CN103287361B - 一种独立式发动机启停控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种独立式发动机启停控制系统及其控制方法，该控制系统包括EMS、EPS、蓄电池、发电机、启动电机、真空度传感器、车辆开关和车辆负载、发动机启停控制模块。本发明的发动机启停控制系统将发动机启停控制系统从EMS中独立出来形成一个专用控制模块，在原车的标定条件下通过该专用模块采集多方信息并与发动机通过CAN总线实现通讯，进而实现启停功能，从而达到节省燃油的目的。其优点是不改变原车电气系统的基本架构，开通与发动机的通讯，标定验证简单，开发周期短，标定费用低，硬件成本降低，且一个方案可适应多种车型。本发明的发动机启停控制方法利用独立的发动机启停控制模块自动实现发动机的启停，降低了硬件成本，安全、可靠性好。

Description

一种独立式发动机启停控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种汽车控制系统及其控制方法，具体而言是涉及一种当车辆滑行、停止以及发动机在怠速运行时可自动停机、当车辆起步时可自动重启发动的独立式发动机启停控制系统及其控制方法。

背景技术

目前，随着汽车数量的增加，汽车燃料的消耗和尾气的排放对环境的影响也愈加明显，为减少燃料消耗和减少大气污染，人们发明了许多新技术，例如，发动机根据车辆行驶状况停止或者启动的发动机启停控制系统，这种发动机启停控制系统的主要设计思想是将传统的控制策约和硬件集成在发动机EMS(Engine Management System，发动机管理系统)中，根据驾驶员的驾驶意图、发动机工作状态、电源的储存电量以及必要的安全条件等多种信息，使发动机在制动、滑行、停车等工况下，停止发动机工作；当发动机加油起步时迅速启动发动机，从而达到节省燃油的目的。但是，由于这种设计将发动机启停控制系统功能嵌入在EMS中，由于系统的控制策约、算法、标定、验证等过于复杂且时间周期太长(通常不少于80周)、标定成本太高等因素制约了嵌入式方案的推广。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种独立式发动机启停控制系统及其控制方法。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种独立式发动机启停控制系统，其包括EMS、EPS(Electric Power Steering，电动助力转向系统)、蓄电池、发电机、启动电机、真空度传感器、车辆开关和车辆负载，其特征在于：还包括发动机启停控制处理器，所述发动机启停控制处理器包括发动机启停控制模块，所述EMS和EPS通过CAN总线与所述发动机启停控制模块相连、用于接收启停控制模块的控制信息并控制发动机的启停；所述发动机启停控制处理器还包括能源管理模块、安全控制模块、开关控制模块和负载控制模块；所述能源管理模块与所述蓄电池和发电机相连、用于进行蓄电池电量监测与充放电管理、发电机发电控制管理、电能消耗管理、能量回收控制管理和稳定电能输出控制管理；所述安全控制模块与所述启动电机相连、用于控制所述启动电机的运转；所述开关控制模块与所述真空度传感器和车辆开关相连、用于控制所述真空传感器和车辆开关的闭合与开启；所述负载控制模块与所述车辆负载相连、用于控制所述负载的运转。

本发明的独立式发动机启停控制系统将发动机启停控制系统从EMS中独立出来形成一个专用控制模块，在原车的标定条件下通过该专用模块采集多方信息并与发动机通过CAN总线实现通讯，进而实现启停功能，从而达到节省燃油的目的。其优点是不改变原车电气系统的基本架构，开通与发动机的通讯，简单标定验证，开发周期短(8个月)，标定费用低，硬件成本约有降低，基本安全能保证，并且一个方案可适应多种车型。

在本发明的一种优选实施例中，所述蓄电池为铅酸蓄电池。蓄电能力持久。

在本发明的另一种优选实施例中，所述车辆开关包括空挡开关、离合开关、引擎盖开关、驾驶门车门开关、启停主开关、制动开关、真空开关，所述开关控制模块分别与所述空挡开关、离合开关、引擎盖开关、驾驶门车门开关、启停主开关、制动开关和真空开关相连，所述开关控制模块控制所述空挡开关、离合开关、引擎盖开关、驾驶门车门开关、启停主开关、制动开关、真空开关的开启与闭合。本发明的开关控制模块能够控制多个开关的动作，结构简单。

在本发明的再一种优选实施例中，所述车辆负载包括鼓风机负载、大灯负载和除霜负载，所述负载控制模块分别与所述鼓风机负载、大灯负载和除霜负载相连，所述负载控制模块控制所述鼓风机负载、大灯负载和除霜负载的导通与截止。本发明的负载控制模块能够控制多个负载的动作，结构简单。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种独立式发动机启停控制方法，其建立一个包括EMS、EPS、蓄电池、发电机、启动电机、真空度传感器、车辆开关、车辆负载和发动机启停控制模块的独立式发动机启停控制系统，所述独立式发动机启停控制方法包括独立式发动机自动停机控制方法和独立式发动机自动启动控制方法，所述独立式发动机自动停机控制方法包括如下步骤：

S11：开始；

S12：发动机启停控制模块检测是否满足发动机自动停机触发条件,当满足发动机自动停机触发条件时，进入步骤S13，当不满足发动机自动停机触发条件时，继续返回步骤S12；

S13：发动机启停控制模块判断发动机自动停机触发条件是否为自动停机操作触发条件和自动停机无操作触发条件，当发动机自动停机触发条件为自动停机操作触发条件和自动停机无操作触发条件时，进入步骤S14，当发动机自动停机触发条件不是自动停机操作触发条件和自动停机无操作触发条件时，重新返回步骤S13；

S14：发动机启停控制模块检测是否满足自动停机使能条件，当满足自动停机使能条件时，自动停机，当不满足自动停机使能条件时，返回步骤S14；

所述独立式发动机自动启动控制方法包括如下步骤：

S21：开始；

S22：发动机启停控制模块检测是否满足发动机自动启动触发条件,当满足发动机自动启动触发条件时，进入步骤S23，当不满足发动机自动启动触发条件时，继续返回步骤S22；

S23：发动机启停控制模块判断发动机自动启动触发条件是否为自动启动操作触发条件、溜坡自动启动触发条件和车辆需求启动触发条件，当发动机自动停机触发条件为自动启动操作触发条件、溜坡自动启动触发条件和车辆需要启动触发条件时，进入步骤S24，当发动机自动停机触发条件不是自动启动操作触发条件、溜坡自动启动触发条件和车辆需要启动触发条件时，重新返回步骤S23；

S24：发动机启停控制模块检测是否满足自动启动使能条件，当满足自动启动使能条件时，自动启动，当不满足自动启动使能条件时，返回步骤S24。

本发明的独立式发动机启停控制方法利用独立的发动机启停控制模块自动实现发动机的启停，降低了硬件成本，安全、可靠性好。

在本发明的一种优选实施例中，所述自动停机操作触发条件为车速已经降低至车速限值以下、加速踏板完全松开、档位置于空档状态、离合器踏板完全松开的情况之一或组合。

在本发明的另种优选实施例中，所述自动停机无操作触发条件为自动启动成功后，如果在时间限值内，驾驶员没有任何踏板和档位操作，则再次自动停机。

在本发明的再种优选实施例中，所述自动停机使能条件为同时满足以下条件：启停系统没有故障，驾驶员在驾驶座上，发动机舱盖处于关闭状态，电池状态允许停机，制动真空度状态允许停机，起动机热状态允许停机，发动机状态允许停机，车辆行驶的车速低于车速限值。

在本发明的一种优选实施例中，所述自动启动操作触发条件为空档状态、离合器踏板踩下10％以上、踩下加速踏板的情况之一或组合。

在本发明的另种优选实施例中，所述溜坡自动启动触发条件为空档状态、离合器踏板到底状态、车速超过车速匹配值的情况之一或组合。

在本发明的一种优选实施例中，所述车辆需求启动触发条件为空档状态。

在本发明的一种优选实施例中，所述自动启动使能条件为同时满足以下条件：启停系统没有故障、驾驶员在驾驶座上、发动机舱盖处于关闭状态、自动启停的失败持续次数小于启动次数限值。

本发明的各种使能条件提高了系统的安全性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明独立式发动机启停控制系统的结构方框图；

图2是在本发明一种优选实施方式中独立式发动机启停控制系统结构示意图；

图3是本发明独立式发动机启停控制方法的自动停机控制方法的流程图；

图4是本发明独立式发动机启停控制方法的自动启动控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1和图2所示，本发明的独立式发动机启停控制系统包括EMS、EPS、蓄电池、发电机、启动电机、真空度传感器、车辆开关和车辆负载。该独立式发动机启停控制系统还包括从EMS独立出来的发动机启停控制处理器，该发动机启停控制处理器包括发动机启停控制模块，该发动机启停控制处理器还可以包括但不限于能源管理模块、安全控制模块、开关控制模块和负载控制模块。其中，EMS和EPS通过CAN总线与发动机启停控制模块相连，发动机启停控制模块将启停信息通过CAN总线传输给EMS，EMS进而控制发动机启停；能源管理模块与所述蓄电池和发电机相连、用于进行蓄电池电量监测与充放电管理、发电机发电控制管理、电能消耗管理、能量回收控制管理和稳定电能输出控制管理；安全控制模块与所述启动电机相连、用于控制所述启动电机的运转；开关控制模块与所述真空度传感器和车辆开关相连、用于控制所述真空传感器和车辆开关的闭合与开启；负载控制模块与所述车辆负载相连、用于控制所述负载的运转。

在本实施方式中，该独立式发动机启停控制系统可以是嵌入式系统或独立式系统。能源管理模块进行蓄电池电量监测与充放电管理；发电机发电控制管理，提高发电机的发电效率；电能消耗管理；能量回收控制管理和稳定电能输出控制管理。

安全控制模块进行制动安全控制、行车安全控制、维修安全控制和启动安全控制。制动安全控制用于确保制动真空助力器工作良好；行车安全控制用于确保启动时传动链路断开，行车过程中无意外动力中断；维修安全控制用于确保在检修时无意外启动；启动安全控制用于确保有足够的能源完成下一次启动。

在本实施方式中，蓄电池为铅酸蓄电池，这种铅酸蓄电池具有增大的电池容量、优化的放电特性和增强的放电循环寿命。在本发明的一种优选实施方式中，启动电机具有增强的启动循环寿命更快的启动响应时间和更小的工作噪音，启动电机将启动信号反馈给发动机启停控制模块。

在本实施方式中，车辆开关可以包括但不限于空挡开关、离合开关、引擎盖开关、驾驶门车门开关、启停主开关、制动开关、真空开关、灯光开关，这些车辆开关与开关控制模块相连，该开关控制模块控制车辆开关的开启与闭合。在本发明的一个更加优选的实施方式中，开关控制模块包括空挡开关控制模块、离合开关控制模块、引擎盖开关控制模块、驾驶门车门开关控制模块、启停主开关控制模块、制动开关控制模块、真空开关控制模块、灯光开关控制模块，每一个控制模块分别与其相应的开关相连，控制相应的开关开启与闭合，例如，空挡开关控制模块与空挡开关相连，用于控制空挡开关的开启与闭合。

车辆负载可以包括但不限于鼓风机负载、空调负载、大灯负载、指示灯负载和除霜负载，以上的负载分别与负载控制模块相连，该负载控制模块控制各个负载的导通与截止。

本发明的独立式发动机启停控制系统将发动机启停控制系统从EMS中独立出来形成一个专用控制模块，在原车的标定条件下通过该专用模块采集多方信息并与发动机通过CAN总线实现通讯，进而实现启停功能。其优点是不改变原车电气系统的基本架构，开通与发动机的通讯，简单标定验证，开发周期短，标定费用低，硬件成本约有降低，基本安全能保证，并且一个方案可适应多种车型。

基于本发明建立的包括EMS、EPS、蓄电池、发电机、启动电机、真空度传感器、车辆开关、车辆负载和发动机启停控制模块的独立式发动机启停控制系统，本发明提供了一种独立式发动机启停控制方法，该独立式发动机启停控制方法包括独立式发动机自动停机控制方法和独立式发动机自动启动控制方法，如图3所示，该独立式发动机自动停机控制方法包括如下步骤：

S11：开始；

S12：发动机启停控制模块检测是否满足发动机自动停机触发条件,当满足发动机自动停机触发条件时，进入步骤S13，当不满足发动机自动停机触发条件时，继续返回步骤S12；

S13：发动机启停控制模块判断发动机自动停机触发条件是否为自动停机操作触发条件和自动停机无操作触发条件，在本实施方式中，自动停机操作触发条件为车速已经降低至车速限值以下、加速踏板完全松开、档位置于空档状态、离合器踏板完全松开的情况之一或组合。自动停机无操作触发条件为自动启动成功后，如果在时间限值内，驾驶员没有任何踏板和档位操作，则再次自动停机。当发动机自动停机触发条件为自动停机操作触发条件和自动停机无操作触发条件时，进入步骤S14，当发动机自动停机触发条件不是自动停机操作触发条件和自动停机无操作触发条件时，重新返回步骤S13；

S14：发动机启停控制模块检测是否满足自动停机使能条件，该自动停机使能条件为同时满足以下条件：启停系统没有故障，驾驶员在驾驶座上，发动机舱盖处于关闭状态，电池状态允许停机，制动真空度状态允许停机，起动机热状态允许停机，发动机状态允许停机，车辆行驶的车速低于车速限值。当满足自动停机使能条件时，自动停机，当不满足自动停机使能条件时，返回步骤S14；

如图4所示，该独立式发动机自动启动控制方法包括如下步骤：

S21：开始；

S22：发动机启停控制模块检测是否满足发动机自动启动触发条件,当满足发动机自动启动触发条件时，进入步骤S23，当不满足发动机自动启动触发条件时，继续返回步骤S22；

S23：发动机启停控制模块判断发动机自动启动触发条件是否为自动启动操作触发条件、溜坡自动启动触发条件和车辆需求启动触发条件，该自动启动操作触发条件为空档状态、离合器踏板踩下10％以上、踩下加速踏板的情况之一或组合。溜坡自动启动触发条件为空档状态、离合器踏板到底状态、车速超过匹配值的情况之一或组合。车辆需求启动触发条件为空档状态。当发动机自动停机触发条件为自动启动操作触发条件、溜坡自动启动触发条件和车辆需要启动触发条件时，进入步骤S24，当发动机自动停机触发条件不是自动启动操作触发条件、溜坡自动启动触发条件和车辆需要启动触发条件时，重新返回步骤S23；

S24：发动机启停控制模块检测是否满足自动启动使能条件，该自动启动使能条件为同时满足以下条件：启停系统没有故障、驾驶员在驾驶座上、发动机舱盖处于关闭状态、自动启停的失败持续次数小于启动次数限值。当满足自动启动使能条件时，自动启动，当不满足自动启动使能条件时，返回步骤S24。

在本实施方式中，车速限值为5km/h，时间限值可根据具体情况设定，可以为但与限于5秒，车速匹配值为5km/h，启动次数限值为3次。

在发动机自动停机状态下，若电池电量降低到一定的程度，再进一步降低则有无法起动的风险时，则触发自动起动进行电池充电。在发动机自动停机状态下，如果连续踩制动等原因导致制动真空度不足，则触发自动起动提供制动真空度，防止无法制动的风险。

需要说明的是，在对本发明各个使能条件的判断中，具体可按照本领域中通用的方法进行，例如判断发动机舱盖是否处于关闭状态，可按照本领域通用的方法进行判断，具体可以使发动机启停控制模块、能源管理模块、安全控制模块、开关控制模块和负载控制模块分别与相应的传感器相连，通过接收并分析传感器的信号判断是否满足使能条件，此部分可以采用本领域中通用的技术，在此不作赘述。

本发明的独立式发动机启停控制方法利用独立的发动机启停控制模块自动实现发动机的启停，降低了硬件成本，安全、可靠性好。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种独立式发动机启停控制系统，包括EMS、EPS、发动机、蓄电池、发电机、启动电机、真空度传感器、车辆开关和车辆负载，其特征在于：还包括发动机启停控制处理器，所述发动机启停控制处理器包括发动机启停控制模块，所述EMS和EPS通过CAN总线与所述发动机启停控制模块相连、用于接收启停控制模块的控制信息并控制发动机的启停；

所述发动机启停控制处理器还包括能源管理模块、安全控制模块、开关控制模块和负载控制模块；

所述能源管理模块与所述蓄电池和发电机相连、用于进行蓄电池电量监测与充放电管理、发电机发电控制管理、电能消耗管理、能量回收控制管理和稳定电能输出控制管理；

所述安全控制模块与所述启动电机相连、用于控制所述启动电机的运转；

所述开关控制模块与所述真空度传感器和车辆开关相连、用于控制所述真空传感器和车辆开关的闭合与开启；

所述负载控制模块与所述车辆负载相连、用于控制所述负载的运转。

2.如权利要求1所述的独立式发动机启停控制系统，其特征在于：所述车辆开关包括空挡开关、离合开关、引擎盖开关、驾驶门车门开关、启停主开关、制动开关、真空开关，所述开关控制模块分别与所述空挡开关、离合开关、引擎盖开关、驾驶门车门开关、启停主开关、制动开关和真空开关相连，所述开关控制模块控制所述空挡开关、离合开关、引擎盖开关、驾驶门车门开关、启停主开关、制动开关、真空开关的开启与闭合。

3.如权利要求1所述的独立式发动机启停控制系统，其特征在于：所述车辆负载包括鼓风机负载、大灯负载和除霜负载，所述负载控制模块分别与所述鼓风机负载、大灯负载和除霜负载相连，所述负载控制模块控制所述鼓风机负载、大灯负载和除霜负载的导通与截止。

4.一种控制如权利要求1所述的独立式发动机启停控制系统的方法，其特征在于：包括独立式发动机自动停机控制方法和独立式发动机自动启动控制方法，

所述独立式发动机自动停机控制方法包括如下步骤：

S11：开始；

S12：发动机启停控制模块检测是否满足发动机自动停机触发条件,当满足发动机自动停机触发条件时，进入步骤S13，当不满足发动机自动停机触发条件时，继续返回步骤S12；

S13：发动机启停控制模块判断发动机自动停机触发条件是否为自动停机操作触发条件和自动停机无操作触发条件，当发动机自动停机触发条件为自动停机操作触发条件和自动停机无操作触发条件时，进入步骤S14，当发动机自动停机触发条件不是自动停机操作触发条件和自动停机无操作触发条件时，重新返回步骤S13；

S14：发动机启停控制模块检测是否满足自动停机使能条件，当满足自动停机使能条件时，自动停机，当不满足自动停机使能条件时，返回步骤S14；

所述独立式发动机自动启动控制方法包括如下步骤：

S21：开始；

S22：发动机启停控制模块检测是否满足发动机自动启动触发条件,当满足发动机自动启动触发条件时，进入步骤S23，当不满足发动机自动启动触发条件时，继续返回步骤S22；

S23：发动机启停控制模块判断发动机自动启动触发条件是否为自动启动操作触发条件、溜坡自动启动触发条件和车辆需求启动触发条件，当发动机自动停机触发条件为自动启动操作触发条件、溜坡自动启动触发条件和车辆需要启动触发条件时，进入步骤S24，当发动机自动停机触发条件不是自动启动操作触发条件、溜坡自动启动触发条件和车辆需要启动触发条件时，重新返回步骤S23；

S24：发动机启停控制模块检测是否满足自动启动使能条件，当满足自动启动使能条件时，自动启动，当不满足自动启动使能条件时，返回步骤S24。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述自动停机操作触发条件为车速已经降低至车速限值以下、加速踏板完全松开、档位置于空档状态、离合器踏板完全松开的情况之一或组合。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述自动停机无操作触发条件为自动启动成功后，如果在时间限值内，驾驶员没有任何踏板和档位操作，则再次自动停机。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述自动停机使能条件为同时满足以下条件：启停系统没有故障，驾驶员在驾驶座上，发动机舱盖处于关闭状态，电池状态允许停机，制动真空度状态允许停机，起动机热状态允许停机，发动机状态允许停机，车辆行驶的车速低于车速限值。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述自动启动操作触发条件为空档状态、离合器踏板踩下10％以上、踩下加速踏板的情况之一或组合。

9.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述溜坡自动启动触发条件为空档状态、离合器踏板到底状态、车速超过车速匹配值的情况之一或组合。

10.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述车辆需求启动触发条件为空档状态。

11.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述自动启动使能条件为同时满足以下条件：启停系统没有故障、驾驶员在驾驶座上、发动机舱盖处于关闭状态、自动启停的失败持续次数小于启动次数限值。