汽车起停系统控制策略研究

霍才仁

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601 ）

汽车起停系统控制策略研究

霍才仁

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601 ）

文章首先论述了起停系统的功能、组成及重要零部件的作用、要求。阐述了起停系统在整车节油作用上的重要性，核心在于行驶过程中根据停机和重启工作条件，自动控制发动机熄火、点火，减少怠速时产生的燃油消耗。根据整车节油需要，保证人车安全，并在力求不改变驾驶员驾驶习惯的情况下，制定起停系统整车控制策略。

起停；控制策略；节油

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

1、引言

1.1 起停系统的功用及组成

1.1.1 起停系统的功用

在石油资源匮乏油价不断上涨的今天，发动机起停技术被越来越广泛地应用在各种级别的车型上，自动起停系统是一套控制发动机熄火、点火的系统，车辆在行驶过程中根据停机和重启工作条件，自动控制发动机熄火、点火，减少怠速时产生的燃油消耗并降低排放，需要启动时发动机快速响应（发动机启动时间在400毫秒左右，几乎不影响正常加速），自动挡、手动挡均可装备这套系统。

起停系统工作是有判定条件的，自动挡踩下刹车，静止数秒后即可熄火，手动挡需要挂空挡松离合，静止数秒后自动熄火。除了这个基本限定条件，起停系统在设计时还考虑了很多特殊使用情况，例如堵车时频繁起停、蓄电池电量不足、车外温度过高/过低、刹车系统真空度下降到临界点以下等等，都不会触发起停系统。

1.1.1.1 起停系统的含义

起停系统英文翻译为Start-Stop系统，是发动机根据起停控制策略自动熄火、重启的一套系统。汽车在行驶中临时停车的时候，驾驶员踩制动踏板，车辆完全停止且满足停机条件时发动机就会自动熄火，从而降低整车油耗。当驾驶员有重启的意愿和操作时，发动机自动启动，恢复正常行驶。

新型汽车多使用发动机起停技术启动，而车辆处于静止状态时，车内所需的电力将由AGM电池供应，而耗电较大的空调系统也将转为送风机制，若静止时间过久，会造成车内闷热影响舒适性，可以手动将起停系统关闭。

1.1.2 起停系统的硬件组成

车辆装配起停系统后，发动机启动、熄火较没装起停系统的车辆频繁，易损坏相关部件。为确保零部件可靠性、使用合理性、舒适性等。需对相关零部件做特殊要求。下面简单介绍起停系统相关硬件的作用及要求。下图为起停系统相关组成零部件：

图1 起停系统相关零部件

起停系统相关组成零部件功能及要求：

（1）ECU：起停技术是新技术，一般的发动机控制器ECU不一定能满足要求，需要选择一款集成起停功能的ECU并支持CAN、LIN通信。

（2）增强型起动机：一般整车起动机的使用寿命是5万次，如果增加起停功能，熄火、起动次数增加，为保证在使用过程中正常工作，需选择增强型起动电机，起动次数可达15-20万次，为了快速起动，起动转速达300转每分钟。

（3）高性能的发电机：带有CAN、LIN通信功能的电压调节器与ECU进行通信，可实现低消耗时高发电，高消耗时低发电。调节器与ECU之间的通信也可以采取硬线通信。起动机频繁工作，耗电量大，要求蓄电池能快速充电，发电机发电量提高，普通发电机80-90A，起停系统要求发电机提高到100-110A。

（4）蓄电池：因为起动机使用次数多，耗电量大，需要大容量或深度放电蓄电池，内部不容易结块，否则易造成充放电失效。

（5）蓄电池传感器：固定在蓄电池极柱上，能精确提供电压、电流、温度信息，内部集成电路可有效检测蓄电池的充放电状态。如果ECU检测到当前电量低，不能保证下次成功起动，会取消此次起停动作。

（6）制动真空度传感器：在制动真空度不足时重新起动发动机以保证足够的制动助力。

（7）DC/DC 转换器：将不稳定的7-14V的直流电压转换成稳定的12V电压。

（8）仪表显示：指示起、停状态（是否允许起停），显示当前的起停状态。

2、起停系统整车控制策略分析

2.1 概述

通过对其他车型起停策略及相关资料研究，以及在不断实践过程中，总结制定以下整车起停控制策略。当车辆处于怠速工况时（如等红灯、短暂停车等），满足一定的条件下，起停系统将自动关闭发动机，再次起步时，起动机自动运转带动发动机快速起动。启停系统根据事先设计的控制策略工作的，整个工作过程力求不改变驾驶员的正常驾驶习惯，保证驾驶安全。驾驶员也可通过起停系统主开关关闭自动起停功能。自动起停系统使车辆更环保、更节油且发动机使用寿命也会更高。

2.2 起停系统整车控制逻辑

2.2.1 控制逻辑简述

依据起停系统工作过程中可能出现的各种工作状态，对起停系统功能控制逻辑进行划分，并通过一定的关系串联起来，形成如下起停状态关系图：

图2 起停系统工作状态关系

2.2.2 起停系统各工作状态解析

起停功能开启：起停主开关默认开启，每次钥匙置入“ON”档，系统自动恢复为开启状态，并对起停系统进行检测。起停功能关闭：起停系统处于开启状态下，驾驶员按下起停主开关，起停功能关闭。起停系统故障：起停系统硬件存在故障或软件出错，仪表上起停指示灯显示黄色，提示用户此时起停系统存在相关故障。起停系统无故障：起停系统经检测硬件和软件均无故障，仪表上起停指示灯显示点亮（绿色），提示用户此时起停系统已正常工作。起停开关指示灯点亮（黄色），不具备起停条件。

满足停机使能条件：同时满足表1中规定的所有条件，整车自动停机。

不满足停机使能条件：表1中规定的所有条件未同时满足，仪表上起停指示灯显示点亮（绿色），起停开关指示灯点亮（黄色）。停机工作状态：达到“停机使能条件”状态后，且当前车速为0km/h，满足停机触发条件，发动机停机。

表1 停机工作条件

重启工作状态如下表：发动机自动停机后，驾驶员执行了重启必要的操作，或保证车辆正常工作，或是满足驾驶员的其他使用需求，且表2中重启要求的使用条件也已达成，执行自动重启操作。重启触发条件分为驾驶员操作重启和其他条件重启两种情况，两种情况分别见表3和表4。

表2 重启工作条件

重启失败：表2中规定的重启使用条件有部分未满足，即使驾驶员执行了重启必要的操作，也无法重启。

驾驶员意愿重启：驾驶员希望重新启动车辆而执行必要的操作，系统在判断条件满足的情况下执行重启操作。如下表：

表3 驾驶员意愿重启条件

非驾驶员意愿重启：驾驶员无重启意愿，但为保证车辆正常工作或满足驾驶员的其他使用需求，发动机不得不重启。表2中规定的重启使用条件同时满足，且表4中规定的自动重启触发条件至少有一条满足。

表4 非驾驶员意愿重启

2.2.3 起动机过热保护条件判断

在短时间内如果起动机连续执行起动，系统会判断起动机本身散热情况，当温度过高时则禁止执行自动停机。系统根据起动机连续起动次数判断是否过热，每次起动时起动计数累加1，经过一定时间PT后会减小1。当累计起动计数超过A+PA时，起动被禁止，则会禁止停机。另外，设置了一个起动连续计数的抑制时间T值，用于避免起动结束后的反向电流引起的起动重复计数。

表5 各字母代号含义

3、总结

本文从汽车实际应用出发，简单介绍了起停系统功能及组成，详细的阐述了汽车在各使用工况下的起停控制策略，所有控制策略都是基于安全、节油、简便、不改变驾驶习惯的前提下制定的。

[1] 余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2006.

[2] 李琳,陶立东,任维华.start-stop起停系统及控制策略优化研究.轻型汽车技术,2014（8）.

[3] 陈汉玉,俞小莉,左承基.发动机智能起停系统控制策略的研究.汽车工程.2014.

[4] 赵云峰,陈俊,朱自萍,等.中国车企起停技术发展现状及分析.汽车工程师.2012.

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，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.007