一种基于在线算法最优的怠速启停系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于在线算法最优的怠速启停系统，包括：中央处理模块(1)、供电模块(2)、数据采集模块(3)、通信模块(4)、驱动模块(5)，其特征在于：中央处理器模块(1)负责采集车辆状态参数的信号，其通过数据总线与数据采集模块(3)、通信模块(4)和驱动模块(5)进行数据交换，并基于在线算法对车辆状态参数的开关信号和模拟信号进行分析，确定车辆发动机处于关闭状态或开启状态，进而将控制发动机开启或关闭的指令传送给ESM起动机模块和电磁阀驱动电路模块；本发明专利技术在怠速启停系统运行之前，对怠速启停进行了预判性的判断，进而减少该系统运行的频率以及减少了怠速启停系统的控制发送混乱。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于发动机怠速控制
，尤其涉及到一种一种基于在线算法最优的怠速启停系统。
技术介绍
随着我国汽车保有量的日益增加(每年大约保持着2000万辆的销售量)，汽车所消耗的化石能源日益增加，同时排放出大量的污染物，对大气环境造成了严重的污染。为了加大环保力度和减少能源消耗，排放标准逐步提高，例如今后将发布的国六排放政策。国六目前还没有给出具体的定义，但是可以从欧Ⅴ标准到欧Ⅵ标准的发展来看，氮氧化物排放限值从2g/千瓦时降到0.4g/千瓦。随着城市车辆的快速增加，交通拥挤也成为了城市车辆所面临的问题。如何能够尽快的通过红绿灯路口，如何尽可能的减少在红绿灯路口等待的时间，以及如何减少汽车怠速所带来的油耗和环境污染成为了汽车厂商亟待解决的问题。目前，在很多车型上已经配备了怠速启停系统，其主要的工作原理是在怠速启停系统检测到车辆将要处于怠速状态时，在驾驶员踩下刹车或者离合器一段时间之后，自动使发动机熄火，当检测到驾驶员企图起动车辆时，系统会自动启动发动机。目前配备的怠速启停系统都只是根据驾驶员的意图关闭或者启动发动机，没有考虑车辆在红绿灯怠速等待的时间。在现有的几种怠速启停产品的系统设计方案中，共同点都是获取发动机的转速信号、轮速信号、挡位信号、电池的电量信号、冷却液的温度信号、离合器信号、加速踏板和制动踏板的信号等其他信号，进而再根据驾驶员的操作判断是否进行发动机的关闭和开启动作。一个不容忽视的问题就是：在红绿灯时间较短的情况下，比如4s甚至更短1s，此时发动机就需要频繁的开启和关闭，虽然减少了怠速所带来的油耗和排放的减少，但此时增加了蓄电池、起动机的工作次数，增加了发动机启动时带来的较大的损失。在线算法是相对于离线算法而言的。离线算法也被成为上帝算法，是指在事件发生之前，就已经知道该事件发生的全部可能性。在线算法是指在事件发生的时候，根据该事件发生的历史数据和该事件发生中的数据进行在线计算，得到最优的结果，也就是在线最优算法。在线算法具有较为广泛的应用，比如内存分配、多核任务调度、市场中价格的多变分析等。但是将在线算法应用到车辆怠速的研究还处于研究的阶段中。如果考虑车辆启动一次与车辆怠速的等价油耗，进而判断出车辆怠速的时间以及车辆发动机是否关闭的状态，再结合大数据的优势，就可以判断出车辆是否需要怠速以及怠速时间的控制，这对车辆的节能减排起到了促进作用。当车辆不配备怠速启停系统时，在红绿灯等待的时间超过47s，此时将关闭发动机，将会减少车辆怠速所带来的油耗；当车辆配备怠速启停系统时，在红绿灯等待的时间超过28s，此时关闭发动机，将会减少车辆怠速所带来的油耗。
技术实现思路
本专利技术针对在现有的条件下，车辆不可能提前获取车辆在红绿灯需要怠速等待的时间，车辆发动机频繁的开启和关闭这一现状，提出了一种基于在线算法最优的怠速启停系统，采集怠速启停系统有关的车辆状态参数，识别车辆各状态参数，结合车辆在该行驶道路上历史的数据来进行判断，判断出车辆实际怠速的时间，并以该时间作为发动机启动和关闭的条件，将该控制策略写入到MC9S12XS128单片机中，MC9S12XS128单片机对其数据进行分析，并产生相应的指令驱动发动机ECU(Electronic Control Unit)和供油泵电磁阀的关闭和开启，最终达到车辆节能减排的目的。本专利技术提供了一种基于在线算法最优的怠速启停系统，包括：中央处理模块、供电模块、数据采集模块、通信模块、驱动模块，其特征在于：中央处理器模块负责采集车辆状态参数的信号，其通过数据总线与数据采集模块、通信模块和驱动模块进行数据交换，并基于在线算法对车辆状态参数的开关信号和模拟信号进行分析，确定车辆发动机处于关闭状态或开启状态，进而将控制发动机开启或关闭的指令传送给ESM起动机模块和电磁阀驱动电路模块；供电模块负责为中央处理器模块提供5V电压，为驱动模块提供24V电压，保证中央处理器模块和驱动模块的正常运行；数据采集模块负责采集车辆运行时的状态参数，包括开关信号和模拟信号，其中，开关信号包括：节气门怠速触点信号、节气门怠速全开触点信号、变速器档位信号；模拟信号包括：加速踏板位置信号、制动踏板位置信号、节气门位置信号、离合器位置信号、发动机转速信号、蓄电池电量信号、冷却液温度信号、车速信号；数据采集模块在采集车辆信号之后，传送给中央处理器模块；通信模块用于实现数据之间的交换；驱动模块用于将中央处理器模块输出的指令传输给各执行器；如果发动机处于怠速状态，驱动模块将中央处理器模块输出的发动机停止指令传输给电磁阀驱动电路模块使得发动机喷油泵停止工作，进而使得发动机处于停止状态；如果发动机处于启动状态，驱动模块将中央处理器模块输出的发动机启动指令传输给ESM起动机驱动模块使得起动机工作进而带动发动机运转，使得发动机处于启动状态。本专利技术的有益效果：1、本专利技术充分考虑了驾驶员的驾驶习惯，在不改变驾驶员操作习惯的前提下，设计出一套可以直接安装在车辆上，减少了汽车厂家安装该系统的成本以及很好的协调了驾驶员的操作习惯。2、本专利技术采用了车辆的多个状态参数，利用了车辆各状态参数的冗余关系，使得怠速启停系统的运行更加精确，不会因某一传感器采集的参数有误而对整个系统造成影响。3、本专利技术在怠速启停系统运行之前，对怠速启停进行了预判性的判断，进而减少该系统运行的频率以及减少了怠速启停系统的控制发送混乱。4、本专利技术将在线算法应用到发动机怠速控制
，结合了车辆前期怠速启停的时间和次数这一大数据，使得车辆怠速时间的判断更加精确。5、本专利技术通过基于在线算法最优的原则，准确的判断出怠速的时间，减少了车辆由于等待时间过短而使发动机关闭再重新起动发动机而带来的油耗，减少了车辆由于等待时间过长而未关闭发动机而带来的油耗。6、本专利技术通过减少车辆怠速时带来的油耗，使得发动机减少了车辆怠速而带来的严重的尾气排放。7、本专利技术结合车辆前期怠速启停的次数和时间，利用在线算法最优的原则判别出当前车辆怠速的时间，并输出车辆发动机关闭和开启的指令，发送到相应的执行器，以便完成车辆怠速启停附图说明所示附图为本专利技术的系统原理和部件连接结构图，以下将结合附图1-5和表1对本专利技术的技术方案进行详细说明。图1是怠速启停系统方框图；图2是中央处理器模块的示意图；图3是供电模块的示意图；图4是数据采集模块的示意图；图5是通信模块的示意图；图6是驱动模块的示意图；图7是发动机熄火判断流程的示意图；图8是发动机起动判断流程的示意图；图9是怠速启停系统工作原理框图。其中：1-中央处理器模块，10-0中央处理器运算模块，11-V电源供电模块，12开关信号输入处理模块，13-模拟信号输入处理模块，14-数据总线模块，15-驱动指令输出处理模块；2-供电模块，20-电源供电模块，21-5V电源供电模块，22-24V电源供电模块；3-数据采集模块，30-开关信号输入处理模块，31-模拟信号输入处理模块，30-1-节气门怠速触点信号处理模块，30-2-节气门全开触点信号处理模块，30-3-变速器档位信号处理模块，31-1-加速踏板位置信号处理模块，31-2-制动踏板位置信号处理模块，31-3-节气门位置信号处理模块，31-4-离合器位置信号处理模块，31-5-发动机转速信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于在线算法最优的怠速启停系统，包括：中央处理模块(1)、供电模块(2)、数据采集模块(3)、通信模块(4)、驱动模块(5)，其特征在于：中央处理器模块(1)负责采集车辆状态参数的信号，其通过数据总线与数据采集模块(3)、通信模块(4)和驱动模块(5)进行数据交换，并基于在线算法对车辆状态参数的开关信号和模拟信号进行分析，确定车辆发动机处于关闭状态或开启状态，进而将控制发动机开启或关闭的指令传送给ESM起动机模块和电磁阀驱动电路模块；供电模块(2)负责为中央处理器模块(1)提供5V电压，为驱动模块(5)提供24V电压，保证中央处理器模块(1)和驱动模块(5)的正常运行；数据采集模块(3)负责采集车辆运行时的状态参数，包括开关信号和模拟信号，其中，开关信号包括：节气门怠速触点信号、节气门怠速全开触点信号、变速器档位信号；模拟信号包括：加速踏板位置信号、制动踏板位置信号、节气门位置信号、离合器位置信号、发动机转速信号、蓄电池电量信号、冷却液温度信号、车速信号；数据采集模块(3)在采集车辆信号之后，传送给中央处理器模块(1)；通信模块(4)用于实现数据之间的交换；驱动模块(5)用于将中央处理器模块(1)输出的指令传输给各执行器；如果发动机处于怠速状态，驱动模块(5)将中央处理器模块(1)输出的发动机停止指令传输给电磁阀驱动电路模块(52)使得发动机喷油泵停止工作，进而使得发动机处于停止状态；如果发动机处于启动状态，驱动模块(5)将中央处理器模块(1)输出的发动机启动指令传输给ESM起动机驱动模块(5)使得起动机工作进而带动发动机运转，使得发动机处于启动状态。...

【技术特征摘要】
1.一种基于在线算法最优的怠速启停系统，包括：中央处理模块(1)、供电模块(2)、数据采集模块(3)、通信模块(4)、驱动模块(5)，其特征在于：中央处理器模块(1)负责采集车辆状态参数的信号，其通过数据总线与数据采集模块(3)、通信模块(4)和驱动模块(5)进行数据交换，并基于在线算法对车辆状态参数的开关信号和模拟信号进行分析，确定车辆发动机处于关闭状态或开启状态，进而将控制发动机开启或关闭的指令传送给ESM起动机模块和电磁阀驱动电路模块；供电模块(2)负责为中央处理器模块(1)提供5V电压，为驱动模块(5)提供24V电压，保证中央处理器模块(1)和驱动模块(5)的正常运行；数据采集模块(3)负责采集车辆运行时的状态参数，包括开关信号和模拟信号，其中，开关信号包括：节气门怠速触点信号、节气门怠速全开触点信号、变速器档位信号；模拟信号包括：加速踏板位置信号、制动踏板位置信号、节气门位置信号、离合器位置信号、发动机转速信号、蓄电池电量信号、冷却液温度信号、车速信号；数据采集模块(3)在采集车辆信号之后，传送给中央处理器模块(1)；通信模块(4)用于实现数据之间的交换；驱动模块(5)用于将中央处理器模块(1)输出的指令传输给各执行器；如果发动机处于怠速状态，驱动模块(5)将中央处理器模块(1)输出的发动机停止指令传输给电磁阀驱动电路模块(52)使得发动机喷油泵停止工作，进而使得发动机处于停止状态；如果发动机处于启动状态，驱动模块(5)将中央处理器模块(1)输出的发动机启动指令传输给ESM起动机驱动模块(5)使得起动机工作进而带动发动机运转，使得发动机处于启动状态。2.根据权利要求1所述的基于在线算法最优的怠速启停系统的控制方法，其特征在于：在线算法采用竞争性分析算法。3.一种基于在线算法最优的怠速启停系统的控制方法，包括以下步骤：步骤1：怠速启停系统通过数据采集模块(3)采集车辆状态参数；步骤2：以车辆各状态参数的值进行逻辑诊断，判断出发动机是处于怠速状态或处于非怠速状态；步骤3：在3S内持续诊断怠速启停系统的开启或关闭的状态；步骤4：主芯片通过采集怠速启停系统的状态，通过在线算法计算出此刻怠速的时间并存储，当满足数据更新要求时，更新此刻的怠速数据；步骤5：怠速启停系统发送相关的指令至执行器，使得执行器执行相关的动作，使得发动机处于开启状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洋洋，曾海波，刘敬平，刘琦，袁志鹏，李庆宇，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43