CN1055574C - 自动监控运转之引擎驱动式蓄电瓶辅助充电系统 - Google Patents

自动监控运转之引擎驱动式蓄电瓶辅助充电系统 Download PDF

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Abstract

一种自动监控运转的引擎驱动式蓄电瓶辅助充电系统，由人工或中央控制单元依蓄电状态而操控引擎发电机作相应运转，包括：引擎及发电机定速运转对蓄电瓶组充电，及于电瓶饱和时停止；于电瓶输出功率超过设定值及设定时间时启动引擎发电机组和蓄电瓶电源共同输出，或发电机单独输出；引擎与发电机间及发电机与马达输出端间设单向传动离合器，于负载单向惯性牵动发电机时作再生发电制动；藉有害气体检测装置及周围温度检测装置操控引擎及发电机运转。

Description

自动监控运转之引擎驱动式蓄电瓶辅助充电系统
本发明涉及一种自动监控运转的发动机驱动式蓄电瓶辅助充电系统。
蓄电瓶组由于可携带以及容量密度已达实用性，目前常被使用于紧急储备电源以及电动载具，但为满足较长时间的负载需求或由于扩大蓄电瓶组而导致成本及重量增加，或使电瓶组工作于较深的放电深度而影响电瓶寿命。
本发明目的是提供一种自动监控运转之引擎驱动式蓄电瓶辅助充电系统，它使用引擎发电机为充电电源，以对静置型或车载型蓄电瓶组进行适时辅助充电，使蓄电瓶组保持于良好蓄电状态。
根据本发明的一种自动监控运转之引擎驱动式蓄电瓶辅助充电系统，其特征在于，其主要构成包含：
蓄电瓶组，分别与调节控制装置、电流检测装置，蓄电状态测量装置连接，为具有可重覆作充放电循环使用的二次电瓶，如铅酸、镍氢、镍锌的镍系蓄电瓶成锂系或锌系或其他二次电瓶；
蓄电状态量测装置，为以蓄电瓶组的端压或内阻或容量或比重等测量值为参数，并转换为数字或模拟电能信号输出的测量装置，由机电或固态电子元件的模拟测量电路，或由微处理器及相关软件及接口电子元件构成的数字测量电路所构成，或两者混合构成；
调节控制装置，为由机电或固态电子元件所构成，而主动参照发电机输出电压电流值，或被动接受中央控制单元的指令反馈操控发电机的输出功率；
电流检测装置，为串设于发电机的输出端，由电阻或电感式或两者混合型阻抗元件的电流取样元件，或由磁场强度感测元件，或其他如积热型或电磁效应作用检测型的能通过所测量电流值产生模拟信号的装置所构成，用于检测发电机的输出电流值或特定情况下的输入电流值，以操控调节控制装置或输往中央控制单元，进而操控发电机的运转状态；
电流检测装置，为串设于蓄电瓶组输出入端与驱动控制器或变流器之间，由电阻式或电感式或两者混合型阻抗元件的电流取样元件，或由磁场强度感测元件，或其他如积热型或电磁效应作用检测型的能通过所测量的电流值产生模拟信号的装置所构成，用于检测电瓶组的输出或输入电流值，以输往驱动控制器或中央控制单元，进而操控蓄电瓶组的输出功率；
引擎组，是用汽油或柴油或瓦斯或以其他流体为燃料转为机械动能输出的回转式或往复式内燃引擎组；
发电机，为由交流或直流、无刷或有刷电机结构所构成，用以将输入的引擎回转动能转为电能输出；
引擎转速检测装置，为模拟或数字式型态，能将角位移量转为相应的电能信号的电磁或光电转速检测装置，用于将引擎转速信号输往中央控制单元，进而操控燃料供给伺服装置对引擎组的燃料供给量，该装置的信号值可由发电机的模拟电压值或频率值以取代；引擎转速检测装置可由机械式如离心力式检测结构或其他机械式结构所构成，并与燃料供给伺服装置呈机械性互动以操控引擎组作定速运转，上述两种型态可按系统性质而选用；
启动马达，为由交流或直流、无刷或有刷、同步或异步电机结构所构成，用于接受输入电能而产生回转动能以启动引擎组；
燃料供给伺服装置，为接受电能伺服指令或接受机械性互动的结构型，以操控对引擎组的燃料供给状态，进而操控引擎组转速及扭矩，上述两种结构型态可按系统性质而选用；
燃料箱，用于储存引擎燃料，燃料箱与引擎组之间设有燃料管路及燃料供给伺服装置，用以操控对引擎组的给油量；
驱动控制器，由机电或固态功率元件及相关电路所构成，用于控制启动马达作启动及停止的开关功能；
另一个驱动控制器，由机电或固态功率元件及相关电路所构成，用于操控马达作正反转、变速、启动及停止的功能，该装置可按系统需求而选用其设置数量；
马达，由交流或直流、无刷或有刷、同步或异步的马达所构成，用于作正反转、变速、运转及停止的功能以驱动负载，该装置可按系统需求而选用其设置数量；
直流变交流的变流器，为由固态功率元件及相关电路所构成，用于将直流电能变为交流电能以对交流负载供电，该装置可按系统需求而选用其设置数量；
中央控制单元，为由机电或固态电子元件或含操控软件的微处理器及数字-模拟转换器及模拟-数字转换器及其他相关电路元件所构成，用于按人工操控装置的指令或反馈讯号，以产生相应的运作指令进而操控系统的运转；
人工操控装置，为由机电或固态电路元件所构成，以输往中央控制单元进而操控系统运转，该装置可按系统需求而选用其设置数量；
有害气体检测装置，用以在人工操控或自动启动引擎进行充电时随时检测周围有害气浓度，在超出安全值时停止运转，而有害气体浓度安全范围内时则容许系统运转，该装置可按系统需求而选用其设置数量；
周围温度检测装置，由温度传感元件及机电式或固态电子元件所构成，用于自动检测周围温度，并将所检测的相应电能信号传输至中央控制单元，在周围温度过高时停止充电或其他运转，在额定工作温度范围内时则容许系统运转，该装置可按系统需求而选用其设置数量。
图1所示是本发明的系统方块图。
以下通过一实施例配合附图详细说明本发明的特征及优点。
图1所示为本发明的自动监控运转的发动机驱动式蓄电瓶辅助充电系统的方块图，其主要构成说明如下：
蓄电瓶组BAT101，分别与调节控制装置RG101、电流检测装置ID200、蓄电状态测量装置BCD101连接，为具有可重覆作充放电循环使用的二次电瓶，如铅酸、镍镉、镍氢、镍锌等镍系蓄电瓶或锂系或锌系或其他二次电瓶；
蓄电状态测量装置BD101，为以蓄电瓶组BAT101的端压或内阻或容量或比重等测量值为参数，并转换为数字或模拟电能信号输出的测量装置，它由机电或固态电子元件的模拟测量电路，或由微处理器及相关软件及接口电子元件构成的数字测量电路所构成，或两者混合构成；
调节控制装置RG101，由机电或固态电子元件所构成，而主动参照发电机G101输出电压电流值，或被动接受中央控制单元CCU101的指令以反馈控制发电机G101的输出功率；
电流检测装置ID100，是串设于发电机G101的输出端，由电阻或电感式或两者混合型阻抗元件构成的电流取样元件，或由磁场强度感测元件，或其他如积热型或电磁效应作用检测型的能通过藉所测量的电流值产生模拟信号的装置所构成，用于检测发电机G101的输出电流值或特定情况下的输入电流值，以操控调节控制装置RG101或输往中央控制单元CCU101，进而操控发电机G101的运转状态；
电流检测装置ID200，为串设于蓄电瓶组BAT101输出入端与驱动控制器CD101或变流器IVT101之间，由电阻式或电感式或两者混合型阻抗元件构成的电流取样元件，或由磁场强度感测元件，或其他如积热型或电磁经效应作用检测型的能通过所测量的电流值产生模拟信号的装置所构成，用于检测电瓶组的输出或输入电流值，以输往驱动控制器CD101或中央控制单元CCU101，进而操控蓄电瓶组BAT101的输出功率；
引擎组ICE101，是用汽油或柴油或瓦斯或以其他流体为燃料转为机械动能输出的回转式或往复式内燃引擎组；
发电机G101，为由交流或直流、无刷或有刷电机结构所构成，用以将输入的引擎回转动能转为电能输出；
引擎转速检测装置SPD101，为模拟或数字式型态，能将角位移量转为相对电能信号的电磁或光电等转速检测装置，用于将引擎转速信号输往中央控制单元CCU101，进而操控燃料供给伺服装置FC101对引擎组的燃料供给量，该装置的信号值亦可有由发电机G101的模拟电压值或频率值以取代；引擎转速检测装置SPD101可由机械式如离心力式检测结构或其他机械式结构所构成，并与燃料供给伺服装置FC101呈机械性互动以操控引擎组ICE101作定速运转，上述两种型态可按系统性质而选用；
启动马达M100，为由交流或直流、无刷或有刷、同步或异步电机结构所构成，用于接受输入电能而产生回转动能启动引擎组ICE101；
燃料供给伺服装置FC101，为接受电能伺服指令或接受机械性互动的结构型态，以操控对引擎组ICE101的燃料供给状态，进而操控引擎组ICE101的转速及扭矩，上述两种结构型态可按系统性质而选用；
燃料箱TK101，用于储存引擎燃料，燃料箱TK101与引擎组ICE101之间为经由燃料管路及燃料供给伺服装置FC101，以操控对引擎组ICE101的给油量；
驱动控制器CD100，为由机电或固态功率元件及相关电路所构成，具有供控制启动马达M100作启动及停止的开关功能；
驱动控制器CD101，为由机电或固态功率元件及相关电路所构成，用于操控马达M101作正反转、变速、启动及停止的功能，该装置可按系统需求而选用其设置数量；
马达M101：为由交流或直流、无刷或有刷、同步或异步的马达所构成，供产生正反转、变速、运转及停止的功能以驱动负载，该装置可根据系统需求而选用其设置数量；
直流变交流的变流器IVT101，为由固态功率元件及相关电路所构成，用以将直流电能变为交流电能以对交流负载供电，该装置可根据系统需求而选用其设置数量；
中央控制单元CCU101，为由机电或固态电子元件或含操控软件的微处理器及数字/模拟转换器及模拟/数字转换器及其他相关电路元件所构成，用以根据人工操控装置MI101的指令或反馈信号，以产生相应的运作指令进而操控系统的运转；
人工操控装置MI101，为由机电或固态电路元件所构成，以输往中央控制单元进而操控系统运转，该装置可根据系统需求而选用其设置数量；
有害气体检测装置SD101，用以在人工操控或自动启动引擎进行充电时随时检测周围有害气浓度，于超出安全值时停止运转，而有害气体浓度于安全范围时容许系统运转，该装置可根据系统需求而选用其设置数量；
周围温度检测装置SD102：为由温度传感元件及机电式或固态电子元件所构成，用于自动检测周围温度，并将所检测的相应电能信号传输至中央控制单元CCU101，于周围温度过高时停止充电或其他运转，于额定工作温度范围则容许系统运转，该装置可根据系统需求而选用其设置数量。
本发明的自动监控运转之引擎驱动式蓄电瓶辅助充电系统，主要特征为由中央控制单元根据蓄电状态测量装置对蓄电瓶组周期进行检测，将所测得信号值与设定值作比较以产生下列部分或全部功能的相应操控运转，包括：
(1)送电给启动马达进而启动引擎作定速运转，而由引擎组所驱动的发电机对蓄电瓶组进行充电；即通过由人工或自动启动指令操控驱动控制器CD100，进而操控启动马达M100以启动引擎组ICE101并由引擎组驱动发电机G101发电，其电能经调节控制装置RG101的调节而对蓄电瓶组BAT101充电；
(2)发电机对电瓶充电时检测输入电瓶的充电电流，以相应调控发电机的发电功率；即当发电机G101处于发电状态并经电流检测装置ID100对蓄电瓶组BAT101充电时，由蓄电状态测量装置BCD101检测蓄电瓶组BAT101的蓄电状态，并将检测结果输往中央控制单元CCU101，以操控调节控制装置RG101进而操控发电机G101对电瓶的充电量，或由调节控制装置TG101直接操控对蓄电瓶组BAT101的充电量；
(3)检测电瓶饱和状态，于电瓶到达设定饱和值时停止引擎；即由蓄电状态测量装置BCD101检测蓄电瓶组BAT101的饱和状态，并将检测值输往中央控制单元CCU101，而于到达设定值时由中央控制单元CCU101操控燃料供给伺服装置FC101停止供给燃料，进而停止引擎组ICE101的运转；
(4)检测电瓶电流输出状态，于输出功率密度升高超过设定值并超过设定时间时，中央控制单元CCU101操控驱动控制器CD100对启动马达M100送电，进而启动引擎组ICE101及发电机G101运转发电，并由引擎转速检测装置SPD101反馈，经中央控制单元CCU101操控燃料供给伺服装置FC101，使引擎组ICE101作定速运转及操控发电机G101的输出电流值，以和蓄电瓶组BAT101的电源共同驱动负载；
(5)接受人工操控装置MI101的人工操控指令，以操控驱动控制器CD100对启动马达M100送电，进而启动引擎组ICE101运转及驱动发电机G101发电输出，并通过由引擎转速检测装置SPD101的反馈，经中央控制单元CCU101以操控燃料供给伺服装置FC101，使引擎组ICE101作定速运转，中央控制单元CCU101同时经调节控制装置RG101操控发电机G101，由发电机G101的输出单独驱动负载；
(6)接受人工操控装置MI101的人工操控指令，以随机操控驱动控制器CD100对启动马达M100送电，进而使引擎组ICE101及发电机G101运转，并通过调节控制装置RG101调节发电机G101对蓄电瓶组BAT101的充电功率；
(7)接受人工操控装置MI101的人工操控指令，以操控驱动控制器CD100对启动马达M100送电，进而使引擎组ICE101及发电机G101运转，用以对蓄电瓶组BAT101作可设定充电功率和可设定充电时间两者或其中之一的操控；
(8)引擎组ICE101与以电机G101间设有单向传动离合器SWC100；发电机G101与马达M101输出端或负载间亦设有单向传动离合器SWC101，而于负载作其中一运转方向之惯性空转时能牵动发电机G101，而由发电机G101作再生发电之制动刹车功能运作，此时单向传动离合器SWC100呈空转状态；当引擎组ICE101驱动发电机G101运转时，单向传动离合器SWC101则呈空转状态；上述单向离合器亦可由人力或机力或电力或流体力所驱动的离合装置所取代或两者混用，而离合装置的脱离状态为等于单向离合器的空转状态，离合装置的闭合状态则等于单向离合器的传动状态；
(9)周围有害气体的监控，通过有害气体检测装置SD101的检测，于自动或人工启动引擎组ICE101进行充电运转或作其他功能运转时，检测周围有害气体浓度，当超出安全值时停止充电或其他功能运转，而于安全范围则容许系统运转；
(10)周围温度监控：通过周围温度检测装置SD102的检测，在温度高于设定值时停止充电或其他功能的运转，而于正常温度范围则容许作充电或其他功能运转，在温度过低且系统为停机状态时，自动启动引擎组ICE101及发电机G101对蓄电瓶组BAT101进行保持性充电，以保持蓄电瓶组BAT101于良好预备状态。
通过上述自动监控运转之引擎驱动式蓄电瓶辅助充电系统，可使蓄电瓶组处于较佳预备负载状态，不仅有利负载之系统运作，而且可避免电瓶组放电过深，进而可延长电瓶组的寿命。
元件符号说明：
BAT101＝蓄电瓶组
BCD101＝蓄电状态测量装置
CCU101＝中央控制单元
CD100，CD101＝驱动控制器
FC101＝燃料供给伺服装置
G101＝发电机
ICE101＝引擎组
ID100，ID200＝电流检测装置
ICT101＝变流器
M100＝启动马达
M101＝马达
MI101＝人工操控装置
RG101＝调节控制装置
SD101＝有害气体检测装置
SD102＝周围温度检测装置
SPD101＝引擎转速检测装置
SWC100，SWC101＝单向传动离合器
TK101＝燃料箱

Claims (1)

1.一种自动监控运转之引擎驱动式蓄电瓶辅助充电系统，其特征在于，其主要构成包含：
蓄电瓶组(BAT101)，分别与调节控制装置(RG101)、电流检测装置(ID200)，蓄电状态测量装置(BCD101)连接，为具有可重覆作充放电循环使用的二次电瓶，使用铅酸、镍氢、镍锌的镍系蓄电瓶成锂系或锌系或其他二次电瓶；
蓄电状态量测装置(BCD101)，为以蓄电瓶组(BAT101)的端压或内阻或容量或比重测量值为参数，并转换为数字或模拟电能信号输出的测量装置，由机电或固态电子元件的模拟测量电路，或由微处理器及相关软件及接口电子元件构成的数字测量电路所构成，或两者混合构成；
调节控制装置(RG101)，为由机电或固态电子元件所构成，而主动参照发电机(G101)输出电压电流值，或被动接受中央控制单元(CCU101)的指令反馈操控发电机(G101)的输出功率；
电流检测装置(ID100)，为串设于发电机(G101)的输出端，由电阻或电感式或两者混合型阻抗元件的电流取样元件，或由磁场强度感测元件，或其他积热型或电磁效应作用检测型的能通过所测量电流值产生模拟信号的装置所构成，用于检测发电机(G101)的输出电流值或特定情况下的输入电流值，以操控调节控制装置(RG101)或输往中央控制单元(CCU101)，进而操控发电机(G101)的运转状态；
电流检测装置(ID200)，为串设于蓄电瓶组(BAT101)输出入端与驱动控制器(CD101)或变流器(IVT101)之间，由电阻式或电感式或两者混合型阻抗元件的电流取样元件，或由磁场强度感测元件，或其他积热型或电磁效应作用检测型的能通过所测量的电流值产生模拟信号的装置所构成，用于检测电瓶组的输出或输入电流值，以输往驱动控制器(CD101)或中央控制单元(CCU101)，进而操控蓄电瓶组(BAT101)的输出功率；
引擎组(ICE101)，是用汽油或柴油或瓦斯或以其他流体为燃料转为机械动能输出的回转式或往复式内燃引擎组；
发电机(G101)，为由交流或直流、无刷或有刷电机结构所构成，用以将输入的引擎回转动能转为电能输出；
引擎转速检测装置(SPD101)，为模拟或数字式型态，能将角位移量转为相应的电能信号的电磁或光电转速检测装置，用于将引擎转速信号输往中央控制单元(CCU101)，进而操控燃料供给伺服装置(FC101)对引擎组的燃料供给量，该装置的信号值可由发电机(G101)的模拟电压值或频率值以取代；引擎转速检测装置(SPD101)可由机械式、离心力式检测结构或其他机械式结构所构成，并与燃料供给伺服装置(FC101)呈机械性互动以操控引擎组(ICE101)作定速运转，上述两种型态可按系统性质而选用；
启动马达(M100)，为由交流或直流、无刷或有刷、同步或异步电机结构所构成，用于接受输入电能而产生回转动能以启动引擎组(ICE101)；
燃料供给伺服装置(FC101)，为接受电能伺服指令或接受机械性互动的结构型，以操控对引擎组(ICE101)的燃料供给状态，进而操控引擎组(ICE101)转速及扭矩，上述两种结构型态可按系统性质而选用；
燃料箱(TK101)，用于储存引擎燃料，燃料箱(TK101)与引擎组(ICE101)之间设有燃料管路及燃料供给伺服装置(FC101)，用以操控对引擎组(ICE101)的给油量；
驱动控制器(CD100)，由机电或固态功率元件及相关电路所构成，用于控制启动马达(M100)作启动及停止的开关功能；
驱动控制器(CD101)，由机电或固态功率元件及相关电路所构成，用于操控马达(M101)作正反转、变速、启动及停止的功能，该装置可按系统需求而选用其设置数量；
马达(M101)，由交流或直流、无刷或有刷、同步或异步的马达所构成，用于作正反转、变速、运转及停止的功能以驱动负载，该装置可按系统需求而选用其设置数量；
直流变交流的变流器(IVT101)，为由固态功率元件及相关电路所构成，用于将直流电能变为交流电能以对交流负载供电，该装置可按系统需求而选用其设置数量；
中央控制单元(CCU101)，为由机电或固态电子元件或含操控软件的微处理器及数字-模拟转换器及模拟-数字转换器及其他相关电路元件所构成，用于按人工操控装置(MI101)的指令或反馈讯号，以产生相应的运作指令进而操控系统的运转；
人工操控装置(MI101)，为由机电或固态电路元件所构成，以输往中央控制单元进而操控系统运转，该装置可按系统需求而选用其设置数量；
有害气体检测装置(SD101)，用以在人工操控或自动启动引擎进行充电时随时检测周围有害气浓度，在超出安全值时停止运转，而有害气体浓度在安全范围内时则容许系统运转，该装置可按系统需求而选用其设置数量；
周围温度检测装置(SD102)，由温度传感元件及机电式或固态电子元件所构成，用于自动检测周围温度，并将所检测的相应电能信号传输至中央控制单元(CCU101)，在周围温度过高时停止充电或其他运转，在额定工作温度范围内时则容许系统运转，该装置可按系统需求而选用其设置数量。
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