低温冷启动装置、低温冷启动方法及汽车

摘要

本发明是一种低温冷启动装置、低温冷启动方法及汽车，涉及汽车技术领域，为解决现有48V混合动力汽车的低温冷启动方案空间占用较大且设置成本较高的问题而设计。该低温冷启动装置包括均设置在发动机与电机之间的飞轮和第一离合器，飞轮能够由电机驱动转动，第一离合器用于控制飞轮向发动机的动力传递；飞轮包括轮盘、沿轮盘周向分布设置的多个质量块和用于驱动各质量块运动的驱动模块，各质量块能够沿轮盘的径向辐射移动。该汽车包括上述低温冷启动装置。该低温冷启动方法利用上述低温冷启动装置实现汽车在低温环境下的冷启动。本发明提供的低温冷启动装置、低温冷启动方法及汽车用于实现汽车在低温环境下的冷启动。

权利要求

1.一种低温冷启动装置，其特征在于，包括均设置在发动机(100)与电机(400)之间的飞轮(200)和第一离合器(600)，所述飞轮(200)能够由所述电机(400)驱动转动，所述第一离合器(600)用于控制所述飞轮(200)向所述发动机(100)的动力传递；

所述飞轮(200)包括轮盘(210)、沿所述轮盘(210)周向分布设置的多个质量块(230)和用于驱动各所述质量块(230)运动的驱动模块，各所述质量块(230)能够沿所述轮盘(210)的径向辐射移动；

所述驱动模块包括设置在所述轮盘(210)中心的电磁元件(240)和分别与各所述质量块(230)相连的弹性元件，各所述弹性元件与所述轮盘(210)固定连接；

所述电磁元件(240)通电后能够使各所述质量块(230)朝所述轮盘(210)的中心处移动，断电后能够将各所述质量块(230)释放。

2.根据权利要求1所述的低温冷启动装置，其特征在于，所述弹性元件包括弹簧(220)。

3.根据权利要求1所述的低温冷启动装置，其特征在于，所述电磁元件(240)包括电磁铁。

4.根据权利要求1所述的低温冷启动装置，其特征在于，所述飞轮(200)还包括多个滑道，各所述滑道沿所述轮盘(210)的径向设置，且分别与各所述质量块(230)相对应，用于引导各所述质量块(230)沿所述轮盘(210)的径向辐射移动。

5.根据权利要求1所述的低温冷启动装置，其特征在于，各所述质量块(230)沿所述轮盘(210)的周向环形均布。

6.根据权利要求1-5任一项所述的低温冷启动装置，其特征在于，所述质量块(230)为球形体。

7.一种汽车，其特征在于，包括发动机(100)、电机(400)、变速箱(300)和权利要求1-6任一项所述的低温冷启动装置；

所述电机(400)置于所述发动机(100)与所述变速箱(300)之间，所述发动机(100)与所述变速箱(300)之间设置有第二离合器(700)，所述第二离合器(700)用于控制所述发动机(100)向所述变速箱(300)的动力传递；

所述电机(400)和所述第一离合器(600)均与汽车的整车控制器连接。

8.一种低温冷启动方法，其特征在于，利用权利要求1-6任一项所述的低温冷启动装置实现权利要求7所述的汽车在低温环境下的冷启动，包括如下步骤：S20：断开第一离合器(600)和第二离合器(700)；

S30：启动电机(400)，驱动飞轮(200)转动；

S40：闭合第一离合器(600)，以使飞轮(200)将能量释放，驱动发动机(100)工作。

9.根据权利要求8所述的低温冷启动方法，其特征在于，步骤S40之前还包括利用检测模块对飞轮(200)储存的能量进行检测，当检测模块检测到飞轮(200)储存的能量足以启动发动机(100)时，第一离合器(600)闭合。

说明书

低温冷启动装置、低温冷启动方法及汽车

技术领域

[0001] 本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种低温冷启动装置、低温冷启动方法及汽车。

背景技术

[0002] 随着世界能源问题的日益显现，节能和环保已经成为汽车行业发展的重要方向，作为兼具低油耗和低污染的新一代清洁汽车，混合动力汽车正逐步走向世界舞台，并得到了业内人士和专家学者的广泛关注。其中，48V混合动力汽车不仅能够通过加速辅助、能量回收、起停和滑行等功能达到减排和节油的目的，而且，其通过提升功率及能量储备、辅助停车、电子巡航和电动驾驶等功能，还能够实现稳定的能量供给并提升驾驶的稳定性，具有广阔的市场前景。

[0003] 然而，48V电池在低温环境下性能衰减严重，充放电功率较低，在寒冷环境(如：温度低于零下25℃时)中启动时还需要采用传统的起动机，才能达到启动目的。但是，由于传统起动机仅能起到低温下启动发动机的作用，对于48V混合动力汽车是一种冗余，不仅会增加整车的重量，还会占用车内有限的空间，且成本较高。

发明内容

[0004] 本发明的第一个目的在于提供一种低温冷启动装置，以解决现有 48V混合动力汽车的低温冷启动方案空间占用较大且设置成本较高的技术问题。

[0005] 本发明提供的低温冷启动装置，包括均设置在发动机与电机之间的飞轮和第一离合器，所述飞轮能够由所述电机驱动转动，所述第一离合器用于控制所述飞轮向所述发动机的动力传递。

[0006] 所述飞轮包括轮盘、沿所述轮盘周向分布设置的多个质量块和用于驱动各所述质量块运动的驱动模块，各所述质量块能够沿所述轮盘的径向辐射移动。

[0007] 进一步地，所述驱动模块包括设置在所述轮盘中心的电磁元件和分别与各所述质量块相连的弹性元件，各所述弹性元件与所述轮盘固定连接。

[0008] 所述电磁元件通电后能够使各所述质量块朝所述轮盘的中心处移动，断电后能够将各所述质量块释放。

[0009] 进一步地，所述弹性元件包括弹簧。

[0010] 进一步地，所述电磁元件包括电磁铁。

[0011] 进一步地，所述飞轮还包括多个滑道，各所述滑道沿所述轮盘的径向设置，且分别与各所述质量块相对应，用于引导各所述质量块沿所述轮盘的径向辐射移动。

[0012] 进一步地，各所述质量块沿所述轮盘的周向环形均布。

[0013] 进一步地，所述质量块为球形体。

[0014] 本发明低温冷启动装置带来的有益效果是：

[0015] 通过在发动机与电机之间设置飞轮和第一离合器，其中，飞轮能够由电机驱动转动，第一离合器用于控制飞轮向发动机的动力传递。飞轮包括轮盘、质量块和驱动模块，质量块为多个，且沿轮盘的周向分布设置，驱动模块用于驱动各质量块沿轮盘的径向辐射移动。

[0016] 该低温冷启动装置的工作原理为：当需要实现汽车在低温环境下的冷启动时，启动电机，以驱动飞轮转动；同时，驱动模块工作，使各质量块沿轮盘的径向向其轮廓边缘运动，此时，飞轮处于储能状态；当能量储存至足以驱动发动机启动时，闭合第一离合器，飞轮储存的能量迅速释放，使发动机启动。当汽车处于正常行驶状态时，驱动模块工作，使各质量块沿轮盘的径向向其中心运动，以使各质量块的质量集中，减少飞轮的转动惯量，以避免汽车行驶过程中的多余能量消耗。

[0017] 该低温冷启动装置通过设置与发动机离合连接的飞轮，离合状态下，电机只需驱动飞轮转动，使得飞轮在较短时间内便可储存大量的能量，大大提高了飞轮的储能效率；连接状态下，飞轮能够快速地将储存的能量释放，以启动发动机，启动效率较高。而且，通过在飞轮中设置驱动模块，以驱动各质量块沿轮盘径向辐射移动，利用各质量块的向外运动实现储能目的，利用各质量块的向内运动减少车辆行驶过程中的负载，以达到汽车的最佳行驶状态。

[0018] 此外，该低温冷启动装置仅利用汽车本身的48V电力系统便可实现发动机在低温环境下的冷启动，无需额外设置起动机，结构简单，方案易于实现，开发周期短，制造成本大大降低，具有较高的市场经济价值。

[0019] 本发明的第二个目的在于提供一种汽车，以解决现有48V混合动力汽车的低温冷启动方案空间占用较大且设置成本较高的技术问题。

[0020] 本发明提供的汽车，包括发动机、电机、变速箱和上述低温冷启动装置。

[0021] 所述电机置于所述发动机与所述变速箱之间，所述发动机与所述变速箱之间设置有第二离合器，所述第二离合器用于控制所述发动机向所述变速箱的动力传递。

[0022] 所述电机和所述第一离合器均与汽车的整车控制器连接。

[0023] 本发明汽车带来的有益效果是：

[0024] 通过在汽车中设置上述低温冷启动装置，相应的，该汽车具有上述低温冷启动装置的所有优势，在此不再一一赘述。

[0025] 此外，当需要实现汽车在低温环境下的冷启动时，通过向汽车的整车控制器发出相应指令，即可实现发动机的冷启动，自动化程度较高。

[0026] 本发明的第三个目的在于提供一种低温冷启动方法，以解决现有 48V混合动力汽车的低温冷启动方案空间占用较大且设置成本较高的技术问题。

[0027] 本发明提供的低温冷启动方法，利用上述低温冷启动装置实现上述汽车在低温环境下的冷启动，包括如下步骤：

[0028] S20：断开第一离合器和第二离合器；

[0029] S30：启动电机，驱动飞轮转动；

[0030] S40：闭合第一离合器，以使飞轮将能量释放，驱动发动机工作。

[0031] 进一步地，步骤S40之前还包括利用检测模块对飞轮储存的能量进行检测，当检测模块检测到飞轮储存的能量足以启动发动机时，第一离合器闭合。

[0032] 本发明低温冷启动方法带来的有益效果是：

[0033] 当需要实现发动机在低温环境下的冷启动时，通过对第一离合器的断开与闭合进行控制，即可实现飞轮能量的高效储存及快速释放，从而达到启动发动机的目的。该低温冷启动方法控制策略简单，易于实现。

附图说明

[0034] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0035] 图1为本发明实施例低温冷启动装置在汽车中的布置示意图，其中，实线表示机械连接，虚线表示电连接；

[0036] 图2为本发明实施例低温冷启动装置中，飞轮的主视结构示意图；

[0037] 图3为本发明实施例低温冷启动装置中，另一种飞轮的主视结构示意图；

[0038] 图4为本发明实施例低温冷启动方法实现汽车低温冷启动的工作过程示意图。

[0039] 图标：100-发动机；200-飞轮；300-变速箱；400-电机；500-电池模块；600-第一离合器；700-第二离合器；800-主减速器；900-车轮；210-轮盘；220-弹簧；230-质量块；240-电磁元件；250-挡板。

具体实施方式

[0040] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0041] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0042] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“安装”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0043] 如图1所示，本实施例提供了一种低温冷启动装置，包括均设置在发动机100与电机400之间的飞轮200和第一离合器600，其中，飞轮200能够由电机400驱动转动，第一离合器600用于控制飞轮 200向发动机100的动力传递。具体的，如图2所示，飞轮200包括轮盘210、沿轮盘210周向分布设置的多个质量块230和用于驱动各质量块230运动的驱动模块，其中，各质量块230能够沿轮盘210 的径向辐射移动。

[0044] 该低温冷启动装置的工作原理为：当需要实现汽车在低温环境下的冷启动时，启动电机400，以驱动飞轮200转动；同时，驱动模块工作，使各质量块230沿轮盘210的径向向其轮廓边缘运动，此时，飞轮200处于储能状态；当能量储存至足以驱动发动机100启动时，闭合第一离合器600，飞轮200储存的能量迅速释放，使发动机100 启动。当汽车处于正常行驶状态时，驱动模块工作，使各质量块230 沿轮盘210的径向向其中心运动，以使各质量块230的质量集中，减少飞轮200的转动惯量，以避免汽车行驶过程中的多余能量消耗。

[0045] 该低温冷启动装置通过设置与发动机100离合连接的飞轮200，离合状态下，电机400只需驱动飞轮200转动，使得飞轮200在较短时间内便可储存大量的能量，大大提高了飞轮200的储能效率；连接状态下，飞轮200能够快速地将储存的能量释放，以启动发动机100，启动效率较高。而且，通过在飞轮200中设置驱动模块，以驱动各质量块230沿轮盘210径向辐射移动，利用各质量块230的向外运动实现储能目的，利用各质量块230的向内运动减少车辆行驶过程中的负载，以达到汽车的最佳行驶状态。

[0046] 此外，该低温冷启动装置仅利用汽车本身的48V电力系统便可实现发动机100在低温环境下的冷启动，无需额外设置起动机，结构简单，方案易于实现，开发周期短，制造成本大大降低，具有较高的市场经济价值。

[0047] 请继续参照图2，本实施例中，驱动模块可以包括设置在轮盘210 中心的电磁元件240和分别与各质量块230相连的弹性元件，各弹性元件与轮盘210固定连接。其中，电磁元件240通电后能够使各质量块230朝轮盘210的中心处移动，断电后能够将各质量块230释放。

[0048] 具体的，本实施例中，弹性元件可以为弹簧220。

[0049] 该低温冷启动装置利用弹簧220将质量块230安装在轮盘210 上，当飞轮200转动时，各质量块230在离心力的作用下，向轮盘 210的轮廓边缘运动，将与其对应设置的各弹簧220压缩，完成储能。当完成冷启动后，汽车处于行驶状态，电磁元件240工作，将各质量块230吸引至轮盘210的中心位置处，以减少汽车行驶过程中的多余能量消耗。在各质量块230向轮盘210中心移动的过程中，各质量块 230同时受到来自各弹簧220的弹性力，以进一步驱动各质量块230 向轮盘210中心移动，保证了各质量块230的质量集中。

[0050] 这样的设置，大大简化了驱动模块的结构，降低了飞轮200的储能成本，从而降低了本实施例低温冷启动装置的实现成本。

[0051] 具体的，本实施例中，电磁元件240包括电磁铁。

[0052] 如图3所示，本实施例中，飞轮200还可以包括多个滑道，各滑道沿轮盘210的径向设置，且分别与各质量块230对应，用于引导各质量块230沿轮盘210的径向辐射移动。

[0053] 这样的设置，有效地阻止了质量块230的偏移，从而使得其能够沿径向稳定地向轮盘210边缘及轮盘210中心处运动，提高了储能效率，进一步保证了本实施例低温冷启动装置的工作可靠性。

[0054] 请继续参照图3，具体的，本实施例中，飞轮200还包括多组相对且平行设置的挡板250，各挡板250固设于轮盘210，每组挡板250 分别形成用于对质量块230引导的滑道。

[0055] 这样的设置，实现了对质量块230的有效引导，且结构简单，成本较低。

[0056] 此外，本实施例中，该飞轮200还可以包括用于对质量块230 限位的限位板(图中未示出)。具体的，限位板固定在每组挡板250 上，以与每组挡板250形成用于引导质量块230的封闭滑道。限位板的设置，使得质量块230能够稳定地贴合在轮盘210表面运动，运动路径较佳，进一步达到了飞轮200高效储能的目的。

[0057] 请继续参照图2和图3，本实施例中，各质量块230沿轮盘210 的周向环形均布。这样的设置，使得轮盘210储能过程中的能量分布较为均匀，在一定程度上避免了因偏载而导致的质量分布不均匀现象，从而保证了飞轮200向发动机100传递动力的可靠性。

[0058] 此外，本实施例中，质量块230可以为球形体。这样的设置，减小了质量块230与轮盘210的接触面积，从而大大降低了飞轮200 转动过程中质量块230与轮盘210的接触摩擦力，并减小了二者之间的碰撞，进一步减少了飞轮200储能过程中的能量消耗，提高了储能效率。

[0059] 本实施例还提供了一种汽车，包括发动机100、电机400、变速箱300和上述低温冷启动装置。

[0060] 请继续参照图1，具体的，电机400置于发动机100与变速箱300 之间，发动机100与变速箱300之间设置有第二离合器700，其中，第二离合器700用于控制发动机100向变速箱300的动力传递，电机 400和第一离合器600均与汽车的整车控制器(图中未示出)连接。

[0061] 相应的，该汽车具有上述低温冷启动装置的所有优势，在此不再一一赘述。

[0062] 此外，当需要实现汽车在低温环境下的冷启动时，通过向汽车的整车控制器发出相应指令，即可实现发动机100的冷启动，自动化程度较高。

[0063] 该汽车的低温冷启动过程为：向整车控制器发出启动指令，将第一离合器600和第二离合器700断开，同时，电池模块500向电机 400供电，使电机400驱动飞轮200转动，完成飞轮200的储能；当飞轮200储存够能量后，整车控制器控制第一离合器600闭合，飞轮 200将储存的能量释放，驱动发动机100工作；当发动机100转速与飞轮200转速相平衡后，整车控制器控制第二离合器700闭合，以实现汽车在低温环境下的冷启动。随后，变速箱300工作，驱动主减速器800工作，实现对车轮900的驱动，汽车进入正常行驶状态。

[0064] 本实施例中，该汽车上还可以设置检测模块，以判断飞轮200 储存的能量值。当检测模块检测到飞轮200储存的能量足以启动发动机100时，向整车控制器发出命令指令，控制第一离合器600闭合。

[0065] 需要说明的是，本实施例中，汽车为48V混合动力汽车，电机 400为48V电力系统中的电机，电池模块500为48V电池。

[0066] 如图4所示，本实施例还提供了一种低温冷启动方法，利用上述低温冷启动装置实现汽车在低温环境下的冷启动，包括如下步骤：

[0067] S20：断开第一离合器600和第二离合器700；

[0068] S30：启动电机400，驱动飞轮200转动；

[0069] S40：闭合第一离合器600，以使飞轮200将能量释放，驱动发动机100工作。

[0070] 当需要实现发动机100在低温环境下的冷启动时，通过对第一离合器600的断开与闭合进行控制，即可实现飞轮200能量的高效储存及快速释放，从而达到启动发动机100的目的。该低温冷启动方法控制策略简单，易于实现。

[0071] 需要说明的是，本实施例中，步骤S20之前还可以包括步骤S10：向整车控制器发出启动信号，具体如图4所示。

[0072] 此外，本实施例中，步骤S40之前还可以包括利用检测模块对飞轮200储存的能量进行检测，当检测模块检测到飞轮200储存的能量足以启动发动机100时，第一离合器600闭合。其中，用于判断飞轮 200能量是否储存够的参数可以为飞轮200的转速。

[0073] 当发动机100启动后，执行步骤S50：闭合第二离合器700，利用发动机100向变速箱300的动力传递，实现汽车的低温冷启动过程。

[0074] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。