一种高低压联合起动车辆发动机的方法技术

本发明专利技术提供一种高低压联合起动车辆发动机的方法，该方法通过设置n1为高压进入转速，n2为发动机点火转速；起动开始时低压起动系统单独工作，拖动车辆发动机升至转速n1时高压起动系统加入，联合低压起动系统共同作用，拖动发动机至点火转速n2。本发明专利技术提供的技术方案够联合高低压起动系统的总能量，按照给定的起动策略，合理分配低压系统中蓄电池、起动电机和高压系统中超级电容、飞轮发电机在起动过程中的出力时间，完成发动机的冷起动过程，解决了车辆低温冷起动的难题。能够节约部件功率，降低系统成本，可靠性高，起动成功率高并减少了部件的故障发生率。

【技术实现步骤摘要】
一种高低压联合起动车辆发动机的方法
本专利技术涉及一种起动车辆发动机的方法，具体讲涉及一种高低压联合起动车辆发动机的方法。
技术介绍
在传统车辆中，一般采用低压供电体制，起动系统由低压蓄电池、起动电机和传动机构组成。发动机起动时，由低压蓄电池供电，起动机通过传动机构与发动机飞轮齿圈啮合，将起动机转矩传递给发动机，当起动后起动机与齿圈自动分离，完成起动过程。随着车辆领域各项新技术的发展，在国外、国内航空领域及陆上装备中，高压电源系统应用越来越多，供电体制大多采用低压28V和高压270V直流并存的混合供电。高压供电体制下，起动系统一般由超级电容，飞轮发电机、控制器组成。发动机起动时，由超级电容供电，飞轮发电机转子与发动机输出轴连接，通过控制器将超级电容提供的高压直流电逆变为三相交流电，输入到飞轮发电机绕组中，驱动飞轮发电机转动，带动发动机完成起动过程。由于受到环境温度的影响，车辆在低温环境下起动条件比较恶劣，需要克服的发动机及传动系统静摩擦阻力较常温时更大，发动机点火也较常温困难。采用低压起动时，经常出现起动电机转速到90—100r/min时由于蓄电池放电能力不足，后继无力，打齿等现象导致起动失败。采用高压起动时，飞轮发电机输出堵转转矩，需要超级电容持续大电流放电，而超级电容的容量不足以支撑长达数秒或十数秒的起动过程，电压急剧下降到零伏，无法起动。而如果按照低温环境下的功率扭矩选择蓄电池、起动电机、超级电容、飞轮发电机和控制器，又会造成绝大多数工况下的功率浪费，增加成本，而且占用车辆安装空间，不经济。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本专利技术提供一种高低压联合起动车辆发动机的方法。本专利技术提供的技术方案是：一种高低压联合起动车辆发动机的方法，其改进之处在于：所述方法使用的系统包括高压起动系统和低压起动系统，所述方法包括以下步骤：步骤1：设置所述车辆发动机的高压进入转速n1、点火转速n2；其中n1<n2；步骤2：接收到联合起动命令时，低压起动系统起动所述车辆发动机；步骤3：采集所述车辆发动机转速n，根据判断所述车辆发动机转速n是否达到所述高压进入转速n1，确定进行步骤4或步骤5；步骤4：是，高压起动系统加入，联合所述低压起动系统共同工作，带动所述车辆发动机转动，转至步骤6；步骤5：否则，跳转至所述步骤3；步骤6：根据判断所述高压起动系统的起动时间是否达到起动限定时间t，确定进行步骤7或步骤8；步骤7：是，高压起动系统和低压起动系统退出；步骤8：否则，采集所述车辆发动机转速n，根据判断所述车辆发动机转速n是否达到所述点火转速n2确定进行步骤7或步骤9；步骤9：否则，跳转至所述步骤6。优选的，所述低压起动系统包括蓄电池、起动机和传动机构，所述蓄电池连接并提供电源给所述起动机，所述起动机通过传动机构与所述车辆发动机的飞轮齿圈啮合。优选的，所述高压起动系统包括超级电容、飞轮发电机和飞轮发电机控制器；所述超级电容通过飞轮发电机控制器与所述飞轮发电机相连，所述飞轮发电机的转子与所述车辆发动机的输出轴相连，所述飞轮发电机控制器通过将所述超级电容提供的高压直流电逆变为三相交流电，输入到所述飞轮发电机的绕组中，驱动所述飞轮发电机带动所述车辆发动机转动。进一步，所述飞轮发电机控制器检测所述车辆发动机转速n和所述高压起动系统的起动时间；当所述车辆发动机转速n小于所述高压进入转速n1时，所述飞轮发电机控制器输出电流为0；当所述车辆发动机转速n大于或等于所述高压进入转速n1，且在所述高压起动系统的起动时间达到起动限定时间t之前到达点火转速n2时，所述飞轮发电机控制器输出电流i由0经过时间t1逐渐增大到最大电流设定值I，然后由最大电流设定值I按照斜率Ki降至所述车辆发动机达到所述点火转速n2时对应的所述飞轮发电机控制器输出电流I1，最后由所述输出电流I1经过时间t2逐渐减小到0；当所述车辆发动机转速n大于或等于所述高压进入转速n1，且在所述高压起动系统的起动时间达到起动限定时间t之前没有到达点火转速n2时，所述飞轮发电机控制器输出电流i由0经过时间t1逐渐增大到最大电流设定值I，然后由最大电流设定值I按照斜率Ki降至所述高压起动系统的起动时间达到起动限定时间t时对应的所述飞轮发电机控制器输出电流I2，最后由所述输出电流I2经过时间t3逐渐减小到0。优选的，所述高压进入转速n1的取值范围是90-100r/min，所述点火转速n2的取值范围是180-200r/min。优选的，所述高压起动系统的起动限定时间为10s。进一步，所述时间t1、t2和t3的取值范围均为0.5-1.5s，所述斜率Ki的取值为-0.7，所述最大电流设定值I为所述飞轮发电机控制器所能输出的最大电流值，其取值根据所述车辆发动机的具体型号、所述高压起动系统的超级电容的容量确定。与最接近的技术方案相比，本专利技术具有如下显著进步：本专利技术提供的技术方案可联合高低压起动系统的总能量，按照给定的起动策略，合理分配低压系统中蓄电池、起动电机和高压系统中超级电容、飞轮发电机在起动过程中的出力时间，完成发动机的冷起动过程，解决了车辆低温冷起动的难题。能够节约部件功率，降低系统成本，可靠性高，起动成功率高并减少了部件的故障发生率。附图说明图1为本专利技术提供的高低压联合起动车辆发动机的流程图；图2为飞轮发电机转矩与车辆发动机转速之间的关系图；图3为飞轮发电机控制器的输出电流受车辆发动机转速和起动限定时间约束的曲线图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合说明书附图和实例对本专利技术的内容做进一步的说明。如图1所示：本专利技术提供的高低压联合起动车辆发动机的方法包括如下步骤：步骤1：设置所述车辆发动机的高压进入转速n1、点火转速n2；其中n1<n2；步骤2：接收到联合起动命令时，低压起动系统单独起动所述车辆发动机；步骤3：采集所述车辆发动机转速n，根据判断所述车辆发动机转速n是否达到所述高压进入转速n1，确定进行步骤4或步骤5；步骤4：是，高压起动系统加入，联合所述低压起动系统共同工作，带动所述车辆发动机转动，转至步骤6；步骤5：否则，跳转至所述步骤3；步骤6：根据判断所述高压起动系统的起动时间是否达到起动限定时间t，确定进行步骤7或步骤8；步骤7：是，高压起动系统和低压起动系统退出；步骤8：否则，采集所述车辆发动机转速n，根据判断所述车辆发动机转速n是否达到所述点火转速n2确定进行步骤7或步骤9；步骤9：否则，跳转至所述步骤6。其中，高压进入转速n1一般情况下为90～100r/min，点火转速n2由于柴油发动机的选型不同会有所差别，一般取值范围为：180-200r/min之间，本专利技术中取值为180r/min；起动限定时间t取值为10s。如图2所示：为充分发挥蓄电池和超级电容的能量储备，避免同时发动时短时大电流消耗导致后继无力的现象，采用高压起动系统和低压起动系统联合起动的策略。不考虑高压起动系统起动时间的限制，接收到联合起动命令后，飞轮发电机控制器采集车辆发电机的转速，当转速n<n1时，飞轮发电机控制器工作在零转矩控制模式，输出电流为0；转速大于n1时，高压起动系统起动，飞轮发电机控制器采用最大转矩/电流控制模式，起动开始时飞轮发电机的转矩快速上升至峰值转矩并保持本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高低压联合起动车辆发动机的方法，其特征在于：所述方法使用的系统包括高压起动系统和低压起动系统，所述方法包括以下步骤：步骤1：设置所述车辆发动机的高压进入转速n1、点火转速n2；其中n1<n2；步骤2：接收到联合起动命令时，低压起动系统起动所述车辆发动机；步骤3：采集所述车辆发动机转速n，根据判断所述车辆发动机转速n是否达到所述高压进入转速n1，确定进行步骤4或步骤5；步骤4：是，高压起动系统加入，联合所述低压起动系统共同工作，带动所述车辆发动机转动，转至步骤6；步骤5：否则，跳转至所述步骤3；步骤6：根据判断所述高压起动系统的起动时间是否达到起动限定时间t，确定进行步骤7或步骤8；步骤7：是，高压起动系统和低压起动系统退出；步骤8：否则，采集所述车辆发动机转速n，根据判断所述车辆发动机转速n是否达到所述点火转速n2确定进行步骤7或步骤9；步骤9：否则，跳转至所述步骤6。

【技术特征摘要】
1.一种高低压联合起动车辆发动机的方法，其特征在于：所述方法使用的系统包括高压起动系统和低压起动系统，所述方法包括以下步骤：步骤1：设置所述车辆发动机的高压进入转速n1、点火转速n2；其中n1<n2；步骤2：接收到联合起动命令时，低压起动系统起动所述车辆发动机；步骤3：采集所述车辆发动机转速n，根据判断所述车辆发动机转速n是否达到所述高压进入转速n1，确定进行步骤4或步骤5；步骤4：是，高压起动系统加入，联合所述低压起动系统共同工作，带动所述车辆发动机转动，转至步骤6；步骤5：否则，跳转至所述步骤3；步骤6：根据判断所述高压起动系统的起动时间是否达到起动限定时间t，确定进行步骤7或步骤8；步骤7：是，高压起动系统和低压起动系统退出；步骤8：否则，采集所述车辆发动机转速n，根据判断所述车辆发动机转速n是否达到所述点火转速n2确定进行步骤7或步骤9；步骤9：否则，跳转至所述步骤6；所述高压起动系统包括超级电容、飞轮发电机和飞轮发电机控制器；所述超级电容通过飞轮发电机控制器与所述飞轮发电机相连，所述飞轮发电机的转子与所述车辆发动机的输出轴相连，所述飞轮发电机控制器通过将所述超级电容提供的高压直流电逆变为三相交流电，输入到所述飞轮发电机的绕组中，驱动所述飞轮发电机带动所述车辆发动机转动；所述飞轮发电机控制器检测所述车辆发动机转速n和所述高压起动系统的起动时间；当所述车辆发动机转速n小于所述高压进入转速n1时，所述飞轮发电机控制器输出电流为0；当所述车辆发动机转速n大于或等...

【专利技术属性】
技术研发人员：田德文，高鹏飞，刘华源，邢彦斌，姜茹，刘娇娜，郝强，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11