在城市工况下，汽车有20%的时间处于怠速状态，安装怠速起停系统避免长时间怠速，对节能和环保都具有重要意义。随着汽车保有量的增加，怠速起停技术的研究显得愈发重要。超级电容作为优良的充放电元件，在近几年发展迅速，本文的研究以基于超级电容的怠速起停系统为核心，主要包括以下几个方面：结合蓄电池起动分析和滑行能量模拟，计算出起动能量和滑行能量，以此为基础，设计超级电容参数。通过分析系统的功能需求，确定了超级电容起动系统的结构和工作模式。研制了怠速起停试验台架，台架系统的功能包括：实现发动机的怠速起停；通过检测油耗判断系统节油性能；进行发动机怠速起停排放优化试验；在蓄电池与超级电容之间进行切换，利用超级电容单独起动发动机；对汽车滑行能量进行模拟，并通过超级电容回收滑行能量，用于下次起动。最后利用台架进行了相关试验，结果显示：利用容量110F，初始电压15V的超级电容起动发动机，起动参数与蓄电池基本相近，起动性能良好；在需要怠速时间超过14s时，利用怠速起停系统是节油的，根据欧洲ECE+EUDC循环工况分析，利用怠速起停系统单次循环节油32.48mL，节油率4.4%；通过超级电容回收惯性飞轮模拟的汽车滑行能量，经分析，常规交通灯路口，初速度40Km/h的汽车，滑行3.6秒所回收的能量，足够超级电容在发动机怠速停止后的起动发动机。本研究的创新点：1）提出了将超级电容引入发动机起动系统，利用超级电容单独起动发动机，适应发动机起动需要大功率供电的要求；2）提出了利用超级电容回收汽车滑行能量，提高能量利用率，保证超级电容有足够的能量,确保成功起动；3）提出了基于超级电容的怠速起停基本控制方法，实现发动机的怠速起停及超级电容的充放电控制。