用于混合动力汽车的快速启动系统和方法与流程

本公开涉及汽车技术领域，特别涉及一种用于汽车的快速启动系统和方法。

背景技术：

快速启动系统可以把车用设备的标准电压提高到48v，使得它能够带动更大功率的车载系统，实现和车上其它系统更好的整合。

相关技术中，快速启动系统的控制器通常通过can总线与发动机的控制单元连接，通过can总线进行信息交互。

然而采用can总线进行信息交互，会增加总线负载率，导致信号延迟或产生错误帧，甚至还会影响控制器与外部设备的连接稳定性。

技术实现要素：

本公开实施例提供了一种用于汽车的快速启动系统和方法，减少了can通讯交互的信息量，降低了总线负载率，从而消除了can通讯带来的信号延迟和错误帧的产生。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种用于混合动力汽车的快速启动系统，其特征在于，所述快速启动系统包括控制器、48vbsg电机和48v电池，

所述控制器复用为所述发动机控制单元的控制器，所述控制器用于根据获取到的启动请求向所述48vbsg电机和所述48v电池发送启动指令；

所述48v电池，用于根据接收到的启动指令，为所述48vbsg电机供电；

所述48vbsg电机，用于根据接收到的启动指令，拖动发动机转动；

所述控制器还用于当所述发动机的转速达到第一设定值时，控制所述发动机进行喷油点火。

可选地，所述控制器在满足以下条件中的至少一个时，确定获取到所述启动请求：

在汽车处于下电状态或者汽车处于上电但未启动状态时，检测到刹车踏板被踩下且启动按钮被按下；

在汽车的辅助停车功能关闭且汽车停车时，检测到刹车踏板被松开；

在汽车的辅助停车功能开启且汽车停车时，检测到油门踏板被踩下到设定开度范围内，或者方向盘旋转角度大于设定角度。

可选地，所述控制器用于在以下条件均满足时，根据获取到的启动请求向所述48vbsg电机和所述48v电池发送启动指令：

所述发动机的温度达到启动温度阈值、所述48v电池的电量达到启动电量阈值、以及所述48v电池的输出功率达到启动功率阈值。

可选地，所述控制器还用于当所述发动机的转速达到第二设定值时，向所述48vbsg电机发送停机指令，所述第二设定值大于所述第一设定值；

所述48vbsg电机用于根据接收到的所述停机指令，停止拖动所述发动机。

可选地，所述汽车上还具有空调模块，所述控制器还用于：

接收所述空调模块发送的控制信号，根据所述空调模块发送的控制信号控制所述发动机的启动和停机，所述控制信号是所述空调模块在所述汽车停车的状态下根据汽车内温度和用户设定温度的关系发送的。

第二方面，提供了一种用于混合动力汽车的快速启动方法，所述混合动力汽车包括如第一方面所述的快速启动系统，所述快速启动方法包括：

检测启动请求；

根据检测到的启动请求向所述48vbsg电机和所述48v电池发送启动指令，所述启动指令用于指示所述48vbsg电机为所述48vbsg电机供电，使所述48vbsg电机拖动所述发动机转动；

当所述发动机的转速达到第一设定值时，控制所述发动机进行喷油点火。

可选地，所述检测启动请求包括：

在满足以下条件中的至少一个时，检测到所述启动请求：

在汽车处于下电状态或者汽车处于上电但未启动状态时，检测到刹车踏板被踩下且启动按钮被按下；

在汽车的辅助停车功能关闭且汽车停车时，检测到刹车踏板被松开；

在汽车的辅助停车功能开启且汽车停车时，检测到油门踏板被踩下到设定开度范围内，或者方向盘旋转角度大于设定角度。

可选地，所述根据检测到的启动请求向所述48vbsg电机和所述48v电池发送启动指令，包括：

在以下条件均满足时，发送启动指令：

所述发动机的温度达到启动温度阈值、所述48v电池的电量达到启动电量阈值、以及所述48v电池的输出功率达到启动功率阈值。

可选地，所述快速启动方法还包括：

当所述发动机的转速达到第二设定值时，向所述48vbsg电机发送停机指令，所述第二设定值大于所述第一设定值，所述停机指令用于指示所述48vbsg电机停止拖动所述发动机。

可选地，所述快速启动方法还包括：

接收所述空调模块发送的控制信号，根据所述空调模块发送的控制信号控制所述发动机的启动和停机，所述控制信号是所述空调模块在所述汽车停车的状态下根据汽车内温度和用户设定温度的关系发送的。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在汽车上设置快速启动系统，实现汽车的快速启动。其中，快速启动系统的控制器复用为发动机控制单元的控制器内，快速启动系统中的控制器与发动机的控制器的信息交互可以由can通讯交互直接变成控制器内部共用信号，从而可以减少can通讯交互的信息量，降低can总线负载率，进而可以消除can通讯带来的信号延迟和错误帧，并保证控制器与外部设备的连接稳定性。同时，还可以省去控制器的布置空间，节约资源。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的一种用于汽车的快速启动系统的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的一种发动机启动条件判断的逻辑图；

图3是本公开实施例提供的一种汽车快速启动时发动机的转速曲线图；

图4是本公开实施例提供的一种混合动力汽车的快速启动方法的方法流程图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

本公开实施例提供了一种用于汽车的快速启动系统，该快速启动系统用于控制汽车的发动机启动。图1是本公开实施例提供的一种用于汽车的快速启动系统的结构示意图，如图1所示，该快速启动系统包括控制器10、48vbsg电机20和48v电池30。

控制器10复用为发动机控制单元k的控制器，控制器10用于根据获取到的启动请求向48vbsg电机20和48v电池30发送启动指令；48v电池30，用于根据接收到的启动指令，为48vbsg电机20供电；48vbsg电机20，用于根据接收到的启动指令，拖动发动机m转动；控制器10还用于当发动机的转速达到第一设定值时，控制发动机进行喷油点火。

本公开实施例通过在汽车上设置快速启动系统，实现汽车的快速启动。其中，快速启动系统的控制器复用为发动机控制单元的控制器内，快速启动系统中的控制器与发动机的控制器的信息交互可以由can通讯交互直接变成控制器内部共用信号，从而可以减少can通讯交互的信息量，降低can总线负载率，进而可以消除can通讯带来的信号延迟和错误帧，并保证控制器与外部设备的连接稳定性。同时，还可以省去控制器的布置空间，节约资源。

可选地，汽车还包括用于检测发动机的转速的转速传感器。控制器10与转速传感器连接，以获取发动机的转速。

示例性地，第一设定值为600rpm。48vbsg电机20在收到启动指令后，拖动发动机怠速转动。发动机的转速由0逐渐增大，实现转速上冲。当控制器10通过转速传感器获取到发动机的转速达到600rpm时，控制发动机进行喷油点火。

可选地，快速启动系统还包括dcdc电压转换模块40。dcdc电压转换模块40用于将48v电池30输出的48v电能转换成12v电能为整车12v电器负载供电。

可选地，汽车还包括12v电池q。dcdc电压转换模块40转换得到的12v电能可以为12v电池q供电。12v电池q可以为整车12v电器负载供电。

可选地，48vbsg电机20、48v电池30和dcdc电压转换模块40均通过can总线50与控制器10连接。

需要说明的是，在本公开实施例中，控制器10为混合动力控制单元(hybridcontrolunit，hcu)，发动机m的控制器k为电子控制单元(enginecontrolunit，ecu)。

可选地，48vbsg电机20的转动轴通过皮带轮经过皮带与发动机的曲轴端的轮盘动力连接。

采用皮带及皮带轮传动而不是齿轮传动，是为了保证传递动力的同时，允许一定程度上的打滑，从而降低48vbsg电机在模式切换过程中带来的冲击，防止机械结构的撞击损坏。

可选地，皮带外部设有张紧轮，可以在压紧皮带的同时，增加皮带轮的包裹角，从而实现皮带传递更大动力。

在本公开实施例的第一种实现方式中，控制器10用于：

在汽车处于下电状态或者汽车处于上电但未启动状态时，检测到刹车踏板被踩下且启动按钮被按下，确定获取到启动请求。

其中，当汽车处于下电状态时，汽车的车速为0，发动机的转速为0，此时，说明汽车熄火。当汽车处于上电但未启动状态时，控制器10在设定时间内持续接收到驾驶员通过车钥匙发送的钥匙信号，汽车上电，但未启动，汽车的车速仍为0，发动机的转速仍为0。例如，控制器10在3～5s内持续接收到用户通过车钥匙发送的钥匙信号。

示例性地，汽车包括刹车开关。在本公开实施例中，控制器10与汽车内的刹车开关连接，从而可以根据刹车开关判断驾驶员是否踩下踏板。控制器10还可以获取启动按钮的状态，以判断驾驶员是否将启动按钮按下。当驾驶员踩下刹车踏板并按下启动按钮时，则说明驾驶员想要启动汽车。

在本公开实施例的第二种实现方式中，控制器10用于：在汽车的辅助停车功能关闭且汽车停车时，检测到刹车踏板被松开，确定获取到启动请求。

示例性地，汽车还包括辅助停车模块，当辅助停车模块开启时，可以辅助用户进行停车。控制器10可以与辅助停车模块连接，用于获取汽车的辅助停车功能是否开启或关闭。当汽车停车时，即汽车转速为0时，若控制器10通过刹车行程传感器检测到驾驶员松开刹车踏板，说明驾驶员想要启动汽车，此时控制器10视为获取到启动请求。

在本公开实施例的第三种实现方式中，控制器10用于：在汽车的辅助停车功能开启且汽车停车时，检测到油门踏板被踩下到设定开度范围内，或者方向盘旋转角度大于设定角度，确定获取到启动请求。

示例性地，控制器10可以通过油门行程传感器检测驾驶员踩下油门踏板的开度。例如，设置设定开度范围为1％～100％。若油门行程传感器检测到油门踏板的开度达到设定开度范围，则说明想要启动汽车。

可选地，汽车还具有用于检测方向盘的转动角度的方向盘旋转角度检测器。控制器10与方向盘旋转角度检测器连接，从而可以获取方向盘的转动角度。

示例性地，当驾驶员顺时针或逆时针方向转动方向盘的转动角度在设定角度30°以上时，说明想要启动汽车。

需要说明的是，本公开实施例提供的第一种实现方式，是汽车要从熄火状态或者上电状态进入到快速启动状态的情况。而第二种到第三种实现方式，是汽车在遇到诸如红绿灯时，临时停车然后再次进入到快速启动状态的情况，也即启停模式的快速启动。

可选地，当驾驶员执行换挡、解安全带、打开主驾驶车门或打开前舱盖中的至少一种操作时，汽车退出启停模式。

示例性地，汽车上还包括换挡模块、安全带检测传感器、主驾驶车门检测传感器和舱盖门检测传感器。

其中，驾驶员可以通过换挡模块执行换挡操作。安全带检测传感器可以用于检测驾驶员是否系好安全带。主驾驶车门检测传感器可以用于检测汽车的主驾驶车门是否打开。舱盖门检测传感器可以用于检测汽车的舱盖门是否打开。

控制器10分别与换挡模块、安全带检测传感器、主驾驶车门检测传感器和舱盖门检测传感器连接。从而可以判断驾驶员是否执行换挡、解安全带、打开主驾驶车门或打开前舱盖操作。

进一步地，48v电池30需要具备再次启动汽车的能力。而影响48v电池30的启动能力的主要条件包括汽车温度、以及48v电池30的电量和输出功率。

因此，控制器10用于在以下条件均满足时，根据获取到的启动请求向48vbsg电机20和48v电池30发送启动指令：

发动机m的温度达到启动温度阈值、48v电池30的电量达到启动电量阈值、以及48v电池30的输出功率达到启动功率阈值。

示例性地，启动温度阈值t0为-20℃，启动电量阈值q0为48v电池额定电量的37％。

需要说明的是，由于48v电池30相比于12v电池q，更容易受到温度影响，因此，为了保证48v电池30在拖动发动机转动时能够起到与12v电池q同样的拖动效果，本公开实施例限定了48v电池30的启动功率阈值w0为8kw，则即当48v电池30的输出功率达到8kw及以上时，则允许48v电机20启动。

示例性地，汽车还包括用于检测发动机温度的温度检测单元。控制器10与温度检测单元连接，以获取温度检测单元检测到的发动机的温度。

可选地，汽车还包括用于检测48v电池30的电量的电量检测单元，控制器与电量检测单元连接，以获取电量检测单元检测到的48v电池30的电量。

可选地，汽车还包括用于检测48v电池30的输出功率的功率检测单元，控制器10与功率检测单元连接，以获取功率检测单元检测到的48v电池30的输出功率。

可选地，控制器10还用于当发动机的转速达到第二设定值时，向48vbsg电机20发送停机指令，第二设定值大于第一设定值。48vbsg电机20用于根据接收到的停机指令，停止拖动发动机。

示例性地，第二设定值可以由驾驶员根据需要进行设置，例如第二设定值为800rpm。

当发动机的转速持续增大到800rpm以上，即达到第二设定值后，控制器10即可向48vbsg电机20发送停机指令，使得48vbsg电机20停止拖动发动机m转动。此时发动机切换至待机状态，停止进行喷油点火操作。因而在48vbsg电机20启动模式下，整车启动快速平稳，无明显噪声和振动，无恶劣排放。

可选地，汽车还包括用于检测48vbsg电机20的转动轴的转动轴转速检测传感器，控制器10与转动轴转速检测传感器连接，用于获取48vbsg电机20的转动轴的转速。且控制器10还可以根据48vbsg电机20的转动轴的转速和48vbsg电机20的转速，识别皮带的打滑程度并进行打滑保护，从而可以延长皮带的使用寿命。

可选地，汽车上还具有空调模块，控制器10还用于：接收空调模块发送的控制信号，根据空调模块发送的控制信号控制发动机的启动和停机，控制信号是空调模块在汽车停车的状态下根据汽车内温度和用户设定温度的关系发送的。

例如，当汽车内温度大于用户设定温度时，空调模块发送第一控制信号，控制发动机启动，从而带动制冷模块制冷。当汽车内温度小于用户设定温度时，空调模块发送第二控制信号，控制发动机停机。

本公开实施例中，当汽车使用空调时，负载较大，此时，直接采用空调的控制信号来控制发动机是否启动和停机。即发动机是否停机、以及停机多长时间的决定权交给空调模块。

在本公开实施例的另一种实现方式中，当汽车负载较小时，发动机停机后，为避免长时间不启动导致发动机起不来的情况，通常会设置最大允许停机时间限制，超时则发动机自动启动。例如，可以设置最大允许停机时间为3min。

图2是本公开实施例提供的一种发动机启动条件判断的逻辑图，如图2所示，当汽车处于下电状态时，汽车处于车速为零，发动机的转速为零。驾驶员获取到启动请求。或者当汽车处于上电未启动状态时，则控制器获取到启动请求。其中，汽车处于上电状态还是处于下电状态，可以通过获取48v电池的电压状态确定，当汽车处于上电状态时，48v电池处于供电状态，汽车处于下电状态时，48v电池断开供电。

进一步地，控制器10还需要判断发动机温度是否达到启动温度阈值t0、48v电池30的电量是否达到启动电量阈值q0、48v电池30的输出功率是否达到启动功率阈值w0，以及发动机的转速是否超过转速阈值r0。

若控制器获取到请求指令，且控制器10判断发动机温度达到启动温度阈值t0、48v电池30的电量达到启动电量阈值q0、48v电池30的输出功率达到启动功率阈值w0，且发动机的转速为超过转速阈值r0，则控制器发送启动指令，控制发动机启动。

48vbsg电机20接收到启动指令后，由空载模式进入动力模式，将48v电池30中的电能转化为机械能，通过带轮传递给发动机曲轴，拖动发动机转动起来。由于48vbsg电机20的输出功率远大于12v电机，因此当采用48vbsg电机20启动时，可以直接拖动发动机到怠速转速以上，通过电能实现转速上冲。取代12v电机拖动后发动机启动上冲的工况，从而实现更好的排放性能。当发动机成功启动后，使48v系统退出启动模式，汽车进入怠速状态。

图3是本公开实施例提供的一种汽车快速启动时发动机的转速曲线图，如图3所示，采用本公开实施例提供的快速启动系统后，控制器可以控制发动机的转速在3494～3495s时间段内实现转速上冲，使得发动机的转速可以在短时间内从25rpm以下达到900rpm左右。发怠速启动发动机，使得发动机在空挡状态下运转，启动时间更短，且可以有效改善启动时发动机的排放，更加节能环保。

图4是本公开实施例提供的一种混合动力汽车的快速启动方法的方法流程图，如图4所示，该快速启动方法适用于上述实施例所述的快速启动系统，且该快速启动方法由快速启动系统的控制器执行。该快速启动方法包括：

步骤401、检测启动请求。

示例性地，步骤401可以包括：

在满足以下条件中的至少一个时，检测到启动请求：

第一、在汽车处于下电状态或者汽车处于上电但未启动状态时，检测到刹车踏板被踩下且启动按钮被按下。

其中，当汽车处于下电状态时，汽车的车速为0，发动机的转速为0，此时，说明汽车熄火。当汽车处于上电但未启动状态时，控制器10在设定时间内持续接收到驾驶员通过车钥匙发送的钥匙信号，且汽车的车速仍为0，发动机的转速仍为0。

例如，控制器10在3～5s内持续接收到用户通过车钥匙发送的钥匙信号。

第二、在汽车的辅助停车功能关闭且汽车停车时，检测到刹车踏板被松开。

第三、在汽车的辅助停车功能开启且汽车停车时，检测到油门踏板被踩下到设定开度范围内，或者方向盘旋转角度大于设定角度。

可选地，设定开度范围为1％～100％，若刹车行程传感器检测到刹车踏板的开度达到设定开度范围，则说明想要启动汽车。

可选地，当驾驶员顺时针或逆时针方向转动方向盘的转动角度在设定角度30°以上时，说明想要启动汽车。

需要说明的是，本公开实施例提供的第一种情况下，是汽车要从熄火状态或者上电状态进入到快速启动状态的情况。而第二种到第三种情况下，是汽车在遇到诸如红绿灯时，临时停车然后再次进入到快速启动状态的情况，也即启停模式的快速启动。

当驾驶员执行挡、解安全带、打开主驾驶车门或打开前舱盖中的至少一种操作时，汽车退出启停模式。

步骤402、根据检测到的启动请求向48vbsg电机和48v电池发送启动指令，启动指令用于指示48vbsg电机为48vbsg电机供电，使48vbsg电机拖动发动机转动。

在stat-stop模式下，48v电池30需要具备再次启动汽车的能力。而影响48v电池30的启动能力的主要条件包括汽车温度、以及48v电池30的电量和输出功率。因此，步骤402可以包括：

在以下条件均满足时，发送启动指令：

发动机的温度达到启动温度阈值、48v电池的电量达到启动电量阈值、以及48v电池的输出功率达到启动功率阈值。

示例性地，启动温度阈值t0为-20℃，启动电量阈值q0为48v电池额定电量的37％。

需要说明的是，由于48v电池30相比于12v电池q，更容易受到温度影响，因此，为了保证48v电池30在拖动发动机转动时能够起到与12v电池q同样的拖动效果，本公开实施例限定了48v电池30的启动功率阈值w0为8kw，则即当48v电池30的输出功率达到8kw及以上时，则允许48v电机20启动。

步骤403、当发动机的转速达到第一设定值时，控制发动机进行喷油点火。

示例性地，第一设定值为600rpm。48vbsg电机20在收到启动指令后，拖动发动机怠速转动。发动机的转速由0逐渐增大，实现转速上冲。当控制器10通过转速传感器获取到发动机的转速达到600rpm时，控制发动机进行喷油点火(例如拧车钥匙，或按下启动按钮)。

可选地，快速启动方法还包括：

当发动机的转速达到第二设定值时，向48vbsg电机发送停机指令，第二设定值大于第一设定值，停机指令用于指示48vbsg电机停止拖动发动机。

示例性地，第二设定值可以由驾驶员根据需要进行设置，例如第二设定值为800rpm。

当发动机的转速持续增大到800rpm以上，即达到第二设定值后，控制器10即可向48vbsg电机20发送停机指令，使得48vbsg电机20停止拖动发动机m转动。此时发动机切换至待机状态，停止进行喷油点火操作。因而在48vbsg电机20启动模式下，整车启动快速平稳，无明显噪声和振动，无恶劣排放。

可选地，快速启动方法还包括：

接收空调模块发送的控制信号，根据空调模块发送的控制信号控制发动机的启动和停机，控制信号是空调模块在汽车停车的状态下根据汽车内温度和用户设定温度的关系发送的。

本公开实施例中，当汽车使用空调时，负载较大，此时，直接采用空调模块的控制信号来控制发动机是否启动和停机。即发动机是否停机、以及停机多长时间的决定权交给空调模块。

在本公开实施例的另一种实现方式中，当汽车负载较小时，发动机停机后，为避免长时间不启动导致发动机起不来的情况，通常会设置最大允许停机时间限制，超时则发动机自动启动。例如，可以设置最大允许停机时间为3min。

本公开实施例通过采用快速启动系统，实现汽车的快速启动。其中，快速启动系统的控制器复用为发动机控制单元的控制器内，快速启动系统中的控制器与发动机的控制器的信息交互可以由can通讯交互直接变成控制器内部共用信号，从而可以减少can通讯交互的信息量，降低can总线负载率，进而可以消除can通讯带来的信号延迟和错误帧，并保证控制器与外部设备的连接稳定性。同时，还可以省去控制器的布置空间，节约资源。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。