基于智能网联的发动机启停控制研究*

杨志伟，陆宇，李增文，郭文博，张友松，李文礼

基于智能网联的发动机启停控制研究*

杨志伟1，陆宇2，李增文1，郭文博2，张友松2，李文礼2

（1.重庆长安汽车股份有限公司 智能化研究院，重庆 400020；2.重庆理工大学 汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室，重庆 400054）

针对目前发动机启停控制过程中由于无法预测车辆停车时间和感知环境信息，而容易造成不必要的频繁启停问题，提出一种基于智能网联的发动机启停控制方法。构建基于车载智能网联控制器、路侧设备和云端平台的智能网联发动机启停控制系统，该系统可以根据实际路况来精准控制发动机启停，有利于提升节油效果和用户驾驶舒适性。

智能网联；发动机；启停控制；环境感知

前言

车辆发动机启停功能是汽车系统配置中的常用功能之一，其工作原理为在满足预设的停机条件下，控制发动机怠速运行时自动熄火，当检测到行驶意图或其它发动机需求时，启动装置拖动发动机快速启动[1-2]。发动机启停功能可以有效降低汽车在怠速工况下燃油消耗量，同时减少有害气体排放量[3-5]。因此对发动机启停控制系统的研究具有重要的意义，国内外汽车厂商对该技术也进行了大量的研发与应用[6-8]。

目前发动机启停控制系统对停机条件判断过于简单，一般是当发动机怠速停止就控制停机，缺少对道路行驶路况和环境的考虑，容易造成不需要启停时频繁启停，需要启停时又没有启动启停功能，进而造成燃料消耗增加的问题。比如在信号灯即将由红灯转为绿灯时（有试验数据表明[6]，一次启动损耗的燃油，相当于汽油引擎引起怠速5秒、柴油引擎引起怠速20秒），在低于一定时间的红灯等待内，不使用启停功能更能省油、减少污染物排放；在缓堵路段发动机频繁启停、在高温天气发动机停机后空调不能制冷，给司机用户造成不好的驾驶体验；部分用户甚至长期关闭发动机启停功能。

本文对于目前发动机启停控制系统无法预测车辆停车时间和感知环境信息的问题，在现有发动机启停控制的逻辑基础上，提出一种基于智能网联的发动机启停控制方法，使发动机启停控制更加精准，从而提升发动机自动启停功能的节油效果和用户驾乘体验。

1 智能网联技术

智能网联是车辆与车辆、道路基础设施以及其他广域网络之间的通信与信息交互，全方位实现车车、车路、车云动态实时信息交互，实现人、车、路、云的智能协同，保证交通安全，提高通行效率，从而形成的安全、高效和环保的道路交通系统。

2 发动机启停控制系统组成

该系统利用智能网联技术实现发动机启停控制，包括安装在车辆上的车载智能网联控制器、安装在路侧基础设施（如交通信号灯）的路侧设备和云端平台。

2.1 车载智能网联控制器

如图1所示为智能网联控制器，包括高精定位模块、人机交互HMI、智能网联模块和发动机启停控制器。

图1 智能网联控制器

高精定位模块用于自车定位，并将自车位置发送给智能网联模块，可使用GNSS、差分定位、无线定位、惯导定位等可实施的任何定位技术。

车载智能网联模块为控制器的核心。其与车辆网络总线相连实时读取车辆的车速、制动踏板、档位、车外温度等信息；与路侧设备无线通信获取行驶方向信号灯时序信息；与云端平台无线通信上报车辆车速、定位等信息，同时获取行驶路段道路拥堵指数和当前定位的气温等信息。智能网联模块根据获得的自车定位信息、车外温度信息、当前气温信息、信号灯时序信息和当前行驶路段道路拥堵信息等，计算发动机启停控制，并下发发动机启停控制指令给发动机启停控制器。

发动机启停控制器根据智能网联模块的指令对发动机进行启停控制。人机交互HMI模块响应用户对车辆启停控制的设置交互，如功能的关闭与启动、温度门限值的设置等。

2.2 路侧设备

路侧设备中无线通信模块可向周围车辆广播路侧信息，如各个方向信号灯时序信息、道路拥堵信息、道路施工信息等。

2.3 云端平台

云端平台根据每个车辆上报的车速、定位等信息，计算城市道路拥堵指数。

3 系统工作流程

智能网联控制器根据获取的实际交通路况和环境信息，精细化控制发动机启停。如图2所示为系统工作流程图。

图2 基于智能网联的发动机启停控制系统工作流程

当车辆制动停车，无发动机需求时，系统具体工作流程如下：

步骤1：首先判断当前气温，则发动机不停机，否则进入步骤2。其中，为当前位置的天气温度，为门限值，默认35℃，允许用户设置；

步骤2：判断当前是否为红绿灯路口，如果是且行驶方向红灯剩余时间为T，当T＞，则发动机停机，否则不停机；如果不是红绿灯路口则进入步骤3。其中，T值为从测试实验中获取的发动机怠速时间，在T时间内消耗的燃油等于发动机一次启动消耗的能量，T值取决于发动机性能，不同发动机T值可能不同；

步骤3：判断是否为拥堵路段，如果不是拥堵路段，则发动机停机；如果是拥堵路段，当拥堵指数，则发动机不停机，否则停机。其中，J为拥堵指数，可从云端平台获取，M值可从测试实验中获取。

3.1 红绿灯路口分析

如图3所示，路侧设备安装在红绿灯设施上以读取红绿灯时序信息，并将路口的各个行驶方向的红绿灯时序信息广播出去；车辆通过无线通信系统与路侧设备通信，得到当前路口行驶方向的红绿灯时序信息；无线通信系统包括任何可实施的合适的通信技术，如GSM/GPRS、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、4GLTE、5G或其他当前新兴的无线技术。

图3 红绿灯路口示意图

3.2 拥堵路段分析

图4 拥堵路况示意图

如图4所示，车辆通过无线通信系统获得云端服务，得到当前路况及环境信息如拥堵指数、当地气温等，并上报车辆的位置、速度等信息给云端服务；云端服务可以根据车辆上报的位置、速度等信息计算车辆所处道路的拥堵指数。

4 结束语

发动机启停控制系统应用前景广阔，而当前系统存在无法预测车辆停车时间和感知环境信息的问题。为了解决该问题，本文提出了一种基于智能网联技术的发动机启停控制方法，并构建了发动机启停控制系统。该系统能根据实际路况控制发动机启停，得到更好的经济效益和环境效益，提升用户驾驶体验。

[1] 何仁,刘凯,黄大星,等.发动机智能怠速停止起动系统控制策略的研究[J].汽车工程,2010,32(6):466-469.

[2] Bishop J,Nedungadi A,Ostrowski G,et al. An Engine Start/Stop System for Improved Fuel Economy[C]// Sae World Congress & Exhibition. 2007.

[3] 徐杰.汽车发动机智能启停系统技术研究[J]农业装备与车辆工程,2019,57(6):90-92.

[4] 黄晓鹏,蔺宏良,李帆,等.基于节能减排的发动机智能启停系统关键技术[J].机械设计与制造工程,2016,45(5):47-50.

[5] Qiao S,Yang Y,Li Y,et al. Application of Engine Intelligent Start-Stop System in Technology of Vehicle Fuel Saving[C]// Sixth Internation -al Conference on Measuring Technology & Mechatronics Automa -tion. 2014.

[6] 肖啸.混合动力汽车发动机启停控制机理与方法[D].秦皇岛:燕山大学,2018.

[7] 李帆,黄晓鹏.汽车智能启停系统STT对油耗及尾气排放影响的仿真分析[J].机械设计与制造工程,2017,46(12):27-30.

[8] 郭术林,李红亮,储江伟,等.基于车路协同的汽车自动起停控制系统研究[J].科学技术创新,2016(26):175-175.

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

杨志伟，男，硕士，工程师，就职于重庆长安汽车股份有限公司，研究方向智能驾驶控制技术。

陆宇，硕士，就读于重庆理工大学车辆工程学院。研究方向：智能汽车主动安全测试技术。

国家重点研发计划（2018YFB010 5402）；国家青年自然科学基金（51805061）。