一种车用发动机停机起动控制装置及其方法

1.一种车用发动机停机起动控制装置，包括发动机控制器、独立的停机起动控制器和钥匙开关，发动机控制器与停机起动控制器经过CAN网络通讯，钥匙开关有4个档位：OFF档、ACC档、IG档和ST档，其特征在于：在ACC线路、IG线路上分别串联一个继电器RL1、继电器RL3，在ST线路上并联一个继电器RL2，继电器RL1和继电器RL3是常闭继电器，继电器RL2是常开继电器，继电器RL1和继电器RL2受同一路停机起动控制器上电路的控制，在继电器RL2接通时继电器RL1就断开，在继电器RL2断开时继电器RL1就接通；继电器RL3受另一路停机起动控制器上电路的控制，通过继电器RL3实现停机起动控制器对IG线路的闭合或断开的控制。
2.根据权利要求1所述的一种车用发动机停机起动控制装置，其特征在于：读取车辆信息用的电池电量传感器或制动真空度传感器或车门开关传感器通过CAN网络与停机起动控制器通讯。
3.根据权利要求1所述的一种车用发动机停机起动控制装置，其特征在于：读取车辆信息用的电池电量传感器或制动真空度传感器或车门开关传感器直接与停机起动控制器连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种车用发动机停机起动控制装置，其特征在于：
停机起动控制器上连接一个具有显示其工作状态的功能的操作面板，操作面板上有一个可以作为驾驶员打开或关闭停机起动功能的按扭。
5.根据权利要求1所述的一种车用发动机停机起动控制装置，其特征在于：变速箱为机械式自动变速箱，换档机构存在空档、倒档、前进档、加档、减档和手自动切换六种状态，换档操作机构直接与停机起动控制器连接，换档操作机构的输出信号通过停机起动控制器输出给所述的变速箱控制器。
6.一种车用发动机停机起动控制方法，包括发动机控制器、独立的停机起动控制器和钥匙开关，发动机控制器用于车辆发动机的控制；钥匙开关有4个档位：OFF档、ACC档、IG档和ST档；停机起动控制器与发动机控制器经过CAN网络通讯用于发动机停机和起动的控制，其特征在于：通过独立的停机起动控制器判断车辆的状态，在满足停机条件向变速箱控制器发出命令将变速箱调整到空档位置，然后关闭钥匙开关；在满足重新起动发动机条件时，停机起动控制器打开钥匙开关，同时控制起动机转动起动发动机。
7.根据权利要求6所述的车用发动机停机起动控制方法，其特征在于：在ACC线路、IG线路上分别串联一个继电器RL1、继电器RL3，在ST线路上并联一个继电器RL2，继电器RL1和继电器RL3是常闭继电器，继电器RL2是常开继电器，停机起动控制器对继电器RL1、继电器RL2和继电器RL3控制，在继电器RL2接通时继电器RL1就断开，在继电器RL2断开时继电器RL1就接通，先将钥匙开关打到IG位置，停机起动控制器判断车辆的状态，在满足停机条件时，停机起动控制器控制继电器RL3断开，发动机控制器断电，发动机停机；在满足重新起动发动机条件时，停机起动控制器控制继电器RL3闭合，发动机控制器上电。
8.根据权利要求7所述的车用发动机停机起动控制方法，其特征在于：在满足重新起动发动机条件时，停机起动控制器控制继电器RL1断开、继电器RL2闭合来控制起动机带动发动机转动到设定转速，发动机大于设定转速值时，停机起动控制器控制继电器RL1闭合、继电器RL2断开，发动机起动完成并退出起动过程。
9.根据权利要求7或8所述的车用发动机停机起动控制方法，其特征在于：变速箱为机械式自动变速箱，换档机构存在空档、倒档、前进档、加档、减档和手自动切换六种状态，换档操作机构的输出信号直接连接到停机起动控制器，而停机起动控制器输出与换档操作机构同类的信号给变速箱控制器，在停机起动控制器判断可以停止发动机工作时，停机起动控制器传输空档信号给变速箱控制器，此时停机起动控制器等待变速箱控制器换档完成，当变速箱控制器换档完成后停机起动控制器控制变速箱控制器和发动机控制器下电，此时发动机停机，变速箱处于空档位置；此后停机起动控制器才进入起动状态判断，如果起动状态成立，停机起动控制器控制起动机完成发动机起动，当发动机转速达到预设定值时认为起动完成才退出起动过程，然后停机起动控制器传输前进档信号给变速箱控制器，变速箱控制器控制变速箱到一档位置且离合器脱开。
10.根据权利要求7或8所述的车用发动机停机起动控制方法，其特征在于：变速箱为手动式变速箱，在上电后停机起动控制器判断可以停止发动机工作时，停机起动控制器控制发动机控制器下电，发动机停机；此后停机起动控制器进入起动状态判断，如果起动状态成立，停机起动控制器控制起动机完成发动机起动，当发动机转速达到预设定值时认为起动完成才退出起动过程。

一种车用发动机停机起动控制装置及其方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及车辆停车起动控制技术，进一步说的是车用发动机停机起动控制装置及其方法。\n背景技术\n[0002] 常用的汽车怠速停机起动系统，在发动机不需要动力输出时自动停止发动机的运转，以节省燃油，而在需要发动机动力输出时自动起动发动机。具体地讲，在车辆停车怠速时，判断是否满足发动机停机条件，如果满足条件则停止发动机运转；在检测到驾驶员有行车意图时，立即起动发动机，让车辆处于正常行车状态。现有技术都将停车起动控制系统集成在发动机控制器ECU(参见CN 101813030A)或混合动力控制器HCU(参见CN1986309A)中，需要对发动机控制器的控制策略进行改进，对于自动变速箱的汽车还需要对自动变速箱控制器进行改进，这都将增加汽车的研发成本，同时降低了零件的通用性。\n发明内容\n[0003] 本发明目的是为了克服现有技术的不足，提供采用独立的停机起动控制器(Stop/Start Control Unit-SSU)与发动机控制器(ECU)和变速箱控制器(TCU)实现通讯，不需要对传统车辆的发动机控制器和变速箱控制器进行任何改进，通过停机起动控制器判断车辆的状态，只需要改变车辆的线束连接方式就可以实现停车起动功能，有利于降低汽车的研发成本，同时提高汽车零件的通用性的一种车用发动机停机起动控制装置及其方法。\n[0004] 现有车用发动机停机起动控制的钥匙开关一般包括4个档位：OFF档、ACC档、IG档和ST档。其中，off中文是关闭的意思，OFF档表示停机档；ACC是accessory的缩写，中文是附件的意思，ACC档表示空调档，此档打开后空调、收音机等电器上电；IG是ignition的缩写，中文是点火的意思，IG档表示ECU上电档，此档开时ECU上电，同时ACC档也处于开的位置；ST是start的缩写，中文是起动的意思，ST档表示起动档，打到此档时起动电机运转，同时IG档处于开的位置，ACC档处于关闭的位置。\n[0005] 本发明的目的通过下述技术方案实现：一种车用发动机停机起动控制装置，包括发动机控制器(TCU)、独立的停机起动控制器(SSU)和钥匙开关，发动机控制器与停机起动控制器经过CAN网络通讯，钥匙开关有4个档位：OFF档、ACC档、IG档和ST档，在ACC线路、IG线路上分别串联一个继电器RL1、继电器RL3，在ST线路上并联一个继电器RL2，继电器RL1和继电器RL3是常闭继电器，继电器RL2是常开继电器，继电器RL1和继电器RL2受同一路停机起动控制器上电路的控制，在继电器RL2接通时继电器RL1就断开，在继电器RL2断开时继电器RL1就接通；继电器RL3受另一路停机起动控制器上电路的控制，通过继电器RL3实现停机起动控制器对IG线路的闭合或断开的控制。\n[0006] 随着CAN总线在汽车上应用的普及，大多数的新生产的汽车都应用CAN总线实现整车的通讯与控制。同时CAN总线具有开放性，新的CAN节点可以加入到原有网络中，而不影响原有网络。因此本发明中停机起动控制器可以直接接入整车的CAN网络，这样停机起动控制器可以读取到整车的信息，例如车速、发动机转速、离合器状态、空档开关信号、发动机水温、刹车状态、空调状态、档位(仅针对机械式自动变速箱)。本发明中读取车辆信息用的电池电量传感器或制动真空度传感器或车门开关传感器通过CAN网络与停机起动控制器通讯。读取车辆信息用的电池电量传感器或制动真空度传感器或车门开关传感器还可以直接与停机起动控制器连接。如果原车型上已经安装了这些传感器，也可以通过CAN总线读取这些传感器信号。停机起动控制器读取到的所有信号作为综合判断发动机停机的条件和起动发动机的条件。停机起动控制器连接一个操作面板，该面板可以置于整车的中控台等位置，面板具有显示停机起动控制器工作状态的功能，同时面板上有一个按扭，该按扭可以作为驾驶员打开或关闭停机起动功能的按扭。当然也可以将操作面板的功能集成于仪表中，这样可以节约成本。总之本发明具有灵活的配置方式，可以满足不同的车型需求。\n[0007] 一种车用发动机停机起动控制方法，包括发动机控制器、独立的停机起动控制器和钥匙开关，发动机控制器用于车辆发动机的控制；钥匙开关，钥匙开关有4个档位：OFF档、ACC档、IG档和ST档；停机起动控制器与发动机控制器经过CAN网络通讯用于发动机停机和起动的控制，在ACC线路、IG线路上分别串联一个继电器RL1、继电器RL3，在ST线路上并联一个继电器RL2，继电器RL1和继电器RL3是常闭继电器，继电器RL2是常开继电器，因此在停机起动控制器不工作时，车辆还可以按照正常模式工作。停机起动控制器对继电器RL1、继电器RL2和继电器RL3控制，在继电器RL2接通时继电器RL1就断开，在继电器RL2断开时继电器RL1就接通，即当停机起动控制器控制起动机转动时ACC线路断开，这与钥匙开关的工作方式相同，且继电器RL2是并联在ST线路中的，这样通过钥匙开关和停机起动控制器都能控制起动机工作。停机起动控制器可以控制IG线路的闭合或断开，由于继电器RL3是串联入IG线路的，只有当钥匙开关处于IG档时，继电器RL3才起到控制IG线路的作用，且当IG闭合时发动机控制器和变速箱控制器上电，发动机和变速箱正常工作，当IG断开时发动机熄火，离合器处于接合状态。通过加装继电器RL1、继电器RL2、继电器RL3三个继电器，停机起动控制器就可以控制发动机的停机和起动，且通过停机起动控制器控制起动机起动时能够断开ACC线路，这与操作钥匙开关的效果相同。\n[0008] 工作时，先将钥匙开关打到IG位置，停机起动控制器判断车辆的状态，在满足停机条件时，停机起动控制器控制继电器RL3断开，发动机控制器断电，发动机停机；在满足重新起动发动机条件时，停机起动控制器控制继电器RL3闭合，发动机控制器上电，同时停机起动控制器控制继电器RL1断开、继电器RL2闭合来控制起动机带动发动机转动到设定转速，发动机大于设定转速值时，停机起动控制器控制继电器RL1闭合、继电器RL2断开，发动机起动完成并退出起动过程。\n[0009] 变速箱分为机械式自动变速箱和手动式变速箱：对于安装手动变速箱的车辆，在上电后停机起动控制器判断可以停止发动机工作时，停机起动控制器控制发动机控制器下电，此后发动机停机。此后停机起动控制器进入起动状态判断，如果起动状态成立，停机起动控制器控制起动机完成发动机起动，由于停机起动控制器可以通过CAN总线检测到发动机转速，因此可以实现起动过程的闭环控制，当发动机转速达到预设定值时认为起动完成才退出起动过程，此后驾驶员可以正常驾驶车辆。本发明在检测到停机状态满足时自动停止发动机，当检测到起动状态满足时自动起动发动机，在不改变任何发动机控制器控制策略的情况下实现在手动档车辆上的停机起动功能。\n[0010] 对于安装机械式自动变速箱的车辆，本发明中将换档操作机构的输出信号直接连接到停机起动控制器，而停机起动控制器输出与换档操作机构同类的信号给变速箱控制器，换档机构存在空档、倒档、前进档、加档、减档和手自动切换六种状态，在正常驾驶过程中，停机起动控制器接收到换档操作机构的信号并将这些信号输出给变速箱。在停机起动控制器判断可以停止发动机工作时，停机起动控制器传输空档信号给变速箱控制器，此时停机起动控制器等待变速箱控制器换档完成，当变速箱控制器换档完成后停机起动控制器控制变速箱控制器和发动机控制器下电，此时发动机停机，变速箱处于空档位置。此后停机起动控制器才进入起动状态判断，如果起动状态成立，停机起动控制器控制起动机完成发动机起动，由于停机起动控制器可以通过CAN总线检测到发动机转速，因此可以实现起动过程的闭环控制，当发动机转速达到预设定值时认为起动完成才退出起动过程，然后停机起动控制器传输前进档信号给变速箱控制器，变速箱控制器控制变速箱到一档位置且离合器脱开，此后驾驶员可以正常驾驶车辆。本发明在检测到停机状态满足时自动停止发动机，当检测到起动状态满足时自动起动发动机，而在停机起动控制过程中驾驶员不需要来回的操作换档机构。本发明通过对换档操作机构的控制，在不改变任何变速箱控制器控制策略的情况下实现在AMT车辆上的停机起动功能。\n[0011] 本发明也可以实现在用车的改装，而不需要更换车上的任何控制器。当然本发明也可以应用于手动变速箱车辆，只要取消停机起动控制器与变速箱控制器的通讯部分，另外加装离合器位置传感器和空档位置传感器，就可以实现在手动变速箱车辆上的停机起动功能。\n[0012] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：(1)本发明通过在传统车辆上安装独立的停机起动控制器系统可以实现手动变速箱车型和机械式自动变速箱(AMT)车型的停机起动控制，该系统不需要改变传统车辆的发动机控制器和变速箱控制器控制策略，对于AMT车型在停机起动功能实现过程中可以自动实现变速箱换档，而不需要驾驶员操作换档杆。(2)本发明还通过操作面板显示停机起动控制器系统的工作状态，还可以禁止停机起动功能，这样在驾驶员不需要此功能时可以单方面的禁用停机起动功能。(3)本发明可以应用于汽油发动机机和柴油发动机，适用于乘用车和商用车，具有很强的通用性。\n附图说明\n[0013] 图1是手动式变速箱车辆停机起动控制器系统原理图；\n[0014] 图2是机械式自动变速箱车辆停机起动控制器系统原理图；\n[0015] 图3是手动式变速箱车辆停机起动控制器系统控制流程图；\n[0016] 图4是机械式自动变速箱车辆停机起动控制器系统控制流程图。\n具体实施方式\n[0017] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。\n[0018] 实施例\n[0019] 如图1和图2所示，一种车用发动机停机起动控制装置，包括发动机控制器、独立的停机起动控制器和钥匙开关，发动机控制器与停机起动控制器经过CAN网络通讯，钥匙开关有4个档位：OFF档、ACC档、IG档和ST档，其特征在于：在ACC线路、IG线路上分别串联一个继电器RL1、继电器RL3，在ST线路上并联一个继电器RL2，继电器RL1和继电器RL3是常闭继电器，继电器RL2是常开继电器，继电器RL1和继电器RL2受同一路停机起动控制器上电路的控制，在继电器RL2接通时继电器RL1就断开，在继电器RL2断开时继电器RL1就接通；继电器RL3受另一路停机起动控制器上电路的控制，通过继电器RL3实现停机起动控制器对IG线路的闭合或断开的控制。\n[0020] 随着CAN总线在汽车上应用的普及，大多数的新生产的汽车都应用CAN总线实现整车的通讯与控制。同时CAN总线具有开放性，新的CAN节点可以加入到原有网络中，而不影响原有网络。因此停机起动控制器可以直接接入整车的CAN网络，这样停机起动控制器可以读取到整车的信息，例如车速、发动机转速、离合器状态、空档开关信号、发动机水温、刹车状态、空调状态、档位(仅针对机械式自动变速箱)。本发明中用读取车辆信息的电池电量传感器或制动真空度传感器或车门开关传感器通过CAN网络与停机起动控制器通讯。\n用读取车辆信息的电池电量传感器或制动真空度传感器或车门开关传感器还可以直接与停机起动控制器连接。如果原车型上已经安装了这些传感器，也可以通过CAN总线读取这些传感器信号。停机起动控制器读取到的所有信号作为综合判断发动机停机的条件和起动发动机的条件。停机起动控制器连接一个操作面板，该面板可以置于整车的中控台等位置，面板具有显示停机起动控制器工作状态的功能，同时面板上有一个按扭，该按扭可以作为驾驶员打开或关闭停机起动功能的按扭。当然也可以将操作面板的功能集成于仪表中，这样可以节约成本。总之本发明具有灵活的配置方式，可以满足不同的车型需求。\n[0021] 如图3和图4所示，一种车用发动机停机起动控制方法，包括发动机控制器、独立的停机起动控制器和钥匙开关，发动机控制器用于车辆发动机的控制；钥匙开关，钥匙开关有4个档位：OFF档、ACC档、IG档和ST档；停机起动控制器与发动机控制器经过CAN网络通讯用于发动机停机和起动的控制，在ACC线路、IG线路上分别串联一个继电器RL1、继电器RL3，在ST线路上并联一个继电器RL2，继电器RL1和继电器RL3是常闭继电器，RL2是常开继电器，因此在停机起动控制器不工作时，车辆还可以按照正常模式工作。停机起动控制器对继电器RL1、继电器RL2和继电器RL3控制，在继电器RL2接通时继电器RL1就断开，在继电器RL2断开时RL1就接通，即当停机起动控制器控制起动机转动时ACC线路断开，这与钥匙开关的工作方式相同，且继电器RL2是并联在ST线路中的，这样通过钥匙开关和停机起动控制器都能控制起动机工作。停机起动控制器可以控制IG线路的闭合或断开，由于继电器RL3是串联入IG线路的，只有当钥匙开关处于IG档时，继电器RL3才起到控制IG线路的作用，且当IG闭合时发动机控制器和变速箱控制器上电，发动机和变速箱正常工作，当IG断开时发动机熄火，离合器处于接合状态。通过加装继电器RL1、继电器RL2、继电器RL3三个继电器，停机起动控制器就可以控制发动机的停机和起动，且通过停机起动控制器控制起动机起动时能够断开ACC线路，这与操作钥匙开关的效果相同。\n[0022] 工作时，先将钥匙开关打到IG位置，停机起动控制器判断车辆的状态，在满足停机条件时，停机起动控制器控制继电器RL3断开，发动机控制器断电，发动机停机；在满足重新起动发动机条件时，停机起动控制器控制继电器RL3闭合，发动机控制器上电，同时停机起动控制器控制继电器RL1断开、继电器RL2闭合来控制起动机带动发动机转动到设定转速，发动机大于设定转速值时，停机起动控制器控制继电器RL1闭合、继电器RL2断开，发动机起动完成并退出起动过程。\n[0023] 变速箱分为机械式自动变速箱和手动式变速箱：\n[0024] 如图3所示，对于安装手动变速箱的车辆，在上电后停机起动控制器判断可以停止发动机工作时，停机起动控制器控制发动机控制器下电，发动机停机；此后停机起动控制器进入起动状态判断，如果起动状态成立，停机起动控制器控制起动机完成发动机起动，由于停机起动控制器可以通过CAN总线检测到发动机转速，因此可以实现起动过程的闭环控制，当发动机转速达到预设定值时认为起动完成才退出起动过程，此后驾驶员可以正常驾驶车辆。本发明在检测到停机状态满足时自动停止发动机，当检测到起动状态满足时自动起动发动机，在不改变任何发动机控制器控制策略的情况下实现在手动档车辆上的停机起动功能。\n[0025] 如图4所示，对于安装机械式自动变速箱的车辆，本发明中将换档操作机构的输出信号直接连接到停机起动控制器，而停机起动控制器输出与换档操作机构同类的信号给变速箱控制器，换档机构存在空档、倒档、前进档、加档、减档和手自动切换六种状态，在正常驾驶过程中，停机起动控制器接收到换档操作机构的信号并将这些信号输出给变速箱。\n在停机起动控制器判断可以停止发动机工作时，停机起动控制器传输空档信号给变速箱控制器，此时停机起动控制器等待变速箱控制器换档完成，当变速箱控制器换档完成后停机起动控制器控制变速箱控制器和发动机控制器下电，此时发动机停机，变速箱处于空档位置。此后停机起动控制器才进入起动状态判断，如果起动状态成立，停机起动控制器控制起动机完成发动机起动，由于停机起动控制器可以通过CAN总线检测到发动机转速，因此可以实现起动过程的闭环控制，当发动机转速达到预设定值时认为起动完成才退出起动过程，然后停机起动控制器传输前进档信号给变速箱控制器，变速箱控制器控制变速箱到一档位置且离合器脱开，此后驾驶员可以正常驾驶车辆。本发明在检测到停机状态满足时自动停止发动机，当检测到起动状态满足时自动起动发动机，而在停机起动控制过程中驾驶员不需要来回的操作换档机构。本发明通过对换档操作机构的控制，在不改变任何变速箱控制器控制策略的情况下实现在AMT车辆上的停机起动功能。\n[0026] 本发明也可以实现在用车的改装，而不需要更换车上的任何控制器。当然本发明也可以应用于手动变速箱车辆，只要取消停机起动控制器与变速箱控制器的通讯部分，另外加装离合器位置传感器和空档位置传感器，就可以实现在手动变速箱车辆上的停机起动功能。