CN102155342B - 一种汽车供电电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车供电电路，包括蓄电池(1)、总开关(2)和后续电路(6)，且总开关(2)和后续电路(6)之间依次串接充电电路(3)、可充电式辅助供电电路(4)和同步开关(5)，其中：充电电路(3)用于蓄电池(1)对可充电式辅助供电电路(4)充电；可充电式辅助供电电路(4)用于蓄电池(1)在汽车启动马达启动瞬间端电压下降时被加至后续电路(6)，以保证后续电路(6)工作电压正常；同步开关(5)用于总开关(2)开通和关断时，可充电式辅助供电电路(4)同步对后续电路(6)供电和断电。本发明使得汽车发动机启动时不向蓄电池吸收大的电流，保证参与启动的电器处于正常工作电压下。

Description

一种汽车供电电路

技术领域

本发明涉及汽车电路领域，特别涉及汽车发动机启动、供油、点火电路的供电电路。

背景技术

汽车产业已成为世界各经济大国的支柱产业之一，目前普及至千家万户。人力启动的汽车现在已很少见，且多用于农用机械。而其它类型的汽车都有启动马达，也就是直流电机。汽车的行驶、使用，首先要通过启动马达启动发动机，而启动马达从静止到高速转动中有一个加速过程，直至发动机正常运转。在这个启动过程中，蓄电池的电压跌落很大，实测在启动瞬间即启动马达开始转动的瞬间，工作电流高达百安培，使得12V的蓄电池瞬间电压跌至一半左右。

参见图1，为蓄电池在发动机启动时的典型电压波动示意图，这里以12V供电的汽车为例进行说明，24V及其它电压供电的汽车和此相似。从0至t₁这段时间，为钥匙插入点火开关并置于ON档上的蓄电池电压。t₁为钥匙旋向START档的瞬间，此时启动马达的轴齿与发动机动力输出轴的相应飞轮啮合，因启动马达及发动机处于静止状态，此时的工作电流极大(其值接近启动马达堵转电流，其中某些型号启动马达的工作电流达百安培或更高)，导致蓄电池两端电压下降(通常会跌至一半左右，具体下降值与蓄电池的实际容量、新旧程度等有关，也与发动机的初始转动扭矩有关，而初始转动扭矩与发动机的新旧程度、机油粘度、发动机实际温度等都有关系)。同时，蓄电池内部也急剧发热，导致内阻降低，从而向启动马达提供更大的电流，使得马达开始缓慢转动，这个时刻对应图1上的t₂(t₁到t₂时间较短，新车在100mS至300mS左右；而对于保养较好、已使用4年时间、行驶里程在6万公里左右的发动机，这个时间在200mS至1秒之间，有的可能会更长)。启动马达一旦克服发动机的初始转动扭矩而开始缓慢转动，启动马达的工作电流也会大幅下降；这时蓄电池的端电压开始回升，由启动马达带动发动机加速转动。当达到发动机最低着火转速时，发动机的有效做功推动发动机活塞，驱动曲轴自行旋转，使得转速瞬间上升至怠速运转。当发动机转速一旦超过启动马达的转速，因超越离合器而自动切断启动马达和发动机之间的动力连接。图1中，发动机达到着火转速并瞬间上升到怠速运转的时刻对应t₃，此时发动机进入怠速运转，发电机输出电压并开始对蓄电池进行充电，使得蓄电池两端电压略有上升。

由此可知，在启动过程中的t₁～t₃时段中，汽车上各种参与启动的电器都处于欠压状态，如柴油机的电控喷油嘴、高压共轨系统、电子控制单元(Electronic ControlUnit简称ECU，以下称为行车电脑)以及汽油机的火花塞高压产生电路、汽油机的电喷控制电路、电喷喷油嘴及行车电脑等。处于欠压状态时：对于柴油机，产生喷油压力不够、喷油失控等问题，使得燃油不能有效燃烧，最终导致启动时间长及启动延迟；对于汽油机，产生点火能量不足、喷油压力不够、喷进汽缸的汽油雾化不良等问题，使得燃油不能燃烧，由此导致缸内富油，从而引发启动被延时、延迟。这导致启动马达需要工作更长时间，才可让发动机转速更高，而蓄电池端电压更高才能启动发动机。显而易见，处于欠压状态下的各种电路及相应电路元件的使用寿命都会缩短。

另外，对于行驶的汽车，水箱风扇、空调系统、灯光、喇叭等都会随机工作，使得蓄电池电压处于不稳定状态。比如，很多汽油机汽车在怠速状态等待红灯时，打开大灯就会引发发动机怠速下降，这与高压点火能量下降有一定关系。实际上，在低转速时也确实会带来某些时刻点火失败，造成发动机抖动，转速下降。最终，在低转速下因点火失败会造成功率损失，油耗上升。

此外，汽车在电启动时对蓄电池放电能力要求很严。汽车的使用手册上也经常要求，在电启动时应关闭音响、大灯、空调风扇、雨刮器等一切用电设备，以减少其它电器的分流，提高蓄电池放电能力。在实际使用中，已使用半年的汽车确实存在着打开大灯就无法启动发动机的现象，主要原因就是蓄电池大电流放电能力已下降。一般地，车主为了避免无法启动发动机，经常需要两年更换一次蓄电池。而对于保养不当的汽车，经常是一年就更换一次蓄电池，这无疑增加了汽车使用成本。

公开日为2008年10月8日、公开号为CN 201129260的实用新型专利说明书提供了一种技术方案，用升压电路把启动时、工作时的蓄电池电压升至稳定的电压后供给点火线圈，来提高整车的点火性能来实现节油的目的。然而，升压电路的效率一般在90％左右，常见的典型值是87％。对于常见的四缸汽油机电喷车，使用的高能量点火系统，基本都采用电感蓄能式点火系统。这种点火方式适合家用轿车发动机，其在低转速时点火系统工作电流高达10A左右，若把6V左右的瞬间电压升至常见的能保证点火线圈良好工作的13.2V电压，在启动瞬间6V端电压的蓄电池供给升压电路的电流为：

$I_{\mathrm{in}}=\frac{\mathrm{Uout}\×\mathrm{Iout}}{\mathrm{\η}\×U_{\mathrm{in}}}=\frac{13.2V\×10A}{0.87\×6V}=25.2A$

可见，该技术方案存在较大缺陷。一方面，在启动瞬间，升压电路从蓄电池吸收的电流过大，经常造成马达的启动时间延长、启动不成功。另一方面，在启动瞬间，升压电路从蓄电池吸收的电流过大，引起蓄电池寿命缩短，经常需提前更换蓄电池；由于各地对蓄电池没有规范回收，蓄电池内的铅污染会通过倒出去的硫酸铅给环境带来很大的潜在污染。

由于采用开关式升压电路给点火线圈供电，使得该技术方案还存在另一缺陷，具体而言：开关式升压电路属开关电源中的一种，当开关电源的容性负载比较大时，开关式升压电路自身存在电路启动比较困难的问题，若容性负载取小了，对点火电路的瞬态响应不足，同样会造成点火失败；同时，开关式升压电路工作频率较高，一般在150KHz到600KHz，其产生的干扰容易引发行车电脑工作出现导常，当导致点火失败、点火不正时，会引发功率损失。如家用高保真音响系统中，功率放大器至今仍在使用传统的变压器+整流电路+大容量滤波电容，而不采用开关电源供电，其主要原因就是开关电源的瞬间供电能力存在不足。

该技术方案的又一缺陷是，点火电路不能工作在理想状态。如该专利的权利要求书中第5点明确表示，并接有故障保护电路；而在第6点中明确表示，由整流二极管组成。实际上，这种能工作在近十安工作电流下的整流二极管的压降都在1.1V至1.3V左右，而部分肖特基整流管可以做到在1安电流下压降0.47V至0.65V，以提高业界的工业开关电源的效率。但是在数安电流下，压降多为0.7V以上，这就使得该方案在开关式升压电路出现故障时，点火线圈得到的电压比蓄电池电压低近1V。由于在启动时蓄电池为理想的12.6V，但点火线圈的工作电压才11.5V至12.13V，由此使得点火电路不能工作在理想状态之下。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种汽车供电电路，通过增加不多的器件，让汽车发动机在启动时不向蓄电池吸收大的电流，使得各种参与启动的电器处于正常工作电压下。由此保证喷油压力不下降，高压点火能量充足，缩短启动马达的工作时间，节约启动时的燃油消耗，同时延长相关电器的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供一种汽车供电电路，包括蓄电池(1)、总开关(2)和后续电路(6)，所述蓄电池(1)的正极经所述总开关(2)后给所述后续电路(6)供电，所述总开关(2)和所述后续电路(6)之间依次串接有充电电路(3)、可充电式辅助供电电路(4)和同步开关(5)，其中：

所述充电电路(3)用于实现所述蓄电池(1)对所述可充电式辅助供电电路(4)的充电；

所述可充电式辅助供电电路(4)的正极接所述充电电路(3)的输出端，用于实现所述蓄电池(1)在汽车启动马达启动瞬间端电压下降时，所述可充电式辅助供电电路(4)被加至所述后续电路(6)，以保证所述后续电路(6)的工作电压正常；

所述同步开关(5)用于实现所述总开关(2)在开通和关断时，所述可充电式辅助供电电路(4)同步对所述后续电路(6)的供电和断电。

较优地，所述可充电式辅助供电电路(4)包括含超级电容器的充电回路。

较优地，所述可充电式辅助供电电路(4)包括电池式供电电路(4A)和滤波电路(4B)，其中：

所述电池式供电电路(4A)用于实现所述蓄电池(1)在汽车启动马达启动瞬间端电压下降时，所述电池式供电电路(4A)被加至所述后续电路(6)；

所述滤波电路(4B)用于实现所述电池式供电电路(4A)的电路滤波，保证所述后续电路(5)的输入电压平滑。

较优地，所述电池式供电电路(4A)和所述滤波电路(4B)为一可充电电池(BT1)。

较优地，所述可充电电池(BT1)为小容量铅酸蓄电池或锂聚合物电池组。

较优地，所述充电电路(3)包括串接的二极管(D1)和电阻(R1)。

较优地，所述充电电路(3)包括一场效应MOS管(Qt)和电阻(Rg)及电阻(R1)，其中：所述场效应MOS管(Qt)的源极接所述总开关(2)的输出端；漏极经所述电阻(R1)后接所述可充电式辅助供电电路(4)的正极；棚极经所述电阻(Rg)后接地。

较优地，所述充电电路(3)包括开关式电源充电管理模块，用于实现恒流输出，和所述可充电式辅助供电电路(4)充电终止时自行关断充电回路，以及所述蓄电池(1)电压低于预设值时所述电源充电管理模块停止工作、高于预设值时自行恢复正常工作。

较优地，所述同步开关(5)包括NPN三极管(Q7)、电阻(R8)、电阻(R7)、PNP三极管(Q8)，其中：所述PNP三极管(Q8)的发射极接所述充电电路(3)的输出端，所述PNP三极管(Q8)的集电极接所述后续电路(6)的输入端，所述PNP三极管(Q8)的基极接所述电阻(R8)；所述NPN三极管(Q7)的发射极接地，所述NPN三极管(Q7)的集电极经所述电阻(R8)后连接于所述PNP三极管(Q8)的基极，所述NPN三极管(Q7)的基极经所述电阻(R7)后连接于所述充电电路(3)的输入端。

较优地，所述同步开关(5)包括一常开式继电器(RLY)，所述常开式继电器(RLY)的线圈绕组一端接所述总开关(2)的输出端，另一端接地；所述常开式继电器(RLY)的常开触点接在所述充电电路(3)输出端与所述后续电路(6)的输入端之间。

较优地，包括一欠压旁通电路(7)，连接于所述总开关(2)的输出端和所述后续电路(6)的输入端之间，用于实现当所述可充电式辅助供电电路(4)电压不足或无电压时，将所述蓄电池(1)的电压近乎无损失地加到所述后续电路(6)上。

较优地，所述欠压旁通电路(7)包括PNP三极管(Q1)、电阻(R3)、NPN三极管(Q2)、电阻(R2)、PNP三极管(Q3)、电阻(R4)，其中：所述PNP三极管(Q1)和所述PNP三极管(Q3)的发射级分别接所述总开关(2)的输出端；所述PNP三极管(Q1)的集电极连接所述后续电路(6)的输入端，所述PNP三极管(Q1)的基极经所述电阻(R3)连接至所述NPN三极管(Q2)的集电极；所述NPN三极管(Q2)的发射极接地，所述NPN三极管(Q2)的基极经所述电阻(R2)连接至所述PNP三极管(Q3)的集电极；所述PNP三极管(Q3)的基极经所述电阻(R4)接至所述可充电式辅助供电电路(4)的正极。

较优地，所述欠压旁通电路(7)中包括一电阻(R5)，连接于所述PNP三极管(Q3)的发射极和基极之间。

较优地，所述欠压旁通电路(7)包括PNP三极管(Q1)、NPN三极管(Q2)、NPN三极管(Q3)和电阻(R2)、电阻(R3)、电阻(R4)和电阻(R5)，其中：所述总开关(2)的输出端连接所述PNP三极管(Q1)的发射极和所述电阻(R2)，所述电阻(R2)的另一端连至所述NPN三极管(Q2)的基极和所述NPN三极管(Q3)的集电极；所述NPN三极管(Q3)的发射极和所述NPN三极管(Q2)的发射极分别接地，所述NPN三极管(Q3)的基极连接至所述电阻(R4)和所述电阻(R5)串接的串联点，所述电阻(R5)另一端接地，所述电阻(R4)另一端接所述可充电式辅助供电电路(4)的正极；所述NPN三极管(Q2)的集电极通过所述电阻(R3)连接所述PNP三极管(Q1)的基极，所述PNP三极管(Q1)的集电极接所述后续电路(6)的输入端。

较优地，所述欠压旁通电路(7)中还包括一二极管(D2)，阳极接所述可充电式辅助供电电路(4)的正极，阴极接所述同步开关(5)的输入端。

较优地，所述欠压旁通电路(7)中还包括一声光报警电路(8)，用于实现所述可充电式辅助供电电路(4)电压出现低压且所述欠压旁通电路(7)工作时输出声光报警信号。

较优地，所述声光报警电路(8)包括NPN三极管(Q6)、电阻(R6)以及声光提示电路，其中：所述电阻(R6)连接于所述电阻(R2)和所述三极管(Q3)的集电极的连接点上，所述电阻(R6)的另一端连接所述三极管(Q6)的基极；所述NPN三极管(Q6)的发射极接地，所述NPN三极管(Q6)的集电极接所述声光提示电路的电源负极；所述声光提示电路的电源正极接所述总开关(2)的输出端

与现有技术相比，本发明在原有汽车供电电路的总开关与后续电路之间串接充电电路、可充电式辅助供电电路和同步开关，让汽车发动机在启动时不向蓄电池吸收大的电流，使得各种参与启动的电器处于正常工作电压下。由于电路的特殊性，使得本发明具有以下附加的有益效果：增加了怠速时和低转速的发动机平稳度；对于汽油机，提高了火花塞点火能量，在节油和排放方面都有3％～5％的改善。实测可以让发动机的自动进入自行运转的最低启动转速提前20％左右，从而有效地缩短启动马达的工作时间，理论上也延长了启动马达的寿命，因而在寒冷的环境中启动发动机更容易。更换蓄电池的时间间隔可延长至5年，极大地延长汽车用蓄电池的使用寿命；而更换蓄电池的时间间隔可延长，带来的有益效果就是环保，同时也有直接经济效益。此外，当电路出现问题的，还能让后续的电路工作在蓄电池电压下，不存在压降损失或压降极低的问题。

附图说明

图1为汽车蓄电池在启动时的典型电压波动示意图，其中实线为明有供电电路的电压波动图，虚线为本发明供电电路的电压波动图；

图2为本发明汽车供电电路的功能框图；

图3为本发明的第一实施例的电路图；

图4为本发明在图3基础上对充电电路进行等同替换后的第二实施例电路图；

图5为本发明在图3基础上对同步开关电路用继电器等同替换后的第三实施例电路图；

图6为本发明在图3基础上增加欠压旁通电路后的第四实施例电路图；

图7为本发明在图6基础上欠压旁通电路增加防电流倒灌二极管后的第五实施例电路图；

图8为本发明在图6基础上对欠压旁通电路进行灵敏度调整改进后的第六实施例电路图；

图9为本发明在图6基础上对欠压旁通电路进行等同替换后的第七实施例电路图；

图10为本发明在图8基础上增加声光报警电路后的第八实施例电路图；

图11为本发明在图7的基础上对充电电路用开关式电源充电管理模块等同替换后的第九实施例电路图；

图12a为本发明用电阻串入二极管代替电阻的第一种电路原理示意图；

图12b为本发明用电阻串入二极管代替电阻的第二种电路原理示意图。

具体实施方式

本发明的核心为在汽车原有供电电路中的总开关与后续电路之间串接充电电路、可充电式辅助供电电路和同步开关，让汽车发动机在启动时不向蓄电池吸收大的电流，使得各种参与启动的电器处于正常工作电压下。

本发明中，后续电路在汽油机和柴油机中略有不同，一般由ECU电路、高压点火电路系统、电控喷油系统、电子式高压共轨系统、音响电路等组成。当然，不同车型的后续电路也有所区别。鉴于后续电路不是本发明创新点所在，在此不再赘述。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

参见图2，为本发明汽车供电电路的功能框图，其中在汽车原有的供电电路中依次串入充电电路3、可充电式辅助供电电路4以及同步开关5，其中：充电电路3用于实现蓄电池1对可充电式辅助供电电路4的充电；可充电式辅助供电电路4的正极接充电电路3的输出端，用于实现蓄电池1在汽车启动马达启动瞬间端电压下降时，可充电式辅助供电电路4被加至后续电路6，以保证后续电路6的工作电压正常；同步开关5用于实现总开关2在开通和关断时，可充电式辅助供电电路4同步对后续电路6的供电和断电。由此，可让汽车发动机在启动时不向蓄电池吸收大的电流，使得各种参与启动的电器处于正常工作电压下。

图2中，可充电式辅助供电电路4包括电池式供电电路4A和滤波电路4B，其中：电池式供电电路4A可为小容量铅酸蓄电池或锂聚合物电池组，用于实现蓄电池1在汽车启动马达启动瞬间端电压下降时，电池式供电电路4A被加至后续电路6；滤波电路4B用于实现电池式供电电路4A的电路滤波，保证后续电路5的输入电压平滑。

为实现同样目的，可充电式辅助供电电路4也可由含超级电容器(Supercapacitors)的充电回路的代替。超级电容器又叫双电层电容器(E1ectrical Doule-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，其通过极化电解质来储能，容量比通常的电容器大得多。由于超级电容器容量很大，对外表现和电池相同，因此也称作“电容电池”。超级电容器可提供瞬时功率输出，目前常作为发动机或其它不间断系统的备用电源的补充，本发明在实施时可根据情具体况选用。

本发明的各部分电路均有多种实现形式，下面结合具体实现电路进一步说明。

为描述方便以避免引起混乱，图3～图11中各功能模块编号和元器件代号按一定规则进行了编码其中第一个数字表示附图标记，第二个数字表示实施例编号，如：充电电路33中，第一个3表示充电电路，第二个3表示为第三实施例中的充电电路；电阻R1-3，1表示电阻的位置，3表示为第三实施例中的电阻。需注意的是，为方便起见，下文在某些场合下可能省略其中仅表示实施例编号的第二个数字，而仅保留作为附图标记的第一个数字。

实施例一

图3所示实施例一为本发明较为实用的电路图，二极管D1-1和电阻R1-1串联组成充电电路31，该电路常在手机充电器中使用；可充电电池BT1-1组成电池式供电电路和滤波电路41，连接于充电电路31的输出端；电阻R7-1、NPN三极管Q7-1、电阻R8-1、PNP三极管Q8-1组成同步开关51，三极管Q8-1发射极接充电电路31的输出端、集电极接后续电路61的输入端、基极接电阻R8-1，三极管Q7-1发射极接地、集电极经电阻R8-1后连接于三极管Q8-1的基极、基极经电阻R7-1后连接于充电电路31的输入端。

该电路的工作原理是：汽车正常行驶时，原有总开关21处于接通状态，这时汽车发电机正常发电；按公知的数据，原有蓄电池端电压在13.2V至14.7V之间变动，匀速行驶时维持在14.5V至14.7V之间；这时，原有蓄电池通过二极管D1-1、电阻R1-1向可充电电池BT1-1充电。其中R1-1的取值要保证在正常行驶时，流过R1-1的充电电流大于后续电路61的平均工作电流，以确保在下次启动发动机时可充电电池BT1-1有足够的容量向后续电路供电。

当汽车停驶后，再次启动发动机时，当总开关21处于接通状态时，同步开关51工作，三极管Q8-1会饱和导通。具体分析：总开关21闭合后、经电阻R7-1使三极管Q7-1导通，电阻R8-1中有电流流过，使得三极管Q8-1饱和导通，这样，可充电电池BT1-1的电压直接加到后续电路上；Q8-1选用PNP型三极管，且发射极接可充电电池BT1-1的正极，是为让同步开关51电路获得极低的压降，让可充电电池BT1-1的电压近乎无损地传至后续电路61；当总开关21处于断开状态时，三极管Q7-1的基极无法获得电流，Q7-1截止，Q8-1同时截止，这样实现关断可充电电池BT1-1的输出，BT1-1不再对外放电，实现同步开关功能。

参见图1，t₁为钥匙旋向START档的瞬间，马达开始吸收数百安工作电流，原有蓄电池电压11下降；这时，由于二极管D1-1的存在，可充电电池BT1-1因为二极管D1-1的单向导电特性，而无法向原有蓄电池11放电，只能对后续电路61供电；由于可充电电池BT1-1的放电能力强、端电压稳定，如稳定在12.8V，这时尽管原有蓄电池11电压下降，但由于可充电电池BT1-1的存在，后续电路61的工作电压正常。

对于柴油机，喷油压力正常、喷油时刻正常，使得柴油在气缸实际压缩比达下限时及压缩空气温度达下限时，达到首次燃烧成功，推动相应的活塞做功，并驱动曲轴旋转，转速瞬间上升至怠速运转。由于存在可充电电池BT1-1，使得在图1中的t₄时刻，发动机即可启动成功，并进入怠速运转。其中，原有蓄电池11的端电压在t₄～t₃的波形如图1中的虚线(A线段)所示。

对于汽油机，情况相似。尽管原有蓄电池11的电压在启动瞬间端电压下降，但由于可充电电池BT1-1的存在，后续电路61的工作电压正常、电喷系喷油压力正常、喷油时刻正常、高压点火电路工作正常、缸内火花塞高压正常，使得汽油、空气混合气体在气缸实际压缩比达下限时且压缩空气温度达下限时，达到首次燃烧成功，推动相应的活塞做功，并驱动曲轴旋转，转速瞬间上升至怠速运转。由于存在可充电电池BT1-1，使得在图1中的t₄或更早，发动机即可启动成功，并最终进入怠速运转。

成功启动发动机后，汽车发电机正常发电，通过二极管D1-1、电阻R1-1向可充电电池BT1-1充电，以供下次启动时使用。

本实施例中可充电电池BT1-1可用为滤波电路(4B)，其本身相当于数法拉的电解电容，而其等效串联电阻ESR极低，常低至10mΩ以下，故滤波效果极好。

可充电电池BT1-1在选取时，确保在不充电情况下，可以反复启动发动机数十次以上。优选地，可充电电池BT1-1可以为小容量铅酸蓄电池、锂聚合物电池组等可多次循环充电的电池。

实施例二

图4所示实施例二仅画出了充电电路32，其它功能模块与实施例一相同。为实施例一中充电电路的替代方案，如图4所示，MOS管Qt为P沟道、低压、体内无寄生二极管(Body Diode)的MOS管，其栅极通过电阻Rg接地，这样实现其源极(S极)、漏极(D极)分别对应二极管的正极(阳极)、负极(阴极)的等同替代。

本实施例电路的工作原理为：MOS管Qt为电压控制器件，当如图4接法时，场效应MOS管Qt的棚极通过电阻Rg接地，而源极电压为蓄电池电压，设为12.8V；这时，其VGS＝-12.8V，大于MOS管开启电压，使得MOS管Qt完全导通。目前，P沟道MOS管的导通内阻可以低至10mΩ以下，完全可以胜任上述设计要求。在启动发动机的瞬间，原有蓄电池11的电压在启动瞬间端电压下降，同时场效应MOS管Qt的VGS下降，MOS管退出导通，进入关断状态，其D极、S极恢复为开路状态，可充电电池BT1-1因此而无法向原有电池11放电。因此，本实施例中的场效应MOS管Q作用等同于一只二极管。

顺便指出的是，在上述实施例二中Rg的任意一端可入二极管，其作用在于可以调整场效应MOS管Qt的关断灵敏度。

实施例三

图5所示实施例三中的同步开关53为常开式继电器RLY，其它功能模块与实施例一相同。参见图5，继电器RLY的线圈绕组接原有总开之后，另一端接地；常开触点接在可充电电池BT1-3与后续电路63之间。当总开关23处于接通状态时，继电器RLY线圈得电，常开触点在继电器吸合下，变为闭合状态，可充电电池BT1-3的电压通过闭合的触点加到后续电路63上，后续电路63得电正常工作。

实施例四

图6所示实施例四在实施例一的基础上，增加一欠压旁通电路74，该欠压旁通电路连接于总开关24输出端和后续电路64的输入端之间。参见图6，该欠压旁通电路74可以实现：当可充电电池BT1-4由于某种原因电压不足或无电压时，欠压旁通电路74可以把原有蓄电池的电压近乎无损失地加到后续电路64上，由此确保恢复原车的电路、发动机性能。

本实施例中，欠压旁通电路74由PNP三极管Q1-4、电阻R3-4、NPN三极管Q2-4、电阻R2-4、PNP三极管Q3-4、电阻R4-4组成；原有蓄电池14电压经总开关24后，一路加至充电电路34，另两路加至三极管Q1-4和Q3-4的发射级；三极管Q1-4的集电极连接至后续电路64供电端，三极管Q1-4的基极经电阻R3-4连接至Q2-4的集电极；Q2-4的发射极接地，Q2-4的基极经电阻R2-4连接至Q3-4的集电极；Q3-4的基极经电阻R4-4接到可充电电池BT1-4的正极。

该电路的工作原理为：当某种原因引起可充电电池BT1-4电压不足或无电压时，电阻R4-4与可充电电池BT1-4连接端的电压下降，蓄电池14电压经总开关24后经三极管Q3-4发射级、三极管Q3-4基极、电阻R4-4对可充电电池BT1-4小电流充电，因电阻R4-4取值大，这个电流很小。此时，三极管Q3-4会导通，引起电流流经电阻R2-4，三极管Q2-4的基极、发射级有电流流过，三极管Q2-4导通；电阻R3-4中有电流流过，引起三极管Q1-4饱和导通。由于三极管Q1-4饱和压降很低，在0.07V至0.15V之间，这样把原有蓄电池14的电压通过三极管Q1-4的集电极加到后续电路64上。此时，后续电路64上得到的电压为12.65V(原有蓄电池的电压降为-0.15V，原有蓄电池的电压为12.8V)，使得后续电路6中的电路基本工作在蓄电池电压上。

当可充电电池BT1-4电压正常时，电阻R4-4中无电流流过，三极管Q3-4、Q2-4、Q1-4都处于截止状态。此时，图6中的欠压旁通电路74的耗电量接近0，电阻R4-4中可实现微安级的漏电流或更低的电流流过，不会引起原有蓄电池14和可充电电池BT1-4的不正常放电，由此符合汽车要求的自放电小或为零的要求。

实施例五

图7所示实施例五为实施例四的改进方案。如图7所示，欠压旁通电路75中增加二极管D2-5，二极管D2-5正极接可充电电池BT1-5的正极，负极接同步开关5的输入端，防止欠压旁通电路75工作时，电压倒灌回电压不足的可充电电池BT1-5，这是利用公知的二极管单向导电特性完成的。当然，D2-5也可以如同图4所示用P沟道的MOS管和一只电阻代替图3中的二极管。

实施例六

图8所示实施例6为实施例四中的另一种改进方案。参见图8，为了分析方便，将进行改进的欠压旁通电路76独立出来进行描述。图8中，欠压旁通电路76较图6增加了一只电阻R5-6，该电阻R5-6一端与三极管Q3-6的发射极相连接，另一端与三极管Q3-6的基极相连接。

本实施例中，由于新增了电阻R5-6，使得电路的功能得到增强。图6中，充电电池BT1-6的电压比原有蓄电池的电压低0.7V时，图6中的欠压旁通电路76就可能工作；而在图8中，因电阻R5-6的分流作用，使得电压差值可以通过调节R5-6的阻值进行调节，由此可以调节电路的工作灵敏度和可靠性。

实施例七

图9所示实施例七为实施例四的等同替代方案。在此将进行了等同替换的欠压旁通电路77独立画出，进行描述。参见图9，欠压旁通电路77由三极管Q1-7、Q2-7、Q3-7和电阻R2-7、R3-7、R4-7和R5-7组成，其中三极管Q2-7和Q3-7为NPN型三极管，三极管Q1-7为PNP型三极管。具体接法是：总开关2输出端连接Q1-7的发射极和R2-7，R2-7的另一端连至三极管Q2-7的基极和Q3-7的集电极；三极管Q3-7、Q2-7的发射极接地；三极管Q3-7的基极连接至R4-7和R5-7串接的串联点，R5-7另一端接地，R4-7另一端接可充电电池BT1的正极；三极管Q2-7的集电极通过电阻R3-7连接Q1-7的基极，Q1-7的集电极接后续电路6。

该实施例七的电路原理为：若可充电电池BT1的电压低，则通过R4-7和R5-7分压成的电压不足0.7V，此时Q3-7的基极和发射极无法导通；Q3-7截止，则蓄电池1上的电压经R2-7加到Q2-7的基极与发射极上，Q2-7的基极与发射极因为有电流而导通，Q2-7的集电极电压下降，R3-7中有电流流过，引起Q1-7饱和导通；Q1-7饱和压降很低，在0.07V至0.15V之间，这样把原有蓄电池1的电压通过Q1-7的集电极加到后续电路6上，后续电路6上得到的电压即为：原有蓄电池的电压-0.15V，若原有蓄电池的电压为12.8V，那么后续电路6上得到的电压为12.65V，后续电路6中的电路基本工作在蓄电池电压上。

实施例八

图10所示实施例八为在实施例四的基础上的进一步改进，具体为在欠压旁通电路78的基础上增加一声光报警电路88，可以实现当可充电电池BT1的电压出现低压时，当欠压旁通电路78工作时输出声光报警信号，使得驾驶人可以得到及时的声光提示，以便及时处理导常情况。

参见图10，该电路是在图8的电路上增加一只NPN型三极管Q6-8和一只电阻R6-8以及声光提示电路得到的，其中：电阻R6-8连接于电阻R2-8和三极管Q3-8集电极的连接点上，电阻R6-8的另一端连接三极管Q6-8的基极；三极管Q6-8的发射极接地，三极管Q6-8集电极的接声光提示电路的电源负极；声光提示电路的电源正极接总开关2的输出端。

电路工作原理为：当可充电电池BT1的电压低时，三极管Q3-8会导通；这时，三极管Q6-8的基极通过电阻R6-8获得电流，三极管Q6-8饱和导通；驱动声光提示电路发出声响或点灯导常指示灯或导常指示灯发出闪光信号；由此，驾驶人可以得到及时的声光提示，以便及时处理导常情况。

实施例九

图11所示实施例九使用开关式电源充电管理模块替代实施例一中的二极管D1和电阻R1，由此组成相对恒流的线性充电电路3；该电路更加可靠，一样可以实现发明目的。

参见图11，该电路的工作原理同图7电路，开关式电源充电管理模块普遍用于移动电话，简称“手机”的电池充电管理上。本发明使用的开关式电源充电管理模块具有以下特性：(1)输出为恒流，以便延长可充电式电池BT1的寿命；(2)达到可充电式电池BT1的充电终止电压时，自行关断充电回路；(3)当原有蓄电池电压低于某值时，可恢复式自行关断电源充电管理模块；由此可以实现在启动马达工作时，减轻原有蓄电池的放电电流。

上述实施例一至实施例九中用可充电电池BT1用为滤波电路，其本身相当于数法拉的电解电容，而其等效串联电阻ESR极低，低至10mΩ以下，滤波效果极好；而使用开关式电源充电管理模块替代二极管D1和电阻R1组成的充电电路后，滤波效果比专用的电容效果要提升数十倍以上，由此可以确保电路不因开关电源的影响而产生高压点火失败。

此外，所有实施例电路图中的电阻都可以用不影响电流方向的一只二极管串入原电阻，或用一只低稳压值的二极管串入原电阻来代替。这不影响电路固有功能，并可以提供适当的保护和性能的提升，示意图参见图12a及图12b。

以上对本发明进行了详细介绍，其中的实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。所述各实施例均存在一定的等同替代方案，比如：上述的三极管均可以用公知的复合管替代；二极管都可以用P沟道的MOS管和一只电阻代替；三极管Q7和Q8分别用N沟道、P沟道的MOS管代替，需说明的是同步开关5中的三极管Q8用P沟道的MOS替代时，用于防电流倒灌的二极管D2可以省去，这是由于P沟道的MOS的漏极至源极在低压应用时，本身具有单向导电特性的缘故。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种汽车供电电路，包括蓄电池(1)、总开关(2)和后续电路(6)，所述蓄电池(1)的正极经所述总开关(2)后给所述后续电路(6)供电，其特征在于，所述总开关(2)和所述后续电路(6)之间依次串接有充电电路(3)、可充电式辅助供电电路(4)和同步开关(5)，其中：

所述充电电路(3)用于实现所述蓄电池(1)对所述可充电式辅助供电电路(4)的充电；

所述可充电式辅助供电电路(4)的正极接所述充电电路(3)的输出端，用于实现所述蓄电池(1)在汽车启动马达启动瞬间端电压下降时，所述可充电式辅助供电电路(4)被加至所述后续电路(6)，以保证所述后续电路(6)的工作电压正常；

所述同步开关(5)用于实现所述总开关(2)在开通和关断时，所述可充电式辅助供电电路(4)同步对所述后续电路(6)的供电和断电。

2.根据权利要求1所述的汽车供电电路，其特征在于，所述可充电式辅助供电电路(4)包括含超级电容器的充电回路。

3.根据权利要求1所述的汽车供电电路，其特征在于，所述可充电式辅助供电电路(4)包括电池式供电电路(4A)和滤波电路(4B)，其中：

所述电池式供电电路(4A)用于实现所述蓄电池(1)在汽车启动马达启动瞬间端电压下降时，所述电池式供电电路(4A)被加至所述后续电路(6)；

所述滤波电路(4B)用于实现所述电池式供电电路(4A)的电路滤波，保证所述后续电路(6)的输入电压平滑。

4.根据权利要求3所述的汽车供电电路，其特征在于，所述电池式供电电路(4A)和所述滤波电路(4B)为一可充电电池(BT1)。

5.根据权利要求4所述的汽车供电电路，其特征在于，所述可充电电池(BT1)为小容量铅酸蓄电池或锂聚合物电池组。

6.根据权利要求1所述的汽车供电电路，其特征在于，所述充电电路(3)包 括串接的二极管D1和电阻R1。

7.根据权利要求1所述的汽车供电电路，其特征在于，所述充电电路(3)包括一场效应MOS管Qt和电阻Rg及电阻R1，其中：所述场效应MOS管Qt的源极接所述总开关(2)的输出端；漏极经所述电阻R1后接所述可充电式辅助供电电路(4)的正极；栅极经所述电阻Rg后接地。

8.根据权利要求1所述的汽车供电电路，其特征在于，所述充电电路(3)包括开关式电源充电管理模块，用于实现恒流输出，和所述可充电式辅助供电电路(4)充电终止时自行关断充电回路，以及所述蓄电池(1)电压低于预设值时所述开关式电源充电管理模块停止工作、高于预设值时自行恢复正常工作。

9.根据权利要求1所述的汽车供电电路，其特征在于，所述同步开关(5)包括NPN三极管Q7、电阻R8、电阻R7、PNP三极管Q8，其中：所述PNP三极管Q8的发射极接所述充电电路(3)的输出端，所述PNP三极管Q8的集电极接所述后续电路(6)的输入端，所述PNP三极管Q8的基极接所述电阻R8；所述NPN三极管Q7的发射极接地，所述NPN三极管Q7的集电极经所述电阻R8后连接于所述PNP三极管Q8的基极，所述NPN三极管Q7的基极经所述电阻R7后连接于所述充电电路(3)的输入端。

10.根据权利要求1所述的汽车供电电路，其特征在于，所述同步开关(5)包括一常开式继电器(RLY)，所述常开式继电器(RLY)的线圈绕组一端接所述总开关(2)的输出端，另一端接地；所述常开式继电器(RLY)的常开触点接在所述充电电路(3)输出端与所述后续电路(6)的输入端之间。

11.根据权利要求1所述的汽车供电电路，其特征在于，包括一欠压旁通电路(7)，连接于所述总开关(2)的输出端和所述后续电路(6)的输入端之间，用于实现当所述可充电式辅助供电电路(4)电压不足或无电压时，将所述蓄电池(1)的电压近乎无损失地加到所述后续电路(6)上。 

12.根据权利要求11所述的汽车供电电路，其特征在于，所述欠压旁通电路(7)包括PNP三极管Q1、电阻R3、NPN三极管Q2、电阻R2、PNP三极管Q3、电阻R4，其中：所述PNP三极管Q1和所述PNP三极管Q3的发射级分别接所述总开关(2)的输出端；所述PNP三极管Q1的集电极连接所述后续电路(6)的输入端，所述PNP三极管Q1的基极经所述电阻R3连接至所述NPN三极管Q2的集电极；所述NPN三极管Q2的发射极接地，所述NPN三极管Q2的基极经所述电阻R2连接至所述PNP三极管Q3的集电极；所述PNP三极管Q3的基极经所述电阻R4接至所述可充电式辅助供电电路(4)的正极。

13.根据权利要求12所述的汽车供电电路，其特征在于，所述欠压旁通电路(7)中包括一电阻R5，连接于所述PNP三极管Q3的发射极和基极之间。

14.根据权利要求11所述的汽车供电电路，其特征在于，所述欠压旁通电路(7)包括PNP三极管Q1、NPN三极管Q2、NPN三极管Q3和电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，其中：所述总开关(2)的输出端连接所述PNP三极管Q1的发射极和所述电阻R2，所述电阻R2的另一端连至所述NPN三极管Q2的基极和所述NPN三极管Q3的集电极；所述NPN三极管Q3的发射极和所述NPN三极管Q2的发射极分别接地，所述NPN三极管Q3的基极连接至所述电阻R4和所述电阻R5串接的串联点，所述电阻R5另一端接地，所述电阻R4另一端接所述可充电式辅助供电电路(4)的正极；所述NPN三极管Q2的集电极通过所述电阻R3连接所述PNP三极管Q1的基极，所述PNP三极管Q1的集电极接所述后续电路(6)的输入端。

15.根据权利要求12或14所述的汽车供电电路，其特征在于，所述欠压旁通电路(7)中还包括一二极管D2，阳极接所述可充电式辅助供电电路(4)的正极，阴极接所述同步开关(5)的输入端。

16.根据权利要求12所述的汽车供电电路，其特征在于，所述欠压旁通电路(7) 中还包括一声光报警电路(8)，用于实现所述可充电式辅助供电电路(4)电压出现低压且所述欠压旁通电路(7)工作时输出声光报警信号。

17.根据权利要求16所述的汽车供电电路，其特征在于，所述声光报警电路(8)包括NPN三极管Q6、电阻R6以及声光提示电路，其中：所述电阻R6连接于所述电阻R2和所述PNP三极管Q3的集电极的连接点上，所述电阻R6的另一端连接所述NPN三极管Q6的基极；所述NPN三极管Q6的发射极接地，所述NPN三极管Q6的集电极接所述声光提示电路的电源负极；所述声光提示电路的电源正极接所述总开关(2)的输出端。 

Images