CN101832209B - 起动机继电器控制系统及发动机控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起动机继电器控制系统，包括一起动机继电器、发动机控制器，发动机控制器包括处理器、复位电路模块、低电压保护电路、功率管；当蓄电池电压大于等于第一设定值时，复位电路模块不动作，处理器不发生复位，低电压保护电路的输出端状态由处理器输出的起动信号控制，进而控制功率管的通断，进行起动机继电器通断控制；当蓄电池电压下降小于第一设定值且大于等于第二设定值时，复位电路模块动作，使处理器发生复位，并使低电压保护电路的输出端状态被锁存，从而使起动机继电器状态在因蓄电池电压低而使处理器发生复位时不受影响，能在低电压工况下通过发动机控制器控制起动机继电器进行起动机起动。本发明还公开了一种发动机控制器。

Description

起动机继电器控制系统及发动机控制器

技术领域

本发明涉及汽车电子技术，特别涉及一种起动机继电器控制系统及发动机控制器。 

背景技术

通常车辆都具有发动机、发动机控制器、起动机，起动开关及起动继电器线圈串接于电源与地之间，当转动车钥匙使起动开关闭合时，起动继电器开关闭合后进行起动机的拖转。在自动档汽车中，自动变速箱控制器通过与发动机控制器的通信，从而实现车辆平顺的换档控制，防盗控制器通过与发动机控制器的防盗验证，实现车辆的防盗控制，而常见的自动档汽车，车辆的起动机通常完全由驾驶员打开起动开关的机械操作来控制，和发动机控制器无关，如果自动变速箱不是处于N档或P档时，起动机的误起动可能会损坏自动变速箱。 

随着控制系统的发展，整车厂希望发动机控制器来负责起动机的电子控制，满足法规要求并实现相关安全保护措施。但通过发动机控制器来控制起动机起动，存在如下问题： 

1.在某些条件下(如外界环境温度很低或蓄电池电量很低)，起动机的工作会导致蓄电池电压发生瞬间降低(低于6V，甚至达到4.5V)，如此低的电压会导致发动机控制器发生复位，从而导致起动失败。 

2.由于起动机是由发动机控制器来控制的，如果发动机控制器本身工作失效时，会导致起动机的误起动。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是，能在蓄电池低电压工况下通过发动机控制器控制起动机继电器进行起动机起动。 

为解决上述技术问题，本发明的起动机继电器控制系统，包括一起动机继电器、发动机控制器，所述发动机控制器包括一处理器、一复位电路模块、一低电压保护电路、一功率管； 

所述起动机继电器的开关同起动机串接在蓄电池电源同地之间，起动机继电器的线圈同起动机起动开关及所述功率管串接于蓄电池电源同地之间； 

所述低电压保护电路，包括一起动控制端，一锁存控制端，一输出端，所述起动控制端接所述处理器输出的起动信号，所述输出端接所述功率管的栅极，所述锁存控制端接复位电路模块的一输出端； 

所述复位电路模块，一输出端接所述低电压保护电路的锁存控制端，另一输出端接所述处理器； 

当蓄电池电源电压大于等于第一设定值时，所述复位电路模块不动作，处理器不发生复位，所述低电压保护电路的输出端状态由处理器输出的起动信号控制，进而控制所述功率管的导通或关断；当蓄电池电压下降到小于第一设定值且大于等于第二设定值时，所述复位电路模块动作，使处理器发生复位，并使低电压保护电路的输出端状态被锁存，从而使低电压保护电路的输出端状态不受处理器输出的起动信号控制。 

所述发动机控制器还可以包括一诊断电路，所述诊断电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻，所述三电阻的一端同接于所述处理器的诊断端口，第一电阻的另一端接一恒压源，第二电阻的另一端接地，第三电阻的另一端接于所述起动机继电器的线圈同所述功率管之间，处理器通过对诊断端口的电压采样与处理，确定所述起动机继电器的线圈同所述功率管相接的端口是否存在电器失效。 

还可以包括一变速箱控制器，所述变速箱控制器输出变速箱起动允许或禁止信息到所述处理器，所述处理器根据所述变速箱起动允许或禁止信 息输出起动信号到所述低电压保护电路的起动控制端。 

还可以包括一防盗控制器，所述防盗控制器输出防盗信息到所述处理器，所述处理器中包括一防盗处理器模块，防盗处理器模块对接收到的防盗信息进行验证，处理器根据接收到的变速箱控制器的起动允许或禁止信息以及防盗处理器模块对接收到的防盗信息进行验证的结果信息，输出起动信号，只有接收到起动允许信息并且防盗信息验证通过，才输出允许起动的起动信号，否则输出禁止起动的起动信号。 

为解决上述技术问题，本发明的发动机控制器，包括一处理器、一复位电路模块、一低电压保护电路、一功率管； 

所述功率管源漏中的一端接地，另一端用于输出起动机继电器控制信号； 

所述低电压保护电路，包括一起动控制端，一锁存控制端，一输出端，所述起动控制端接所述处理器输出的起动信号，所述输出端接所述功率管的栅极，所述锁存控制端接复位电路模块的一输出端； 

所述复位电路模块，一输出端接所述低电压保护电路的锁存控制端，另一输出端接所述处理器； 

当蓄电池电源电压大于等于第一设定值时，所述复位电路模块不动作，处理器不发生复位，所述低电压保护电路的输出端状态由处理器输出的起动信号控制，进而控制所述功率管的导通或关断；当蓄电池电压下降到小于第一设定值且大于等于第二设定值时，所述复位电路模块动作，使处理器发生复位，并使低电压保护电路的输出端状态被锁存，从而使低电压保护电路的输出端状态不受处理器输出的起动信号控制。 

还可以包括一诊断电路，所述诊断电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻，所述三电阻的一端同接于所述处理器的诊断端口，第一电阻的另一端接一恒压源，第二电阻的另一端接地，第三电阻的另一端接所述功率 管的起动机继电器控制信号输出端，处理器通过对诊断端口的电压采样与处理，确定所述功率管的起动机继电器控制信号输出端是否存在电器失效。 

所述处理器可以根据变速箱起动允许或禁止信息输出允许或禁止起动的起动信号到所述低电压保护电路的起动控制端。 

所述处理器中可以包括一防盗处理器模块，防盗处理器模块对接收到的防盗信息进行验证，处理器根据变速箱起动允许或禁止信息以及防盗处理器模块对接收到的防盗信息进行验证的结果信息，输出起动信号，只有接收到起动允许信息并且防盗信息验证通过，才输出允许起动的起动信号，否则输出禁止起动的起动信号。 

本发明的起动机继电器控制系统，能通过发动机控制器控制起动机继电器，并且通过低电压保护电路方案的设计，进一步提升系统低电压下的起动性能，当蓄电池电压下降小于设定值时使处理器发生复位时，使低电压保护电路的输出端状态被锁存，从而使起动机继电器状态在因蓄电池电压低而使处理器发生复位时不受影响，能在蓄电池低电压工况下通过发动机控制器控制起动机继电器进行起动机起动；通过采用分离元件的诊断电路设计(而非采用昂贵的专用集成芯片)，辅以相关的诊断算法设计，有效实现了对于继电器控制端口的电器失效诊断(对电源短路，对地短路，开路故障)，安全可靠，以较低的成本有效满足法规要求；只需要一个起动机继电器，延用原汽车上的起动机继电器即可，不需额外增加继电器，能节约成本，并且把起动机继电器的线圈级连到起动开关上，有效防止了发动机控制器误动作而影响起动开关回路以外的电路的供电，并能防止在车辆驾驶工况下由于起动开关机械失效而引发起动机继电器错误吸合；还可以根据自动变速箱档位状态控制起动机继电器，不会在不当档位使起动机误起动，避免损坏自动变速箱。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。 

图1是本发明的起动机继电器控制系统一实施方式示意图； 

图2是低电压保护电路的原理示意图。 

具体实施方式

本发明的起动机继电器控制系统一实施方式如图1所示，包括一起动机继电器18、发动机控制器12、变速箱控制器10，防盗控制器11，所述发动机控制器12包括处理器13、复位电路模块14、低电压保护电路15、功率管16、诊断电路，钥匙起动开关17，起动机继电器18，起动机19以及蓄电池； 

所述起动机继电器18的开关同起动机19串接在12V蓄电池电源同地之间，起动机继电器18的线圈同起动机起动开关17及功率管16串接于12V蓄电池电源同地之间； 

所述低电压保护电路15，包括一起动控制端IN1，一锁存控制端IN2，一输出端out，低电压保护电路15起动控制端IN1接所述处理器的起动信号输出口P2，低电压保护电路15输出端out接所述功率管16的栅极，低电压保护电路15锁存控制端接复位电路模块14的锁存信号输出端P3； 

所述复位电路模块14，锁存信号输出端P3接所述低电压保护电路的锁存控制端IN2，另有一输出端接所述处理器13； 

蓄电池正常电压为12V，当12V蓄电池电源电压大于等于第一设定值6V时，所述复位电路模块14不动作，处理器13不发生复位，所述低电压保护电路15的输出端out状态由处理器13输出的起动信号控制，进而控制所述功率管16的导通或关断；当12V蓄电池电压下降小于第一设定值6V且大于等于第二设定值4.5V时，所述复位电路模块14动作，使处理器13发生复位，并输出锁存状态电平到低电压保护电路15的锁存控制 端IN2，使低电压保护电路15的输出端out状态被立即锁存，从而使低电压保护电路15的输出端状态out不受起动控制端IN1接收到的处理器13输出的起动信号控制；当蓄电池电压上升到处理器13正常工作电压范围时，例如大于6V)时，复位电路模块14输出非锁存状态电平到低电压保护电路15的锁存控制端IN2，使低电压保护电路15的输出端out状态受起动控制端IN1状态控制； 

所述诊断电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3，所述三电阻的一端同接于所述处理器13的诊断端口P1，第一电阻R1的另一端接5V恒压源，第二电阻R2的另一端接地，第三电阻R3的另一端接所述起动机继电器18的线圈同所述功率管16相接的一端，所述诊断电路是基于第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3的分离电路设计，处理器13通过对诊断端口P1的电压采样与处理，确定所述起动机继电器18的线圈同所述功率管16相接的端口是否存在相关的电器失效(例如对电源短路，对地短路及开路故障)； 

所述功率管16通过控制栅极电压控制导通或关断，所述功率管，栅极接低电压保护电路15的输出端out，源漏中的一端接地，另一端接所述起动机继电器18的线圈的一端，用于输出起动机继电器控制信号。所述起动机继电器18的线圈的另一端接起动开关17的一端，起动钥匙开关17的另一端接12V蓄电池； 

所述变速箱控制器10输出变速箱起动允许或禁止信息到处理器13，当自动档变速器处于P档及N档时输出起动允许信息，否则输出起动禁止信息；所述处理器13根据所述变速箱起动允许或禁止信息输出允许或禁止起动的起动信号到所述低电压保护电路15的起动控制端IN1。 

所述防盗控制器11输出防盗信息到所述处理器13，所述处理器13中包括一防盗处理器模块131，防盗处理器模块131对接收到的防盗信息 进行验证，处理器13根据接收到的变速箱控制器的起动允许或禁止信息以及防盗处理器模块131对接收到的防盗信息进行验证的结果信息，输出起动信号，只有接收到起动允许信息并且防盗信息验证通过，才输出允许起动的起动信号，否则输出禁止起动的起动信号。 

本发明的起动机继电器控制系统的工作原理如下。 

当驾驶员将起动机起动开关17闭合，此时如果自动档变速器处于P档及N档变速箱控制器10输出起动允许信息到处理器13，同时防盗信息经防盗处理器模块131防盗验证通过，则处理器13输出允许起动的起动信号到低电压保护电路15的起动控制端IN1，经过低电压保护电路15及控制功率管16，实现对起动机继电器18的吸合控制，最终实现了发动机控制器12对起动机继电器的电子控制；当驾驶员将钥匙起动开关17闭合，如果自动变速箱不是处于N档或P档时，发动机控制器12不会控制起动机继电器18的吸合，不会造成起动机的误起动，避免损坏自动变速箱。在发动机起动成功后，发动机控制器12控制起动机继电器18断开，从而防止在车辆驾驶工况下由于起动开关机械失效而引发起动机继电器错误吸合。 

低电压保护电路15的原理示意图如图2所示，其基本工作原理如下： 

当蓄电池电压UB满足：UB≥6V(第一设定值)，该工况下，复位电路模块14不动作，处理器13不会因为蓄电池电压过低而发生复位，处理器13正常运行，同时低电压保护电路15锁存控制端IN2＝1，此时输出端OUT逻辑完全由起动控制端IN1进行控制，其基本控制逻辑如表1所示： 

1)当处理器13起动信号输出口P2为允许起动状态1，则低电压保护电路15输出端OUT状态为1，将控制功率管16吸合继电器18； 

2)当处理器13起动信号输出口P2为不允许起动状态0，则低电压保护模块15输出端OUT为0，将控制功率管16断开继电器18。 

表1 

当蓄电池电压满足：4.5V(第二设定值)≤UB＜6V(第一设定值)，该工况下，复位电路模块14起作用，处理器13会因为蓄电池电压过低而发生复位，同时低电压保护电路15锁存控制端IN2＝0，此时输出端OUT的状态将被立即锁存，从而后续输出端OUT的状态将不受起动控制端IN1控制，无论起动控制端IN1的状态如何，输出端OUT将以处理器13发生复位时低电压保护电路15的锁存状态输出，直至蓄电池电压上升达到处理器13正常工作电压范围，处理器13才能够完全实现对于低电压保护电路15的输出控制。 

由此可见，基于该低电压保护电路，起动机继电器控制系统可以有效实现在处理器发生复位的低电压工况下，有效实现蓄电池最低电压为第二设定电压(如4.5V)以上电压的成功起动。 

同时，由于起动继电器18的线圈级接到起动开关17回路而非点火开关回路上，不会因发动机控制器的误动作而影响起动开关回路以外的电路的供电，从而从机械上剔除了发动机控制器误动作带来的潜在风险。 

本发明的起动机继电器控制系统，能通过发动机控制器控制起动机继电器，并且通过低电压保护电路方案的设计，进一步提升系统低电压下的起动性能，当蓄电池电压下降小于设定值时使处理器发生复位时，使低电压保护电路的输出端状态被锁存，从而使起动机继电器状态在因蓄电池电压低而使处理器发生复位时不受影响，能在蓄电池低电压工况下通过发动机控制器控制起动机继电器进行起动机起动；通过采用分离元件的诊断电 路设计(而非采用昂贵的专用集成芯片)，辅以相关的诊断算法设计，有效实现了对于继电器控制端口的电器失效诊断(对电源短路，对地短路，开路故障)，安全可靠，以较低的成本有效满足法规要求；只需要一个起动机继电器，延用原汽车上的起动机继电器即可，不需额外增加继电器，能节约成本，并且把起动机继电器的线圈级连到起动开关上，有效防止了发动机控制器误动作而影响起动开关回路以外的电路供电，并能防止在车辆驾驶工况下由于起动开关机械失效而引发起动机继电器的错误吸合；还可以根据自动变速箱档位状态控制起动机继电器，不会在不当档位使起动机误起动，避免损坏自动变速箱。 

Claims (9)

1.一种起动机继电器控制系统，其特征在于，包括一起动机继电器、发动机控制器，所述发动机控制器包括一处理器、一复位电路模块、一低电压保护电路、一功率管；

所述起动机继电器的开关同起动机串接在蓄电池电源同地之间，起动机继电器的线圈同起动机起动开关及所述功率管串接于蓄电池电源同地之间；

所述低电压保护电路，包括一起动控制端，一锁存控制端，一输出端，所述起动控制端接所述处理器输出的起动信号，所述输出端接所述功率管的栅极，所述锁存控制端接复位电路模块的一输出端；

所述复位电路模块，一输出端接所述低电压保护电路的锁存控制端，另一输出端接所述处理器；

当蓄电池电源电压大于等于第一设定值时，所述复位电路模块不动作，处理器不发生复位，所述低电压保护电路的输出端状态由处理器输出的起动信号控制，进而控制所述功率管的导通或关断；当蓄电池电压下降到小于第一设定值且大于等于第二设定值时，所述复位电路模块动作，使处理器发生复位，并使低电压保护电路的输出端状态被锁存，从而使低电压保护电路的输出端状态不受处理器输出的起动信号控制。

2.根据权利要求1所述的起动机继电器控制系统，其特征在于，所述发动机控制器还包括一诊断电路，所述诊断电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻，所述三电阻的一端同接于所述处理器的诊断端口，第一电阻的另一端接一恒压源，第二电阻的另一端接地，第三电阻的另一端接于所述起动机继电器的线圈同所述功率管之间，处理器通过对诊断端口的电压采样与处理，确定所述起动机继电器的线圈同所述功率管相接的端口是否存在电器失效。

3.根据权利要求1所述的起动机继电器控制系统，其特征在于，还包括一变速箱控制器，所述变速箱控制器输出变速箱起动允许或禁止信息到所述处理器，所述处理器根据所述变速箱起动允许或禁止信息输出起动信号到所述低电压保护电路的起动控制端。

4.根据权利要求1所述的起动机继电器控制系统，其特征在于，还包括一防盗控制器，所述防盗控制器输出防盗信息到所述处理器，所述处理器中包括一防盗处理器模块，防盗处理器模块对接收到的防盗信息进行验证，处理器根据接收到的变速箱控制器的起动允许或禁止信息以及防盗处理器模块对接收到的防盗信息进行验证的结果信息，输出起动信号，只有接收到起动允许信息并且防盗信息验证通过，才输出允许起动的起动信号，否则输出禁止起动的起动信号。

5.根据权利要求2所述的起动机继电器控制系统，其特征在于，所述蓄电池电源正常电压为12V，所述第一设定值为6V，所述第二设定值为4.5V，所述恒压源为5V。

6.一种发动机控制器，其特征在于，包括一处理器、一复位电路模块、一低电压保护电路、一功率管；

所述功率管源漏中的一端接地，另一端用于输出起动机继电器控制信号；

所述低电压保护电路，包括一起动控制端，一锁存控制端，一输出端，所述起动控制端接所述处理器输出的起动信号，所述输出端接所述功率管的栅极，所述锁存控制端接复位电路模块的一输出端；

所述复位电路模块，一输出端接所述低电压保护电路的锁存控制端，另一输出端接所述处理器；

当蓄电池电源电压大于等于第一设定值时，所述复位电路模块不动作，处理器不发生复位，所述低电压保护电路的输出端状态由处理器输出的起动信号控制，进而控制所述功率管的导通或关断；当蓄电池电压下降到小于第一设定值且大于等于第二设定值时，所述复位电路模块动作，使处理器发生复位，并使低电压保护电路的输出端状态被锁存，从而使低电压保护电路的输出端状态不受处理器输出的起动信号控制。

7.根据权利要求6所述的发动机控制器，其特征在于，还包括一诊断电路，所述诊断电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻，所述三电阻的一端同接于所述处理器的诊断端口，第一电阻的另一端接一恒压源，第二电阻的另一端接地，第三电阻的另一端接所述功率管的起动机继电器控制信号输出端，处理器通过对诊断端口的电压采样与处理，确定所述功率管的起动机继电器控制信号输出端是否存在电器失效。

8.根据权利要求6所述的发动机控制器，其特征在于，所述处理器相据变速箱起动允许或禁止信息输出允许或禁止起动的起动信号到所述低电压保护电路的起动控制端。

9.根据权利要求6所述的发动机控制器，其特征在于，所述处理器中包括一防盗处理器模块，防盗处理器模块对接收到的防盗信息进行验证，处理器根据变速箱起动允许或禁止信息以及防盗处理器模块对接收到的防盗信息进行验证的结果信息，输出起动信号，只有接收到起动允许信息并且防盗信息验证通过，才输出允许起动的起动信号，否则输出禁止起动的起动信号。

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