微混合動力技術 Start-Stop啟停系統(tǒng)解析

● 什么是啟停（Start-stop）技術

　　汽車行駛在擁擠的城市交通道路中，總免不了停車等紅綠燈，而發(fā)動機怠速消耗的能源是毫無意義的。啟動停車技術就是致力于最大限度減少發(fā)動機怠速時燃油的損耗，避免這部分能源的浪費，同時對節(jié)省能源與減低排放有著重要的意義。

　　那么啟動停車系統(tǒng)是怎樣工作的？遇到紅燈或塞車時，駕駛員制動使車輛停下來后，將擋位換入空擋并完全釋放離合踏板，這時控制系統(tǒng)會自動將發(fā)動機熄火，節(jié)省了怠速運轉(zhuǎn)而浪費的燃油；當綠燈放行后，駕駛員踩下離合器，發(fā)動機則自動重新啟動，掛入擋位后即可前行。

　　如果是自動擋車型操作更為簡單，駕駛員只要施加制動使車輛停止，發(fā)動機則自動熄火。在釋放制動后，駕駛員加油，發(fā)動機將自動啟動。這種節(jié)能的駕駛方式并沒有改變?nèi)藗內(nèi)粘５鸟{駛習慣，沒有帶給車主任何使用上的麻煩，卻帶來了顯著的節(jié)油減排的效果。

● Start-stop技術發(fā)展歷程

　　早在1970年，豐田公司已經(jīng)涉足啟停技術。當時嘗試在豐田皇冠車上安裝一種電子裝置，可在汽車靜止1.5秒后關閉發(fā)動機。試驗結果發(fā)現(xiàn)在東京市繁忙的交通中，運用這種新技術可使節(jié)油率提升10%。

　　1980年這種技術開始裝備于量產(chǎn)車型上銷售，菲亞特汽車的Regata與大眾汽車公司的第二代Polo皆裝備了這種技術。

　　到1994年大三代大眾Golf、Lupo(3L車型)，以及1999年奧迪A2(3L車型)都裝備有啟停技術，不過這些車型因售價高昂而銷售不理想。

　　在日本除了豐田汽車外，馬自達汽車也開發(fā)出i-Stop系統(tǒng)，在靜止怠速的狀態(tài)下重新啟動時會決定首先運作的汽缸，該汽缸的活塞會停在適當位置且汽缸內(nèi)完成掃氣行程。等系統(tǒng)判斷將重新啟動時，就噴射燃料快速點火燃燒，同時驅(qū)動啟動馬達。啟動過程耗時約0.35秒，而且相當平順。

　　此外，本田公司在1999年本土市場銷售的第一代insight車型就已裝備這種技術。2006年開始，思域混合動力車型也運用了啟停技術。本田公司運用此技術已超過十年。

　　2006年法國PSA集團的雪鐵龍公司開發(fā)名為“start-stop”的怠速熄火系統(tǒng)，搭載于雪鐵龍C2和雪鐵龍C3上。這套系統(tǒng)結合了該公司研發(fā)的sensodrive自動變速箱與電子控制的ISG可逆發(fā)電機（ISG集成了啟動馬達與發(fā)電機，是由法雷奧與日本電裝公司共同研發(fā)而成）。

　　這套系統(tǒng)也搭載于2011年小改款的標志3008 e-HDi車型上，配合1.6L柴油發(fā)動機以及制動能量回收系統(tǒng)，可節(jié)省燃油損耗達15%的效果。

　　在2008年末，菲亞特公司引用了博世公司生產(chǎn)的啟停系統(tǒng)，搭載在菲亞特500車型上。阿爾法羅密歐在同年推出MiTo車型也搭載了相同的系統(tǒng)。2009年Volvo也在DRIVe車型上運用啟停技術。

　　德國寶馬公司將啟停技術應用旗下車型多年，包括2008年后的mini系列車型。BMW一直致力于減少發(fā)動機動力的損耗，他們采用博世公司的加強型啟動馬達，在頻繁關閉、啟動的環(huán)境下比一般啟動馬達承受更多的啟動次數(shù)。

● Stop-Start系統(tǒng)的三種方式

　　Stop-Start系統(tǒng)作為混合動力車的入門技術(微混合動力)，由于成本低，節(jié)能減排效果顯著，其應用前景廣闊。目前，Stop-Start系統(tǒng)主要有三種形式：

　　分離式起動機/發(fā)電機啟停系統(tǒng)

　　采用分離式起動機和發(fā)電機的起停系統(tǒng)很常見。這種系統(tǒng)的起動機和發(fā)電機是獨立設計的，發(fā)動機啟動所需的功率是由起動機提供，而發(fā)電機則為起動機提供電能。

　　博世是這種啟停系統(tǒng)的主流供應商。這套系統(tǒng)包括高增強型起動機、增強型電池（一般采用AGM電池）、可控發(fā)電機、集成起動/停止協(xié)調(diào)程序的發(fā)動機ECU，傳感器等。

　　博世的起動電機能快速、安靜地自動恢復發(fā)動機運轉(zhuǎn)，可降低起動時油耗。這種啟停系統(tǒng)系統(tǒng)零件少，安裝方便，可應用于各種不同混合動力概念（皮帶驅(qū)動、直齒驅(qū)動和電力軸驅(qū)動）。而且系統(tǒng)的部件與傳統(tǒng)部件尺寸保持一致，因此可直接配備至各種車輛上。

　　目前全球已量產(chǎn)裝有博世Stop-Start系統(tǒng)的車型已非常多，包括有寶馬1、3、5系、X3，大眾帕薩特、高爾夫，奔馳A、B、C、E系列（部分），奧迪A6、A8，雷諾Megane，歐寶Corsa、Astra等等。

　　2009年開始，我國一些汽車廠商也與博世合作匹配Stop-Start系統(tǒng)，2010年上半年上市的長安CX30就匹配該系統(tǒng)。長城、吉利、上汽、奇瑞等自主品牌也相繼推出匹配車型。

　　集成起動機/發(fā)電機啟停系統(tǒng)

　　集成起動機/發(fā)電機是一個通過永磁體內(nèi)轉(zhuǎn)子和單齒定子來激勵的同步電機，能將驅(qū)動單元集成到混合動力傳動系統(tǒng)中。

　　法雷奧于研發(fā)成i-Start系統(tǒng)（i-Stop-Start System），它首先應用于PSA（標致-雪鐵龍集團）的e-HDi車型上。i-Start系統(tǒng)的電控裝置集成在發(fā)電機內(nèi)部，在遇紅燈停車時發(fā)動機停轉(zhuǎn)，只要一掛檔或松開制動踏板汽車會立即自動啟動發(fā)動機。

　　法雷奧將為10多個汽車制造商的50款車型配備i-Start系統(tǒng)。到2013年，將有100萬輛PSA車型裝備此系統(tǒng)。法國PSA集團、奔馳及Smart是法雷奧Stop-Start系統(tǒng)的主要客戶。

　　馬自達SISS智能啟停系統(tǒng)

　　前面介紹的兩種啟停系統(tǒng)是通過起動機來啟動發(fā)動機的，這個過程正常情況下啟動引擎是一樣的。但是Mazda的SISS智能啟停系統(tǒng)，是通過在氣缸內(nèi)進行燃油直噴，燃油燃燒產(chǎn)生的膨脹力來重啟發(fā)動機的。

　　當然要通過點燃燃油產(chǎn)生的力來啟動發(fā)動機，活塞就必須準確地停在一個正確位置才能保證啟動的順利進行。因此，運用此技術的發(fā)動機需要標記每個氣缸燃油噴射時應該處于的位置。據(jù)介紹，通過這種方式在最短0.35s就能啟動發(fā)動機，比使用電機控制的系統(tǒng)要塊一倍。

　　這種該系統(tǒng)控制智能、效率高，無需起動機就能實現(xiàn)start-stop的功能，已用于日本市場銷售的Mazda 2、Mazda 3和Mazda 6部分車型上。

　　總結：start-stop啟停技術可以使車輛暫時停車時自動停止發(fā)動機工作，從而減少燃油消耗，減低排放，尤其在那些交通擁擠的大城市運用這種技術對節(jié)能減排有著不錯的效果。在歐洲，較高的燃油價格以及排放法規(guī)相當嚴格，啟停技術已得到廣泛的應用。目前中國的啟停技術市場尚未成熟，不過在日益上漲的油價和節(jié)能環(huán)保的環(huán)境下，不久將有更多的車應用此技術。