STT智能启停系统

STT智能启停系统研究一、概念STT是STOP&START的简称。STT智能节油系统是一套控制发动机启动和停止的系统。通过在传统发动机上植入具有怠速起停功能的加强电机，使汽车在满足怠速停车条件时，发动机完全熄灭不工作。当整车再需要启动前进时，怠速起停电机系统迅速响应驾驶员启动命令，快速启动发动机，瞬时衔接，从而大大减少油耗和废气排放。该系统通过电脑判断车辆的状态，例如车辆在红灯、堵塞等停滞状态，电脑可以控制发动机自动停止运行，并且停止运行阶段，并不影响车内空调、音响等设备的使用。二、启停系统组成启停系统主要包含EMS(EngineManagementSystem)、SSM（Start&StopModule）、空挡传感器、离合传感器、AGM蓄电池、电池传感器、启停专用起动机、BCM等。智能启停技术的核心控制由EMS(EngineManagementSystem发动机管理系统)完成．其系统总体构成如图1所示。1、启停发动机管理系统启停控制策略由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。图1智能起停系统架构为了确保起动机控制的安全性，除了EMS发出起动机启动信号外，同时在起动机控制逻辑上，手动变速器车型串联了SSU(Start&StopUnit，起停控制器)，双离合变速器车型串联了TCU(TransmissionControlUnit，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，触发起动机启动。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使传动链继电器和起动继电器同时吸合。起动机带动发动机快速启动。2、增强型起动机系统装备启停系统的发动机需要频繁启动，因此对起动机的耐久寿命提出了更高的要求。智能启停系统要求起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。起动机工作时产生约600A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，可以采用起动机集成ICR(浪涌电流控制图3起停控制传动链串联原理图图2EMS主要采集的模块和传感器信号继电器)或整车增加DC—DC(directcurrent—directcurrent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，降低起动机启动时的电压降，从而降低负载端电压降，稳压范围在9～13V，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11．5～12．5V，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。图4ICR继电器工作电路3阀控式AGM蓄电池起停发动机频繁启动造成普通富液式铅酸蓄电池已经不再适用，阀控式AGM(AbsorptiveGlassMat超细玻璃纤维)铅酸蓄电池由于其全封闭的结构．采用无纺玻璃纤维毡隔板和铅钙合金板栅，解决了酸液分层的问题．提高了铅膏的粘附性。大幅提升了蓄电池的使用寿命，适用于目前智能启停系统的技术要求。阀控式AGM铅酸蓄电池主要由槽盖、安全阀、极板、隔板组成，典型的阀控式AGM铅酸蓄电池的构成如图6所示。AGM铅酸蓄电池采用的材料、结构工艺与普通富液式铅酸蓄电池的差异见表1。经脉冲放电测试，AGM蓄电池脉冲放电寿命可达到1100h。图5DC-DC稳压模块工作电路组件富液式铅酸蓄电池阀控式AGM蓄电池槽盖结构槽侧壁厚2.0mm左右；材料：PP需要承受内压，槽侧厚度5mm；材料：PP安全阀无6个安全阀隔板PE隔板超细玻璃纤维隔板，100%吸附电解液，避免分层；使氧气与氢气生成水板删结构拉网板，废料少，无边框；材料：铅锑合金连冲板，板栅带框筋；材料：铅钙合金极板群组材料：硫酸铅材料：铅钙合金，铅钙合金减少负极析氧量，减少自放电量图6AGM铅酸蓄电池构成表1AGM蓄电池与富液式铅酸蓄电池区别三、实现条件1、启停系统怠速停机/启动逻辑启停系统控制逻辑主要是通过对整车安全状态(4门与发动机罩开闭状态等)、传动链状态、蓄电池电量、制动真空度、空调请求、行驶工况来判断是否怠速停机和启动。怠速停机判断流程如图7所示。启停功能开启，车辆处于怠速时，EMS将对整车状态进行判断，在4门和发动机罩关闭、电池电量高于50％、制动真空度高于设定值、起动机热状态满足限值、发动机水温在范围内、空调请求和车内温度满足条件(10°车内温度33°)、坡度小于2°时，发动机执行自动停机。停机过程中，若整车状态出现任一条件不满足或驾驶员踩下离合踏板时，车辆发动机将自动起动。2、整车改进智能启停技术可以在已有车型技术基础上，加强蓄电池、起动机的耐久寿命，增加传感器，对EMS(EngineManagementSystem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图7怠速启停判断流程停机／启动序号零件名称状态说明1蓄电池传感器新增检测电池电量、状态、作为起停判断条件2制动真空度传感器布置在真空助力器壳体上，实时检测制动真空度，作为起停判断条件，保证制动安全3起停控制器（SSU)对离合信号、空档信号进行处理，驱动传动链状态继电器4空档传感器MT变速箱体增加非接触式空挡传感器，2路输出，作为传动链状态判断依据5起停主开关硬线开关，起停的使能条件，EMS软件判断开关状态，自动复位开关，常态为关闭状态，按下导通6离合器传感器需要离合器主缸变更，增加非接触式传感器，2路输出，作为传动链状态7起动机硬件或结构变更更换为带ICR稳压装置，25万次耐久寿命的高耐久性起动机8蓄电池更换AGM蓄电池9线束根据系统配置做对应变更10离合器配合离合器传感器变更11变速箱配合空档传感器布置变更12EMS（发动机管理系统）软件变更增加起停控制逻辑13ICM(组合仪表）增加起停状态显示灯表2整车加装智能启停装置所需改进三、经济性能及意义1、经济性能通过此项技术在一般路况条件下可以节约5%的燃油，而在拥堵路段中最高可以节约15%左右的燃油。据权威机构测试，此项技术的使用将使一辆普通轿车每年节省10%～15%的燃料，有专家测算，对于一款1.6L排量、汽油价格在6元/升时，对一个家庭而言，使用STT车型一年可以节省油费近2000元钱。2、意义随着“哥本哈根气候会议”的召开以及中国两会上关于“新能源汽车发展规划政策”的讨论，新能源汽车发展再次成为业内关注的焦点。可以预计，未来的中国汽车市场将是新能源车大行其道，传统能源车渐渐退出历史舞台的趋势。相对于新燃料应用、混合动力、再生制动能量回收等复杂的节能科技，STT技术具有科技系统原理简单，实用性高的技术优势，该技术为汽车厂商实现“低碳经济”提供了一条低成本之道。