CN220273369U - 一种燃油车用智能启动电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃油车用智能启动电源系统，包括电池组、超级电容器模组、DC‑DC模块、BMS电源管理模块、主控单元、T‑BOX和远程监控模块；超级电容器模组两端分别与电源接口正负极对应连接；电池组和DC‑DC模块串联，并与超级电容器模组并联；BMS电源管理模块分别与电池组、主控单元和T‑BOX连接；主控单元分别与超级电容器模组和DC‑DC模块、T‑BOX连接，根据接收到的充放电指令，控制DC‑DC模块；T‑BOX接收到电池组信息、超级电容器模组和DC‑DC模块的数据后打包、上传至远程监控模块。该智能启动电源系统的使用寿命长，能在低温状态下正常启动车辆。

Description

一种燃油车用智能启动电源系统

技术领域

本实用新型属于车辆技术领域，涉及燃油车启动电源，特别涉及一种燃油车用智能启动电源系统。

背景技术

燃油车占我国车辆的绝大多数，燃油车都配有一个启动机和一个直流发电机，启动机用于带动引擎启动用，当引擎启动后，直流发电机工作，供给内部的直流电供应，同时也给启动电池充电。燃油车的启动机引擎需要启动电池才能启动，如果启动电池老化或欠电，启动机不能正常工作，引擎就不能启动，从而导致无法正常使用车辆，所以启动电池是燃油车一个重要部件。

目前，大部分燃油车都是采用铅酸蓄电池作为启动电池。然而由于铅酸蓄电池普遍寿命只有两三年时间，且存在体积和重量大、充放电效率低、自放电率高、比功率小、大电流输出能力差、维护成本高、低温性能差的缺点，电池极易亏电，导致发电机组无法正常应急启动；且铅酸蓄电池的倍率放电性能不佳，常常需要配置所需容量的5～10倍才能满足备用时间要求，造成大量容量浪费。此外，铅酸蓄电池在生产和回收过程中易对环境造成污染。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的就在于提供一种燃油车用智能启动电源系统，该智能启动电源系统的使用寿命长，能在低温状态下正常启动车辆，避免对环境造成污染。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种燃油车用智能启动电源系统，包括电池组、超级电容器模组、DC-DC模块、BMS电源管理模块、主控单元、T-BOX和远程监控模块。

超级电容器模组两端分别与电源接口正负极对应连接；电池组和DC-DC模块串联，并与超级电容器模组并联。

BMS电源管理模块分别与电池组、主控单元和T-BOX连接，用于接收放电信号和充电信号，以及实时采集的电池组信息，同时向主控单元回传充放电指令，并将电池组信息传送至T-BOX。

主控单元分别与超级电容器模组和DC-DC模块、T-BOX连接，用于实时采集超级电容器模组和DC-DC模块的数据，并实时将采集数据传送至T-BOX；并根据接收到的充放电指令，控制DC-DC模块，以在放电时，控制电池组对超级电容器模组充电，以在充电时，在超级电容器模组端电压上取电对电池组充电。

T-BOX接收到电池组信息、超级电容器模组和DC-DC模块的数据后打包、上传至远程监控模块，便于用户进行远程监控和操作。

进一步地，所述电池组由若干磷酸铁锂电池或若干三元锂电池串联组成。

进一步地，电池组信息包括电池组总电压、总电流、温度和剩余电量，以及电池组电芯单体的电压。

进一步地，所述超级电容器模组由若干超级电容器单体串联或并联组成。

进一步地，主控单元实时采集超级电容器模组的数据包括超级电容器模组的端电压、电流以及超级电容器单体最高电压和最低电压。

进一步地，所述远程监控模块为手机、平板或电脑。

进一步地，所述T-BOX内具有定位模块。

进一步地，主控单元实时采集DC-DC模块的数据包括DC-DC模块的输出电压、输出电流和温度。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型联合使用电池组和超级电容器模组，其中电池组作为储能用，超级电容器模具作为动力输出用，在放电过程中，电池组对超级电容器充电，超级电容器模组能大电流输出，高倍率放电，从而能延长电池组的使用寿命；同时超级电容器模组的超低温性能强，在零下40 ℃左右时，仍能放电达到90%，从而能有效解决车辆在低温环境下无法正常启动或者无法启动的问题。在车辆启动后，超级电容器模组对电池组进行充电，使得电池组储存有电能，保证下次车辆能有效正常启动。

2、本实用新型可通过远程监控模块对电池组信息、超级电容器模组和DC-DC模块数据进行远程监控，并可远程控制启动电源，实现燃油车启动电源的智能化控制管理。

3、本实用新型采用磷酸铁锂电池或三元锂电池串联作为电池组，磷酸铁锂电池和三元锂电池的体积小，能量密度大，能高效储能，且不含有铅，从而不会对环境造成污染。

附图说明

图1-本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

参见图1，一种燃油车用智能启动电源系统，包括电池组、超级电容器模组、DC-DC模块、BMS电源管理模块、主控单元、T-BOX和远程监控模块。

超级电容器模组两端分别与电源接口正负极对应连接；电池组和DC-DC模块串联，并与超级电容器模组并联。

BMS电源管理模块分别与电池组、主控单元和T-BOX连接，用于接收放电信号和充电信号，以及实时采集的电池组信息，同时向主控单元回传充放电指令，并将电池组信息传送至T-BOX。

主控单元分别与超级电容器模组和DC-DC模块、T-BOX连接，用于实时采集超级电容器模组和DC-DC模块的数据，并实时将采集数据传送至T-BOX；并根据接收到的充放电指令，控制DC-DC模块，以在放电时，控制电池组对超级电容器模组充电，以在充电时，在超级电容器模组端电压上取电对电池组充电。

T-BOX接收到电池组信息、超级电容器模组和DC-DC模块的数据后进行打包、上传至远程监控模块，便于用户进行远程监控和操作。

具体实施时，所述电池组由若干磷酸铁锂电池或若干三元锂电池串联组成。

磷酸铁锂电池和三元锂电池的体积小，能量密度大，且不含有铅，从而不会对环境造成污染。

具体实施时，电池组信息包括电池组总电压、总电流、温度和剩余电量，以及电池组电芯单体的电压。

具体实施时，所述超级电容器模组由若干超级电容器单体串联或并联组成。

具体实施时，主控单元实时采集超级电容器模组的数据包括超级电容器模组的端电压、电流以及超级电容器单体最高电压、最低电压和启动次数。

具体实施时，所述远程监控模块为手机、平板或电脑。

这样用户就可在手机端、平板端或者电脑端远程监控启动电源，并远程控制启动电源。

具体实施时，所述T-BOX内具有定位模块。

设置定位模块便于用户对车辆进行定位，从而能快速找到车辆停放位置，同时也利于提高车辆的安全性。

具体实施时，主控单元实时采集DC-DC模块的数据包括DC-DC模块的输出电压、输出电流和温度。

本智能启动系统中电池组作为储能用，而超级电容器模具作为动力输出用，在放电过程中，电池组对超级电容器充电，超级电容器模组能大电流输出，高倍率放电，从而能延长电池组的使用寿命；同时超级电容器模组的超低温性能强，在零下40 ℃左右时，仍能放电达到90%，从而能有效解决车辆在低温环境下无法正常启动或者无法启动的问题。在车辆启动后，超级电容器模组对电池组进行充电，使得电池组储存有电能，保证下次车辆能有效正常启动。

主控单元监测到T-BOX发出“输出使能”信号，或者启动引擎时，硬件“输出使能”后，会向BMS电源管理模块发出请求放电信号，此时，BMS电源管理模块会计算当前电池组电压和剩余电量，回传给主控单元是否允许放电。其中12 V电压平台放电标准：磷酸铁锂电池放电范围为10 V~14.5 V，三元锂电池放电范围9 V~13.5 V；24 V电压平台放电标准：磷酸铁锂电池放电方位为20 V~29 V，三元锂电池放电范围18 V~27 V；且满足剩余电量大于30%。若满足放电要求，主控单元发出“输出使能”信号控制DC-DC模块恒流恒压输出，以恒流（具体电流根据实际需求进行调整）向超级电容器模组充电，同时主控单元实时监控超级电容器模组端电压，电压到电压平台电压（12 V电压平台电压为15 V，24 V电压平台电压为26V），恒压30 秒，主控单元关闭“输出使能”信号，即DC-DC模块停止工作，停止对超级电容器模组充电。

在实际应用过程中，主控单元实时监测超级电容器模组的端电压和电流，出现电压瞬间降低且有大于100 A的电流输出时，视为应急启动，出现一次记录一次，并累计永久保存，以用作后续参考数据用。

在设计时间段（比如2分钟）内，主控单元检测到超级电容器模组端电压有瞬间上升，则再延时一段时间（比如1分钟），待电压稳定，则认为车辆已成功启动，车辆发动机已正常工作，也表明车内已向超级电容器模组供电。此时，主控单元向BMS电源管理模块发出充电请求，BMS电源管理模块计算电池组剩余电量，判断是否满足充电要求，一般地，当电池组剩余电量低于90%时，允许充电；而当电池组剩余电量≥90%时，则不允许充电。然后BMS电源管理模块回传给主控单元允许或者不允许充电指令，主控单元收到指令后并解析，在允许充电指令下，向DC-DC模块发出“充电使能”信号，DC-DC模块在超级电容器模组的端电压上取电向电池组充电。

在充电过程中，BMS电源管理模块实时监控电池组电量状态，电量达到100%时，向主控单元发出“停止充电”指令，主控单元收到指令后，控制DC-DC模块停止工作，停止对电池组充电。

DC-DC模块恒流恒压向超级电容器模组充电完毕后，主控单元监测到超级电容器模组的端电压处于缓慢下降，端电压下降至设定值（比如12 V），需要对超级电容器模组进行补电。主控单元向DC-DC模块发“输出使能”信号向超级电容器模组补电，DC-DC模块以恒流50 A（可根据实际需求调整）向超级电容器模组充电，主控单元实时监控超级电容器模组端电压，电压到15 V（12 V电压平台电压为15 V，24 V电压平台电压为26 V），恒压30秒（可根据需要进行设定具体时间），关闭“输出使能”信号，控制DC-DC模块停止工作，即补电结束。若主控单元实时监测超级电容器模组端电压仍然处于缓慢下降，则按上述方式循环进行补电，主控单元以时间累计到达2天（可根据需要进行设定具体时间），主控单元不再向超级电容器模组补电，延时30秒（可根据需要进行设定具体时间），主控单元和BMS电源控制模块进入休眠状态。进入休眠前30秒（可根据需要进行设定具体时间）向T-BOX发出“休眠”状态信号。主控单元在休眠时，监测到硬件“输出使能”信号或T-BOX发出的“输出使能”信号才被唤醒。

最后需要说明的是，本实用新型的上述实施例仅是为说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种燃油车用智能启动电源系统，其特征在于，包括电池组、超级电容器模组、DC-DC模块、BMS电源管理模块、主控单元、T-BOX和远程监控模块；

超级电容器模组两端分别与电源接口正负极对应连接；电池组和DC-DC模块串联，并与超级电容器模组并联；

BMS电源管理模块分别与电池组、主控单元和T-BOX连接，用于接收放电信号和充电信号，以及实时采集的电池组信息，同时向主控单元回传充放电指令，并将电池组信息传送至T-BOX；

主控单元分别与超级电容器模组和DC-DC模块、T-BOX连接，用于实时采集超级电容器模组和DC-DC模块的数据，并实时将采集数据传送至T-BOX；并根据接收到的充放电指令，控制DC-DC模块，以在放电时，控制电池组对超级电容器模组充电，以在充电时，在超级电容器模组端电压上取电对电池组充电；

T-BOX接收到电池组信息、超级电容器模组和DC-DC模块的数据后打包、上传至远程监控模块，便于用户进行远程监控和操作。

2.根据权利要求1所述的一种燃油车用智能启动电源系统，其特征在于，所述电池组由若干磷酸铁锂电池或若干三元锂电池串联组成。

3.根据权利要求2所述的一种燃油车用智能启动电源系统，其特征在于，电池组信息包括电池组总电压、总电流、温度和剩余电量，以及电池组电芯单体的电压。

4.根据权利要求1所述的一种燃油车用智能启动电源系统，其特征在于，所述超级电容器模组由若干超级电容器单体串联或并联组成。

5.根据权利要求4所述的一种燃油车用智能启动电源系统，其特征在于，主控单元实时采集超级电容器模组的数据包括超级电容器模组的端电压、电流以及超级电容器单体最高电压和最低电压。

6.根据权利要求1所述的一种燃油车用智能启动电源系统，其特征在于，所述远程监控模块为手机、平板或电脑。

7.根据权利要求1所述的一种燃油车用智能启动电源系统，其特征在于，所述T-BOX内具有定位模块。

8.根据权利要求1所述的一种燃油车用智能启动电源系统，其特征在于，主控单元实时采集DC-DC模块的数据包括DC-DC模块的输出电压、输出电流和温度。