CN205677751U - 车辆及其起动机启动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了车辆及其起动机启动装置，该启动装置除了包括电池，还包括电容包，所述电池与所述电容包并联；所述电池的正极和所述电容包的正极均用于与所述起动机的正极电连接，所述电池的负极和所述电容包的负极均用于与所述起动机的负极电连接。该启动装置在起动机静止时，由电池以较小的电流给电容包充电；在起动机启动时，由电容包给起动机提供较大的启动电流，可以很好地避免电池频繁地输出大电流，从而延长了电池的使用寿命，降低了电池的更换频次，进而降低了车辆的维修费用，并减少了报废电池对环境造成的污染。

Description

车辆及其起动机启动装置

技术领域

本实用新型涉及一种车辆，特别是涉及车辆及其起动机启动装置。

背景技术

目前市场上的轨道交通车辆、客车、轿车等车辆(以下统称为车辆)的起动机(也称马达)在启动时主要利用电池作为启动电源供电。但是，由于起动机启动时的功率通常很大，而电池的输出电压基本保持恒定，一般为24V，致使起动机启动时需要电池输出很大的电流作为启动电流，例如轨道交通车辆的启动电流一般在1000A～2000A之间或者更大。

然而，不可避免地，在车辆的整个生命周期内起动机会被多次地启动，如果每次都由电池向起动机提供大电流，会造成电池过度放电，损坏电池的电极，致使电池容量及电压下降，进而缩短电池的使用寿命。这就需要在车辆的整个生命周期内，多次更换电池，以保证车辆的正常工作。

但是，频繁地更换电池不仅会增加车辆的维修保养费用，更换下的电池报废后还会对环境造成污染。

因此，如何避免电池输出大电流以延长电池的使用寿命是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种起动机启动装置，以避免电池输出大电流，进而延长电池的使用寿命，降低电池更换频次，从而降低车辆维修费用，并减少报废电池对环境造成的污染。此外，本实用新型实施例还提供一种包括该起动机启动装置的车辆。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种起动机启动装置，除了包括电池，还包括电容包；

所述电池与所述电容包并联；所述电池的正极和所述电容包的正极均用于与所述起动机的正极电连接，所述电池的负极和所述电容包的负极均用于与所述起动机的负极电连接。

显然，与背景技术中所记载的仅由电池给起动机提供较大的启动电流的方案相比，本具体实施方式所提供的启动装置在起动机静止时，由电池以较小的电流给电容包充电；在起动机启动时，由电容包给起动机提供较大的启动电流，可以很好地避免电池频繁地输出大电流，从而延长了电池的使用寿命，降低了电池的更换频次，进而降低了车辆的维修费用，并减少了报废电池对环境造成的污染。

可选地，所述装置还包括升压元件、第一单向导电元件和第二单向导电元件；

所述升压元件的输入端与所述电池电连接，所述升压元件的输出端与所述电容包电连接；

所述第一单向导电元件的输入端与所述电池的正极电连接，所述第二单向导电元件的输入端与所述电容包的正极电连接，所述第一单向导电元件的输出端与所述第二单向导电元件的输出端电连接；所述第一单向导电元件的输出端和所述第二单向导电元件的输出端均用于与所述起动机的正极电连接。

可选地，当所述电池的标称电压为24V时，所述电容包的标称电压在26V～30.5V之间。

可选地，所述第一单向导电元件和所述第二单向导电元件均为二极管。

可选地，所述电池为铅酸蓄电池或锂电池。

可选地，所述电容包包括多个串联连接的超级电容器。

可选地，所述装置还包括外壳，所述电容包、所述第一单向导电元件、所述升压元件和所述第二单向导电元件均封装于所述外壳内；所述外壳上设置有用于使封装在所述外壳内的各元件与所述电池以及所述起动机电连接的出线孔。

可选地，所述外壳上设置有3个出线孔，分别为：第一出线孔、第二出线孔和第三出线孔；其中，所述第一出线孔用于使所述升压元件的输入端的正极和所述第一单向导电元件的输入端均与所述电池的正极电连接；所述第二出线孔用于使所述第一单向导电元件的输出端和所述第二单向导电元件的输出端均与所述起动机的正极电连接；所述第三出线孔用于使所述电容包的负极和所述升压元件的输入端的负极均与所述电池的负极电连接，并用于使所述电池和所述电容包的负极均与所述起动机的负极电连接。

可选地，所述外壳上设置有提手。

此外，本实用新型还提供一种车辆，所述车辆包括上述起动机启动装置。

同样的，本实用新型提供的车辆由于包含上述起动机启动装置，因此具有与上述起动机启动装置相同的技术效果，因此，对于该车辆的技术效果，本文不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型所提供的起动机启动装置的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的起动机启动装置的另一具体实施方式的结构示意图；

图3为图2中的启动模组的外形结构示意图；

图4为图2中的启动模组的装配示意图。

图1至图4中各个部件名称与相应附图标记间的对应关系为：

1电池；2电容包；101电源模块；102启动模组；

3第一单向导电元件；

4升压元件；

41升压元件的输入端；42升压元件的输出端；

5第二单向导电元件；

6外壳；61外壳上部；62外壳下部；63散热孔；

7出线孔；71第一出线孔，72第二出线孔，73第三出线孔；

8接线端子；

9提手；

10组合元件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的在于，提供一种能够避免电池输出大电流的起动机启动装置。在此基础上，本实用新型还提供一种包含上述起动机启动装置的车辆。

请参考图1，图1显示了本实用新型所提供的起动机启动装置的一种具体实施方式的结构示意图。

如图1所示，本实用新型所提供的一种起动机启动装置，除了包括电池1，还包括电容包2。

其中，电池1与电容包2并联；电池1的正极和电容包2的正极均用于与所述起动机的正极电连接，电池1的负极和电容包2的负极均用于与所述起动机的负极电连接。即，将电池1的正极和电容包2的正极作为整个启动装置的输出正极，将电池1的负极和电容包2的负极作为整个启动装置的输出负极，以给起动机提供启动电流。

图1所示的起动机启动装置，当起动机处于静止状态时，由电池1给电容包2充电至电容包2的标称电压；当起动机启动时，由电容包2率先并单独给起动机输出较大的启动电流，以供起动机启动，当然，可选地，电池1也可以输出较小的电流以辅助电容包2给起动机供电；起动机启动结束后，起动机返回静止状态，并由电池1继续给电容包2充电至电容包2的标称电压，以给起动机的下一次启动提供启动电流。

在实际应中，启动装置可以通过是否接收到起动机启动的信号来判断，起动机处于静止状态还是启动状态。

可以理解的是，当起动机启动时，电容包2之所以能够率先并单独给起动机提供较大的输出电流是由电容包2本身的特性致使的。电容包2的放电过程是一个物理过程，在得到启动信号的瞬间就可输出大电流，且输出大电流的持续时间可达十几秒；而电池1的放电过程是一个化学反应过程，得到启动信号后首先要进行化学反应，然后才能输出电流。因此，当起动机启动时，由电容包2率先并单独给起动机供电。

另外，发明人通过实验证明，由电容包2单独给起动机提供启动电流时，起动机仅需4s就能完成一次移动，由电池1单独给起动机提供启动电流时，起动机需要8s才能完成一次移动。可见，本实用新型实施例提供的启动装置还能缩短起动机启动的时间，提高启动效率。

需要说明的是，在图1中并未将起动机示出，但本领域技术人员，可以根据上述文字记载的内容实现本实用新型提供的起动机启动装置与起动机的电连接。

显然，图1所示的这种起动机启动装置，起动机静止时，由电池1给电容包2充电，电池1提供的充电电流较小；起动机启动时，由电容包2向起动机提供较大的启动电流；可以很好地避免电池1频繁地输出大电流，从而延长了电池的使用寿命，降低了电池的更换频次，进而降低了车辆的维修费用，并减少了报废电池对环境造成的污染。

请参考图2，图2显示了本实用新型所提供的起动机启动装置的另一具体实施方式的结构示意图。

如图2所示的这种起动机启动装置与图1所示的实施例提供的起动机启动装置的不同之处在于，在图1的基础上，图2所示的启动装置还包括：升压元件4、第一单向导电元件3和第二单向导电元件5。

在图2中，升压元件4的输入端41与电池1电连接，升压元件4的输出端42与电容包3电连接；

顾名思义，升压元件4的用途是将电池1输入的低电压提升至高电压并输出。因此，可以将升压元件4看作是一个升压变压器，其输入端41为低压侧，其输出端42为高压侧，且输入端41的正极和负极分别与电池1的正极和负极电连接，输出端42的正极和负极分别与电容包2的正极和负极电连接，以将电压提升后给电容包2充电。

在图2中，第一单向导电元件3的输入端与电池1的正极电连接，第二单向导电元件5的输入端与电容包的正极电连接，第一单向导电元件3的输出端与第二单向导电元件5的输出端电连接；第一单向导电元件3的输出端和第二单向导电元件5的输出端均用于与起动机的正极电连接。即，将第一单向导电元件3的输出端和第二单向导电元件5的输出端作为整个启动装置的输出正极，将电池1的负极和电容包2的负极作为整个启动装置的输出负极。

可以理解的是，单向导电元件就是用于限制电流的单向流动，因此，单向导电元件的输入端即为该元件的正极，单向导电元件的输出端即为该元件的负极。

由于充电完成后，相比于图1所示的启动装置，图2中的电容包2的标称电压大于电池1的标称电压，在起动机启动时，如果不对电容包2产生的大电流的流向进行限制，则会导致电容包2同时向电池1和起动机输出大电流，当电容包2给电池1反灌电流时也会影响电池1的使用寿命。因此，在图2所示的启动装置中增设第一单向导电元件3，以限制电容包2向电池1反向放电，进而保护电池1不受损害。

与此同时，由于增设第一单向导电元件3后，使得电容包2输出的大电流全部用于向起动机提供启动电流，进而增加了车辆一次启动成功的概率。

另外，在图2中，之所以设置第二单向导电元件5，是为了限制电池1不通过升压元件4而直接给电容包2充电。

图2所示的这种起动机启动装置，起动机静止时，升压元件4将电池1输出的电压提升后将电容包2充电至电容包2的标称电压；起动机启动时，与图1所示的启动装置一样，由电容包2率先并单独给起动机输出较大的启动电流，以供起动机启动，当然，可选地，电池1也可以输出较小的电流以辅助电容包2给起动机供电；启动后，起动机返回静止状态，并由电池1继续给电容包2充电至电容包2的标称电压，以给起动机的下一次启动提供启动电流。

可见，相比于现有技术，图2所示的这种起动机启动装置，也可以很好地避免电池1频繁地输出大电流，从而延长了电池的使用寿命，降低了电池的更换频次，进而降低了车辆的维修费用，并减少了报废电池对环境造成的污染。

另外，相比于图1所示的启动装置，图2所示的这种启动装置，由于增设了升压元件4，使得电容包2的充电电压高于电池1的标称电压，这不仅缩短了电池1将电容包2充至标称电压的时间，还提高了电容包2的标称电压。当电容包2的标称电压较高时，一次充电完成后至下一次充电开始时，电容包2能够独立给起动机提供启动电流的次数增加(以下称为电容包2独立工作的次数)，这使得车辆频繁启动时仍能够由电容包2独立提供启动电流，可进一步延长电池1的使用寿命。

例如，当电池1的标称电压为24V，经升压元件4升压至30V，并以20A的电流对电容包2充电，10分钟内则可以将电容包充至26V～30V，若此时得到起动机启动信号，电容包2可以向起动机输出高达2200A的电流，并且可以独立地工作2～3次。而图1所示的启动装置仅能独立工作1次。

详细地，在图2所示的实施例中，第一单向导电元件3和第二单向导电元件5均可以为二极管，当然也可以是其他能够实现单向导电功能的元件，例如，本领域技术人员搭建的单向导电电路、晶闸管等，本实用新型对此不做具体限定。但是，为了降低成本并降低整个装置中的电路结构的复杂度，优选的为二极管。

详细地，在图1和图2所示的实施例中，电池1可以为铅酸蓄电池或锂电池，当然也可以是其他类型的电池，本实用新型对此不做限定。

还有，图1和图2所示的实施例中的电容包2包括多个串联连接的超级电容器(也称超级电容单体)。可选地，电容包2内的每个超级电容器上均连接有平衡电路，以均衡串联工作状态下对电容包2充电时每个超级电容器的电压，使整个启动装置能够更安全地工作。通常情况下，当超级电容单体的电压大于2.75V时，平衡电路开始工作，具体地，在每个超级电容器上连接平衡电路的具体方式属于现有技术，此处不再赘述。

请继续参考图2至图4，图3显示了图2中的启动模组102的外形结构示意图；图4显示了图2中的启动模组102的装配示意图。

为了方便整个装置的安装和维修，在图2中，将整个启动装置分成了两个模块：电源模块101和启动模组102。电源模块101包括电池1；启动模组102包括：电容包2、第一单向导电元件3、升压元件4和第二单向导电元件5。

在图3中，第二模块102除了包括：电容包2、第一单向导电元件3、升压元件4和第二单向导电元件5，还包括：外壳6。

电容包2、第一单向导电元件3、升压元件4和第二单向导电元件5均封装于所述外壳6内。

为了实现封装在启动模组102内的各元件与电池1以及起动机的电连接，图3中的外壳6上还设置有出线孔7。

详细地，图3中的出线孔7的数量为3个，分别为：第一出线孔71、第二出线孔72和第三出线孔73。

其中，第一出线孔71用于使升压元件4的输入端的正极和第一单向导电元件3的输入端均与电池1的正极电连接；第二出线孔72用于使第一单向导电元件3的输出端和第二单向导电元件5的输出端均与起动机的正极电连接；第三出线孔73用于使电容包2的负极和升压元件4的输入端41的负极均与电池1的负极电连接，并用于使电池1和电容包2的负极均与起动机的负极电连接。

在图4中，第一单向导电元件3和第二单向导电元件5被集成在一个双输入单输出的组合元件10中，以简化启动模组102的结构；外壳6由可分离地上下两部分构成，分别为：外壳上部61和外壳下部62，二者可通过螺栓连接，其中外壳上部61上两个面积最大的侧板上还开设有多个散热孔63，以使电池1给电容包2充电时电容包2产生的热量，和电容包2给起动机提供启动电流时产生的热量能够尽快地散发到空气中，以进一步延长电池1的使用寿命，同时保证电容包2的使用安全。

需要说明的是，本文中所述及的电连接指的是，将各个电气元件通过导线、连接器和各类控制开关连接，以实现电路的导通和断开的一种连接方式。

在实际应用中，为了方便导线的连接，尤其是多根导线的互连，通常利用接线端子进行连接，因此，可选地，启动模组102还可以包括：接线端子8。详细地，在图3和图4中，接线端子8可以为4P的接线端子。

可选地，图3和图4中的外壳6上还可以设置有提手9，以方便启动模组102的搬运和安装。

除上述起动机启动装置外，本实用新型还提供一种车辆，包括本实用新型提供的起动机启动装置。

该车辆可以是轨道车辆，也可以是大型客车，凡是能够应用本实用新型提供的起动机启动装置的车辆均在本实用新型的保护范围之内。

需要说明的是，除上述起动机启动装置外，车辆中的其他部件以及各部件之间的连接关系均与现有技术相同，本领域的技术人员基于现有技术完全可以实现，因此本文对此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种起动机启动装置，包括电池，其特征在于，还包括电容包；

所述电池与所述电容包并联；所述电池的正极和所述电容包的正极均用于与所述起动机的正极电连接，所述电池的负极和所述电容包的负极均用于与所述起动机的负极电连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括升压元件、第一单向导电元件和第二单向导电元件；

所述升压元件的输入端与所述电池电连接，所述升压元件的输出端与所述电容包电连接；

所述第一单向导电元件的输入端与所述电池的正极电连接，所述第二单向导电元件的输入端与所述电容包的正极电连接，所述第一单向导电元件的输出端与所述第二单向导电元件的输出端电连接；所述第一单向导电元件的输出端和所述第二单向导电元件的输出端均用于与所述起动机的正极电连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，当所述电池的标称电压为24V时，所述电容包的标称电压在26V～30V之间。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一单向导电元件和所述第二单向导电元件均为二极管。

5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述电池为铅酸蓄电池或锂电池。

6.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述电容包包括多个串联连接的超级电容器。

7.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括外壳，所述电容包、所述第一单向导电元件、所述升压元件和所述第二单向导电元件均封装于所述外壳内；所述外壳上设置有用于使封装在所述外壳内的各元件与所述电池以及所述起动机电连接的出线孔。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述外壳上设置有3个出线孔，分别为：第一出线孔、第二出线孔和第三出线孔；其中，所述第一出线孔用于使所述升压元件的输入端的正极和所述第一单向导电元件的输入端均与所述电池的正极电连接；所述第二出线孔用于使所述第一单向导电元件的输出端和所述第二单向导电元件的输出端均与所述起动机的正极电连接；所述第三出线孔用于使所述电容包的负极和所述升压元件的输入端的负极均与所述电池的负极电连接，并用于使所述电池和所述电容包的负极均与所述起动机的负极电连接。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述外壳上设置有提手。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的起动机启动装置。