起動機增強型起停系統(tǒng)的整車油耗分析

劉毅，賀子龍，王天禹，郜昊強，袁磊（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

?

起動機增強型起停系統(tǒng)的整車油耗分析

劉毅，賀子龍，王天禹，郜昊強，袁磊
（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章簡單介紹了應(yīng)用起動機增強技術(shù)的起停控制策略，運用Cruise軟件搭建了起停的分析模型，并以某款乘用車為例，分析了NEDC測試循環(huán)下起停的節(jié)油效果。

起停；燃油經(jīng)濟性；NEDC；節(jié)油效果

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.024

CLC NO.: U463.3Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)08-81-03

前言

混合度以電動機峰值功率和發(fā)動機額定功率的比例來表征。按照混合度，混合動力汽車可分為微混、輕混、中混和重混［1］。隨著混合度的增加，車輛使用電能（或其它能量）的比重越高，能量總的利用率越高，節(jié)油效果也越顯著，但隨之帶來的則是難度、周期及成本的增加。增強型起動機技術(shù)是一項微混技術(shù)，因其成本增加不明顯，且技術(shù)變更小，目前已得到各大汽車廠商的廣泛關(guān)注。它的功能主要體現(xiàn)在市區(qū)等待紅燈時，發(fā)動機由傳統(tǒng)的怠速變?yōu)橥C，減少了怠速油耗，實現(xiàn)了節(jié)油。本文以某乘用車為例，分析增強型起動機技術(shù)帶來整車油耗的變化。

1、起停控制策略簡介及處理

1.1起停控制策略簡介

總體而言，起停控制策略可分為4大模塊，即起停功能使能模塊、自動停機控制模塊、自動起動控制模塊和正常行駛控制模塊［2］。使能模塊是起停策略觸發(fā)的前提條件，自動停機和自動起動控制模塊分別用于實現(xiàn)發(fā)動機自動停機和起動的控制，正常行駛模式則與非起停車型相同。

滿足以下所有條件時，起停功能使能模塊激活。

1）駕駛員在駕駛座上（車門關(guān)閉且有過踏板動作）；

2）發(fā)動機艙關(guān)閉；

3）發(fā)動機冷卻液溫度高于一定值（設(shè)定為45℃）；

4）車輛在起動后行駛的車速已經(jīng)超過一定值（設(shè)定為15km/h）；

5）無起停系統(tǒng)相關(guān)零部件（如傳感器、繼電器、執(zhí)行器等）故障；

6）蓄電池電量充足；

7）制動真空度充足。

只有起停功能使能模塊激活后，即所有條件滿足后，自動停機和自動起動模塊才能被觸發(fā)。以下所有條件都滿足時，發(fā)動機自動停機：

1）當(dāng)前車速已經(jīng)降低至一定值以下（設(shè)定為0.5km/h）；

2）擋位置處于空擋；

或一定時間限值內(nèi)（初步定義為15s），駕駛員無任何對踏板和檔位的操作，這種情況下自動起停系統(tǒng)也會使發(fā)動機停機以節(jié)省不必要的燃油消耗。

而以下任意條件滿足時，系統(tǒng)執(zhí)行發(fā)動機自動起動。

1）電池電量不足；

2）制動真空度不足；

3）空調(diào)及除霧被請求；

4）傳動鏈狀態(tài)變化；

5）車輛發(fā)生溜坡（車速高于一定值，設(shè)定為5km/h）。

1.2測試循環(huán)使用的起停控制策略

因循環(huán)試驗的駕駛條件不同于實際駕駛，試驗時可將車輛狀態(tài)簡化，不考慮電池電量、制動真空度、空調(diào)及除霧及安全條件，只考慮車速和傳動鏈狀態(tài)（離合器踏板位置和檔位）對起停策略觸發(fā)的影響。離合器踏板位置與自動起動強相關(guān)，這里簡化為與檔位操作信號一致。

只有當(dāng)車速小于起停觸發(fā)最高車速、發(fā)動機工作溫度大于起停觸發(fā)最低溫度，且車輛處在空擋時，怠速停機才能被觸發(fā)；任一條件不滿足時，怠速停機不觸發(fā)。

目前標(biāo)定主要參數(shù)見下表1：

表1　停機控制參數(shù)設(shè)置

2、起停系統(tǒng)模型搭建

2.1發(fā)動機模塊修改

油耗試驗是在排放試驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因而發(fā)動機的初始狀態(tài)為冷機。在Cruise發(fā)動機模塊中輸入常規(guī)參數(shù)如發(fā)動機的外特性和萬有特性等，同時修改發(fā)動機的屬性（圖1），其中“溫度模型”選擇“其他”，“溫度”選擇“來源于總線”，“燃油消耗模型”選擇“摩擦功變化為對油耗的修正”。輸入與FMEP（摩擦功）相關(guān)參數(shù)，結(jié)合總線輸入的水溫變化可獲得不同溫度下的機械損失功，從而得出冷機過程相比熱機狀態(tài)額外的燃油修正量。

表2　發(fā)動機額外定義的參數(shù)

2.2發(fā)動機的工作水溫輸入

起停對發(fā)動機的工作水溫基本無影響，從實際非起停狀態(tài)下的排放試驗中獲得發(fā)動機的水溫工作曲線，并以MAP（曲線）的形式輸入Cruise，作為起停的觸發(fā)條件之一。

2.3測試循環(huán)使用的起停控制策略輸入

試驗循環(huán)用控制策略以 C語言的形式編譯，并以Function（函數(shù)）的形式輸入Cruise，實現(xiàn)起停策略的控制。NEDC第一個怠速時間段因車速未達(dá)到15km/h，是不滿足起停使能功能條件的，這里單獨考慮。

2.4總線連接設(shè)置

按下列路徑連接相應(yīng)的總線［3，4］，并設(shè)置各變量的單位為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。

表3　總線連接參數(shù)設(shè)置

2.5起停模型實現(xiàn)

最終搭建的起停模型見下圖4。

3、起停節(jié)油效果分析

3.1NEDC循環(huán)的節(jié)油效果分析

從NEDC第3個怠速時間段開始，起停控制策略均被觸發(fā)。計算的非起停油耗為6.3L/100km，起停油耗為6.02L/100km，每100km節(jié)油0.28L（4.4%）。

表4　NEDC的起停節(jié)油效果分析

4、結(jié)語

通過在Cruise傳統(tǒng)前置前驅(qū)模型中添加Function和 MAP部件，可實現(xiàn)起停模式下的整車經(jīng)濟性分析模型的搭建。本文中冷機狀態(tài)的節(jié)油效果為4.4%。

冷機過程的燃油增加主要是因為機械損失不同造成的，通過輸入摩擦功相關(guān)參數(shù)，即可計算獲得不同溫度下的機械損失功，從而獲得額外的燃油修正。

[1]QC/T 837-2010.混合動力電動汽車類型.

[2]黃偉等.起停控制策略對整車油耗及排放的影響[J].汽車技術(shù).2013(7):30-34.

[3]AVL Cruise User's guide.

[4]韓震等.基于CRUISE的乘用車起停技術(shù)性能仿真分析[J].汽車工程師,2012(2):39-42.

[5]趙云峰等.中國車企起停技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀機分析[J].汽車工程師,2012(5):26-30.

[6]裴玉嬌等.發(fā)動機起停技術(shù)的研究[J].汽車工程師,2012(7):17-19.

[7]賀子龍等.基于CRUISE的冷起動條件下的燃油經(jīng)濟性仿真分析[J].汽車制造業(yè),2014(03/04):44-45.

[8]李聰聰?shù)?一種微混電動車起停系統(tǒng)及其車輛性能影響的分析[J].汽車工程,2012,34(10):880-884.

The Analysis On Vehicle Fuel Consumption With Starter Enhanced Start-Stop System

Liu Yi,He Zilong,Wang Tianyu,Gao Haoqiang,Yuan Lei
(Anhui Jianghuai Automobile Co.Ltd.,Anhui Hefei 230601)

According to the start-stop strategy with starter enhance technology，we set up a Cruise model，and analyze the fuel efficiency with NEDC.

Start-Stop; Fuel Consumption; NEDC; Fuel efficiency

U463.3

A

1671-7988（2016）08-81-03

劉毅（1989-），男，助理工程師，就職于安徽江淮汽車技術(shù)中心新技術(shù)研究院。從事產(chǎn)品研發(fā)的工作。