專(zhuān)利名稱(chēng)：汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)及復(fù)合電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車(chē)控制系統(tǒng),尤其涉及一種汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)(Idling Stopand Start System,簡(jiǎn)稱(chēng)ISS)及復(fù)合電源。
背景技術(shù)：
能源枯竭，石油價(jià)格不斷攀升、全球氣候環(huán)境不斷惡化，更加突出了汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中節(jié)能環(huán)保技術(shù)是當(dāng)今全球汽車(chē)業(yè)所面臨的重大技術(shù)挑戰(zhàn)。通過(guò)取消停車(chē)怠速、消除怠速油耗、排放和噪聲，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能減排降噪，效果顯著，特別對(duì)于城市用車(chē)，效果更加明顯。在城市中，由于人口和車(chē)輛集中，造成車(chē)速低、油耗高、排放與嗓聲嚴(yán)重等問(wèn)題。特別對(duì)于城市公共汽車(chē)，由于城區(qū)公共汽車(chē)停靠的站點(diǎn)多，站與站之間的距離短。再者，城區(qū) 交通擁擠，行駛時(shí)速不高，紅綠燈多，起步和停車(chē)十分頻繁，引擎產(chǎn)生的較多牽引能量在制動(dòng)過(guò)程中以摩擦生熱的形式消耗掉了。長(zhǎng)時(shí)間的停車(chē)工況，使引擎長(zhǎng)時(shí)間地處于高耗油率的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，不僅消耗燃料，而且排放廢氣污染環(huán)境。鑒于此，業(yè)界近年來(lái)開(kāi)發(fā)一種汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)，以減低車(chē)輛引擎排放，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。在目前的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)中，如同傳統(tǒng)汽車(chē)的啟動(dòng)方式，汽車(chē)的啟動(dòng)是通過(guò)啟動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的，啟動(dòng)電機(jī)由蓄電池供電。由于汽車(chē)啟動(dòng)機(jī)是短時(shí)間工作的電機(jī)，啟動(dòng)頻繁，啟動(dòng)電流大，因此啟動(dòng)電機(jī)不可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，一般就幾秒鐘，但是啟動(dòng)電機(jī)的大的工作電流對(duì)蓄電池?fù)p害巨大，會(huì)大大縮短蓄電池的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)及復(fù)合電源，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的蓄電池容易受到損害的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供一種汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)，包括儲(chǔ)能單元，用于存儲(chǔ)和輸出電能；啟動(dòng)電機(jī)，包括電動(dòng)機(jī)工作模式和發(fā)電機(jī)工作模式，連接于汽車(chē)的引擎；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，連接于啟動(dòng)電機(jī)；電力電子變換器裝置，與儲(chǔ)能單元連接和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接；汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，用于檢測(cè)作為判斷汽車(chē)是否滿(mǎn)足啟動(dòng)、正常運(yùn)行、怠速停止、或停止的狀態(tài)的參數(shù)；電子控制單元，與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、所述汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置、電力電子變換器裝置、啟動(dòng)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、儲(chǔ)能單元通信連接，用于根據(jù)所述汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的參數(shù)，判斷汽車(chē)是否處于啟動(dòng)、正常運(yùn)行、怠速停止、或停止的狀態(tài)，以通過(guò)汽車(chē)的引擎控制器控制引擎的運(yùn)轉(zhuǎn)、控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)、控制電力電子變換器裝置的操作、以及控制儲(chǔ)能單元和啟動(dòng)電機(jī)之間的能量轉(zhuǎn)移。其中儲(chǔ)能單元包括蓄電池和超級(jí)電容，且電力電子變換器裝置連接在儲(chǔ)能單元的蓄電池和超級(jí)電容之間。其中，電子控制單元通過(guò)所述汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置提供的參數(shù)控制汽車(chē)處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)工作模式，儲(chǔ)能單元的超級(jí)電容通過(guò)電力電子變換器裝置和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器向啟動(dòng)電機(jī)提供能量，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)，繼而啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)并經(jīng)由引擎控制器控制汽車(chē)的引擎工作，以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)啟動(dòng)；汽車(chē)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)處于發(fā)電機(jī)工作模式，且啟動(dòng)電機(jī)將汽車(chē)的引擎所產(chǎn)生的能量通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電力電子變換器裝置輸送給儲(chǔ)能單元中的蓄電池，以使蓄電池充電；當(dāng)汽車(chē)處于怠速停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，通過(guò)汽車(chē)的引擎控制器停止汽車(chē)的引擎工作，啟動(dòng)電機(jī)處于發(fā)電機(jī)工作模式并將汽車(chē)在停止制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電力電子變換器裝置傳輸給儲(chǔ)能單元中的超級(jí)電容，以對(duì)超級(jí)電容充電；當(dāng)汽車(chē)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，蓄電池通過(guò)電力電子變換器裝置對(duì)超級(jí)電容充電，以使超級(jí)電容在充電后供汽車(chē)啟動(dòng)使用。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提供的復(fù)合電源包括儲(chǔ)能系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)和輸出電能，且包括耦接的蓄電池和超級(jí)電容；電力電子變換器裝置，與蓄電池和超級(jí)電容連接，用于蓄電池和超級(jí)電容之間的電壓變換以及蓄電池和超級(jí)電容與外界之間電壓變換。本發(fā)明的有益效果如下?；诒景l(fā)明的儲(chǔ)能單元采用超級(jí)電容與蓄電池組合，借此利用超級(jí)電容功率密度 高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長(zhǎng)、啟動(dòng)電流大的特性，可以支持啟動(dòng)電機(jī)頻繁啟動(dòng)，且避開(kāi)大電流對(duì)蓄電池的影響，從而不會(huì)縮短蓄電池的壽命。此外，由于超級(jí)電容放電快且啟動(dòng)電流大,從而將大功率能量提供給啟動(dòng)電機(jī),從而可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的快速啟動(dòng)。此外，由于超級(jí)電容功率密度高，可以有效地存儲(chǔ)汽車(chē)處于怠速停車(chē)狀態(tài)時(shí)處于發(fā)電機(jī)工作模式下的啟動(dòng)電機(jī)提供的大功率能量，從而減低汽車(chē)引擎的排放，提高了燃油的經(jīng)濟(jì)性。


圖I為本發(fā)明的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明的復(fù)合電源的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電路結(jié)構(gòu)圖。附圖標(biāo)記和部件的對(duì)應(yīng)關(guān)系為I電子控制單元 3弓丨擎31引擎控制器4啟動(dòng)電機(jī)5電機(jī)驅(qū)動(dòng)器6電力電子變換器裝置61電子開(kāi)關(guān)7儲(chǔ)能單元71蓄電池72超級(jí)電容711第一變換器721第二變換器21車(chē)速傳感器22超級(jí)電容狀態(tài)檢測(cè)裝置23蓄電池狀態(tài)檢測(cè)裝置24引擎轉(zhuǎn)速傳感器 8駕駛員狀態(tài)檢測(cè)裝置 81制動(dòng)踏板位置傳感器82加速踏板位置傳感器83離合器踏板位置傳感器 84檔位傳感器Dl第一二極管D2第二二極管 T場(chǎng)效應(yīng)管 L電感
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合

根據(jù)本發(fā)明的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)和復(fù)合電源。首先說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)包括儲(chǔ)能單元7，用于存儲(chǔ)和輸出電能；啟動(dòng)電機(jī)4，包括電動(dòng)機(jī)工作模式和發(fā)電機(jī)工作模式，連接于汽車(chē)的引擎3 ;電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5，連接于啟動(dòng)電機(jī)4 ；電力電子變換器裝置6，與儲(chǔ)能單元7連接和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5連接；汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，用于檢測(cè)作為判斷汽車(chē)是否滿(mǎn)足啟動(dòng)、正常運(yùn)行、怠速停止、或停止的狀態(tài)的參數(shù)；以及電子控制單元1，與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5、所述汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置、電力電子變換器裝置6、啟動(dòng)電機(jī)4、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5、儲(chǔ)能單元7通信連接，用于根據(jù)所述汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的參數(shù)，判斷汽車(chē)是否處于啟動(dòng)、正常運(yùn)行、怠速停止、或停止的狀態(tài)，以通過(guò)汽車(chē)的引擎控制器31控制引擎3的運(yùn)轉(zhuǎn)、控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5的運(yùn)轉(zhuǎn)、控制電力電子變換器裝置6的操作、以及控制儲(chǔ)能單元7和啟動(dòng)電機(jī)4之間的能量轉(zhuǎn)移。其中，所述通信連接可以為無(wú)線或有線通信連接。 其中，儲(chǔ)能單元7包括蓄電池71和超級(jí)電容72，且電力電子變換器裝置6連接在儲(chǔ)能單元7的蓄電池71和超級(jí)電容72之間。蓄電池71可以為鉛酸蓄電池或鋰離子蓄電池。超級(jí)電容72可以為多個(gè)，多個(gè)超級(jí)電容72可以串和/或并聯(lián)在一起。電子控制單元I通過(guò)所述汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置提供的參數(shù)控制汽車(chē)處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)4處于電動(dòng)機(jī)工作模式，儲(chǔ)能單元7的超級(jí)電容72通過(guò)電力電子變換器裝置6和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5向啟動(dòng)電機(jī)4提供能量，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)4，繼而啟動(dòng)電機(jī)4帶動(dòng)并經(jīng)由引擎控制器31控制汽車(chē)的引擎3工作，以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)啟動(dòng)；汽車(chē)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)4處于發(fā)電機(jī)工作模式,且啟動(dòng)電機(jī)4將汽車(chē)的引擎3所產(chǎn)生的能量通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5和電力電子變換器裝置6輸送給儲(chǔ)能單元7中的蓄電池71，以使蓄電池71充電；當(dāng)汽車(chē)處于怠速停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，通過(guò)汽車(chē)的引擎控制器31停止汽車(chē)的引擎3工作，啟動(dòng)電機(jī)4處于發(fā)電機(jī)工作模式并將汽車(chē)在停止制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5和電力電子變換器裝置6傳輸給儲(chǔ)能單元7中的超級(jí)電容72，以對(duì)超級(jí)電容72充電；以及當(dāng)汽車(chē)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，蓄電池71通過(guò)電力電子變換器裝置6對(duì)超級(jí)電容72充電，以使超級(jí)電容72在充電后供汽車(chē)啟動(dòng)使用。換句話說(shuō)，當(dāng)汽車(chē)處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，超級(jí)電容72通過(guò)電力電子變換器裝置6向啟動(dòng)電機(jī)4提供大功率能量；當(dāng)汽車(chē)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)4將平穩(wěn)功率輸送給蓄電池71 ;當(dāng)汽車(chē)處于怠速停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)4通過(guò)電力電子變換器裝置6將大功率能量傳輸給超級(jí)電容72 ;當(dāng)汽車(chē)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，蓄電池71通過(guò)電力電子變換器裝置6及時(shí)給超級(jí)電容72補(bǔ)充能量，以待汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)使用。在根據(jù)本發(fā)明所述的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)中，所述汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置可包括駕駛員狀態(tài)檢測(cè)裝置8，用于檢測(cè)駕駛員的操作行為；車(chē)速傳感器21，用于檢測(cè)汽車(chē)的車(chē)速；弓丨擎轉(zhuǎn)速傳感器24，用于檢測(cè)汽車(chē)的引擎3的轉(zhuǎn)速；超級(jí)電容狀態(tài)檢測(cè)裝置22，與超級(jí)電容72通信連接，用于檢測(cè)超級(jí)電容72的狀態(tài)參數(shù)，例如電壓、電流、容量等；以及蓄電池狀態(tài)檢測(cè)裝置23，與蓄電池71通信連接，用于檢測(cè)蓄電池71的狀態(tài)參數(shù)，例如電壓、電流、容量等。所述通信連接可以為無(wú)線或有線通信連接。在圖I中，超級(jí)電容狀態(tài)檢測(cè)裝置22與超級(jí)電容72通信連接以及蓄電池狀態(tài)檢測(cè)裝置23與蓄電池71通信連接均未示出連接線。在根據(jù)本發(fā)明所述的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)中，駕駛員狀態(tài)檢測(cè)裝置8可包括制動(dòng)踏板位置傳感器81，用于檢測(cè)汽車(chē)制動(dòng)踏板的位置；加速踏板位置傳感器82，用于檢測(cè)汽車(chē)加速踏板的位置；離合器踏板位置傳感器83，用于檢測(cè)汽車(chē)離合器踏板的位置；檔位傳感器84，用于檢測(cè)汽車(chē)變速箱的檔位。在根據(jù)本發(fā)明所述的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)中，電子控制單元I通過(guò)所述汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置可以檢測(cè)作為判斷汽車(chē)是否處于相應(yīng)狀態(tài)(例如汽車(chē)處于啟動(dòng)、正常行駛、怠速停止、或停止?fàn)顟B(tài))的參數(shù)(包括蓄電池容量狀態(tài)、超級(jí)電容的容量狀態(tài)的參數(shù))。例如，通過(guò)制動(dòng)踏板位置傳感器81檢測(cè)到的汽車(chē)制動(dòng)踏板的位置、加速踏板位置傳感器82檢測(cè)到的汽車(chē)加速踏板的位置(進(jìn)而確定油門(mén)的開(kāi)度)、離合器踏板位置傳感器83檢測(cè)到的離合器踏板的位置(進(jìn)而確定汽車(chē)離合器的位置)、檔位傳感器84檢測(cè)到的汽車(chē)變速箱的檔位、車(chē)速傳感器21檢測(cè)到的汽車(chē)的車(chē)速、引擎轉(zhuǎn)速傳感器24檢測(cè)到汽車(chē)的引擎3的轉(zhuǎn)速、以及超級(jí)電容狀態(tài)檢測(cè)裝置22檢測(cè)到的超級(jí)電容72的容量、蓄電池狀態(tài)檢測(cè)裝置23檢測(cè)到的蓄電池71的容量等信息綜合判斷之后，來(lái)確定汽車(chē)是否處于啟動(dòng)、正常行駛、怠速停止、或停止?fàn)顟B(tài)并執(zhí)行相應(yīng)的控制。在根據(jù)本發(fā)明所述的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)中，電力電子變換器裝置6可包括使蓄電池71的直流電壓轉(zhuǎn)換為供超級(jí)電容72使用的直流電壓的斬波器。 在根據(jù)本發(fā)明所述的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5視驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的型號(hào)而定。當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)4為直流電機(jī)時(shí)，電力電子變換器裝置6包括將超級(jí)電容72直流電壓轉(zhuǎn)換為供電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5使用的直流電壓的斬波器。當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)4為交流電機(jī)時(shí)，電力電子變換器裝置6包括將超級(jí)電容72的直流電壓轉(zhuǎn)換為供電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5使用的交流電壓的逆變器、將電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5的交流電壓轉(zhuǎn)換為供超級(jí)電容72使用的直流電壓之間的整流器、以及將電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5的交流電壓轉(zhuǎn)換為供蓄電池71使用的直流電壓之間的整流器。在根據(jù)本發(fā)明所述的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)中，如圖2所示，在一個(gè)實(shí)施例中，電力電子變換器裝置6包括電感L、第一二極管D1、第二二極管D2、電子開(kāi)關(guān)61、場(chǎng)效應(yīng)管T、第一變換器711和第二變換器721。電感L的一端連接于蓄電池71的負(fù)極和超級(jí)電容72的正極，電感L的另一端連接于場(chǎng)效應(yīng)管T的源極、第一二極管Dl的陽(yáng)極、第二二極管D2的陰極及電子開(kāi)關(guān)61的一端。第一二極管Dl的陰極、場(chǎng)效應(yīng)管T的漏極連接于蓄電池71的正極，第二二極管D2的陰極連接于超級(jí)電容72的負(fù)極，電子開(kāi)關(guān)61的另一端連接于電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5，電子控制單元I與場(chǎng)效應(yīng)管T的柵極、電子開(kāi)關(guān)61連接以控制場(chǎng)效應(yīng)管T的柵極、電子開(kāi)關(guān)61的導(dǎo)通關(guān)斷。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5分別通過(guò)第一變換器711、第二變換器721連接于蓄電池71、超級(jí)電容72以進(jìn)行能量交換。運(yùn)行時(shí)，當(dāng)電子控制單元I控制電子開(kāi)關(guān)61開(kāi)通以及作為開(kāi)關(guān)的場(chǎng)效應(yīng)管T關(guān)斷時(shí)，超級(jí)電容72通過(guò)電感L、電子開(kāi)關(guān)61向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5提供啟動(dòng)能量。當(dāng)電子控制單元I控制電子開(kāi)關(guān)61關(guān)斷以及場(chǎng)效應(yīng)管T高速開(kāi)通時(shí)，電感L電流增加，隨之，當(dāng)電子控制單元I控制場(chǎng)效應(yīng)管T關(guān)斷時(shí)，電感L上的電流通過(guò)第二二極管D2續(xù)流向超級(jí)電容72充電，從而實(shí)現(xiàn)蓄電池71對(duì)電容器72充電。通過(guò)上述工作模式的切換，可以實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容72的充電以及啟動(dòng)電機(jī)4的啟動(dòng)。當(dāng)汽車(chē)處于正常運(yùn)行狀態(tài)和怠速停止?fàn)顟B(tài)而啟動(dòng)電機(jī)4處于發(fā)電機(jī)工作模式時(shí)，電子控制單元I控制電子開(kāi)關(guān)61關(guān)斷和作為開(kāi)關(guān)的場(chǎng)效應(yīng)管T關(guān)斷，啟動(dòng)電機(jī)4將通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5將能量傳送給第一變換器711和第二變換器721，以分別對(duì)蓄電池71和超級(jí)電容72進(jìn)行充電。如圖2和圖3所示，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5包括六個(gè)N溝道增強(qiáng)型MOS管(未標(biāo)記)和六個(gè)二極管(未標(biāo)記)，且六個(gè)二極管為反向二極管，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5的反向二極管可以把啟動(dòng)電機(jī)4發(fā)的電反饋到直流母線，直流母線通過(guò)第一變換器711和第二變換器721分別對(duì)蓄電池71和超級(jí)電容72進(jìn)行充電。其中，第一變換器711和第二變換器721可以為直流變換器。綜上，本發(fā)明中，蓄電池71和超級(jí)電容72構(gòu)成儲(chǔ)能單元7，再與電力電子變換器裝置6、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器5和啟動(dòng)電機(jī)4構(gòu)成主電路。其中蓄電池71和超級(jí)電容72之間通過(guò)電力電子變換器裝置6來(lái)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移，儲(chǔ)能單元7的蓄電池71和超級(jí)電容72也通過(guò)電力電子變換器裝置6來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)。由上可知，本發(fā)明由于存儲(chǔ)單元7采用超級(jí)電容72，可以解決汽車(chē)中采用蓄電池?zé)o法滿(mǎn)足多次啟動(dòng)的問(wèn)題，且不會(huì)縮短蓄電池的壽命。此外，且充分地存儲(chǔ)在汽車(chē)正常運(yùn)行狀態(tài)和怠速停止?fàn)顟B(tài)下啟動(dòng)電機(jī)4以發(fā)電機(jī)模式工作時(shí)產(chǎn)生的能量，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。下面說(shuō)明本發(fā)明的復(fù)合電源。圖2示出了本發(fā)明的復(fù)合電源的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且圖2示出了復(fù)合電源應(yīng)用于圖I所示汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)然，該復(fù)合電源并不具有限于汽車(chē)領(lǐng)域，其也可以應(yīng)用于船舶、起重機(jī)等具有電能存儲(chǔ)及轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的裝置。本發(fā)明的復(fù)合電源包括儲(chǔ)能系統(tǒng)7，用于存儲(chǔ)和輸出電能，且包括耦接的蓄電池71和超級(jí)電容72 ；以及電力電子變換器裝置6，與蓄電池71和超級(jí)電容72連接，用于蓄電池71和超級(jí)電容72之間的電壓變換以及蓄電池71和超級(jí)電容72與外界之間電壓變換。在圖2所示的復(fù)合電源中，在一個(gè)實(shí)施例中，電力電子變換器裝置6包括電感L、第一二極管Dl、第二二極管D2、電子開(kāi)關(guān)61、場(chǎng)效應(yīng)管T、第一變換器711和第二變換器721。電感L的一端連接于蓄電池71的負(fù)極和超級(jí)電容72的正極，電感L的另一端連接于場(chǎng)效應(yīng)管T的源極、第一二極管Dl的陽(yáng)極、第二二極管D2的陰極及電子開(kāi)關(guān)61的一端。第一二極管Dl的陰極、場(chǎng)效應(yīng)管T的漏極連接于蓄電池71的正極，第二二極管D2的陰極連接于超級(jí)電容72的負(fù)極，電子開(kāi)關(guān)61的另一端、第一變換器711和第二變換器721的電流輸入端連接于外界。運(yùn)行時(shí)，當(dāng)電子開(kāi)關(guān)61開(kāi)通以及作為開(kāi)關(guān)的場(chǎng)效應(yīng)管T關(guān)斷時(shí)，超級(jí)電容72通過(guò)電感L、電子開(kāi)關(guān)61向外界提供能量。當(dāng)電子開(kāi)關(guān)61關(guān)斷以及場(chǎng)效應(yīng)管T高速開(kāi)通時(shí)，電感L電流增加，隨之，當(dāng)電子控制單元I控制場(chǎng)效應(yīng)管T關(guān)斷時(shí)，電感L上的電流通過(guò)第二二極管D2續(xù)流向超級(jí)電容72充電，從而實(shí)現(xiàn)蓄電池71對(duì)電容器72充電。當(dāng)控制電子開(kāi)關(guān)61關(guān)斷和作為開(kāi)關(guān)的場(chǎng)效應(yīng)管T關(guān)斷，外界電源可以通過(guò)第一變換器711和第二變換器721分別向蓄電池71和超級(jí)電容72充電。在根據(jù)本發(fā)明所述的復(fù)合電源中，電力電子變換器裝置6可包括使蓄電池71的直流電壓轉(zhuǎn)換為供超級(jí)電容72使用的直流電壓的斬波器。當(dāng)外界為直流電壓時(shí)，電力電子變換器裝置6包括將超級(jí)電容72直流電壓轉(zhuǎn)換為外界使用的直流電壓的斬波器。當(dāng)外界為交流電壓時(shí)，電力電子變換器裝置6包括將超級(jí)電容72的直流電壓轉(zhuǎn)換為外界使用的交流電壓的逆變器、將外界的交流電壓轉(zhuǎn)換為供超級(jí)電容72使用的直流電壓之間的整流器、以及將外界的交流電壓轉(zhuǎn)換為供蓄電池71使用的直流電壓之間的整流器。由技術(shù)常識(shí)可知，本發(fā)明可以通過(guò)其它的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，上述公開(kāi)的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說(shuō)明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。
權(quán)利要求
1.一種汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)，包括 儲(chǔ)能單兀(7)，用于存儲(chǔ)和輸出電能； 啟動(dòng)電機(jī)(4)，包括電動(dòng)機(jī)工作模式和發(fā)電機(jī)工作模式，連接于汽車(chē)的引擎(3)； 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)，連接于啟動(dòng)電機(jī)(4)； 電力電子變換器裝置(6 )，與儲(chǔ)能單元(7 )連接和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5 )連接； 汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，用于檢測(cè)作為判斷汽車(chē)是否滿(mǎn)足啟動(dòng)、正常運(yùn)行、怠速停止、或停止的狀態(tài)的參數(shù)；以及 電子控制單元(1)，與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)、所述汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置、電力電子變換器裝置(6)、啟動(dòng)電機(jī)(4)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)、儲(chǔ)能單元(7)通信連接，用于根據(jù)所述汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的參數(shù)，判斷汽車(chē)是否處于啟動(dòng)、正常運(yùn)行、怠速停止、或停止的狀態(tài)，以通過(guò)汽車(chē)的引擎控制器(31)控制引擎(3)的運(yùn)轉(zhuǎn)、控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)的運(yùn)轉(zhuǎn)、控制電力電子變換器裝置(6)的操作、以及控制儲(chǔ)能單元(7)和啟動(dòng)電機(jī)(4)之間的能量轉(zhuǎn)移； 其特征在于， 儲(chǔ)能單元(7 )包括蓄電池(71)和超級(jí)電容(72 )，且電力電子變換器裝置(6 )連接在儲(chǔ)能單元(7)的蓄電池(71)和超級(jí)電容(72)之間； 其中，電子控制單元(I)通過(guò)所述汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置提供的參數(shù)控制 汽車(chē)處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)(4)處于電動(dòng)機(jī)工作模式，儲(chǔ)能單元(7)的超級(jí)電容(72)通過(guò)電力電子變換器裝置(6)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)向啟動(dòng)電機(jī)(4)提供能量，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)(4)，繼而啟動(dòng)電機(jī)(4)帶動(dòng)并經(jīng)由引擎控制器(31)控制汽車(chē)的引擎(3)工作，以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)啟動(dòng)； 汽車(chē)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)(4 )處于發(fā)電機(jī)工作模式，且啟動(dòng)電機(jī)(4 )將汽車(chē)的引擎(3)所產(chǎn)生的能量通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)和電力電子變換器裝置(6)輸送給儲(chǔ)能單元(7)的蓄電池(71)，以使蓄電池(71)充電； 當(dāng)汽車(chē)處于怠速停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，通過(guò)汽車(chē)的引擎控制器(31)停止汽車(chē)的引擎(3)工作，啟動(dòng)電機(jī)(4)處于發(fā)電機(jī)工作模式并將汽車(chē)在停止制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)和電力電子變換器裝置(6 )傳輸給儲(chǔ)能單元(7 )中的超級(jí)電容(72 )，以對(duì)超級(jí)電容(72 )充電； 當(dāng)汽車(chē)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，蓄電池(71)通過(guò)電力電子變換器裝置(6 )對(duì)超級(jí)電容(72 )充電，以使超級(jí)電容(72)在充電后供汽車(chē)啟動(dòng)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)，其特征在于，所述汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置包括 駕駛員狀態(tài)檢測(cè)裝置(8)，用于檢測(cè)駕駛員的操作行為； 車(chē)速傳感器(21)，用于檢測(cè)汽車(chē)的車(chē)速； 引擎轉(zhuǎn)速傳感器(24)，用于檢測(cè)汽車(chē)的引擎(3)的轉(zhuǎn)速； 超級(jí)電容狀態(tài)檢測(cè)裝置(22 )，與超級(jí)電容(72 )連接，用于檢測(cè)超級(jí)電容(72 )的狀態(tài)參數(shù)；以及 蓄電池狀態(tài)檢測(cè)裝置(23)，與蓄電池(71)連接，用于檢測(cè)蓄電池(71)的狀態(tài)參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)，其特征在于，所述駕駛員狀態(tài)檢測(cè)裝置(8)包括制動(dòng)踏板位置傳感器(81 )，用于檢測(cè)汽車(chē)制動(dòng)踏板的位置； 加速踏板位置傳感器(82)，用于檢測(cè)汽車(chē)加速踏板的位置； 離合器踏板位置傳感器(83)，用于檢測(cè)汽車(chē)離合器踏板的位置； 檔位傳感器(84)，用于檢測(cè)汽車(chē)變速箱的檔位。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)，其特征在于，電力電子變換器裝置(6)包括使蓄電池(71)的直流電壓轉(zhuǎn)換為供超級(jí)電容(72)使用的直流電壓的斬波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)(4)為直流電機(jī)時(shí)，電力電子變換器裝置(6)包括將超級(jí)電容(72)直流電壓轉(zhuǎn)換為供電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)使用的直流電壓的斬波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)(4)為交流電機(jī)時(shí)，電力電子變換器裝置(6)包括將超級(jí)電容(72)的直流電壓轉(zhuǎn)換為供電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)使用的交流電壓的逆變器、將電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)的交流電壓轉(zhuǎn)換為供超級(jí)電容(72)使用的直流電壓之間的整流器、以及將電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)的交流電壓轉(zhuǎn)換為供蓄電池(71)使用的直流電壓之間的整流器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)，其特征在于，所述電力電子變換器裝置包括電感(L)、第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、電子開(kāi)關(guān)(61)、場(chǎng)效應(yīng)管(T)、第一變換器(711)和第二變換器(721)，電感(L)的一端連接于蓄電池(71)的負(fù)極和超級(jí)電容(72)的正極，電感(L)的另一端連接于場(chǎng)效應(yīng)管(T)的源極、第一二極管(Dl)的陽(yáng)極、第二二極管(D2)的陰極及電子開(kāi)關(guān)(61)的一端，第一二極管(Dl)的陰極、場(chǎng)效應(yīng)管(T)的漏極連接于蓄電池(71)的正極，第二二極管(D2)的陰極連接于超級(jí)電容(72)的負(fù)極，電子開(kāi)關(guān)(61)的另一端連接于電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)，電子控制單元(I)與場(chǎng)效應(yīng)管(T)的柵極、電子開(kāi)關(guān)(61)連接以控制場(chǎng)效應(yīng)管(T)的柵極、電子開(kāi)關(guān)(61)的導(dǎo)通關(guān)斷； 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(5)分別通過(guò)第一變換器(711)、第二變換器(721)連接于蓄電池(71)、超級(jí)電容(72)以進(jìn)行能量交換。
8.一種復(fù)合電源，其特征在于，包括 儲(chǔ)能系統(tǒng)(7)，用于存儲(chǔ)和輸出電能，且包括耦接的蓄電池(71)和超級(jí)電容(72); 電力電子變換器裝置(6)，與蓄電池(71)和超級(jí)電容(72)連接，用于蓄電池(71)和超級(jí)電容(72)之間的電壓變換以及蓄電池(71)和超級(jí)電容(72)與外界之間電壓變換。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合電源，其特征在于，電力電子變換器裝置(6)包括電感(L)、第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、電子開(kāi)關(guān)(61)、場(chǎng)效應(yīng)管(T)、第一變換器(711)和第二變換器(721)，電感(L)的一端連接于蓄電池(71)的負(fù)極和超級(jí)電容(72)的正極，電感(L)的另一端連接于場(chǎng)效應(yīng)管(T)的源極、第一二極管(Dl)的陽(yáng)極、第二二極管(D2)的陰極及電子開(kāi)關(guān)(61)的一端，第一二極管(Dl)的陰極、場(chǎng)效應(yīng)管(T)的漏極連接于蓄電池(71)的正極，第二二極管(D2)的陰極連接于超級(jí)電容(72)的負(fù)極；第一變換器(711)、第二變換器(721)連接于蓄電池(71)、超級(jí)電容(72)以進(jìn)行能量交換。
全文摘要
本發(fā)明提供一種汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)及復(fù)合電源，該汽車(chē)怠速起停系統(tǒng)包括儲(chǔ)能單元，包括蓄電池和超級(jí)電容；啟動(dòng)電機(jī)，連接于汽車(chē)的引擎；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，連接于啟動(dòng)電機(jī)；電力電子變換器裝置，連接于蓄電池、超級(jí)電容和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置；電子控制單元，與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置、電力電子變換器裝置、啟動(dòng)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、儲(chǔ)能單元通信連接，用于根據(jù)汽車(chē)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的參數(shù)，判斷汽車(chē)是否處于啟動(dòng)、正常運(yùn)行、怠速停止或停止的狀態(tài)，以控制引擎、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)、電力電子變換器裝置的操作、以及儲(chǔ)能單元和啟動(dòng)電機(jī)之間的能量轉(zhuǎn)移。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)，提高燃油的經(jīng)濟(jì)性和延長(zhǎng)蓄電池壽命。
文檔編號(hào)F02D11/00GK102658802SQ20121016044
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者丁凱, 鄭家偉, 陳樂(lè)茵 申請(qǐng)人:無(wú)錫富洪科技有限公司