CN105927449A - 一种发动机起动系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机起动系统及方法，该系统包括：额定电压均为第一电压的第一蓄电池和第二蓄电池、双回路控制器、点火开关起动档、发动机以及与发动机机械连接的发动机起动系统；其中，点火开关起动档连接在第二蓄电池正极与双回路控制器之间，由第二蓄电池供电；发动机起动系统分别与第一蓄电池正极、双回路控制器连接；双回路控制器分别与第一蓄电池、第二蓄电池正极以及搭铁连接，用于检测点火开关起动档，并根据点火开关起动档状态，控制第一蓄电池与第二蓄电池实现并联或串联，为整车或发动机起动系统供电，并在发动机起动系统有电时，向发动机起动系统输出控制信号，以使发动机起动。通过本发明，改善了整车的起动性能。

Description

一种发动机起动系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车控制技术领域，具体涉及一种发动机起动系统及方法。

背景技术

目前市场的商用车，尤其是小轻卡车，以12V供电的电气系统居多，在12V电气系统中，整车供电为12V，起动系统也为12V，众所周知，12V柴油机起动性能通常比较差，尤其是冬季表现比较明显，因此需要改进发动机起动系统的供电电压。

比如，申请号为201210210381.7的中国发明专利申请，公开了一种发动机起动系统，具有第一电压电平的蓄电池、DC/DC升压电路、开关以及起动控制模块，所述DC/DC升压电路用于升高蓄电池的第一电压电平，以提供高于所述第一电压电平的第二电压电平，从而提高了起动机的起动性能。但此方案具有如下缺点：采用升压电路提高起动机供电电压以及采用起动控制模块控制起动机起动，控制逻辑复杂，成本较高。

再如，申请号为201310114511.1的中国发明专利申请，公开了一种直流单系统双电源蓄电池联络装置及其切换方法，利用监控单元监控得到的系统状态，实施自动的控制两组蓄电池组之间的关系，使得两组蓄电池组始终保持在最佳状态。该方案具有如下缺点：采用监控单元监控系统状态，控制逻辑较复杂。

发明内容

本发明提供了一种发动机起动系统，以简单、方便地改善整车的起动性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种发动机起动系统，所述系统包括：额定电压均为第一电压的第一蓄电池和第二蓄电池、双回路控制器、点火开关起动档、发动机以及与发动机机械连接的发动机起动系统；其中，所述点火开关起动档连接在所述第二蓄电池正极与所述双回路控制器之间，由所述第二蓄电池供电；所述发动机起动系统分别与所述第一蓄电池正极、所述双回路控制器连接；所述双回路控制器还分别与所述第一蓄电池、所述第二蓄电池正极以及搭铁连接；

所述双回路控制器用于检测所述点火开关起动档，并且检测到所述点火开关起动档未接通时，控制所述第一蓄电池与所述第二蓄电池并联输出第一电压为整车供电；检测到所述点火开关起动档闭合后，控制所述第一蓄电池与所述第二蓄电池串联输出第二电压为所述发动机起动系统供电，并向所述发动机起动系统输出控制信号，以使发动机起动系统带动发动机起动。

优选地，所述双回路控制器为双回路电磁式开关，包括线圈、第一控制端以及第二控制端；其中，双回路电磁式开关线圈连接在所述点火开关起动档与搭铁之间，第一控制端分别与所述第一蓄电池负极、所述第二蓄电池正极以及搭铁连接，所述第二控制端分别与所述第一蓄电池正极、所述第二蓄电池正极以及所述发动机起动系统连接。

优选地，所述双回路电磁式开关第一控制端动触点与所述第一蓄电池负极连接，所述第一控制端常闭触点与搭铁连接，所述第一控制端常开触点与所述第二蓄电池正极连接；双回路电磁式开关第二控制端动触点与所述第一蓄电池正极连接，所述第二控制端常闭触点与所述第二蓄电池正极连接，所述第二控制端常开触点与所述发动机起动系统连接。

优选地，所述发动机起动系统包括：起动机继电器与起动机；所述起动机继电器线圈与所述双回路电磁式开关第二控制端常开触点连接，所述起动机继电器控制端连接在所述第一蓄电池正极与所述起动机之间，所述起动机与所述发动机机械连接。

优选地，所述第一电压为12V，所述起动机的额定电压为24V。

优选地，还包括与所述发动机机械连接的发电机，以及与所述发电机电连接的隔离器；

所述隔离器还分别与所述第一蓄电池正极、所述第二蓄电池正极连接，所述发电机通过所述隔离器向所述第一蓄电池、所述第二蓄电池单向充电。

优选地，所述隔离器包括：第一二极管与第二二极管；

所述第一二极管正极、第二二极管正极分别与发电机连接，所述第一二极管负极与所述第一蓄电池正极连接，所述第二二极管负极与所述第二蓄电池正极连接。

一种发动机起动方法，所述方法包括：

点火开关起动档未接通时，控制第一蓄电池与第二蓄电池并联连接，输出第一电压为整车供电；

点火开关起动档闭合后，控制所述第一蓄电池与所述第二蓄电池串联输出第二电压为发动机起动系统供电，并向发动机起动系统发送控制信号；

所述发动机起动系统接收到所述控制信号后，带动发动机起动。

优选地，所述发动机起动系统带动发动机起动包括：

所述发动机起动系统内的起动机继电器吸合，为所述发动机起动系统内的起动机提供第二电压使所述起动机起动；

所述起动机起动后，带动与起动机机械连接的发动机起动。

优选地，所述方法还包括：

与所述发动机机械连接的发电机工作后，检测第一蓄电池与第二蓄电池的电压差；

如果所述电压差不为零，发电机通过隔离器向所述第一蓄电池与所述第二蓄电池中电压低的蓄电池充电，直至所述第一蓄电池与所述第二蓄电池的工作电压相同后停止充电。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的发动机起动系统，包括：第一蓄电池，与所述第一蓄电池电压相同的第二蓄电池，双回路控制器，点火开关起动档，发动机以及与发动机机械连接的发动机起动系统，双回路控制器检测到点火开关起动档未闭合时，第一蓄电池与第二蓄电池并联，提升供电蓄电池容量；当点火开关起动档闭合后，双回路控制器使第一蓄电池与第二蓄电池串联向所述发动机起动系统发送控制信号，完成发动机起动。本发明提供的发动机起动系统，通过第一蓄电池与第二蓄电池串联与并联双系统切换，改善了整车的起动性能。

附图说明

图1是本发明实施例发动机起动系统的一种结构示意图。

图2是本发明实施例发动机起动系统的第二种结构示意图。

图3是本发明实施例发动机起动系统的第三种结构示意图。

附图中标记：

B1、第一蓄电池 B2、第二蓄电池 K1、点火开关起动档 R1、双回路电磁式开关 R2、起动机继电器 J1、第一蓄电池正极 J2、第二蓄电池正极

具体实施方式

为了使本领域技术人员能更进一步了解本发明的特征及技术内容，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作详细说明。

如图1所示，是本发明实施例发动机起动系统的一种结构示意图，该系统包括：额定电压均为第一电压的第一蓄电池B1和第二蓄电池B2、双回路控制器、点火开关起动档K1、发动机以及与发动机机械连接的发动机起动系统；其中，所述点火开关起动档连接在所述第二蓄电池B2正极与所述双回路控制器之间，由所述第二蓄电池B2供电；所述发动机起动系统还分别与所述第一蓄电池B1正极、所述双回路控制器连接；所述双回路控制器分别与所述第一蓄电池B1、所述第二蓄电池B2正极以及搭铁连接。

所述双回路控制器用于检测所述点火开关起动档，并且检测到所述点火开关起动档未接通时，控制所述第一蓄电池B1与所述第二蓄电池B2并联输出第一电压为整车供电；检测到所述点火开关起动档闭合后，控制所述第一蓄电池B1与所述第二蓄电池B2串联输出第二电压为所述发动机起动系统供电，并向所述发动机起动系统输出控制信号，以使发动机起动系统带动发动机起动。

需要说明的是，发动机起动完成后，点火开关起动档被断开，双回路控制器控制所述第一蓄电池与所述第二蓄电池并联输出第一电压为整车供电。

需要说明的是，为了保证在发动机起动完成后，点火开关起动档被成功断开，本发明实施例还可以增加车辆控制器与发动机控制器。具体地，车辆控制器与双回路控制器电连接，用于控制双回路控制器；发动机控制器通过CAN总线与所述车辆控制器连接；当发动机起动成功后，发动机控制器通过CAN总线向车辆控制器发送发动机起动成功报文，车辆控制器接收到所述发动机起动成功报文，控制双回路控制器断开与点火开关起动档的连接，因此，即使点火开关起动档如何操作，也无法使双回路控制器检测到点火开关起动档信号。

本发明实施例提供的发动机起动系统，双回路控制器检测到点火开关起动档未接通时，控制第一蓄电池与第二蓄电池并联输出第一电压为整车供电；双回路控制器检测到点火开关起动档闭合后，控制第一蓄电池与第二蓄电池串联输出第二电压为发动机起动系统供电，并向发动机起动系统输出控制信号，以使发动机起动。通过本发明可以实现发动机起动时，两组蓄电池串联为大功率的起动系统提供电源，完成发动机起动，从而提高了整车的起动性能；当发动机起动完成后两个蓄电池并联为整车系统供电，也就是说，通过两组蓄电池并联与串联的切换，不仅改善了整车的起动性能，而且对起动后整车系统的正常供电不会产生影响。

具体地，双回路控制器可以采用双回路电磁式开关R1，其包括线圈、第一控制端以及第二控制端；其中，线圈连接在所述点火开关起动档与搭铁之间，第一控制端分别与所述第一蓄电池负极、所述第二蓄电池正极以及搭铁连接，所述第二控制端分别与所述第一蓄电池正极、所述第二蓄电池正极以及所述发动机起动系统连接。

在该实施例中，发动机起动系统包括：起动机继电器R2与起动机。所述起动机继电器R2线圈与所述双回路电磁式开关R1第二控制端常开触点连接，所述起动机继电器R2控制端连接在所述第一蓄电池正极与所述起动机之间，所述起动机与所述发动机机械连接。

如图2所示，是本发明实施例发动机起动系统的第二种结构示意图，在图2所示实施例中，双回路控制器为双回路电磁式开关R1，起动继电器R2为常开继电器。

其中，双回路电磁式开关R1第一控制端动触点与所述第一蓄电池负极连接，所述第一控制端常闭触点与搭铁连接，所述第一控制端常开触点与所述第二蓄电池正极J2连接；双回路电磁式开关R1第二控制端动触点与所述第一蓄电池正极J1连接，所述第二控制端常闭触点与所述第二蓄电池正极J2连接，所述第二控制端常开触点与所述发动机起动系统连接。

起动继电器R2常开控制端连接在所述第一蓄电池正极J1与起动机之间，所述起动机与发动机机械连接。

所述第一电压可以为12V，所述起动机的额定电压可以为24V。需要说明的是，当点火开关起动档未接通时，第一蓄电池正极J1为12V，则第二蓄电池正极J2为12V，第一蓄电池与第二蓄电池并联连接；当点火开关起动档闭合时，第一蓄电池正极J1为24V，第二蓄电池正极J2为12V，第一蓄电池与第二蓄电池串联连接，此时，第一蓄电池正极J1为额定电压为24V的大功率发动机起动系统提供电源，提高了发动机起动性能。进一步，不论第一蓄电池与第二蓄电池处于串联状态或并联状态，在24V大功率发动机起动系统基础上，第二蓄电池正极J2均可以为整车提供电源，因此相对于现有技术中一个蓄电池供电，第一蓄电池与第二蓄电池共同为整车提供的供电电源容量比较大。

图2所示本发明实施例的具体工作流程为：

1.当点火开关起动档K1未接通时，双回路电磁式开关R1第一控制端动触点1和第一控制端常闭触点2连接，第二控制端动触点4和第二控制端常闭触点5连接，第一蓄电池正极J1和第二蓄电池正极J2两点通过双回路电磁式开关R1将第一蓄电池B1与第二蓄电池B2形成并联电路，总蓄电池容量为第一蓄电池B1与第二蓄电池B2容量之和。

2.当点火开关起动档K1闭合时，双回路电磁式电源开关R1两组触点闭合，双回路电磁式电源开关R1第一控制端动触点1和第一控制端常开触点3连接，双回路电磁式开关R1第二控制端动触点4和第二控制端常开触点6连接，双回路电磁式电源开关R1第一控制端动触点1和第一控制端常开触点3的连接是第一蓄电池B1和第二蓄电池B2形成串联电路，双回路电磁式开关R1第二控制端动触点4和第二控制端常开触点6的连接使第一蓄电池B1和第二蓄电池B2串联连接，串联后24V电源控制器起动机继电器R2，R2吸合后带动额定电压为24V的起动机动作，从而使发动机起动。

综上所述，本发明实施例提供的发动机起动系统，由双回路控制器根据点火开关起动档的状态，控制第一蓄电池、第二蓄电池实现串联与并联两种不同的连接状态，当发动机起动时，由第一蓄电池与第二蓄电池串联的24V为发动机起动系统供电，从而改善了整车的起动性能；当发动机起动完成后，由第一蓄电池与第二蓄电池并联的12V为整车供电，从而提升整车供电蓄电池的容量。

为整车提供电源的蓄电池，电压相同时，容量可以不同。对于电压与容量相同的蓄电池，由于个体差异，它们的容量也不能达到“绝对”相同，并且在充电过程中，它们的容量终归可能有不尽相同的，因此，为了解决这一问题，可以通过采用容量均衡装置，使第一蓄电池与第二蓄电池的电压与容量维持在均衡的状态，从而提高第一蓄电池与第二蓄电池的寿命。

如图3是本发明实施例本发动机起动系统的第三种结构示意图，与图1所示实施例不同的是，图3所示实施例中，增加了发电机与隔离器。

其中，所述发电机与发动机机械连接，所述隔离器与发电机电连接，所述隔离器还分别与所述第一蓄电池B1正极、所述第二蓄电池B2正极连接，所述发电机通过所述隔离器向所述第一蓄电池B1、所述第二蓄电池B2单向充电。

需要说明的是，在第一蓄电池B1与第二蓄电池B2中，增加隔离器与发电机的目的，是为了防止第一蓄电池B1与第二蓄电池B2在并联状态时，电压高的蓄电池向电压低的蓄电池充电。具体地，当发动机不起动时，第一蓄电池B1与第二蓄电池B2并联，发电机不发电；当发动机起动后，第一蓄电池B1与第二蓄电池B2串联，发电机会根据第一蓄电池B1与第二蓄电池B2的电压差确定是否充电，而隔离器作用是隔离第一蓄电池B1、第二蓄电池B2以及发电机的互相充电，以实现发电机给蓄电池单向充电，即本发明实施例只会出现从发电机向蓄电池的单向流动的电源；综上，通过发电机向第一蓄电池B1或第二蓄电池B2的单向充电，可以解决第一蓄电池B1与第二蓄电池B2在并联状态，电压高的蓄电池向电压低的蓄电池充电。

具体地，图3所示实施例中，隔离器可以包括：第一二极管与第二二极管。所述第一二极管正极、第二二极管正极分别与发电机连接，所述第一二极管负极与所述第一蓄电池正极连接，所述第二二极管负极与所述第二蓄电池正极连接。

综上所述，本发明实施例提供的发动机起动系统，可以实现第一蓄电池与第二蓄电池的串联或并联，并且在第一蓄电池与第二蓄电池有电压差时，可以由发电机单独为电压高的蓄电池充电，从而提高了蓄电池的使用寿命。

相应地，本发明实施例还提供了针对上述发动机起动系统的发动机起动方法，所述方法包括：

点火开关起动档未接通时，控制第一蓄电池与第二蓄电池并联连接，输出第一电压为整车供电；点火开关起动档闭合后，控制所述第一蓄电池与所述第二蓄电池串联输出第二电压为发动机起动系统供电，并向发动机起动系统发送控制信号。

所述发动机起动系统接收到所述控制信号后，带动发动机起动。

需要说明的是，本发明实施例中，发动机起动完成后，点火开关起动档被断开；点火开关起动档断开时，控制第一蓄电池与第二蓄电池并联连接，输出第一电压为整车供电。

为了保证在发动机起动完成后，点火开关起动档被成功断开，所述方法包括：

通过CAN总线向车辆控制器发送发动机起动成功报文；车辆控制器接收到所述发动机起动成功报文，控制双回路控制器断开与点火开关起动档的连接，从而使双回路控制器无法检测点火开关起动档信号。

本发明实施例提供的发动机起动方法，点火开关起动档未接通时，通过控制第一蓄电池与第二蓄电池并联为整车提供的第一电压，增加了整车电源容量；而点火开关起动档闭合后，通过控制第一蓄电池与第二蓄电池串联为发动机起动系统提供的第二电压，增加了整车的起动性能。

具体地，所述发动机起动系统带动发动机起动包括：

控制所述发动机起动系统内的起动机继电器吸合，为所述发动机起动系统内的起动机提供第二电压使所述起动机起动。

所述起动机起动后，带动与起动机机械连接的发动机起动。

需要说明的是，所述第一蓄电池、第二蓄电池的额定电压可以为12V，起动机额定电压为24V，则所述第一电压为12V，所述第二电压为24V。

具体地，所述方法还包括：

与所述发动机机械连接的发电机工作后，检测第一蓄电池与第二蓄电池的电压差。

如果所述电压差不为零，发电机通过隔离器向所述第一蓄电池与所述第二蓄电池中电压低的蓄电池充电，直至所述第一蓄电池与所述第二蓄电池的工作电压相同后停止充电。

需要说明的是，通过发电机为第一蓄电池或第二蓄电池单向充电，并且在第一蓄电池与第二蓄电池的电压相同后停止充电，有利于延长蓄电池的寿命。

综上所述，本发明实施例提供的发动机起动系统及方法，双回路控制器检测点火开关起动档，并根据所述点火开关起动档接通或未接通控制第一蓄电池与第二蓄电池实现串联或并联，从而可以为整车提供第一电压或为起动机提供第二电压，不仅增加整车供电容量，还提高整车的起动性能；在第一蓄电池与第二蓄电池工作过程中，还可以通过发电机为第一蓄电池或第二蓄电池充电，使第一蓄电池与第二蓄电池的工作电压相同，从而延长了第一蓄电池与第二蓄电池的使用寿命。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本发明内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种发动机起动系统，其特征在于，所述系统包括：额定电压均为第一电压的第一蓄电池和第二蓄电池、双回路控制器、点火开关起动档、发动机以及与发动机机械连接的发动机起动系统；其中，所述点火开关起动档连接在所述第二蓄电池正极与所述双回路控制器之间，由所述第二蓄电池供电；所述发动机起动系统分别与所述第一蓄电池正极、所述双回路控制器连接；所述双回路控制器还分别与所述第一蓄电池、所述第二蓄电池正极以及搭铁连接；

所述双回路控制器用于检测所述点火开关起动档，并且检测到所述点火开关起动档未接通时，控制所述第一蓄电池与所述第二蓄电池并联输出第一电压为整车供电；检测到所述点火开关起动档闭合后，控制所述第一蓄电池与所述第二蓄电池串联输出第二电压为所述发动机起动系统供电，并向所述发动机起动系统输出控制信号，以使发动机起动系统带动发动机起动。

2.根据权利要求1所述的发动机起动系统，其特征在于，所述双回路控制器为双回路电磁式开关，包括线圈、第一控制端以及第二控制端；其中，双回路电磁式开关线圈连接在所述点火开关起动档与搭铁之间，第一控制端分别与所述第一蓄电池负极、所述第二蓄电池正极以及搭铁连接，所述第二控制端分别与所述第一蓄电池正极、所述第二蓄电池正极以及所述发动机起动系统连接。

3.根据权利要求2所述的发动机起动系统，其特征在于，所述双回路电磁式开关第一控制端动触点与所述第一蓄电池负极连接，所述第一控制端常闭触点与搭铁连接，所述第一控制端常开触点与所述第二蓄电池正极连接；双回路电磁式开关第二控制端动触点与所述第一蓄电池正极连接，所述第二控制端常闭触点与所述第二蓄电池正极连接，所述第二控制端常开触点与所述发动机起动系统连接。

4.根据权利要求3所述的发动机起动系统，其特征在于，所述发动机起动系统包括：起动机继电器与起动机；所述起动机继电器线圈与所述双回路电磁式开关第二控制端常开触点连接，所述起动机继电器控制端连接在所述第一蓄电池正极与所述起动机之间，所述起动机与所述发动机机械连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的发动机起动系统，其特征在于，所述第一电压为12V，所述起动机的额定电压为24V。

6.根据权利要求1至4任一项所述的发动机起动系统，其特征在于，还包括与所述发动机机械连接的发电机，以及与所述发电机电连接的隔离器；

所述隔离器还分别与所述第一蓄电池正极、所述第二蓄电池正极连接，所述发电机通过所述隔离器向所述第一蓄电池、所述第二蓄电池单向充电。

7.根据权利要求6所述的发动机起动系统，其特征在于，所述隔离器包括：第一二极管与第二二极管；

所述第一二极管正极、第二二极管正极分别与发电机连接，所述第一二极管负极与所述第一蓄电池正极连接，所述第二二极管负极与所述第二蓄电池正极连接。

8.一种发动机起动方法，其特征在于，所述方法包括：

点火开关起动档未接通时，控制第一蓄电池与第二蓄电池并联连接，输出第一电压为整车供电；

点火开关起动档闭合后，控制所述第一蓄电池与所述第二蓄电池串联输出第二电压为发动机起动系统供电，并向发动机起动系统发送控制信号；

所述发动机起动系统接收到所述控制信号后，带动发动机起动。

9.根据权利要求8所述的发动机起动方法，其特征在于，所述发动机起动系统带动发动机起动包括：

所述发动机起动系统内的起动机继电器吸合，为所述发动机起动系统内的起动机提供第二电压使所述起动机起动；

所述起动机起动后，带动与起动机机械连接的发动机起动。

10.根据权利要求9所述的发动机起动方法，其特征在于，所述方法还包括：

与所述发动机机械连接的发电机工作后，检测第一蓄电池与第二蓄电池的电压差；

如果所述电压差不为零，发电机通过隔离器向所述第一蓄电池与所述第二蓄电池中电压低的蓄电池充电，直至所述第一蓄电池与所述第二蓄电池的工作电压相同后停止充电。