CN106321320A - 一种可编程式汽车冷启动控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可编程式汽车冷启动控制系统及控制方法。它通过采集冷启动开关信号、环境温度信号、发动机转速信号和发动机冷却液温度信号，根据冷启动开关信号、环境温度信号、发动机转速信号和发动机冷却液温度信号自动控制锅炉加热器、超级电容和发动机进气预热阀的工作状态及工作时间，使车辆达到启动的合适状态。本发明大大简化了操作流程，实现了冷启动系统的一键操作，提高了操作便利性和舒适性，具有结构简单、操作方便、性能可靠等优点。
Description
技术领域
本发明属于汽车冷启动控制技术领域，具体涉及一种可编程式汽车冷启动控制系统及控制方法。
背景技术
汽车发动机冷启动辅助系统一般由三个部分组成：进气预热系统、冷却液加热系统、超级电容系统，目前大部分汽车的这三个系统相互独立，涉及多个开关及控制设备，人工操作流程复杂、繁琐，需操作的开关多，步骤多，操作时间长且启动时无明显提示，给驾驶员的操作带来极大的不便。
目前一些厂商也开发了一些控制器，但因其基于电路控制温度开关的方式，不能适应多种加热系统的准确控制需求，而且超级电容和进气预热的逻辑存在时间矛盾的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种可编程式汽车冷启动控制系统及控制方法，实现一键操作，极大地简化了操作流程。
本发明采用的技术方案是：一种可编程式汽车冷启动控制系统，包括：
CAN通讯模块，用于接收整车控制系统发送的总线输入信号并发送至单片机，同时接收单片机输出的总线输出信号并发送至整车控制系统；
信号检测模块，用于实时检测冷启动过程中的温度信号、开关信号及任务完成信号，并发送至单片机；
单片机，用于分别对接收到的总线输入信号、温度信号、开关信号及任务完成信号进行判断，根据不同的判断结果输出不同的控制信号至继电器驱动模块、输出总线输出信号至CAN通讯模块；
继电器驱动模块，用于根据接收的不同控制信号分别控制锅炉加热器、超级电容和发动机进气预热阀执行相关动作。
进一步地，还包括报警电路、蜂鸣器和指示灯，所述报警电路输入端与单片机连接、输出端分别与蜂鸣器和指示灯连接，报警电路用于接收单片机输出的任务完成信号或故障信号并输出至蜂鸣器和指示灯。
进一步地，还包括信号处理模块，信号处理模块的输入端与信号检测模块的输出端连接、输出端连接单片机，用于接收信号处理模块发送的温度信号、开关信号及任务完成信号，并对其进行处理后发送至单片机。
更进一步地，还包括信号输出模块，信号输出模块的输入端连接单片机、输出端连接继电器驱动模块，用于接收单片机发送的不同控制信号并进行处理后发送至继电器驱动模块。
一种可编程式汽车冷启动控制方法，控制过程为：采集冷启动开关信号、环境温度信号、发动机转速信号和发动机冷却液温度信号，根据冷启动开关信号、环境温度信号、发动机转速信号和发动机冷却液温度信号自动控制锅炉加热器、超级电容和发动机进气预热阀的工作状态及工作时间，使车辆达到启动的合适状态。
进一步地，当检测到冷启动开关按下后，根据发动机转速信号判断发动机是否启动，若发动机启动，则关闭锅炉加热器开关、超级电容开关和发动机进气预热阀开关，否则打开锅炉加热器开关。
进一步地，打开锅炉加热器开关后，当检测到环境温度高于设定值A且发动机冷却液温度大于设定值B或检测到环境温度高于设定值A且发动机冷却液温度在一定时间内上升到设定值B或检测到环境温度低于设定值A且发动机冷却液温度大于设定值C或检测到环境温度低于设定值A且发动机冷却液温度在一定时间内上升到设定值C时，开启超级电容开关，否则状态指示灯闪烁并发出锅炉加热器故障报文。
进一步地，超级电容开关开启后，当在一定时间内检测到超级电容充电完成信号，则打开发动机进气预热阀开关，否则状态指示灯闪烁并发出超级电容故障报文。
进一步地，发动机进气预热阀开关打开后，根据设定的预热策略，对发动机进气口预热一定时间，预热时间到后开关指示灯常亮提示车辆达到启动的合适状态。
更进一步地，开关指示灯常亮后，根据发动机转速信号检测发动机是否启动，若发动机启动则关闭锅炉加热器开关、超级电容开关和发动机进气预热阀开关，否则开关指示灯熄灭并发出发动机启动不成功报文。
本发明基于单片机实现，独立运行，当控制器检测到冷启动开关信号后，会根据不同的环境温度及冷却液温度自动处理锅炉加热器、超级电容、动机进气预热阀的工作状态及时间，自动完成冷启动准备工作，并发出准备完成信号，并向CAN线反馈当前状态。与现有技术相比，本发明大大简化了操作流程，实现了冷启动系统的一键操作，提高了操作便利性和舒适性，具有结构简单、操作方便、性能可靠等优点。
附图说明
图1为本发明控制系统的原理框图。
图2为本发明信号控制示意图。
图3为本发控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1、图2所示，本发明可编程式汽车冷启动控制系统包括：
CAN通讯模块，用于接收整车控制系统发送的总线输入信号(如发动机转速报文)并发送至单片机，同时接收单片机输出的总线输出信号(故障信息报文)并发送至整车控制系统；CAN通讯模块采用CTM1050带隔离的CAN高速收发器，具有很强的电磁抗干扰能力。
信号检测模块，用于实时检测冷启动过程中的温度信号、开关信号及任务完成信号，并发送至单片机，检测的信号具体包括；环境温度信号、发动机冷却液温度信号、冷启动开关信号、超级电容充电完成信号、发动机进气预热完成信号等。针对不同检测信号，信号检测模块可以包括不同的电路结构，如检测温度信号时，通过半导体集成温度传感器检测，测量范围-55℃-150℃，精度为1℃，可以满足本装置需要，且应用广泛，成本低廉，使用方便；检测冷启动开关信号时，可以采用TL521光耦进行隔离，提高抗干扰能力。
信号处理模块，信号处理模块的输入端与信号检测模块的输出端连接、输出端连接单片机，用于接收信号处理模块发送的温度信号、开关信号及任务完成信号，并对其进行处理后发送至单片机。信号处理模块为常规的处理电路，主要是对信号检测模块检测的信号进行质量处理，便于单片机更好的接收信号，提高控制精度和效率。
单片机，用于分别对接收到的总线输入信号、温度信号、开关信号及任务完成信号进行判断，根据不同的判断结果输出不同的控制信号至继电器驱动模块、输出总线输出信号至CAN通讯模块，同时输出完成信号或故障信号至报警电路，并且还可以在CAN总线上寄存，显示在可视系统中。
单片机通过一键式的冷启动开关与外输入电源相连，输送冷启动控制器和锅炉的电源，冷启动开关断开时，整个控制器停止工作。本发明单片机采用飞思卡尔8位微处理器MC9S06DZ60，该处理器功耗低，耐温范围可达到-55℃to+150℃，非常适合环境恶劣的车载工作条件。该处理器包含24通道、12位分辨率ADC模块。集成CAN协议V2.0A和B，支持标准和扩展数据帧。
信号输出模块，信号输出模块的输入端连接单片机、输出端连接继电器驱动模块，用于接收单片机发送的不同控制信号并进行处理后发送至继电器驱动模块。信号输出模块为常规的处理电路，主要是对信号检测模块检测的信号进行质量处理，提高控制精度和效率。
继电器驱动模块，用于根据接收的不同控制信号分别控制锅炉加热器、超级电容和发动机进气预热阀执行相关动作，如控制对应开关的开启或关闭，所有输出继电器均采用5V线圈驱动，5A/30VDC触点负载能力，保证工作稳定性。
报警电路、蜂鸣器和指示灯，所述报警电路输入端与单片机连接、输出端分别与蜂鸣器和指示灯连接，报警电路用于接收单片机输出的任务完成信号或故障信号并输出至蜂鸣器和指示灯。指示灯包括开关指示灯和状态指示灯，当单片机接收到发动机进气预热完成信号后，发出完成信号通过信号输出模块输出至报警电路，再传输给开关指示灯，开关指示灯常亮，提示驾驶员可以启动发动机。当控制过程中，单片机在规定时间内未接收到相应的完成信号时，说明对应的设备可能存在故障，此时单片机发出故障信号至报警电路，控制状态指示灯提示设备故障。各设备正常运转时，也可以通过状态指示灯进行提示。
本发明采用上述控制系统实现发动机冷启动的控制方法为：通过上述控制系统采集冷启动开关信号、环境温度信号、发动机转速信号和发动机冷却液温度信号，以及控制过程中的任务完成信号或故障信号，根据冷启动开关信号、环境温度信号、发动机转速信号和发动机冷却液温度信号自动控制锅炉加热器、超级电容和发动机进气预热阀的工作状态及工作时间，使车辆达到启动的合适状态。
如图3所示，为控制的流程图，具体控制过程如下：
A)当驾驶员按下冷启动开关，控制系统检测到冷启动开关信号后，根据接收的发动机转速信号判断发动机是否启动，同时检测当前环境温度及发动机冷却液温度。若判断发动机已启动，则自动控制或手动关闭锅炉加热器开关、超级电容开关和发动机进气预热阀开关，已处于关闭状态的则保持不变。手动关闭各开关是通过关闭冷启动开关实现；若判断发动机没有启动，则打开锅炉加热器开关。
B)打开锅炉加热器开关后，根据环境温度和发动机冷却液温度判断是否开启超级电容开关：当检测到环境温度高于设定值A(如-30℃)且发动机冷却液温度大于设定值B(如15℃)或检测到环境温度高于设定值A且发动机冷却液温度在一定时间内上升到设定值B或检测到环境温度低于设定值A且发动机冷却液温度大于设定值C(如0℃)或检测到环境温度低于设定值A且发动机冷却液温度在一定时间内上升到设定值C时，开启超级电容开关，否则状态指示灯以锅炉加热器故障频率闪烁并通过CAN模块发出锅炉加热器故障报文，然后手动关闭冷启动开关进行断电，便于后期维修。状态指示灯在锅炉加热器工作时会点亮提示、停止工作时熄灭、出故障时进行闪烁。
上述当检测的发动机冷却液温度未达到设定值B或C时，锅炉加热器开始工作，控制系统会控制锅炉加热器根据操作程序自动工作，当发动机冷却液温度接近设定值B或C时，锅炉加热器采用变频脉宽调制方式逐步自动减小发热量以降低油耗，直至发动机冷却液温度达到设定值B或C时停止加热，主电机延时工作使锅炉加热器冷却，主电机停止工作后状态指示灯会熄灭。当温传感器再次感应到发动机冷却液温低于设定值B或C时，控制系统会再次控制锅炉加热器自动工作，如此循环往复。
C)超级电容开关开启后，当在一定时间(如180s)内检测到超级电容充电完成信号，则打开发动机进气预热阀开关，否则状态指示灯以超级电容故障频率闪烁并通过CAN模块发出超级电容故障报文，然后手动关闭冷启动开关进行断电，便于后期维修。
D)发动机进气预热阀开关打开后，根据设定的预热策略(根据水温和进气温度判断)，对发动机进气口预热一定时间，预热时间到后输出完成信号，蜂鸣器响一段时间、开关指示灯常亮提示驾驶员车辆达到启动的合适状态，并通过CAN发出可以启动发动机报文。
E)开关指示灯常亮后，根据发动机转速信号检测发动机是否启动，若发动机启动则自动控制或手动关闭锅炉加热器开关、超级电容开关和发动机进气预热阀开关，否则开关指示灯在一定时间后熄灭并发出发动机启动不成功报文。发动机启动不成功后，可以重新按下冷启动控制开关，重启控制系统。在开关指示灯常亮后，驾驶员可以通过观察开关指示灯的状态，选择手动关闭冷启动开关。
本发明通过采集环境温度、发动机状态、冷启动辅助系统工作状态等信号，加以分析处理，对冷却液加热系统(锅炉加热器)、超级电容、发动机进气预热进行逻辑控制，使车辆达到启动的合适状态，发出警报，提示驾驶员可以启动。整个过程中所有辅助设备的开启，都是控制器在分析收集数据信号后，自动执行的，无需人为操作，可根据不同车型，不同辅助设备进行编程，适应各种变化，完成后，提醒驾驶员启动车辆，具有结构简单、操作方便、性能可靠等优点。
以上所述的实施例，仅为本发明的具体实施方式的一种，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种可编程式汽车冷启动控制系统，其特征在于：包括
CAN通讯模块，用于接收整车控制系统发送的总线输入信号并发送至单片机，同时接收单片机输出的总线输出信号并发送至整车控制系统；
信号检测模块，用于实时检测冷启动过程中的温度信号、开关信号及任务完成信号，并发送至单片机；
单片机，用于分别对接收到的总线输入信号、温度信号、开关信号及任务完成信号进行判断，根据不同的判断结果输出不同的控制信号至继电器驱动模块、输出总线输出信号至CAN通讯模块；
继电器驱动模块，用于根据接收的不同控制信号分别控制锅炉加热器、超级电容和发动机进气预热阀执行相关动作。
2.根据权利要求1所述的一种可编程式汽车冷启动控制系统，其特征在于：还包括报警电路、蜂鸣器和指示灯，所述报警电路输入端与单片机连接、输出端分别与蜂鸣器和指示灯连接，报警电路用于接收单片机输出的任务完成信号或故障信号并输出至蜂鸣器和指示灯。
3.根据权利要求1所述的一种可编程式汽车冷启动控制系统，其特征在于：还包括信号处理模块，信号处理模块的输入端与信号检测模块的输出端连接、输出端连接单片机，用于接收信号处理模块发送的温度信号、开关信号及任务完成信号，并对其进行处理后发送至单片机。
4.根据权利要求1所述的一种可编程式汽车冷启动控制系统，其特征在于：还包括信号输出模块，信号输出模块的输入端连接单片机、输出端连接继电器驱动模块，用于接收单片机发送的不同控制信号并进行处理后发送至继电器驱动模块。
5.一种可编程式汽车冷启动控制方法，其特征在于：采集冷启动开关信号、环境温度信号、发动机转速信号和发动机冷却液温度信号，根据冷启动开关信号、环境温度信号、发动机转速信号和发动机冷却液温度信号自动控制锅炉加热器、超级电容和发动机进气预热阀的工作状态及工作时间，使车辆达到启动的合适状态。
6.根据权利要求5所述的一种可编程式汽车冷启动控制方法，其特征在于：当检测到冷启动开关按下后，根据发动机转速信号判断发动机是否启动，若发动机启动，则关闭锅炉加热器开关、超级电容开关和发动机进气预热阀开关，否则打开锅炉加热器开关。
7.根据权利要求6所述的一种可编程式汽车冷启动控制方法，其特征在于：打开锅炉加热器开关后，当检测到环境温度高于设定值A且发动机冷却液温度大于设定值B或检测到环境温度高于设定值A且发动机冷却液温度在一定时间内上升到设定值B或检测到环境温度低于设定值A且发动机冷却液温度大于设定值C或检测到环境温度低于设定值A且发动机冷却液温度在一定时间内上升到设定值C时，开启超级电容开关，否则状态指示灯闪烁并发出锅炉加热器故障报文。
8.根据权利要求7所述的一种可编程式汽车冷启动控制方法，其特征在于：超级电容开关开启后，当在一定时间内检测到超级电容充电完成信号，则打开发动机进气预热阀开关，否则状态指示灯闪烁并发出超级电容故障报文。
9.根据权利要求8所述的一种可编程式汽车冷启动控制方法，其特征在于：发动机进气预热阀开关打开后，根据设定的预热策略，对发动机进气口预热一定时间，预热时间到后开关指示灯常亮提示车辆达到启动的合适状态。
10.根据权利要求9所述的一种可编程式汽车冷启动控制方法，其特征在于：开关指示灯常亮后，根据发动机转速信号检测发动机是否启动，若发动机启动则关闭锅炉加热器开关、超级电容开关和发动机进气预热阀开关，否则开关指示灯熄灭并发出发动机启动不成功报文。
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