霍才仁

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601 ）

汽車起停系統(tǒng)控制策略研究

霍才仁

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601 ）

文章首先論述了起停系統(tǒng)的功能、組成及重要零部件的作用、要求。闡述了起停系統(tǒng)在整車節(jié)油作用上的重要性，核心在于行駛過程中根據(jù)停機(jī)和重啟工作條件，自動控制發(fā)動機(jī)熄火、點火，減少怠速時產(chǎn)生的燃油消耗。根據(jù)整車節(jié)油需要，保證人車安全，并在力求不改變駕駛員駕駛習(xí)慣的情況下，制定起停系統(tǒng)整車控制策略。

起停；控制策略；節(jié)油

CLC NO.:U463.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-20-03

1、引言

1.1 起停系統(tǒng)的功用及組成

1.1.1 起停系統(tǒng)的功用

在石油資源匱乏油價不斷上漲的今天，發(fā)動機(jī)起停技術(shù)被越來越廣泛地應(yīng)用在各種級別的車型上，自動起停系統(tǒng)是一套控制發(fā)動機(jī)熄火、點火的系統(tǒng)，車輛在行駛過程中根據(jù)停機(jī)和重啟工作條件，自動控制發(fā)動機(jī)熄火、點火，減少怠速時產(chǎn)生的燃油消耗并降低排放，需要啟動時發(fā)動機(jī)快速響應(yīng)（發(fā)動機(jī)啟動時間在400毫秒左右，幾乎不影響正常加速），自動擋、手動擋均可裝備這套系統(tǒng)。

起停系統(tǒng)工作是有判定條件的，自動擋踩下剎車，靜止數(shù)秒后即可熄火，手動擋需要掛空擋松離合，靜止數(shù)秒后自動熄火。除了這個基本限定條件，起停系統(tǒng)在設(shè)計時還考慮了很多特殊使用情況，例如堵車時頻繁起停、蓄電池電量不足、車外溫度過高/過低、剎車系統(tǒng)真空度下降到臨界點以下等等，都不會觸發(fā)起停系統(tǒng)。

1.1.1.1 起停系統(tǒng)的含義

起停系統(tǒng)英文翻譯為Start-Stop系統(tǒng)，是發(fā)動機(jī)根據(jù)起停控制策略自動熄火、重啟的一套系統(tǒng)。汽車在行駛中臨時停車的時候，駕駛員踩制動踏板，車輛完全停止且滿足停機(jī)條件時發(fā)動機(jī)就會自動熄火，從而降低整車油耗。當(dāng)駕駛員有重啟的意愿和操作時，發(fā)動機(jī)自動啟動，恢復(fù)正常行駛。

新型汽車多使用發(fā)動機(jī)起停技術(shù)啟動，而車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)時，車內(nèi)所需的電力將由AGM電池供應(yīng)，而耗電較大的空調(diào)系統(tǒng)也將轉(zhuǎn)為送風(fēng)機(jī)制，若靜止時間過久，會造成車內(nèi)悶熱影響舒適性，可以手動將起停系統(tǒng)關(guān)閉。

1.1.2 起停系統(tǒng)的硬件組成

車輛裝配起停系統(tǒng)后，發(fā)動機(jī)啟動、熄火較沒裝起停系統(tǒng)的車輛頻繁，易損壞相關(guān)部件。為確保零部件可靠性、使用合理性、舒適性等。需對相關(guān)零部件做特殊要求。下面簡單介紹起停系統(tǒng)相關(guān)硬件的作用及要求。下圖為起停系統(tǒng)相關(guān)組成零部件：

圖1 起停系統(tǒng)相關(guān)零部件

起停系統(tǒng)相關(guān)組成零部件功能及要求：

（1）ECU：起停技術(shù)是新技術(shù)，一般的發(fā)動機(jī)控制器ECU不一定能滿足要求，需要選擇一款集成起停功能的ECU并支持CAN、LIN通信。

（2）增強(qiáng)型起動機(jī)：一般整車起動機(jī)的使用壽命是5萬次，如果增加起停功能，熄火、起動次數(shù)增加，為保證在使用過程中正常工作，需選擇增強(qiáng)型起動電機(jī)，起動次數(shù)可達(dá)15-20萬次，為了快速起動，起動轉(zhuǎn)速達(dá)300轉(zhuǎn)每分鐘。

（3）高性能的發(fā)電機(jī)：帶有CAN、LIN通信功能的電壓調(diào)節(jié)器與ECU進(jìn)行通信，可實現(xiàn)低消耗時高發(fā)電，高消耗時低發(fā)電。調(diào)節(jié)器與ECU之間的通信也可以采取硬線通信。起動機(jī)頻繁工作，耗電量大，要求蓄電池能快速充電，發(fā)電機(jī)發(fā)電量提高，普通發(fā)電機(jī)80-90A，起停系統(tǒng)要求發(fā)電機(jī)提高到100-110A。

（4）蓄電池：因為起動機(jī)使用次數(shù)多，耗電量大，需要大容量或深度放電蓄電池，內(nèi)部不容易結(jié)塊，否則易造成充放電失效。

（5）蓄電池傳感器：固定在蓄電池極柱上，能精確提供電壓、電流、溫度信息，內(nèi)部集成電路可有效檢測蓄電池的充放電狀態(tài)。如果ECU檢測到當(dāng)前電量低，不能保證下次成功起動，會取消此次起停動作。

（6）制動真空度傳感器：在制動真空度不足時重新起動發(fā)動機(jī)以保證足夠的制動助力。

（7）DC/DC 轉(zhuǎn)換器：將不穩(wěn)定的7-14V的直流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的12V電壓。

（8）儀表顯示：指示起、停狀態(tài)（是否允許起停），顯示當(dāng)前的起停狀態(tài)。

2、起停系統(tǒng)整車控制策略分析

2.1 概述

通過對其他車型起停策略及相關(guān)資料研究，以及在不斷實踐過程中，總結(jié)制定以下整車起停控制策略。當(dāng)車輛處于怠速工況時（如等紅燈、短暫停車等），滿足一定的條件下，起停系統(tǒng)將自動關(guān)閉發(fā)動機(jī)，再次起步時，起動機(jī)自動運(yùn)轉(zhuǎn)帶動發(fā)動機(jī)快速起動。啟停系統(tǒng)根據(jù)事先設(shè)計的控制策略工作的，整個工作過程力求不改變駕駛員的正常駕駛習(xí)慣，保證駕駛安全。駕駛員也可通過起停系統(tǒng)主開關(guān)關(guān)閉自動起停功能。自動起停系統(tǒng)使車輛更環(huán)保、更節(jié)油且發(fā)動機(jī)使用壽命也會更高。

2.2 起停系統(tǒng)整車控制邏輯

2.2.1 控制邏輯簡述

依據(jù)起停系統(tǒng)工作過程中可能出現(xiàn)的各種工作狀態(tài)，對起停系統(tǒng)功能控制邏輯進(jìn)行劃分，并通過一定的關(guān)系串聯(lián)起來，形成如下起停狀態(tài)關(guān)系圖：

圖2 起停系統(tǒng)工作狀態(tài)關(guān)系

2.2.2 起停系統(tǒng)各工作狀態(tài)解析

起停功能開啟：起停主開關(guān)默認(rèn)開啟，每次鑰匙置入“ON”檔，系統(tǒng)自動恢復(fù)為開啟狀態(tài)，并對起停系統(tǒng)進(jìn)行檢測。起停功能關(guān)閉：起停系統(tǒng)處于開啟狀態(tài)下，駕駛員按下起停主開關(guān)，起停功能關(guān)閉。起停系統(tǒng)故障：起停系統(tǒng)硬件存在故障或軟件出錯，儀表上起停指示燈顯示黃色，提示用戶此時起停系統(tǒng)存在相關(guān)故障。起停系統(tǒng)無故障：起停系統(tǒng)經(jīng)檢測硬件和軟件均無故障，儀表上起停指示燈顯示點亮（綠色），提示用戶此時起停系統(tǒng)已正常工作。起停開關(guān)指示燈點亮（黃色），不具備起停條件。

滿足停機(jī)使能條件：同時滿足表1中規(guī)定的所有條件，整車自動停機(jī)。

不滿足停機(jī)使能條件：表1中規(guī)定的所有條件未同時滿足，儀表上起停指示燈顯示點亮（綠色），起停開關(guān)指示燈點亮（黃色）。停機(jī)工作狀態(tài)：達(dá)到“停機(jī)使能條件”狀態(tài)后，且當(dāng)前車速為0km/h，滿足停機(jī)觸發(fā)條件，發(fā)動機(jī)停機(jī)。

表1 停機(jī)工作條件

重啟工作狀態(tài)如下表：發(fā)動機(jī)自動停機(jī)后，駕駛員執(zhí)行了重啟必要的操作，或保證車輛正常工作，或是滿足駕駛員的其他使用需求，且表2中重啟要求的使用條件也已達(dá)成，執(zhí)行自動重啟操作。重啟觸發(fā)條件分為駕駛員操作重啟和其他條件重啟兩種情況，兩種情況分別見表3和表4。

表2 重啟工作條件

重啟失?。罕?中規(guī)定的重啟使用條件有部分未滿足，即使駕駛員執(zhí)行了重啟必要的操作，也無法重啟。

駕駛員意愿重啟：駕駛員希望重新啟動車輛而執(zhí)行必要的操作，系統(tǒng)在判斷條件滿足的情況下執(zhí)行重啟操作。如下表：

表3 駕駛員意愿重啟條件

非駕駛員意愿重啟：駕駛員無重啟意愿，但為保證車輛正常工作或滿足駕駛員的其他使用需求，發(fā)動機(jī)不得不重啟。表2中規(guī)定的重啟使用條件同時滿足，且表4中規(guī)定的自動重啟觸發(fā)條件至少有一條滿足。

表4 非駕駛員意愿重啟

2.2.3 起動機(jī)過熱保護(hù)條件判斷

在短時間內(nèi)如果起動機(jī)連續(xù)執(zhí)行起動，系統(tǒng)會判斷起動機(jī)本身散熱情況，當(dāng)溫度過高時則禁止執(zhí)行自動停機(jī)。系統(tǒng)根據(jù)起動機(jī)連續(xù)起動次數(shù)判斷是否過熱，每次起動時起動計數(shù)累加1，經(jīng)過一定時間PT后會減小1。當(dāng)累計起動計數(shù)超過A+PA時，起動被禁止，則會禁止停機(jī)。另外，設(shè)置了一個起動連續(xù)計數(shù)的抑制時間T值，用于避免起動結(jié)束后的反向電流引起的起動重復(fù)計數(shù)。

表5 各字母代號含義

3、總結(jié)

本文從汽車實際應(yīng)用出發(fā)，簡單介紹了起停系統(tǒng)功能及組成，詳細(xì)的闡述了汽車在各使用工況下的起?？刂撇呗?，所有控制策略都是基于安全、節(jié)油、簡便、不改變駕駛習(xí)慣的前提下制定的。

[1] 余志生.汽車?yán)碚揫M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

[2] 李琳,陶立東,任維華.start-stop起停系統(tǒng)及控制策略優(yōu)化研究.輕型汽車技術(shù),2014（8）.

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Auto start-stop system control strategy research

Huo Cairen
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper first discusses the start stop system function, composition and important parts of the role, requirements. Expounds the importance of stopping system in the vehicle fuel saving effect, the core is in the process of running according to the shutdown and restart working conditions, automatic control of engine flameout, ignition, reducing idling fuel consumption. According to the vehicle fuel economy, to ensure the safety of people and vehicles, and try to change the driver's driving habits under the condition of setting stop vehicle control strategy system.

Start stop; control strategy; fuel saving

U463.3

A

1671-7988 (2017)08-20-03

霍才仁，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.007