汽車起停系統控制策略研究

霍才仁

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601 ）

汽車起停系統控制策略研究

霍才仁

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601 ）

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

起停；控制策略；節油

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

1、引言

1.1 起停系統的功用及組成

1.1.1 起停系統的功用

在石油資源匱乏油價不斷上漲的今天，發動機起停技術被越來越廣泛地應用在各種級別的車型上，自動起停系統是一套控制發動機熄火、點火的系統，車輛在行駛過程中根據停機和重啟工作條件，自動控制發動機熄火、點火，減少怠速時產生的燃油消耗并降低排放，需要啟動時發動機快速響應（發動機啟動時間在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。

起停系統工作是有判定條件的，自動擋踩下剎車，靜止數秒后即可熄火，手動擋需要掛空擋松離合，靜止數秒后自動熄火。除了這個基本限定條件，起停系統在設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、剎車系統真空度下降到臨界點以下等等，都不會觸發起停系統。

1.1.1.1 起停系統的含義

起停系統英文翻譯為Start-Stop系統，是發動機根據起停控制策略自動熄火、重啟的一套系統。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條件時發動機就會自動熄火，從而降低整車油耗。當駕駛員有重啟的意愿和操作時，發動機自動啟動，恢復正常行駛。

新型汽車多使用發動機起停技術啟動，而車輛處于靜止狀態時，車內所需的電力將由AGM電池供應，而耗電較大的空調系統也將轉為送風機制，若靜止時間過久，會造成車內悶熱影響舒適性，可以手動將起停系統關閉。

1.1.2 起停系統的硬件組成

車輛裝配起停系統后，發動機啟動、熄火較沒裝起停系統的車輛頻繁，易損壞相關部件。為確保零部件可靠性、使用合理性、舒適性等。需對相關零部件做特殊要求。下面簡單介紹起停系統相關硬件的作用及要求。下圖為起停系統相關組成零部件：

圖1 起停系統相關零部件

起停系統相關組成零部件功能及要求：

（1）ECU：起停技術是新技術，一般的發動機控制器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）增強型起動機：一般整車起動機的使用壽命是5萬次，如果增加起停功能，熄火、起動次數增加，為保證在使用過程中正常工作，需選擇增強型起動電機，起動次數可達15-20萬次，為了快速起動，起動轉速達300轉每分鐘。

（3）高性能的發電機：帶有CAN、LIN通信功能的電壓調節器與ECU進行通信，可實現低消耗時高發電，高消耗時低發電。調節器與ECU之間的通信也可以采取硬線通信。起動機頻繁工作，耗電量大，要求蓄電池能快速充電，發電機發電量提高，普通發電機80-90A，起停系統要求發電機提高到100-110A。

（4）蓄電池：因為起動機使用次數多，耗電量大，需要大容量或深度放電蓄電池，內部不容易結塊，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，內部集成電路可有效檢測蓄電池的充放電狀態。如果ECU檢測到當前電量低，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動機以保證足夠的制動助力。

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

（8）儀表顯示：指示起、停狀態（是否允許起停），顯示當前的起停狀態。

2、起停系統整車控制策略分析

2.1 概述

通過對其他車型起停策略及相關資料研究，以及在不斷實踐過程中，總結制定以下整車起停控制策略。當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，起停系統將自動關閉發動機，再次起步時，起動機自動運轉帶動發動機快速起動。啟停系統根據事先設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慣，保證駕駛安全。駕駛員也可通過起停系統主開關關閉自動起停功能。自動起停系統使車輛更環保、更節油且發動機使用壽命也會更高。

2.2 起停系統整車控制邏輯

2.2.1 控制邏輯簡述

依據起停系統工作過程中可能出現的各種工作狀態，對起停系統功能控制邏輯進行劃分，并通過一定的關系串聯起來，形成如下起停狀態關系圖：

圖2 起停系統工作狀態關系

2.2.2 起停系統各工作狀態解析

起停功能開啟：起停主開關默認開啟，每次鑰匙置入“ON”檔，系統自動恢復為開啟狀態，并對起停系統進行檢測。起停功能關閉：起停系統處于開啟狀態下，駕駛員按下起停主開關，起停功能關閉。起停系統故障：起停系統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存在相關故障。起停系統無故障：起停系統經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已正常工作。起停開關指示燈點亮（黃色），不具備起停條件。

滿足停機使能條件：同時滿足表1中規定的所有條件，整車自動停機。

不滿足停機使能條件：表1中規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），起停開關指示燈點亮（黃色）。停機工作狀態：達到“停機使能條件”狀態后，且當前車速為0km/h，滿足停機觸發條件，發動機停機。

表1 停機工作條件

重啟工作狀態如下表：發動機自動停機后，駕駛員執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成，執行自動重啟操作。重啟觸發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

重啟失敗：表2中規定的重啟使用條件有部分未滿足，即使駕駛員執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行必要的操作，系統在判斷條件滿足的情況下執行重啟操作。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，發動機不得不重啟。表2中規定的重啟使用條件同時滿足，且表4中規定的自動重啟觸發條件至少有一條滿足。

表4 非駕駛員意愿重啟

2.2.3 起動機過熱保護條件判斷

在短時間內如果起動機連續執行起動，系統會判斷起動機本身散熱情況，當溫度過高時則禁止執行自動停機。系統根據起動機連續起動次數判斷是否過熱，每次起動時起動計數累加1，經過一定時間PT后會減小1。當累計起動計數超過A+PA時，起動被禁止，則會禁止停機。另外，設置了一個起動連續計數的抑制時間T值，用于避免起動結束后的反向電流引起的起動重復計數。

表5 各字母代號含義

3、總結

本文從汽車實際應用出發，簡單介紹了起停系統功能及組成，詳細的闡述了汽車在各使用工況下的起停控制策略，所有控制策略都是基于安全、節油、簡便、不改變駕駛習慣的前提下制定的。

[1] 余志生.汽車理論[M].北京:機械工業出版社,2006.

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

[3] 陳漢玉,俞小莉,左承基.發動機智能起停系統控制策略的研究.汽車工程.2014.

[4] 趙云峰,陳俊,朱自萍,等.中國車企起停技術發展現狀及分析.汽車工程師.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，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.007