RU160556U1

RU160556U1 - DEVICE FOR STARTING THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF THE VEHICLE

Info

Publication number: RU160556U1
Application number: RU2015112639/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Вячеславович Ворожейкин; Сергей Николаевич Бутеев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ТАЙТЭН ПАУЭР СОЛЮШН"
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2016-03-20

Abstract

Устройство гарантированного пуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) транспортного средства (ТС), включающее корпус с установленными в нем пусковым и буферным суперконденсаторными блоками и связанный с пусковым суперконденсаторным блоком блок преобразования напряжения, при этом устройство выполнено с возможностью параллельного подключения к аккумуляторной батарее (АКБ) ТС через буферный суперконденсаторный блок, последовательного подключения к АКБ через блок преобразования напряжения пускового суперконденсаторного блока с одной стороны и непосредственного подключения к стартеру ТС через пусковой суперконденсаторный блок с другой стороны.A device for guaranteed starting of an internal combustion engine (ICE) of a vehicle (TS), including a housing with a starting and buffer supercapacitor unit installed in it and a voltage conversion unit connected to the starting supercapacitor unit, while the device is configured to be connected in parallel to a battery (battery) TS through the buffer supercapacitor block, serial connection to the battery through the voltage conversion block of the starting supercapacitor block with one side and direct connection to the vehicle starter through the starting supercapacitor block on the other hand.

Description

Полезная модель относится к электрооборудованию транспортных средств, эксплуатируемых в регионах с холодным климатом, а также специальными и экстренными службами (МВД России, МЧС, аварийные службы и т.п.), и может быть использована как при проектировании новых, так и модернизации находящихся в эксплуатации транспортных средств на базе двигателей внутреннего сгорания.The utility model relates to the electrical equipment of vehicles operating in regions with a cold climate, as well as special and emergency services (the Ministry of Internal Affairs of Russia, the Ministry of Emergencies, emergency services, etc.), and can be used both in the design of new and modernization of operation of vehicles based on internal combustion engines.

В середине двадцатого века были разработаны электрохимические устройства, функционально представляющие собой гибрид конденсатора и химического источника тока - суперконденсаторы (также известны как ультраконденсаторы или ионисторы). Область применения таких устройств в настоящее время достаточно широка и включает, в частности, их применение на транспортных средствах с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) - от квадроциклов и снегоходов до тяжелых грузовиков, вездеходов и внедорожников. Функционально использование суперконденсаторов на транспорте позволяет обеспечить запуск ДВС в условиях низких (до -40°C) температур, в том числе, обеспечить запуск ДВС при разряженных аккумуляторных батареях (АКБ) и совместно с предпусковым подогревателем гарантировать пуск прогретого ДВС при разряженной подогревателем или замерзшей АКБ. В числе аналогов подобных устройств могут быть упомянуты суперконденсаторные модули американской компании Maxwell Technologies (http://www.maxwell.com) и некоторые другие. В частности, суперконденсаторные модули компании Maxwell Technologies использует проверенный, усиленной мощности ультраконденсатор для обеспечения удачного запуска дизельных двигателей. Вместо химической реакции, ультраконденсатор использует электростатическую область для хранения и передачи мощности. Они заряжаются и разряжаются быстро, поставляя поток энергии для того, чтобы завести двигатель. Гарантированный старт при экстремальных температурах от -40 градусов до 149 градусов по Фарингейту.In the mid-twentieth century, electrochemical devices were developed that are functionally a hybrid of a capacitor and a chemical current source - supercapacitors (also known as ultracapacitors or ionistors). The scope of such devices is currently quite wide and includes, in particular, their use on vehicles with an internal combustion engine (ICE) - from ATVs and snowmobiles to heavy trucks, all-terrain vehicles and SUVs. Functionally, the use of supercapacitors in transport allows the engine to start at low temperatures (up to -40 ° C), including the start of the internal combustion engine when batteries are discharged (battery) and, together with the pre-heater, to guarantee the start of the internal combustion engine when the heater is discharged or the battery is frozen . Among the analogs of such devices, supercapacitor modules of the American company Maxwell Technologies (http://www.maxwell.com) and some others can be mentioned. In particular, Maxwell Technologies' supercapacitor modules use a proven, reinforced power ultracapacitor to ensure successful diesel engine starting. Instead of a chemical reaction, the ultracapacitor uses an electrostatic region to store and transfer power. They charge and discharge quickly, supplying a stream of energy in order to start the engine. Guaranteed start at extreme temperatures from -40 degrees to 149 degrees Faringate.

Задача, поставленная при создании предлагаемой полезной модели состоит в дальнейшем совершенствовании суперконденсаторных устройств, используемых для обеспечения запуска ДВС в условиях низких температур при одновременном расширении номенклатуры транспортных средств, оснащаемых такими устройствами, при этом технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в существенном повышении надежности запуска ДВС в условиях низких температур, в возможности снижения требуемой емкости АКБ и повышении общего срока службы как батареи, так и надежности системы электропитания транспортного средства в целом.The task posed when creating the proposed utility model is to further improve the supercapacitor devices used to ensure the start of ICE at low temperatures while expanding the range of vehicles equipped with such devices, while the technical result achieved when solving the problem is to significantly increase reliability of ICE starting at low temperatures, in the possibility of reducing the required battery capacity and increasing the overall service life There are problems with both the battery and the reliability of the vehicle’s power system as a whole.

Для достижения результата предлагается устройство гарантированного пуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) транспортного средства (ТС), включающее корпус с установленными в нем пусковым и буферным суперконденсаторными блоками и связанный с пусковым суперконденсаторным блоком блок преобразования напряжения, при этом устройство выполнено с возможностью параллельного подключения к аккумуляторной батарее (АКБ) ТС через буферный суперконденсаторный блок, последовательного подключения к АКБ через блок преобразования напряжения пускового суперконденсаторного блока с одной стороны и непосредственного подключения к стартеру ТС через пусковой суперконденсаторный блок - с другой.To achieve the result, a device for guaranteed starting of an internal combustion engine (ICE) of a vehicle (TS) is proposed, including a housing with a starting and buffer supercapacitor unit installed in it and a voltage conversion unit connected to the starting supercapacitor unit, while the device is made with the possibility of parallel connection to the battery the battery (battery) of the vehicle through the buffer supercapacitor unit, serial connection to the battery through the start-up voltage conversion unit a new supercapacitor block on the one hand and direct connection to the vehicle starter through the starting supercapacitor block on the other.

Устройство может быть использовано для пуска двигателя в условиях низких температур.The device can be used to start the engine at low temperatures.

Полезная модель иллюстрируется принципиальной схемой включения устройства в систему пуска ДВС.The utility model is illustrated by a schematic diagram of the inclusion of the device in the engine start system.

Практические аспекты достижения поставленного результата обусловлены следующим.Practical aspects of achieving the result are due to the following.

Наличие первого из суперконденсаторных блоков (модулей) - «буферного» 1, подключаемого параллельно АКБ 2, позволяет обеспечить поддержание напряжения на требуемом уровне в процессе пуска ДВС при почти полностью разряженной (до 9 В), выработавшей ресурс АКБ или АКБ с замерзшим электролитом. Дополнительно, буферный суперконденсатор 1 позволяет стабилизировать бортовую сеть транспортного средства при импульсных нагрузках большой мощности (например, мощные аудиосистемы, электрические лебедки, системы навигации и связи и т.п.).The presence of the first of the supercapacitor blocks (modules) - “buffer” 1, connected in parallel with the battery 2, allows you to maintain voltage at the required level during the start-up of the internal combustion engine when it is almost completely discharged (up to 9 V), which has exhausted the battery or battery life with frozen electrolyte. Additionally, the buffer supercapacitor 1 allows you to stabilize the on-board network of the vehicle with high-power impulse loads (for example, powerful audio systems, electric winches, navigation and communication systems, etc.).

Блок преобразователя напряжения обеспечивает заряд «пускового» суперконденсаторного блока 3, подключаемого последовательно АКБ 2 и непосредственного к стартеру ТС 4, и поддержание на клеммах «пускового» суперконденсаторного блока уровня напряжения, близкого к максимальному рабочему напряжению бортовой сети электропитания ТС.При этом блок преобразования напряжения изолирует АКБ ТС от самого мощного импульсного потребителя - стартера 4, что позволяет повысить стабильность системы электропитания и срок службы АКБ.The voltage converter block provides the charge of the “starting” supercapacitor block 3 connected in series with the battery 2 and directly to the TC 4 starter, and maintaining the voltage level at the terminals of the “starting” supercapacitor block close to the maximum operating voltage of the TC electrical system. In addition, the voltage conversion block isolates the battery of the vehicle from the most powerful pulse consumer - starter 4, which improves the stability of the power supply system and battery life.

Энергию, необходимую для запуска ДВС, стартер 4 получает от второго из суперконденсаторных блоков - «пускового» 3, заряжаемого посредством блока преобразователя напряжения 5 до стабильного, независящего от текущего состояния АКБ 2 уровня напряжения, близкого к максимальному рабочему напряжению бортовой сети системы электропитания ТС. Такая конструктивная особенность позволяет обеспечить максимальный крутящий момент на валу стартера и как результат - гарантированный запуск двигателя, в том числе, холодный пуск.The starter 4 receives the energy necessary to start the internal combustion engine from the second of the supercapacitor units - the “start-up” 3, charged through the voltage converter unit 5 to a stable voltage level independent of the current state of the battery 2, which is close to the maximum operating voltage of the vehicle electrical system. This design feature allows you to provide maximum torque on the starter shaft and as a result - guaranteed engine start, including cold start.

Возможность достижения результата обусловлена, в том числе, также тем, что блочная (модульная) конструкция заявленной системы позволяет скомпоновать для конкретного транспортного средства устройство гарантированного пуска с оптимальными техническими характеристиками, наилучшим образом повышающими нагрузочную способность системы электропитания ТС. Используя линейку суперконденсаторых блоков различной емкости, напряжения и габаритов, а также преобразователей напряжения различной мощности, габаритов и рабочих напряжений, возможно скомпоновать устройство для любого транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания.The possibility of achieving a result is also due to the fact that the block (modular) design of the claimed system makes it possible to assemble a guaranteed start-up device for a particular vehicle with optimal technical characteristics that best increase the load capacity of the vehicle power supply system. Using a line of supercapacitor units of various capacities, voltages and dimensions, as well as voltage converters of various capacities, dimensions and operating voltages, it is possible to build a device for any vehicle with an internal combustion engine.

Дополнительно, учитывая высокий срок службы суперконденсаторов (до 1 млн. циклов заряда/разряда), значительно превышающий аналогичный срок АКБ (500-600 циклов заряда/разряда), а также возможность работы АКБ в случае использования заявленной системы в щадящем режиме нагрузки с токами не более 1С, значительно возрастают общий срок службы АКБ (до 4 раз), качество электроснабжения потребителей, надежность и отказоустойчивость системы электропитания ТС в целом.Additionally, given the high service life of supercapacitors (up to 1 million charge / discharge cycles), significantly exceeding the same battery life (500-600 charge / discharge cycles), as well as the possibility of battery operation in the case of using the claimed system in a sparing load mode with currents not more than 1C, significantly increase the total battery life (up to 4 times), the quality of power supply to consumers, the reliability and fault tolerance of the power supply system of the vehicle as a whole.

Схема запуска ДВС с использованием заявленного устройства остается неизменной.The ICE start-up circuit using the claimed device remains unchanged.

Claims

A device for guaranteed starting of an internal combustion engine (ICE) of a vehicle (TS), including a housing with a starting and buffer supercapacitor unit installed in it and a voltage conversion unit connected to the starting supercapacitor unit, while the device is configured to be connected in parallel to a battery (battery) TS through the buffer supercapacitor block, serial connection to the battery through the voltage conversion block of the starting supercapacitor block with one side and direct connection to the vehicle starter through the starting supercapacitor block on the other hand.