汽车智能启停系统的控制算法研究.docx

汽车智能启停系统的控制算法研究摘要：介绍了汽车启停系统的应用背景和基本原理分析了启停系统的主要控制算法提出了一种基于逻辑门限值的启停系统控制算法。该控制算法通过采集车辆运行状态信号判断车辆是否具有智能启停条件通过采集驾驶员操作信号判断是否进行智能启停。研究表明该控制算法能够控制开启或关闭怠速停机及怠速启动功能并在需要的时候进行怠速停机或怠速启动实现智能启停功能。关键词：怠速；智能启停系统；控制算法中图分类号：U461.8文献标文献标识码：A文献标DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2013.04.09世界范围内节能环保的呼声日益强烈各国汽车排放与油耗法规也都越来越严格欧洲已经实施欧Ⅴ排放法规美国、日本等国家也都实施新的排放法规和节能减排要求[1-5]。2012年我国汽车保有量已达1.14亿辆大城市的交通拥堵和空气污染越来越严重在拥堵的城市中汽车低速慢行、怠速运转将浪费大量燃油污染空气环境[6-9]。汽车智能启停系统可以较好地解决这些问题该系统在车速低于一定值并满足一定条件时自动关闭发动机当驾驶员有起动意图时快速启动汽车。微混启停系统具有成本低对原车改动小节能效果明显等特点目前得到广泛使用。微混技术主要包括启动机加强技术（通过采用增强型启动机代替传统启动机实现快速启停功能）和BSG技术（即启动/发电一体式电机技术通过皮带将发动机与一体式电机机械连接冷启动时仍由原启动机启动热启动时由一体机起动）。怠速停机可减少不必要的燃油消耗及二氧化碳排放与传统汽车相比配备有启停系统的微型混合动力车综合油耗可以降低4%～6%[10-12]。罗伯特・博世有限公司（Bosch）、法雷奥集团（Valeo）和日本电装公司（Denso）等厂家都在致力于研究汽车启停系统[13]。控制算法是汽车启停系统的核心技术。本文分析了启停系统的主要控制算法提出了一种基于逻辑门限值算法作为智能启停系统的基本算法包括怠速停机条件判断算法、激发怠速停机算法、怠速启动条件判断算法、激发怠速启动算法以及怠速启停主控制算法分析了上述几种算法流程。1主要控制算法随着车辆动力学、自动控制理论和电子技术的发展国内外学者对智能启停系统控制算法做了大量研究。PID（比例-积分-微分）控制算法、模糊控制算法、滑移变结构控制算法、神经网络控制算法等都是目前汽车启停控制系统研究领域的热门算法[14-16]。然而在实际应用中上述控制算法难以对车辆运行条件和驾驶员的操作意图做出准确的识别依靠模型对某些参数进行计算导致计算量过大难以克服非线性动力学特性对汽车控制效果的影响。逻辑门限值控制算法是产业化智能启停系统的主流[17-18]。控制逻辑优化改进对提升启停系统的控制水平、推动产业化开发具有重要意义。逻辑门限值控制算法的特点是不需要建立具体的数学模型在硬件设置上有易于实现的优点并且对系统的非线性控制效果明显。该方法接收各种传感器信号以及驾驶员对踏板和杆位的操作信息据此来做出不同的判断和操作控制启停系统的启动和停止通过不断的循环控制来实现启停功能。2基本算法组成该控制算法主要针对手动挡汽车包括怠速停机条件判断算法、激发怠速停机算法、怠速启动条件判断算法、激发怠速启动算法以及怠速启停主控制算法。怠速停机条件判断算法主要用来判断车辆怠速停机的条件控制开启或关闭怠速停机功能；激发怠速停机算法主要用于判断是否需要进行怠速停机；怠速启动条件判断算法主要用来判断车辆是否具有怠速启动条件控制开启或关闭怠速启动功能；激发怠速启动算法主要用于判断是否需要进行怠速启动；怠速启停主控制算法用来控制启停系统的整个工作过程。2.1怠速停机条件判断算法怠速停机条件判断算法流程如图1所示。该算法主要用来判断：启停系统有无故障；发动机水温是否符合要求；蓄电池温度和电量是否满足要求；空调系统是否允许停机；制动真空度是否满足要求。当以上所有条件都满足时怠速停机功能开启激发怠速停机算法处于工作状态此时如果车辆需要怠速停机则可实现怠速停机。当以上所有条件中有一个或一个以上不满足时怠速停机功能关闭激发怠速停机算法处于非工作状态。2.2激发怠速停机算法激发怠速停机算法流程如图2所示。该算法首先判断驾驶员是否有杆位操作和踏板操作当无以上操作时计时开始如果计时达到一定的时间设定值则激发怠速停机此时判断出驾驶员长期无操作并无起步意图进而进行怠速停机。当有杆位操作和踏板操作时则判断：怠速停机功能是否开启；加速踏板是否完全松开；离合器踏板是否被完全松开且杆位处于空挡；车速是否低于一定值。如果以上条件均满足则判断出驾驶员有停机意图激发怠速停机。如果以上条件有