楊志偉，陸宇，李增文，郭文博，張友松，李文禮

基于智能網(wǎng)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂蒲芯?

楊志偉1，陸宇2，李增文1，郭文博2，張友松2，李文禮2

（1.重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司 智能化研究院，重慶 400020；2.重慶理工大學(xué) 汽車零部件先進(jìn)制造技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400054）

針對(duì)目前發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂七^(guò)程中由于無(wú)法預(yù)測(cè)車輛停車時(shí)間和感知環(huán)境信息，而容易造成不必要的頻繁啟停問(wèn)題，提出一種基于智能網(wǎng)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂品椒?。構(gòu)建基于車載智能網(wǎng)聯(lián)控制器、路側(cè)設(shè)備和云端平臺(tái)的智能網(wǎng)聯(lián)發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂葡到y(tǒng)，該系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際路況來(lái)精準(zhǔn)控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟停，有利于提升節(jié)油效果和用戶駕駛舒適性。

智能網(wǎng)聯(lián)；發(fā)動(dòng)機(jī)；啟停控制；環(huán)境感知

前言

車輛發(fā)動(dòng)機(jī)啟停功能是汽車系統(tǒng)配置中的常用功能之一，其工作原理為在滿足預(yù)設(shè)的停機(jī)條件下，控制發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行時(shí)自動(dòng)熄火，當(dāng)檢測(cè)到行駛意圖或其它發(fā)動(dòng)機(jī)需求時(shí)，啟動(dòng)裝置拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)快速啟動(dòng)[1-2]。發(fā)動(dòng)機(jī)啟停功能可以有效降低汽車在怠速工況下燃油消耗量，同時(shí)減少有害氣體排放量[3-5]。因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂葡到y(tǒng)的研究具有重要的意義，國(guó)內(nèi)外汽車廠商對(duì)該技術(shù)也進(jìn)行了大量的研發(fā)與應(yīng)用[6-8]。

目前發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂葡到y(tǒng)對(duì)停機(jī)條件判斷過(guò)于簡(jiǎn)單，一般是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速停止就控制停機(jī)，缺少對(duì)道路行駛路況和環(huán)境的考慮，容易造成不需要啟停時(shí)頻繁啟停，需要啟停時(shí)又沒(méi)有啟動(dòng)啟停功能，進(jìn)而造成燃料消耗增加的問(wèn)題。比如在信號(hào)燈即將由紅燈轉(zhuǎn)為綠燈時(shí)（有試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明[6]，一次啟動(dòng)損耗的燃油，相當(dāng)于汽油引擎引起怠速5秒、柴油引擎引起怠速20秒），在低于一定時(shí)間的紅燈等待內(nèi)，不使用啟停功能更能省油、減少污染物排放；在緩堵路段發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁啟停、在高溫天氣發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后空調(diào)不能制冷，給司機(jī)用戶造成不好的駕駛體驗(yàn)；部分用戶甚至長(zhǎng)期關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)啟停功能。

本文對(duì)于目前發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂葡到y(tǒng)無(wú)法預(yù)測(cè)車輛停車時(shí)間和感知環(huán)境信息的問(wèn)題，在現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂频倪壿嫽A(chǔ)上，提出一種基于智能網(wǎng)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂品椒?，使發(fā)動(dòng)機(jī)啟停控制更加精準(zhǔn)，從而提升發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟停功能的節(jié)油效果和用戶駕乘體驗(yàn)。

1 智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)

智能網(wǎng)聯(lián)是車輛與車輛、道路基礎(chǔ)設(shè)施以及其他廣域網(wǎng)絡(luò)之間的通信與信息交互，全方位實(shí)現(xiàn)車車、車路、車云動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息交互，實(shí)現(xiàn)人、車、路、云的智能協(xié)同，保證交通安全，提高通行效率，從而形成的安全、高效和環(huán)保的道路交通系統(tǒng)。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂葡到y(tǒng)組成

該系統(tǒng)利用智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂?，包括安裝在車輛上的車載智能網(wǎng)聯(lián)控制器、安裝在路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施（如交通信號(hào)燈）的路側(cè)設(shè)備和云端平臺(tái)。

2.1 車載智能網(wǎng)聯(lián)控制器

如圖1所示為智能網(wǎng)聯(lián)控制器，包括高精定位模塊、人機(jī)交互HMI、智能網(wǎng)聯(lián)模塊和發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂破鳌?/p>

圖1 智能網(wǎng)聯(lián)控制器

高精定位模塊用于自車定位，并將自車位置發(fā)送給智能網(wǎng)聯(lián)模塊，可使用GNSS、差分定位、無(wú)線定位、慣導(dǎo)定位等可實(shí)施的任何定位技術(shù)。

車載智能網(wǎng)聯(lián)模塊為控制器的核心。其與車輛網(wǎng)絡(luò)總線相連實(shí)時(shí)讀取車輛的車速、制動(dòng)踏板、檔位、車外溫度等信息；與路側(cè)設(shè)備無(wú)線通信獲取行駛方向信號(hào)燈時(shí)序信息；與云端平臺(tái)無(wú)線通信上報(bào)車輛車速、定位等信息，同時(shí)獲取行駛路段道路擁堵指數(shù)和當(dāng)前定位的氣溫等信息。智能網(wǎng)聯(lián)模塊根據(jù)獲得的自車定位信息、車外溫度信息、當(dāng)前氣溫信息、信號(hào)燈時(shí)序信息和當(dāng)前行駛路段道路擁堵信息等，計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)啟停控制，并下發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂浦噶罱o發(fā)動(dòng)機(jī)啟停控制器。

發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂破鞲鶕?jù)智能網(wǎng)聯(lián)模塊的指令對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟?？刂?。人機(jī)交互HMI模塊響應(yīng)用戶對(duì)車輛啟?？刂频脑O(shè)置交互，如功能的關(guān)閉與啟動(dòng)、溫度門(mén)限值的設(shè)置等。

2.2 路側(cè)設(shè)備

路側(cè)設(shè)備中無(wú)線通信模塊可向周圍車輛廣播路側(cè)信息，如各個(gè)方向信號(hào)燈時(shí)序信息、道路擁堵信息、道路施工信息等。

2.3 云端平臺(tái)

云端平臺(tái)根據(jù)每個(gè)車輛上報(bào)的車速、定位等信息，計(jì)算城市道路擁堵指數(shù)。

3 系統(tǒng)工作流程

智能網(wǎng)聯(lián)控制器根據(jù)獲取的實(shí)際交通路況和環(huán)境信息，精細(xì)化控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟停。如圖2所示為系統(tǒng)工作流程圖。

圖2 基于智能網(wǎng)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)啟停控制系統(tǒng)工作流程

當(dāng)車輛制動(dòng)停車，無(wú)發(fā)動(dòng)機(jī)需求時(shí)，系統(tǒng)具體工作流程如下：

步驟1：首先判斷當(dāng)前氣溫，則發(fā)動(dòng)機(jī)不停機(jī)，否則進(jìn)入步驟2。其中，為當(dāng)前位置的天氣溫度，為門(mén)限值，默認(rèn)35℃，允許用戶設(shè)置；

步驟2：判斷當(dāng)前是否為紅綠燈路口，如果是且行駛方向紅燈剩余時(shí)間為T，當(dāng)T＞，則發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，否則不停機(jī)；如果不是紅綠燈路口則進(jìn)入步驟3。其中，T值為從測(cè)試實(shí)驗(yàn)中獲取的發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)間，在T時(shí)間內(nèi)消耗的燃油等于發(fā)動(dòng)機(jī)一次啟動(dòng)消耗的能量，T值取決于發(fā)動(dòng)機(jī)性能，不同發(fā)動(dòng)機(jī)T值可能不同；

步驟3：判斷是否為擁堵路段，如果不是擁堵路段，則發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)；如果是擁堵路段，當(dāng)擁堵指數(shù)，則發(fā)動(dòng)機(jī)不停機(jī)，否則停機(jī)。其中，J為擁堵指數(shù)，可從云端平臺(tái)獲取，M值可從測(cè)試實(shí)驗(yàn)中獲取。

3.1 紅綠燈路口分析

如圖3所示，路側(cè)設(shè)備安裝在紅綠燈設(shè)施上以讀取紅綠燈時(shí)序信息，并將路口的各個(gè)行駛方向的紅綠燈時(shí)序信息廣播出去；車輛通過(guò)無(wú)線通信系統(tǒng)與路側(cè)設(shè)備通信，得到當(dāng)前路口行駛方向的紅綠燈時(shí)序信息；無(wú)線通信系統(tǒng)包括任何可實(shí)施的合適的通信技術(shù)，如GSM/GPRS、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、4GLTE、5G或其他當(dāng)前新興的無(wú)線技術(shù)。

圖3 紅綠燈路口示意圖

3.2 擁堵路段分析

圖4 擁堵路況示意圖

如圖4所示，車輛通過(guò)無(wú)線通信系統(tǒng)獲得云端服務(wù)，得到當(dāng)前路況及環(huán)境信息如擁堵指數(shù)、當(dāng)?shù)貧鉁氐?，并上?bào)車輛的位置、速度等信息給云端服務(wù)；云端服務(wù)可以根據(jù)車輛上報(bào)的位置、速度等信息計(jì)算車輛所處道路的擁堵指數(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機(jī)啟停控制系統(tǒng)應(yīng)用前景廣闊，而當(dāng)前系統(tǒng)存在無(wú)法預(yù)測(cè)車輛停車時(shí)間和感知環(huán)境信息的問(wèn)題。為了解決該問(wèn)題，本文提出了一種基于智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂品椒ǎ?gòu)建了發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂葡到y(tǒng)。該系統(tǒng)能根據(jù)實(shí)際路況控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟停，得到更好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，提升用戶駕駛體驗(yàn)。

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A study on engine start-stop control system based on intelligent and connected*

Yang Zhiwei1, Lu Yu2, Li Zengwen1, Guo Wenbo2, Zhang Yousong2, Li Wenli2

（1.Chongqing Chang'an Automobile Co., Ltd, Chongqing 400020; 2.Key Laboratory of Advanced Manufacturing and Test Technology for Automobile Parts of Ministry of Education, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054）

The existing engine start-stop system cannot predict vehicle stopping time and acquire environmental information, which is easy to cause the problem frequently of unnecessary start-stop. An engine start-stop control method based on intelli -gent and connected was proposed. Then an intelligent and connected engine start-stop control system was built, including the on-board intelligent network controller, the road side unit and the cloud platform. The system can accurately control the start-stop of the engine according to the actual road conditions, which is beneficial to improve fuel economy and user driving comfort.

Intelligent and connected; Engine; Start-stop control system; Environment perception

U469.7

B

1671-7988(2019)24-46-03

U469.7

B

1671-7988(2019)24-46-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.24.015

楊志偉，男，碩士，工程師，就職于重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司，研究方向智能駕駛控制技術(shù)。

陸宇，碩士，就讀于重慶理工大學(xué)車輛工程學(xué)院。研究方向：智能汽車主動(dòng)安全測(cè)試技術(shù)。

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFB010 5402）；國(guó)家青年自然科學(xué)基金（51805061）。