专利名称：一种车辆发动机的辅助启动装置的制作方法
技术领域：
本发明属于发动机技术领域，涉及一种发动机启动辅助装置。
背景技术：
众所周知，蓄电池的内部直流电阻随环境温度和电池的使用环境而产生变化，蓄电池的输出容量亦发生变化，特别在冬天气温在零下25度以下时，电池的容量大幅度下降，导致电池的输出电压也会随之降低。另外，车辆负载是车辆一直工作的设备，例空调，音响及车灯等，都会进一步导致蓄电电压下降。
在汽车或摩托车的发动机启动时首先需要电池供电给起动电机启动,但是随着上述原因导致蓄电池电压下降而引起启动困难。其原因是起动电机在启动时的瞬时电流需要平时正常转动时额定电流的几倍，蓄电池的瞬时电压也大幅下降，蓄电池性能也变得很差，如此高倍率放电也对蓄电池造成较大的损伤。为此，在现有技术中采用了将电容器与蓄电池并联，在蓄电池放电时电容器分担蓄电池的大部分电流，从而起到保护和延长蓄电池的寿命。如中国专利公开号为CN201025205公开的一种汽车辅助启动装置，该装置包括超级电容组，所述超级电容组与汽车蓄电池并联。所述超级电容组由多个超级电容单体串联而成，或者由多个超级电容单体先并联然后再串联组合而成。所述超级电容组的正负极可以通过导线直接连接到所述蓄电池的正负极或者通过点烟器与蓄电池并联。本发明的汽车辅助启动装置能够增强汽车的启动能力，而且还能够为汽车中的电器提供良好的滤波稳压作用。但是，虽然将超级电容并联在蓄电池上能够延长蓄电池寿命和提供发动机的起动性能，但是依然存在如下缺陷在现有技术中采用了将超级电容器与蓄电池并联，超级电容器电压必须略高于蓄电池电压。由于工艺原因，单只超级电容的额定工作电压一般在2. 5V至2. 7V左右，所以在应用中需要很多只进行串联使用。例如为增加起动容量，将超级电容器并在48V电动车电池中，假设超级电容器需50V25F，按单只2. 5V超级电容串联，公式总电压=各串联电容器电压和，即E=V1+V2+V3......总电容量的倒数=各串联电容量倒数和即1/CT=1/C1+1/C2+......要达到50V25F超级电容器则需2. 5V500F共20只串联。在应用中需要大量的串联，这对体积、造价带来极大的考验。由于应用中常需要大电流充放电，串联中的各个单体电容器上电压是否一致是至关重要的。由于串联回路每个超级电容器单体容量很难保证100%相同，也很难保证每个单体漏电也相同，这样就会导致串联回路的每个单体充电电压不同，可能会导致电容器过压损坏，因此采取更多的串联只数来解决问题是不可取的。其次，为保证串联连接的可靠性，每只超级电容器必须附加均压电路，也是超级电容使用最需要注意的问题。为了减少超级电容器均压电路的漏电流，一般釆用电子式均压电路，超级电容器串联只数越多，则电路越复杂、体积越大、成本亦越高。
发明内容
本发明针对现有的技术存在上述问题，提出了一种发动机启动装置，该发动机启动装置能够提高蓄电池的使用寿命，稳定和提高蓄电池电压下降时的发动机起动性能，电路结构简单，若本启动装置损坏也不影响原有发动机的正常启动。本发明通过下列技术方案来实现一种车辆发动机的辅助启动装置，与蓄 电池连接，包括与发动机机械连接的起动机和用于控制起动机转动的起动继电器，其特征在于，本辅助起动装置包括超级电容器、转换电路和用于将大电流转换为小电流及电压可变的DC/DC变换器，DC/DC变换器的输入端与蓄电池正极连接，在起动继电器断开时所述的超级电容器正极连接DC/DC变换器输出端，超级电容器负极通过上述的转换电路连接蓄电池负极形成充电回路，同时蓄电池正极通过转换电路连接起动继电器、起动机形成预备初始启动回路，在所述的起动继电器接通时上述的转换电路断开充电回路和预备初始启动回路，并且超级电容器的正极通过转换电路连接起动继电器，超级电容器的负极通过转换电路连接蓄电池正极形成增压启动回路。本发明主要体现将超级电容器设计在补充电压中并小电流充电，起动时超级电容器与现有蓄电池二电压相加后，以大电流快速起动的目的。因此超级电容器电压不高，其体积可以做小，则对本装置减少体积和降低成本带来极大受益。本车辆发动机的辅助启动装置在发动机启动前和发动机启动后，串联在回路中的起动继电器断开，超级电容器正极经DC/DC变换器与蓄电池正极联接，其负极经转换电路与蓄电池负极连接形成回路，蓄电池通过DC/DC变换器将蓄电池输出的大电流转换为小电流对超级电容器进行充电，直至超级电容充满。同时蓄电池正极又通过转换电路联接起动继电器形成预备初始起动回路。在发动机启动时，启动继电器的线圈得电使起动继电器闭合，转换电路转启动，超级电容器经转换电路使其串联在蓄电池正极及起动继电器之间，形成增压启动回路，使蓄电池和超级电容器的电压相加来启动发动机，提高了原有蓄电池的电压，且至启动结束时转换电路使超级电容器转充电状态，蓄电池又通过转换电路联接起动继电器形成预备初始起动回路，为再次启动准备。因此，在蓄电池因天气寒冷或者老化而导致电压下降时，也能因为超级电容器额外提供的电压而正常启动，提高启动效率。在上述的车辆发动机的辅助启动装置中，所述的转换电路包括单向二极管、能够与起动继电器同步动作的第一继电器常闭触点、第二继电器常闭触点和第一继电器常开触点，上述的第一继电器常闭触点连接在所述蓄电池正极和起动继电器之间，第一继电器常闭触点与起动继电器的连接节点为第一节点，上述的第一继电器常开触点连接在所述蓄电池正极和超级电容器的负极之间，上述的第二继电器常闭触点连接在所述超级电容器的负极和蓄电池负极之间，所述单向二极管的阳极连接所述超级电容器的正极，单向二极管的阴极连接在上述的第一节点上。单向二极管防止蓄电池直接对超级电容器进行充电。第一继电器常闭触点闭合，蓄电池、启动继电器和起动机构成预备初始启动回路；第二继电器常闭触点闭合以及第一继电器常开触点断开，蓄电池、DC/DC变换器和超级电容器构成充电回路；第一继电器常开触点闭合，其他触点断开，蓄电池、超级电容器、启动继电器、起动机构成增压启动回路。在上述的车辆发动机的辅助启动装置中，所述的第一节点和起动继电器之间串接有能检测起动机电流的电流检测器，电流检测器信号端连接有继电器控制单元，所述的继电器控制单元内设有能够控制第一继电器常闭触点、第二继电器常闭触点和第一继电器常开触点同时动作的驱动继电器，在起动继电器闭合时电流检测器检测到起动机电流并转换电压后发出给继电器控制单元，继电器控制单元指令该继电器动作，控制第一继电器常闭触点和第二继电器常闭触点的断开以及第一继电器常开触点的闭合，在电流检测器发出的信号小于继电器控制单元所设定的驱动电压时该继电器失电使第一继电器常闭触点、第二继电器常闭触点和第一继电器常开触点复位。在上述的车辆发动机的辅助启动装置中，本辅助启动装置包括了用于连接电池正极的输入桩头、用于连接起动机的连接输出桩头和用于连接电池负极的负极桩头，所述输入桩头为DC/DC变换器输入端、第一继电器常闭触点和第一继电器常开触点的共同连接 部；所述输出桩头为电流检测器的输出端；所述负极桩头为第二继电器常闭触点与继电器控制单元负极的共同连接部。通过输入桩头、输出桩头和负极桩头可以快速将本辅助启动装置安装起来，无需专业的人员进行安装。在上述的车辆发动机的辅助启动装置中，所述的继电器控制单元还设置了电压检测模块、给定电压模块和电路控制部，电压检测模块用于检测蓄电池的当前电压并形成反馈电压输送给电路控制部，电路控制部计算反馈电压与设定电压的差值形成给定电压，电路控制部将给定电压送入到给定电压模块中，给定电压模块控制DC/DC变换器输出与给定电压值相同的电压。电路控制部根据车辆的蓄电池额定电压预先设置设定电压。蓄电池根据已消耗或者刚充满电的电压不等，由电压检测模块检测出，其反馈电压与预先设置设定电压进行比较后由电路控制部实行，送入给定电压模块得出给定电压。在上述的车辆发动机的辅助启动装置中，所述第一继电器常闭触点两端并联有二极管，所述二极管的阳极与第一继电器常闭触点输入端连接，二极管的阴极与第一节点连接。作为DC/DC变换器的第一种方案，在上述的车辆发动机的辅助启动装置中，所述的DC/DC变换器包括单向型或双向型逆变斩波开关电路和开关变换元件，单向型或双向型逆变斩波开关电路与开关变换元件连接，开关变换电路13a的输出端为DC/DC变换器2的输出端，单向型或双向型逆变斩波开关电路釆用恒流定压控制。作为DC/DC变换器的第二种方案，在上述的车辆发动机的辅助启动装置中，所述的DC/DC变换器包括线性型电压控制电路和直流变换元件，线性型电压控制电路与直流变换元件连接，线性型电压控制电路釆用恒流定压控制。在DC/DC变换器是第二种方案的情况下，在上述的车辆发动机的辅助启动装置中，所述的超级电容器包括第一超级电容和第二超级电容以及与启动继电器同步动作的第三继电器常闭触点、第二继电器常开触点、第三继电器常开触点，所述第一超级电容和第二超级电容之间通过第三继电器常闭触点连接，所述第一超级电容的正极连接第二继电器常开触点上端，第二继电器常开触点下端连接第二超级电容的正极，所述第一超级电容的负极连接第三继电器常开触点上端，第三继电器常开触点下端连接第二超级电容的负极，所述超级电容器在起动继电器断开时第三继电器常闭触点为闭合，第二继电器常开触点、第三继电器常开触点为分开，第一超级电容和第二超级电容成串联连接，所述超级电容器在起动继电器闭合时第三继电器常闭触点为分开，第二继电器常开触点、第三继电器常开触点为闭合，第一超级电容和第二超级电容成并联连接。通过上述的结构是实现可降低超级电容的充电电流或者加快充电速度。与现有技术相比，本车辆发动机的辅助启动装置具有如下优点I、利用车辆本身的蓄电池通过DC/DC变换器向超级电容器缓慢小电流充电，这样可以提高蓄电池的使用寿命，因为通常情况下向超级电容器充电时，超级电容器的充电电流要远大于蓄电池的充电电流。同时在车辆启动时，蓄电池和超级电容器串联而电压相加向起动机大电流放电，极大提供了启动功率，特别在冬天，解决了寒冷天气蓄电池电压下降而引起的起动困难现象，适用于蓄电池老化电量下降等场合，也能够延长蓄电池的使用寿命。2、本发明DC/DC变换器还可根据超级电容器的容量大小，若超级电容器容量大充电电流也大，DC/DC变换器电压变换差距小釆用线性恒流定压电路，具有其精度高、结构简单、故障率低等特点。若超级电容器容量小，充电电流也小，DC/DC变换器电压变换差距大釆用逆变型开关恒流定压电路，具有其体积小，效率高。3、不改变“车辆负载”本体内各部件引线，只断开电池正极桩头与原线端串接本辅助启动装置即可。一般“车辆负载”电池周边都有一定的空间位置，不需专业装卸及培训，具有装卸方便、维修难度低的优点，同时本发明的超级电容器、继电器等元件在运行中损坏或者电路不动作都不影响原有车辆正常工作，保障性高。
图I是本发明车辆发动机的辅助启动装置的电路原理框图。图2是本发明车辆发动机的辅助启动装置的具体结构电路图。图3是本发明车辆发动机的辅助启动装置的自动控制电路图。图4是在图3的基础上优化的电路图。图5是本发明车辆发动机的辅助启动装置中DC/DC变换器的原理框图。图6是本发明车辆发动机的辅助启动装置中DC/DC变换器原理框图和超级电容器电路图。图中，I、蓄电池；2、DC/DC变换器；3、超级电容器；4、第二继电器常闭触点；5、第一继电器常闭触点；6、第一继电器常开触点；7、单向二极管；8、电流检测器；9、车辆负载；9a、起动继电器；％、起动机；9c、车辆其它部件；10、继电器控制单元；11、电压检测模块；12、给定电压模块；13a、开关变换元件；13b、直流变换元件；14、单向型或双向型逆变斩波开关电路；15、线性型电压控制电路；16、第二继电器常开触点；17、第三继电器常开触点；18、第三继电器常闭触点；19、第一超级电容；20、第二超级电容；21、二极管；22、蓄电池正极；23、输入桩头；24、输出桩头；25、原线端；26、电池负极；27、负极桩头。
具体实施例方式以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例I :如图I是一种车辆发动机的辅助启动装置，与蓄电池I连接，包括与发动机机械连接的起动机9b和用于控制起动机9b转动的起动继电器9a，车辆其它部件9c与起动机9b和起动继电器9a并联，车辆其它部件9c和起动器共同构成车辆负载9，该起动器蓄电池I用于对启动单元和车辆其它部件9c供电。本辅助启动装置包括超级电容器3、转换电路和用于将大电流转换为小电流及电压可变的DC/DC转换器2，DC/DC变换器2的输入端与蓄电池I正极连接，在起动继电器9a断开时超级电容器3正极连接DC/DC变换器2输出端，超级电容器3负极通过转换电路连接在蓄电池I负极形成充电回路，同时蓄电池I正极通过转换电路连接起动继电器9a、起动机9b形成预备初始启动回路，所述的起动继电器9a接通时转换电路断开其充电回路和预备初始启动回路，并且超级电容器3的正极通过转换电路连接起动继电器9a，超级电容器3的负极通过转换电路连接蓄电池I正极形成增压启动回路。 具体来说,如图2所示,转换电路包括单向二极管7、能够与起动继电器9a同步动作的第一继电器常闭触点5、第二继电器常闭触点4和第一继电器常开触点6，第一继电器常闭触点5连接在蓄电池I正极和起动继电器9a之间，第一继电器常闭触点5与起动继电器9a的连接节点为第一节点，第一继电器常开触点6连接在蓄电池I正极和超级电容器3的负极之间，第二继电器常闭触点4连接在超级电容器3的负极和蓄电池I负极之间，单向二极管7的阳极连接超级电容器3的正极，单向二极管7的阴极连接在第一节点上。在正常状态下，蓄电池I通过第一继电器常闭触点5对其它车辆负载9c供电，同时蓄电池I与起动继电器9a连接形成预备初始启动回路，蓄电池I通过DC/DC变换器2对超级电容器3充电，形成充电回路。要启动时，接通起动继电器9a的线圈，使起动继电器9a的常开触点闭合，转换电路同时转换，断开第一继电器常闭触点5和第二继电器常闭触点4，接通第一继电器常开触点6，蓄电池I正极通过第一继电器常开触点6闭合与超级电容器3负极连接，超级电容器3正极连接单向二极管7阳极，单向二极管7阴极连接起动继电器9a，起动继电器9a连接起动机％，形成启动回路。这使蓄电池I的电压与超级电容器3的电压相串接而增加，经单向二极管7施加到车辆负载9内部的起动机9b上，达到大容量快速起动的目的，使车辆顺畅发动。与现有的仅施加蓄电池I的电压情况相比有更高的电压，达到更大的起动容量，极大地提高了起动性能。启动后，起动继电器9a断开，转换电路转换，第一继电器常闭触点5闭合、第二继电器常闭触点4闭合和第一继电器常开触点6断开，蓄电池I经DC/DC变换器2向超级电容器3充电，并且蓄电池I也能通过第一继电器常闭触点5向车辆其它部件9c供电以及起动机9b恢复预备初始起动回路。超级电容器3的电压由于车辆负载9内部起动机9b的放电而电压下降，但通过DC/DC变换器2的能够再次进行充电。另外，还可以通过车辆行驶时，车辆负载9内部车辆其它部件9c如发电机发电向超级电容器3再充电，以用作下次再起动时超级电容器3的能量储存，有效地应用再生能力。蓄电池I在多种原因会造成电量下降，如忘记关车灯等车辆负载消耗电力等情况下，蓄电池I电压下降发动机无法起动时也可使发动机起动。即将蓄电池I的能量充入超级电容器3，并与蓄电池I电压相加后施加到起动机％，与通常仅使用蓄电池I的车辆相t匕，可以提高电池下降时的发动机起动性能。车辆负载9内部起动机9b起动时，大至数千安的大电流1-3秒瞬间通过，但超级电容器3可经过数十倍的时间进行小电流充电便可，实现了大电流放电，小电流充入，实现了发动机起动装置的小型化。例如，用在48V电动车电池中，将超级电容器3串在48V电动车电池中，因二者串联放电，超级电容器3容量选择与蓄电池I相同放电量，釆用超级电容器5V 50F与电动车48V电池串联等于53V起动，减少了起动时的压降，即可达到更大的起动容量。5V 50F超级电容器只要2只2. 5V 100F串联，而充电可选择起动时十分之一电流就可达到目的。实施例2 如图3所述，图3在图2的基础上增加了继电器控制单元10，用于实现转换电路的自动转换。在继电器控制单元10内设有能够控制第一继电器常闭触点5、第二继电器常闭触点4和第一继电器常开触点6同时动作的驱动继电器，第一节点和起动继电器9a之间串接有能检测起动机％电流的电流检测器8，电流检测器8信号端连接有继电器控制单元10，在起动继电器9a闭合时电流检测器8检测到起动机9b电流并转换电压后发出给继电器控制单元10，继电器控制单元10指令该继电器动作，控制第一继电器常闭触点5和第二继电器常闭触点4的断开以及第一继电器常开触点6的闭合，在电流检测器8发出的信号小于继电器控制单元10所设定的驱动电压时该继电器失电使第一继电器常闭触点5、第二继电器常闭触点4和第一继电器常开触点6复位。在发动机启动时，启动电流增大，电流检测器8检测到起动机9b电流并转换电压后发出给继电器控制单元10并指令该继电器动作，控制第一继电器常闭触点5和第二继电器常闭触点4断开以及第一继电器常开触点6闭合，且至上述的起动机9b电流恢复正常电流，起动机9b电流少于继电器控制单元10所设定的驱动电压时，继电器复位使第一继电器常闭触点5和第二继电器常闭触点4闭合以及第一继电器常开触点6断开。通过这种自动控制的转换电路可实现超级电容器3放电状态和充电状态的转换，利用检测起动机9b启动电流而产生的信号电流作为驱动继电器进行动作，简化了电路结构，提高了利用率。电流检测器8可利用电阻或利用霍尔Ie作为检测电流。继电器控制单元10还设置了电压检测模块11、给定电压模块12和电路控制部。电路控制部根据车辆的蓄电池额定电压，预先设置设定电压。电压检测模块11负责检测蓄电池I的当前电压，形成反馈电压，输送给电路控制部。电路控制部计算反馈电压与设定电压的差值，形成给定电压。电路控制部将给定电压送入到给定电压模块12中。给定电压模块控制DC/DC变换器2输出与给定电压值相同的电压。发动机初始起动前，根据各类车辆负载蓄电池I需配置超级电容器3的电压，在继电器控制单元10内部设置的电路控制部里调节好设定电压，蓄电池I根据所已消耗或者刚充满电的电压不等，由电压检测模块11检测出，其反馈电压与预先设置设定电压进行比较后由控制部实行，送入给定电压模块12得出给定电压，将给定电压输入DC/DC变换器2，使DC/DC变换器2输出所需要的超级电容器3充电电压。超级电容器3按照所需电压充满时，给定电压模块12又指令DC/DC变换器2停止工作。
例如汽车是12V蓄电池1，为增加起动容量，要求起动机9b的起动空载电压设定15V,蓄电池I现已消耗只有10V，则比较后得出超级电容器3为5V充电电压，又如刚充满电的电池电压为12. 5V，则比较后超级电容3应得出2. 5V充电电压。如上所述，若对起动机9b起动时施加达到蓄电池I额定电压范围内的最大电压，则可以提高起动机9b的起动转矩，因此能够提高发动机的起动性能。实施例3 实施例3是在实施例2 的基础上增加改进，如图3所示，本辅助启动装置包括用于连接电池正极的输入桩头、连接输出桩头和负极桩头，所述输入桩头23为DC/DC变换器2输入端、第一继电器常闭触点5和第一继电器常开触点6的共同连接部；所述输出桩头24为电流检测器8的输出端；所述负极桩头27为第二继电器常闭触点4与继电器控制单元10负极的共同连接部。只要将车辆负载9的通向电池I正极桩头原线端25与电池I的正极桩头22断开，接至本实施的输出桩头24，另用一根短粗导线将蓄电池I正极桩头22与本实施的输入桩头23连接，再一根细导线将电池负极26 (公共搭铁线)与本实施负极桩头27连接就可，由于车辆电池I的周边都有一定的空余位量，能任意本实施安装，无须更动或引出车辆负载9其它部件C引线，亦无须专人培训、安装和卸下，极大的普及了使用范围。实施例4 实施例4是在实施例2或者实施例3的基础上增加的改进，如图4所示，第一继电器常闭触点5两端并联有二极管21，所述二极管21的阳极与第一继电器常闭触点5输入端连接，21的阴极与第一节点连接。启动时，蓄电池I与超级电容器3的电压由于第一继电器常开触点6闭合而叠加，通过电流检测部件8向车辆负载9内部起动机9b放电，超级电容器3的电荷由于起动机9b的电流放电而电压下降，若超级电容器3的电压降到零伏时，起动机％仍有电流通过时，因线路中原第一继电器常闭触点5已分开，蓄电池I的电流经第一继电器常开触点6仍在闭合下，通过单向二极管7、电流检测器8及起动机9b的回路向超级电容器3反向充电。而第一继电器常闭触点5并接二极管21后，超级电容器3因有二极管21的箝位而无反向电压，有效保护超级电容器3。由于超级电容器3若有反充电时，起动机％则成为超级电容器3的电流通路，则对起动机9b仍在起动则性能是不利的，并接了二极管21后，对起动机9b继续通过电流打开了通路。二极管21与第一继电器常闭触点5并接，第一继电器常闭触点5在平时车辆行驶时是蓄电池I与车辆负载9内部其它负载9c的通路,若需起动时开始电流通过第一继电器常闭触点5，待起动电流检测到蓄电池I的设定范围后，第一继电器常闭触点5分开，蓄电池I与超级电容器3的电压相加后施加到起动机9b中，起动电流是经单向二极管7流过。待起动机9b恢复到正常电流后第一继电器常闭触点5才闭合复位。蓄电池I正极与起动机9b之间串接第一继电器常闭触点5，又并接了一只二极管21作双重保护，第一继电器常闭触点5平时都处在通路状态，若本装置已安装在车辆中如不用或者本设施电路损坏而继电器常闭触点5不动作，都不影响车辆负载9的正常工作，即使第一继电器常闭触点5起动结束后因电路失效而不闭合还原或者该触点烧坏，二极管21成为电池I与车辆负载9的通路，仍有效保障了车辆正常运行。实施例5 图5图6是对本发明实施例4进行说明例12伏、24伏汽车配置的蓄电池容量大，一般都在60安时以上，其启动电流亦很大，有时超过10多倍，启动时压降很大，配置的超级电容容量大充电电流亦很大。但36V、48V电动车配置的蓄电池，则容量一般都在25安时以下，启动电流只有2倍左右，配置的超级电容容量小充电电流亦小。综合上述原因，DC/DC变换器结构选择超级电容器容量小充电电流小，或者DC/DC变换器变换压差大，采用逆变斩波型恒流定压开关电路；超级电容器容量大充电电流大，或者DC/DC变换器变换压差小，采用线性型恒流定压直流电路。实施例5是对实施例4的进一步改进，如图5，所述的DC/DC变换器2包括单向型或双向型逆变斩波开关电路14和开关变换电路13a，单向型或双向型逆变斩波开关电路14与开关变换电路13a连接，开关变换电路13a的输出端为DC/DC变换器2的输出端。本装置如用在电池36V、12A/n电动车上，超级电容器3假设增加5V电压与蓄电池I电压串联用于电动车起步发动，DC/DC变换 器2的输入电压36V和输出电压5V变換压差较大，但超级电容器3充电电流小，单向型或双向型逆变斩波开关电路14釆用恒流定压控制，具有变换效率高、功耗低、体积小、成本低的特点。实施例6 实施例6是对实施例4的另一改进，图6所述的DC/DC变换器2包括线性型电压控制电路15和直流变换元件13b，线性型电压控制电路15与直流变换元件13b连接，线性型电压控制电路15釆用恒流定压控制。用在超级电容器容量大，充电电流也大，DC / DC变换器2变换电压差距小的电路。为了进一步减少充电电流并保持充电时间不变，将超级电容器3充电时串联，启动时并联方法。图6所述的超级电容器3包括第一超级电容19和第二超级电容20以及与启动继电器同步动作的第三继电器常闭触点18、第二继电器常开触点16、第三继电器常开触点17，所述第一超级电容19和第二超级电容20之间通过第三继电器常闭触点18连接，所述第一超级电容19的正极连接第二继电器常开触点16上端，第二继电器常开触点16下端连接第二超级电容20的正极，所述第一超级电容19的负极连接第三继电器常开触点17上端，第三继电器常开触点17下端连接第二超级电容20的负极，所述超级电容器3在起动继电器9a断开时第三继电器常闭触点18为闭合，第二继电器常开触点16、第三继电器常开触点17为分开，第一超级电容19和第二超级电容20成串联连接，所述超级电容器3在起动继电器9a闭合时第三继电器常闭触点18为分开，第二继电器常开触点16、第三继电器常开触点17为闭合，第一超级电容19和第二超级电容20成并联连接。通过上述的结构亦可实现加快超级电容的充电速度。本超级电容器3用在蓄电池12伏100A/h的汽车中，因起动电流倍数大，超级电容器3果设增加5V电压与蓄电池I电压串联来发动车载起动机％，为了提高线性电源的转换效率，减少DC/DC变换器2的二电压差，将超级电容器3分为二组串联充电为10V，DC/DC为12V\10V变換压差少可将充电恒流电流减少一半，线性电源以其精度高、结构简单、故障率低等特点。实施例I 实施例I与实施例I相同，不同点在于所述转换电路可以采用如图I所示的转换电路结构，为双刀双掷的转换开关。为了实现自动控制，可以将双刀双掷的转换开关与电磁继电器连接。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利 要求书所定义的范围。
权利要求
1.ー种车辆发动机的辅助启动装置，与蓄电池(I)连接，包括与发动机机械连接的起动机(9b)和用于控制起动机(9b)转动的起动继电器(9a)，其特征在于，本辅助起动装置还包括超级电容器(3)、转换电路和用于将大电流转换为小电流及电压可变的DC/DC转换器(2)，DC/DC变换器(2)的输入端与蓄电池(I)正极连接，在起动继电器(9a)断开时超级电容器(3)正极连接DC/DC变换器(2)输出端，超级电容器(3)负极通过转换电路连接在蓄电池⑴负极形成充电回路，同时蓄电池⑴正极通过转换电路连接起动继电器(9a)、起动机(9b)形成预备初始启动回路，所述的起动继电器(9a)接通时转换电路断开其充电回路和预备初始启动回路，并且超级电容器(3)的正极通过转换电路连接起动继电器(9a)，超级电容器(3)的负极通过转换电路连接蓄电池(I)正极形成增压启动回路。
2.根据权利要求I所述的车辆发动机的辅助启动装置，其特征在于，所述的转换电路包括单向ニ极管(7)、能够与起动继电器(9a)同步动作的第一继电器常闭触点(5)、第二继电器常闭触点(4)和第一继电器常开触点(6)，第一继电器常闭触点(5)连接在蓄电池(I)正极和起动继电器(9a)之间，第一继电器常闭触点(5)与起动继电器(9a)的连接节点为第一节点，第一继电器常开触点(6)连接在蓄电池(I)正极和超级电容器(3)的负极之间，第二继电器常闭触点(4)连接在超级电容器(3)的负极和蓄电池(I)负极之间，单向ニ极管(7)的阳极连接超级电容器(3)的正极，单向ニ极管(7)的阴极连接在第一节点上。
3.根据权利要求2所述的车辆发动机的辅助启动装置，其特征在干，所述的第一节点和起动继电器(9a)之间串接有能检测起动机(9b)电流的电流检测器(8)，电流检测器(8)信号端连接有继电器控制单元(10)，在起动继电器(9a)闭合时电流检测器(8)检测到起动机(％)电流并转换电压后发出给继电器控制单元(10)，继电器控制单元(10)指令该继电器动作，控制第一继电器常闭触点(5)和第二继电器常闭触点(4)的断开以及第一继电器常开触点(6)的闭合，在电流检测器⑶发出的信号小于继电器控制单元(10)所设定的驱动电压时该继电器失电使第一继电器常闭触点(5)、第二继电器常闭触点(4)和第一继电器常开触点(6)复位。
4.根据权利要求3所述的车辆发动机的辅助启动装置，其特征在于，所述的继电器控制単元(10)还设置了电压检测模块(11)、给定电压模块(12)和电路控制部，电压检测模块(11)用于检测蓄电池的当前电压并形成反馈电压输送给电路控制部，电路控制部计算反馈电压与电路控制内的设定电压的差值形成给定电压，电路控制部将给定电压送入到给定电压模块(12)中，给定电压模块(12)控制DC/DC变换器(2)输出与给定电压值相同的电压。
5.根据权利要求I至4任意ー项所述的车辆发动机的辅助启动装置，其特征在于，所述第一继电器常闭触点(5)两端并联有ニ极管(21)，所述ニ极管(21)的阳极与第一继电器常闭触点(5)输入端连接，ニ极管(21)的阴极与第一节点连接。
6.根据权利要求5所述的车辆发动机的辅助启动装置，其特征在于，本辅助启动装置包括了用于连接电池正极的输入桩头(23)、用于连接起动机(9b)的连接输出桩头(24)和用于连接电池负极的负极桩头(27)，所述的输入桩头(23)为DC/DC变换器(2)输入端、第一继电器常闭触点(5)和第一继电器常开触点￠)的共同连接部；所述输出桩头(24)为电流检测器(8)的输出端；所述的负极桩头(27)为第二继电器常闭触点(4)与继电器控制单元(10)负极的共同连接部。
7.根据权利要求6所述的车辆发动机的辅助启动装置，其特征在于，所述的DC/DC变换器(2)包括单向型或双向型逆变斩波开关电路(14)和开关变换电路(13a)，单向型或双向型逆变斩波开关电路(14)与开关变换电路(13a)连接，开关变换电路(13a)的输出端为DC/DC变换器(2)的输出端，单向型或双向型逆变斩波开关电路(14)釆用恒流定压控制。
8.根据权利要求7所述的车辆发动机的辅助启动装置，其特征在于，所述的DC/DC变换器(2)包括线性型电压控制电路(15)和直流变换元件(13b)，线性型电压控制电路(15)与直流变换元件(13b)连接，线性型电压控制电路(15)釆用恒流定压控制。
9.根据权利要求8所述的车辆发动机的辅助启动装置，其特征在于，所述的超级电容器(3)包括第一超级电容(19)和第二超级电容(20)以及与启动继电器同步动作的第三继电器常闭触点(18)、第二继电器常开触点(16)、第三继电器常开触点(17)，所述第一超级电容(19)和第二超级电容(20)之间通过第三继电器常闭触点(18)连接，所述第一超级电容(19)的正极连接第二继电器常开触点(16)上端，第二继电器常开触点(16)下端连接第ニ超级电容(20)的正极，所述第一超级电容(19)的负极连接第三继电器常开触点(17)上端，第三继电器常开触点(17)下端连接第二超级电容(20)的负极，所述超级电容器(3)在起动继电器(9a)断开时第三继电器常闭触点(18)为闭合，第二继电器常开触点(16)、第三继电器常开触点(17)为分开，第一超级电容(19)和第二超级电容(20)成串联连接，所述超级电容器(3)在起动继电器(9a)闭合时第三继电器常闭触点(18)为分开，第二继电器常开触点(16)、第三继电器常开触点(17)为闭合，第一超级电容(19)和第二超级电容(20)成并联连接。
全文摘要
本发明提供了一种车辆发动机的辅助启动装置，属于发动机技术领域。它解决了现有技术因蓄电池电量下降而不能正常启动发动机的问题。本装置与蓄电池连接，包括起动机、起动继电器、超级电容器、转换电路和DC/DC变换器，DC/DC变换器输入端与蓄电池正极连接，在起动继电器断开时超级电容器、DC/DC变换器、蓄电池负极形成充电回路，同时蓄电池正极通过转换电路连接起动继电器、起动机形成预备初始启动回路，在起动继电器接通时转换电路断开充电回路和预备初始启动回路，超级电容器正极通过转换电路连接起动继电器，负极通过转换电路连接蓄电池正极形成增压启动回路。该装置能够稳定和提高蓄电池电压下降时的发动机起动性能。
文档编号F02N11/14GK102691607SQ20121019241
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月8日 优先权日2012年6月8日
发明者汤如法, 汤宇峰, 许世英 申请人:汤如法