发动机启停系统匹配样车开发方法浅析

刘尚龙，周丹

（东风汽车公司技术中心，武汉 430058）

发动机启停系统匹配样车开发方法浅析

刘尚龙，周丹

（东风汽车公司技术中心，武汉 430058）

为有效达到节油和环保的目的， STT功能将广泛应用于乘用车，并将作为一种标准配置。本文通过对公司内开展的STT样车的开发方法进行归纳、总结并提炼，形成通用的开发方法，为其他车型上的STT样车开发提供技术支持。

STT；样车开发

刘尚龙

毕业于太原理工大学，现任东风汽车公司技术中心。主要研究方向：试制技术与工艺研究。

1　前言

在全球能源危机及环境污染越来越严重的情况下，作为燃油主要消耗品的汽车对燃油消耗及排放的要求也越来越高。为响应国家对节能环保的号召，各汽车厂正加快发展新能源汽车，推广节能技术应用。

启停系统（Stop&Start系统）是指车辆在怠速状态下（遇到红灯或停车等待），电控系统在条件允许下，会自动停止发动机工作，减少怠速等待的燃油消耗和排放。在条件触发下（如绿灯驾驶员踩离合换挡过程），电控系统控制电能启动发动机，使车辆恢复正常运行。

启停系统的三种实现方式：BSG（Belt starter generator）系统、STT系统（超级起动机系统）、马自达i-STOP系统（发动机自动停止-启动系统）。启停系统的两个主要实现方案：BSG与STT，目前在世界上均有应用，其各有优缺点。BSG系统由于集成了发电机及起动机功能，需要交流与直流的变化控制，因此其技术难度较大，更接近HEV车型的控制思想，但其成本相对较高。STT系统对整车改变最小，成本较低。但由于其齿轮硬连接方式已同时导致启动时间稍长，启动噪音较大，使用寿命比BSG短等缺点。为低成本且短周期地实现启停系统，往往会现在STT系统，图1为STT系统架构。

东风汽车公司在自主品牌乘用车的各平台规划中，STT已作为模块开始应用在各车型上。经验证明，STT样车开发可以分为4个阶段：系统功能设计、开发内容的确定、样车试制、样车核查。

2　系统功能设计

对启停系统匹配车型开发过程中，最重要的是对启停系统的功能设计，在整车控制过程中，要考虑各种工况受启停系统的影响，从而在安全、可靠、节能的要求下确定发动机停止与启动的工作要求。

① 启停系统的功能设计包含启停功能的定义，主要指在哪些条件下发动机停机，哪些条件下发动机主动启动（人为要求启动发动机）和自动启动（为保证安全和可靠的要求，整车控制器自动控制启动发动机）。

② 对蓄电池的管理控制功能：蓄电池是启停系统的能量来源，发动机停止后，不再有电机向整车提供电能，因此在此段时间需要严格控制盒判定蓄电池的容量，以保证整车再启动所需的能量。

③ 在安全控制上，需要注意停车停机后，对制动、转向以及人离开车辆可能引起的安全隐患，这些问题的判定需要及时准确，同时保证车辆运行的安全性不低于传统车型。

启停系统加入后，对发动机的运行工况改变很大，因此匹配发动机的控制标定需要重新定义。需要发动机ECU同整车控制器联合工作，来控制发动机的停机和再启动，同时需要解决频繁启停带来的排放和OBD诊断问题，在启停功能控制中，要尽可能的提供更多的节能效率，因此需要对发动机在启停过程中的喷油控制进行优化，提高燃油效率。

3　开发内容的确定

启停系统车型开发，主要是将具备启停控制功能系统（STT系统）与整车进行匹配，匹配原则是：

① 尽量少的改变车辆原来的结构；

② 不改变驾驶员的驾驶习惯；

③ 增加系统需要做到安全可靠。

启停系统车型开发过程中，主要考虑动力总成的匹配，控制系统的匹配标定，整车信号检测系统的研发匹配等工作，主要开发工作内容如下：

① STT超级起动机的选型：根据动力总成匹配电机功率、扭矩、速比等；

② STT系统启动齿圈的匹配开发；

③ 整车控制系统： STT系统整车控制系统的开发等；

④ 经济性动力性优化：根据启停系统特点，优化发动机油耗及排放控制；

⑤ 启动型蓄电池的选型及匹配开发；

⑥ 整车安全控制性能的匹配标定开发；

⑦ 整车信号处理系统的匹配开发。

在启停系统车型开发过程中，采用成熟的启停系统，对整车进行匹配开发将是未来的主流开发方式（目前有很多控制供应商都拥有自己较成熟的控制系统，东风自主品牌乘用车已研发成功了自己的启停系统），在匹配标定过程中，对控制思想的统一，对发动机油耗排放的标定，对安全控制模式的策略优化将是重点。

4　样车试制

4.1整车试制方案

STT系统已在S30、A60、A30等多种车型上广泛应用，从应用实践中可以得出：样车试制在基础车型上较容易实现，且车辆变更较小。若全新试制样车，需要大量的资金及时间，而且会造成资源的浪费，所以往往试制STT样车时，会选择在原有基础车上换装STT系统的相关零件。

明确整车试制方案后，对基础车型状态进行识别，最大程度利用已完成试验项目的样车。采用这种样车试制方案，既可使试验车辆再利用，也可缩短试制周期。

4.2零部件试制方案

STT专用件的试制周期占整个样车试制周期的3/4，是样车试制的重要一环。由于专用件的试制工艺已大多经过实车验证，根据样件的性能要求，选用成熟的试制工艺方案。这样既能保证专用件的试制质量，又能降低试制成本和缩短试制周期。表1列出了STT系统的几个重要零部件及其需要达到的性能要求。

表1　STT系统的主要零部件及性能要求

5真空助力器真空度传感器1监测制动主缸真空度。6蓄电池传感器1提供电量信号。7机罩锁状态开关1检测发动机罩开闭状态。8多功能控制开关1驾驶员可根据需要，开启/关闭启停功能。9整车线束1实现信号传输，适应更改。

4.3样车装配

以整车试制方案为指导，不必按照完整装配工序编制装配工艺文件。可根据STT样车换装工作量，编制模块化的工艺文件，保证每个零件的装配安全、可靠。

① 工序标准化。根据STT样车装配内容，将整个装配过程分为图2中的5个装配工位安排样车装配。这样既能保证样车装配有序性，也能保证样车装配的质量。

② 样件装配模块化。每个工位的样件装配，也应制定详细的装配卡，并要求按照装配卡中的技术要求进行装配。

只有通过规范性的装配方法完成样车装配，且在装配过程中对关键项进行抽查，这样才能很好地完成样车装配。

5　样车核查

通过对S30、A60、A30等样车核查的经验和对STT特有功能核查方法进行总结，形成STT特有功能核查的规范。只有各项功能符合项目要求，样车才能交付后续试验验证。规范性的功能核查操作，能够100%查找样车的问题点，排除问题点的所有安全隐患。同时，能节省功能核查时间，保证样车第一时间交付试验。表2列举了STT样车功能核查的主要项目及操作方式。

表2　STT功能核查样表

6　总结

随着油耗法规对油耗指标要求日益提高，STT系统将逐步成为标配，从而对STT样车的开发也会越来越多。根据测试，STT系统平均节油率为4～5%，而且其主要功能之一是减少发动机怠速的工作机会，从而减少CO2的排放。而系统功能设计和开发内容直接影响到节油和降排的效果。有效的开发方法能够指导整个开发过程，规避掉一定的风险，使得样车的开发更加有效，并加快车辆投放市场的速度，使节能和降耗的目标能够尽快实现。

不仅如此，有效开发方法还能节省开发资源。①在样车开发初期，对控制策略和开发内容深入研讨，能够避免因样车开发过程中更改产品定义导致的工作反复，从而有效利用开发资源；②合理的样车试制方案，可以节约不必要的工装和零件投入，将样车试制成本最低化；③规范的样车核查方法，能够在保证样车核查质量的同时，缩短样车核查周期，节省人力成本。

［1］魏广杰，吴琼，涂安全. 汽车发动机起停技术研究及应用开发［J］. 西华大学学报：自然科学版，2011，9（5）： 14—17.

［2］张博，李君，杨世春等. 混合动力汽车发动机起停控制策略［J］. 吉林大学学报：工学版，2009，39（ 3） ：561—565.

［3］李鹏，左建令. ISG 型轻度混合动力汽车系统概述［J］. 农业装备与车辆工程， 2007（ 1） ： 3—6．

［4］周磊，霍宏煜，关懿峰等. 基于驾驶员意图识别与车辆状态判断的发动机智能起停系统设计［J］. 车辆与动力技术，2011（ 3）： 32—35.

［5］王庆华，曾小华，王伟华.混合动力技术在军用汽车上的应用［J］. 吉林大学学报：工学版，2003，33（ 1） ： 38—41.

专家推荐

杨志刚：

发动机启停系统是汽车节能减排的一项重要技术措施，已在一些车型上应用。文章作者根据对几种车型的启停系统开发过程和开发经验的浅析，总结了开发过程的4个阶段“系统功能设计”、“开发内容的确定”、“样车试制”和“样车核查”中的任务内容、性能要求和具体设计操作方法等内在规律，对从事该项技术开发的人员具有一定的参考价值。

Analysis of the STT prototype development method

LIU Shang-long，ZHOU Dan
（Dongfeng Motor Corporation Technical Center，Wuhan Hubei 430058）

In order to achieve the oil saving and environment protection effectively， the STT function will be widely used in passenger cars， and will serve as a standard configuration. This paper carries on the induction， summarizes and refines the development method for the company develop a prototype STT， formed to develop the general method， provides the technical support for the development of a prototype STT.

STT； Prototype development

U462.1

A

1005-2550（2015）04-0056-05

10.3969/j.issn.1005-2550.2015.04.012

2014-12-26