[發(fā)明專利]發(fā)動機啟動系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910150497.4
• 申請日: 2009-06-25
• 公開（公告）號: CN101614177A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M·G·雷諾
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運作公司
• 主分類號: F02N11/14
• 分類號: F02N11/14;B60W10/06;B60W10/08;B60W10/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 彭 武;楊松齡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于啟動(cranking)和起動(starting)車 輛中發(fā)動機的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

常規(guī)的輕型車輛發(fā)動機通常在旅程開始時被起動，并且在 整個旅程的過程中或期間保持活動。發(fā)動機的起動事件會在比較短的 時間段內(nèi)汲取大量的電能或電力，該時間段在近似0.3秒(對暖熱的 發(fā)動機)到超過2秒(對非常冷的發(fā)動機)范圍之間變動。通常，使 用由單個12伏電池供能的直流(DC)電動機來起動發(fā)動機。這種電 動機在其失速速度時會汲取最大量的電流，且電流會隨著電動機速度 的增大而減小。典型的12伏電池在起動事件的起始部分期間提供了 最大的電流和最小的電壓。

在起動常規(guī)車輛的發(fā)動機之前，車輛中的輔助電負載由該 12伏電池供能。因此，在發(fā)動機起動事件的起始部分期間，所有輔助 負載都會經(jīng)歷降低的電壓供應(yīng)。在某些情形下，該瞬時的電壓降低或 電壓下跌會引起輔助負載性能中可能明顯或可察覺到的變化，例如白 熾燈照明的光強度的降低。一旦發(fā)動機起動，發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機就 產(chǎn)生給輔助負載通電的必要電力，并且還可以給12伏電池再充電。

降低常規(guī)車輛中燃料消耗的一種方法是，只要是在無需發(fā) 動機供應(yīng)推進動力時就切斷至發(fā)動機的燃料供應(yīng)。但是，這種方法需 要在特定的旅程期間反復(fù)地重新起動發(fā)動機，例如每次車輛停止在位 于旅程兩個端點之間的停止信號燈之處時。另外，當(dāng)發(fā)動機關(guān)閉時， 由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機輸送到輔助負載的電力將降低至零。對輔助負 載進行供能所需的能量由12伏電池或其它電源(如果車輛這樣配備) 來供應(yīng)。

在某些車輛中，重新起動發(fā)動機所需的電力由為可選的起 動電動機供能的第二電池提供。例如，帶式交流發(fā)電機/起動器利用組 合式起動器/發(fā)電機作為第二發(fā)動機起動裝置來替代常規(guī)的發(fā)動機驅(qū) 動的發(fā)電機。通過使用分開的電池來給輔助負載和第二發(fā)動機起動裝 置提供電力，供應(yīng)到輔助負載的電壓一般在發(fā)動機起動事件期間不會 受影響，通常使乘客可察覺到的輔助系統(tǒng)性能的變化最小。但是，兩 個一樣的電池在顯著增加重量的同時，占用了車輛內(nèi)寶貴的封裝空 間。

在其它輕型系統(tǒng)中，總是使用單個車輛用電池和起動裝置 來起動發(fā)動機。相對于常規(guī)車輛的發(fā)電機，該發(fā)電機并沒有變化。不 管電池電壓如何，公知為DC-DC變換器的電子裝置都使用電池供應(yīng) 的電能，產(chǎn)生供應(yīng)至特定輔助負載的穩(wěn)定DC輸出電壓，在發(fā)動機起 動事件中的瞬時電壓波動期間，這會以其它方式展現(xiàn)出性能的變化。

發(fā)明內(nèi)容

因此，提供了一種具有發(fā)動機、起動電動機、能量存儲系 統(tǒng)(ESS)和超級電容模塊的車輛。當(dāng)發(fā)動機停機時，ESS排他地給 車載輔助系統(tǒng)(例如，一組或多組刮水器、和/或內(nèi)/外燈)供能，但 是在發(fā)動機啟動和起動事件期間，并所述ESS自身并不是排他地給所 述起動電動機供能。相反，一開始時至少主要且可能排他地使用所述 超級電容模塊給所述起動電動機供能。在所述起動電動機從所述超級 電容模塊汲取了初始能量之后，如果條件允許，那么可將所述起動電 動機連接到所述ESS。

為了保證所述超級電容模塊的適當(dāng)?shù)某潆姾驮俪潆姡辉? 所述發(fā)動機起動期間將所述起動電動機連接到所述超級電容模塊上。 一旦所述發(fā)動機不借助于所述起動電動機而旋轉(zhuǎn)，所述起動電動機就 與所述超級電容模塊斷開。用于連接和斷開所述起動電動機的一種機 構(gòu)是電開關(guān)，或者是起動器電磁線圈(盡管并非必須如此，但是起動 器電磁線圈通常是常規(guī)車輛中起動電動機組件的整體一部分)。在除 了主動的發(fā)動機起動期間之外的時間中，可實現(xiàn)給所述超級電容模塊 再充電。對所述超級電容模塊的充電可通過所述ESS、發(fā)電機和/或其 它專用充電裝置來執(zhí)行。在發(fā)動機起動期間，所述超級電容模塊和所 述ESS都給所述起動電動機供能的情況下，所述起動電動機會有短時 期的低電流需求，在此期間，所述ESS可臨時給所述超級電容模塊提 供短期的、有限或部分的再充電。

DC-DC變換器的一種類型為升壓式變換器。該裝置可用于 在充電期間升高從ESS或從發(fā)電機供應(yīng)到超級電容模塊的電壓的電 平，從而將相對更高的(與可能沒有使用這種變換器的其它方式相比) 電壓電平存儲在該超級電容模塊內(nèi)。