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車(chē)用超級(jí)電容輔助起動(dòng)裝置的制作方法

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專(zhuān)利名稱(chēng):車(chē)用超級(jí)電容輔助起動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型提供一種車(chē)用超級(jí)電容輔助起動(dòng)裝置,屬于汽車(chē)電器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
汽車(chē)工業(yè)是產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高,規(guī)模效益明顯,資金和技術(shù)密集的國(guó)民經(jīng)濟(jì)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。目前與汽車(chē)的起動(dòng)裝置主要有鉛酸蓄電池、永磁或電磁起動(dòng)機(jī)、繼電器、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)組成。鉛酸蓄電池充放電是通過(guò)極板上的活性物質(zhì)PbO2、Pb與電解液H2SO4的電化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。起動(dòng)機(jī)是瞬時(shí)大電流工作的部件,工作時(shí)間一般為5秒以下,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)用起動(dòng)機(jī)工作電流為50A左右,柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可高達(dá)200A。起動(dòng)時(shí)放電電流越大,單位時(shí)間消耗的H2SO4和生成PbSO4的速率就越快,極板空隙阻塞越嚴(yán)重,電化學(xué)反應(yīng)就越慢,這造成蓄電池端電壓很快下降(12V蓄電池起動(dòng)時(shí)加在起動(dòng)機(jī)上的電壓可低達(dá)7.5V),致使發(fā)動(dòng)機(jī)尤其是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難,同時(shí)低溫時(shí)鉛酸蓄電池容量低,這更加劇了北方用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的農(nóng)用車(chē)的起動(dòng)困難。另外,蓄電池大電流放電或者過(guò)放電容易引起極板硫化、活性物質(zhì)脫落等故障,這也減小了蓄電池容量,縮短了壽命,不利于車(chē)輛的起動(dòng)。
超級(jí)電容即電化學(xué)雙電層電容器,是一種近幾年才批量生產(chǎn)的電化學(xué)裝置,是介于電池和普通電容之間的過(guò)渡部件。它能提供比電解電容器更高的比能量,比電池更高的比功率和更長(zhǎng)的壽命,其充放電過(guò)程高度可逆,可進(jìn)行高效率(0.85~0.98)的快速(秒級(jí))充放電。其優(yōu)點(diǎn)還包括比功率高(能量密度提高達(dá)5kW/kg)、循環(huán)壽命長(zhǎng)(能反復(fù)充放電使用的壽命超過(guò)10000次)、工作溫度范圍寬(-35℃~75℃)等優(yōu)點(diǎn)。
目前起動(dòng)機(jī)的發(fā)明主要著眼于提高起動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的結(jié)構(gòu)改進(jìn)上,例如中國(guó)專(zhuān)利公報(bào)2005年5月4日公告的發(fā)明專(zhuān)利起動(dòng)機(jī),申請(qǐng)?zhí)?00410095194.4。關(guān)于超級(jí)電容的發(fā)明如2003年7月23日公告的發(fā)明專(zhuān)利車(chē)用啟動(dòng)超級(jí)電容器,申請(qǐng)?zhí)?3114837.9,提出了一種由正極、負(fù)極、隔膜、電解液和殼體組成的新結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器,用于車(chē)輛啟動(dòng)加速;2004年4月21公告的發(fā)明專(zhuān)利電動(dòng)車(chē)超級(jí)電容輔助電源裝置,申請(qǐng)?zhí)?3134523.9,提出了在電動(dòng)車(chē)電源基礎(chǔ)上加一個(gè)超級(jí)電容輔助電源裝置,以存儲(chǔ)電動(dòng)車(chē)制動(dòng)能量并在加速和爬坡時(shí)提供輔助電能,應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)輛。因此應(yīng)用近幾年才批量生產(chǎn)的超級(jí)電容設(shè)計(jì)一套輔助起動(dòng)裝置,以提高蓄電池使用壽命、彌補(bǔ)蓄電池起動(dòng)功率不足具有很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能克服上述缺陷、利用超級(jí)電容具有高效率快速充放電的特性、提高汽車(chē)尤其是重型汽車(chē)起動(dòng)功率、并延長(zhǎng)蓄電池使用壽命的車(chē)用超級(jí)電容輔助起動(dòng)裝置。其技術(shù)內(nèi)容為包括發(fā)電機(jī)G、蓄電池E、起動(dòng)機(jī)電機(jī)M、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)K和起動(dòng)控制器,起動(dòng)控制器采用三路電磁開(kāi)關(guān),包括電磁繞組L和開(kāi)關(guān)K1~3,增設(shè)超級(jí)電容C和恒壓限流充電模塊,其中K3為混合型電磁開(kāi)關(guān),電磁繞組L經(jīng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)K接蓄電池E的正極,開(kāi)關(guān)K1~2的一端相接后接起動(dòng)機(jī)電機(jī)M,另一端分別接蓄電池E和超級(jí)電容C的正極,超級(jí)電容C經(jīng)開(kāi)關(guān)K3的常開(kāi)觸點(diǎn)接地、經(jīng)常閉觸點(diǎn)接恒壓限流充電模塊。
所述的車(chē)用超級(jí)電容輔助起動(dòng)裝置,恒壓限流充電模塊包括三端穩(wěn)壓集成電路、電阻R1~3和三極管T,其中三端穩(wěn)壓集成電路采用LM317,其輸入端接發(fā)電機(jī)G,其輸出端接超級(jí)電容C正極,并經(jīng)電阻R1~2組成的分壓電路接三極管T的基極和開(kāi)關(guān)K3的常閉觸點(diǎn),三極管T的集電極接三端穩(wěn)壓集成電路的ADJ端口及電阻R1~2的連接處,其發(fā)射極接地,并經(jīng)電阻R3接其基極。
其工作原理為在普通汽車(chē)起動(dòng)裝置的基礎(chǔ)上,增加一個(gè)超級(jí)電容和恒壓限流充電模塊,在打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),通過(guò)起動(dòng)控制器控制超級(jí)電容和蓄電池并聯(lián)后同時(shí)給起動(dòng)機(jī)電機(jī)提供電能,由超級(jí)電容提供一部分電流輔助蓄電池給起動(dòng)機(jī)電機(jī)供電進(jìn)而起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),這減小了蓄電池放電電流,提高了起動(dòng)時(shí)汽車(chē)電器系統(tǒng)的電壓,增加了起動(dòng)功率,延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命;關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后,電磁開(kāi)關(guān)關(guān)閉超級(jí)電容、蓄電池與起動(dòng)機(jī)電機(jī)的連接,既有常開(kāi)觸點(diǎn)又有常閉觸點(diǎn)的混合繼電器也把直接搭鐵的超級(jí)電容轉(zhuǎn)換為經(jīng)恒壓限流充電模塊搭鐵。發(fā)動(dòng)機(jī)剛起動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)速較低,發(fā)電機(jī)發(fā)出電壓低于14V,恒壓限流充電模塊給超級(jí)電容充電的電流較小,不影響汽車(chē)啟動(dòng)加速;發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓達(dá)到14V,由發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)恒壓限流充電模塊給超級(jí)電容充電,隨著充電的進(jìn)行超級(jí)電容電壓逐漸升高,充電電流自動(dòng)減至涓流狀態(tài),充滿(mǎn)電后自動(dòng)關(guān)斷充電電流。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下優(yōu)點(diǎn)1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn)。在普通汽車(chē)起動(dòng)裝置的基礎(chǔ)上增加超級(jí)電容和恒壓限流充電模塊,即可實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容輔助起動(dòng)裝置,可以很方便的實(shí)施技術(shù)改造。
2起動(dòng)可靠。由于超級(jí)電容功率密度大,起動(dòng)時(shí)可以提供很大電流輔助蓄電池起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),減小了起動(dòng)時(shí)蓄電池的放電電流。由蓄電池放電特性可知,蓄電池放電電流越小,放電時(shí)電壓越高,這相當(dāng)于提高了起動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電壓,增加了起動(dòng)功率。
3延長(zhǎng)了蓄電池使用壽命。在起動(dòng)時(shí)由超級(jí)電容協(xié)助蓄電池起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),這使得蓄電池的活性物質(zhì)反應(yīng)慢,不容易出現(xiàn)因?yàn)榉烹婋娏魈蠡蜻^(guò)度放電而產(chǎn)生的極板硫化和活性物質(zhì)脫落等故障,延長(zhǎng)了蓄電池使用壽命。
4本裝置使用范圍廣泛,不僅應(yīng)用于汽車(chē),還可應(yīng)用于農(nóng)用車(chē),甚至是拖拉機(jī)等帶起動(dòng)裝置的車(chē)輛。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施方式
1、恒壓限流充電模塊 2、三端穩(wěn)壓集成電路
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明三端穩(wěn)壓集成電路2采用LM317,電磁繞組L經(jīng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)K接蓄電池E的正極,開(kāi)關(guān)K1~2的一端相接后接起動(dòng)機(jī)電機(jī)M,另一端分別接蓄電池E、超級(jí)電容C的正極及三端穩(wěn)壓集成電路2的輸出端,超級(jí)電容C的負(fù)極經(jīng)既有常開(kāi)觸點(diǎn)又有常閉觸點(diǎn)的混合繼電開(kāi)關(guān)K3的常開(kāi)觸點(diǎn)接地、經(jīng)混合繼電開(kāi)關(guān)K3的常閉觸點(diǎn)接三極管T的基極,三端穩(wěn)壓集成電路2的輸入端接發(fā)電機(jī)G,其ADJ端口接三極管T的集電極,三極管T的發(fā)射極接地,且三端穩(wěn)壓集成電路2的輸出端與三極管T的集電極之間設(shè)有電阻R1,三極管T的集電極與基極之間設(shè)有電阻R2,三極管T的基極與發(fā)射極之間設(shè)有電阻R3。
權(quán)利要求1.一種車(chē)用超級(jí)電容輔助起動(dòng)裝置,包括發(fā)電機(jī)G、蓄電池E、起動(dòng)機(jī)電機(jī)M、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)K和起動(dòng)控制器,其特征在于起動(dòng)控制器采用三路電磁開(kāi)關(guān),包括電磁繞組L和聯(lián)動(dòng)的開(kāi)關(guān)K1~3,增設(shè)超級(jí)電容C和恒壓限流充電模塊(1),其中K3為混合型電磁開(kāi)關(guān),電磁繞組L經(jīng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)K接蓄電池E的正極,開(kāi)關(guān)K1~2的一端相接后接起動(dòng)機(jī)電機(jī)M,另一端分別接蓄電池E和超級(jí)電容C的正極,超級(jí)電容C經(jīng)開(kāi)關(guān)K3的常開(kāi)觸點(diǎn)接地、經(jīng)開(kāi)關(guān)K3的常閉觸點(diǎn)接恒壓限流充電模塊(1)。
2.如權(quán)利要求1所述的車(chē)用超級(jí)電容輔助起動(dòng)裝置,其特征在于恒壓限流充電模塊(1)包括三端穩(wěn)壓集成電路(2)、電阻R1~3和三極管T,其中三端穩(wěn)壓集成電路(2)采用LM317,其輸入端接發(fā)電機(jī)G,其輸出端接超級(jí)電容C正極,并經(jīng)電阻R1~2組成的分壓電路接三極管T的基極和開(kāi)關(guān)K3的常閉觸點(diǎn),三極管T的集電極接三端穩(wěn)壓集成電路(2)的ADJ端口及電阻R1~2的連接處,其發(fā)射極接地,并經(jīng)電阻R3接其基極。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種汽車(chē)用超級(jí)電容輔助起動(dòng)裝置,屬于汽車(chē)電器技術(shù)領(lǐng)域,包括原汽車(chē)起動(dòng)系統(tǒng)和起動(dòng)控制器,增設(shè)超級(jí)電容和恒壓限流充電模塊,起動(dòng)控制器包括電磁繞組和聯(lián)動(dòng)的三路開(kāi)關(guān)K1~3,電磁繞組經(jīng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接蓄電池正極,開(kāi)關(guān)K1~2的一端相接后接起動(dòng)機(jī)電機(jī),另一端分別接蓄電池和超級(jí)電容的正極,超級(jí)電容經(jīng)開(kāi)關(guān)K3的常開(kāi)觸點(diǎn)接地、經(jīng)常閉觸點(diǎn)接恒壓限流充電模塊。在關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),超級(jí)電容和蓄電池并聯(lián)后同時(shí)給起動(dòng)機(jī)供電,減小了蓄電池放電電流,提高了起動(dòng)電壓,增加了起動(dòng)功率;發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,發(fā)電機(jī)發(fā)出的電經(jīng)過(guò)恒壓限流充電模塊給超級(jí)電容模塊充電,保證充電電流不超過(guò)發(fā)電機(jī)額定電流。
文檔編號(hào)H02P1/18GK2855817SQ20062008021
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月13日
發(fā)明者史立偉, 張學(xué)義 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)
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