CN101800444A - 使用超级电容的汽车供电装置 - Google Patents

Abstract

一种使用超级电容的汽车供电装置，是在一汽车的电路系统中包括有一发电装置、至少一超级电容及一电控模块。在电控模块的控制下，用以供应电能至电路系统中的汽车电路负载。其中电控模块包括有一基准电压值、一升压电路及一稳压电路。当超级电容输出的电压小于基准电压值时，电控模块控制超级电容输出的电压经由升压电路升压后，再由稳压电路输出至汽车电路负载。当超级电容输出的电压大于或等于基准电压值时，电控模块控制超级电容输出的电压经由稳压电路输出至汽车电路负载。

Description

使用超级电容的汽车供电装置

技术领域

本发明是关于一种供电装置的设计，特别是关于一种使用超级电容的汽车供电装置。

背景技术

一般汽车内部所需的工作电源是由汽车电池所提供，汽车电池是用来

作为启动车辆引擎或是储存电能及供应电能的装置，而汽车电池在实际应用上即为一般人所熟知的铅酸电池。

铅酸电池是为一种历史悠久的电池系统，因为该电池具有结构简单、技术成熟与价格低廉等优势，再加上好的循环寿命，使得此种电池的产量与产值在电池产出中具有相当重要的地位。过去一百年来，铅酸电池一直是车用电池的标准配备。

发明内容

本发明所欲解决的技术问题

然而，铅酸电池有着极大的缺点，例如环保、重量及使用寿命等问题。铅酸电池所分解出的重金属和有毒废液会对生态平衡和人体健康造成严重威胁，且电池中含有汞、铅、镉、铬、镍、锰等金属等电解质溶液，一旦进入人体，会损害神经系统、造血功能、肾脏和骨骼，对人的身体危害极大。

此外，铅酸电池在频繁的大功率脉冲下会减少其电池的寿命，且铅酸电池会有自放电率高的问题，若有深度放电的状况(如大灯未关等情形)，则电池寿命更短，约1到2年即须更换，且铅酸电池如果电力减低，是无法在短时间内完成充电，因为快速充电往往造成铅酸电池损坏。

再者，铅酸电池的大电流放电能力不佳，为了达到瞬间大电流，通常必须加大电池电容量(即增加重量)，此为铅酸电池重量增加的原因，故因此造成车子的重量增加，必需耗费更大的能量才能使车子驱动，且铅酸电池的高功率输出能力不好，故供电至汽车的电力系统时，会有电压不稳定而造成汽车于行驶中产生不平稳的缺点，而降低汽车系统的整体效率。

缘此，本发明的目的即是提供一种使用超级电容的汽车供电装置，用以改善上述铅酸电池在车子应用上的缺点。

本发明解决问题的技术手段

本发明为解决已知技术的问题所采用的技术手段是为一种使用超级电容的汽车供电装置，是在一汽车的电路系统中包括有一发电装置、至少一超级电容及一电控模块。发电装置与超级电容是经由电控模块对汽车电路负载供电，且发电装置亦经由电控模块对超级电容充电。

其中电控模块包括有一电压检测电路、一控制单元、一切换单元、一基准电压值、一升压电路及一稳压电路。电压检测电路用以检测超级电容所输出电压的电压值。当超级电容输出的电压小于基准电压值时，电控模块的控制单元控制切换单元切换超级电容输出的电压经由升压电路升压后，再由稳压电路输出至汽车电路负载。当超级电容输出的电压大于或等于基准电压值时，电控模块的控制单元控制切换单元切换超级电容输出的电压直接经由稳压电路输出至汽车电路负载。

本发明对照先前技术的功效

经由本发明所采用的技术手段，是由超级电容加电控模块来取代传统铅酸电池作为汽车用电的来源，由于超级电容的电转换效率比传统铅酸电池高出许多，故超级电容在短时间内提供和回收能量的效率高，亦即能在相当短的时间内充电与放电，且超级电容的能量储存过程与传统铅酸电池技术基于化学反应的过程相比较，没有任何化学键的结合或断开。故超级电容具有循环寿命长、工作温度区域宽、高能量密度、高功率输出能力、安全特性佳及符合环保要求等优点。

此外，由于超级电容的组成材料并不罕见，其碳纤极材具有轻量化、小体化的优点，比对传统铅酸电池能有效改善其大重量以及必需耗费更大能量才能使车子驱动的问题。

再者，经由结合电控模块的技术手段，能改善现有汽车电力系统的电压不稳定、功率低的缺点，提升汽车于行驶中的平稳性及舒适性，增加汽车系统的整体效率。

附图说明

本发明所采用的具体实施例，将由以下的实施例及附图作进一步的说明，其中：

图1是显示本发明的使用超级电容的汽车供电装置的电路方块图；

图2是显示本发明的使用超级电容的汽车供电装置的立体示意图。

具体实施方式

同时参阅图1与图2所示，图1是显示本发明的使用超级电容的汽车供电装置的电路方块图。图2是显示本发明的使用超级电容的汽车供电装置的立体示意图。凡具有通常知识者皆能轻易得知，汽车系统简单包含了有一启动开关2、一启动马达3、一发动机4、一发电装置5及一汽车电路负载6。

本发明的使用超级电容的汽车供电装置1是在汽车的电路系统中包括有一发电装置5、至少一超级电容11及一电控模块12。当开启汽车的启动开关2时，超级电容11是供给启动马达3一预定大小的启动电压，使得启动马达3启动，并且带动发动机4运转，而当发动机4开始运转时，便会同时带动发电装置5作动，并产生电力经由电控模块12的一开关单元128a供应至汽车电路负载6，其中电控模块12包括有一回充电路129，当发电装置5供电时，其所产生的部份电力会经由回充电路129回充至超级电容11。

当发电装置5停止供电至汽车电路负载6或者在于汽车耗电量大，导致其供电量不足时，超级电容11便会经由电控模块12供电至汽车电路负载6。

如图所示，本发明的汽车供电装置1的电控模块12包括有一整流器120、一滤波器121、一切换单元122、一电压检测电路123、一控制单元124、一升压电路126、一稳压电路127及一开关单元128a、128b。当超级电容11供电时，其经由电压输出端111所输出的电压会经由整流器120整流后，再经由滤波器121滤除其所夹带的噪声，并在经过切换单元122之前，经由电压检测电路123检测其输出的超级电容电压值V，并产生一代表超级电容电压值V的电压检测信号S1传递至控制单元124。

控制单元124接受电压检测电路123所产生的电压检测信号S1，并依据一基准电压值125判断超级电容11输出的电压的电压值V大小。当超级电容11输出的电压的电压值V小于基准电压值125时，控制单元124是传送一回路切换控制信号S2至切换单元122。在本实施例中，切换单元具有一共同端122a、一升压回路端122b及一稳压回路端122c，共同端122a是耦接超级电容11的电压输出端111，升压电路126连接于切换单元122的升压回路端122b，而稳压电路127连接于切换单元122的稳压回路端122c。切换单元122依据回路切换控制信号S2切换超级电容11的电压输出端111经由共同端122a连接至升压回路端122b，使得超级电容11输出电压是经由升压电路126升压，再经由稳压电路127稳压后，输出至汽车电路负载6。

当超级电容11输出电压的电压值V等于基准电压值125时，控制单元124是传送回路切换控制信号S2至切换单元122，切换单元122再依据回路切换控制信号S2切换超级电容11的电压输出端111经由共同端122a连接至稳压回路端122c，使得输出电压直接经由稳压电路127输出至汽车电路负载6。

当超级电容11输出电压的电压值V大于基准电压值125时，控制单元124是传送回路切换控制信号S2至切换单元122，切换单元122再依据回路切换控制信号S2切换超级电容11的电压输出端111经由共同端122a连接至稳压回路端122c，使得输出电压V直接经由稳压电路127输出至汽车电路负载6。

如图所示，在发电装置5与汽电路负载6之间连接有开关单元128a，在稳压电路127与汽电路负载6之间连接有开关单元128b。控制单元124控制开关单元128a、128b的开关状态，当发电装置5供电至汽电路负载6时，控制单元124分别产生一控制信号S3至开关单元128a及一控制信号S4至开关单元128b，此时开关单元128a依据控制信号S3而开启，发电装置5便可经由开关单元128a供电至汽电电路负载6，同时，开关单元128b依据控制信号S4而关闭，则超级电容11便不会经由开关单元128b供电至汽电电路负载6。

同样地，当超级电容11供电至汽电路负载6时，控制单元124亦分别产生控制信号S3至开关单元128a及控制信号S4至开关单元128b，此时开关单元128a依据控制信号S3而关闭，发电装置5便不会经由开关单元128a供电至汽电电路负载6，同时，开关单元128b依据控制信号S4而开启，则超级电容11便会经由开关单元128b供电至汽电电路负载6。在本实施例中，前述开关单元128a、128b中可包括有整流元件，以限定电流流向。

由以上的电路架构可知，本发明的汽车供电装置1结合有超级电容11及电控模块12的供电储电特性，加上超级电容11本身就具有的优点，故能供应汽车电路负载6一稳定优良的电力。

由以上的实施例可知，本发明所提供的使用超级电容的汽车供电装置确具产业上的利用价值，故本发明业已符合于专利的条件。惟以上的叙述仅为本发明的较佳实施例说明，凡精于此项技术者当可依据上述的说明而作其它种种的改良，惟这些改变仍属于本发明的发明精神及以下所界定的权利要求范围中。

Claims (6)

1.一种使用超级电容的汽车供电装置，是在一汽车的电路系统中包括有一发电装置、至少一超级电容及一电控模块，在该电控模块的控制下，用以供应电能至该电路系统中的汽车电路负载，该电控模块包括有：

一电压检测电路，用以检测该超级电容的电压输出端所输出的超级电容电压值，并产生一代表该超级电容电压值的电压检测信号；

一控制单元，耦接该电压检测电路，该控制单元接受该电压检测电路产生的电压检测信号，并与一基准电压值进行比对后，据以产生一回路切换控制信号；

一切换单元，具有一共同端、一升压回路端及一稳压回路端，其中该共同端是耦接该超级电容的电压输出端，该切换单元在该控制单元所产生的回路切换控制信号的控制下，切换该超级电容的电压输出端经由该共同端连接至该升压回路端或稳压回路端；

一升压电路，连接于该切换单元的升压回路端；

一稳压电路，连接于该切换单元的稳压回路端；

当该超级电容的电压输出端所输出的超级电容电压值小于该基准电压值时，该切换单元在该回路切换控制信号的控制下，切换该超级电容的电压输出端经由该升压回路端送至该升压电路，由该升压电路升压后，供应至该汽车电路负载；当该超级电容的电压输出端所输出的超级电容电压值大于或等于该基准电压值时，该切换单元在该回路切换控制信号的控制下，切换该超级电容的电压输出端经由该稳压回路端送至该稳压电路，由该稳压电路稳压后，供应至该汽车电路负载。

2.如权利要求1所述的使用超级电容的汽车供电装置，其中该超级电容的电压输出端与该切换单元的共同端之间还包括有一整流器及一滤波器。

3.如权利要求1所述的使用超级电容的汽车供电装置，其中该稳压电路与该汽车电路负载之间还包括有一开关单元，该开关单元是受该电控模块的控制单元所控制。

4.如权利要求1所述的使用超级电容的汽车供电装置，其中该发电装置与该负载之间还包括有一开关单元，该开关单元是受该电控模块的控制单元所控制。

5.如权利要求1所述的使用超级电容的汽车供电装置，其中该电控模块还包括有一回充电路，以使该发电装置所产生的部份电力经由该回充电路回充至该超级电容。

6.如权利要求1所述的使用超级电容的汽车供电装置，其中该超级电容的电压输出端所输出的超级电容电压值经过该升压电路升压，更经由该稳压电路稳压后，再供应至该汽车电路负载。

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