[实用新型]一种汽车发动机起动发电及助力装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种汽车发动机起动发电及助力装置，属于车用控制装置范围。

背景技术

汽车的能源消耗和尾气排放问题日益突出。汽车目前使用爪极发电机和直流起动机，存在如下几方面的问题：

1)直流起动机转矩较小，因而发动机起动较慢，造成起动过程中的过高油耗和排放；

2)爪极发电机效率较低，最高发电效率通常低于60％，这是影响发动机油耗的重要因素；

3)在拥堵路况下，当汽车短时停车时，发动机仍需保持怠速状态而不能停机，因而造成怠速期间的燃油浪费及尾气排放；

4)起动机及发电机功率较小且独立设置，在车辆需要短时超车等运行工况下，无法为发动机提供辅助动力，同时也占用了发动机的较多安装空间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种汽车发动机起动发电及助力装置，它能改进目前汽车的起动发电系统，简化其结构并拓展其功能，使其具备应用一套电机系统实现起动、发电和助力的功能，并能够根据车辆的实际运行状态及需求，分时工作在起动发动机、高效率发电、为发动机提供辅助动力等工况下。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。

本实用新型一种汽车发动机起动发电及助力装置，含有信息分析系统、储能部件、功率变换器和电机。其间关系是：功率变换器分别与储能部件和电机连接，并通过通讯方式与信息分析系统连接。

所述信息分析系统是以微处理器为核心，同时具备模拟输入信号处理电路、数字输入信号处理电路和通讯电路；其间关系是：微处理器的模拟输入端口与模拟输入信号处理电路连接，微处理器的数字输入端口与数字输入信号处理电路连接，微处理器的CAN通讯端口与通讯电路连接；该微处理器是具有上述端口的单片机或DSP；该数字输入信号处理电路是由光电耦合器、电阻及直流隔离电源组成，其间关系是：直流隔离电源与电阻输入端连接，电阻输出端与光电耦合器信号输入端口连接，数字输入信号与光电耦合器的输出端口连接；该模拟输入信号处理电路是由运放和其匹配的电阻、电容及直流电源组成，其间关系是：直流电源与运放的电源端口相连，电阻与运放的输入、输出信号端口连接，电容与运放的输入信号端口连接；该通讯电路是由CAN收发器、光电耦合器、电阻及直流隔离电源组成，其间关系是：直流隔离电源与电阻输入端连接，电阻输出端与光电耦合器信号输入端口连接，CAN信号与光电耦合器的输出端口连接。上述直流隔离电源是指具备电气隔离的DC/DC变换器；上述直流电源是指能够提供直流15V、5V及3.3V的电源；上述运放的型号是OP27；上述光电耦合器的型号是6N137。

所述储能部件是蓄电池或电容，也可以由二者共同组成；

所述功率变换器是电能转换及传输装置，具备电能双向传输功能，可将储能部件提供的直流电逆变为交流电供给电机，也可将电机发出的交流电整流为直流电供给储能部件；其结构型式为：由全控型电力电子器件构成三相全控桥，每个桥臂的公共端分别与电机三相绕组相连，直流母线与储能部件相连接。

所述电机是交流电机，可分时工作于电动状态或发电状态，通过皮带与发动机曲轴连接。

信息分析系统的输入包括：储能部件状态、油门踏板状态、车速、档位及离合器状态。综合上述输入信息，信息分析系统获得输出指令，由储能部件、功率变换器和电机组成的电机系统分别工作于如下工况：

起动发动机时，电机由静止开始电动运行拖动发动机曲轴，在几百毫秒内完成发动机起动。

发电时，电机在怠速转速以上进入发电运行状态，将来自发动机曲轴的机械能转换为电能经功率变换器流向储能部件。

助力时，电机在中高转速区进入电动运行状态，拖动发动机曲轴，为发动机提供辅助动力。

停机时，功率变换器进入待机状态，储能部件和电机之间没有电能传输，发动机处于关停状态。

本实用新型的有益效果在于：

1)本装置用一台电机可以替代传统汽车上两台独立的起动机和发电机，且电机与发动机曲轴采用皮带传动方式，具有结构紧凑、节省安装空间、节省成本的优势。

2)本装置能够快速起动发动机，可以在传统汽车需要发动机怠速的场合实现发动机停机，从而有效降低发动机的油耗和排放。

3)本装置能高效率发电，可使油耗降低。

4)本装置可为发动机提供辅助动力功能，有利于提高汽车的动力性。

附图说明

图1是汽车发动机起动发电及助力装置结构图

图中符号说明如下：