怠速啟停控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了怠速啟停控制系統,包括發動機、ECU繼電器、控制芯片、ECU、第一發電機、第一繼電器、超級電容、蓄電池、第二繼電器、起動電機、啟動繼電器、第三繼電器、第四繼電器、離合器、皮帶輪、單向軸承、慣性飛輪、軸承、第二發電機、第五繼電器和第六繼電器。本實用新型增加了能直接給起動電機供電的超級電容,使起動電機啟動時的大部分電流由超級電容提供,避免了蓄電池在超級電容時的放電電流過大,延長了蓄電池的壽命;增加了能通過皮帶輪的皮帶與單向軸承相連的第二發電機,能在汽車空擋滑行時對滑行能量進行有效回收,并將回收的滑行能量優先給超級電容充電,減少了滑行能量的浪費。本實用新型可廣泛應用于汽車領域。
【專利說明】怠速啟停控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于汽車領域,尤其是涉及一種怠速啟停控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟的快速發展,汽車行業呈現出空前繁榮的景象。據相關人員保守估計,到2015年我國的汽車保有量至少會達到1.5億,這將會加劇交通擁堵的狀況,提高汽車消耗的能量,增加汽車排放的污染物。而當汽車遇到紅燈、堵塞、臨時停車等路況時,汽車處于怠速狀態,此時往往是燃料消耗和污染物排放量最為嚴重的時候。此時,若使用汽車怠速啟停系統,就可以大大減少因發動機怠速運轉而造成的油耗損失和排放,從而有效地減輕汽車的污染。
[0003]怠速啟停系統的英文全稱為Idle Stop-Start System,該系統的工作原理為:當遇到紅燈或堵車時,車速低于3km/h,發動機將自動熄火;當駕駛員重新踏下離合器、油門踏板或松抬剎車的瞬間,起動機將快速啟動發動機。
[0004]怠速啟停系統達到了節能和減輕污染的目的,但是頻繁的啟停會使蓄電池的壽命大大縮短。而且,當汽車空擋滑行時,現有的怠速啟停系統并不能回收滑行過程的能量,導致滑行能量被白白浪費了。
[0005]綜上所述,目前業內還未有一種能延長蓄電池的壽命和對滑行能量進行有效回收的怠速啟停控制系統。
實用新型內容
[0006]為了解決上述技術問題,本實用新型的目的是:提供一種能延長蓄電池的壽命和對滑行能量進行有效回收的怠速啟停控制系統。
[0007]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:怠速啟停控制系統,包括發動機、ECU繼電器和控制芯片,所述發動機的輸出端分別連接有ECU和第一發電機,所述ECU的輸出端通過ECU繼電器進而與第一發電機的輸入端連接,所述第一發電機的第一輸出端分別連接有第一繼電器和超級電容,所述第一繼電器的輸出端依次連接有蓄電池、第二繼電器和起動電機,所述第二繼電器的輸出端與超級電容的輸入端連接;所述蓄電池的輸出端還分別連接有啟動繼電器和第三繼電器,所述啟動繼電器與起動電機連接,所述第三繼電器的輸出端與超級電容的輸入端連接;所述第一發電機的第二輸出端依次連接有第四繼電器和第五繼電器,所述第五繼電器的輸出端與超級電容的輸入端連接,所述第四繼電器的輸出端還與蓄電池的輸入端連接;所述發動機輸出軸接離合器、皮帶輪、單向軸承、慣性飛輪和軸承,所述皮帶輪上設有用于驅動第二發電機的皮帶,所述第二發電機的第一輸出端連接有第六繼電器,所述第六繼電器的輸出端與第五繼電器的輸入端連接,所述第二發電機的第二輸出端與超級電容的輸入端連接;所述控制芯片用于控制ECU繼電器、啟動繼電器、第一繼電器、第二繼電器、第三繼電器、第四繼電器、第五繼電器和第六繼電器的通斷。
[0008]進一步,所述啟動繼電器由電磁點火開關并聯電磁開關而成。[0009]進一步,所述控制芯片的輸出端還連接有起停狀態指示燈。
[0010]進一步,所述控制芯片為MC9S12DG128芯片。
[0011 ] 進一步,所述發動機為捷達發動機。
[0012]本實用新型的有益效果是:增加了能直接給起動電機供電的超級電容,使起動電機啟動時的大部分電流由超級電容提供,從而避免了蓄電池在超級電容時的放電電流過大,延長了蓄電池的壽命;增加了能通過皮帶輪的皮帶與單向軸承相連的第二發電機,能在汽車空擋滑行時對滑行能量進行有效回收,并將回收的滑行能量優先給超級電容充電,減少了滑行能量的浪費。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]下面接通說明書附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0014]圖1為本實用新型怠速啟停控制系統的結構示意圖;
[0015]圖2為本實用新型控制芯片的輸入輸出信號示意圖。
【具體實施方式】
[0016]參照圖1,怠速啟停控制系統,包括發動機、E⑶繼電器I和控制芯片,所述發動機的輸出端分別連接有ECU和第一發電機2,所述ECU的輸出端通過ECU繼電器I進而與第一發電機2的輸入端連接,所述第一發電機2的第一輸出端分別連接有第一繼電器3和超級電容,所述第一繼電器3的輸出端依次連接有蓄電池、第二繼電器4和起動電機,所述第二繼電器4的輸出端與超級電容的輸入端連接;所述蓄電池的輸出端還分別連接有啟動繼電器5和第三繼電器6,所述啟動繼電器5與起動電機連接,所述第三繼電器6的輸出端與超級電容的輸入端連接;所述第一發電機2的第二輸出端依次連接有第四繼電器7和第五繼電器8,所述第五繼電器8的輸出端與超級電容的輸入端連接,所述第四繼電器7的輸出端還與蓄電池的輸入端連接;所述發動機輸出軸接離合器、皮帶輪9、單向軸承10、慣性飛輪和軸承,所述皮帶輪9上設有用于驅動第二發電機11的皮帶,所述第二發電機11的第一輸出端連接有第六繼電器12,所述第六繼電器12的輸出端與第五繼電器8的輸入端連接,所述第二發電機11的第二輸出端與超級電容的輸入端連接;所述控制芯片用于控制ECU繼電器1、啟動繼電器5、第一繼電器3、第二繼電器4、第三繼電器6、第四繼電器7、第五繼電器8和第六繼電器12的通斷。
[0017]其中,發動機、ECU、第一發電機、蓄電池、起動電機和離合器均是傳統的怠速啟停系統所具有的。ECU,即油門控制器,用于控制供油,調整發動機轉速,以使發動機處于正常運轉或怠速啟停狀態。第一發電機,用于給蓄電池以及超級電容充電。離合器,用于保證發動機啟動。控制芯片,用于根據各個傳感器以及模擬開關傳來的信號,來控制各個繼電器的通斷,從而對滑行能量進行回收以及實現發動機的自動啟停。
[0018]E⑶繼電器,用于控制E⑶通斷電。
[0019]超級電容,用于直接給起動電機供電或優先存儲回收的滑行能量。
[0020]皮帶輪,用于驅動第二發電機。
[0021]單向軸承,用于在發動機熄火后斷開發動機與慣性飛輪之間的連接。
[0022]慣性飛輪,用于模擬汽車空擋滑行時的慣性。[0023]軸承,用于固定慣性飛輪。
[0024]第一?第六繼電器,用于在控制芯片的控制下配合超級電容、皮帶輪、單向軸承和第二發電機,以實現滑行能量的回收和延長蓄電池壽命的功能。
[0025]啟動繼電器,用于在控制芯片的控制下進行自動點火或熄火。
[0026]本實用新型第一發電機采用電磁繼電器(第一?第六繼電器)控制電路接通,優先給超級電容供電,以保證超級電容有足夠的電量供應起動電機啟動;超級電容電量到達設定值后再給蓄電池供電。
[0027]第二電機,通過皮帶輪的皮帶與單向軸承(傳動軸)相連,以回收滑行能量;回收的能量優先給超級電容充電,超級電容的電量充滿后再給蓄電池充電。
[0028]參照圖1,進一步作為優選的實施方式,所述啟動繼電器5由電磁點火開關14并聯電磁開關13而成。
[0029]啟動繼電器,通過在原電磁點火開關(汽車自身的點火開關)的基礎上并聯一電磁開關而得到。
[0030]進一步作為優選的實施方式,所述控制芯片的輸出端還連接有起停狀態指示燈。
[0031]起停狀態指示燈,用于顯示起停控制系統的工作狀態。在具體實現時,可以通過LED燈的亮暗來顯示起停控制系統的工作狀態。
[0032]進一步作為優選的實施方式,所述控制芯片為MC9S12DG128芯片。
[0033]MC9S12DG128是一個由飛思卡爾公司生產的,以16位中央處理器為核心的16位微控制器,其具有128K字節的Flash存儲器,8K字節的RAM,2K字節的EEPR0M,兩個異步串行通信接口( SC I ),兩個串行外圍接口( SPI ),兩個8通道模擬數字轉換器(ADC ),I個8通道脈寬調制模塊,兩個兼容CAN2.0 A/B協議的控制器,I個ByteHight模塊和內部集成電路總線。
[0034]進一步作為優選的實施方式,所述發動機為捷達發動機。
[0035]下面接通具體的實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0036]實施例1
[0037]本實用新型怠速啟停控制系統的具體實現方式如下:
[0038](I)啟動
[0039]通過啟動繼電器5 (電磁開關13斷開)進行點火,此時,若超級電容的電量足夠,則第三繼電器6接通,此時由超級電容給起動電機供電,從而啟動發動機;若超級電容的電量不足,則第二繼電器4接通,此時由蓄電池給起動電機供電。
[0040](2)發電
[0041]發動機正常運轉時,第一發電機I發電。當超級電容的電壓低于設定值時,第四繼電器7和第五繼電器8會接通,此時,第一發電機I給超級電容充電;當超級電容的電壓達到設定值時,超級電容會停止充電,轉而給蓄電池充電,此時,第三繼電器7和第一繼電器3接通。
[0042](3)滑行停機
[0043]在汽車掛空擋滑行時,控制芯片檢測汽車檔位信號、離合器信號、汽車用電需求信號、水溫信號;若汽車掛空擋、離合器未被踩下、汽車沒有大功率用電器工作或水溫達到86攝氏度以上,則發動機處于可熄火狀態,駕駛員可按下主動熄火開關(即電磁開關13)來實現發動機的熄火。
[0044](4)能量回收
[0045]發動機熄火時,由于單向軸承的存在,發動機與慣性飛輪斷開傳動,慣性飛輪會因慣性繼續轉動。此時,若控制芯片檢測到汽車檔位為空擋且離合器未被踩下,則使第六繼電器12閉合,慣性飛輪通過單向軸承帶動第二發電機11發電,從而回收滑行能量。回收的能量優先給超級電容供電,此時第六繼電器12和第五繼電器8接通,第四繼電器7斷開;當超級電容電量充滿后,第五繼電器8斷開,第一繼電器3接通,給蓄電池充電。
[0046](5)怠速停機
[0047]如果駕駛員在汽車空擋滑行時沒有主動控制發動機熄火,那么在遇到紅綠燈停車等待且汽車停穩時,控制芯片會檢測輸入信號,輸入信號主要包括輪速信號、曲軸轉速信號、空擋信號、離合器踏板信號、水溫信號、汽車用電信號、起停主開關信號、主動熄火控制信號和電池電量信號。輸入信號當。控制芯片檢測到輸入信號滿足設定條件(如輪速信號為0 ;曲軸轉速為怠速;變速器掛空擋;離合器踏板未踩下;水溫超過86攝氏度;汽車沒有大功率用電器工作;起停功能正在運行;電池電量足夠啟動一次發動機等)時,則控制ECU繼電器斷開,使發動機熄火。
[0048](6)重啟
[0049]駕駛員需要起動汽車時,只需要踩下離合器,控制芯片就會檢測到離合器信號,控制啟動繼電器接通(此時電磁開關13斷開),接通超級電容與起動電機回路,使起動電機帶動發動機啟動。
[0050]實施例2
[0051]本實用新型控制芯片的輸入輸出信號如圖2所示。輸入信號的作用是供控制芯片判定系統的起停狀態。輸入信號主要包括:
[0052]( I)輪速信號:通過輪速傳感器來獲取;
[0053](2)曲軸轉速信號:從ECU中直接提取;
[0054](3)空擋信號:代表檔位開關的通斷;
[0055](4)離合器踏板信號:代表離合器處于踏下或松開狀態;
[0056](5 )水溫信號:從ECU中直接讀取;
[0057](6 )汽車用電信號:代表汽車是否有大功率電器工作;
[0058](7)起停主開關信號:代表起停主開關的通斷;
[0059](8)主動熄火控制信號:代表主動熄火開關的通斷;
[0060](9)電池電量信號:通過電流傳感器、電壓傳感器獲取。
[0061]輸出信號主要包括:
[0062](I)ECU繼電器控制信號:用于控制ECU斷電,實現發動機的熄火;
[0063](2)啟動繼電器控制信號:用于控制啟動繼電器重新啟動發動機(此時電磁開關13斷開);
[0064](3)起停狀態顯示燈控制信號:通過控制LED顯示燈的亮暗來顯示起停系統的工作狀態。
[0065]以上是對本實用新型的較佳實施進行了具體說明,但本實用新型創造并不限于所述實施例,熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做作出種種的等 同變形或替換,這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。
【權利要求】
1.怠速啟停控制系統,其特征在于:包括發動機、ECU繼電器(I)和控制芯片,所述發動機的輸出端分別連接有E⑶和第一發電機(2),所述E⑶的輸出端通過E⑶繼電器(I)進而與第一發電機(2)的輸入端連接,所述第一發電機(2)的第一輸出端分別連接有第一繼電器(3)和超級電容,所述第一繼電器(3)的輸出端依次連接有蓄電池、第二繼電器(4)和起動電機,所述第二繼電器(4)的輸出端與超級電容的輸入端連接;所述蓄電池的輸出端還分別連接有啟動繼電器(5)和第三繼電器(6),所述啟動繼電器(5)與起動電機連接,所述第三繼電器(6)的輸出端與超級電容的輸入端連接;所述第一發電機(2)的第二輸出端依次連接有第四繼電器(7)和第五繼電器(8),所述第五繼電器(8)的輸出端與超級電容的輸入端連接,所述第四繼電器(7)的輸出端還與蓄電池的輸入端連接;所述發動機輸出軸接離合器、皮帶輪(9)、單向軸承(10)、慣性飛輪和軸承,所述皮帶輪(9)上設有用于驅動第二發電機(11)的皮帶,所述第二發電機(11)的第一輸出端連接有第六繼電器(12),所述第六繼電器(12)的輸出端與第五繼電器(8)的輸入端連接,所述第二發電機(11)的第二輸出端與超級電容的輸入端連接;所述控制芯片用于控制E⑶繼電器(I)、啟動繼電器(5)、第一繼電器(3)、第二繼電器(4)、第三繼電器(6)、第四繼電器(7)、第五繼電器(8)和第六繼電器(12)的通斷。
2.根據權利要求1所述的怠速啟停控制系統,其特征在于:所述啟動繼電器(5)由電磁點火開關(14 )并聯電磁開關(13 )而成。
3.根據權利要求1所述的怠速啟停控制系統,其特征在于:所述控制芯片的輸出端還連接有起停狀態指示燈。
4.根據權利要求1所述的怠速啟停控制系統,其特征在于:所述控制芯片 為 MC9S12DG128 芯片。
5.根據權利要求1所述的怠速啟停控制系統,其特征在于:所述發動機為捷達發動機。
【文檔編號】B60R16/03GK203601271SQ201320724622
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】劉落實, 王躍, 馮建發, 姚國盛 申請人:廣州智維電子科技有限公司