CN1022598C - 机动车电源装置 - Google Patents

Abstract

一种机动车电源装置包括一台可由安装在机动车上的发动机驱动的交流发电机，一组可由交流发电机产生的电能充电的蓄电池，一个连接到所述交流发电机和蓄电池的电容器，以及一个连接在所述电容器与所述交流发电机和所述蓄电池之间、用来改变电容器充电速度的充电速度可变电路装置。根据机动车的运转情况控制所述充电速度可变电路装置以改变所述电容器的充电速度。

Description

本发明涉及当装在机动车上的发动机准备起动时，用于驱动起动器电动机的机动车电源装置。

将用作发动机起动器和其它象辅助设备这一类电负载的电源的铅蓄电池安装在机动车上。

当发动机准备起动时，将存贮在铅蓄电池中的电能用来驱动起动器电动机。使起动动器电动机的主动齿轮与安装在发动机曲轴上的环形齿轮实现啮合并进行旋转从而使曲轴转动，因此起动该发动机。

当起动发动机时，从该蓄电池供给起动器电容器电流，尽管只是在很短时间周期内供电，但电流强度很大，例如100A或更大。安装到机动车上的蓄电池容量首先是考虑到起动发动机的能力而确定的。起动发动机所消耗的大的电功率是通过由安装在机动车上并在机动车运转时由发动机驱动的交流发电机产生的电功率对蓄电池充电而得以补充的。

安装在机动车上的蓄电池是已知的作为二次电池的铅蓄电池，它们通过在电极和电解溶液之间的一种化学反应进行充电和放电。这种蓄电池可在很短时间周期之内放出很大电流。该蓄电池在长时间周期内、通过逐渐的化学反应以10A或更小的电流进行充电。因此，若用大电流给蓄电池充电，蓄电池就会过热，且电极可能产生变形并遭受损坏。

主要用作短距离行驶的通勤班车的机动车，以及用作送货车的机动车，需频繁地反复停车和起动。由于这些机动车需要发动机频繁起动并在短时间周期内连续行车，所以安装在这些机动车上的蓄电池不能充分充电来补偿在起动发动机时所消耗的功率。因此，该蓄电池可 能会耗尽即用光而不能起动发动机。

为解决以上问题，本发明人曾提出一种具有大容量电容器的机动车电源装置，该电容器由安装在机动车上的一组蓄电池进行充电，并将存贮的电能进行放电来驱动发动机起动器以起动发动机（参见日本特许公报第昭63（1988）-329，846号，美国专利申请号454，267及欧洲专利申请第89313559.0号）。

对于所提出的机动车电源装置，由存贮在大容量电容器中的电功率驱动发动机起动器。该大容量电容器可提供很强的电流。因此，即使蓄电池的电压稍有下降，发动机仍可由存贮在电容器中的电能加以起动。在电容器所存贮的电能已放电后而对其充电时，由于电容器在其充电时的内阻很小，所以需要一瞬时的大电流，从而会使交流发电机承受很大的压力。当发动机在低温条件下空转的时候，如果交流发电机上的负载很大则发动机有可能会停止。另外，如果交流发电机负载很大，在机动车准备起动或加速时，发动机也可能不能快速响应地加速。

本发明的目的是提供一种具有大容量电容器的机动车电源装置，所述电容器可由一组蓄电池和安装在机动车上由发动机驱动的交流发电机加以充电，该机动车电源装置具有用以在给大容量电容器充电时减轻发动机运转方面的不良效应的装置。

按照本发明，提供一种机动车电源装置，它包括：可由安装在机动车上的发动机驱动的交流发电机，可由该交流发电机产生的电能充电的蓄电池，连接到交流发电机和蓄电池的电容器，连接在电容器与交流发电机和蓄电池之间、用以改变电容器充电速度的充电速度可变装置，用以检测机动车操作条件的检测装置，以及响应来自检测装置的检测信号而控制充电速度可变装置的控制装置。

本发明的上述以及其它目的、特征和优点通过下面说明连同以图 示实例形式而示出的本发明最佳实施例的附图将变得更加清楚。

图1是按照本发明的实施例的机动车电源装置的电路图，以及

图2是图1所示机动车电源装置中控制电路的电路图。

如图1所示，由发动机（未示出）的转矩驱动的交流发电机G用作电源供电给机动车上的负载L，给蓄电池B充电，而且还给大容量电容器C充电。

电容器C包括一个具有大静电容量的双电荷层电容并属于采用活性碳和含水溶液的湿型电容器。该双电荷层电容器C其体积为常规的静电电容器及电容器C相同的铝电解电容器体积的十分之一或更小。一般，该双电荷层电容器C有从30延伸至50F（法拉）的电容量。因此，准备起动发动机时，将电源开关PS移位到如图1中虚线所示位置，由电容器C将电能供给起动器ST以具有比较尖锐上升特性的电能驱动起动器ST。

继电器电路R1、R2受控于控制电路CC。该继电器电路R1、R2具有用于将电容器C充电电路断开和接通的各自的触点S1、S2。触点S1与电阻r串联，电阻r限制电容器C的充电电流。继电器电路R1、R2有各自的连接到控制电路CC的线圈。

继电器电路R3有用以控制激励控制电路CC的常闭触点S3。所述继电器电路R3有一个与齐纳二极管D串联的线圈。当电容器C充足电、其两端电压高出一预定电压时，触点S3被打开解除该控制电路CC的激励，从而中止控制电路CC的控制功能。

控制电路CC随机动车的运转情况而定可相应改变电容器C的充电时间。图2更详细地示出控制电路CC。根据来自设置于机动车不同部分的各种开关和传感器的信号，控制电路CC有选择地激励继电器电路R1或R2。

图2中，将控制电路CC连接到各种开关和传感器上。所述开关包 括：一个齿轮定位开关SG，一个加速踏板开关SA和一个制动开关SB，该齿轮定位开关SG在机动车变速移位到行驶机动车齿轮档之一时接通;该加速踏板开关SA在踏下加速踏板时接通，而制动开关SB则在踏下制动踏脚板时接通。所述传感器包括：一个冷却剂温度传感器SW和一个车速传感器SS，该冷却剂温度传感器SW在发动机冷却剂的温度达到预定温度时接通，而车速传感器SS在机动车驾驶速度达到预定速度时接通。来自齿轮定位开关SG的信号通过一反相器加到一“与”门G1。来自加速踏板开关SA的信号通过一反相器加到“与”门G1。来自冷却剂温度传感器SW的信号加到“与”门G1上。来自加速踏板开关SA的所述信号通过所述反相器还加到“与”门G2。来自车速传感器SS的一信号和来自制动开关SB的一信号都加到“与”门G2。该“与”门G1有一个连接到继电器电路R1的线圈的输出端，而“与”门G2有一个连接到继电器电路R2的线圈的输出端。

下面将对按照本发明的机动车电源装置的动作加以说明。

为了给电容器C充电，将电源开关PS移位到图1实线所示位置。在机动车进行起动或加速时，由于变速箱处于行驶机动车齿轮档之一所以齿轮定位开关SG接通，由于踏下加速踏板所以加速踏板开关SA也接通。因此，控制电路CC的“与”门G1、G2的输出信号是低，于是继电器电路R1、R2便未受激励。为此，交流发电机G产生的电能未供电给电容器C，发动机中也没有由于发电而增加负荷。所以将发动机产生的转矩消耗于加速机动车。

在发动机处于空转时，变速箱处于空档，因此，齿轮定位开关SG断开。加速踏板开关SA由于加速踏板未受压也被断开。在发动机冷却剂温度达到某一预定温度而使冷却剂温度传感器SW接通时，“与”门G1产生一个高输出信号，该高输出信号激励继电器电路R1。由于触点S1闭合，来自交流发动机G的电能通过电阻r输出，然后以一极限电流 给电容器C充电。因此，可防止有急剧的大电流输入电容器C。在发动机空转期间，降低了由发动机产生电能而强加给发动机的任何负载从而防止发动机停止。

在机动车进行减速时，只要机动车的速度高于某一预定速度，车速传感器SS就处于接通状态。由于加速踏板未踏下使该加速踏板开关SA处于断开状态，而由于制动踏脚板被踏下，所以制动开关SB处于接通状态。因此，来自“与”门G2的输出信号为高，由此激励继电器电路R2。闭合触点S2，来自交流发电机G的电能直接给电容器C充电。这时，由于在减速期间，发动机的转矩足够大，所以对机动车的驾驶没有不利影响。

在发动机处于空转或机动车进行减速时，电容器C得以充电。在最后充电阶段当电容器C两端电压达到某一预定电压时，齐纳二极管D和继电器电路R3动作，从而使已供给控制电路CC的电能断开。因此停止了控制电路CC的电容器充电控制操作。

在本发明的情况下，依靠来自设置于机动车各不同部分并指示机动车运转情况的各种开关和传感器的信号而确定发动机上负载的大小。当机动车起动或加速时，需要发动机产生其输出转矩（如由确定的发动机负载的大小所决定的），电容器被制止进行充电。当由于机动车减速期间发动机转矩足够大时，电容器C由交流发电机产生的电能以充分充电。因此，取决于机动车的运转情况而控制充电电路。减轻了对电容器充电的电能在发动机运转方面的不良影响。结果，避免了发动机在空转状态时停止，并避免了在机动车加速期间发动机的响应变慢。

尽管已示出并描述了某一最佳实施例，但应当理解在不违背附带的权利要求书的范围内是可以作出许多改变和修改的。

Claims (6)

1、一种机动车电源装置，它包括：

一台可由安装在机动车上的发动机驱动的交流发电机，

一组可由所述交流发电机所产生的电能充电的蓄电池，

一个连接到所述交流发电机和所述蓄电池的电容器，

其特征在于还包括：

连接在所述电容器与所述交流发电机和所述蓄电池之间，用以改变所述电容器充电速度的充电速度可变装置，

用以检测机动车的运转情况的检测装置，以及

根据来自所述检测装置的检测信号而用来控制所述充电速度可变装置的控制装置。

2、按照权利要求1所述的机动车电源装置，其特征在于，所述电容器包含一个双电荷层电容器。

3、按照权利要求1所述的机动车电源装置，其特征在于，所述充电速度可变装置包含多个连接到所述电容器并具有各自开关装置的并联电路，所述并联电路之一具有一个用来限制流经所述并联电路之一的电流的电阻。

4、按照权利要求3所述的机动车电源装置，其特征在于，所述控制装置包含在机动车起动和加速时，基于来自所述检测装置的检测信号用以使所述并联电路的所述开关装置开路以便停止对所述电容器充电的装置。

5、按照权利要求3所述的机动车电源装置，其特征在于，所述控制装置包含当发动机空转时，基于来自所述检测装置的检测信号，用以使所述并联电路之一的所述开关装置闭合以便通过所述电阻对所述电容器充电的装置。

6、按照权利要求3所述的机动车电源装置，其特征在于，所述控制装置包含当发动机减速时，基于来自所述检测装置的检测信号，用以使并联电路中的另一电路的所述开关装置闭合以便通过所述另一电路对所述电容器充电的装置。