專利名稱：車用超級(jí)電容輔助起動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供一種車用超級(jí)電容輔助起動(dòng)裝置，屬于汽車電器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車工業(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)密集的國民經(jīng)濟(jì)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。目前與汽車的起動(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)火開關(guān)組成。鉛酸蓄電池充放電是通過極板上的活性物質(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)用車的起動(dòng)困難。另外，蓄電池大電流放電或者過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的壽命，其充放電過程高度可逆，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(能反復(fù)充放電使用的壽命超過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，例如中國專利公報(bào)2005年5月4日公告的發(fā)明專利起動(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)明專利車用啟動(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，用于車輛啟動(dòng)加速；2004年4月21公告的發(fā)明專利電動(dòng)車超級(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、提高汽車尤其是重型汽車起動(dòng)功率、并延長蓄電池使用壽命的車用超級(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)火開關(guān)K和起動(dòng)控制器，起動(dòng)控制器采用三路電磁開關(guān)，包括電磁繞組L和開關(guān)K1～3，增設(shè)超級(jí)電容C和恒壓限流充電模塊，其中K3為混合型電磁開關(guān)，電磁繞組L經(jīng)點(diǎn)火開關(guān)K接蓄電池E的正極，開關(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)開關(guān)K3的常開觸點(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，在打開點(diǎn)火開關(guān)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，通過起動(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)汽車電器系統(tǒng)的電壓，增加了起動(dòng)功率，延長了蓄電池的使用壽命；關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)后，電磁開關(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^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，還可應(yīng)用于農(nóng)用車，甚至是拖拉機(jī)等帶起動(dòng)裝置的車輛。


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)火開關(guān)K接蓄電池E的正極，開關(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)既有常開觸點(diǎn)又有常閉觸點(diǎn)的混合繼電開關(guān)K3的常開觸點(diǎn)接地、經(jīng)混合繼電開關(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關(guān)，包括電磁繞組L和聯(lián)動(dòng)的開關(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為混合型電磁開關(guān)，電磁繞組L經(jīng)點(diǎn)火開關(guān)K接蓄電池E的正極，開關(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)開關(guān)K3的常開觸點(diǎn)接地、經(jīng)開關(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。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種汽車用超級(jí)電容輔助起動(dòng)裝置，屬于汽車電器技術(shù)領(lǐng)域，包括原汽車起動(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)的三路開關(guān)K1～3，電磁繞組經(jīng)點(diǎn)火開關(guān)接蓄電池正極，開關(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)開關(guān)K3的常開觸點(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發(fā)電機(jī)額定電流。
文檔編號(hào)H02P1/18GK2855817SQ20062008021
公開日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)