CN205297810U - 内燃机启动辅助装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种内燃机启动辅助装置。该内燃机启动辅助装置包括一锂离子电容单元，包括串联的多个锂离子电容组；一电压检测单元，与各锂离子电容组连接，用于检测各锂离子电容组的电压；一电容均衡电路，与各锂离子电容组及电压检测单元连接，用于根据电压检测单元的检测结果均衡各锂离子电容组的电压；一第一连接单元，锂离子电容单元通过第一连接单元与内燃机启动电池连接并和内燃机启动电池共同提供启动内燃机所需电源；一封装壳体，用于将内燃机启动辅助装置的各部分封装为一体式结构。通过本公开可以随时以及在更多的环境下提供内燃机启动所需的大电流，保障内燃机顺利启动。

Description

内燃机启动辅助装置

技术领域

本公开涉及车辆工程技术领域，尤其涉及一种内燃机启动辅助装置。

背景技术

现有技术中，部分机动车辆包括发动机以及变速器，其中发动机消耗燃油以输出动力，变速器对发动机的动力进行转换并将转换后的动力经由差速齿轮输出至驱动轮。作为发动机的核心动力部分，内燃机是否能够顺利启动极其重要。

传统的内燃机启动方案中，通常是由铅酸蓄电池提供起动电机所需的能量。内燃机启动瞬间，启动马达所需的电流在几百安培到两千安培左右。由于此时内燃机尚未正常运转，所以机动车辆的发电机无法发电，因此全部电能均需要由铅酸蓄电池单独承担。

然而，进而大电流的放电时会对铅酸蓄电池造成损伤，进而会在很大程度上缩短铅酸蓄电池的使用寿命。此外，铅酸蓄电池的正常使用温度范围约为-10度到50度。在低温环境中，例如-10摄氏度以下，铅酸蓄电池很难放出大的电流，导致内燃机很难成功启动。此外，在铅酸蓄电池亏电时，也很难成功启动内燃机。

因此，提供一种内燃机启动辅助装置，从而减少内燃机无法启动的困境是非常有必要的。

发明内容

本公开的目的在于提供一种内燃机启动辅助装置，从而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题。

本公开的其它特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的第一方面，提供一种内燃机启动辅助装置，包括：

一锂离子电容单元，包括串联的多个锂离子电容组；

一电压检测单元，与各所述锂离子电容组连接，用于检测各所述锂离子电容组的电压；

一电容均衡电路，与各所述锂离子电容组及电压检测单元连接，用于根据电压检测单元的检测结果均衡各所述锂离子电容组的电压；

一第一连接单元，所述锂离子电容单元通过所述第一连接单元与内燃机启动电池连接并和所述内燃机启动电池共同提供启动内燃机所需电源；

一封装壳体，用于将所述内燃机启动辅助装置的各部分封装为一体式结构。

本公开的一种示例性实施例中，所述内燃机启动辅助装置还包括：

一第二连接单元，所述内燃机启动电池通过所述第二连接单元与所述锂离子电容单元连接并可通过所述第二连接单元向所述锂离子电容单元充电。

本公开的一种示例性实施例中，所述内燃机启动辅助装置还包括：

一输出电路，设于所述锂离子电容单元与所述第一连接单元之间，用于将所述锂离子电容单元存储的电能转换为特定大小的电流并输出。

本公开的一种示例性实施例中，所述第二连接单元与一外部直流充电器连接。

本公开的一种示例性实施例中，所述内燃机启动辅助装置还包括：

一充电电路，设于所述锂离子电容单元与所述第二连接单元之间，用于将外部输入电流转换后为所述锂离子电容单元充电。

本公开的一种示例性实施例中，所述锂离子电容组的数量为2～10个，每一所述锂离子电容组包括1个锂离子电容或2～100个并联的锂离子电容。

本公开的一种示例性实施例中，所述锂离子电容组的数量为2～10个，每一所述锂离子电容组包括1个锂离子电容，所述多个并联的锂离子电容组为一锂离子电容列；所述锂离子电容单元包括多个并联的所述锂离子电容列。

本公开的一种示例性实施例中，所述锂离子电容列的数量为2～100个。

本公开的一种示例性实施例中，所述电容均衡电路对电压高于预设电压的电容进行放电，以均衡各所述锂离子电容组的电压。

本公开的一种示例性实施例中，所述电容均衡电路使电压高于预设电压的锂离子电容组对电压低于预设电压的锂离子电容组进行放电，以均衡各所述锂离子电容组的电压。

本公开示例实施方式的内燃机启动辅助装置中，通过设置锂离子电容单元、电压检测单元、电容均衡电路以及连接单元，一方面，通过利用能量密度大、功率密度大、可以快速充放电、适用温度范围宽、充放电次数多以及免维护的锂离子电容在内燃机启动过程中辅助提供电源，可以随时以及在更多的环境下提供内燃机启动所需的大电流，保障内燃机顺利启动；另一方面，通过电压检测单元以及电容均衡电路，可以确保锂离子电容单元中各锂离子电容组的电压均衡，以保护锂离子电容单元以及延长锂离子电容单元的使用寿命。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开示例性实施例中一种内燃机启动辅助装置模块示意图。

图2是本公开示例性实施例中另一种内燃机启动辅助装置模块示意图。

图3是本公开示例性实施例中内燃机启动辅助装置与车辆内其他部分的连接示意图。

图4是本公开示例性实施例中再一种内燃机启动辅助装置模块示意图。

图5A至图5C是本公开示例性实施例中锂离子电容单元的结构示意图。

附图标记说明

1内燃机启动辅助装置

11锂离子电容单元

111锂离子电容组

112锂离子电容列

12电压检测单元

13电容均衡电路

14第一连接单元

15第二连接单元

16输出电路

17充电电路

18封装壳体

2内燃机启动电池

3内燃机

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例性实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的组件、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构以避免模糊本公开的各方面。

本示例实施方式中首先提供了一种内燃机启动辅助装置，所述内燃机例如可以为汽油内燃机以及柴油内燃机等。参考图1中所示，本示例实施方式中的内燃机启动辅助装置主要包括一锂离子电容单元11、一电压检测单元12、一电容均衡电路13、一第一连接单元14以及一封装壳体18；当然，本领域技术人员也可以根据需要增加新的组件单元，例如指示灯、控制开关、滤波电路、稳压电路等，并不局限于本示例实施方式中所例举的方式。所述锂离子电容单元11包括串联的多个锂离子电容组；本示例实施方式中，锂离子电容具有能量密度大、功率密度大、可以快速充放电、适用温度范围宽、充放电次数多以及免维护等优点。所述电压检测单元12与各所述锂离子电容组连接，用于检测各所述锂离子电容组的电压；所述电压检测单元12例如可以为一AD电压采样电路或者电压计等。所述电容均衡电路13与各所述锂离子电容组及电压检测单元12连接，用于根据电压检测单元12的检测结果均衡各所述锂离子电容组的电压。所述第一连接单元14为一连接端口，锂离子电容单元11的正极输出端以及负极输出端集成于第一连接单元14，所述锂离子电容单元11可以通过所述第一连接单元14与内燃机启动电池连接并和所述内燃机启动电池共同提供启动内燃机所需电源。内燃机启动电池例如可以为铅酸蓄电池、锂电池以及镍氢电池等等，除了用于向所述内燃机提供电源之外，所述内燃机启动电池还可以用于为机动车辆中指示灯以及仪表盘等电气元件供电。所述封装壳体18用于将所述内燃机启动辅助装置的各部分封装为一体式结构，所述封装壳体18可以为树脂外壳，也可以为合金外壳；封装壳体18的形状例如可以是圆柱体、立方体或者拟物形状等等；所述封装壳体18上还可以设置有多个开口，以暴露出连接单元以及指示灯等组件。

参考图2中所示，本示例实施方式中所述内燃机启动辅助装置还可以包括一第二连接单元15，所述第二连接单元15为一连接端口，锂离子电容单元11的正极输入端以及负极输入端集成于第二连接单元15，所述内燃机启动电池通过所述第二连接单元15与所述锂离子电容单元11连接并可通过所述第二连接单元15向所述锂离子电容单元11充电。当然，所述第二连接单元也可以与一外部直流充电器连接，进而利用外部直流充电器输入的电流对锂离子电容单元11进行充电。在本公开的其他示例性实施例中，所述第一连接单元14与第二连接单元15也可以为同一结构，并不局限于本示例实施方式中所例举的方式。

参考图3中所示，在内燃机启动电池2无法提供大电流时，可以将存储有电能的内燃机启动辅助装置1连接内燃机启动电池2，从而可以通过内燃机启动辅助装置1与内燃机启动电池2共同提供启动内燃机3所需大电流；例如，在内燃机启动电池2一般亏电或者温度过低，不能释放大的启动电流，同时内燃机启动辅助装置1的锂离子电容单元11电量充足时，可以把内燃机启动辅助装置1同内燃机启动电池2连接，利用锂离子电容单元11与内燃机启动电池2共同提供启动内燃机所需电源，其中内燃机启动电池2提供大部分电能。又例如，在内燃机启动电池2严重亏电或者温度过低，不能释放大的启动电流，同时内燃机启动辅助装置1的锂离子电容单元11电量充足时，可以把内燃机启动辅助装置1同内燃机启动电池2连接，利用锂离子电容单元11与内燃机启动电池2共同提供启动内燃机所需电源，其中锂离子电容单元11提供大部分电能。又例如，在内燃机启动电池2一般亏电或者温度过低，不能释放大的启动电流，同时内燃机启动辅助装置1的锂离子电容单元11电量不足，但内燃机启动电池2的输出电压还维持在大于一定电压以上(例如10V以上)时，可以把内燃机启动辅助装置1的第二连接单元15同内燃机启动电池2连接，内燃机启动电池2通过上述第二连接单元15对内燃机启动辅助装置1的锂离子电容单元11缓慢充电，利用锂离子电容单元11可以快速大电流充放电的特点，在锂离子电容单元11收集足够的电能后瞬间输出大电流，启动内燃机3。又例如，在内燃机启动电池2严重亏电或者温度过低，不能释放大的启动电流，同时内燃机启动辅助装置1的锂离子电容单元11电量不足时，可以利用外部直流充电器为锂离子电容单元11快速充电(例如5分钟内)，或者将内燃机启动辅助装置1的第二连接单元11连接至其他车辆内电量充足的内燃机启动电池2快速充电(例如5分钟内)，然后连接到本车内的内燃机启动电池2，与内燃机启动电池2共同提供启动内燃机所需电源，其中锂离子电容单元11提供大部分电能。

在本公开的其他示例性实施例中，也可以是所述内燃机启动辅助装置1长期与所述内燃机启动电池2连接，共同提供启动内燃机3所需的大电流，从而可以大幅度减少所述内燃机启动电池2需要单独提供的电流，减少由于提供大电流对所述内燃机启动电池2造成的损伤，提升所述内燃机启动电池2的使用寿命。

此外，参考图4中所示，在本公开的其他示例性实施例中，所述内燃机启动辅助装置还可以包括一输出电路16以及一充电电路17。

本示例实施方式中，所述输出电路16设于所述锂离子电容单元11与所述第一连接单元14之间，用于将所述锂离子电容单元11存储的电能转换为特定大小的电流并输出。所述充电电路17设于所述锂离子电容单元11与所述第二连接单元15之间，用于将外部输入电流转换后为所述锂离子电容单元11充电。所述输出电路16可以包括一DC/DC变换电路，所述DC/DC变换电路用于将所述锂离子电容单元11存储的电能转换为所需的直流电流后输出，所述DC/DC变换电路例如可以为基本斩波电路以及复合斩波电路等。本示例实施方式中，所述充电电路17可以与一直流充电器连接。所述直流充电器可以包括变压器以及整流电路等部分。所述变压器用于将外部交流电源的电压变换至预设电压，所述变压器例如可以为薄膜变压器以及PCB型变压器等。所述整流电路与所述变压器连接，用于对所述交流电源进行整流，所述整流电路例如可以为一桥式整流电路以及半波整流电路等。上述直流充电器可以为现有技术中可以进行大电流输出的直流充电器，也可以是专门为本示例实施方式中内燃机启动辅助装置1进行充电而生产的直流充电器。此外，为了可以随时为内燃机启动辅助装置1充电，避免由于忘记携带上述直流充电器而无法为内燃机启动辅助装置1充电以及减少杂乱的充电线，在本公开的其他示例性实施例中，也可以在所述内燃机启动辅助装置1中集成上述变压器以及整流电路等。例如，所述充电电路17可以包括上述的变压器以及整流电路。

进一步的，为了提升锂离子电容单元的耐压性，本示例实施方式中所述锂离子电容单元11可以包括串联的多个锂离子电容组。本示例实施方式中，串联的所述锂离子电容组的数量可以为2～10个，例如，对于12V的内燃机启动辅助装置，一般可以采用4个锂离子电容组串联，对于24伏的内燃机启动辅助装置，一般可以采用8个锂离子电容组串联。随着锂离子电容的技术进步，电压等级提高，12V的内燃机启动辅助装置也可以采用3个锂离子电容组串联，24伏的内燃机启动辅助装置也可以采用6个锂离子电容组串联。

参考图5A中所示，本示例实施方式中可以是每一所述锂离子电容组111包括1个锂离子电容。或者，也可以如图5B中所示，每一所述锂离子电容组111包括并联的多个锂离子电容。通过提供并联的锂离子电容，可以提供更大的电容量，进而可以提供更大的电流和更强的能量。根据不同的电容量需求，需要并联的锂离子电容的数量也不相同，例如，本示例实施方式中，每一所述锂离子电容组111可以包括2～100个并联的锂离子电容。或者，还可以如图5C中所示，每一所述锂离子电容组111包括1个锂离子电容，所述多个并联的锂离子电容组111为一锂离子电容列112；所述锂离子电容单元11包括多个并联的所述锂离子电容列112；同上所述，通过并联不同数量的锂离子电容列112，可以提供不同的电容量，进而满足不同的启动电流需求；本示例实施方式中，所述锂离子电容列112的数量例如可以为2～100个。

由于材质以及工艺等限制，同一型号的锂离子电容的容量以及内阻也可能存在差异。这样，则会导致串联的各锂离子电容组111的电压有所不同，如果长时间不对其进行均衡，可能最终导致锂离子电容不可用。本示例实施方式中，所述电容均衡电路13可以包括一放电电路，从而可以对电压高于预设电压的电容进行放电，以均衡各所述锂离子电容组111的电压，其中，预设电压可以根据实际需求设定。通过所述电压检测单元12检测到的电压，可以识别电压过高的锂离子电容组111，进而可以选择对其进行放电。或者，所述电容均衡电路13使电压高于预设电压的锂离子电容组111对电压低于预设电压的锂离子电容组111进行放电，以均衡各所述锂离子电容组111的电压，例如，通过所述电压检测单元12检测到的电压，可以识别电压最高的锂离子电容组111和电压最低的锂离子电容组111，进而可以通过一DC/DC变换电路，使电压最高的锂离子电容组111对电压最低的锂离子电容组放电，从而实现各锂离子电容组111的电压均衡。当然，本领域技术人员也可以采用其他方式实现各锂离子电容组111的电压均衡，并不局限于本示例实施方式中所例举的方式。

综上所述，本示例实施方式中的内燃机启动辅助装置，通过设置锂离子电容单元、电压检测单元、电容均衡电路以及连接单元，一方面，通过利用能量密度大、功率密度大、可以快速充放电、适用温度范围宽、充放电次数多以及免维护的锂离子电容在内燃机启动过程中辅助提供电源，可以随时以及在更多的环境下提供内燃机启动所需的大电流，保障内燃机顺利启动；另一方面，通过电压检测单元以及电容均衡电路，可以确保锂离子电容单元中各锂离子电容组的电压均衡，以保护锂离子电容单元以及延长锂离子电容单元的使用寿命。

本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本公开的范围。相反地，在不脱离本公开的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本公开的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种内燃机启动辅助装置，其特征在于，包括：

一锂离子电容单元，包括串联的多个锂离子电容组；

一电压检测单元，与各所述锂离子电容组连接，用于检测各所述锂离子电容组的电压；

一电容均衡电路，与各所述锂离子电容组及电压检测单元连接，用于根据电压检测单元的检测结果均衡各所述锂离子电容组的电压；

一第一连接单元，所述锂离子电容单元通过所述第一连接单元与内燃机启动电池连接并和所述内燃机启动电池共同提供启动内燃机所需电源；

一封装壳体，用于将所述内燃机启动辅助装置的各部分封装为一体式结构。

2.根据权利要求1所述的内燃机启动辅助装置，其特征在于，所述内燃机启动辅助装置还包括：

一第二连接单元，所述内燃机启动电池通过所述第二连接单元与所述锂离子电容单元连接并可通过所述第二连接单元向所述锂离子电容单元充电。

3.根据权利要求1所述的内燃机启动辅助装置，其特征在于，所述内燃机启动辅助装置还包括：

一输出电路，设于所述锂离子电容单元与所述第一连接单元之间，用于将所述锂离子电容单元存储的电能转换为特定大小的电流并输出。

4.根据权利要求2所述的内燃机启动辅助装置，其特征在于，所述第二连接单元与一外部直流充电器连接。

5.根据权利要求4所述的内燃机启动辅助装置，其特征在于，所述内燃机启动辅助装置还包括：

一充电电路，设于所述锂离子电容单元与所述第二连接单元之间，用于将外部输入电流转换后为所述锂离子电容单元充电。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的内燃机启动辅助装置，其特征在于，所述锂离子电容组的数量为2～10个，每一所述锂离子电容组包括1个锂离子电容或2～100个并联的锂离子电容。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的内燃机启动辅助装置，其特征在于，所述锂离子电容组的数量为2～10个，每一所述锂离子电容组包括1个锂离子电容，所述多个并联的锂离子电容组为一锂离子电容列；所述锂离子电容单元包括多个并联的所述锂离子电容列。

8.根据权利要求7所述的内燃机启动辅助装置，其特征在于，所述锂离子电容列的数量为2～100个。

9.根据权利要求1所述的内燃机启动辅助装置，其特征在于，所述电容均衡电路对电压高于预设电压的电容进行放电，以均衡各所述锂离子电容组的电压。

10.根据权利要求1所述的内燃机启动辅助装置，其特征在于，所述电容均衡电路使电压高于预设电压的锂离子电容组对电压低于预设电压的锂离子电容组进行放电，以均衡各所述锂离子电容组的电压。