CN110877583B - 一种车用智能省油开关的控制系统及方法 - Google Patents

一种车用智能省油开关的控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车用智能省油开关的控制系统及方法，该方法包括步骤1：车辆电子控制单元（3）上电，启动发动机，进入重载状态；步骤2：判断油门踏板是否进入油门深踏状态，若是则车辆保持重载状态，若否则执行步骤3；步骤3：判断省油功能是否失效，若是则进入重载状态并返回步骤2，若否则执行步骤4；步骤4：判断档位切换条件标志位置0且发动机低温启动标志位置0且PTO标志位置0是否满足，若是则保持前一状态，若否则执行步骤5；步骤5：多态开关调节生效；步骤6：扭矩油量转换模块（36）输出限扭档位并返回步骤，采用本发明能实现在不同的发动机运行工况下协调和控制输出扭矩，达到最佳的省油效果，同时确保行车的安全。

Description

一种车用智能省油开关的控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种汽车控制系统和方法，尤其涉及一种车用智能省油开关的控制系统及方法。
背景技术
多态开关一般用于选择发动机的功率曲线，根据车辆的负载情况或路况，选择不同的功率曲线，例如空载时选择较低的功率曲线，重载时选择较高的功率曲线，从而达到省油减排的目的；多态开关限扭有四个档位：分别为空载（0档）、轻载（1档）、中载（2档）和重载（3档）。多态开关也可采用双扭矩开关替代，用于在车辆重载时使发动机输出大扭矩，轻载时输出小扭矩，以优化发动机运行工况，降低油耗水平；双扭矩开关限扭复用多态开关限扭档位的轻载（1档）和重载（3档）两个档位。
在现有技术的车辆中，通常根据不同整车厂的需求，在同一辆车上只会安装其中一种开关，一般根据厂家的需求确定，并需要为不同厂家配备不同版本的ECU软件，以满足开关的控制要求，而不同版本的ECU软件不仅缺乏平台的通用性，在一定程度上制约了汽车的生产，随着用户对车辆性能的要求越来越高，仅安装一种开关对发动机在各种工况下输出扭矩的调节效果不佳，也无法达到更好的省油效果，车辆性能有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车用智能省油开关的控制系统及方法，能在不同的发动机运行工况下协调和控制输出扭矩，达到最佳的省油效果，同时确保行车的安全。
本发明是这样实现的：
一种车用智能省油开关的控制系统，包括双扭矩开关、多态开关和车辆电子控制单元，双扭矩开关包括轻载和重载两个档位，多态开关包括空载、轻载、中载和重载四个档位；
所述的车辆电子控制单元内集成了档位切换条件模块、双扭矩开关档位识别模块、多态开关档位识别模块、多态/双扭矩档位协调模块和扭矩油量转换模块；档位切换条件模块采集档位切换信号；双扭矩开关与双扭矩档位识别模块的输入端连接，多态开关与多态开关档位识别模块的输入端连接；档位切换条件模块、双扭矩开关档位识别模块和多态开关档位识别模块的输出端分别与多态/双扭矩档位协调模块的输入端连接，多态/双扭矩档位协调模块的输出端与扭矩油量转换模块的输入端连接；扭矩油量转换模块的输出端连接至发动机。
所述的档位切换信号包括车速信号、油门踏板开度信号、发动机转速信号和发动机循环喷油量信号。
所述的车辆电子控制单元还包括开关功能失效模块，开关功能失效模块采集油门踏板故障信号和车速故障信号，开关功能失效模块的输出端与多态/双扭矩档位协调模块的输入端连接。
一种车用智能省油开关的控制方法，包括以下步骤：
步骤1：车辆电子控制单元上电初始化，启动发动机，车辆进入重载状态；
步骤2：判断油门踏板是否进入油门深踏状态，若是，则车辆保持重载状态，直至油门踏板退出油门深踏状态，若否，则执行步骤3；
步骤3：车辆电子控制单元的档位切换条件模块采集档位切换信号、水温信号、取力器信号、开关功能失效信号，并判断省油功能是否失效，若是，则车辆进入重载状态，并返回步骤2，若否，则执行步骤4；
步骤4：判断档位切换条件标志位置0且发动机低温启动标志位置0且PTO标志位置0是否满足，若是，则发动机输出扭矩保持前一状态不变，若否，则执行步骤5；
步骤5：多态开关调节生效，双扭矩开关档位识别模块采集双扭矩开关的高低电平信号并传输到多态/双扭矩档位协调模块，多态开关档位识别模块采集多态开关的模数信号并传输到多态/双扭矩档位协调模块；
步骤6：输多态/双扭矩档位协调模块通过扭矩油量转换模块输出限扭档位，并返回步骤2。
在所述的步骤3中，当满足以下任一条件时，省油功能失效：
（i）开关功能失效且档位切换条件标志位置1；
（ii）发动机低温启动标志位置1，所述的低温的温度范围是低于零下25℃；
（iii）PTO标志位置1。
在所述的条件（i）中，当以下条件同时满足时，多态档位切换条件标志位置1：
（1）车速不超过车速设定值，车速设定值的取值范围为0-10km/h；
（2）发动机转速不超过转速设定值，转速设定值的取值范围为0-1200rpm；
（3）发动机转速与转速设定值之差不超过差值设定值，差值设定值的取值范围为0-50rpm；
（4）油门踏板开度不超过开度设定值，开度设定值的取值范围为0-5%。
在所述的条件（i）中，开关功能失效的条件是：车辆电子控制单元的开关功能失效模块采集到油门踏板故障信号或车速故障信号。
在所述的步骤5中，双扭矩开关档位识别模块对采集的双扭矩开关的高低电平信号进行消抖处理。
在所述的步骤5中，多态开关档位识别模块采集多态开关的模数信号的具体方法是：
S1：多态开关将开关信号模数值发送到多态开关档位识别模块；
S2：多态开关档位识别模块将开关信号模数值转换成电压值；
S3：多态开关档位识别模块根据电压值判断多态开关的档位，并发送到多态/双扭矩档位协调模块。
在所述的步骤6中，输出的限扭档位为双扭矩开关的档位和多态开关的档位取小。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明的控制系统由于同时安装了双扭矩开关和多态开关，能满足不同整车厂的需求，提高了软件的平台适用性。
2、本发明的控制方法能在不同的工况下协调和限制发动机输出扭矩，优化了发动机的运行工况，降低油耗水平。
3、本发明的控制方法能平稳的限制发动机输出扭矩，确保行车的安全。
本发明能在不同的发动机运行工况下，结合不同的档位信号输入实现对输出扭矩的协调和控制，同时引入冷启动、PTO和故障信号，达到最佳的省油效果，同时确保行车的安全。
附图说明
图1是本发明车用智能省油开关的控制系统的连接框图；
图2是本发明车用智能省油开关的控制系统的控制原理图；
图3是本发明车用智能省油开关的控制方法的流程图。
图中，1双扭矩开关，2多态开关，3车辆电子控制单元（ECU），31档位切换条件模块，311车速信号，312油门踏板开度信号，313发动机转速信号，314发动机循环喷油量信号，32双扭矩开关档位识别模块，33多态开关档位识别模块，34开关功能失效模块，341油门踏板故障信号，342车速故障信号，35多态/双扭矩档位协调模块，36扭矩油量转换模块，37水温信号，38取力器信号。
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说明。
请参见附图1，一种车用智能省油开关的控制系统，包括双扭矩开关1、多态开关2和车辆电子控制单元（ECU）3，双扭矩开关1包括轻载（1档）和重载（3档）两个档位，多态开关2包括空载（0档）、轻载（1档）、中载（2档）和重载（3档）四个档位，多态开关2通过调节可变电阻实现AD模数型信号输入，双扭矩开关1通过开关通断实现切换型高低电平信号输入，不同档位的省油效果各不相同。
请参见附图2，所述的车辆电子控制单元3内集成了档位切换条件模块31、双扭矩开关档位识别模块32、多态开关档位识别模块33、多态/双扭矩档位协调模块35和扭矩油量转换模块36；档位切换条件模块31采集档位切换信号；双扭矩开关1通过发动机线束与双扭矩档位识别模块32的输入端连接，多态开关2通过发动机线束与多态开关档位识别模块33的输入端连接；档位切换条件模块31、双扭矩开关档位识别模块32和多态开关档位识别模块33的输出端分别与多态/双扭矩档位协调模块35的输入端连接，多态/双扭矩档位协调模块35的输出端与扭矩油量转换模块36的输入端连接；扭矩油量转换模块36的输出端通过发动机线束连接至发动机。
所述的档位切换信号包括车速信号311、油门踏板开度信号312、发动机转速信号313和发动机循环喷油量信号314。
所述的车辆电子控制单元（ECU）3还包括开关功能失效模块34，开关功能失效模块34采集油门踏板故障信号341和车速故障信号342，开关功能失效模块34的输出端与多态/双扭矩档位协调模块35的输入端连接，用于调用故障信号，并使多态开关调节失效。
请参见附图3，一种车用智能省油开关的控制方法，包括以下步骤：
步骤1：车辆电子控制单元（ECU）3上电初始化，启动发动机，车辆进入重载（3档）状态。
步骤2：判断油门踏板是否进入油门深踏（kick down）状态，若是，则车辆保持重载（3档）状态，直至油门踏板退出油门深踏（kick down）状态，若否，则执行步骤3。
步骤3：车辆电子控制单元3的档位切换条件模块31采集档位切换信号、水温信号37、取力器（Power take-off，简称PTO）信号38、开关功能失效信号，并判断省油功能是否失效，若是，则车辆进入重载（3档）状态，并返回步骤2，若否，则执行步骤4。
当满足以下任一条件时，所述的省油功能失效：
（i）开关功能失效且档位切换条件标志位置1。
（ii）发动机低温启动标志位置1，优选的，当环境温度低于零下25℃时启动发动机，低温启动标志位置1，否则置0。
（iii）PTO标志位置1。
在所述的条件（i）中，当以下条件同时满足时，多态档位切换条件标志位置1：
（1）车速不超过车速设定值，车速由档位切换条件模块31采集的车速信号311得到，优选的，车速设定值的取值范围为0-10km/h。
（2）发动机转速不超过转速设定值，发动机转速由档位切换条件模块31采集的发动机转速信号313得到，优选的，转速设定值的取值范围为0-1200rpm。
（3）发动机转速与转速设定值之差不超过差值设定值，发动机转速与转速设定值由档位切换条件模块31采集的发动机循环喷油量信号314得到，优选的，差值设定值的取值范围为0-50rpm。
（4）油门踏板开度不超过开度设定值，油门踏板开度由档位切换条件模块31采集的油门踏板开度信号312得到，优选的，开度设定值的取值范围为0-5%。
在驾驶员手动切换工况时需要满足特定的限制条件，如车速、转速及喷油量差的限制等，上述条件均满足时能实现功率切换的平稳过渡，从而保证行车安全。如果驾驶员切换开关时，不满足限制条件，但行驶一段时间后条件满足，则按照开关物理值档位进行限扭。
在所述的条件（i）中，开关功能失效的条件是：车辆电子控制单元（ECU）3的开关功能失效模块34采集到油门踏板故障信号341或车速故障信号342。开关功能失效模块34将失效信号发送到多态/双扭矩档位协调模块35，从而使档位协调失效。
步骤4：判断档位切换条件标志位置0且发动机低温启动标志位置0且PTO标志位置0是否满足，若是，则发动机输出扭矩保持前一状态不变，若否，则执行步骤5。
步骤5：多态开关调节生效，双扭矩开关档位识别模块32采集双扭矩开关的高低电平信号并传输到多态/双扭矩档位协调模块35，多态开关档位识别模块33采集多态开关2的模数AD信号并传输到多态/双扭矩档位协调模块35。
由于双扭矩开关1为机械弹性开关，按键开关在闭合时由于弹性作用不会马上稳定的接通，在断开时也不会立刻断开，导致开关闭合、断开时会产生电信号抖动，因此，在所述的步骤5中，双扭矩开关档位识别模块32对采集的双扭矩开关1的高低电平信号进行消抖处理，消除由于系统对双扭矩开关1的干扰影响，可采用现有技术中对双扭矩开关的各种消抖处理方式进行消抖处理，此处不再赘述。
在所述的步骤5中，多态开关档位识别模块33采集多态开关2的模数AD信号的具体方法是：
S1：多态开关2将开关信号模数AD值发送到多态开关档位识别模块33。
S2：多态开关档位识别模块33将开关信号模数AD值转换成电压值。
S3：多态开关档位识别模块33根据电压值判断多态开关2的档位，并发送到多态/双扭矩档位协调模块35。
步骤6：输多态/双扭矩档位协调模块35通过扭矩油量转换模块36输出限扭档位，扭矩油量转换模块36可对各档位输出的油量进行限制，并将扭矩油量map转换成限制扭矩输出，从而进行档位调节，并返回步骤2。
所述的输出的限扭档位为双扭矩开关1的档位和多态开关2的档位取小。
在所述的步骤6中，当多态开关2处于空载（0档）、轻载（1档）或中载（2档）时进入kick down状态，且此时发动机转速在降低或缓慢增加，放开扭矩限制，车辆进入重载（3档）状态。优选的，为了避免限扭档位切换时扭矩限制值的突变，发动机当前扭矩通过斜坡滤波（ramp）至外特性扭矩（发动机外特性扭矩是指当发动机节气门开度为100%时测得的发动机输出功率），当油门踏板开度＜油门开度标定值，优选的，油门开度标定值的取值范围为80%-100%，即退出kick down状态时，返回步骤5重新进入限扭档位判断状态，发动机当前扭矩重新通过斜坡滤波（ramp）至当前档位下的限制扭矩脉普进行限制。
当车辆停车下电时，若多态开关2没有处于重载档（3档），下次上电时，必须手动将多态开关2的档位复位到重载档（3档）才能激活多态开关2的限扭功能。
实施例1：在本实施例中，车速设定值为0km/h，转速设定值为800rpm，差值设定值为50rpm，开度设定值为3%。
ECU上电初始化后，启动发动机，令车速小于车速设定值，转速小于转速设定值，发动机与转速设定值之差小于差值设定值，油门踏板开度小于开度设定值，则档位切换条件标志位置1，满足档位切换条件，多态开关调节生效。按下双扭矩开关1的轻载（1档），多态开关2旋至中载（2档），则扭矩油量转换模块36输出的限扭档位为轻载（1档）。
如果猛踩油门，进入kick down状态，则限扭档位由轻载（1档）变为重载（3档），松开油门，退出kick down状态，则限扭档位由重载（3档）变为轻载（1档）。
如果此时激活油门踏板故障信号或车速故障信号导致多态开关调节功能失效，则扭矩油量转换模块36输出的限扭档位由轻载（1档）恢复为重载（3档）。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种车用智能省油开关的控制方法，其特征是：该控制方法是基于车用智能省油开关的控制系统，所述的车用智能省油开关的控制系统包括双扭矩开关(1)、多态开关(2)和车辆电子控制单元(3)，双扭矩开关(1)包括轻载和重载两个档位，多态开关(2)包括空载、轻载、中载和重载四个档位；所述的车辆电子控制单元(3)内集成了档位切换条件模块(31)、双扭矩开关档位识别模块(32)、多态开关档位识别模块(33)、多态/双扭矩档位协调模块(35)和扭矩油量转换模块(36)；档位切换条件模块(31)采集档位切换信号；双扭矩开关(1)与双扭矩开关 档位识别模块(32)的输入端连接，多态开关(2)与多态开关档位识别模块(33)的输入端连接；档位切换条件模块(31)、双扭矩开关档位识别模块(32)和多态开关档位识别模块(33)的输出端分别与多态/双扭矩档位协调模块(35)的输入端连接，多态/双扭矩档位协调模块(35)的输出端与扭矩油量转换模块(36)的输入端连接；扭矩油量转换模块(36)的输出端连接至发动机；
所述的车用智能省油开关的控制方法，包括以下步骤：
步骤1：车辆电子控制单元(3)上电初始化，启动发动机，车辆进入重载状态；
步骤2：判断油门踏板是否进入油门深踏状态，若是，则车辆保持重载状态，直至油门踏板退出油门深踏状态，若否，则执行步骤3；
步骤3：车辆电子控制单元(3)的档位切换条件模块(31)采集档位切换信号、水温信号(37)、取力器信号(38)、开关功能失效信号，并判断省油功能是否失效，若是，则车辆进入重载状态，并返回步骤2，若否，则执行步骤4；
步骤4：判断档位切换条件标志位置0且发动机低温启动标志位置0且PTO标志位置0是否满足，若是，则发动机输出扭矩保持前一状态不变，若否，则执行步骤5；
步骤5：多态开关调节生效，双扭矩开关档位识别模块(32)采集双扭矩开关的高低电平信号并传输到多态/双扭矩档位协调模块(35)，多态开关档位识别模块(33)采集多态开关(2)的模数信号并传输到多态/双扭矩档位协调模块(35)；
步骤6：多态/双扭矩档位协调模块(35)通过扭矩油量转换模块(36)输出限扭档位，并返回步骤2；输出的所述的限扭档位为双扭矩开关(1)的档位和多态开关(2)的档位取小。
2.根据权利要求1所述的车用智能省油开关的控制方法，其特征是：在所述的步骤3中，当满足以下任一条件时，省油功能失效：
(i)开关功能失效且档位切换条件标志位置1；
(ii)发动机低温启动标志位置1，所述的低温的温度范围是低于零下25℃；
(iii)PTO标志位置1。
3.根据权利要求2所述的车用智能省油开关的控制方法，其特征是：在所述的条件(i)中，当以下条件同时满足时，多态档位切换条件标志位置1：
(1)车速不超过车速设定值，车速设定值的取值范围为0-10km/h；
(2)发动机转速不超过转速设定值，转速设定值的取值范围为0-1200rpm；
(3)发动机转速与转速设定值之差不超过差值设定值，差值设定值的取值范围为0-50rpm；
(4)油门踏板开度不超过开度设定值，开度设定值的取值范围为0-5％。
4.根据权利要求2所述的车用智能省油开关的控制方法，其特征是：在所述的条件(i)中，开关功能失效的条件是：车辆电子控制单元(3)的开关功能失效模块(34)采集到油门踏板故障信号(341)或车速故障信号(342)；所述的开关功能失效模块(34)的输出端与多态/双扭矩档位协调模块(35)的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的车用智能省油开关的控制方法，其特征是：在所述的步骤5中，双扭矩开关档位识别模块(32)对采集的双扭矩开关(1)的高低电平信号进行消抖处理。
6.根据权利要求1所述的车用智能省油开关的控制方法，其特征是：在所述的步骤5中，多态开关档位识别模块(33)采集双扭矩开关的模数信号的具体方法是：
S1：多态开关(2)将开关信号模数值发送到多态开关档位识别模块(33)；
S2：多态开关档位识别模块(33)将开关信号模数值转换成电压值；
S3：多态开关档位识别模块(33)根据电压值判断多态开关(2)的档位，并发送到多态/双扭矩档位协调模块(35)。
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