车辆启动装置及移动车辆的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种车辆启动装置及移动车辆，该车辆启动装置包括启动器及启动开关，车辆启动装置还包括用于输入交流电源的充电接口、超级电容模组及充电机，超级电容模组通过启动开关连接启动器；充电机的电源输入端与充电接口连接，充电机的电源输出端与超级电容模组连接。本实用新型实现了车辆在低温环境下正常启动，进而保证车辆正常使用。
【专利说明】
车辆启动装置及移动车辆
技术领域
[0001 ]本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆启动装置及移动车辆。
【背景技术】
[0002] 现有的启动器多采用铅酸电池或者锂电池供电。虽然这两种类型的电池具有体积 小，容量大，电压稳定，安全性强等优点。但是，酸铅电池和锂电池的充放电过程均属于化学 反应，若在低温环境下使用，酸铅电池和锂电池在充电或者放电初期，其负极板会发生严重 的浓差极化效应，使电池的充放电能力受到限制，进而造成电池充放电效率随着温度的降 低而明显降低。这样，在低温环境(一般低于_20°C)下，就容易造成启动器不能正常启动的 情况，进而影响车辆的正常使用。
【发明内容】
[0003] 本发明的主要目的在于提供一种车辆启动装置，旨在实现车辆在低温环境下正常 启动。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型提供一种车辆启动装置，该车辆启动装置包括启动 器及启动开关，所述车辆启动装置还包括用于输入交流电源的充电接口、超级电容模组、充 电机，所述超级电容模组通过所述启动开关连接所述启动器;所述充电机的电源输入端与 所述充电接口连接，所述充电机的电源输出端与所述超级电容模组连接。
[0005] 优选地，所述超级电容模组包括正向输出端、反向输出端及多个超级电容单体，多 个所述超级电容单体串联于所述正向输出端和反向输出端之间；每一所述超级电容单体的 两端并联有一均压电路。
[0006] 优选地，所述超级电容单体具有正极端和负极端;所述均压电路包括第一三极管、 第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第 八电阻、第九电阻、第一电容及可控稳压源，其中，所述第一电阻的第一端和所述第一三极 管的发射极分别与所述超级电容单体的正极端连接，所述第一三极管的集电极经所述第七 电阻与所述超级电容单体的负极端连接，所述第一三极管的基极、所述第二电阻的第一端 和所述第三电阻的第一端互连，所述第三电阻的第二端与所述超级电容单体的负极端连 接;所述第二电阻的第二端、所述第一电阻的第二端、所述第一电容的第一端和所述可控稳 压源的负极互连，所述可控稳压源的控制极、所述第四电阻的第一端、所述第五电阻的第一 端、所述第六电阻的第一端和所述第一电容的第二端互连，所述可控稳压源的正极和所述 第六电阻的第二端分别与所述超级电容单体的负极端连接，所述第五电阻的第二端与所述 超级电容单体的正极端连接;所述第四电阻的第二端、所述第七电阻的第一端和所述第八 电阻的第一端互连，所述第七电阻的第二端与所述超级电容单体的负极端连接，所述第八 电阻的第二端与所述第二三极管的基极连接;所述第二三极管的集电极经所述第九电阻与 所述超级电容的正极端连接，所述第二三极管的发射极与所述超级电容单体的负极端连 接。
[0007] 优选地，所述充电机包括输入整流滤波电路、输出整流电路及直流变换电路;所述 输入整流电路的输入端为所述充电机的电源输入端，所述输入整流电路的输出端与所述直 流变换电路的输入端连接;所述直流变换电路的输出端与所述输出整流电路的输入端连 接，所述输出整流电路的输出端与所述充电机的电源输出端连接。
[0008] 优选地，所述的输入整流滤波电路包括EMC滤波模块、整流模块及滤波模块，所述 EMC滤波模块的输入端为所述整流滤波电路的输入端，所述EMC滤波模块的输出端与所述整 流模块的输入端连接，所述整流模块的输出端与所述滤波模块的输入端连接，所述滤波模 块的输出端与所述直流变换电路的输入端连接。
[0009] 优选地，所述车辆启动装置还包括控制电路及第二开关，所述控制电路具有电源 监测端、PWM输出端、控制端，所述控制电路的电源监测端与所述超级电容模组连接，所述控 制电路的PWM输出端与所述充电机连接;所述第二开关的输入端与所述充电接口连接，所述 第二开关的输出端与所述充电机的电源输入端连接，所述控制电路的控制端与所述第二开 关的受控端连接。
[0010] 优选地，所述车辆启动装置还包括输出反馈电路，所述输出反馈电路的输入端与 所述充电机的输出端连接，所述输出反馈电路的输出端与所述控制电路的反馈接收端连 接。
[0011] 本实用新型还提供一种移动车辆，包括如上所述的车辆启动装置;该车辆启动装 置包括启动器及启动开关，所述车辆启动装置还包括用于输入交流电源的充电接口、超级 电容模组、充电机，所述超级电容模组通过所述启动开关连接所述启动器;所述充电机的电 源输入端与所述充电接口连接，所述充电机的电源输出端与所述超级电容模组连接。
[0012] 本实用新型通过采用超级电容模组给启动器提供启动电源，而超级电容模组在储 能过程中并不会发生化学反应，即在低温环境使用也不会降低其充放电效率，因此，用超级 电容模组给启动器提供启动电源，保证了车辆启动器在低温环境下也能正常启动。
【附图说明】
[0013] 图1是本实用新型车辆启动装置一实施例的电路结构框图；
[0014] 图2是本实用新型均压电路的结构示意图；
[0015] 图3是本实用新型车辆启动装置另一实施例的电路结构框图。
[0016] 附图标号说明：
[0017] 标.号__名称__标号__名称_ 10__充电机__Ql__第一三极管 20__超级电容模组__Q2__第二三极管 30__控制电路__IUj__可控稳压源 40__启动器__α__第一电容_ 5〇__启动开关__m__第一电阻_ 60__第二开关__R2__第二电阻_ 70__输出反缋电路__R3__第三电阻_ 110 输入整流滤波电路__R4__第四电阻_ 12P__直流变换电路__R5__第五电阻_ 130 输出整流电路 _R6__第六电阻_
[0018] 111 __EMC滤波模块____第七电阻_ 112 __整流模块__M8__第八电阻_ 113 __滤波模块__R9__第九电阻_
[0019] 本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0020] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本 实用新型。
[0021] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部 的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0022] 需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……） 仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如 果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0023] 另外，在本实用新型中涉及"第一"、"第二"等的描述仅用于描述目的，而不能理解 为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、 "第二"的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方 案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合 出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求 的保护范围之内。
[0024] 本发明提供一种车辆启动装置及移动车辆，适用于各种车辆中，尤其是低温环境 下野外作业车辆，可以使车辆在低温环境下正常启动。
[0025] 参照图1，在本实用新型一实施例中，该车辆启动装置包括启动器40及启动开关 50，启动器40包括启动电机（图未示出）和传动装置（图未示出），启动电机通过传动装置连 接车辆的发动机，当启动电机上电启动时，通过传动装置带动发动机运转，而使车辆启动。 其中，启动器40通过启动开关50连接车辆的电池模块。当启动开关50开启时，电池模块输出 电源至启动器40，以实现上电。
[0026]本实施例中，为了实现在低温环境下启动启动器40,电池模块采用超级电容模组 20,超级电容模组20在储能过程中并不会发生化学反应，即在低温环境使用也不会降低其 充放电效率，因此，用超级电容模组20给启动器40提供启动电源，能够保证车辆启动器在低 温环境下也能正常启动。
[0027] 并且，该车辆启动装置还包括用于输入交流电源的充电接口、充电机10及控制电 路30，所述充电机10的电源输入端与所述充电接口连接，所述充电机10的电源输出端与所 述超级电容模组20连接;所述控制电路30与所述超级电容模组20、所述充电机10和所述启 动开关50分别电连接。
[0028] 具体地，所述充电机10,用于将所述充电接口输入的交流电源转换直流电源，以供 所述超级电容模组20储能。
[0029]本实用新型提出的车辆启动装置通过采用超级电容模组20给启动器40提供启动 电源，而超级电容模组20在储能过程中并不会发生化学反应，即在低温环境使用也不会降 低其充放电效率，因此，用超级电容模组20给启动器40提供启动电源，保证了车辆启动器在 低温环境下也能正常启动。
[0030] 本实施例中，优选地，所述超级电容模组20包括正向输出端、反向输出端及多个超 级电容单体，多个所述超级电容单体串联于所述正向输出端和反向输出端之间；每一所述 超级电容单体的两端并联有一均压电路。该均压电路用于所述均压电路用于调整所超级电 容单体的电压，使各所述超级电容单体的电压一致。
[0031] 优选地，参照图2,均压电路包括第一三极管Ql、第二三极管Q2、第一电阻Rl、第二 电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九 电阻R9、第一电容CU可控稳压源Ul以及电压源，其中，所述第一电阻Rl的第一端和所述第 一三极管Ql的发射极分别与所述超级电容单体的正极端连接，所述第一三极管Ql的集电极 经所述第七电阻R7与所述超级电容单体的负极端连接，所述第一三极管Ql的基极、所述第 二电阻R2的第一端和所述第三电阻R3的第一端互连，所述第三电阻R3的第二端与所述超级 电容单体的负极端连接;所述第二电阻R2的第二端、所述第一电阻Rl的第二端、所述第一电 容Cl的第一端和所述可控稳压源Ul的负极互连，所述可控稳压源Ul的控制极、所述第四电 阻R4的第一端、所述第五电阻R5的第一端、所述第六电阻R6的第一端和所述第一电容Cl的 第二端互连，所述可控稳压源Ul的正极和所述第六电阻R6的第二端分别与所述超级电容单 体的负极端连接，所述第五电阻R5的第二端与所述超级电容单体的正极端连接;所述第四 电阻R4的第二端、所述第七电阻R7的第一端和所述第八电阻R8的第一端互连，所述第七电 阻R7的第二端与所述超级电容单体的负极端连接，所述第八电阻R8的第二端与所述第二三 极管Q2的基极连接;所述第二三极管Q2的集电极经所述第九电阻R9与所述超级电容的正极 端连接，所述第二三极管Q2的发射极与所述超级电容单体的负极端连接。
[0032] 本实施例中，所述超级电容模组20电压经所述第五电阻R5、所述第六电阻R6分压 送到所述可控稳压源Ul的控制端，这个分压值在2.5V以下时，所述可控稳压源的负极端相 当于开路，在第一电阻上基本不产生附加压降，这样，由第一电阻RU第二电阻R2、第三电阻 R3在第一三极管Ql基极上的分压不足以使第一三极管Ql导通，因此第二三极管Q2不导通， 电路处于静止(高阻)状态；当第五电阻R5,第六电阻R6分压点等于2.5V时由于第一三极管 Ql内部比较放大器的作用，使第一三极管Ql的集电极端电压下降将在第一电阻Rl上产生最 大值为Uc-2V的压差(Uc为第一三极管Ql集电极电压），对应的第一三极管Ql集电极电压为 2.7V，使第一三极管Ql导通进入放大状态。并驱动第二三极管Q2导通进入放大状态；由于该 电路可控稳压源Ul的控制端电压与第二三极管Q2集电极电流的跨导非常大，当可控稳压源 Ul的控制端所接的分压网络与第二三极管Q2集电极所接的第九电阻连于同一点时，电路的 特性类似稳压二极管特性，在一定程度上将端电压限制在"稳压值"以下，从而保证该超级 电容单体在充电时的电压始终不会过电压。当各个超级电容单体都通过该均压电路处理 后，各个超级电容单体的电压就基本一致。
[0033]本实施例中，所述第一三极管Ql优选为PNP型三极管，所述第二三极管Q2为NPN型 三极管，所述可控稳压源Ul优选为型号为TL431的电子芯片；该实施例中，还可以进一步在 该均压电路的基础上，再增加一组或者多组由第八电阻R8、第九电阻R9、第二三极管Q2组成 的输出电路，构成多级输出方式，以增加输出的转折电流值。
[0034] 优选地，结合图3，所述充电机10包括输入整流滤波电路110、输出整流电路130及 直流变换电路120;所述输入整流电路110的输入端为所述充电机10的电源输入端，所述输 入整流电路110的输出端与所述直流变换电路120的输入端连接;所述直流变换电路120的 输出端与所述输出整流电路130的输入端连接，所述输出整流电路120的输出端与所述充电 机10的电源输出端连接。
[0035] 该实施例中，所述输入整流滤波电路110用于将输入交流电源进行整流、滤波后转 换成直流电源，直流变换电路120用于将该直流电源转换成超级电容模组20的充电电压;输 出整流电路130用于将该充电电压进行整流、滤波后输出。
[0036] 该实施例中，优选地，所述的输入整流滤波电路110包括EMC滤波模块111、整流模 块112及滤波模块113，所述EMC滤波模块111的输入端为所述整流滤波电路110的输入端，所 述EMC滤波模块111的输出端与所述整流模块112的输入端连接，所述整流模块112的输出端 与所述滤波模块113的输入端连接，所述滤波模块113的输出端与所述直流变换电路120的 输入端连接。
[0037]其中，EMC滤波模块111用于滤波输入交流电源中电磁干扰信号;整流模块112用于 EMC滤波模块111处理后的交流电源进行整流，以转换成直流电源;滤波模块113用于对整流 后的直流电源进行滤波处理，滤除直流电源中的杂波信号。
[0038]基于上述实施例，进一步地，所述车辆启动装置还包括控制电路及第二开关60,所 述控制电路30具有电源监测端、控制端，所述控制电路30的电源监测端与所述超级电容模 组20连接，所述控制电路30的PffM输出端与所述充电机10连接;所述第二开关60的输入端与 所述充电接口连接，所述第二开关60的输出端与所述充电机10的电源输入端连接，所述控 制电路的第二控制端与所述第二开关60的受控端连接。
[0039]本实施例中，所述控制电路30通过其电源监测端监测超级电容模组20的充电电 压，在其充电电压高于预设电压时，控制所述第二开关60关断，避免超级电容模组20过充。
[0040] 控制电路30通过HVM输出端输出HVM信号，用以控制充电机10的电源转换效率，在 充电机10的优选实施例中，控制电路30与直流变换电路120连接，通过输出控制信号控制直 流变换电路120的电源转换效率。
[0041] 优选地，所述控制电路30还具有电源端，所述控制电路30的电源端与所述滤波电 路的输出端连接。
[0042]进一步地，所述车辆启动装置还包括输出反馈电路70,所述输出反馈电路70的输 入端与所述充电机10的输出端连接，所述输出反馈电路70的输出端与所述控制电路30的反 馈接收端连接。其中，输出反馈电路70用于将充电机10的输出电压反馈回控制电路30，控制 电路30根据输出反馈电路70反馈的充电机10的输出电压，并根据该输出电压输出相应的 PWM信号，以使充电机I 〇的输出电压恒定。
[0043]以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技 术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种车辆启动装置，包括启动器及启动开关，其特征在于，所述车辆启动装置还包括 用于输入交流电源的充电接口、超级电容模组及充电机，所述超级电容模组通过所述启动 开关连接所述启动器;所述充电机的电源输入端与所述充电接口连接，所述充电机的电源 输出端与所述超级电容模组连接。2. 如权利要求1所述的车辆启动装置，其特征在于，所述超级电容模组包括正向输出 端、反向输出端及多个超级电容单体，多个所述超级电容单体串联于所述正向输出端和反 向输出端之间;每一所述超级电容单体的两端并联有一均压电路。3. 如权利要求2所述的车辆启动装置，其特征在于，所述超级电容单体具有正极端和负 极端;所述均压电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电 阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一电容及可控稳压源，其中，所 述第一电阻的第一端和所述第一三极管的发射极分别与所述超级电容单体的正极端连接， 所述第一三极管的集电极经所述第七电阻与所述超级电容单体的负极端连接，所述第一三 极管的基极、所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端互连，所述第三电阻的第二 端与所述超级电容单体的负极端连接;所述第二电阻的第二端、所述第一电阻的第二端、所 述第一电容的第一端和所述可控稳压源的负极互连，所述可控稳压源的控制极、所述第四 电阻的第一端、所述第五电阻的第一端、所述第六电阻的第一端和所述第一电容的第二端 互连，所述可控稳压源的正极和所述第六电阻的第二端分别与所述超级电容单体的负极端 连接，所述第五电阻的第二端与所述超级电容单体的正极端连接;所述第四电阻的第二端、 所述第七电阻的第一端和所述第八电阻的第一端互连，所述第七电阻的第二端与所述超级 电容单体的负极端连接，所述第八电阻的第二端与所述第二三极管的基极连接;所述第二 三极管的集电极经所述第九电阻与所述超级电容的正极端连接，所述第二三极管的发射极 与所述超级电容单体的负极端连接。4. 如权利要求1所述的车辆启动装置，其特征在于，所述充电机包括输入整流滤波电 路、输出整流电路及直流变换电路;所述输入整流电路的输入端为所述充电机的电源输入 端，所述输入整流电路的输出端与所述直流变换电路的输入端连接;所述直流变换电路的 输出端与所述输出整流电路的输入端连接，所述输出整流电路的输出端与所述充电机的电 源输出端连接。5. 如权利要求4所述的车辆启动装置，其特征在于，所述的输入整流滤波电路包括EMC 滤波模块、整流模块及滤波模块，所述EMC滤波模块的输入端为所述整流滤波电路的输入 端，所述EMC滤波模块的输出端与所述整流模块的输入端连接，所述整流模块的输出端与所 述滤波模块的输入端连接，所述滤波模块的输出端与所述直流变换电路的输入端连接。6. 如权利要求1至5任一项所述的车辆启动装置，其特征在于，所述车辆启动装置还包 括控制电路及第二开关，所述控制电路具有电源监测端、PWM输出端、控制端，所述控制电路 的电源监测端与所述超级电容模组连接，所述控制电路的PWM输出端与所述充电机连接;所 述第二开关的输入端与所述充电接口连接，所述第二开关的输出端与所述充电机的电源输 入端连接，所述控制电路的控制端与所述第二开关的受控端连接。7. 如权利要求6所述的车辆启动装置，其特征在于，所述车辆启动装置还包括输出反馈 电路，所述输出反馈电路的输入端与所述充电机的输出端连接，所述输出反馈电路的输出 端与所述控制电路的反馈接收端连接。8.-种移动车辆，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的车辆启动装置。
【文档编号】H02J7/34GK205544528SQ201620257504
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】曾赣生, 颜璞
【申请人】深圳市德利和能源技术有限公司