摘要：本文介绍起停系统在商用车上的应用情况，阐述起停系统的核心技术和关键零部件，并以IVECO车型为例，对起停系统进行节油率的对比测试。

    为减少机动车污染排放，北京拟立法规定车主在停车超过3 min时应熄火。北京还就此举行立法听证会，这看起来有点“管太宽”的规定引起了热烈争议。停车3 min熄火，对减少污染的问题，不存在争议。有争议的是制度的可操作性，对车辆有无损害，以及乘员适应感等。值得庆幸的是目前已经有了成熟的汽车技术手段来“一步到位式”解决停车熄火的难题，这就是“启动／停止”的技术。

    1 商用车起停系统核心技术介绍
    起停技术并不复杂，可以根据车辆遇到交通信号灯这种典型工况来说明其工作原理。当红灯亮起，驾驶员踩下制动踏板，停车摘档。这时候，Stop-start系统自动检测：发动机空转且没有挂档；底盘系统的车轮转速传感器显示为零；电子电池传感器显示有足够的能量进行下一次启动。满足这3个条件后，发动机自动停止转动。而当信号灯变绿后，驾驶员踩下离合器，随即就可以快速启动发动机。驾驶员挂档、踩油门，车辆快速启动。
    虽然起停系统的匹配性很高，但它毕竟是一个集成系统，涉及到车辆的发动机、制动系统、安全性和舒适性，因此需要整车厂和供应商共同确定系统控制策略。实现发动机的启动和停止，目前主流技术路线有两种：一种是博世的增强型启动机技术和法雷奥的ReStart技术，一种是法雷奥的i-StARS技术。使用起停系统后因起停次数增加，对启动机的寿命要求大大提高。增强型启动机和ReStart都是在不改变原有启动机结构的情况下，对其关键机械件、运动件和易损件进行加强设计来达到这种要求，并通过紧凑性设计。法雷奥的i-StARS技术则将启动机集成到发电机中，取消了传统启动机。集成发电／启动机通过内置控制模块，实现启动、发电功能的自动切换。起停系统的技术实现，博世公司提供了一个标准的实现策略，如图1所示，该策略涉及5个方面：控制软件、起停、能量管理、安全和舒适。

    博世起停系统的一般控制逻辑如下：当车辆停止并处于空档，电池电量充足，制动真空度充足，发动机状态良好，且满足安全条件（驾驶员在座、发动机前舱盖闭合等）时，起停系统控制发动机熄火。当制动真空度不足，或电池电量不足，或起停系统主开关断开，或踩下油门踏板，或车辆速度超过限值，或不满足安全启动前提条件时，发动机会保持在发动状态不停机。部分车型还对空调状态进行检测和控制，其电控架构如图2所示。

    起停系统先进的技术，首先体现整个系统的寿命上。起停系统以减少整车的怠速时间来达到节油的目的，这样启动机的启动运行次数大大提高。以博世公司L系列启动机为例，通过强化轴承、加强行星齿轮机构、采用经强化的齿轮啮合机构、优化换向器等措施，延长启动机的寿命，如图3所示。通过采用以上专门的技术，保证启动机在车辆整个使用寿命中频繁启动而不损害。以BOSCH公司S78平台减速启动机为例，适用于2.0～2.8 L的柴油机，按BOSCH内部标准要求，启动机的使用寿命达到30万次。部分用于汽油机的起停启动机，因为发动机排量小、启动扭矩较小等因素，启动机的使用寿命能达到40万次以上。

    使用起停系统后，发动机会频繁启动，对整车电气系统能量平衡以及蓄电池的使用寿命产生不利影响。为了解决这些问题，需要对蓄电池和发电机使用新的技术。
    1.1增加AGM型蓄电池
    AGM型蓄电池是专为起停系统研发的。它也是铅酸型蓄电池，但和普通蓄电池不同的是，它内部没有自由流动酸液，酸液都被集成在纤维状组织中，以此减少酸液密度分层、极板电解质脱落这两个造成蓄电池老化的主要因素的影响，同时纤维组织存在也减少了离子移动过程中的阻力，因而，AGM蓄电池比普通蓄电池寿命更长，深度放电能力也更强。使用蓄电池传感器，随时监控蓄电池的充电状态，系统在关闭发动机前都会先判断当前蓄电池的电量是否足够重新启动发动机，只有当电量充足时才允许发动机熄火。如果发动机熄火时间较长，用电器持续用电，使蓄电池亏电达到某个预先设置的限值时，系统会立刻退出熄火状态，启动发动机补充电能，以此避免发动机因蓄电池电量不足而无法重新启动，给驾驶者带来不便。系统是通过传感器连续测量蓄电池充放电电流、电压和内部温度等参数，并根据模型计算出蓄电池的状态的，因此传感器和蓄电池之间需要进行匹配。
    1.2增加多功能调节器
    由于起停系统在驻车怠速时关闭发动机，这样发电机在整个驾驶循环内总的发电量会减少，为保证系统电能平衡，最简单的办法是使用功率更大的发电机，但更好的办法是使用多功能调节器，优化发电机与整车的匹配，同时提高发电机的效率。使用多功能调节器的发电机，能够在ECU的控制下，实现两个有用的功能：一是能够根据蓄电池亏电程度，合理设置充电参数，提高充电效率，并减缓蓄电池的老化；二是能够根据车辆行驶状况，在发动机扭矩资源紧张的时候，减少发电机的扭矩需求，而在扭矩充裕的时候，适当提高发电功率。同时，高效发电机技术本身也是一项节能技术，因为发出同样的电量消耗的燃油更少。目前的高效发电机效率能够达到70%，相比普通发电机节能约1%。
    1.3增加DC/DC稳压控制器
    部分带有起停功能的汽车，为了安全和减少客户对起停功能的不适应，装有DC/DC稳压控制器。在起停系统中，启动造成的电池电压跌落，一方面会造成一些用电器的重启而影响舒适性，另一方面欠压也会影响用电器的使用寿命。DC/DC在这种欠压环境下，能给如下这些用电器提供稳压：导航仪，CD机，内饰灯，ABS，空调控制面板和仪表等。
    1.4增加安全模块
    安全模块包括4个传感器：前盖开关、变速器档位开关、制动真空传感器、门锁开关。当前舱盖或车门打开，或者档位不在空档时，出于安全目的，发动机不能被自动启动。而当制动真空度不足时，发动机应该被启动。在仪表上增加显示功能是为方便驾驶员掌握车辆运行状态信息的。
    1.5改进凸轮轴相位传感器和凸轮轴的目标轮
    为了减少发动机启动时对乘客的冲击，增加整车舒适性，则要求尽可能减少启动机拖动发动机启动的时间。起停系统常用的解决方案是改进凸轮轴相位传感器和凸轮轴的目标轮。具体方案是将目标轮由4+1齿改为3齿。4+1齿信号轮支持跋行回家功能。4代表缸数，另加的1个齿用于产生同步信号，最坏情况下，需要1圈以上，才可实现曲轴与凸轮轴同步。而3个齿信号轮既支持跋行回家功能又支持快速启动功能。90°凸轮轴以后，即可实现曲轴与凸轮轴同步，具体原理如图4所示。

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