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摘要：本文对启停系统进行研究，详细分析实现智能启停系统的关键技术方案，阐述智能启停系统的控制逻辑，并在某车型上进行了样车改制及整车NEDC循环试验。试验结果表明，智能启停系统能够实现4.2％的节油效果。
启停系统（Start Stop System）是一项微混合动力技术。该系统使汽车在等待红灯或者堵车等情况下暂停发动机工作，当车辆感受到驾驶员的起步意图时，快速启动发动机。启停系统在城市工况可以有效降低怠速油耗，减少汽车有害气体的排放。相对于重混合和纯电动技术，启停系统能够在新开发车型或已有车型上进行较小的技术改进，快速达到降低油耗的目的，预计在2015～2016年推向市场的新车型中，大部分都将搭载启停系统。对于启停系统的实现方式，主要有BSG（Belt -drivenStarter/Generator皮带传动启动／发电一体化电机）和智能启停技术（Smart Start-Stop）两种。BSG使用了集成式的启动一发电机一体化技术，除了能够实现怠速停机和快速启动功能外，还有制动能量回收的作用，但由于整体的动力传动系统布置和匹配相对于非启停车型发生了较大的变化，因此在已有车型或者小改款车型采用BSG技术，在工程周期和成本方面存在一定的困难。智能启停技术可以在已有车型技术基础上，加强蓄电池、启动机的耐久寿命，增加传感器，对EMS（Engine ManagementSystem发动机管理系统）重新进行控制策略开发和数据标定，来实现发动机快速的停机／启动。本文主要研究了智能启停技术对于已有车型技术升级的系统性工作，并对该系统进行了排放和油耗试验，达到了预期的开发效果。
1 智能启停技术系统构成
智能启停技术的核心控制由EMS完成，其系统总体构成如图1所示。
1.1启停发动机管理系统
整车启停控制策略由EMS集中控制，为了确保发动机停机和启动的安全性和舒适性，EMS根据整车传感器和相关电器模块发出的状态信号来控制发动机启动／停机。EMS主要采集的信号如图2所示。
为了确保启动机控制的安全性，除了EMS发出启动机启动信号外，同时在启动机控制逻辑上，手动变速器车型串联了SSU（Start＆Stop Unit，起停控制器），双离合变速器车型串联了TCU（TransmissionControl Unit，变速器控制单元），用于检测传动链的状态，判断是否能够吸合传动链继电器，触发启动机启动。串联回路的控制原理如图3所示。
在接收到离合器传感器和空档传感器信号后，EMS和SSU/TCU使传动链继电器和启动继电器同时吸合，启动机带动发动机快速启动。
1.2增强型启动机系统
装备启停系统的发动机需要频繁启动，因此对启动机的耐久寿命提出了更高的要求。智能启停系统要求启动机耐久寿命由非启停车辆的3.5万次提高到20万次以上，所采用的结构和材料都发生了较大的变化，驱动齿轮的支承由铜套改为滚针轴承，电刷和动铁心采用高寿命材料。启动机工作时产生约600 A电流会瞬间拉低整车系统的电压，发动机的频繁启动增加了整车电压过低带来EMS/TCU重启的风险。在启停系统的设计中，可以采用启动机集成ICR（浪涌电流控制继电器）或整车增加DC-DC（direct current-direct current直流一直流）模块用于稳定整车供电的电压。ICR继电器通过限流电阻消减峰值电流，降低启动机启动时的电压降，从而降低负载端电压降，稳压范围在9～13 V，工作电路如图4所示。DC-DC模块通过主动稳压的方式，稳压范围在11.5～12.5 V，在测试过程中可以明显改善仪表、导航、背光灯等元件由于启动过程电压降低造成的亮度变化。DC-DC稳压模块工作电路如图5所示。
启停发动机在从停机。启动过程中出现的时间延迟过长将直接影响频繁启动的舒适性，从发动机的启动时间分析，有以下公式：
式中：Td----启动机工作转矩；Tr----发动机阻力矩，由发动机特性决定；J----发动机转动惯量；ω----发动机角加速度；n----启动机转速；P----启动机功率。
根据公式（1）（2）可知，发动机的启动时间与启动机转矩、功率成正比，因此选用1.6 kW增强型启动机代替原有1.4 kW普通启动机，经实车测试，启动时间由0.6s减少到0.5s，驾驶员基本上感受不到停滞感。
