CN103016234A

CN103016234A - 一种基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置

Info

Publication number: CN103016234A
Application number: CN2012105596483A
Authority: CN
Inventors: 宁涛; 沈承; 曹世宏; 张福才; 胡国昌
Original assignee: Architectural Engineering Institute of General Logistics Department of PLA
Current assignee: Architectural Engineering Institute of General Logistics Department of PLA
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明公开了一种基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，包括相串联的第一、第二电容器模组，第一电容器模组的一端连接第一输出端，另一端串接第二电容器模组的一端，第二电容器模组的另一端连接公共输出端，第二电容器模组的一端还与第二输出端相连接；控制电路板包括超级电容和超级电容充电管理器，超级电容充电管理器与超级电容相连接，超级电容通过超级电容充电管理器向第一、第二电容器模组充电；超级电容的两端分别连接有AC/DC适配器和/或DC/DC适配器。本发明采用超级电容代替铅酸电池进行低温辅助起动，解决了柴油机在-20℃以下的温度条件下难以低温起动的难题，有助于柴油机的推广使用。

Description

一种基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置

技术领域

本发明属于内燃机起动技术领域，涉及一种基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置。

背景技术

随着汽车工业的发展，柴油机以其功率大、寿命长和动力足等优点，使其使用越来越普遍。目前，现代柴油汽车已在重型车中基本取得了垄断地位，柴油机在轻型汽车中占有了30～40%的比例，在轿车中已占有比例正在逐步上升。在能源紧张的欧洲大陆和日本，柴油轿车中占有一定的比例。世界轿车的柴油化程度正在不断提高。

柴油机的起动性能，决定了机组能否正常工作。但是，目前大部分柴油机在-20℃以下都存在起动困难的问题。由于我国北方地区在冬季经常出现-20℃以下的气候条件，因此，若实现柴油机家用化，首先须解决柴油机的低温起动问题。

目前，柴油机在低温条件下起动的辅助措施主要有蓄电池保温，蓄电池放入屋内，起动柴油机时临时安装，热水预温，明火烤车，燃油加热等措施。所采取的这些措施不但操作复杂，不安全，而且起动成功率低，不能作为解决柴油机低温起动的可靠办法。

超级电容器是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。超级电容在其储能的过程中并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，因此其低温特性好，可工作于摄氏零下30℃的环境中。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，利用超级电容起动能力强的特点，该装置是一种功能齐全、自动化程度高的基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，包括相串联的第一、第二电容器模组，第一电容器模组的一端连接第一输出端，另一端串接第二电容器模组的一端，第二电容器模组的另一端连接公共输出端，第二电容器模组的一端还与第二输出端相连接；

控制电路板包括超级电容和超级电容充电管理器，超级电容充电管理器与超级电容相连接，超级电容通过超级电容充电管理器向第一、第二电容器模组充电；超级电容的两端分别连接有AC/DC适配器和/或DC/DC适配器。

所述的AC/DC适配器与交流电源相连接，将交流转直流，为超级电容充电；

所述的DC/DC适配器与直流电源相连接，将直流电压进行调节，为超级电容充电。

所述的交流电源为220V的电源，直流电源为10～36V的电源。

所述的第一、第二电容器模组为电压12V，电容容量为500F的超级电容模组。

所述超级电容充电管理器与第一电容器模组的正极之间串接有第一开关，超级电容充电管理器与第二电容器模组的正极之间串接有第二开关，公共输出端与第二电容器模组的负极之间串接有第三开关。

所述的超级电容充电管理器的输出端还连接有双极晶体管的发射极，双极晶体管的集电极与公共输出端之间串接有测试电阻。

当进行24V测试时，第一开关闭合，第二开关、第三开关断开；

当进行12V测试时，第二开关闭合，第一开关、第三开关断开时。

当柴油机起动蓄电池的起动电压为12V，第二输出端接柴油机起动蓄电池的正极，公共输出端）接柴油机起动蓄电池的负极，起动超级电容充电管理器和第二开关给第二电容器模组充电，充电到12～15V后，接通第三开关，在起动柴油机时，由第二电容器模组给起动机供电。

当柴油机启起蓄电池的起动电压为24V，第一输出端接柴油机起动蓄电池的正极，公共输出端接柴油机起动蓄电池的负极，起动超级电容充电管理器和第一开关给第一、第二电容器模组充电，充电到24～30V后，接通第三开关，在起动柴油机时，由第一、第二电容器模组给起动机供电。

所述超级电容还连接有发光二极管，如果基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置所连接的柴油机起动蓄电池的内阻过大，发光二极管点亮，提示更换柴油机起动蓄电池。

所述的控制电路板和第一、第二电容器模组分别设置在带有轮胎的机壳的第一、第二层中，控制电路板的旁边设有与其相连接的DC/DC适配器，机壳的第三层中设有与DC/DC适配器相连接的低温蓄电池，第一输出端、第二输出端和公共输出端分别与输出端延长线相连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，采用超级电容代替铅酸电池进行低温辅助起动，解决了柴油机在-20℃以下的温度条件下难以低温起动的难题，有助于柴油机的推广使用。

本发明提供的基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，在输出端既包括24V、12V两种电压起动选择，在供电方面既可以采用直流电源提供又可以通过交流电源提供，多种选择为柴油机的起动提供了更灵活的选择。

进一步，本发明提供的基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，还能够制作成以低温蓄电池储能、超级电容起动、功能齐全、自动化程度高的便携式的基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，方便户外使用。

附图说明

图1为本发明的电路连接示意图；

图2为本发明的结构示意图。

其中，1为机壳；2为DC/DC适配器；3为控制电路板；4为超级电容模组；5为低温蓄电池；6为轮胎；7为输出端延长线。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1，一种基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，包括相串联的第一、第二电容器模组C1、C2，第一电容器模组C1的一端连接第一输出端X1，另一端串接第二电容器模组C2的一端，第二电容器模组C2的另一端连接公共输出端X3，第二电容器模组C2的一端还与第二输出端X2相连接；

控制电路板包括超级电容G1和超级电容充电管理器A3，超级电容充电管理器A3与超级电容G1相连接，超级电容G1通过超级电容充电管理器A3向第一、第二电容器模组C1、C2充电；超级电容G1的两端分别连接有AC/DC适配器A1和/或DC/DC适配器A2。

进一步，所述的AC/DC适配器与交流电源相连接，将交流转直流，为超级电容G1充电；

所述的DC/DC适配器与直流电源相连接，将直流电压进行调节，为超级电容G1充电。

具体的，所述的交流电源为220V的电源，直流电源为10～36V的电源。所述的第一、第二电容器模组C1、C2为电压12V，电容容量为500F的超级电容模组。

进一步，超级电容充电管理器A3与第一电容器模组C1的正极之间串接有第一开关KM1，超级电容充电管理器A3与第二电容器模组C2的正极之间串接有第二开关KM2，公共输出端X3与第二电容器模组C2的负极之间串接有第三开关KM3；

所述的超级电容充电管理器A3的输出端还连接有双极晶体管V1的发射极，双极晶体管V1的集电极与公共输出端X3之间串接有测试电阻R1。

当进行24V测试时，第一开关KM1闭合，第二开关KM2、第三开关KM3断开；

当进行12V测试时，第二开关KM2闭合，第一开关KM1、第三开关KM3断开时。

在进行柴油机的起动时：

当柴油机启动蓄电池的起动电压为12V，第二输出端X2接柴油机起动蓄电池的正极，公共输出端X3接柴油机起动蓄电池的负极，起动超级电容充电管理器A3和第二开关KM2给第二电容器模组C2充电，充电到12～15V后，接通第三开关KM3，在起动柴油机时，由第二电容器模组C2给起动机供电。

当柴油机起动蓄电池的起动电压为24V，第一输出端X1接柴油机起动蓄电池的正极，公共输出端X3接柴油机起动蓄电池的负极，起动超级电容充电管理器A3和第一开关KM1给第一、第二电容器模组C1、C2充电，充电到24～30V后，接通第三开关KM3，在起动柴油机时，由第一、第二电容器模组C1、C2给起动机供电。

超级电容G1还连接有发光二极管，如果基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置所连接的柴油机起动蓄电池的内阻过大，发光二极管点亮，提示更换柴油机起动蓄电池。

下面提供一种低温蓄电池储能的便携式的基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置：

将所述的控制电路板3和第一、第二电容器模组C1、C2组成的电容器模组4分别设置在带有轮胎6的机壳1的第一、第二层中，在第一层中，控制电路板的旁边设有与其相连接的DC/DC适配器2，机壳1的第三层中设有与DC/DC适配器2相连接的低温蓄电池5，第一输出端X1、第二输出端X2和公共输出端X3分别与输出端延长线7相连接。

Claims

1.一种基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，其特征在于，包括相串联的第一、第二电容器模组（C1、C2），第一电容器模组（C1）的一端连接第一输出端（X1），另一端串接第二电容器模组（C2）的一端，第二电容器模组（C2）的另一端连接公共输出端（X3），第二电容器模组（C2）的一端还与第二输出端（X2）相连接；

控制电路板包括超级电容（G1）和超级电容充电管理器（A3），超级电容充电管理器（A3）与超级电容（G1）相连接，超级电容（G1）通过超级电容充电管理器（A3）向第一、第二电容器模组（C1、C2）充电；超级电容（G1）的两端分别连接有AC/DC适配器（A1）和/或DC/DC适配器（A2）。

2.如权利要求1所述的基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，其特征在于，所述的AC/DC适配器与交流电源相连接，将交流转直流，为超级电容（G1）充电；

所述的DC/DC适配器与直流电源相连接，将直流电压进行调节，为超级电容（G1）充电。

3.如权利要求2所述的基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，其特征在于，所述的交流电源为220V的电源，直流电源为10～36V的电源。

4.如权利要求1所述的基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，其特征在于，所述的第一、第二电容器模组（C1、C2）为电压12V，电容容量为500F的超级电容模组。

5.如权利要求1所述的基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，其特征在于，超级电容充电管理器（A3）与第一电容器模组（C1）的正极之间串接有第一开关（KM1），超级电容充电管理器（A3）与第二电容器模组（C2）的正极之间串接有第二开关（KM2），公共输出端（X3）与第二电容器模组（C2）的负极之间串接有第三开关（KM3）；

所述的超级电容充电管理器（A3）的输出端还连接有双极晶体管（V1）的发射极，双极晶体管（V1）的集电极与公共输出端（X3）之间串接有测试电阻（R1）。

6.如权利要求5所述的基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，其特征在于，当进行24V测试时，第一开关（KM1）闭合，第二开关（KM2）、第三开关（KM3）断开；

当进行12V测试时，第二开关（KM2）闭合，第一开关（KM1）、第三开关（KM3）断开时。

7.如权利要求5所述的基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，其特征在于，当柴油机起动蓄电池的起动电压为12V，第二输出端（X2）接柴油机起动蓄电池的正极，公共输出端（X3）接柴油机起动蓄电池的负极，起动超级电容充电管理器（A3）和第二开关（KM2）给第二电容器模组（C₂）充电，充电到12～15V后，接通第三开关（KM3），在起动柴油机时，由第二电容器模组（C₂）给起动机供电。

8.如权利要求5所述的基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，其特征在于，当柴油机起动蓄电池的起动电压为24V，第一输出端（X1）接柴油机起动蓄电池的正极，公共输出端（X3）接柴油机起动蓄电池的负极，起动超级电容充电管理器（A3）和第一开关（KM1）给第一、第二电容器模组（C1、C2）充电，充电到24～30V后，接通第三开关（KM3），在起动柴油机时，由第一、第二电容器模组（C1、C2）给起动机供电。

9.如权利要求5所述的基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，其特征在于，超级电容（G1）还连接有发光二极管，如果基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置所连接的柴油机起动蓄电池的内阻过大，发光二极管点亮，提示更换柴油机起动蓄电池。

10.如权利要求1或5所述的基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，其特征在于，所述的控制电路板（3）和第一、第二电容器模组（C1、C2）分别设置在带有轮胎（6）的机壳（1）的第一、第二层中，控制电路板的旁边设有与其相连接的DC/DC适配器（2），机壳（1）的第三层中设有与DC/DC适配器（2）相连接的低温蓄电池（5），第一输出端（X1）、第二输出端（X2）和公共输出端（X3）分别与输出端延长线（7）相连接。