[发明专利]一种车辆起动控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及车辆起动装置，尤其涉及一种用于汽车的起动机起动时的电源及其控制装置。 

背景技术

在冬季尤其是在高寒地区的冬季，由于低温环境造成蓄电池内阻增加、发动机机油粘度加大等原因，致使发动机不能顺利启动，短短的几个月却让早出晚归的驾驶员有无尽的烦恼。若是驾驶员不慎持续发动引擎势必会进一步降低电池储能进而更难起动，严重时会烧毁起动机。若增大电池容量或改用大功率起动机以应付冬季严寒，严寒过后又会造成资源浪费，增加整车开发费用；此外在南方行驶的车辆不需要面对低温环境，这样同一款车辆配置不同又会造成车辆销售、使用的地域局限性。 

公开日为2010年06月16日、公开号为CN 101734161A的专利文献公开了名称为一种车辆启动控制系统的技术方案，其包括供应电力的电源单元，与电源单元电性连接的主开关以及与主开关电性连接的启动开关，可经由主开关及启动开关开启的马达继电器及通电启动的马达，可被马达带动运转的引擎，受引擎带动而发电的发电机，以及对引擎进行点火控制的点火装置；其中还包括切换开关，该切换开关在主开关及启动开关开启导通后，暂时不向装设于车辆的车头灯、散热风扇等负载供电，以使电源单元有足够电力启动马达以发动引擎。该技术方案的不足之处在于，减掉的负载耗电量都较小，远不能弥补高寒环境下起动机启动时的电能需求。 

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的高寒地区由于低温环境造成蓄电池内阻增加、发动机机油粘度加大等原因致使发动机不能顺利启动等技术问题，提供一种车辆起动控制装置，它在不改变车辆电池容量、起动机型号情况下，解决发动机低温环境下冷启动困难的问题。 

本发明针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，一种车辆起动控制装置，包括车辆蓄电池、永磁起动机、DC/DC变流器和切换开关，永磁起动机通过切换开关连接车辆蓄电池，DC/DC变流器的输出端连接永磁起动机、输入端通过切换开关连接车辆蓄电池，切换开关实现车辆蓄电池直接对永磁起动机供电与车辆蓄电池通过DC/DC变流器对永磁起动机供电的切换。 

该技术方案，将蓄电池的直流电转化为交流电，使用变压器来扩大蓄电池的供电电流，根据使用环境选择合适的变压器变比，使DC/DC变流器的输出电流是原蓄电池所能提供电流的一倍甚至更高。 

永磁起动机起动力矩 ，其中K是与转子线圈结构有关的常数，Φ是线圈所处位置的磁通，I是车辆蓄电池所能提供的电流。对于一台已经给定的永磁起动机，转子线圈结构已经固定，起动机内部的永久磁铁所能提供的磁通也是固定的，起动力矩T是电流I的一次函数，电流I扩大到一倍，起动机的输出力矩也会扩大一倍。因此，通过增加输入电流I，能够有效克服发动机的起动阻力矩。比如起动机非低温环境下电流是300A时输出起动力矩12Nm，此时即可成功起动发动机，当低温环境下，成功起动发动机需要20 Nm的起动力矩，蓄电池提供至少500A的电流，受环境限制，蓄电池有可能提供不了如此大的电流，所以发动机无法顺利起动；使用DC/DC变流器后，只需要蓄电池提供250A的电流，起动机就可获得500A的电流，从而使发动机正常起动。 

从起动力矩T的表达式可见，为提高起动机起动力矩也可以通过提高参数K、Φ来实现，增加线圈匝数可以增加K，增加磁铁面积可以使更多的磁通通过线圈进而增加Φ，这两种方案都会在一定程度上增加起动机的体积和重量，体积增加不利于整车布置，而且需要改变起动机的结构设计。提高蓄电池容量可以提高电流I，但是大体积的蓄电池更不利于布置，同时重量增加也会增大整车油耗。使用本技术方案的DC/DC变流器可以克服上述问题，而且可以根据需要选择加装或不加装变流器，不需要改变原车结构，配置灵活使用方便。 

作为优选，DC/DC变流器包括逆变器控制芯片、中间驱动电路、大功率开关管、控制变压器和整流管，逆变器控制芯片通过中间驱动电路连接大功率开关管控制极，大功率开关管输出极连接控制变压器的初级线圈，控制变压器的次级线圈连接整流管，控制变压器是降压变压器。该DC/DC变流器由降压式逆变器、整流器等构成，用于输入端和输出端都是几百安培的大电流，因此，开关管需要大功率型而且需并联使用，所设置的中间驱动电路将PWM信号增强后驱动并联的开关管；同样整流管在单管电流不能满足设计需要时也可采用并联方式。 

作为优选，DC/DC变流器的工作频率高于工频频率。提高DC/DC转换过程中的工作频率，能够减小控制变压器的体积，并且能够提高DC/DC转换的工作效率。