起動機繼電器控制系統及發動機控制器

《起動機繼電器控制系統及發動機控制器》是聯合汽車電子有限公司於2009年12月23日申請的發明專利，該專利的申請號為2009102153301，公布號為CN101832209A，公布日為2010年9月15日，發明人是於世濤、習綱、王鶴齡、郭曉潞、李君、陳振輝、栗工、徐斌彥、顧祥龍。

《起動機繼電器控制系統及發動機控制器》包括一起動機繼電器、發動機控制器，發動機控制器包括處理器、復位電路模組、低電壓保護電路、功率管；當蓄電池電壓大於等於第一設定值時，復位電路模組不動作，處理器不發生復位，低電壓保護電路的輸出端狀態由處理器輸出的起動信號控制，進而控制功率管的通斷，進行起動機繼電器通斷控制；當蓄電池電壓下降小於第一設定值且大於等於第二設定值時，復位電路模組動作，使處理器發生復位，並使低電壓保護電路的輸出端狀態被鎖存，從而使起動機繼電器狀態在因蓄電池電壓低而使處理器發生復位時不受影響，能在低電壓工況下通過發動機控制器控制起動機繼電器進行起動機起動。《起動機繼電器控制系統及發動機控制器》還公開了一種發動機控制器。

2014年11月6日，《起動機繼電器控制系統及發動機控制器》獲得第十六屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《起動機繼電器控制系統及發動機控制器》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：起動機繼電器控制系統及發動機控制器
• 公布號：CN101832209A
• 公布日：2010年9月15日
• 申請號：2009102153301
• 申請日：2009年12月23日
• 申請人：聯合汽車電子有限公司
• 地址：上海市浦東新區榕橋路555號
• 發明人：於世濤、習綱、王鶴齡、郭曉潞、李君、陳振輝、栗工、徐斌彥、顧祥龍
• 分類號：F02N11/08（2006.01）I、F02D41/22（2006.01）I、B60R25/04（2006.01）I
• 代理機構：上海浦一智慧財產權代理有限公司
• 類別：發明專利
• 代理人：王江富

專利背景

通常車輛都具有發動機、發動機控制器、起動機，起動開關及起動繼電器線圈串接於電源與地之間，當轉動車鑰匙使起動開關閉合時，起動繼電器開關閉合後進行起動機的拖轉。在自動檔汽車中，自動變速箱控制器通過與發動機控制器的通信，從而實現車輛平順的換檔控制，防盜控制器通過與發動機控制器的防盜驗證，實現車輛的防盜控制，而常見的自動檔汽車，車輛的起動機通常完全由駕駛員打開起動開關的機械操作來控制，和發動機控制器無關，如果自動變速箱不是處於N檔或P檔時，起動機的誤起動可能會損壞自動變速箱。

隨著控制系統的發展，整車廠希望發動機控制器來負責起動機的電子控制，滿足法規要求並實現相關安全保護措施。但通過發動機控制器來控制起動機起動，存在如下問題：

1.在某些條件下（如外界環境溫度很低或蓄電池電量很低），起動機的工作會導致蓄電池電壓發生瞬間降低（低於6伏，甚至達到4.5伏），如此低的電壓會導致發動機控制器發生復位，從而導致起動失敗。

2.由於起動機是由發動機控制器來控制的，如果發動機控制器本身工作失效時，會導致起動機的誤起動。

發明內容

專利目的

《起動機繼電器控制系統及發動機控制器》要解決的技術問題是，能在蓄電池低電壓工況下通過發動機控制器控制起動機繼電器進行起動機起動。

技術方案

《起動機繼電器控制系統及發動機控制器》的起動機繼電器控制系統，包括一起動機繼電器、發動機控制器，所述發動機控制器包括一處理器、一復位電路模組、一低電壓保護電路、一功率管；所述起動機繼電器的開關同起動機串接在蓄電池電源同地之間，起動機繼電器的線圈同起動機起動開關及所述功率管串接於蓄電池電源同地之間；所述低電壓保護電路，包括一起動控制端，一鎖存控制端，一輸出端，所述起動控制端接所述處理器輸出的起動信號，所述輸出端接所述功率管的柵極，所述鎖存控制端接復位電路模組的一輸出端；所述復位電路模組，一輸出端接所述低電壓保護電路的鎖存控制端，另一輸出端接所述處理器；當蓄電池電源電壓大於等於第一設定值時，所述復位電路模組不動作，處理器不發生復位，所述低電壓保護電路的輸出端狀態由處理器輸出的起動信號控制，進而控制所述功率管的導通或關斷；當蓄電池電壓下降小於第一設定值且大於等於第二設定值時，所述復位電路模組動作，使處理器發生復位，並使低電壓保護電路的輸出端狀態被鎖存，從而使低電壓保護電路的輸出端狀態不受處理器輸出的起動信號控制。

所述發動機控制器還可以包括一診斷電路，所述診斷電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻，所述三電阻的一端同接於所述處理器的診斷連線埠，第一電阻的另一端接一恆壓源，第二電阻的另一端接地，第三電阻的另一端接於所述起動機繼電器的線圈同所述功率管之間，處理器通過對診斷連線埠的電壓採樣與處理，確定所述起動機繼電器的線圈同所述功率管相接的連線埠是否存在電器失效。

還可以包括一變速箱控制器，所述變速箱控制器輸出變速箱起動允許或禁止信息到所述處理器，所述處理器根據所述變速箱起動允許或禁止信息輸出起動信號到所述低電壓保護電路的起動控制端。

還可以包括一防盜控制器，所述防盜控制器輸出防盜信息到所述處理器，所述處理器中包括一防盜處理器模組，防盜處理器模組對接收到的防盜信息進行驗證，處理器根據接收到的變速箱控制器的起動允許或禁止信息以及防盜處理器模組對接收到的防盜信息進行驗證的結果信息，輸出起動信號，只有接收到起動允許信息並且防盜信息驗證通過，才輸出允許起動的起動信號，否則輸出禁止起動的起動信號。

該發明的發動機控制器，包括一處理器、一復位電路模組、一低電壓保護電路、一功率管；所述功率管源漏中的一端接地，另一端用於輸出起動機繼電器控制信號；所述低電壓保護電路，包括一起動控制端，一鎖存控制端，一輸出端，所述起動控制端接所述處理器輸出的起動信號，所述輸出端接所述功率管的柵極，所述鎖存控制端接復位電路模組的一輸出端；所述復位電路模組，一輸出端接所述低電壓保護電路的鎖存控制端，另一輸出端接所述處理器；當蓄電池電源電壓大於等於第一設定值時，所述復位電路模組不動作，處理器不發生復位，所述低電壓保護電路的輸出端狀態由處理器輸出的起動信號控制，進而控制所述功率管的導通或關斷；當蓄電池電壓下降小於第一設定值且大於等於第二設定值時，所述復位電路模組動作，使處理器發生復位，並使低電壓保護電路的輸出端狀態被鎖存，從而使低電壓保護電路的輸出端狀態不受處理器輸出的起動信號控制。

還可以包括一診斷電路，所述診斷電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻，所述三電阻的一端同接於所述處理器的診斷連線埠，第一電阻的另一端接一恆壓源，第二電阻的另一端接地，第三電阻的另一端接所述功率管的起動機繼電器控制信號輸出端，處理器通過對診斷連線埠的電壓採樣與處理，確定所述功率管的起動機繼電器控制信號輸出端是否存在電器失效。

所述處理器可以根據變速箱起動允許或禁止信息輸出允許或禁止起動的起動信號到所述低電壓保護電路的起動控制端。

所述處理器中可以包括一防盜處理器模組，防盜處理器模組對接收到的防盜信息進行驗證，處理器根據的變速箱起動允許或禁止信息以及防盜處理器模組對接收到的防盜信息進行驗證的結果信息，輸出起動信號，只有接收到起動允許信息並且防盜信息驗證通過，才輸出允許起動的起動信號，否則輸出禁止起動的起動信號。

改善效果

該發明的起動機繼電器控制系統，能通過發動機控制器控制起動機繼電器，並且通過低電壓保護電路方案的設計，進一步提升系統低電壓下的起動性能，當蓄電池電壓下降小於設定值時使處理器發生復位時，使低電壓保護電路的輸出端狀態被鎖存，從而使起動機繼電器狀態在因蓄電池電壓低而使處理器發生復位時不受影響，能在蓄電池低電壓工況下通過發動機控制器控制起動機繼電器進行起動機起動；通過採用分離元件的診斷電路設計（而非採用昂貴的專用集成晶片），輔以相關的診斷算法設計，有效實現了對於繼電器控制連線埠的電器失效診斷（對電源短路，對地短路，開路故障），安全可靠，以較低的成本有效滿足法規要求；只需要一個起動機繼電器，延用原汽車上的起動機繼電器即可，不需額外增加繼電器，能節約成本，並且把起動機繼電器的線圈級連到起動開關上，有效防止了發動機控制器誤動作而影響起動開關迴路以外的電路的供電，並能防止在車輛駕駛工況下由於起動開關機械失效而引發起動機繼電器錯誤吸合；還可以根據自動變速箱檔位狀態控制起動機繼電器，不會在不當檔位使起動機誤起動，避免損壞自動變速箱。

附圖說明

圖1是該發明的起動機繼電器控制系統一實施方式示意圖；

圖2是低電壓保護電路的原理示意圖。

權利要求

1.一種起動機繼電器控制系統，其特徵在於，包括一起動機繼電器、發動機控制器，所述發動機控制器包括一處理器、一復位電路模組、一低電壓保護電路、一功率管；所述起動機繼電器的開關同起動機串接在蓄電池電源同地之間，起動機繼電器的線圈同起動機起動開關及所述功率管串接於蓄電池電源同地之間；所述低電壓保護電路，包括一起動控制端，一鎖存控制端，一輸出端，所述起動控制端接所述處理器輸出的起動信號，所述輸出端接所述功率管的柵極，所述鎖存控制端接復位電路模組的一輸出端；所述復位電路模組，一輸出端接所述低電壓保護電路的鎖存控制端，另一輸出端接所述處理器；當蓄電池電源電壓大於等於第一設定值時，所述復位電路模組不動作，處理器不發生復位，所述低電壓保護電路的輸出端狀態由處理器輸出的起動信號控制，進而控制所述功率管的導通或關斷；當蓄電池電壓下降小於第一設定值且大於等於第二設定值時，所述復位電路模組動作，使處理器發生復位，並使低電壓保護電路的輸出端狀態被鎖存，從而使低電壓保護電路的輸出端狀態不受處理器輸出的起動信號控制。

2.根據權利要求1所述的起動機繼電器控制系統，其特徵在於，所述發動機控制器還包括一診斷電路，所述診斷電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻，所述三電阻的一端同接於所述處理器的診斷連線埠，第一電阻的另一端接一恆壓源，第二電阻的另一端接地，第三電阻的另一端接於所述起動機繼電器的線圈同所述功率管之間，處理器通過對診斷連線埠的電壓採樣與處理，確定所述起動機繼電器的線圈同所述功率管相接的連線埠是否存在電器失效。

3.根據權利要求1所述的起動機繼電器控制系統，其特徵在於，還包括一變速箱控制器，所述變速箱控制器輸出變速箱起動允許或禁止信息到所述處理器，所述處理器根據所述變速箱起動允許或禁止信息輸出起動信號到所述低電壓保護電路的起動控制端。

4.根據權利要求1所述的起動機繼電器控制系統，其特徵在於，還包括一防盜控制器，所述防盜控制器輸出防盜信息到所述處理器，所述處理器中包括一防盜處理器模組，防盜處理器模組對接收到的防盜信息進行驗證，處理器根據接收到的變速箱控制器的起動允許或禁止信息以及防盜處理器模組對接收到的防盜信息進行驗證的結果信息，輸出起動信號，只有接收到起動允許信息並且防盜信息驗證通過，才輸出允許起動的起動信號，否則輸出禁止起動的起動信號。

5.根據權利要求3所述的起動機繼電器控制系統，其特徵在於，所述蓄電池電源正常電壓為12伏，所述第一設定值為6伏，所述第二設定值為4.5伏，所述恆壓源為5伏。

6.一種發動機控制器，其特徵在於，包括一處理器、一復位電路模組、一低電壓保護電路、一功率管；所述功率管源漏中的一端接地，另一端用於輸出起動機繼電器控制信號；所述低電壓保護電路，包括一起動控制端，一鎖存控制端，一輸出端，所述起動控制端接所述處理器輸出的起動信號，所述輸出端接所述功率管的柵極，所述鎖存控制端接復位電路模組的一輸出端；所述復位電路模組，一輸出端接所述低電壓保護電路的鎖存控制端，另一輸出端接所述處理器；當蓄電池電源電壓大於等於第一設定值時，所述復位電路模組不動作，處理器不發生復位，所述低電壓保護電路的輸出端狀態由處理器輸出的起動信號控制，進而控制所述功率管的導通或關斷；當蓄電池電壓下降小於第一設定值且大於等於第二設定值時，所述復位電路模組動作，使處理器發生復位，並使低電壓保護電路的輸出端狀態被鎖存，從而使低電壓保護電路的輸出端狀態不受處理器輸出的起動信號控制。

7.根據權利要求6所述的發動機控制器，其特徵在於，還包括一診斷電路，所述診斷電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻，所述三電阻的一端同接於所述處理器的診斷連線埠，第一電阻的另一端接一恆壓源，第二電阻的另一端接地，第三電阻的另一端接所述功率管的起動機繼電器控制信號輸出端，處理器通過對診斷連線埠的電壓採樣與處理，確定所述功率管的起動機繼電器控制信號輸出端是否存在電器失效。

8.根據權利要求6所述的發動機控制器，其特徵在於，所述處理器根據變速箱起動允許或禁止信息輸出允許或禁止起動的起動信號到所述低電壓保護電路的起動控制端。

9.根據權利要求6所述的發動機控制器，其特徵在於，所述處理器中包括一防盜處理器模組，防盜處理器模組對接收到的防盜信息進行驗證，處理器根據的變速箱起動允許或禁止信息以及防盜處理器模組對接收到的防盜信息進行驗證的結果信息，輸出起動信號，只有接收到起動允許信息並且防盜信息驗證通過，才輸出允許起動的起動信號，否則輸出禁止起動的起動信號。

實施方式

該發明的起動機繼電器控制系統一實施方式如圖1所示，包括一起動機繼電器18、發動機控制器12、變速箱控制器10，防盜控制器11，所述發動機控制器12包括處理器13、復位電路模組14、低電壓保護電路15、功率管16、診斷電路，鑰匙起動開關17，起動機繼電器18，起動機19以及蓄電池；

所述起動機繼電器18的開關同起動機19串接在12伏蓄電池電源同地之間，起動機繼電器18的線圈同起動機起動開關17及功率管16串接於12伏蓄電池電源同地之間；

所述低電壓保護電路15，包括一起動控制端IN1，一鎖存控制端IN2，一輸出端out，低電壓保護電路15起動控制端IN1接所述處理器的起動信號輸出口P2，低電壓保護電路15輸出端out接所述功率管16的柵極，低電壓保護電路15鎖存控制端接復位電路模組14的鎖存信號輸出端P3；

所述復位電路模組14，鎖存信號輸出端P3接所述低電壓保護電路的鎖存控制端IN2，另有一輸出端接所述處理器13；

蓄電池正常電壓為12伏，當12伏蓄電池電源電壓大於等於第一設定值6伏時，所述復位電路模組14不動作，處理器13不發生復位，所述低電壓保護電路15的輸出端out狀態由處理器13輸出的起動信號控制，進而控制所述功率管16的導通或關斷；當12伏蓄電池電壓下降小於第一設定值6伏且大於等於第二設定值4.5伏時，所述復位電路模組14動作，使處理器13發生復位，並輸出鎖存狀態電平到低電壓保護電路15的鎖存控制端IN2，使低電壓保護電路15的輸出端out狀態被立即鎖存，從而使低電壓保護電路15的輸出端狀態out不受起動控制端IN1接收到的處理器13輸出的起動信號控制；當蓄電池電壓上升到處理器13正常工作電壓範圍時，例如大於6伏）時，復位電路模組14輸出非鎖存狀態電平到低電壓保護電路15的鎖存控制端IN2，使低電壓保護電路15的輸出端out狀態受起動控制端IN1狀態控制；

所述診斷電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3，所述三電阻的一端同接於所述處理器13的診斷連線埠P1，第一電阻R1的另一端接5伏恆壓源，第二電阻R2的另一端接地，第三電阻R3的另一端接所述起動機繼電器18的線圈同所述功率管16相接的一端，所述診斷電路是基於第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3的分離電路設計，處理器13通過對診斷連線埠P1的電壓採樣與處理，確定所述起動機繼電器18的線圈同所述功率管16相接的連線埠是否存在相關的電器失效（例如對電源短路，對地短路及開路故障）；

所述功率管16通過控制柵極電壓控制導通或關斷，所述功率管，柵極接低電壓保護電路15的輸出端out，源漏中的一端接地，另一端接所述起動機繼電器18的線圈的一端，用於輸出起動機繼電器控制信號。所述起動機繼電器18的線圈的另一端接起動開關17的一端，起動鑰匙開關17的另一端接12伏蓄電池；

所述變速箱控制器10輸出變速箱起動允許或禁止信息到處理器13，當自動檔變速器處於P檔及N檔時輸出起動允許信息，否則輸出起動禁止信息；所述處理器13根據所述變速箱起動允許或禁止信息輸出允許或禁止起動的起動信號到所述低電壓保護電路15的起動控制端IN1。

所述防盜控制器11輸出防盜信息到所述處理器13，所述處理器13中包括一防盜處理器模組131，防盜處理器模組131對接收到的防盜信息進行驗證，處理器13根據接收到的變速箱控制器的起動允許或禁止信息以及防盜處理器模組131對接收到的防盜信息進行驗證的結果信息，輸出起動信號，只有接收到起動允許信息並且防盜信息驗證通過，才輸出允許起動的起動信號，否則輸出禁止起動的起動信號。

該發明的起動機繼電器控制系統的工作原理如下。

當駕駛員將起動機起動開關17閉合，此時如果自動檔變速器處於P檔及N檔變速箱控制器10輸出起動允許信息到處理器13，同時防盜信息經防盜處理器模組131防盜驗證通過，則處理器13輸出允許起動的起動信號到低電壓保護電路15的起動控制端IN1，經過低電壓保護電路15及控制功率管16，實現對起動機繼電器18的吸合控制，最終實現了發動機控制器12對起動機繼電器的電子控制；當駕駛員將鑰匙起動開關17閉合，如果自動變速箱不是處於N檔或P檔時，發動機控制器12不會控制起動機繼電器18的吸合，不會造成起動機的誤起動，避免損壞自動變速箱。在發動機起動成功後，發動機控制器12控制起動機繼電器18斷開，從而防止在車輛駕駛工況下由於起動開關機械失效而引發起動機繼電器錯誤吸合。

低電壓保護電路15的原理示意圖如圖2所示，其基本工作原理如下：

當蓄電池電壓UB滿足：UB≥6伏（第一設定值），該工況下，復位電路模組14不動作，處理器13不會因為蓄電池電壓過低而發生復位，處理器13正常運行，同時低電壓保護電路15鎖存控制端IN2＝1，此時輸出端OUT邏輯完全由起動控制端IN1進行控制，其基本控制邏輯如表1所示：

1）當處理器13起動信號輸出口P2為允許起動狀態1，則低電壓保護電路15輸出端OUT狀態為1，將控制功率管16吸合繼電器18；

2）當處理器13起動信號輸出口P2為不允許起動狀態0，則低電壓保護模組15輸出端OUT為0，將控制功率管16斷開繼電器18。

表1

蓄電池電壓\控制連線埠	IN1	IN2	OUT
蓄電池電壓≥6伏	1	1	1
	0	1	0

當蓄電池電壓滿足：4.5伏（第二設定值）≤UB＜6伏（第一設定值），該工況下，復位電路模組14起作用，處理器13會因為蓄電池電壓過低而發生復位，同時低電壓保護電路15鎖存控制端IN2＝0，此時輸出端OUT的狀態將被立即鎖存，從而後續輸出端OUT的狀態將不受起動控制端IN1控制，無論起動控制端IN1的狀態如何，輸出端OUT將以處理器13發生復位時低電壓保護電路15的鎖存狀態輸出，直至蓄電池電壓上升達到處理器13正常工作電壓範圍，處理器13才能夠完全實現對於低電壓保護電路15的輸出控制。

由此可見，基於該低電壓保護電路，起動機繼電器控制系統可以有效實現在處理器發生復位的低電壓工況下，有效實現蓄電池最低電壓為第二設定電壓（如4.5伏）以上電壓的成功起動。

同時，由於起動繼電器18的線圈級接到起動開關17迴路而非點火開關迴路上，不會因發動機控制器的誤動作而影響起動開關迴路以外的電路的供電，從而從機械上剔除了發動機控制器誤動作帶來的潛在風險。

榮譽表彰

2014年11月6日，《起動機繼電器控制系統及發動機控制器》獲得第十六屆中國專利優秀獎。