CN112727657B - 一种车辆低温辅助启动***及其控制方法 - Google Patents

一种车辆低温辅助启动***及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车辆低温辅助启动***，包括冷启动控制器ECU、一号燃油温度传感器、二号燃油温度传感器、环境温度传感器、蓄电池容量传感器、蓄电池温度传感器、发动机冷却液温度传感器、液体加热器、液体加热器油泵、燃油加热器、超级电容、蓄电池加热器及发动机进气预热器，本发明还公开其对应控制方法；通过电子驻车***，液体加热、进气预热、超级电容相互配合，可以很好的解决发动机的冷启动问题；可达到用最小的能耗达到冷态下车辆启动的目的；当发动机启动后利用车载硅发电机提供电能对其余加热器供电，减少了启动阶段的加热功率，降低了蓄电池负载。

Description

一种车辆低温辅助启动***及其控制方法
技术领域
本发明属于车辆辅助启动技术领域，更具体地，涉及车辆低温辅助启动***及其控制方法。
背景技术
车辆在低温环境中启动困难是一个综合性问题：机油粘度增加导致发动机启动转矩增加；启动机运动机构润滑脂粘度增加导致旋转阻力增加；蓄电池温度每下降1℃，容量下降0.98％，在-30℃环境中容量减少约55％，同时因蓄电池内阻增大瞬时放电能力下降；对于柴油车还存在燃油粘度增加不易点燃问题。上述多方面原因导致启动机启动转速降低，发动机启动困难。面对此类问题，现有技术一般采用单个装置解决局部问题，例如：1、对燃油进行加热或采用标号更低的柴油，仅解决燃油流动性问题。2、对蓄电池加热，仅解决蓄电池低温容量降低问题。3、对发动机冷却液进行加热提高发动机缸体温度，仅解决发动机启动扭矩增加。上述单一装置无法解决低温启动困难这个综合性问题，如果把各模块简单的组装则会导致操作复杂。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明要解决的是现有技术中车辆低温启动困难这个综合性问题。
为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种车辆低温辅助启动***，其包括冷启动控制器ECU、一号燃油温度传感器、二号燃油温度传感器、环境温度传感器、蓄电池容量传感器、蓄电池温度传感器、发动机冷却液温度传感器、液体加热器、液体加热器油泵、燃油加热器、超级电容、蓄电池加热器及发动机进气预热器，所述冷启动控制器ECU、一号燃油温度传感器、二号燃油温度传感器、环境温度传感器、蓄电池容量传感器及蓄电池温度传感器的输出端均与冷启动控制器ECU的一个输入端相连，所述冷启动控制器ECU的一个输出端和液体加热器、液体加热器油泵、燃油加热器、超级电容、蓄电池加热器均相连；所述冷启动控制器ECU和发动机ECU双向连接，发动机ECU的两个输出端口分别和组合仪表和发动机进气预热器相连接，发动机冷却液温度传感器的输出端和发动机ECU的一个输入端相连接。
进一步的，所述液体加热器设有一个双向油泵通过供电转换实现正向泵油和反向泵油。
进一步的，所述的液体加热器有一个单独的储油罐；储油罐串联于发动机回油管路,燃油加热器通过电加热丝对液体加热器储油罐内燃油进行加热。
进一步的，所述的蓄电池加热通过蓄电池外包液体加热蓄电池。
进一步的，所述的超级电容充满电后给低温启动控制器反馈信号。
进一步的，所述的低温启动控制器通过CAN总线发送命令给发动机ECU以控制发动机进气预热器工作；发动机进气预热完成后会点亮组合仪表上的指示灯。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1.本发明的车辆低温辅助启动***通过电子驻车***，液体加热、进气预热、超级电容相互配合，可以很好的解决发动机的冷启动问题；
2.本发明的车辆低温辅助启动***，可达到用最小的能耗达到冷态下车辆启动的目的；
3.本发明的车辆低温辅助启动***，当发动机启动后利用车载硅发电机提供电能对其余加热器供电，减少了启动阶段的加热功率，降低了蓄电池负载。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的整体结构示意图(柴油汽车低温辅助启动)；
图2本发明较佳实施例的管路连接结构示意图；
图3是本发明较佳实施例储油罐管路连接示意图；
图4是本发明较佳实施例的电路连接示意图；
图5是本发明较佳实施例电池相对容量随温度变化的曲线；
图6是本发明较佳实施例柴油汽车低温辅助启动***流程图；
图7是本发明柴油标号与预热时间的关系曲线；
图8是本发明另一较佳实施的整体结构示意图(汽油汽车低温辅助启动)。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1：
请参考图1-图4，一种车辆低温辅助启动***，包括冷启动控制器ECU1、一号燃油温度传感器2、二号燃油温度传感器3、环境温度传感器4、蓄电池容量传感器5、蓄电池温度传感器6、发动机冷却液温度传感器7、液体加热器8、液体加热器油泵9、燃油加热器10、超级电容11、蓄电池加热器12及发动机进气预热器13，所述冷启动控制器ECU1、一号燃油温度传感器2、二号燃油温度传感器3、环境温度传感器4、蓄电池容量传感器5及蓄电池温度传感器6的输出端均与冷启动控制器ECU1的一个输入端相连，所述冷启动控制器ECU1的一个输出端和液体加热器8、液体加热器油泵9、燃油加热器10、超级电容11、蓄电池加热器12均相连；所述冷启动控制器ECU1和发动机ECU15双向连接，发动机ECU15的两个输出端口分别和组合仪表14和发动机进气预热器15相连接，发动机冷却液温度传感器7的输出端和发动机ECU15的一个输入端相连接。液体加热器8设有一个双向油泵通过供电转换实现正向泵油和反向泵油，其作用是清除供油管路内的残油，防止下次启动时供油管路冻结。
液体加热器8有一个单独的储油罐(用于启动液体加热器)；储油罐串联于发动机回油管路(保证车辆每次停机后储油罐处于满油状态),燃油加热器通过电加热丝对液体加热器储油罐内燃油进行加热。
蓄电池加热通过蓄电池外包液体加热蓄电池，提高低温环境下蓄电池容量。超级电容11充满电后给低温启动控制器反馈信号。
所述的低温启动控制器通过CAN总线发送命令给发动机ECU以控制发动机进气预热器工作；发动机进气预热完成后会点亮组合仪表上的指示灯。
请参考图2-7，上述的汽车低温辅助启动***的控制方法,其特征在于包括如下步骤；
步骤S10，***初始化后，发动机冷却液温度传感器7、环境温度传感器4信号来判断发动机是否处于冷机状态，预设环境温度、冷却液温度阈值，当环境温度和冷却液温度同时小于预设温度阈值时即判断发动机采用冷启动方式，同时向发动机ECU发送指令，停止进气预热；
步骤S11，在发动机采用冷启动方式时，自动读取或手动输入燃油标号，根据燃油流动性和燃油温度高低自动识别燃油标号，从而确定加热时间和最终目标温度，而且当***处于特殊情况(如某个分***出现故障等)下，需要手动调整燃油加热时间或加热目标温度，可通过修改燃油标号来实现；
步骤S12，如果动机冷却液温度传感器7信号、环境温度传感器4信号，，同时低于设定阈值，则满足启动液体加热器功能要求，此时液体加热器开始工作，液体加热器具备独立储油罐和一个双向油泵(参考图2-3)，独立油罐串联于发动机回油管路中，保证每次发动机熄火前储油罐都能保持满油状态，且无需设置油量传感器和加油装置，同时储油罐自带加热功能，满足液体加热器的自身冷启动；双向油泵正向工作时给液体加热器供油，反向工作时可抽空供油管内燃油，防止燃油结蜡；
液体加热器水循环管路经过油箱，同时可加热燃油箱内燃油，使用燃油燃烧热量加热燃油，与电加热燃油相比有效减少了电能损耗；
步骤S13，冷启动控制器ECU1接受燃油温度传感器信号、冷却液温度传感器信号，判断燃油加热和液体加热是否完成，同时反馈***中是否存在故障；
步骤S14，若温度信号高于设定最低阈值，则进行再判断是否高于上限阈值，不高于上限阈值时，液体加热器8不工作，冷启动控制器ECU1发处指令，蓄电池加热器开始工作，此处有益效果是环境温度直接影响蓄电池的放电容量，此时加热蓄电池可有效提高蓄电池低温放电能力，更好的保证低温下蓄电池的启动能力，蓄电池容量与温度之间关系详见图5；
步骤S15，所述判断机制，蓄电池加热是否达到设定温度判断为双重判断，通过检测蓄电池温度传感器6和和蓄电池容量传感器5来判断蓄电池是否加热完成；
步骤S16，所述判断机制通过判断此时的燃油温度和燃油标号是否匹配，若此时燃油温度满足燃油标号的最低使用温度，则直接进行下一步，若此时燃油温度低于燃油标号最低使用温度，则进行燃油加热；
步骤S17，燃油加热器10开始工作，加热发动机精油滤清器及高压油管内燃油，此设计有益效果是，发动机精油滤清器及高压油管内具有残余储油足够发动机启动，当发动机启动后利用车载硅发电机提供电能对其余加热器供电，减少了启动阶段的加热功率，降低了蓄电池负载；步骤S12中液体加热为燃油燃烧后加热油箱内燃油，此处为电加热加热油滤以及高压油管中燃油，有益效果是油箱燃油较多，采用燃油加热会减少蓄电池损耗，后面加热油滤和高压油管内燃油，是因为燃油较少，且满足刚开始发动机启动，采用电加热可以加快速度；
步骤S18，再次检测此时蓄电池容量，若当前蓄电池满足后续启动所需电量，则直接进行下一步进气预热，当蓄电池容量不足以维持启动时，此时超级电容进行充电；
步骤S19，超级电容11充电后会断开并联，当车辆启动时，超级电容11放电，启动车辆，超级电容11具备良好的低温性能(-41℃瞬时最大放电电流≥500A)，在低温环境中可以保证充足的启动电流；特别指出，超级电容具有低压充电功能，对于24V***蓄电池电压不低于12V，12V***蓄电池电压不低于6V时仍可以给超级电容充电；
步骤S20，根据车辆启动要素，燃油和缸体预热后进行进气预热，做好最后一步启动准备工作，根据***设置预热时间经验值(根据环境温度判断加热时间范围)，若时间超过最大阈值，则判断进气预热产生故障，若阈值时间内完成进气预热则进行下一步；
步骤S21，冷启动准备步骤完成后，提示驾驶员启动发动机。
实施例2：对于汽油车情况，由于汽油为混合物，没有固定的凝固点，而且随着标号不同凝固点也不同。汽油的一般凝固点是-75℃，纯乙醇的凝固温度是-117.3℃，因此汽油在环境温度下不会凝结。因此针对汽油汽车低温启动装置不需要燃油加热***。***结构如图8所示。
发动机的冷启动是一个综合性的问题，单一的燃油加热无法解决发动机缸体温度过低问题，单一的液体加热、进气预热、超级电容无法解决发动机供油管路结蜡问题，本发明的车辆低温辅助启动***通过电子驻车***，液体加热、进气预热、超级电容相互配合，可以很好的解决发动机的冷启动问题。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种车辆低温辅助启动***，其特征在于：包括冷启动控制器ECU(1)、一号燃油温度传感器(2)、二号燃油温度传感器(3)、环境温度传感器(4)、蓄电池容量传感器(5)、蓄电池温度传感器(6)、发动机冷却液温度传感器(7)、液体加热器(8)、液体加热器油泵(9)、燃油加热器(10)、超级电容(11)、蓄电池加热器(12)及发动机进气预热器(13)，所述冷启动控制器ECU(1)、一号燃油温度传感器(2)、二号燃油温度传感器(3)、环境温度传感器(4)、蓄电池容量传感器(5)及蓄电池温度传感器(6)的输出端均与冷启动控制器ECU(1)的一个输入端相连，所述冷启动控制器ECU(1)的一个输出端和液体加热器(8)、液体加热器油泵(9)、燃油加热器(10)、超级电容(11)、蓄电池加热器(12)均相连；所述冷启动控制器ECU(1)和发动机ECU(15)双向连接，发动机ECU(15)的两个输出端口分别和组合仪表(14)和发动机进气预热器(15)相连接，发动机冷却液温度传感器(7)的输出端和发动机ECU(15)的一个输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的车辆低温辅助启动***，其特征在于：所述液体加热器(8)设有一个双向油泵通过供电转换实现正向泵油和反向泵油。
3.根据权利要求1所述的车辆低温辅助启动***，其特征在于：所述的液体加热器有一个单独的储油罐；储油罐串联于发动机回油管路,燃油加热器通过电加热丝对液体加热器储油罐内燃油进行加热。
4.根据权利要求1所述的车辆低温辅助启动***，其特征在于：所述的蓄电池加热通过蓄电池外包液体加热蓄电池。
5.根据权利要求1所述的车辆低温辅助启动***，其特征在于：所述的超级电容充满电后给低温启动控制器反馈信号。
6.根据权利要求1所述的车辆低温辅助启动***，其特征在于：所述的低温启动控制器通过CAN总线发送命令给发动机ECU以控制发动机进气预热器工作；发动机进气预热完成后会点亮组合仪表上的指示灯。
7.一种车辆低温辅助启动***的控制方法,其特征在于包括如下步骤；
步骤S10，根据发动机冷却液温度传感器(7)信号、环境温度传感器(4)信号来判断发动机是否处于冷机状态，预设环境温度、冷却液温度阈值，当环境温度和冷却液温度同时小于预设温度阈值时即判断发动机采用冷启动方式，同时向发动机ECU发送指令，停止进气预热；
步骤S11，在发动机采用冷启动方式时，自动读取或手动输入燃油标号，根据燃油流动性和燃油温度高低自动识别燃油标号，从而确定加热时间和最终目标温度，如需要手动调整燃油加热时间或加热目标温度，通过修改燃油标号来实现；
步骤S12，如果动机冷却液温度传感器(7)信号、环境温度传感器(4)信号，同时低于设定阈值，则满足启动液体加热器功能要求，此时液体加热器开始工作，液体加热器具备独立储油罐和一个双向油泵，独立油罐串联于发动机回油管路中，保证每次发动机熄火前储油罐都能保持满油状态，且无需设置油量传感器和加油装置，同时储油罐自带加热功能，满足液体加热器的自身冷启动；双向油泵正向工作时给液体加热器供油，反向工作时可抽空供油管内燃油，防止燃油结蜡；
液体加热器水循环管路经过油箱，同时可加热燃油箱内燃油，使用燃油燃烧热量加热燃油；
步骤S13，冷启动控制器ECU(1)接受燃油温度传感器信号、冷却液温度传感器信号，判断燃油加热和液体加热是否完成，同时反馈***中是否存在故障；
步骤S14，若温度信号高于设定最低阈值，则进行再判断是否高于上限阈值，不高于上限阈值时，液体加热器(8)不工作，冷启动控制器ECU(1)发出指令，蓄电池加热器开始工作；
步骤S15，蓄电池加热是否达到设定温度判断为双重判断，通过检测蓄电池温度传感器(6)和蓄电池容量传感器(5)来判断蓄电池是否加热完成；
步骤S16，通过判断此时的燃油温度和燃油标号是否匹配，若此时燃油温度满足燃油标号的最低使用温度，则直接进行下一步，若此时燃油温度低于燃油标号最低使用温度，则进行燃油加热；
步骤S17，燃油加热器(10)开始工作，加热发动机精油滤清器及高压油管内燃油；
步骤S18，再次检测此时蓄电池容量，若当前蓄电池满足后续启动所需电量，则直接进行下一步进气预热，当蓄电池容量不足以维持启动时，此时超级电容进行充电；
步骤S19，超级电容(11)充电后会断开并联，当车辆启动时，超级电容放电，启动车辆；
步骤S20，根据汽车启动要素，燃油和缸体预热后进行进气预热，做好最后一步启动准备工作，根据***设置预热时间经验值，若时间超过最大阈值，则判断进气预热产生故障，若阈值时间内完成进气预热则进行下一步；
步骤S21，冷启动准备步骤完成后，提示驾驶员启动发动机。
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