一种基于超级电容的汽车启停系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于超级电容的汽车启停系统及方法，其中汽车启停系统包括控制器、启动机、蓄电池电压测量模块和第一支路，第一支路包括串接的第一电子开关和蓄电池，第一支路的两端分别连接在发电机和启动机的两端，还包括温度检测模块、电容电压测量模块、电路选择模块、第二支路，第二支路的两端分别连接在发电机和启动机的两端，第二支路包括串接的超级电容和第二电子开关，温度检测模块分别与发动机与控制器相连，电容电压测量模块分别与超级电容和控制器相连；第一电子开关、第二电子开关分别通过电路选择模块与控制器相连。本发明专利技术成本低廉，避免大电流冲击蓄电池，延长了蓄电池的使用寿命；具有冗余可靠性保障；提高了能源利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超级电容的汽车启停系统及方法
本专利技术属于汽车控制
，特别涉及一种基于超级电容的汽车启停系统及方法。
技术介绍
传统的汽车启停系统，在启动工况下都是采用蓄电池作为启动时刻启动机的能量来源。由于启动时刻电流较大，普通的铅酸蓄电池不能长期经受启动时刻大电流的冲击，寿命一般为3年到5年，因此现阶段具有启停功能的汽车一般采用使用寿命较长的钛酸锂电池。而钛酸锂电池价格较为昂贵并且制造工艺较为复杂，生产成本较高，从而影响了消费者的接受程度。同时，传统的汽车启停系统在制动环节不能回收储存制动能量，从而造成制动时的制动能量流失，造成能量浪费。
技术实现思路
现有的汽车启停系统在启动时采用蓄电池作为启动时刻启动机的能量来源，蓄电池使用寿命较短，生产成本较高，同时在制动环节不能回收储存制动能量，造成能量浪费。本专利技术的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种基于超级电容的汽车启停系统及方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于超级电容的汽车启停系统，包括控制器、启动机、蓄电池电压测量模块和第一支路，所述第一支路包括串接的第一电子开关和蓄电池，所述蓄电池电压测量模块分别与蓄电池和控制器相连，所述启动机通过发动机与发电机相连，所述启动机、发动机和发电机均和控制器相连，所述第一支路的两端分别连接在发电机的两端和启动机的两端，还包括温度检测模块、电容电压测量模块、电路选择模块、第二支路，所述第二支路的两端分别连接在发电机的两端和启动机的两端，所述第二支路包括串接的超级电容和第二电子开关，所述温度检测模块分别与发动机与控制器相连，所述电容电压测量模块分别与超级电容和控制器相连；所述第一电子开关、第二电子开关分别通过电路选择模块与控制器相连。由于超级电容具备发功率充放电的性能，因此能够很好地适应汽车启停工况。蓄电池电压测量模块和温度检测模块，用以判断蓄电池容量和发动机温度是否满足系统工作逻辑。蓄电池电压测量模块，用以判断蓄电池容量是否充满。电容电压测量模块用于测量超级电容两端的电压，控制器根据超级电容两端的电压情况判断超级电容的工作状态是否正常以及是否能满足启动时的电量需求。当满足时，启动时由控制器控制第二电子开关选择超级电容作为启动时刻启动机的能量来源；当不满足时，启动时由控制器控制第一电子开关选择超级电容作为启动时刻启动机的能量来源。进一步地，所述第一支路还包括与第一电子开关和蓄电池相串接的电感。电感成本低廉，作为平抑大电流器件，进一步使得蓄电池免受大电流的冲击。基于同一个专利技术构思，本专利技术还提供一种基于超级电容的汽车启停方法，使用所述的基于超级电容的汽车启停系统，在启停状态下，包括两种工作模式，一种为常规模式，另一种为智能模式；在常规模式下，当汽车处于怠速工况或制动工况时，控制器控制启动机、发动机和发电机关停，当汽车处于启动工况时，控制器控制电路选择模块通过第一电子开关选择蓄电池作为启动时刻启动机的能量来源；在智能模式下，当汽车处于怠速工况时，首先由控制器判断电容电压测量模块检测到的超级电容的电量是否满足下次启动时的需求，若满足，控制器控制发动机关停，若不满足，发动机通过发电机对超级电容充电，当汽车处于启动工况时，首先由控制器判断电容电压测量模块检测到的超级电容的电量是否满足本次启动时的需求，若满足，由控制器控制电路选择模块通过第二电子开关选择超级电容作为启动时刻启动机的能量来源，若不满足，由控制器控制电路选择模块通过第一电子开关选择蓄电池作为启动时刻启动机的能量来源。进一步地，在智能模式下，当汽车处于制动工况时，首先由控制器判断电容电压测量模块检测到的超级电容的电量是否未充满，若充满，控制器控制发电机关闭，若未充满，控制器控制发电机对超级电容充电。作为一种优选方式，在初始状态下，由控制器控制电路选择模块通过第一电子开关选择蓄电池作为启动时刻启动机的能量来源；在正常行驶状态下，由发动机带动发电机对蓄电池充电，直至充满。作为一种优选方式，在启停状态下，当发动机温度大于设置值且超级电容两端的电压值正常时，汽车工作于智能模式，反之，汽车工作于常规启停模式。作为一种优选方式，所述发动机温度的设置值的取值范围为80℃～100℃。当发动机温度大于80℃～100℃时，发动机性能较好，能够满足智能模式的工作性能要求。作为一种优选方式，所述发动机温度的设置值为90℃。与现有技术相比，本专利技术成本低廉，启动时刻优选考虑能够承受大电流的超级电容带动启动机，避免大电流冲击蓄电池，延长了蓄电池的使用寿命；再者，本专利技术具有超级电容和蓄电池两张启动动力来源，具有冗余可靠性保障；最后，本专利技术能够将汽车制动过程中的制动能量回馈吸收，提高了能源利用效率。附图说明图1为本专利技术启停系统一实施例的结构示意图。图2为本专利技术启停方法的流程图。其中，1为发动机，2为温度检测模块，3为控制器，4为启动机，5为发电机，6为电容电压测量模块，7为第二电子开关，8为超级电容，9为蓄电池电压测量模块，10为电感，11为第一电子开关，12为蓄电池，13为电路选择模块。具体实施方式如图1所示，本专利技术启停系统的一实施例包括控制器3、启动机4、蓄电池电压测量模块9和第一支路，所述第一支路包括串接的第一电子开关11和蓄电池12，所述蓄电池电压测量模块9分别与蓄电池12和控制器3相连，所述启动机4通过发动机1与发电机5相连，所述启动机4、发动机1和发电机5均和控制器3相连，所述第一支路的两端分别连接在发电机5的两端和启动机4的两端，其特征在于，还包括温度检测模块2、电容电压测量模块6、电路选择模块13、第二支路，所述第二支路的两端分别连接在发电机5的两端和启动机4的两端，所述第二支路包括串接的超级电容8和第二电子开关7，所述温度检测模块2分别与发动机1与控制器3相连，所述电容电压测量模块6分别与超级电容8和控制器3相连；所述第一电子开关11、第二电子开关7分别通过电路选择模块13与控制器3相连。所述第一支路还包括与第一电子开关11和蓄电池12相串接的电感10。如图2所示，本专利技术启停方法使用所述的基于超级电容8的汽车启停系统，在启停状态下，包括两种工作模式，一种为常规模式，另一种为智能模式；在常规模式下，当汽车处于怠速工况或制动工况时，控制器3控制启动机4、发动机1和发电机5关停，当汽车处于启动工况时，控制器3控制电路选择模块13通过第一电子开关11选择蓄电池12作为启动时刻启动机4的能量来源；在智能模式下，当汽车处于怠速工况时，首先由控制器3判断电容电压测量模块6检测到的超级电容8的电量是否满足下次启动时的需求，若满足，控制器3控制发动机1关停，若不满足，发动机1通过发电机5对超级电容8充电，当汽车处于启动工况时，首先由控制器3判断电容电压测量模块6检测到的超级电容8的电量是否满足本次启动时的需求，若满足，由控制器3控制电路选择模块13通过第二电子开关7选择超级电容8作为启动时刻启动机4的能量来源，若不满足，由控制器3控制电路选择模块13通过第一电子开关11选择蓄电池12作为启动时刻启动机4的能量来源。本专利技术常规模式的工作流程由于与现有技术中的仅仅使用蓄电池12供电时的工作流程一致，在附图2中未详细体现。在智能模式下，当汽车处于制动工况时，首先由控制器3判断电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超级电容的汽车启停系统，包括控制器（3）、启动机（4）、蓄电池电压测量模块（9）和第一支路，所述第一支路包括串接的第一电子开关（11）和蓄电池（12），所述蓄电池电压测量模块（9）分别与蓄电池（12）和控制器（3）相连，所述启动机（4）通过发动机（1）与发电机（5）相连，所述启动机（4）、发动机（1）和发电机（5）均和控制器（3）相连，所述第一支路的两端分别连接在发电机（5）的两端和启动机（4）的两端，其特征在于，还包括温度检测模块（2）、电容电压测量模块（6）、电路选择模块（13）、第二支路，所述第二支路的两端分别连接在发电机（5）的两端和启动机（4）的两端，所述第二支路包括串接的超级电容（8）和第二电子开关（7），所述温度检测模块（2）分别与发动机（1）与控制器（3）相连，所述电容电压测量模块（6）分别与超级电容（8）和控制器（3）相连；所述第一电子开关（11）、第二电子开关（7）分别通过电路选择模块（13）与控制器（3）相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于超级电容的汽车启停系统，包括控制器（3）、启动机（4）、蓄电池电压测量模块（9）和第一支路，所述第一支路包括串接的第一电子开关（11）和蓄电池（12），所述蓄电池电压测量模块（9）分别与蓄电池（12）和控制器（3）相连，所述启动机（4）通过发动机（1）与发电机（5）相连，所述启动机（4）、发动机（1）和发电机（5）均和控制器（3）相连，所述第一支路的两端分别连接在发电机（5）的两端和启动机（4）的两端，其特征在于，还包括温度检测模块（2）、电容电压测量模块（6）、电路选择模块（13）、第二支路，所述第二支路的两端分别连接在发电机（5）的两端和启动机（4）的两端，所述第二支路包括串接的超级电容（8）和第二电子开关（7），所述温度检测模块（2）分别与发动机（1）与控制器（3）相连，所述电容电压测量模块（6）分别与超级电容（8）和控制器（3）相连；所述第一电子开关（11）、第二电子开关（7）分别通过电路选择模块（13）与控制器（3）相连；所述第一支路还包括与第一电子开关（11）和蓄电池（12）相串接的电感（10）。2.一种基于超级电容的汽车启停方法，其特征在于，使用如权利要求1所述的基于超级电容的汽车启停系统，在启停状态下，包括两种工作模式，一种为常规模式，另一种为智能模式；在常规模式下，当汽车处于怠速工况或制动工况时，控制器（3）控制启动机（4）、发动机（1）和发电机（5）关停，当汽车处于启动工况时，控制器（3）控制电路选择模块（13）通过第一电子开关（11）选择蓄电池（12）作为启动时刻启动机（4）的能量来源；在智能模式下，当汽车处于怠速工况时，首先由控制器（3）判断电容电压测量模块（6）检测到的超级电容（8）的电量是否满足下...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭钧敏，罗显光，王先锋，蒋忠城，毛业军，
申请(专利权)人：南车株洲电力机车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43