专利名称：发动机智能启停系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于汽车的发动机智能启停系统，优选地为一种用于手动挡汽车的发动机智能启停系统，并且涉及一种利用发动机智能启停系统而进行的汽车优选手动挡汽车的智能启停方法。
背景技术：
现代社会中，人们大规模使用汽车代步。大量的汽车在提供生活便利的同时，也带来了沉重的生态压力。除了正常行驶时的油耗和排放以外，还存在相当部分的、本应被避免的油耗和排放，例如，行车时经常会遇到等红绿灯、堵车、停车聊天或暂时停车处理一些小 事情等情况，这些情况下，人们习惯让汽车发动机处在怠速工况，这种怠速工况下的油耗和排放则是应当力求被避免的。为了实现这一点，目前业界的做法是采用发动机智能启停系统，用来辅助驾驶员进行发动机启动和停机。目前汽车发动机智能启停系统多用于混合动力车，普遍使用一个较大功率的启动电机，该电机兼有常规汽车的启动电机和发电机功能，通过大容量电池供电，直接把汽车拖动起步，同时完成发动机启动。发动机智能启停系统的主要目的在于，在不增加驾驶员操作的前提下消减不必要的怠速工况，以便降低油耗减小排放。举例而言，由文件CN 101850767A可知一种用于发动机的快速启停的方法，其中，控制单元与信息采集单元相连接，信息采集单元采集发动机安全因素信息和档位信息，根据这些信息，控制单元执行一系列判断步骤，在处于N档时间大于限值且发动机安全因素都大于安全值的情况下，使发动机停机，并在出现请求事件的情况下，重新启动发动机。从CN 0946307A可知一种类似的发动机启停控制方法，其中采用了 ISG代替传统启动电机，并采用发动机管理控制器，发动机管理控制器从混合动力车辆控制器HCU接收信号以控制发动机的怠速停机，电机控制器控制电机实现发动机快速启动。但是，即便是如上述现有技术中所述那样，将驾驶员意愿(例如，通过挂N档操作)考虑在内，通过一个控制器来判断发动机停止和重启的条件是否满足，从而执行停止和重启步骤，仍然可能存在误判和误操作。为了避免这种误操作，已知一些对此进行改进的方法，例如由CN101994586A可知一种启停控制系统，其对起动机的状态进行判断。这种系统中，将怠速停机功能划分为怠速停机使能条件判断逻辑和触发怠速停机逻辑，当怠速停机使能条件判断中任意一个条件不满足，则即使怠速停机功能被触发，也不会停机，以便由此避免误停机；此外，这种系统中将怠速启动功能划分为怠速启动使能条件判断逻辑和触发怠速启动逻辑，当怠速启动使能条件判断逻辑中有任意一个条件不满足，则，即使怠速启动功能被触发，也不会启动，以便由此避免误起动。此外，由CN101832188A可知一种用于柴油发动机的启停控制方法，其采用联接在CAN总线上的启停控制器，在满足一定条件时，使发动机怠速停机。然而，现有技术中的所有方案都存在一些迄今为止无法克服的缺陷。采用一个控制器(即，举例而言，发动机管理控制器)来进行判断，则该判断的准确度很大程度上依赖于该控制器的处理能力，高的处理能力意味着高的成本，这使得目前绝大多数启停控制系统只能用于对成本较不敏感的新能源汽车例如混合动力汽车。对于现有交通中占绝大多数的传统汽车而言，尤其是手动挡汽车而言，启停技术仍不能达到可实用的水平。这存在着多方面的原因。例如，现有的启停控制技术对于传统汽车而言成本过高；传统汽车尤其是手动档汽车中，驾驶员的操作远比混合动力汽车中的操作复杂(例如，需要旋拧启动钥匙、挂档、踩离合等等) ，从而使得，针对混合动力汽车的控制装置的输入接口无法监控传统汽车的所有可能影响启停控制的操作(如离合操作、变速箱操作等等)，因而无法直接应用于传统汽车；现有传统汽车的发动机控制器的富余处理能力有限，很难通过对其软件进行更改而在其原有功能之外实现额外的启停控制功能，并且，即便是能够进行更改，更改以后的发动机控制器也难以确保高的判断准确度(受处理能力所限)，而一旦出现误判、尤其是在启动发动机时出现误判，后果将极其严重。尤其是，在传统汽车中，存在驾驶员对离合踏板或换挡杆进行误操作的可能性，而现有技术中的所有启停控制系统都无法应对这种误操作。为此，现有技术中采用了一些折衷做法，例如上面已提及的CN101832188A中所述的，通过事先告诉驾驶员启停系统的特性(例如，事先需给司机讲明熄火)以及事先教导驾驶员在发动机熄火后释放制动踏板等做法，来避免误操作。但是显然，通过改变驾驶员的驾驶习惯来弥补系统的不足，是不具有可操作性的。对于购车者来说，这种要求是不可接受的，而且，不可能确保每个驾驶员都知道并始终牢记这种针对启停系统的特殊操作。其结果必然是，该启停系统不被用户所接受。
实用新型内容由此出发，本实用新型的目的在于，提供一种发动机智能启停系统和一种利用发动机智能启停系统进行汽车优选手动挡汽车的智能启停方法。通过本实用新型可以实现，无需驾驶员的额外操作就能实现智能启停从而降低汽车尤其是手动挡汽车的油耗和排放，同时，以很低的技术成本，在完全不改变驾驶员的驾驶习惯的前提下，确保启停系统的准确的判断和操作。根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于汽车优选用于手动挡汽车的发动机智能启停系统，该发动机智能启停系统包括第一开关和用于控制第一开关的发动机控制模块(以下简称EMS)，并且，该发动机智能启停系统还包括第二开关；以及控制第二开关的智能传感控制单元(以下简称SS⑶)；其中，第一开关与第二开关相串联以控制起动机，且其中，SS⑶独立于EMS地从离合器传感器和挡位传感器米集离合器信号和挡位信号以判断离合器和变速箱的状态，其中，若离合器为完全分离状态或变速箱为空挡状态，则SSCU使第二开关闭合；否则，SS⑶使第二开关断开。由此，在本实用新型中，起动机具有两个彼此串联的、各由两个控制单元中的一个所控制的开关。换而言之，本实用新型使用两个控制单元，即，采用了 EMS并增设了一个SSCU。由此，实现了一种在传统汽车中能够可靠运行的发动机智能启停系统，该发动机智能启停系统无需改变驾驶员的任何驾驶习惯就能够实现与车况相匹配的发动机停机和重启，并且，在任何情况下，包括出现驾驶员多余操作动作或误操作的情况下，都能防止启动电机的误触发，杜绝了潜在的危险。具体而言，EMS和SSCU各自独立地采集离合器传感器和挡位传感器信号，且各自负责一个开关。由此实现了一种串联控制，只有EMS所控制的开关和SSCU所控制的开关均闭合时，起动机才会触发带动发动机启动。在本实用新型中，可以采用现有传统车辆中常用的普通传感器来确定离合器是否处于完全分离状态以及变速箱是否处于空挡状态。优选地，根据本实用新型的一种实施例，采用这样的离合器传感器，该离合器传感器带有顶开关和底开关，离合器实际行程达到离合器额定行程的10%时，顶开关触发并发出顶开关信号， 离合器实际行程达到离合器额定行程的90%时，底开关触发并发出底开关信号，其中，顶开关和底开关均已触发，则离合器为完全分离状态。根据本实用新型的一种更加优选的实施例，该离合器传感器除了所述顶开关和底开关以外还设置有线性开关，该线性开关能够输出占空比正比于离合器实际行程的离合器PWM波信号，该离合器PWM波信号可用于校验顶开关信号和底开关信号。由此，在本实用新型中，一方面，在离合器传感器中实现了信号的重复校验，确保了信号无误；另一方面，两个控制装置各自独立地采集离合器信号，并各自控制两个相串联的开关中的一个开关。由此，极大地提高了控制的可靠性。同时，优选地，根据本实用新型的一种实施例，采用这样的挡位传感器，该挡位传感器能够输出挡位PWM波信号，其占空比为50%时，变速箱处于空挡状态。根据本实用新型的一种更加优选的实施例，该挡位传感器能够输出占空比之和为100%的两路挡位PWM波信号，换而言之，除了上述档位PWM波信号以外，还能够输出一路校验档位PWM波信号，两者占空比之和为100%时，挡位传感器正常；即，两路信号相互校验。由此，在本实用新型中，一方面，在挡位传感器内部防止了对空挡状态的误判(通过两路信号的相互校验)；另一方面，两个控制装置各自独立地采集档位信号，并各自控制两个相串联的开关中的一个开关。由此，同样极大地进一步提高了控制的可靠性。根据本实用新型的一种优选实施例，在发动机智能启停系统中，第一开关与第二开关相串联形成一个串联电路，而点火开关则与该串联电路相并联。也就是说，点火开关可以与发动机智能启停系统相独立控制起动机。由此，即便发动机智能启停系统出现故障，也能够可靠地启动发动机，从而大大地提高了整车的可靠性。根据本实用新型的一种优选实施例，在发动机智能启停系统中，SSCU以与EMS中运行的程序步骤无关的方式持续地采集离合器信号和挡位信号。这种“持续”的采集意味着，视传感器类型而定，以连续采集方式、或以采样频率极高的周期性采集方式来采集信号，并且，只要发动机智能启停系统被启用，该采集就一直进行，而与EMS完全无关，即，不管EMS当前处于何种状态、何种步骤、也不管EMS当前是否在采集离合器信号或档位信号。也就是，SSCU持续地采集挡位传感器和离合器传感器信号、一直监控变速箱空挡状态和离合器状态并根据实时监控结果控制第二开关，一旦变速箱非空挡且离合器不完全分离的情况出现，SSCU立即控制第二开关断开。这就使得，根据本实用新型的发动机智能启停系统完全能够适用于传统汽车尤其是能够良好地适用于手动挡汽车。举例而言，在现有的启停系统中，EMS在第一步骤即信号采集分析步骤中确定了变速箱非空挡而离合器完全分离，则EMS将据此判定，具备实施发动机起动的条件；此后，EMS进入第二步骤即车速监控步骤，当发现车速高于一定值时，则判断存在触发条件(即，溜坡触发)，那么，EMS将接通第一开关，从而，起动机带动发动机启动。这种控制方案在混合动力车辆中是适宜的，但是在传统车辆尤其是手动挡车辆中则不适用。例如，在手动挡汽车中，在第一步骤之后在触发启动发动机之前，也就是说当EMS完成第一步骤而进入车速监控步骤时，完全有可能由于驾驶员的不当操作而导致第一步骤中所得出的结论已不适用，例如，驾驶员可能已经(至少部分地)松开了离合器踏板，即，此时，出现了变速箱非空挡且离合器不完全分离的情况，但是，EMS并不能够完全可靠地识别出该情况，因为此时EMS处于监控车速的步骤而未再次跳转至采集离合器信号的步骤，换而言之，若此时车速高于限制，则EMS会使起动机接通并尝试“带动”发动机，但是事实上，发动机此时可能本已在高速转动。所造成的后果将极其严重，例如，起动机被反拖甚至被打坏。而根据本实用新型，该情况则绝不可能出现，因为SSCU持续地采集挡位传感器和离合器传感器信号，而在上述驾驶员误操作出现的瞬间，SSCU已将第二 开关断开，也就是说，即便EMS将第一开关接通，启动电机也不会被起动以用于“带动”发动机。根据本实用新型的一种优选实施例，在发动机智能启停系统中，EMS与刹车真空度传感器(4)、电池电量传感器(5)、启停主开关￠)、离合器传感器、挡位传感器以及起动机状态传感器(14)以信号方式连通且根据所获取的信号而控制第一开关和/或喷油器。EMS根据多个传感器的信号来进行判断，能够得出与实际情况更加相符的结论，准确地判断是否需要进行发动机停机和重启。根据本实用新型的一种优选实施例，在发动机智能启停系统中，EMS运行EMS智停逻辑(发动机控制模块智停逻辑)或称EMS智停程序以及EMS智启逻辑(发动机控制模块智启逻辑)或称EMS智启程序。具体而言，根据本实用新型的一种优选实施例，在发动机智能启停系统中，当车辆处于怠速状态时，EMS智停逻辑对怠速停机候命条件进行轮询，怠速停机候命条件包括发动机智能启停系统无故障；驾驶员在驾驶座上；发动机舱盖关闭；电池电量高于电量预设值；制动真空度高于真空度预设值；冷却水温度及水量正常；以及上次起动后车速最高值大于车速预设值；所有怠速停机候命条件均满足，则EMS处于怠速停机候命状态；否则，EMS处于非怠速停机候命状态。根据本实用新型的一种优选实施例，在发动机智能启停系统中，当EMS处于怠速停机候命状态时，EMS智停逻辑对怠速停机触发条件进行轮询，优选地其还继续对怠速停机候命条件进行轮询，其中，怠速停机触发条件包括车速低于车速界限值；[0041]离合器完全接合；以及变速箱处于空挡状态；当所有条件均满足时，EMS进入怠速停机触发状态，其中，喷油器停止喷油。根据本实用新型的一种优选实施例，在发动机智能启停系统中，当EMS处于怠速停机触发状态时，若出现怠速停机中止条件，则EMS进入怠速停机中止状态，其中，EMS按照如下准则采取进一步步骤若发动机转速高于转速上界限值，则EMS控制喷油器恢复喷油；若发动机转速低于转速下界限值，则EMS使第一开关闭合；若发动机转速低于转速上界限值且高于转速下界限值，则喷油器和第一开关均不动作，也就是，等待发动机转速继续下降直到低于转速下界限值，然后使第一开关闭合。根据本实用新型的一种优选实施例，在发动机智能启停系统中，优选地当发动机已在EMS控制下停机时，EMS智启逻辑对发动机重启候命条件进行轮询以判断是否需要由EMS进行自动启动。当然也可以设想，在手动进行发动机停机之后，也可以进行同样的轮询步骤以判断是否需要由EMS进行自动启动。其中，发动机重启候命条件包括发动机智能启停系统无故障；驾驶员在驾驶座上；发动机舱盖关闭；以及启动失败持续次数未超过(次数的)界限值；其中，所有发动机重启候命条件均满足则EMS处于发动机重启候命状态，否则，EMS处于非发动机重启候命状态。根据本实用新型的一种优选实施例，在发动机智能启停系统中，当EMS处于发动机重启候命状态时，EMS智启逻辑对发动机重启触发条件进行轮询，优选地，其还继续对发动机重启候命条件进行轮询，其中，发动机重启触发条件包括存在驾驶员操作触发；存在溜坡触发；和存在车辆需求触发；当EMS处于发动机重启候命状态时,若发动机重启触发条件中的任一条件满足，EMS进入发动机重启触发状态，其中，EMS根据发动机转速进行操作若发动机转速高于转速上界限值，则EMS控制喷油器恢复喷油；若发动机转速低于转速下界限值，则EMS使第一开关闭合；若发动机转速低于转速上界限值且高于转速下界限值，则喷油器和第一开关均不动作，也就是，等待发动机转速继续下降直到低于转速下界限值，然后使第一开关闭合。根据本实用新型的一种优选实施例，在发动机智能启停系统中，当如下条件中任一条件满足，则EMS智启逻辑确定，存在驾驶员操作触发，这些条件包括在变速箱处于空挡状态且离合器结合的情况下，出现顶开关信号；在变速箱处于空挡状态且离合器半离合的情况下，出现底开关信号；和在变速箱处于空挡状态且离合器已完全分离的情况下，挡位传感器信号占空比与50%的偏差达占空比界限值。与传统的判断方式相比，大大提高了判断速度，例如，在传统的方法中，若变速箱处于空挡状态且离合器结合，则同样以离合器达到完全分离状态为标识来判断驾驶员是否意图启动发动机，而在本实用新型中，当离合器踏板开始被踩下时，就已确认驾驶员意图启动发动机，而无须等待离合器踏板被踩到底，从而，大大提高了响应速度。根据本实用新型的一种优选实施例，在发动机智能启停系统中，当条件变速箱处于空挡状态且车速大于限值；和离合器已完全分离且车速大于限值；中任一条件满足，则EMS智启逻辑确定，存在溜坡触发，此时，发动机启动以对车辆进行反拖，防止车辆速度过高，同时避免了长时间刹车造成制动器过热。根据本实用新型的一种优选实施例，在发动机智能启停系统中，当条件变速箱处于空挡状态且电池电量不足；和变速箱处于空挡状态且制动真空度不足；中任一条件满足，则EMS智启逻辑确定，存在车辆需求触发，由此确保了电池在任何时刻都具有足够的电量用于完成后续的启动，并确保在任何时刻都能够提供足够的真空度以保证制动器功能。根据本实用新型的一种优选实施例，在发动机智能启停系统中，当EMS处于发动机重启触发状态时，EMS智启逻辑对发动机重启中止条件进行轮询,发动机重启中止条件包括起动机运行时间超过界限值；电池电量低于界限值；驾驶员车门打开；发动机舱盖打开；发动机智能启停系统出现故障；启停主开关将发动机智能启停系统关闭；当发动机重启中止条件中的任一条件满足时，EMS进入发动机重启中止状态，也即是，不再尝试自动启动发动机。优选地，可在此同时向驾驶员发送警告信息，以告知驾驶员自动启动不成功。这种警告信息可通过声学和/或光学的方式来实现，例如通过蜂鸣器、语音提示器或显示器来实现。在系统中发生其它故障例如本说明书中提及的其它故障时，也可以类似方式发出与故障相应的警告。根据本实用新型的一种优选实施例，在发动机智能启停系统中，第一开关为起动机控制继电器，并且/或者，第二开关为传动链状态监控继电器。也就是说，可以采用如下方案，即，EMS对原有的起动机控制继电器进行控制，那么，仅需简单地为该起动机控制继电器串联上另一个继电器即传动链状态监控继电器，并增设如上所述的SSCU来控制该传动链状态监控继电器，就能以低廉的成本，在无需改动原EMS的前提下，以不改变驾驶员驾驶习惯的方式，实现适用于手动挡汽车的发动机智能启停系统。其中，传动链状态监控继电器用于并且仅用于监控传动链(离合器、变速箱)是否呈不允许起动机运行的状态，因而其结构简单而反应极其迅速，由此，以极低的成本实现了高准确性的、实时性的判断。此外，本实用新型还涉及一种利用根据本实用新型的发动机智能启停系统来进行汽车优选手动挡汽车的智能启停方法。其易于实现而成本低廉，且同时，判断准确且不受尤其在手动挡汽车中很可能出现的驾驶员误操作的干扰，因而能够良好地适用于手动挡汽车。
图I示出了根据本实用新型的一种实施例的发动机智能启停系统的电路框图；图2示出了根据本实用新型的一种实施例的SSCU控制逻辑流程图；图3示出了根据本实用新型的一种实施例的EMS智停逻辑流程图；图4示出了根据本实用新型的一种实施例的EMS智启逻辑流程图；图5示出了以驾驶员操作触发为例的发动机重启触发条件判断流程图；图6示出了以溜坡触发为例的发动机重启触发条件判断流程图；图7示出了以车辆需求触发为例的发动机重启触发条件判断流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型进行进一步描述。图I示出了根据本实用新型的一种实施例的发动机智能启停系统的电路框图。根据本实用新型的发动机智能启停系统体现了一种双电子控制器(双ECU)串联控制方案。该发动机智能启停系统包括SSCU(智能传感控制单元)2和EMS(发动机控制模块)I。EMSl可用于运行EMS智停程序或称EMS智停逻辑以及EMS智启程序或称EMS智启逻辑。EMS智启逻辑可对发动机重启触发条件进行判断，发动机重启触发条件可包括存在驾驶员操作触发、存在溜坡触发和/或存在车辆需求触发。根据本实用新型的一种优选实施例，发动机智能启停系统可如图I所示地包括EMSl和SS⑶2 ;此外，可包括5V转12V电路模块3 ;并且，该发动机智能启停系统还包括多个传感器，例如刹车真空度传感器4，电池电量传感器5，离合器传感器7，挡位传感器8，且还可包括起动机状态传感器14 ;同时，该发动机智能启停系统还包括起动机控制继电器10和传动链状态监控继电器11。为该发动机智能启停系统设置有启停主开关6，且该发动机智能启停系统中可例如通过CAN总线9来传输数据。该发动机智能启停系统与起动机13相连接。起动机控制继电器10和传动链状态监控继电器11形成串联电路以控制起动机13。根据本实用新型，EMSl可继承原车控制功能，增加采集刹车真空度传感器4信号、电池电量传感器5信号、启停主开关6信号、离合器传感器7信号、挡位传感器8信号和起动机状态传感器14信号；EMS1根据所采集的信号来驱动起动机控制继电器10。根据本实用新型，增设了 SS⑶2，其控制逻辑流程图举例而言如图2所示。SS⑶2能够辅助EMSl进行信号处理并与EMSl串联控制起动机。根据一种实施例，SSCU2采集离合器传感器7信号、挡位传感器8信号和起动机状态传感器14信号，并驱动传动链状态监控继电器11。SS⑶2可设置有电压转换模块，例如5V转12V电路模块3，其用于接驳5V传感器信号到EMS的12V处理电路上。此外，根据本实用新型，设置有启停主开关6，启停主开关6充当人机界面，当启停主开关6吸合时，发动机智能启停系统工作，当启停主开关6断开时，发动机智能启停系统停止工作。[0099]若发动机智能启停系统工作，则点火开关12断开，起动机由EMSl和SS⑶2控制。EMSl驱动起动机控制继电器10吸合且SSCU2驱动传动链状态监控继电器11吸合时，起动机带动发动机启动；起动机控制继电器10和传动链状态监控继电器11形成串联电路，因此只要两者中有一个断开，则起动机不会带动发动机启动。发动机智能启停系统不工作，则起动机控制继电器10和传动链状态监控继电器11断开，起动机由点火开关12控制，若点火开关12 (例如通过驾驶员的操作而)接合，则起动机带动发动机启动。根据本实用新型，离合器传感器7可采用电子离合主缸位置传感器，例如泰科电子离合主缸位置传感器。根据本实用新型，离合器传感器7可如此设计，即，其能够根据离合器踏板动作输出三路信号，其中两路为开关信号，即顶开关信号和底开关信号，顶开关信号在离合器踏板踩下10%行程时(即，离合器实际行程达到离合器额定行程的10%时)触发，底开关信号在离合器踏板踩下90%行程时触发；因此，它们可表示离合器处在何种状 态。顶开关和底开关皆未触发，表不离合器结合；顶开关触发，底开关未触发，表不离合器处于半离合状态；顶开关和底开关皆触发，表示离合器为完全分离状态。优选地，还可输出一路离合器PWM波信号，其占空比的大小与离合器实际行程成正比。利用离合器PWM波信号可对上述顶开关和底开关信号进行校验当顶开关触发时，对应的离合器PWM波信号占空比应为10% ;当底开关触发时，对应的离合器PWM波信号占空比应为90%。如果离合器PWM波信号占空比与顶开关、底开关信号不匹配，则表示离合器传感器7有故障。挡位传感器8能够输出挡位PWM波信号。挡位传感器8可采用霍尔式传感器，例如泰科电子T40MC2霍尔式传感器。根据本实用新型，挡位传感器8可如此设计，即，其能够根据变速箱动作输出两路挡位PWM波信号，这两路挡位PWM波信号的占空比是互补的。举例而言，通常使用占空比为50%的PWM波来表示变速箱处于空挡位置。那么，根据本实用新型，两路PWM波占空比均为50%时，变速箱处于空挡位置，而当两路PWM波占空比非50%时，则变速箱处于非空挡位置，但是，无论是哪种情况，两路PWM波占空比之和都必须为100%，也就是，两路PWM波相互校验。两路PWM波占空比和不为100%，则表示出现了故障，例如，挡位传感器有故障。以下，借助于根据本实用新型的控制逻辑流程图阐述根据本实用新型的智能启停方法。相应地，根据本实用新型的发动机智能启停系统能够执行该方法。如图2所示的本实用新型的SSCU控制逻辑用于控制传动链状态监控继电器的吸合与断开。步骤15中，SS⑶2自检，以判断SS⑶2是否有故障若出现了故障，则进入步骤18，传动链状态监控继电器11断开；若无故障，则进入步骤16，其中，SSCU2判断变速箱状态和离合器状态若变速箱为空挡或离合器完全分离，则SSCU2进入步骤17，传动链状态监控继电器11吸合；否则，进入步骤18，传动链状态监控继电器11断开。优选地，在传动链状态监控继电器11吸合的状态下，持续进行步骤16。图3示出了根据本实用新型的一种实施例的EMS智停逻辑流程图；如图3，本实用新型的EMS智停逻辑用于处理停止发动机事件。EMS首先执行步骤19，判断车辆是否处于怠速状态，如果不是怠速状态，程序返回，不进行停止发动机处理。如果是怠速状态，则进入步骤20，判断怠速停机候命条件是否全都满足，怠速停机候命条件包括发动机智能启停系统无故障；驾驶员在驾驶座上；发动机舱盖关闭；电池电量高于电量预设值；制动真空 度高于真空度预设值；冷却水温度及水量正常；以及上次起动后车速最高值大于车速预设值(该车速预设值例如为20km/h);如果所有怠速停机候命条件都满足，则EMS进入怠速停机候命状态21，如果怠速停机候命条件中任意一个不满足，则程序返回，不进行停止发动机处理。处于怠速停机候命状态21时，EMS执行步骤22，判断怠速停机触发条件是否满足，怠速停机触发条件包括车速低于车速界限值；离合器完全接合；以及变速箱处于空挡状态；怠速停机触发条件满足，则进入怠速停机触发状态23，其中，喷油器停止喷油；否则，不进行停止发动机处理。如果怠速停机已触发，即，EMS已处于怠速停机触发状态，则EMS执行步骤24，判断怠速停机是否应中止，如果怠速停机无需中止，则喷油器保持不喷油。如果怠速停机需要中止，则EMS执行步骤25，判断发动机转速是否大于上界限值(例如，500转/分)，如果发动机转速大于上界限值，则执行步骤28，喷油器恢复喷油，如果发动机转速小于上界限值，则EMS执行步骤26，判断发动机转速是否小于下界限值(例如50转/分)，如果发动机转速不小于下界限值，则继续等待转速下降到小于下界限值，如果发动机转速小于下界限值，则EMS执行步骤27，接通起动机控制继电器10。通常情况下，此时允许起动机正常地拖动发动机进行启动。然而，正如上文所述，EMS在接通起动机控制继电器10之前要对多个传感器信号进行采集并据此进行前后相继的多个步骤的判断。尤其是在手动挡汽车中，在进行后一步骤时，前一步骤中已判断过的条件可能发生变化，也就是不再满足。例如，在EMS执行步骤27以接通起动机控制继电器10时，可能由于驾驶员的误操作而出现如下情况，即，变速箱已经处于非空挡且离合器已经接合。这种情况下，理论上是不允许由起动机带动发动机启动的，因为发动机转速可能仍然很高，以致于将起动机反拖乃至击坏。但是，由于EMS对变速箱和离合器状态的判断在执行步骤27之前已完成而执行步骤27之时通常并不再次进行判断，因此，EMS可能无法识别或无法及时识别出这种误操作。也就是，在理论上不应当接通起动机的时候，EMS实际上却接通了起动机控制继电器10从而接通了起动机，那么，就可能造成起动机的损坏。根据本实用新型，规定EMS智停逻辑在对怠速停机触发条件进行轮询的同时，继续对怠速停机候命条件进行轮询，由此能够在一定程度上防止误操作导致的损坏。这种创新的做法，本身就可独立于SS⑶的设置而成为本实用新型的一个方面。而更加有利的做法则是，如根据本实用新型所设计的那样，增设SS⑶2。那么，即便出现了驾驶员误操作，也不会损坏起动机，这是因为，假如(仍以上述情况为例)变速箱已经处于非空挡且离合器已经接合，那么，由于SS⑶2如上所述持续地(与EMS正在执行的步骤或所处状态无关地)监控变速箱和离合器状态，一旦出现变速箱为非空挡且离合器接合，则SS⑶2立即断开传动链状态监控继电器11。那么，即便起动机控制继电器10接通，起动机也不会接通，因为起动机控制继电器10和传动链状态监控继电器11形成串联电路。由此，有利地实现了如下这点，即，无需对EMSl进行任何改动，也就是，该EMSl可按原来的流程工作，只需增设SSCU2，从而，以极低的成本和极高的可靠性实现了发动机的安全的启动。图4示出了根据本实用新型的一种实施例的EMS智启逻辑流程图。如图4，本实用新型的EMS智启逻辑用于处理启动发动机事件。EMS首先执行步骤29,判断发动机重启候命条件是否全都满足,发动机重启候命条件包括发动机智能启停系统无故障；驾驶员在驾驶座上；发动机舱盖关闭；以及启动失败持续次数未超过界限值(例如,3次)；如果所有发动机重启候命条件都满足,则进入发动机重启候命状态30,如果发动机重启候命条件中任意一个条件不满足，则不进行启动发动机处理。发动机重启候命状态30中，EMS同时进行三个查询步骤，S卩，步骤31 :判断驾驶员操作触发是否存在；步骤32 :判断溜坡触发是否存在；步骤33 :判断车辆需要触发是否存在；如果31，32和33中任一个判断结果为肯定(即，存在驾驶员操作触发、溜坡触发和车辆需求触发中的任意一个)，则进入步骤341 ;否则，不进行启动发动机处理。优选地，驾驶员操作触发、溜坡触发和/或车辆需求触发还可充当或视为怠速停机终止条件。步骤341中，EMS判断发动机转速是否大于上界限值，如果发动机转速大于上界限值，则喷油器直接恢复喷油，如果发动机转速小于上界限值，则EMS执行步骤34，判断发动机转速是否小于下界限值，如果发动机转速不小于下界限值，则继续等待转速下降到小于下界限值，如果发动机转速小于下界限值，则EMS执行步
骤35，接通起动机控制继电器10。EMS在执行步骤35的过程中还对发动机重启中止条件进行查询，发动机重启中止条件包括起动机运行时间超过起动机运行时间界限值；电池电量低于电量界限值；驾驶员车门打开；发动机舱盖打开；发动机智能启停系统出现故障；启停主开关将发动机智能启停系统关闭；当发动机重启中止条件中的任一条件满足时，EMSl进入发动机重启中止状态37。在此，EMS同样需要采集大量的信号并进行大量的判断步骤。那么，如果要求EMS在执行上述步骤的同时，还额外地对变速箱状态和离合器状态进行实时监控，则一方面，大多数现有EMS的处理能力并不能满足该要求，因而需要进行改动。然而，EMS通常是针对一定车型大批量定制生产的，一旦出现改动，则会影响整个批量生产，因此，这种改动通常很难被业界接受；另一方面，即便某些EMS能够实现这种实时监控，但是，由于EMS内多种信号的同时存在，其所实现的实时监控的可靠性级别相对于一旦出现误判可能造成的后果的严重性级别(例如反拖并打坏起动机)而言仍然是不够的。而在本实用新型中，通过增设SSCU2，可靠地解决了该问题；SSCU2结构简单，因而成本低廉，同时，由于SSCU2仅执行很少的步骤且仅对特定的少数几个信号持续地进行采集，因此，其所实现的实时监控的可靠性极高；并且，尤其地可无需对原厂EMS进行任何改动。图5、6、7中示出了以驾驶员操作触发、溜坡触发以及车辆需求触发为例的发动机重启触发条件判断流程图。如图5，根据本实用新型的驾驶员操作触发判断逻辑用于快速响应发动机启动。如果发动机处于重启候命状态30，EMS首先判断变速箱是否空挡(步骤38)，如果变速箱不是空挡状态，则程序返回，如果变速箱是空挡状态，则同时执行步骤39、40和41，判断离合器状态。如果在步骤39中确认离合器踏板处于松开状态，即离合器处于完全接合状态，则在步骤42中判断，离合器踏板被踩下的程度是否达到离合器踏板整个行程的10%，若是，则进入上述(参照图3而阐述过的)步骤341 (进入步骤341意指，回到图3中的步骤341并继续执行随后的步骤，为避免重复，可参阅上文)。如果在步骤40中确认离合器踏板当前已经以一定程度被踩下，即，踩下的程度在离合器踏板整个行程的10%到90%之间，即离合器处于半离合状态，则在步骤43中判断，离合器踏板是否被(继续)踩下超过离合器踏板整个行程的90%，若是，则同样进入上述步骤341。如果在步骤41中确认离合器踏板当前已经被踩下超过离合器踏板整个行程的90%，即离合器本已处于完全分离状态，则在步骤44中判断，变速箱是否被挂至非空挡44，如果是，则进入上述步骤341。如图6，本实用新型的溜坡触发判断逻辑同样用于快速响应发动机启动。如果发动机处于重启候命状态30，则EMS在步骤46中判断如下条件是否满足，即，变速箱为空挡或离合器踏板完全分离；如果变速箱为空挡或离合器为完全分离状态，则在步骤47中判断车速是否大于溜坡限值，如果车速大于溜坡限值，则进入上述步骤341。该溜坡限值可例如为10km/ho如图7，本实用新型的车辆需求触发判断逻辑用于快速响应发动机启动。如果发动机处于重启候命状态30，则EMS在步骤49中判断变速箱是否空挡49，如果变速箱不是空挡状态，则程序返回，如果变速箱是空挡状态，则判断电池电量是否不足(步骤50)，制动真空度是否不足(步骤51)，如果步骤50和51中任一个的判断结果为是，则进入上述步骤341。 由此可见，本实用新型具有如下显著的优点I、可靠性高。通过采用双ECU串联控制，有效避免了起动机误触发，防止发动机在高转速时起动机突然启动的危险性。同时，点火开关与起动继电器、传动链继电器并联，即使智能启停控制系统失效，也能通过点火开关(例如点火钥匙)实现发动机启停。2、抗干扰能力强。根据本实用新型的离合器传感器7和挡位传感器8具有信号校验功能，能进一步防止错误信号导致的误触发。3、针对性强。SS⑶2控制器能处理EMS控制器不能处理的或不便于处理的信号，例如，实时监控信号。SS⑶2结构简单，便于自主开发。SS⑶2的自主开发，能与EMS等复杂控制系统形成相辅相成关系，从而以极其低廉的成本实现极高的可靠性，且不改动原有EMS，易于被业界所接受。4、开发时间短。SS⑶2的使用节省了 EMS开发工作量，并且可缩减软件控制策略，节约软件开发时间。5、油耗低。实验证明，根据本实用新型的发动机智能启停系统在综合工况下能使燃油消耗降低5. 7%，在市区工况下能使燃油消耗降低9. 1%。由此可见根据本实用新型的一个方面，提供了一种发动机智能启停系统，其包括第一开关；发动机控制模块I，用于控制第一开关；其中，所述发动机智能启停系统还包括第二开关；以及控制第二开关的智能传感控制单元2 ;其中，第一开关与第二开关相串联以控制起动机，且其中，智能传感控制单元2独立于发动机控制模块I地从离合器传感器7和挡位传感器8采集离合器信号和挡位信号以判断离合器和变速箱的状态，其中，若离合器为完全分离状态或变速箱为空挡状态，则智能传感控制单元2使第二开关闭合；否则，智能传感控制单元2使第二开关断开。根据本实用新型的一种优选实施例，所述离合器传感器7带有顶开关和底开关，[0137]离合器实际行程达到离合器额定行程的10%时，顶开关触发并发出顶开关信号，离合器实际行程达到离合器额定行程的90%时，底开关触发并发出底开关信号，其中，顶开关和底开关均已触发，则离合器为完全分离状态。根据本实用新型的一种优选实施例，所述离合器传感器7带有顶开关和底开关，离合器实际行程达到离合器额定行程的10%时，顶开关触发并发出顶开关信号，离合器实际行程达到离合器额定行程的90%时，底开关触发并发出底开关信号，其中，顶开关和底开关均已触发，则离合器为完全分离状态；并且，离合器传感器7还带有线性开关，该线性开关能够输出占空比正比于离合器实际行程的离合器PWM波信号以用于校验顶开关信号和底开关信号。根据本实用新型的一种优选实施例，挡位传感器8能够输出挡位PWM波信号，其占空比为50%时，变速箱处于空挡状态。根据本实用新型的一种优选实施例，挡位传感器(8)能够输出占空比之和为100%的两路挡位PWM波信号以进行相互校验，其中，两路挡位PWM波信号的占空比均为50%时，变速箱处于空挡状态。根据本实用新型的一种优选实施例，第一开关与第二开关相串联所形成的串联电路与点火开关12并联。根据本实用新型的一种优选实施例，智能传感控制单元2以与发动机控制模块I中运行的程序步骤无关的方式持续地采集离合器信号和挡位信号。根据本实用新型的一种优选实施例，所述发动机控制模块I与刹车真空度传感器4、电池电量传感器5、启停主开关6、离合器传感器7、挡位传感器8以及起动机状态传感器14以信号方式连通且根据所获取的信号而控制第一开关和/或喷油器。根据本实用新型的一种优选实施例，发动机控制模块I运行发动机控制模块智停逻辑和发动机控制模块智启逻辑。根据本实用新型的一种优选实施例，当车辆处于怠速状态时，发动机控制模块智停逻辑对怠速停机候命条件进行轮询，怠速停机候命条件包括发动机智能启停系统无故障；驾驶员在驾驶座上；发动机舱盖关闭；电池电量高于电量预设值；制动真空度高于真空度预设值；冷却水温度及水量正常；以及上次起动后车速最高值大于车速预设值；所有条件满足，则发动机控制模块I为怠速停机候命状态；否则，发动机控制模块I为非怠速停机候命状态。根据本实用新型的一种优选实施例，当发动机控制模块I为怠速停机候命状态时，发动机控制模块智停逻辑对怠速停机触发条件进行轮询，其中，怠速停机触发条件包括车速低于车速界限值；离合器完全接合；以及[0163]变速箱处于空挡状态；当所有怠速停机触发条件满足时，发动机控制模块I进入怠速停机触发状态，其中，喷油器停止喷油。根据本实用新型的一种优选实施例，当发动机控制模块I为怠速停机候命状态时，发动机控制模块智停逻辑对怠 速停机触发条件进行轮询，并且，发动机控制模块智停逻辑在此同时还继续对怠速停机候命条件进行轮询，其中，怠速停机触发条件包括车速低于车速界限值；离合器完全接合；以及变速箱处于空挡状态；当所有怠速停机候命条件和所有怠速停机触发条件均满足时，发动机控制模块I进入怠速停机触发状态，其中，喷油器停止喷油。根据本实用新型的一种优选实施例，当发动机控制模块I处于怠速停机触发状态时，发动机控制模块智停逻辑对怠速停机中止条件进行轮询，当怠速停机中止条件满足时，发动机控制模块I进入怠速停机中止状态，其中，若发动机转速高于转速上界限值，则发动机控制模块I控制喷油器恢复喷油；若发动机转速低于转速下界限值，则发动机控制模块I使第一开关闭合；若发动机转速低于转速上界限值且高于转速下界限值，则喷油器和第一开关均不动作。根据本实用新型的一种优选实施例，当发动机已在发动机控制模块I控制下停机时，发动机控制模块智启逻辑对发动机重启候命条件进行轮询，发动机重启候命条件包括发动机智能启停系统无故障；驾驶员在驾驶座上；发动机舱盖关闭；以及启动失败持续次数未超过界限值；所有条件满足则发动机控制模块I为发动机重启候命状态，否则，发动机控制模块I为非发动机重启候命状态。根据本实用新型的一种优选实施例，当发动机控制模块I为发动机重启候命状态时，发动机控制模块智启逻辑对发动机重启触发条件进行轮询，其中，发动机重启触发条件包括存在驾驶员操作触发；存在溜坡触发；和存在车辆需求触发；当发动机重启触发条件中任一条件满足时,发动机控制模块I进入发动机重启触发状态，其中，发动机控制模块I根据发动机转速进行操作若发动机转速高于转速上界限值，则发动机控制模块I控制喷油器恢复喷油；若发动机转速低于转速下界限值，则发动机控制模块I使第一开关闭合；若发动机转速低于转速上界限值且高于转速下界限值，则喷油器和第一开关均不动作。[0189]根据本实用新型的一种优选实施例，当发动机控制模块I为发动机重启候命状态时，发动机控制模块智启逻辑对发动机重启触发条件进行轮询，并且，发动机控制模块智启逻辑在此同时还继续对发动机重启候命条件进行轮询，其中，发动机重启触发条件包括存在驾驶员操作触发；存在溜坡触发；和存在车辆需求触发；当所有发动机重启候命条件均满足并且发动机重启触发条件中的任一条件满足时，发动机控制模块I进入发动机重启触发状态，其中，发动机控制模块I根据发动机转速进行操作若发动机转速高于转速上界限值，则发动机控制模块I控制喷油器恢复喷油；若发动机转速低于转速下界限值，则发动机控制模块I使第一开关闭合；若发动机转速低于转速上界限值且高于转速下界限值，则喷油器和第一开关均不动作。根据本实用新型的一种优选实施例，当驾驶员操作触发存在条件中任一条件满足，则发动机控制模块智启逻辑确定，存在驾驶员操作触发，其中，所述驾驶员操作触发存在条件包括在变速箱处于空挡状态且离合器结合的情况下，出现顶开关信号，在变速箱处于空挡状态且离合器半离合的情况下，出现底开关信号，和在变速箱处于空挡状态且离合器已完全分离的情况下，挡位传感器信号占空比与50%的偏差达占空比界限值。根据本实用新型的一种优选实施例，当溜坡触发存在条件中任一条件满足，则发动机控制模块智启逻辑确定，存在溜坡触发，其中，所述溜坡触发存在条件包括变速箱处于空挡状态且车速大于限值，和离合器已完全分离且车速大于限值；根据本实用新型的一种优选实施例，当车辆需求触发存在条件中任一条件满足时，则发动机控制模块智启逻辑确定，存在车辆需求触发，其中，所述车辆需求触发存在条件包括变速箱处于空挡状态且电池电量不足，和变速箱处于空挡状态且制动真空度不足。根据本实用新型的一种优选实施例，当发动机控制模块I处于发动机重启触发状态时，发动机控制模块智启逻辑对发动机重启中止条件进行轮询，发动机重启中止条件包括起动机运行时间超过界限值；电池电量低于界限值；驾驶员车门打开；发动机舱盖打开；发动机智能启停系统出现故障；启停主开关将发动机智能启停系统关闭；当任一条件满足时，发动机控制模块I进入发动机重启中止状态。[0215]根据本实用新型的一种优选实施例，第一开关为起动机控制继电器10，且/或，第二开关为传动链状态监控继电器11。根据本实用新型的一种优选实施例，所述汽车为手动挡汽车。根据本实用新型的又一方面，提供了一种利用根据本实用新型的发动机智能启停系统所进行的汽车的智能启停方法。根据本实用新型的一种优选实施例，所述汽车为手动挡汽车。应当指出，本实用新型的上述各种特征可独立地或彼此结合地被应用。以 上实例以解释本实用新型的方式提供，并且不意图限制本实用新型。本实用新型的可获得专利保护的范围由权利要求书限定，并且包括本领域技术人员可想到的其它实例。如果这些其它实例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构性元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言有非实质性区别的等效结构性元件，则这些其它实例意图处于权利要求的范围 内。
权利要求1.一种用于汽车的发动机智能启停系统，包括 第一开关； 发动机控制模块(I)，用于控制第一开关； 其特征在于，所述发动机智能启停系统还包括 第二开关；以及 控制第二开关的智能传感控制单元(2); 其中， 第一开关与第二开关相串联以控制起动机， 且其中， 智能传感控制单元(2)独立于发动机控制模块(I)地从离合器传感器(7)和挡位传感器(8)采集离合器信号和挡位信号以判断离合器和变速箱的状态， 其中，若离合器为完全分离状态或变速箱为空挡状态，则智能传感控制单元(2)使第二开关闭合；否则，智能传感控制单元(2)使第二开关断开。
2.根据权利要求I所述的发动机智能启停系统，其特征在于，所述离合器传感器(7)带有顶开关和底开关， 离合器实际行程达到离合器额定行程的10%时，顶开关触发并发出顶开关信号， 离合器实际行程达到离合器额定行程的90%时，底开关触发并发出底开关信号， 其中，顶开关和底开关均已触发，则离合器为完全分离状态。
3.根据权利要求I所述的发动机智能启停系统，其特征在于，所述离合器传感器(7)带有顶开关和底开关， 离合器实际行程达到离合器额定行程的10%时，顶开关触发并发出顶开关信号， 离合器实际行程达到离合器额定行程的90%时，底开关触发并发出底开关信号， 其中，顶开关和底开关均已触发，则离合器为完全分离状态； 并且，离合器传感器(7)还带有线性开关，该线性开关能够输出占空比正比于离合器实际行程的离合器PWM波信号以用于校验顶开关信号和底开关信号。
4.根据权利要求I所述的发动机智能启停系统，其特征在于， 挡位传感器(8)能够输出挡位PWM波信号，其占空比为50%时，变速箱处于空挡状态。
5.根据权利要求I所述的发动机智能启停系统，其特征在于， 挡位传感器⑶能够输出占空比之和为100%的两路挡位PWM波信号以进行相互校验，其中，两路挡位PWM波信号的占空比均为50%时，变速箱处于空挡状态。
6.根据权利要求I所述的发动机智能启停系统，其特征在于，第一开关与第二开关相串联所形成的串联电路与点火开关(12)并联。
7.根据权利要求I所述的发动机智能启停系统，其特征在于，智能传感控制单元(2)以与发动机控制模块(I)中运行的程序步骤无关的方式持续地采集离合器信号和挡位信号。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的发动机智能启停系统，其特征在于，所述发动机控制模块(I)与刹车真空度传感器(4)、电池电量传感器(5)、启停主开关(6)、离合器传感器(7)、挡位传感器(8)以及起动机状态传感器(14)以信号方式连通且根据所获取的信号而控制第一开关和/或喷油器。
9.根据权利要求I至7中任一项所述的发动机智能启停系统，其特征在于，第一开关为起动机控制继电器(10)，且/或，第二开关为传动链状态监控继电器(11)。
10.根据权利要求I至7中任一项所述的发动机智能启停系统，其特征在于，所述汽车为手动挡汽车。
专利摘要本实用新型涉及一种发动机智能启停系统，具体而言，涉及一种用于汽车优选用于手动挡汽车的发动机智能启停系统，包括第一开关；发动机控制模块，用于控制第一开关；第二开关；以及控制第二开关的智能传感控制单元；其中，第一开关与第二开关相串联以控制起动机，且其中，智能传感控制单元独立于发动机控制模块地从离合器传感器和挡位传感器采集离合器信号和挡位信号以判断离合器和变速箱的状态，其中，若离合器为完全分离状态或变速箱为空挡状态，则智能传感控制单元使第二开关闭合；否则，智能传感控制单元使第二开关断开。
文档编号B60W30/182GK202499130SQ20112038436
公开日2012年10月24日 申请日期2011年10月11日 优先权日2011年10月11日
发明者刘巨江, 吴坚, 林思聪, 黄锐景 申请人:广州汽车集团股份有限公司