1怠速停止起動系統工作原理

汽車怠速停止啟動系統在變速桿位于空檔時，使汽車停止，自動將發動機關閉；而當駕駛員將腳離開制動踏板時發動機又重新啟動，使汽車順利起步。當發動機重新啟動時，采用輔助蓄電池系統供應電力。當汽車停車時，如遇到堵車或紅燈，ISS通過自動關閉發動機來節省燃油。當汽車制動時，ISS進行制動能量回收。

向車用電器設備與無級變速器（CVT：Continuously Variable Transmission）油泵及加熱器用電動水泵()供應電力。CVT油泵可使車輛在怠速停止時保持穩定CVT油壓，使發動機從停止狀態啟動時具有良好的平順響應性和行駛操縱性。當發動機電子控制單元（ECU：Electronic Control Unit）判斷車輛處于制動或減速狀態時，由制動能量回收系統來實現能量回收，這時電動機發電，系統回收制動能量儲存在儲能器中。當發動機ECU判斷車輛滿足起動條件時，發動機快速啟動。

2ISS測控方案設計

為了測試車輛在怠速停止啟動工況下的運行特性，測控試驗系統如1所示，包括車輛ISS控制模塊、制動能量回收控制模塊、慣性模塊、道路阻力模擬模塊、制動踏板控制模塊、電機扭矩控制模塊、測控系統模塊等。

車輛ISS控制模塊控制信號測試信號機械傳動測控系統模塊道路模擬模塊慣性模塊電機扭矩控制模塊制動踏板控制模塊制動能量回收控制模塊信號總線制動踏板位置傳感器車速傳感器檔位傳感器加速踏板位置傳感器發動機

測控系統試驗目的是實現模擬汽車各行駛工況及運行過程，對所提出的怠速停止啟動方法及控制策略進行硬件在環仿真，以便改進系統控制方法和控制策略，達到控制系統的*優。因此試驗系統要具有汽車行駛工況、怠速停止及起動性能模擬、道路阻力模擬，再生制動能量回收等功能。

系統通過電機來模擬車輛在實際道路行駛時發動機的轉速、轉矩和功率。在制動過程中，利用電機扭矩控制模塊控制電流反向通電使負載電動機輸出一個模擬路面負載的反向扭矩，完成道路模擬環節，從而實現車輛不同道路工況的模擬。其中汽車實際道路行駛的慣量是通過慣性模塊來模擬的。

測控系統模塊通過采集車速、加速踏板位置、制動踏板位置、檔位等信號，時刻判斷車輛行駛狀態。當發動機ECU判斷車輛處于制動或減速時，切斷燃油供給，并將信號傳遞給車輛ISS控制模塊進行處理。車輛ISS-ECU再將指令通過信號總線傳給制動能量回收控制模塊，實現制動能量回收。

測控系統的制動踏板控制信號由兩部分組成，一部分來自制動踏板位置傳感器；另一部分是制動踏板控制模塊，根據制動踏板模型與制動力相關關系和制動平順性要求，模擬駕駛員執行制動行為及制動意圖。

3ISS數學模型

3.1驅動電機模型

采用電機代替發動機驅動，具有較強的可控性，有利于實現不同的工況。使電動機輸出的轉矩、轉速驅動系統與汽車在實際道路特定工況行駛時車速、加速度及車輛慣性一致。

驅動電機模擬發動機提供的扭矩為：w b R w b ef eb w f e R v R F R av J i R a J T + = 2 4（1）式中：T e－驅動電機扭矩，Nm；a車輛加速度，m/s 2；v車輛速度，km/h；i eb驅動電機動力與電磁離合器的總傳動比；i ef－驅動電機動力與飛輪的總傳動比；R w－模擬車輪半徑，m；F R－車輛在平直路面上受到的總阻力，N；R b－制動器作用半徑，m；J b－制動器與電機總轉動慣量，kgm 2；J f－飛輪轉動慣量，kgm2.

3.2道路阻力模型

道路阻力由電磁制動器來模擬實現，電磁制動器可以通過控制電磁制動器的電流實現制動力矩的控制，有：T eb =K et I eb 2ω（2）式中：K et－電磁制動扭矩常數；I eb－電磁制動器供電電流，A；ω－在特定的車速下的轉速，r/min；T eb－制動力矩，Nm.

結合汽車行駛方程，得到電磁制動器模擬車輛行駛工況輸出的力矩式中：m車輛重量，kg；g重力加速度，9.8 m/s 2；f車輛輪胎滾動阻力系數；A車輛迎風面積，m 2；z汽車制動強度；C D車輛迎風阻力系數；α液壓制動分擔率。

3.3制動踏板模型

系統制動踏板等效結構如2：s）（s k）（s d）（s F c p F 2制動踏板等效物理模型一階非線性時滯系統運動特性的數學物理方程式中：k（s）隨踏板位移量變化的彈性系數；d（s）隨踏板位移量變化的阻尼系數；F c（s）庫侖摩擦力，N；s踏板位移量， m；F p制動踏板力，N.

4ISS試驗分析

為了驗證所設計的測控方案的有效性，利用硬件在環仿真試驗平臺上對測控系統進行模擬試驗。

4為試驗車輛車速為80km/h工況下的硬件在環仿真試驗。（a）為系統驅動電機模塊的電機制動力矩的變化情況，（b）和（c）為系統道路阻力模塊的前后電磁制動力矩的變化情況。（d）和（e）為系統制動能量回收模塊的儲能器充電電流及SOC變化情況。從試驗結果可得出，所設計的ISS測控系統在硬件在環仿真試驗中，具有較強的可控性，能滿足測控要求。

5結束

汽車怠速停止啟動測控系統集成了驅動電機模塊、道路阻力模擬、制動能量回收、制動踏板等模塊。分別對車輛停止啟動系統測控過程進行了分析。

基于硬件在環仿真試驗系統進行了初步的驗證，為利用ISS測控系統對汽車節能理論和控制方法進行驗證和不斷優化提供良好的試驗平臺。