汽車start-stop系統(tǒng)開發(fā)方案全解

一.啟停系統(tǒng)

1.啟停系統(tǒng)英文翻譯為：Start-Stop系統(tǒng)；

發(fā)動(dòng)機(jī)啟停系統(tǒng)是車輛行駛過(guò)程中臨時(shí)停車（例如等紅燈）時(shí)自動(dòng)熄火，當(dāng)需要繼續(xù)前進(jìn)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)重啟發(fā)動(dòng)機(jī)的一套系統(tǒng)。它通過(guò)將傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電機(jī)升級(jí)為具有怠速起停功能的加強(qiáng)電機(jī)，使得當(dāng)汽車在滿足怠速停車條件時(shí)自動(dòng)熄火節(jié)能；而當(dāng)整車再次啟動(dòng)時(shí)，怠速起停電機(jī)系統(tǒng)迅速響應(yīng)駕駛員啟動(dòng)命令，快速啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，從而省略了發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速階段

2.功能介紹：

  激活：在一定條件下，如下圖，發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)且沒(méi)有掛擋；防鎖定系統(tǒng)的車輪轉(zhuǎn)速傳感器顯示為零；電子電池傳感器顯示有足夠的能量進(jìn)行下一次啟動(dòng)，空調(diào)系統(tǒng)沒(méi)有打開等）時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于熄火狀態(tài).

 恢復(fù)：當(dāng)松開制動(dòng)踏板后，發(fā)動(dòng)機(jī)將再次啟動(dòng)。（用戶也可以通過(guò)起停系統(tǒng)主開關(guān)實(shí)現(xiàn)關(guān)閉自動(dòng)起停功能

3.啟停系統(tǒng)作用：

1)      節(jié)能：綜合油耗節(jié)油4～5%

2)      減排：減少怠速停車工況的CO₂排放

3)      降噪：減少城市交通的噪聲污染；

4)      智能起/停：降低駕駛員起/停發(fā)動(dòng)機(jī)的操作強(qiáng)度；

5)      其它：國(guó)家福利政策（第四階段“乘用車燃料消耗量評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)”中提出怠速起?？梢詼p免一定額定的燃料消耗量）

4．啟停系統(tǒng)方案（示意）：

常規(guī)起停系統(tǒng)起停零部件：

手動(dòng)擋起停系統(tǒng)零部件主要分兩部分：

（1）一部分是起停系統(tǒng)專用零件，包括蓄電池、電池傳感器、起動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、制動(dòng)真空度傳感器、離合傳感器、空擋傳感器、起停開關(guān)等

（2）另外一部分是起停系統(tǒng)配合模塊，包括車身控制模塊（BCM）、組合儀表（ICM）、空調(diào)系統(tǒng)（HVAC）、座椅通風(fēng)模塊、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）、發(fā)動(dòng)機(jī)管理單元（EMS）

6. EMS的起停控制邏輯

EMS的起?？刂七壿嬛饕ㄆ鹜Ｊ鼓苓壿?、怠速停機(jī)邏輯和發(fā)動(dòng)機(jī)起停邏輯。

（1）起停使能條件有電池電量充足、制動(dòng)真空度充足、起停系統(tǒng)無(wú)故障運(yùn)行停機(jī)（起動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、各傳感器無(wú)故障）滿足整車安全狀態(tài)（如駕駛員在座及前艙蓋閉合狀態(tài)）、起停主開關(guān)處于使能狀態(tài)、空調(diào)狀態(tài)允許起停（如制冷情況下，在外氣溫小于25度，且蒸發(fā)器出口空氣溫度小于15度；制暖情況下，在外氣溫大于10度，且水溫大于60度）、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)運(yùn)行起停等，滿足以上條件，車輛自動(dòng)起停功能開啟。

（2）怠速停機(jī)條件有車輛停止或車速低于閾值（可標(biāo)定）、檔位由其他檔位換到空擋、離合器踏板松開、油門踏板完全松開，車輛滿足以上條件，車輛自動(dòng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。

發(fā)動(dòng)機(jī)處于自動(dòng)停機(jī)狀態(tài)下，起動(dòng)邏輯分為3類：車輛需求觸發(fā)、溜坡自動(dòng)啟動(dòng)和駕駛員操作觸發(fā)。車輛需求觸發(fā)的前提是處于空擋，主要有以下幾種情況：

   a) 電池低電量觸發(fā)

發(fā)動(dòng)機(jī)怠速停機(jī)狀態(tài)下，若車輛用電將電池降低到一定程度，再進(jìn)一步降低則有無(wú)法起動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，觸發(fā)自動(dòng)起動(dòng)進(jìn)行電池充電。

  b)制動(dòng)真空度不足觸發(fā)

在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速停機(jī)狀態(tài)下，如果連續(xù)踩制動(dòng)等原因?qū)е轮苿?dòng)真空度不足，則觸發(fā)自動(dòng)起動(dòng)提供制動(dòng)真空度，防止無(wú)法制動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

  c)空調(diào)狀態(tài)觸發(fā)

在怠速停機(jī)狀態(tài)，空調(diào)根據(jù)除霧模式、內(nèi)外溫差等，判斷影響當(dāng)前駕乘舒適度，發(fā)出總線信號(hào)請(qǐng)求起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

溜坡自動(dòng)起動(dòng)條件包括空擋狀態(tài)或離合器踏板踩到底狀態(tài)、車速超過(guò)匹配值。

3）發(fā)動(dòng)機(jī)啟停邏輯：

駕駛員操作觸發(fā)條件包括處于空擋、有踩油門、離合踏板操作等判斷駕駛員的行車意圖，是起停功能策略的核心部分。離合器傳感器有2個(gè)開關(guān)量輸出，1個(gè)在離合器踏板行程踩下10%時(shí)頂開關(guān)觸發(fā)，1個(gè)在離合器踏板行程踩下90%時(shí)觸發(fā)底開關(guān)?？論鮽鞲衅魇且粋€(gè)非接觸式霍爾傳感器，通過(guò)2路PWM信號(hào)輸出判斷檔位。根據(jù)離合器和空擋傳感器的狀態(tài)可以把傳動(dòng)鏈狀態(tài)分成6種。

EMS起停功能邏輯示意如圖如下。

a: 起停功能邏輯：

    EMS根據(jù)起停使能條件、怠速停機(jī)條件和發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)條件等判斷起停功能狀態(tài)，根據(jù)起停功能狀態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的停機(jī)和啟動(dòng)。EMS對(duì)起停的控制狀態(tài)由6個(gè)，定義如下：

  [0] non-start/stop mode Reset:表示起停功能被駕駛員禁止；

  [1] Engine standby:表示發(fā)動(dòng)機(jī)處于剛上電但尚未起動(dòng)的狀態(tài)；

  [2] Engine Stopped:發(fā)動(dòng)機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)（之前運(yùn)行過(guò)，現(xiàn)在仍然是KeyOn）；

  [3] Starter restart：自動(dòng)起動(dòng)中的起動(dòng)機(jī)拖動(dòng)過(guò)程；

  [4] Engine restart：自動(dòng)起動(dòng)中的起動(dòng)機(jī)脫離但未達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速；

  [5] Engine Operation：發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；

  [6] Engine auto-stopping：發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停機(jī)過(guò)程。各狀態(tài)的轉(zhuǎn)化關(guān)系。

   b:傳動(dòng)鏈狀態(tài)圖：

   狀態(tài)1至狀態(tài)4表示傳動(dòng)鏈脫開，狀態(tài)5、狀態(tài)6表示傳動(dòng)鏈結(jié)合。從狀態(tài)1到狀態(tài)2、狀態(tài)2到狀態(tài)3的過(guò)程可以觸發(fā)停機(jī)，這一過(guò)程即處于空擋時(shí)駕駛員松離合踏板的過(guò)程；從狀態(tài)3到狀態(tài)2、狀態(tài)2到狀態(tài)1的過(guò)程可以觸發(fā)起動(dòng)，這一過(guò)程即處于空擋時(shí)駕駛員踩離合器踏板的過(guò)程。

  c:起停狀態(tài)：

7.低電壓保護(hù)：

起動(dòng)機(jī)工作瞬間大電流，會(huì)顯著拉低蓄電池電壓。低溫冷起動(dòng)、長(zhǎng)期停機(jī)等極端條件下，蓄電池電壓有可能低至7V，甚至更低。車內(nèi)各控制器的要求電壓范圍為9V-16V，導(dǎo)航、音響、儀表等安全電壓要求10.5V以上，雨刮、大燈等功率型用電器在不同電壓下響應(yīng)差異顯著。因此，該系統(tǒng)主要有兩種低電壓保護(hù)方式。首先是預(yù)留DCDC配置，保護(hù)導(dǎo)航儀

兩種低壓保護(hù)方式對(duì)比示意圖：

二.A5啟停原理及操作實(shí)例：

1.顯示和操縱

 這個(gè)綠色指示燈表示：智能起停系統(tǒng)已將發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉了.

配備手動(dòng)變速器的車

(1)將車輛制動(dòng)至停住,將手動(dòng)變速器置于空擋,松開離合器踏板,智能起停系統(tǒng):將發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，組合儀表上亮起綠色指示燈。

(2)踩下離合器踏板,智能起停系統(tǒng):起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，指示燈熄滅。

 這個(gè)白色指示燈表示：發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止功能暫時(shí)不可用。

配備雙離合器變速器的車

(1)將車輛制動(dòng)至停住,智能起停系統(tǒng),將發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，組合儀表上亮起綠色指示燈。

(2)松開制動(dòng)踏板,智能起停系統(tǒng):起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，指示燈熄滅。

自動(dòng)啟停功能的前提條件

1. 司機(jī)車門和發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋必須已關(guān)閉。

2. 司機(jī)安全帶已經(jīng)系好。

3. 車輛自上次停車起車速已達(dá)到4km/h。

4. 未接掛車1)。

2、功能的前提條件

 下述情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)被自動(dòng)關(guān)閉:

1. 發(fā)動(dòng)機(jī)還沒(méi)有達(dá)到讓智能起停系統(tǒng)工作的最低溫度。

2. 未達(dá)到空調(diào)所選溫度。

3. 車外溫度非常高或者非常低。

4. 前風(fēng)擋玻璃在除霜。

5. 泊車輔助已激活。

6. 蓄電池充電過(guò)低（電量不足）。

7. 大幅度轉(zhuǎn)動(dòng)了方向盤或者有轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。

8. 先前掛了倒檔了。

9. 車輛停在斜度很大的坡上。

3、自動(dòng)再次起動(dòng)

1. 下述情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)被智能起停系統(tǒng)自動(dòng)起動(dòng)：

2. 車輛開始移動(dòng)了。

3. 要給前風(fēng)擋玻璃除霜。

4. 空調(diào)所選溫度與車內(nèi)溫度相差比較懸殊。

5. 制動(dòng)壓力過(guò)小。

6. 蓄電池充電過(guò)低（電量不足）。

7. 電流消耗過(guò)大。

4、司機(jī)手動(dòng)再次起動(dòng)

 如果司機(jī)進(jìn)行了下述操作，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)被智能起停系統(tǒng)起動(dòng)：

1. 選擇了除霜模式。

2. 關(guān)閉了智能起停系統(tǒng)。

3. 打開了發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋。

4. 將方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)了一定量。

5. 關(guān)閉了電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)。

6. 將選擋桿置于倒檔位置。

5、幾種使用方式說(shuō)明

a:智能起停系統(tǒng)與自適應(yīng)定速巡航(ACC)

合用配備雙離合器變速器的車自適應(yīng)定速巡航功能在走走停停的交通狀況時(shí)，可以為司機(jī)提供幫助。如果識(shí)別出的、在本車前面行駛的物體停住了，那么就會(huì)在系統(tǒng)能力范圍內(nèi)對(duì)車輛實(shí)施制動(dòng)并將車輛停住。在智能起停系統(tǒng)已激活時(shí)，在滿足某些條件時(shí)會(huì)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。除了常見的智能起停系統(tǒng)接通條件外，在這種情況時(shí)滿足下述條件的話，會(huì)再次起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)：本車前面行駛的車輛起步了；拉動(dòng)了ACC操縱桿；輕踩了油門踏板。

b:智能起停系統(tǒng)與起步輔助系統(tǒng)或者電動(dòng)機(jī)械式駐車制動(dòng)器合用

  配備雙離合器變速器的車在起步輔助系統(tǒng)已激活時(shí)，如果將車輛制動(dòng)到停住且通過(guò)智能起停系統(tǒng)關(guān)閉了發(fā)動(dòng)機(jī)，那么可以將腳移離制動(dòng)踏板，發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)起動(dòng)。車輛通過(guò)起步輔助系統(tǒng)或者（如果停車時(shí)間較長(zhǎng)的話）通過(guò)電動(dòng)機(jī)械式駐車制動(dòng)器被停住。在踩下油門踏板時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)才會(huì)再次起動(dòng)。

c:配備手動(dòng)變速器的車

 配備手動(dòng)變速器的車，也是通過(guò)起步輔助系統(tǒng)或者通過(guò)電動(dòng)機(jī)械式駐車制動(dòng)器被停住的，只是在踏下離合器踏板時(shí)才會(huì)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)（就像智能起停系統(tǒng)上常見的那樣）。

d:選擋桿位置P的間歇工作模式

 配備雙離合器變速器的車(示例)發(fā)動(dòng)機(jī)已被智能起停系統(tǒng)關(guān)閉了且選擋桿在位置P。發(fā)動(dòng)機(jī)這時(shí)可因例如空調(diào)方面的請(qǐng)求而重新起動(dòng)，且在達(dá)到要求的溫度（空調(diào)裝置取消了停機(jī)禁令）時(shí)智能起停系統(tǒng)也可再次關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。

e)由司機(jī)操作而后續(xù)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)

 發(fā)動(dòng)機(jī)已被智能起停系統(tǒng)關(guān)閉了。司機(jī)選擇了除霜功能，發(fā)動(dòng)機(jī)就又起動(dòng)了。司機(jī)關(guān)閉了除霜功能，發(fā)動(dòng)機(jī)就又再次關(guān)閉

三．基本啟停系統(tǒng)拓展升級(jí)：

1.滑行熄火啟停系統(tǒng)：

 作為基本啟停系統(tǒng)的補(bǔ)充，在一些汽車上開發(fā)了滑行熄火啟停系統(tǒng)，即車輛滑行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停機(jī)，此時(shí)車輛處于滑行，發(fā)動(dòng)機(jī)隨車速逐漸為零，起到節(jié)油效果，由于發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于反拖作用，在停穩(wěn)過(guò)程中平順性會(huì)略差，同時(shí)該系統(tǒng)硬件與常規(guī)起停系統(tǒng)相同。

2.制動(dòng)能量回收系統(tǒng)：.

(1)定義：

制動(dòng)能量回收系統(tǒng)（Braking EnergyRecovery System）是指一種應(yīng)用于汽車或者軌道交通上的，能夠?qū)⒅苿?dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，并將其存儲(chǔ)在電容器內(nèi)，在使用時(shí)可迅速將能力釋放的系統(tǒng)

（2）系統(tǒng)

制動(dòng)能量回收系統(tǒng)包括與車型相適配的發(fā)電機(jī)、蓄電池以及可以監(jiān)視電池電量的智能電池管理系統(tǒng)。制動(dòng)能量回收系統(tǒng)回收車輛在制動(dòng)或慣性滑行中釋放出的多余能量，并通過(guò)發(fā)電機(jī)將其轉(zhuǎn)化為電能，再儲(chǔ)存在蓄電池中，用于之后的加速行駛。這個(gè)蓄電池還可為車內(nèi)耗電設(shè)備供電，降低對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的依賴、發(fā)動(dòng)機(jī)油耗及二氧化碳排放

（3）原理

 在一般內(nèi)燃機(jī)汽車上，當(dāng)車輛減速、制動(dòng)時(shí)，車輛的運(yùn)動(dòng)能量通過(guò)制動(dòng)系統(tǒng)而轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并向大氣中釋放，而在帶啟停系統(tǒng)即混合動(dòng)力車上，這種被浪費(fèi)掉的運(yùn)動(dòng)能量已可通過(guò)制動(dòng)能量回收技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿?chǔ)存于蓄電池中，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)能量。例如，當(dāng)車輛起步或加速時(shí)，需要增大驅(qū)動(dòng)力時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)力成為發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助動(dòng)力，使電能獲得有效應(yīng)用。

  一般認(rèn)為，在車輛非緊急制動(dòng)的普通制動(dòng)場(chǎng)合，約1/5的能量可以通過(guò)制動(dòng)回收。制動(dòng)能量回收按照混合動(dòng)力的工作方式不同而有所不同。

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