CN2855817Y - 车用超级电容辅助起动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种汽车用超级电容辅助起动装置，属于汽车电器技术领域，包括原汽车起动系统和起动控制器，增设超级电容和恒压限流充电模块，起动控制器包括电磁绕组和联动的三路开关K1～3，电磁绕组经点火开关接蓄电池正极，开关K1～2的一端相接后接起动机电机，另一端分别接蓄电池和超级电容的正极，超级电容经开关K3的常开触点接地、经常闭触点接恒压限流充电模块。在关闭点火开关起动发动机时，超级电容和蓄电池并联后同时给起动机供电，减小了蓄电池放电电流，提高了起动电压，增加了起动功率；发动机正常运转后，发电机发出的电经过恒压限流充电模块给超级电容模块充电，保证充电电流不超过发电机额定电流。
Description
所属技术领域
本实用新型提供一种车用超级电容辅助起动装置，属于汽车电器技术领域。
背景技术
汽车工业是产业关联度高，规模效益明显，资金和技术密集的国民经济主导产业。目前与汽车的起动装置主要有铅酸蓄电池、永磁或电磁起动机、继电器、点火开关组成。铅酸蓄电池充放电是通过极板上的活性物质PbO2、Pb与电解液H2SO4的电化学反应实现的。起动机是瞬时大电流工作的部件，工作时间一般为5秒以下，汽油发动机用起动机工作电流为50A左右，柴油发动机可高达200A。起动时放电电流越大，单位时间消耗的H2SO4和生成PbSO4的速率就越快，极板空隙阻塞越严重，电化学反应就越慢，这造成蓄电池端电压很快下降(12V蓄电池起动时加在起动机上的电压可低达7.5V)，致使发动机尤其是柴油发动机起动困难，同时低温时铅酸蓄电池容量低，这更加剧了北方用柴油发动机的农用车的起动困难。另外，蓄电池大电流放电或者过放电容易引起极板硫化、活性物质脱落等故障，这也减小了蓄电池容量，缩短了寿命，不利于车辆的起动。
超级电容即电化学双电层电容器，是一种近几年才批量生产的电化学装置，是介于电池和普通电容之间的过渡部件。它能提供比电解电容器更高的比能量，比电池更高的比功率和更长的寿命，其充放电过程高度可逆，可进行高效率(0.85～0.98)的快速(秒级)充放电。其优点还包括比功率高(能量密度提高达5kW/kg)、循环寿命长(能反复充放电使用的寿命超过10000次)、工作温度范围宽(-35℃～75℃)等优点。
目前起动机的发明主要着眼于提高起动机起动性能的结构改进上，例如中国专利公报2005年5月4日公告的发明专利：起动机，申请号：200410095194.4。关于超级电容的发明如：2003年7月23日公告的发明专利：车用启动超级电容器，申请号：03114837.9，提出了一种由正极、负极、隔膜、电解液和壳体组成的新结构超级电容器，用于车辆启动加速；2004年4月21公告的发明专利：电动车超级电容辅助电源装置，申请号：03134523.9，提出了在电动车电源基础上加一个超级电容辅助电源装置，以存储电动车制动能量并在加速和爬坡时提供辅助电能，应用于电动车辆。因此应用近几年才批量生产的超级电容设计一套辅助起动装置，以提高蓄电池使用寿命、弥补蓄电池起动功率不足具有很大的社会效益和经济效益。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种能克服上述缺陷、利用超级电容具有高效率快速充放电的特性、提高汽车尤其是重型汽车起动功率、并延长蓄电池使用寿命的车用超级电容辅助起动装置。其技术内容为：
包括发电机G、蓄电池E、起动机电机M、点火开关K和起动控制器，起动控制器采用三路电磁开关，包括电磁绕组L和开关K1～3，增设超级电容C和恒压限流充电模块，其中K3为混合型电磁开关，电磁绕组L经点火开关K接蓄电池E的正极，开关K1～2的一端相接后接起动机电机M，另一端分别接蓄电池E和超级电容C的正极，超级电容C经开关K3的常开触点接地、经常闭触点接恒压限流充电模块。
所述的车用超级电容辅助起动装置，恒压限流充电模块包括三端稳压集成电路、电阻R1～3和三极管T，其中三端稳压集成电路采用LM317，其输入端接发电机G，其输出端接超级电容C正极，并经电阻R1～2组成的分压电路接三极管T的基极和开关K3的常闭触点，三极管T的集电极接三端稳压集成电路的ADJ端口及电阻R1～2的连接处，其发射极接地，并经电阻R3接其基极。
其工作原理为：在普通汽车起动装置的基础上，增加一个超级电容和恒压限流充电模块，在打开点火开关起动发动机时，通过起动控制器控制超级电容和蓄电池并联后同时给起动机电机提供电能，由超级电容提供一部分电流辅助蓄电池给起动机电机供电进而起动发动机，这减小了蓄电池放电电流，提高了起动时汽车电器系统的电压，增加了起动功率，延长了蓄电池的使用寿命；关闭点火开关后，电磁开关关闭超级电容、蓄电池与起动机电机的连接，既有常开触点又有常闭触点的混合继电器也把直接搭铁的超级电容转换为经恒压限流充电模块搭铁。发动机刚起动时，转速较低，发电机发出电压低于14V，恒压限流充电模块给超级电容充电的电流较小，不影响汽车启动加速；发动机正常运转后，发电机发出的电压达到14V，由发电机经过恒压限流充电模块给超级电容充电，随着充电的进行超级电容电压逐渐升高，充电电流自动减至涓流状态，充满电后自动关断充电电流。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
1结构简单，易于实现。在普通汽车起动装置的基础上增加超级电容和恒压限流充电模块，即可实现超级电容辅助起动装置，可以很方便的实施技术改造。
2起动可靠。由于超级电容功率密度大，起动时可以提供很大电流辅助蓄电池起动发动机，减小了起动时蓄电池的放电电流。由蓄电池放电特性可知，蓄电池放电电流越小，放电时电压越高，这相当于提高了起动机工作时的电压，增加了起动功率。
3延长了蓄电池使用寿命。在起动时由超级电容协助蓄电池起动发动机，这使得蓄电池的活性物质反应慢，不容易出现因为放电电流太大或过度放电而产生的极板硫化和活性物质脱落等故障，延长了蓄电池使用寿命。
4本装置使用范围广泛，不仅应用于汽车，还可应用于农用车，甚至是拖拉机等带起动装置的车辆。
附图说明
图1是本实用新型实施例的电路图。
具体实施方式
1、恒压限流充电模块 2、三端稳压集成电路
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
三端稳压集成电路2采用LM317，电磁绕组L经点火开关K接蓄电池E的正极，开关K1～2的一端相接后接起动机电机M，另一端分别接蓄电池E、超级电容C的正极及三端稳压集成电路2的输出端，超级电容C的负极经既有常开触点又有常闭触点的混合继电开关K3的常开触点接地、经混合继电开关K3的常闭触点接三极管T的基极，三端稳压集成电路2的输入端接发电机G，其ADJ端口接三极管T的集电极，三极管T的发射极接地，且三端稳压集成电路2的输出端与三极管T的集电极之间设有电阻R1，三极管T的集电极与基极之间设有电阻R2，三极管T的基极与发射极之间设有电阻R3。
Claims (2)
1、一种车用超级电容辅助起动装置，包括发电机G、蓄电池E、起动机电机M、点火开关K和起动控制器，其特征在于：起动控制器采用三路电磁开关，包括电磁绕组L和联动的开关K1～3，增设超级电容C和恒压限流充电模块(1)，其中K3为混合型电磁开关，电磁绕组L经点火开关K接蓄电池E的正极，开关K1～2的一端相接后接起动机电机M，另一端分别接蓄电池E和超级电容C的正极，超级电容C经开关K3的常开触点接地、经开关K3的常闭触点接恒压限流充电模块(1)。
2、如权利要求1所述的车用超级电容辅助起动装置，其特征在于：恒压限流充电模块(1)包括三端稳压集成电路(2)、电阻R1～3和三极管T，其中三端稳压集成电路(2)采用LM317，其输入端接发电机G，其输出端接超级电容C正极，并经电阻R1～2组成的分压电路接三极管T的基极和开关K3的常闭触点，三极管T的集电极接三端稳压集成电路(2)的ADJ端口及电阻R1～2的连接处，其发射极接地，并经电阻R3接其基极。
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