[实用新型]一种基于超级电容的车辆馈电状态辅助启动系统

说明书

本实用新型提供了一种基于超级电容的车辆馈电状态辅助启动系统，其包括ECU控制模块、DC‑DC电源控制模块、继电器电源控制模块、车辆蓄电池、电流环采样电路、电流环反馈放大电路、超级电容升压主回路、超级电容器、电容并联状态指示灯和电容充满状态指示灯；DC‑DC电源控制模块包括DC‑DC控制电路和DC‑DC供电电源升压电路；继电器电源控制模块包括继电器电源升压电路和继电器控制电路。本实用新型结构设计合理，供电能力稳定、可靠，车辆蓄电池和超级电容的电能利用率高，能有效避免电能浪费，车辆蓄电池和超级电容使用寿命长，车辆蓄电池和超级电容在馈电状态下能对车辆起动机正常供电，实现车辆正常起动。

技术领域

本实用新型涉及车辆起动技术领域，具体涉及一种基于超级电容的车辆馈电状态辅助启动系统。

背景技术

车辆发动机起动的方法很多，汽车发动机常用的起动机起动是用起动机作为机械动力，当将起动机轴上的齿轮与发动机飞轮周缘的齿圈啮合时，动力就传到飞轮和曲轴，使之旋转；起动机本身又用蓄电池作为能源，目前绝大多数汽车发动机都采用电动机起动。起动机起动方式一般是通过车辆蓄电池直接进行供电，或者通过车辆蓄电池配合超级电容一起对起动机进行供电，然而单独采用车辆蓄电池直接对起动机供电，会严重缩短车辆蓄电池的使用寿命，现如今大多数都是采用车辆蓄电池和超级电容配合共同对起动机进行供电。起动机正常工作时由车辆蓄电池组提供电流，同时通过充电电路，由车辆蓄电池向超级电容充电；当起动机启动或者负载突然增加时，这时起动机需要的电流是额定电流的几倍，而对于车辆蓄电池来讲，突然提供一个很大的电流将会使电池电压迅速降低，此时为了保证起动机的性能达到正常水平，通过超级电容来提供电流，以改善起动机的性能并减轻对车辆蓄电池使用寿命的影响。

一般车辆起动机无法启动主要有以下三种原因：

(1)车辆蓄电池在寒冷天气里，尤其是北方地区，温度往往会下降到零下几度，甚至零下几十度，这个时候的车辆蓄电池可用容量就会大幅度下降且处于电量不足状态，无法对车辆起动机进行供电；

(2)车辆长时间停放不开，车辆蓄电池的电量会不断流失，处于电量不足和供电电压很低的状态，无法对车辆起动机进行供电；

(3)车辆蓄电池使用年限过长蓄电特性变差，且车辆蓄电池无论在高电量状态下，还是低电量状态下，超级电容都参与对起动机进行频繁供电，而超级电容瞬间释放电量较大，电量维持能力较弱，短时间内会失去供电能力，这样就造成超级电容储存的电量被过度浪费和消耗，一旦车辆蓄电池的电量出现不足，就无法对超级电容再进行充电，最终导致车辆蓄电池和超级电容同时出现电量不足的情况，进而无法给起动机进行正常供电。

上述三种情况下车辆蓄电池处在馈电状态，输出电压很低，正常状态下车辆蓄电池给超级电容提供的工作电压范围为18V～32V，但车辆蓄电池如果处在前述这三种馈电状态下时电压会低于18V，超级电容DC-DC升压回路无法正常工作，即便车辆蓄电池中有剩余的电量也无法正常放出，更无法给超级电容进行充电，这样车辆蓄电池和超级电容同时处于馈电状态下的话，就根本无法给起动机正常供电，车辆无法实现起动，如果强行频繁起动起动机的话，会严重损害车辆蓄电池使用寿命，因此急需设计一种能够结合车辆蓄电池、超级电容及车辆使用工况，以实现车辆蓄电池和超级电容之间升压、充电、放电等工况进行逻辑控制的辅助启动系统。

鉴于此，在中国专利专利CN201420414641.7中公开了一种发动机上超级电容低温快速启动装置，其通过六个的独立的超级电容串联起来后与普通蓄电池串联，串联的正极接入充放电管理装置1号端口，充放电管理装置的2号端口和充电模块的正极相连，充放电管理装置3号端口与启动马达的正极相连，超级电容、蓄电池、充电模块和启动马达的负极连接在一起。该专利虽然也能实现燃油发电机组在低温状态下起动，主要是采用超级电容在低温状态下的优良低温特性和瞬时大电流放电特性给车辆起动机供电，解决的是车辆蓄电池在低温状态下无法正常供电的问题，但是如果车辆蓄电池处在低温低压馈电状态，超级电容也处于馈电状态时，通过该启动装置是根本无法给车辆起动机供电，实现车辆起动的。