[发明专利]基于燃油发动机的起动系统及汽车

说明书

一种基于燃油发动机的起动系统及汽车，所述系统包括：超级电容、单向DC/DC变换器、发电机、起动机和起动系统控制器，所述起动系统控制器分别与所述超级电容及所述单向DC/DC变换器连接，根据起动所述起动机的起动信号，以及所述超级电容的输出电压，控制所述单向DC/DC变换器导通或关断，在所述单向DC/DC变换器导通时，所述单向DC/DC变换器对所述超级电容的输出电压进行电压转换后向所述起动机供电。本发明方案可以有效地管理超级电容存储的能量，有利于延长超级电容在起动机起动时的供电时间，减少蓄电池单独向起动机供电的机会，从而延长蓄电池的寿命。

技术领域

本发明涉及汽车的起动技术领域，尤其是一种基于燃油发动机的起动系统及汽车。

背景技术

随着我国经济持续快速发展，汽车产业日益繁荣。目前市场上的汽车主要以燃油车为主，通过燃油发动机提供动力，包括汽油发动机和柴油发动机。

燃油发动机常用的起动方式为起动机起动，当起动机轴上的驱动齿轮与发动机飞轮周缘上的环齿啮合时，起动机旋转产生的电磁转矩通过飞轮传递给发动机的曲轴，使燃油发动机起动。

现有的起动机大都采用蓄电池作为能量供应单元，但是起动过程中的大电流冲击会对蓄电池本身造成伤害。这是因为，在起动初始瞬间，起动机不产生感生电势，导致起动瞬间电流极大，而蓄电池长期进行大电流放电，将导致蓄电池极板过度极化现象，进而使寿命大大缩短。

上述问题随着启停系统的开发更加凸显出来。具体而言，由于在汽车行驶中，发动机有相当部分时间处于怠速状态，约有5％的燃油消耗在怠速状态下，为降低燃油消耗和排放，启停系统被开发出来。具体而言，在汽车等待信号灯或者堵车时，自动关闭发动机；当要继续行驶时，踩下离合器踏板或是松开制动踏板，发动机立即重新起动。通过启停系统的调节，达到减少汽车怠速工况下所产生的燃油消耗和尾气排放。另外，汽车驾驶员在释放油门踏板或刹车使车辆减速时，将产生多余的能量，往往都变成热量消散在空气中，将制动能量回收，进而通过发电机对这部分能量重新利用，在汽车制动过程中向蓄电池充电，有助于提高汽车的燃油经济性。

由于启停系统的应用，汽车的起动次数、频率增加，导致蓄电池充放电的频率也相应地增加，更大程度上使蓄电池寿命减少。并且由于蓄电池的布置空间有限，非常紧凑，频繁的充放电使得热量发生积累，进而使蓄电池暴露在高温环境中造成高温失效。进一步地，当蓄电池向其它电气负载充电时，还将对其它电气负载和整车电气系统产生影响。

超级电容有望取代蓄电池作为另一种能量供应单元。这是因为超级电容具有充放电效率高(能够达到99％)、循环寿命长(可以达到100万次)、温度适用范围宽(-40℃～65℃)的优点，能够高效利用瞬态制动回馈的功率。但是与蓄电池相比，超级电容容量较小，单次充放电的能量有限，导致在面对持续大强度的制动能量回收时，能力受限。为了兼顾蓄电池和超级电容的优点，现有技术已有将二者共同使用的方案，例如在一种复合储能技术中将蓄电池和超级电容并联，从而实现为起动机提供起动能量来源，以及进行制动能量回收。

但是，在现有技术中，容易出现因为超级电容在汽车起动时供能不足，导致蓄电池单独向发动机进行大电流供电的情况，从而又发生上述影响蓄电池寿命的问题。这是因为在供应能量的过程中，随着电能输出，超级电容的输出电压将逐渐降低，直至降低至工作电压下限值(例如8V)时，为了保护发动机、超级电容及其它电气负载不受低压影响，不得不停止超级电容对外供电。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种基于燃油发动机的起动系统及汽车，根据超级电容的输出电压控制单向DC/DC变换器导通或关断，可以有效地管理超级电容存储的能量，有利于延长超级电容在起动机起动时的供电时间，减少蓄电池单独向起动机供电的机会，从而延长蓄电池的寿命。