一种车辆起动系统和新能源车辆的制作方法

本申请涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆起动系统和新能源车辆。

背景技术：

目前，车辆起动系统包括蓄电池和起动机，蓄电池为提供电能，起动机将电能转换成机械能，带动发动机起动。其中，蓄电池的设计由发动机的排量决定，当发动机排量增大时，发动机阻力矩变大，为了满足发动机起动需求，需要设计的更大容量的蓄电池。

现有技术中，一般根据发动机起动需求，直接增大蓄电池容量，比如，将蓄电池容量从70ah提升至90ah、110ah；或者，增加蓄电池个数，与原有的蓄电池并联，从而提升蓄电池容量。比如，增加一块70ah蓄电池，与原有的70ah蓄电池并联。

发明人经过研究发现，发动机起动过程只有几秒钟，即，只有这几秒时间内冷起动电流需求较大，采用现有技术中直接增大蓄电池容量或增加蓄电池个数提升蓄电池容量的方式，导致整车的布置空间需求较高，且整车的重量会大大增加。

技术实现要素：

本申请所要解决的技术问题是，提供一种车辆起动系统和新能源车辆，利用超级电容的良好低温性能及瞬间大电流放电的特性，通过超级电容与蓄电池组合放电辅助蓄电池提供起动电流，以达到车辆冷起动需求的电流，增加超级电容的方式整车的布置空间需求不高，且基本不增加整车的重量。

第一方面，本申请实施例提供了一种车辆起动系统，该系统包括：

控制器、供电模块和起动机，所述供电模块包括超级电容支路和蓄电池支路，所述供电模块一端接地，一端与所述起动机连接，所述控制器在所述供电模块接地电路上；

所述控制器，用于控制所述供电模块为所述起动机提供大于所述蓄电池提供电能的目标电能；

所述起动机，用于将所述目标电能转换成机械能。

优选的，所述超级电容支路与所述蓄电池支路并联。

优选的，起动发动机过程中，所述超级电容支路中的超级电容和所述蓄电池支路中的蓄电池共同为所述起动机提供目标电能。

优选的，所述超级电容支路还包括第一电路开关；

发动机起动过程中，所述控制器通过控制所述第一电路开关闭合控制所述超级电容支路为所述起动机供电。

优选的，起动发动机后，所述控制器通过控制所述第一电路开关闭合断开。

优选的，所述超级电容支路与所述蓄电池支路串联。

优选的，所述起动发动机过程中，所述超级电容支路中的超级电容放电为所述起动机提供目标电能。

优选的，所述供电模块还包括第二电路开关，所述超级电容支路还包括第三电路开关，所述第二电路开关与所述超级电容支路并联；

发动机起动过程中，所述控制器通过控制所述第二电路开关断开、所述第三电路开关闭合控制所述超级电容支路为所述起动机供电。

优选的，所述控制器通过控制所述第二电路开关闭合、所述第三电路开关断开控制所述蓄电池支路为所述起动机供电。

第二方面，本申请实施例提供了一种新能源车辆，该车辆包括上述第一方面所述的车辆起动系统，还包括：整车控制器；

所述整车控制器，用于控制所述车辆起动系统。

与现有技术相比，本申请至少具有以下优点：

采用本申请实施例的技术方案，车辆起动系统包括控制器、供电模块和起动机，所述供电模块包括超级电容支路和蓄电池支路，所述供电模块一端接地，一端与所述起动机连接，所述控制器在所述供电模块接地电路上；所述控制器，用于控制所述供电模块为所述起动机提供大于所述蓄电池提供电能的目标电能；所述起动机，用于将所述目标电能转换成机械能。由此可见，通过在原有蓄电池支路的基础上进行增加超级电容支路，利用超级电容的良好低温性能及瞬间大电流放电的特性，通过超级电容与蓄电池组合放电辅助蓄电池提供起动电流，以达到车辆冷起动需求的电流，增加超级电容的方式整车的布置空间需求不高，且基本不增加整车的重量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的现有技术中车辆起动系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种车辆起动系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种车辆起动系统的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种车辆起动系统的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种车辆起动系统的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种车辆起动系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

现阶段，如图1所示的现有技术中车辆起动系统的结构示意图，车辆起动系统包括提供电能的蓄电池和将电能转换成机械能以带动发动机起动的起动机。其中，蓄电池的设计由发动机的排量决定，当发动机排量增大时，发动机阻力矩变大，为了满足发动机起动需求，需要设计的更大容量的蓄电池。比如，直接将蓄电池容量从70ah提升至90ah、110ah；或者，增加一块70ah蓄电池，与原有的70ah蓄电池并联。

但是，发明人经过研究发现，发动机起动过程只有几秒钟，即，只有这几秒时间内冷起动电流需求较大，仅仅基于这几秒，采用现有技术中直接增大蓄电池容量或增加蓄电池个数提升蓄电池容量的方式，导致整车的布置空间需求较高，且整车的重量会大大增加。

为了解决这一问题，在本申请实施例中，车辆起动系统包括控制器、供电模块和起动机，所述供电模块包括超级电容支路和蓄电池支路，所述供电模块一端接地，一端与所述起动机连接，所述控制器在所述供电模块接地电路上；所述控制器，用于控制所述供电模块为所述起动机提供大于所述蓄电池提供电能的目标电能；所述起动机，用于将所述目标电能转换成机械能。由此可见，通过在原有蓄电池支路的基础上进行增加超级电容支路，利用超级电容的良好低温性能及瞬间大电流放电的特性，通过超级电容与蓄电池组合放电辅助蓄电池提供起动电流，以达到车辆冷起动需求的电流，增加超级电容的方式整车的布置空间需求不高，且基本不增加整车的重量。

下面结合附图，通过实施例来详细说明本申请实施例中车辆起动系统和新能源车辆的具体实现方式。

示例性设备

参见图2，示出了本申请实施例中一种车辆起动系统的结构示意图。在本实施例中，所述车辆起动系统200例如具体可以包括：

控制器201、供电模块202和起动机203，所述供电模块202包括超级电容支路和蓄电池支路，所述供电模块202一端接地，一端与所述起动机203连接，所述控制器201在所述供电模块202接地电路上；

所述控制器201，用于控制所述供电模块202为所述起动机203提供大于所述蓄电池提供电能的目标电能；

所述起动机203，用于将所述目标电能转换成机械能。

可以理解的是，由于采用直接增大蓄电池容量或增加蓄电池个数提升蓄电池容量的方式，导致整车的布置空间需求较高，且整车的重量会大大增加。本申请实施例中，考虑到超级电容的良好低温性能及瞬间大电流放电的特性，将超级电容与蓄电池组合放电辅助蓄电池提供起动电流，以达到车辆冷起动需求的电流，即，在原有蓄电池支路的基础上增加超级电容支路形成供电模块202，这样既对整车的布置空间需求不高，且基本不增加整车的重量。

将超级电容与蓄电池组合放电一般有两种方式，第一种方式是将超级电容与蓄电池并联，第二种方式是将超级电容与蓄电池串联。具体实现方式如下所示：

对于第一种方式，具体现实是将供电模块202中的超级电容支路与蓄电池支路并联。例如，如图3所示的另一种车辆起动系统的结构示意图，在图2的基础上，供电模块202中的超级电容301所处超级电容支路与蓄电池302所处蓄电池支路并联。

需要说明的是，对于超级电容支路与蓄电池支路并联形成的供电模块而言，在起动发动机过程中，超级电容支路中的超级电容与蓄电池支路中的蓄电池都需要放电，超级电容提供一部分的电流，蓄电池提供一部分的电流，两者电流的组合代替大容量蓄电池的起动电流，以达到车辆冷起动需求的电流，最终实现提供目标电能的目的。因此，在本实施例的一些实施方式中，起动发动机过程中，所述超级电容支路中的超级电容和所述蓄电池支路中的蓄电池共同为所述起动机203提供目标电能。

需要说明的是，超级电容的电容值、冷起动电流和内阻都是由原有蓄电池和希望达到的目标电能所决定的。对于超级电容支路与蓄电池支路并联形成的供电模块而言，超级电容的电容值、冷起动电流和内阻的确定方法如下：

假设能够直接提供目标电能的大容量蓄电池容量为c1，冷起动电流为i1，电池内阻为r1，原有的小容量蓄电池容量为c2，冷起动电流为i2，电池内阻为r2，超级电容值为c3，冷起动电流为i3，内阻为r3，其中，蓄电池容量c1和c2的单位ah，电容值c3的单位为f，冷起动电流i1、i2和i3的单位为a，内阻r1、r2和r3的单位为mω，整车起动时间为t，起动前电池系统电压为u0，起动最低电压为um。对于目标车辆来说，c1、c2、i1、i2、t、u0和um是已知的。

首先，将大容量蓄电池按电流进行放电至10.5v，放电的时间乘以20即得到大容量蓄电池实际容量c1′，在大容量蓄电池充满电后，按的电流放电4h，然后放至-30℃环境箱24h，用内阻仪测得内阻r1；

其次，将原有的小容量蓄电池按电流进行放电至10.5v，放电的时间乘以20即得到大容量蓄电池实际容量c2′，在大容量蓄电池充满电后，按的电流放电4h，然后放至-30℃环境箱24h，用内阻仪测得内阻r2；

然后，根据并联内阻公式计算得到根据并联电流公式i1＝i2+i3，计算得到i3＝i1-i2，根据电容公式计算得到

最终，选择电容值冷起动电流≥i1-i2和内阻的超级电容与原有的小容量蓄电池并联提供目标电能。

还需要说明的是，由于发动机起动过程只有几秒钟，即，只有这几秒时间内冷起动电流需求较大，在发动机起动完成后，电流需求变小，仅由原有的蓄电池就可以提供，则还可以在超级电容支路上增加一个电路开关。当发动机起动时，整个起动过程中，控制器控制该电路开关闭合，使得超级电容支路成为通路，其中的超级电容与蓄电池支路的蓄电池一起放电提供电能，当发动机起动完成后，控制器控制该电路开关断开，使得超级电容支路成为断路，利用蓄电池支路的蓄电池进行放电提供电能。因此，在本实施例的一些实施方式中，所述超级电容支路还包括第一电路开关；发动机起动过程中，所述控制器201通过控制所述第一电路开关闭合控制所述超级电容支路为所述起动机203供电；起动发动机后，所述控制器201控制所述第一电路开关闭合断开。

例如，如图4所示的另一种车辆起动系统的结构示意图，在图3的基础上，在超级电容301所处超级电容支路上增加第一电路开关401，只有当控制器201控制第一电路开关401闭合时，超级电容301所处超级电容支路才是通路。

对于第二种方式，具体现实是将供电模块202中的超级电容支路与蓄电池支路串联。例如，如图5所示的另一种车辆起动系统的结构示意图，在图2的基础上，供电模块202中的超级电容501所处超级电容支路与蓄电池502所处蓄电池支路串联。

需要说明的是，对于超级电容支路与蓄电池支路串联形成的供电模块而言，在起动发动机过程中，主要是超级电容支路中的超级电容进行放电提供大电流，代替大容量蓄电池的起动电流，以达到车辆冷起动需求的电流，最终实现提供目标电能的目的。因此，在本实施例的一些实施方式中，所述起动发动机过程中，所述超级电容支路中的超级电容放电为所述起动机203提供目标电能。

需要说明的是，超级电容的电容值、冷起启动电流和内阻都是由原有蓄电池和希望达到的目标电能所决定的。对于超级电容支路与蓄电池支路串联形成的供电模块而言，超级电容的电容值、冷起启动电流和内阻的确定方法如下：

假设能够直接提供目标电能的大容量蓄电池容量为c1，冷起动电流为i1，电池内阻为r1，原有的小容量蓄电池容量为c2，冷起动电流为i2，电池内阻为r2，超级电容值为c4，冷起动电流为i4，内阻为r4，其中，蓄电池容量c1和c2的单位ah，电容值c4的单位为f，冷起动电流i1、i2和i4的单位为a，内阻r1、r2和r4的单位为mω，整车起动时间为t′，起动前电池系统电压为u0′，起动最低电压为um′。对于目标车辆来说，c1、c2、i1、i2、t′、u0′和um′是已知的。

根据串联电路特性，可以获得r4＝0.5mω，i4＝i1，最终，选择电容值冷起动电流≥i1和内阻≤0.5mω的超级电容与原有的小容量蓄电池串联提供目标电能。

还需要说明的是，由于发动机起动过程只有几秒钟，即，只有这几秒时间内冷起动电流需求较大，在发动机起动完成后，电流需求变小，仅由原有的蓄电池就可以提供。则可以增加一个电路开关单独与蓄电池支路连接，且在超级电容支路上增加一个电路开关，当发动机起动时，整个起动过程中，控制器控制单独与蓄电池支路连接电路开关断开，超级电容支路上的电路开关闭合，使得只有串联的超级电容支路和蓄电池支路成为通路，超级电容进行放电提供电能。当发动机起动完成后，控制器控制单独与蓄电池支路连接电路开关闭合，超级电容支路上的电路开关断开，使得串联的超级电容支路和蓄电池支路成为断路，蓄电池支路单独成为通路，其中的蓄电池进行放电提供电能。因此，在本实施例的一些实施方式中，所述供电模块202还包括第二电路开关，所述超级电容支路还包括第三电路开关，所述第二电路开关与所述超级电容支路并联；发动机起动过程中，所述控制器201通过控制所述第二电路开关断开、所述第三电路开关闭合控制所述超级电容支路为所述起动机203供电。起动发动机后，所述控制器201通过控制所述第二电路开关闭合、所述第三电路开关断开控制所述蓄电池支路为所述起动机203供电。

例如，如图6所示的另一种车辆起动系统的结构示意图，在图6的基础上，增加第二电路开关601，一端接地，一端与蓄电池202所处的蓄电池支路连接，在超级电容501所处超级电容支路上增加第三电路开关602，只有当控制器201控制第三电路开关602闭合时，超级电容501所处超级电容支路才是通路。

通过本实施例提供的各种实施方式，车辆起动系统包括控制器、供电模块和起动机，所述供电模块包括超级电容支路和蓄电池支路，所述供电模块一端接地，一端与所述起动机连接，所述控制器在所述供电模块接地电路上；所述控制器，用于控制所述供电模块为所述起动机提供大于所述蓄电池提供电能的目标电能；所述起动机，用于将所述目标电能转换成机械能。由此可见，通过在原有蓄电池支路的基础上进行增加超级电容支路，利用超级电容的良好低温性能及瞬间大电流放电的特性，通过超级电容与蓄电池组合放电辅助蓄电池提供起动电流，以达到车辆冷起动需求的电流，增加超级电容的方式整车的布置空间需求不高，且基本不增加整车的重量。

此外，本申请实施例还提供一种新能源车辆，该车辆包括上述实施例所述的车辆起动系统，还包括：整车控制器；所述整车控制器，用于控制所述车辆起动系统。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制。虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。