CN101614177A - 发动机启动系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发动机启动系统及方法。具体地，车辆具有发动机、起动电动机、用于给辅助系统供能的能量存储系统ESS、以及用于在发动机启动和起动期间给起动电动机供能的超级电容模块。超级电容模块与起动电动机断开以再充电。DC－DC升压式变换器升高由ESS供应的电压的电平，以将超级电容模块充电至相对更高的电压电平，例如，ESS供应的电压电平的约125％至140％。一种用于防止车辆辅助系统中的电压下跌的方法，包括：当发动机运行时，将超级电容模块与所述起动电动机断开；然后使用ESS给超级电容模块充电，直到启动支持电压等于存储的目标电压为止。检测到的发动机的指令启动和起动使得超级电容模块连接到起动电动机。

Description

发动机启动系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于启动(cranking)和起动(starting)车辆中发动机的系统和方法。
背景技术
[0002]常规的轻型车辆发动机通常在旅程开始时被起动，并且在整个旅程的过程中或期间保持活动。发动机的起动事件会在比较短的时间段内汲取大量的电能或电力，该时间段在近似0.3秒(对暖热的发动机)到超过2秒(对非常冷的发动机)范围之间变动。通常，使用由单个12伏电池供能的直流(DC)电动机来起动发动机。这种电动机在其失速速度时会汲取最大量的电流，且电流会随着电动机速度的增大而减小。典型的12伏电池在起动事件的起始部分期间提供了最大的电流和最小的电压。
[0003]在起动常规车辆的发动机之前，车辆中的辅助电负载由该12伏电池供能。因此，在发动机起动事件的起始部分期间，所有辅助负载都会经历降低的电压供应。在某些情形下，该瞬时的电压降低或电压下跌会引起辅助负载性能中可能明显或可察觉到的变化，例如白炽灯照明的光强度的降低。一旦发动机起动，发动机驱动的发电机就产生给辅助负载通电的必要电力，并且还可以给12伏电池再充电。
[0004]降低常规车辆中燃料消耗的一种方法是，只要是在无需发动机供应推进动力时就切断至发动机的燃料供应。但是，这种方法需要在特定的旅程期间反复地重新起动发动机，例如每次车辆停止在位于旅程两个端点之间的停止信号灯之处时。另外，当发动机关闭时，由发动机驱动的发电机输送到辅助负载的电力将降低至零。对辅助负载进行供能所需的能量由12伏电池或其它电源(如果车辆这样配备)来供应。
[0005]在某些车辆中，重新起动发动机所需的电力由为可选的起动电动机供能的第二电池提供。例如，带式交流发电机/起动器利用组合式起动器/发电机作为第二发动机起动装置来替代常规的发动机驱动的发电机。通过使用分开的电池来给辅助负载和第二发动机起动装置提供电力，供应到辅助负载的电压一般在发动机起动事件期间不会受影响，通常使乘客可察觉到的辅助系统性能的变化最小。但是，两个一样的电池在显著增加重量的同时，占用了车辆内宝贵的封装空间。
[0006]在其它轻型系统中，总是使用单个车辆用电池和起动装置来起动发动机。相对于常规车辆的发电机，该发电机并没有变化。不管电池电压如何，公知为DC-DC变换器的电子装置都使用电池供应的电能，产生供应至特定辅助负载的稳定DC输出电压，在发动机起动事件中的瞬时电压波动期间，这会以其它方式展现出性能的变化。
发明内容
[0007]因此，提供了一种具有发动机、起动电动机、能量存储系统(ESS)和超级电容模块的车辆。当发动机停机时，ESS排他地给车载辅助系统(例如，一组或多组刮水器、和/或内/外灯)供能，但是在发动机启动和起动事件期间，并所述ESS自身并不是排他地给所述起动电动机供能。相反，一开始时至少主要且可能排他地使用所述超级电容模块给所述起动电动机供能。在所述起动电动机从所述超级电容模块汲取了初始能量之后，如果条件允许，那么可将所述起动电动机连接到所述ESS。
[0008]为了保证所述超级电容模块的适当的充电和再充电，只在所述发动机起动期间将所述起动电动机连接到所述超级电容模块上。一旦所述发动机不借助于所述起动电动机而旋转，所述起动电动机就与所述超级电容模块断开。用于连接和断开所述起动电动机的一种机构是电开关，或者是起动器电磁线圈(尽管并非必须如此，但是起动器电磁线圈通常是常规车辆中起动电动机组件的整体一部分)。在除了主动的发动机起动期间之外的时间中，可实现给所述超级电容模块再充电。对所述超级电容模块的充电可通过所述ESS、发电机和/或其它专用充电装置来执行。在发动机起动期间，所述超级电容模块和所述ESS都给所述起动电动机供能的情况下，所述起动电动机会有短时期的低电流需求，在此期间，所述ESS可临时给所述超级电容模块提供短期的、有限或部分的再充电。
[0009]DC-DC变换器的一种类型为升压式变换器。该装置可用于在充电期间升高从ESS或从发电机供应到超级电容模块的电压的电平，从而将相对更高的(与可能没有使用这种变换器的其它方式相比)电压电平存储在该超级电容模块内。
[0010]在足够冷的大气温度环境中，起动发动机所需的能量要显著地高于在温暖环境中所需的能量。所述能量可能从所述超级电容模块被如此迅速地汲取，使得所述超级电容模块的电压显著降低，可能在所述发动机起动之前就低于ESS的电压。在该情形期间，当在延长的启动期间所述电容中存储的电压降低至阈值之下时，所述超级电容模块可使用接触器或开关与所述ESS电并联。在一个实施例中，可将所述超级电容模块充电至所述ESS的电压电平的约125％至140％。在另一实施例中，所述ESS为12伏电池，在发动机启动和起动之前由所述超级电容模块提供的电压约为15至17伏。通常，可以一种方式来控制DC-DC变换器，以便向超级电容模块输送有限量的能量，并且由此在发动机启动期间可以使DC-DC变换器操作或者不操作。应当根据所述ESS的电压、发电机的电压和所述超级电容模块的电压来使用适当类型的DC-DC变换器。
[0011]一种用于防止车辆辅助系统电压下降的方法，所述车辆具有发动机、发电机、起动电动机、DC-DC变换器、以及能量存储系统(ESS)，所述方法包括：当所述发动机在运行时，将所述超级电容模块从所述起动电动机断开；然后使用所述ESS、所述发电机和/或所述DC-DC变换器给所述超级电容模块充电，直到所述超级电容模块内存储的启动支持电压等于预定目标电压为止。如果所述目标电压大于所述ESS和所述发电机的电压，那么只使用所述DC-DC变换器来将所述超级电容模块进一步充电至由所述ESS和发电机提供的电压电平之上。
[0012]所述方法包括检测所述发动机的指令启动和起动，在检测到该发动机的指令启动和起动之后，将所述模块快速连接至所述起动电动机。所述起动电机起初由所述超级电容模块排他地通电一段预定最小时间量。如果当所述预定最小时间量已经过去时所述发动机还没有起动，那么测量并比较所述超级电容模块与所述ESS的电压。如果所述超级电容模块的电压低于所述ESS的电压，那么闭合开关以将所述超级电容模块与所述ESS并联。在所述起动电动机由所述超级电容模块排他地供能时，所述辅助系统只由所述ESS供能。在使用所述超级电容模块和所述ESS两者给所述起动电动机供能时，它们都向所述辅助系统供能。
[0013]结合附图，从下面实施本发明的最佳模式的详细描述可容易地清楚本发明的上述特征和优点及其它特征和优点。
附图说明
[0014]图1为具有超级电容模块和根据本发明的控制方法的混合动力车辆的示意图；
[0015]图2为可与图1的车辆一起使用的一组代表性辅助系统的示意图；
[0016]图3为根据一个实施例，图1中的车辆的电子系统的电路图；以及
[0017]图4为示出可与图1的车辆一起使用的控制方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
[0018]参考附图，其中相同的附图标记指代相同的部件，从图1开始，车辆10包括发动机(E)12，其驱动地连接到变速器(未示出)，用于推进车辆10。车辆10包括电气系统50，其中发动机12电连接到起动电动机(M)41上，例如本领域内公知类型的常规DC电动机。电动机41电连接到第一开关(Sw1)32上，该第一开关32响应于由电子控制单元或控制器(C)24强制或施加的控制信号91而施加或移除电动机41的电力。第一开关32可以是与电动机41分离的，或者可以是与其一体的。如果它与电动机41一体，那么第一开关32可以能够(或者不能够)响应于由控制器24强制或施加的同一控制信号91或附加信号执行附加任务。
[0019]电气系统50还包括能量存储系统(ESS)13，ESS 13可构造为可再充电的电池装置或其它适当的能量存储装置。将ESS 13构造为给一个或多个辅助系统(AUX)40和传感器19a、19b供能或通电，如下面参考图2所述。ESS 13可使用由至少一个发电机(G)14供应的能量直接地再充电。为实现在部件之间(例如，从ESS与辅助系统40)供应能量目的的电连接通过适当的电连接23。
[0020]在系统50内，ESS 13通过本领域内公知类型的DC-DC变换器22电连接到超级电容模块(SCM)65。下面参考图3和图4描述模块65及DC-DC变换器22的各自的示例性实施例。ESS 13也电连接到发电机14。因此，只要发电机14无法提供充足的电能，例如当发动机12停机时，ESS 13就直接给辅助系统40、传感器19a、19b和DC-DC变换器22供能。
[0021]当发动机正在运行或操作时，ESS 13和发电机14每个都可给辅助系统40和DC-DC变换器22供能，或者发电机14可排他地给辅助系统40供能。当发电机14排他地给辅助系统40和DC-DC变换器22供能时，发电机14还可用于给ESS 13再充电。在一个实施例中，第二电子开关(Sw2)60与DC-DC变换器22电并联。该第二开关60可为与第一开关32相同的通用类型，并且可通过控制器24强制或施加的控制信号90被电控制成断开或闭合。
[0022]控制器24包括启动支持算法100，并且与第一开关32和第二开关60分别电通信、与DC-DC变换器22电通信、通过辅助系统40与发动机12电通信、与ESS 13电通信、以及模块65电通信。控制器24还可编程和/或构造为包括混合控制模块、发动机控制模块、变速器控制模块、电动机/发电机控制模块、和/或任何必需的电子驱动器或功率电子电路、以及算法100，如下所述及图4中所示。
[0023]在发动机12的启动和起动的初始时期内，控制器24执行闭合第一开关32的信号91，而不执行闭合第二开关60的信号90，因此使第二开关60处于断开状态或情形。控制器24可以(或可以不)执行至DC-DC变换器22的信号92，以便选择地以任意选定的电平从ESS 13向模块65供能。在启动的初始时期内，当DC-DC变换器22处于“关(off)”状态或情形时，排他地从模块65汲取能量。在启动的初始时期内，当DC-DC控制器22被控制在“开(on)”状态，并且当DC-DC变换器供应的能量少于电动机41所需能量的一半时，优选从模块65汲取能量。
[0024]通常，大小适于启动车辆发动机(例如发动机12)的DC电动机的特性为这样，使得在启动事件的初始部分期间，模块65的支持电压(V2)被汲取得低于ESS 13的辅助电压(V1)。一旦启动事件的初始部分结束，并且发动机12以一般不再增大的平均速度转动时，那么模块65的支持电压V2可能大于、等于或小于ESS 13的辅助电压V1。在模块65具有足够大的尺寸并且启动和起动事件具有足够短的时间的情况下，电动机41所利用的全部电能或者主要电能将来自模块65。在这种情形下，模块65的支持电压V2会显著地降低，而ESS 13的辅助电压V1即使降低也较少。
[0025]在一个实施例中，其中DC-DC变换器22为本领域内公知的适当构造的升压式或升降压式变换器，在启动和起动发动机12之前，模块65的支持电压V2可超过辅助电压V1。在启动事件的后期部分期间和在启动事件之后，支持电压V2可能低于辅助电压V1。理想地，在这种正常或暖热的启动情形期间，在完全起动发动机12所需的持续时间或间隔中，支持电压V2排他地给电机41供能或通电。但是，如下面所描述的，在某些情形下，可根据需要使用辅助电压V1来帮助支持电压V2。
[0026]当控制器24确定发动机12的启动和起动完成时，控制器24断开第一开关32。一旦第一开关32断开，那么就允许DC-DC变换器22给模块65(即，位于模块65中的一个或多个超级电容单元)再充电至足够高的电压电平。该电平在下文中称为目标电压电平(VT)，下面参考图4来描述。一个或多个传感器19B(例如，模数转换器)连同适当的信号调节电路一起可被设置成与至少控制器24、ESS 13和模块65电通信，从而测量相应的辅助电压V1和支持电压V2，并发送或以其它方式将测量结果或值报告至控制器24以备驻存在控制器24中(和/或由此可访问)的算法100使用。
[0027]环境条件可使得大气温度和发动机12的温度变得非常冷。通常，起动冷的发动机所需的时间比发动机暖热时起动发动机所需的时间长很多。同样，电动机为启动冷的发动机所需的能量大小或水平也大大高于起动暖热的发动机所需的能量大小或水平。在这种情形下，模块65可能未存储足够的能量来确保成功的发动机起动。
[0028]因此采取保障措施，一旦模块65的能量水平变得充分消耗时，允许ESS 13输送能量以起动发动机12。当情况允许时，例如当外界温度和内部发动机温度降低至低于预定阈值温度时(该阈值温度可通过使用一个或多个传感器19A感测或测量外界温度和/或任意发动机冷却剂(未示出)的温度来直接确定)，第二开关60由控制器24闭合，以使ESS 13与模块65电并联，从而允许来自ESS 13的相对稳定的辅助电压V1以最大可能速度启动发动机12。一旦发动机12已经起动，第二开关60可再次断开。
[0029]参考图2，图1的辅助系统40包括由ESS 13(见图1)供能的一个或多个电动的车辆系统。例如，这类装置可包括但不限于，车外照明(如，前灯(HL)42)、风挡或后窗刮水器(W)44、和/或车内灯(L)46。响应于发动机启动和起动期间发生的供给电压瞬时降低，照明装置(如，前灯42和车内灯46)可能变暗，或者刮水器44可以能察觉的方式暂停或改变速度。因此，包括了特定应用中的辅助系统40的特定系统应当包括已知对瞬时电压下跌特别敏感的大多数或所有车辆系统。
[0030]参考图3，图1的系统50的一个实施例包括如下结构，其中ESS 13与发电机14以及电负载连接，该电负载在图1中由辅助系统40表示。可根据需要通过继电器、接触器或开关89选择地接通或关闭辅助系统40，如通过双向箭头B所示。电动机41可通过第一开关32选择地连接到模块65，如通过双向箭头A所示，致动第一开关32的时间由控制器24的算法100(见图1)确定和控制。
[0031]在模块65中，在正常或暖热的启动条件下，如上所述，没有来自ESS 13的主动辅助或电压贡献，一个或多个超级电容单元快速地将所需的支持电压V2输送至电动机41，以完全启动和起动发动机12(见图1)。在低于预定阈值温度的冷启动条件下，来自ESS 13的辅助电压V1可帮助模块65以优化发动机12(见图1)的启动速度。也就是说，当外界温度低于存储的阈值温度时，或者可选地，当在预定时间段内没有实现目标发动机启动速度时，又或者可选地当模块65的支持电压V2比ESS 13的辅助电压V1低了预定电压量时，第二开关60闭合，使得ESS 13可帮助启动和起动过程。
[0032]如本文所使用的，以及本领域的普通技术人员会理解的那样，电容为具有一对导电板的电子装置，所述一对导电板通过电介质或电介质材料(例如玻璃、陶瓷、纤维素、碳氟化合物、空气或其它适当的电介质材料)分开或间隔开。术语“超级电容”特别指具有相对高的单位电容(定义为每伏存储的电荷量，即法拉)的专用电容。超级电容可在很多方面不同于标准电容，包括其所用的特定类型的电极或板。
[0033]例如，超级电容的电极可包括金属氧化物、各种导电聚合物、或高表面积活性碳材料，以提供足够的总电容。在图3的示例性实施例中，当使用12V的ESS 13时，由模块65中的一个或多个超级电容提供的总电容量大致为110法拉，最大目标电压(VT)约16.2伏特。但是，在本发明的范围内，如本领域的普通技术人员可理解的，根据期望的启动时间(tc)(见图4)，可使用其它电容值和目标电压，例如通过增加或移除在模块65内串联的任意数量的超级电容单元，或者通过相应地选择模块65内各电容单元的电容值。
[0034]DC-DC变换器22包括升高或增大ESS 13提供的辅助电压V1的电平所需的任何必需电子电路部件，以在模块65内产生和存储电平充分增大的支持电压V2。这种部件可包括，例如，一组适当构造的晶体管45(例如，场效应晶体管，如本领域内公知类型的MOSFET)、和/或二级管、电容49、和感应线圈43，如在DC-DC升压式或升降压式变换器领域内普通技术人员所理解的那样。任何DC电动机(例如电动机41)的扭矩-速度包络线依赖于给DC电动机通电的供应电压。也就是说，至电动机的供应电压越大，在给定电动机速度时的可用扭矩大小以及无负载时的最大电动机速度就越大。
[0035]在图3的实施例中，输送至电动机41的供应电压为支持电压V2，其为在被DC-DC变换器22升压或增大之后的辅助电压V1。DC-DC变换器22可被构造为提供预定升压量，在一个实施例中，该预定升压量为电压V1的约125％至140％。例如，如果ESS 13能够产生12伏的最大电压V1，那么DC-DC变换器22可构造为提供更高电压电平的支持电压V2，例如约15至17伏。从而，该更高的支持电压V2能够增大启动电动机扭矩和增大电动机41的电动机速度，允许发动机12(见图1)以最佳方式起动，或者以相对于辅助电压V1较低时充分缩短的时间起动。
[0036]仍参考图3，由双向箭头C表示的，可断开和闭合的第二开关60被设置在负载(例如，辅助系统40)与模块65之间。在该实施例中，通过允许第二开关60闭合以使ESS 13和模块65设置为电并联，从而提供如上所述更加有效的冷启动能力。如本领域内的普通技术人员所理解的，在延长的发动机启动期间，电容内存储的电压(例如，模块65内存储的支持电压V2)逐渐降低。本文所使用的延长的起动是指比期望的或预期的持续更长的持续时间或间隔。例如，如果将300毫秒(ms)设定为发动机12(见图1)的期望或正常的最大起动持续时间，那么若在该时间间隔内发动机起动还未结束，或者期望在更短的持续时间内允许在借助于ESS 13的情况下完成发动机启动和起动的时间，那么第二开关60被闭合或触发。虽然上面描述的是300ms，但是这只是一种可能的实施方式，本发明不限于此，根据车辆10(见图1)的设计，在本发明的范围内，可使用其它最大起动持续时间。
[0037]参考图4，图1的算法100提供了一种用于使发动机启动和起动期间车辆10(见图1)中的电压下跌最小化的方法，如上文中所述。算法100可被编程、记录或以其它方式存储在控制器24中，或者存储在可被控制器24容易访问的地方，该算法100适于检测或确定表示发动机12的指令启动和起动的预定操作状况的存在。在下列每一个步骤中，车辆10的各种参考部件可在图1中看到。将发动机12的启动或起动的开始(例如，当在车辆10静止且发动机12关闭时，车辆10的操作员松开制动踏板或踩下加速踏板或其它加速装置(未示出)的情况下会发生)用作至控制器24的预定信号或输入条件，从而提醒控制器24闭合第一开关32，同时将第二开关60保持断开。
[0038]开始于步骤102，发动机12关闭，算法100通过断开开关32和60，或者通过核实开关32和60已经断开来确保第一开关32和第二开关60都断开。这可通过发送信号或指令至开关32和/或60以断开，或者通过感测它们的位置来实现。开关32和60的断开包括：对于第一开关32，断开或中断电动机41与模块65之间的电连接的任意动作；对于第二开关60，断开ESS 13与电动机41之间的直接连接的任意动作。然后算法100进行至步骤104。
[0039]在步骤104处，算法100将模块65中的支持电压V2与存储的阈值或目标电压(VT)比较，然后通过DC-DC变换器22和ESS13给模块65充电，直到支持电压V2基本上等于目标电压(VT)为止，即，在目标电压(VT)的可允许范围内。在一个实施例中，目标电压(VT)可设定为超过ESS 13的电平的约25％至40％。例如，如果ESS13为标准的12伏电池，那么目标电压(VT)可设定为约15至17伏。但是，本领域的普通技术人员会认识到，在本发明的范围内，根据发动机12、ESS 13和/或电动机41的特定设计，可使用其它目标电压(VT)。
[0040]另外，给模块65的给定电容充电和再充电所需的时间是模块65内含有的各超级电容的电容量、再充电事件开始时各超级电容中存储的电压、DC-DC变换器22输送的电流、以及要达到的目标电压(VT)的函数。在方程式中，
tcharge＝C×[Vf-Vi]/i
其中C＝总电容量，Vf＝最终电压，Vi＝起始电容电压，i＝DC-DC变换器22(见图1)输送的电流。对于其中110法拉的模块65必须从12伏充电至16伏的目标电压(VT)且DC-DC变换器22输送10amps的示例性实施例，预期的再充电时间为44秒。不管实际实施例，当电压V2确定为基本等于目标电压(VT)时，算法100进行至步骤106。
[0041]在步骤106处，算法100检测或以其它方式确定当前是否已经开始或指令了发动机启动和起动事件，例如通过检测到的车辆10中加速踏板(未示出)的踩压。如果发动机的启动和起动已经开始并被检测到，那么算法100进行至步骤108，否则算法100返回步骤104，重复步骤104和106，直到已经检测到发动机启动为止。
[0042]在步骤108处，于步骤106处确定了发动机启动和起动已经开始后，算法100闭合第一开关32。第二开关60保持在断开状态。然后算法100进行至步骤109。
[0043]在步骤109，将表示自发动机12启动的开始已经过的时间量的变量te初始化，或将其设定为零。其后，在发动机12的启动和起动所需的短暂间隔或持续时间期间，只要该持续时间在预定最小阈值持续时间，或tmin内，那么就由来自模块65的支持电压V2排他地给电动机41供能。然后算法100进行至步骤110。
[0044]在步骤110处，算法100确定发动机12是否已经起动。如果没有，那么算法100进行至步骤111。否则，算法100进行至步骤112。
[0045]在步骤111处，计算或以其它方式确定已经过的时间变量te(见步骤109)的当前值，然后算法100进行至步骤113。
[0046]在步骤112处，断开开关32(Sw1)。然后算法100进行至步骤114。
[0047]在步骤113处，将te的值与标定的最小时间值tmin作比较。当te超过标定最小时间值(tmin)时，算法100进行至步骤117，否则进行至步骤115。
[0048]在步骤114处，检查第二开关60的状态以确定第二开关60是否闭合。如果是，那么算法100进行至步骤116。如果确定第二开关60断开，那么算法100结束。
[0049]在步骤115，将支持电压V2与辅助电压V1作比较。如果支持电压V2超过辅助电压V1，那么算法进行至步骤119，否则算法100进行至步骤117。
[0050]在步骤116处，断开第二开关60。然后算法100结束。
[0051]在步骤117处，闭合第二开关60，算法100进行至步骤119。
[0052]在步骤119处，保持开关32(Sw1)的位置，算法100继续于步骤110。
[0053]尽管已经详细描述了实施本发明的最佳模式，但是本发明所属领域的技术人员会认识到在所附权利要求范围内实现本发明的各种可选设计和实施方式。

Claims (15)

1.一种车辆，包括：
发动机；
连接到所述发动机的电动机，所述电动机可操作用于选择地启动和起动所述发动机；
具有第一电压电平的能量存储系统ESS；以及
具有第二电压电平的超级电容模块；
其中，当所述发动机在运行时，所述模块可被所述ESS充电至所述第二电压电平；以及
其中，所述模块可与所述ESS断开，从而输送所述第二电压电平至所述电动机，以启动和起动所述发动机。
2.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，进一步包括DC-DC升压变换器，其构造为用于升高来自所述ESS的第一电压电平，从而提供在所述超级电容模块中的第二电压电平。
3.如权利要求2所述的车辆，其特征在于，所述第二电压电平为所述第一电压电平的约125％至140％。
4.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述第一电压电平为约12伏，所述第二电压电平为约16伏，并且所述超级电容模块具有约110法拉的电容量。
5.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，进一步包括开关；
其中所述开关的闭合使所述ESS与所述超级电容模块电并联，从而使得所述ESS能够在启动和起动所述发动机时辅助所述超级电容模块。
6.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述至少一个辅助系统从包括一组前灯、一组风档刮水器、车内灯和收音机的组中加以选择。
7.一种用于在车辆内的发动机启动和起动期间防止电压下跌的设备，所述车辆具有发动机、DC起动电动机、具有第一电压电平的电池以及DC-DC变换器，所述设备包括：
第一开关和第二开关；
超级电容模块，其电连接到所述电池上，并且适于提供用于排他地给所述发动机的启动和起动供能的第二电压电平；以及
控制器，其具有用于选择地断开和闭合所述第一开关和第二开关的算法；
其中，闭合所述第一开关将所述超级电容模块连接到所述起动电动机，从而允许所述超级电容模块将所述第二电压电平输送至所述起动电动机，从而排他地使用所述第二电压电平来启动和起动所述发动机；以及
其中，闭合所述第二开关将所述电池连接到所述起动电动机，从而使用至少所述第一电压电平来启动和起动所述发动机。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述设备包括DC-DC变换器，所述DC-DC变换器电连接至所述电池和所述超级电容模块中的每一个，用于将所述超级电容模块充电至所述第二电压电平，所述第二电压电平的大小比所述第一电压电平更高。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述电池为12伏电池，且其中所述第二电压电平为约15至17伏。
10.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述第二开关的闭合将所述ESS与所述超级电容模块电并联，从而使得所述ESS能够在所述发动机的启动和起动时辅助所述超级电容模块。
11.一种用于防止车辆辅助系统中的电压下跌的方法，所述车辆具有发动机、起动电动机、具有第一电压的能量存储系统ESS、以及可电连接至所述ESS的超级电容模块，所述方法包括：
当所述发动机在运行时，将所述超级电容模块与所述起动电动机断开；
给所述超级电容模块充电，直到由所述超级电容模块存储的第二电压等于存储的目标电压为止；
检测所述发动机的指令启动和起动；以及
当检测到所述发动机的指令启动和起动时，将所述超级电容模块连接到所述起动电动机，从而起动所述发动机。
12.如权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括：
检测发动机温度；以及
当所述发动机温度超过存储的阈值温度时，使用所述第二电压和所述第一电压来启动和起动所述发动机。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括：
检测启动时间；以及
当所述启动时间超过存储的阈值启动时间时，使用所述第二电压和所述第一电压来启动和起动所述发动机。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括：
设定等于所述第一电压的约125％至140％的存储的目标电压；以及
使用DC-DC升压式变换器将所述第一电压升高至等于所述存储的目标电压的大小。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述ESS构造为12伏电池；以及
将所述存储的目标电压设定为等于约15至17伏。
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