер выполнен с возможностью дополнительно уменьшать величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления с ненулевого порогового значения до нуля после того, как подача топлива в двигатель прекращена.

14. Механическое транспортное средство по п.13, в котором скорость уменьшения величины доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления до того, как подача топлива в двигатель прекращена, отличается от скорости уменьшения величины доступного тока после того, как подача топлива в двигатель прекращена.

15. Механическое транспортное средство по п.12, дополнительно содержащее стартер, в котором по меньшей мере один контроллер дополнительно выполнен с возможностью при автоматической остановке двигателя увеличивать от нуля величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления после отключения стартера, запускающего двигатель.

16. Механическое транспортное средство по п. 15, в котором по меньшей мере один контроллер выполнен с возможностью увеличивать величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления до ненулевого порогового значения до того, как двигатель достигнет или превысит целевое число оборотов холостого хода.

17. Механическое транспортное средство по п. 16, в котором по меньшей мере один контроллер дополнительно выполнен с возможностью увеличивать величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления от ненулевого порогового значения до максимального значения после того, как двигатель достигнет или превысит целевое число оборотов холостого хода.

18. Механическое транспортное средство по п. 17, в котором скорость увеличения величины доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления от нуля до ненулевого порогового значения отличается от скорости увеличения величины доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления от ненулевого порогового значения до максимального значения.

19. Механическое транспортное средство по п. 12, в котором по меньшей мере один контроллер дополнительно выполнен с возможностью во время автоматической остановки двигателя детектировать условие для автоматического запуска и, при его наличии, увеличивать величину доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления.

20. Механическое транспортное средство по п. 11, в котором скорость увеличения величины доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления до того, как двигатель достигнет или превысит целевое число оборотов холостого хода, отличается от скорости увеличения величины доступного тока в системе электроусилителя рулевого управления после того, как двигатель достигнет или превысит целевое число оборотов холостого хода.