專利名稱：一種車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于發(fā)動機技術領域，涉及ー種發(fā)動機啟動輔助裝置。
背景技術：
眾所周知，蓄電池的內(nèi)部直流電阻隨環(huán)境溫度和電池的使用環(huán)境而產(chǎn)生變化，蓄電池的輸出容量亦發(fā)生變化，特別在冬天氣溫在零下25度以下時，電池的容量大幅度下降，導致電池的輸出電壓也會隨之降低。另外，車輛負載是車輛一直工作的設備，例空調(diào)，音響及車燈等，都會進ー步導致蓄電電壓下降。在汽車或摩托車的發(fā)動機啟動時首先需要電池供電給起動電機啟動,但是隨著上述原因?qū)е滦铍姵仉妷合陆刀饐永щy。其原因是起動電機在啟動時的瞬時電流需要平時正常轉(zhuǎn)動時額定電流的幾倍，蓄電池的瞬時電壓也大幅下降，蓄電池性能也變得很差， 如此高倍率放電也對蓄電池造成較大的損傷。為此，在現(xiàn)有技術中采用了將電容器與蓄電池并聯(lián)，在蓄電池放電時電容器分擔蓄電池的大部分電流，從而起到保護和延長蓄電池的壽命。如中國專利公開號為CN201025205公開的ー種汽車輔助啟動裝置，該裝置包括超級電容組，所述超級電容組與汽車蓄電池并聯(lián)。所述超級電容組由多個超級電容單體串聯(lián)而成，或者由多個超級電容單體先并聯(lián)然后再串聯(lián)組合而成。所述超級電容組的正負極可以通過導線直接連接到所述蓄電池的正負極或者通過點煙器與蓄電池并聯(lián)。本實用新型的汽車輔助啟動裝置能夠增強汽車的啟動能力，而且還能夠為汽車中的電器提供良好的濾波穩(wěn)壓作用。但是，雖然將超級電容并聯(lián)在蓄電池上能夠延長蓄電池壽命和提供發(fā)動機的起動性能，但是依然存在如下缺陷在現(xiàn)有技術中采用了將超級電容器與蓄電池并聯(lián)，超級電容器電壓必須略高于蓄電池電壓。由于エ藝原因，單只超級電容的額定工作電壓一般在2. 5V至2. 7V左右，所以在應用中需要很多只進行串聯(lián)使用。例如為增加起動容量，將超級電容器并在48V電動車電池中，假設超級電容器需50V25F，按單只2. 5V超級電容串聯(lián)，公式總電壓=各串聯(lián)電容器電壓和，即E=V1+V2+V3......總電容量的倒數(shù)=各串聯(lián)電容量倒數(shù)和即1/CT=1/C1+1/C2+......要達到50V25F超級電容器則需2. 5V500F共20只串聯(lián)。在應用中需要大量的串聯(lián)，這對體積、造價帶來極大的考驗。由于應用中常需要大電流充放電，串聯(lián)中的各個單體電容器上電壓是否一致是至關重要的。由于串聯(lián)回路每個超級電容器単體容量很難保證100%相同，也很難保證每個單體漏電也相同，這樣就會導致串聯(lián)回路的每個單體充電電壓不同，可能會導致電容器過壓損壞，因此采取更多的串聯(lián)只數(shù)來解決問題是不可取的。其次，為保證串聯(lián)連接的可靠性，每只超級電容器必須附加均壓電路，也是超級電容使用最需要注意的問題。為了減少超級電容器均壓電路的漏電流，一般釆用電子式均壓電路，超級電容器串聯(lián)只數(shù)越多，則電路越復雜、體積越大、成本亦越高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有的技術存在上述問題，提出了一種發(fā)動機啟動裝置，該發(fā)動機啟動裝置能夠提高蓄電池的使用壽命，穩(wěn)定和提高蓄電池電壓下降時的發(fā)動機起動性能，電路結(jié)構簡單，若本啟動裝置損壞也不影響原有發(fā)動機的正常啟動。本實用新型通過下列技術方案來實現(xiàn)ー種車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置，與蓄電池連接，包括與發(fā)動機機械連接的起動機和用于控制起動機轉(zhuǎn)動的起動繼電器，其特征在干，本輔助起動裝置包括超級電容器、轉(zhuǎn)換電路和用于將大電流轉(zhuǎn)換為小電流及電壓可變的DC/DC變換器，DC/DC變換器的輸入端與蓄電池正極連接，在起動繼電器斷開時所述的超級電容器正極連接DC/DC變換器輸出端，超級電容器負極通過上述的轉(zhuǎn)換電路連接蓄電池負極形成充電回路，同時蓄電池正極通過轉(zhuǎn)換電路連接起動繼電器、起動機形成預備初始啟動回路，在所述的起動繼電器接通時上述的轉(zhuǎn)換電路斷開充電回路和預備初始啟動回·路，并且超級電容器的正極通過轉(zhuǎn)換電路連接起動繼電器，超級電容器的負極通過轉(zhuǎn)換電路連接蓄電池正極形成增壓啟動回路。本實用新型主要體現(xiàn)將超級電容器設計在補充電壓中并小電流充電，起動時超級電容器與現(xiàn)有蓄電池ニ電壓相加后，以大電流快速起動的目的。因此超級電容器電壓不高，其體積可以做小，則對本裝置減少體積和降低成本帶來極大受益。本車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置在發(fā)動機啟動前和發(fā)動機啟動后，串聯(lián)在回路中的起動繼電器斷開，超級電容器正極經(jīng)DC/DC變換器與蓄電池正極聯(lián)接，其負極經(jīng)轉(zhuǎn)換電路與蓄電池負極連接形成回路，蓄電池通過DC/DC變換器將蓄電池輸出的大電流轉(zhuǎn)換為小電流對超級電容器進行充電，直至超級電容充滿。同時蓄電池正極又通過轉(zhuǎn)換電路聯(lián)接起動繼電器形成預備初始起動回路。在發(fā)動機啟動時，啟動繼電器的線圈得電使起動繼電器閉合，轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)啟動，超級電容器經(jīng)轉(zhuǎn)換電路使其串聯(lián)在蓄電池正極及起動繼電器之間，形成增壓啟動回路，使蓄電池和超級電容器的電壓相加來啟動發(fā)動機，提高了原有蓄電池的電壓，且至啟動結(jié)束時轉(zhuǎn)換電路使超級電容器轉(zhuǎn)充電狀態(tài)，蓄電池又通過轉(zhuǎn)換電路聯(lián)接起動繼電器形成預備初始起動回路，為再次啟動準備。因此，在蓄電池因天氣寒冷或者老化而導致電壓下降時，也能因為超級電容器額外提供的電壓而正常啟動，提高啟動效率。在上述的車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置中，所述的轉(zhuǎn)換電路包括單向ニ極管、能夠與起動繼電器同步動作的第一繼電器常閉觸點、第二繼電器常閉觸點和第一繼電器常開觸點，上述的第一繼電器常閉觸點連接在所述蓄電池正極和起動繼電器之間，第一繼電器常閉觸點與起動繼電器的連接節(jié)點為第一節(jié)點，上述的第一繼電器常開觸點連接在所述蓄電池正極和超級電容器的負極之間，上述的第二繼電器常閉觸點連接在所述超級電容器的負極和蓄電池負極之間，所述單向ニ極管的陽極連接所述超級電容器的正極，單向ニ極管的陰極連接在上述的第一節(jié)點上。單向ニ極管防止蓄電池直接對超級電容器進行充電。第一繼電器常閉觸點閉合，蓄電池、啟動繼電器和起動機構成預備初始啟動回路；第二繼電器常閉觸點閉合以及第一繼電器常開觸點斷開，蓄電池、DC/DC變換器和超級電容器構成充電回路；第一繼電器常開觸點閉合，其他觸點斷開，蓄電池、超級電容器、啟動繼電器、起動機構成增壓啟動回路。在上述的車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置中，所述的第一節(jié)點和起動繼電器之間串接有能檢測起動機電流的電流檢測器，電流檢測器信號端連接有繼電器控制單元，所述的繼電器控制単元內(nèi)設有能夠控制第一繼電器常閉觸點、第二繼電器常閉觸點和第一繼電器常開觸點同時動作的驅(qū)動繼電器，在起動繼電器閉合時電流檢測器檢測到起動機電流并轉(zhuǎn)換電壓后發(fā)出給繼電器控制單元，繼電器控制單元指令該繼電器動作，控制第一繼電器常閉觸點和第二繼電器常閉觸點的斷開以及第一繼電器常開觸點的閉合，在電流檢測器發(fā)出的信號小于繼電器控制單元所設定的驅(qū)動電壓時該繼電器失電使第一繼電器常閉觸點、第二繼電器常閉觸點和第一繼電器常開觸點復位。在上述的車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置中，本輔助啟動裝置包括了用于連接電池正極的輸入樁頭、用于連接起動機的連接輸出樁頭和用于連接電池負極的負極樁頭，所述輸入樁頭為DC/DC變換器輸入端、第一繼電器常閉觸點和第一繼電器常開觸點的共同連接部；所述輸出樁頭為電流檢測器的輸出端；所述負極樁頭為第二繼電器常閉觸點與繼電器控制單元負極的共同連接部。通過輸入樁頭、輸出樁頭和負極樁頭可以快速將本輔助啟動 裝置安裝起來，無需專業(yè)的人員進行安裝。在上述的車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置中，所述的繼電器控制単元還設置了電壓檢測模塊、給定電壓模塊和電路控制部，電壓檢測模塊用于檢測蓄電池的當前電壓并形成反饋電壓輸送給電路控制部，電路控制部計算反饋電壓與設定電壓的差值形成給定電壓，電路控制部將給定電壓送入到給定電壓模塊中，給定電壓模塊控制DC/DC變換器輸出與給定電壓值相同的電壓。電路控制部根據(jù)車輛的蓄電池額定電壓預先設置設定電壓。蓄電池根據(jù)已消耗或者剛充滿電的電壓不等，由電壓檢測模塊檢測出，其反饋電壓與預先設置設定電壓進行比較后由電路控制部實行，送入給定電壓模塊得出給定電壓。在上述的車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置中，所述第一繼電器常閉觸點兩端并聯(lián)有ニ極管，所述ニ極管的陽極與第一繼電器常閉觸點輸入端連接，ニ極管的陰極與第一節(jié)點連接。作為DC/DC變換器的第一種方案，在上述的車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置中，所述的DC/DC變換器包括單向型或雙向型逆變斬波開關電路和開關變換元件，單向型或雙向型逆變斬波開關電路與開關變換元件連接，開關變換電路13a的輸出端為DC/DC變換器2的輸出端，單向型或雙向型逆變斬波開關電路釆用恒流定壓控制。作為DC/DC變換器的第二種方案，在上述的車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置中，所述的DC/DC變換器包括線性型電壓控制電路和直流變換元件，線性型電壓控制電路與直流變換元件連接，線性型電壓控制電路釆用恒流定壓控制。在DC/DC變換器是第二種方案的情況下，在上述的車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置中，所述的超級電容器包括第一超級電容和第二超級電容以及與啟動繼電器同步動作的第三繼電器常閉觸點、第二繼電器常開觸點、第三繼電器常開觸點，所述第一超級電容和第二超級電容之間通過第三繼電器常閉觸點連接，所述第一超級電容的正極連接第二繼電器常開觸點上端，第二繼電器常開觸點下端連接第二超級電容的正極，所述第一超級電容的負極連接第三繼電器常開觸點上端，第三繼電器常開觸點下端連接第二超級電容的負極，所述超級電容器在起動繼電器斷開時第三繼電器常閉觸點為閉合，第二繼電器常開觸點、第三繼電器常開觸點為分開，第一超級電容和第二超級電容成串聯(lián)連接，所述超級電容器在起動繼電器閉合時第三繼電器常閉觸點為分開，第二繼電器常開觸點、第三繼電器常開觸點為閉合，第一超級電容和第二超級電容成并聯(lián)連接。通過上述的結(jié)構是實現(xiàn)可降低超級電容的充電電流或者加快充電速度。與現(xiàn)有技術相比，本車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置具有如下優(yōu)點I、利用車輛本身的蓄電池通過DC/DC變換器向超級電容器緩慢小電流充電，這樣可以提高蓄電池的使用壽命，因為通常情況下向超級電容器充電時，超級電容器的充電電流要遠大于蓄電池的充電電流。同時在車輛啟動時，蓄電池和超級電容器串聯(lián)而電壓相加向起動機大電流放電，極大提供了啟動功率，特別在冬天，解決了寒冷天氣蓄電池電壓下降而引起的起動困難現(xiàn)象，適用于蓄電池老化電量下降等場合，也能夠延長蓄電池的使用壽命。2、本實用新型DC/DC變換器還可根據(jù)超級電容器的容量大小，若超級電容器容量大充電電流也大，DC/DC變換器電壓變換差距小釆用線性恒流定壓電路，具有其精度高、結(jié)構簡單、故障率低等特點。若超級電容器容量小，充電電流也小，DC/DC變換器電壓變換差距大釆用逆變型開關恒流定壓電路，具有其體積小，效率高。3、不改變“車輛負載”本體內(nèi)各部件引線，只斷開電池正極樁頭與原線端串接本輔助啟動裝置即可。一般“車輛負載”電池周邊都有一定的空間位置，不需專業(yè)裝卸及培訓，具有裝卸方便、維修難度低的優(yōu)點，同時本實用新型的超級電容器、繼電器等元件在運行中損壞或者電路不動作都不影響原有車輛正常工作，保障性高。

圖I是本實用新型車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置的電路原理框圖。圖2是本實用新型車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置的具體結(jié)構電路圖。圖3是本實用新型車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置的自動控制電路圖。圖4是在圖3的基礎上優(yōu)化的電路圖。圖5是本實用新型車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置中DC/DC變換器的原理框圖。圖6是本實用新型車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置中DC/DC變換器原理框圖和超級電容器電路圖。圖中，I、蓄電池；2、DC/DC變換器；3、超級電容器；4、第二繼電器常閉觸點；5、第一繼電器常閉觸點；6、第一繼電器常開觸點；7、單向ニ極管；8、電流檢測器；9、車輛負載；9a、起動繼電器；％、起動機；9c、車輛其它部件；10、繼電器控制單元；11、電壓檢測模塊；12、給定電壓模塊；13a、開關變換元件；13b、直流變換元件；14、單向型或雙向型逆變斬波開關電路；15、線性型電壓控制電路；16、第二繼電器常開觸點；17、第三繼電器常開觸點；18、第三繼電器常閉觸點；19、第一超級電容；20、第二超級電容；21、ニ極管；22、蓄電池正極；23、輸入樁頭；24、輸出樁頭；25、原線端；26、電池負極；27、負極樁頭。
具體實施方式
以下是本實用新型的具體實施例，并結(jié)合附圖對本實用新型的技術方案作進ー步的描述，但本實用新型并不限于這些實施例。[0038]實施例I :如圖I是ー種車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置，與蓄電池I連接，包括與發(fā)動機機械連接的起動機9b和用于控制起動機9b轉(zhuǎn)動的起動繼電器9a，車輛其它部件9c與起動機9b和起動繼電器9a并聯(lián)，車輛其它部件9c和起動器共同構成車輛負載9，該起動器蓄電池I用于對啟動單元和車輛其它部件9c供電。本輔助啟動裝置包括超級電容器3、轉(zhuǎn)換電路和用于將大電流轉(zhuǎn)換為小電流及電壓可變的DC/DC轉(zhuǎn)換器2，DC/DC變換器2的輸入端與蓄電池I正極連接，在起動繼電器9a斷開時超級電容器3正極連接DC/DC變換器2輸出端，超級電容器3負極通過轉(zhuǎn)換電路連接在蓄電池I負極形成充電回路，同時蓄電池I正極 通過轉(zhuǎn)換電路連接起動繼電器9a、起動機9b形成預備初始啟動回路，所述的起動繼電器9a接通時轉(zhuǎn)換電路斷開其充電回路和預備初始啟動回路，并且超級電容器3的正極通過轉(zhuǎn)換電路連接起動繼電器9a，超級電容器3的負極通過轉(zhuǎn)換電路連接蓄電池I正極形成增壓啟動回路。具體來說,如圖2所示,轉(zhuǎn)換電路包括單向ニ極管7、能夠與起動繼電器9a同步動作的第一繼電器常閉觸點5、第二繼電器常閉觸點4和第一繼電器常開觸點6，第一繼電器常閉觸點5連接在蓄電池I正極和起動繼電器9a之間，第一繼電器常閉觸點5與起動繼電器9a的連接節(jié)點為第一節(jié)點，第一繼電器常開觸點6連接在蓄電池I正極和超級電容器3的負極之間，第二繼電器常閉觸點4連接在超級電容器3的負極和蓄電池I負極之間，單向ニ極管7的陽極連接超級電容器3的正極，單向ニ極管7的陰極連接在第一節(jié)點上。在正常狀態(tài)下，蓄電池I通過第一繼電器常閉觸點5對其它車輛負載9c供電，同時蓄電池I與起動繼電器9a連接形成預備初始啟動回路，蓄電池I通過DC/DC變換器2對超級電容器3充電，形成充電回路。要啟動時，接通起動繼電器9a的線圈，使起動繼電器9a的常開觸點閉合，轉(zhuǎn)換電路同時轉(zhuǎn)換，斷開第一繼電器常閉觸點5和第二繼電器常閉觸點4，接通第一繼電器常開觸點6，蓄電池I正極通過第一繼電器常開觸點6閉合與超級電容器3負極連接，超級電容器3正極連接單向ニ極管7陽極，單向ニ極管7陰極連接起動繼電器9a，起動繼電器9a連接起動機％，形成啟動回路。這使蓄電池I的電壓與超級電容器3的電壓相串接而增加，經(jīng)單向ニ極管7施加到車輛負載9內(nèi)部的起動機9b上，達到大容量快速起動的目的，使車輛順暢發(fā)動。與現(xiàn)有的僅施加蓄電池I的電壓情況相比有更高的電壓，達到更大的起動容量，極大地提高了起動性能。啟動后，起動繼電器9a斷開，轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換，第一繼電器常閉觸點5閉合、第二繼電器常閉觸點4閉合和第一繼電器常開觸點6斷開，蓄電池I經(jīng)DC/DC變換器2向超級電容器3充電，并且蓄電池I也能通過第一繼電器常閉觸點5向車輛其它部件9c供電以及起動機9b恢復預備初始起動回路。超級電容器3的電壓由于車輛負載9內(nèi)部起動機9b的放電而電壓下降，但通過DC/DC變換器2的能夠再次進行充電。另外，還可以通過車輛行駛時，車輛負載9內(nèi)部車輛其它部件9c如發(fā)電機發(fā)電向超級電容器3再充電，以用作下次再起動時超級電容器3的能量儲存，有效地應用再生能力。蓄電池I在多種原因會造成電量下降，如忘記關車燈等車輛負載消耗電カ等情況下，蓄電池I電壓下降發(fā)動機無法起動時也可使發(fā)動機起動。即將蓄電池I的能量充入超級電容器3，并與蓄電池I電壓相加后施加到起動機％，與通常僅使用蓄電池I的車輛相比，可以提高電池下降時的發(fā)動機起動性能。車輛負載9內(nèi)部起動機9b起動時，大至數(shù)千安的大電流1-3秒瞬間通過，但超級電容器3可經(jīng)過數(shù)十倍的時間進行小電流充電便可，實現(xiàn)了大電流放電，小電流充入，實現(xiàn)了發(fā)動機起動裝置的小型化。例如，用在48V電動車電池中，將超級電容器3串在48V電動車電池中，因二者串聯(lián)放電，超級電容器3容量選擇與蓄電池I相同放電量，釆用超級電容器5V 50F與電動車48V電池串聯(lián)等于53V起動，減少了起動時的壓降，即可達到更大的起動容量。5V 50F超級電容器只要2只2. 5V 100F串聯(lián)，而充電可選擇起動時十分之ー電流就可達到目的。實施例2 如圖3所述，圖3在圖2的基礎上增加了繼電器控制單元10，用于實現(xiàn)轉(zhuǎn)換電路 的自動轉(zhuǎn)換。在繼電器控制單元10內(nèi)設有能夠控制第一繼電器常閉觸點5、第二繼電器常閉觸點4和第一繼電器常開觸點6同時動作的驅(qū)動繼電器，第一節(jié)點和起動繼電器9a之間串接有能檢測起動機％電流的電流檢測器8，電流檢測器8信號端連接有繼電器控制單元10，在起動繼電器9a閉合時電流檢測器8檢測到起動機9b電流并轉(zhuǎn)換電壓后發(fā)出給繼電器控制單元10，繼電器控制單元10指令該繼電器動作，控制第一繼電器常閉觸點5和第二繼電器常閉觸點4的斷開以及第一繼電器常開觸點6的閉合，在電流檢測器8發(fā)出的信號小于繼電器控制單元10所設定的驅(qū)動電壓時該繼電器失電使第一繼電器常閉觸點5、第二繼電器常閉觸點4和第一繼電器常開觸點6復位。在發(fā)動機啟動時，啟動電流増大，電流檢測器8檢測到起動機9b電流并轉(zhuǎn)換電壓后發(fā)出給繼電器控制單元10并指令該繼電器動作，控制第一繼電器常閉觸點5和第二繼電器常閉觸點4斷開以及第一繼電器常開觸點6閉合，且至上述的起動機9b電流恢復正常電流，起動機9b電流少于繼電器控制單元10所設定的驅(qū)動電壓時，繼電器復位使第一繼電器常閉觸點5和第二繼電器常閉觸點4閉合以及第一繼電器常開觸點6斷開。通過這種自動控制的轉(zhuǎn)換電路可實現(xiàn)超級電容器3放電狀態(tài)和充電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，利用檢測起動機9b啟動電流而產(chǎn)生的信號電流作為驅(qū)動繼電器進行動作，簡化了電路結(jié)構，提高了利用率。電流檢測器8可利用電阻或利用霍爾Ie作為檢測電流。繼電器控制單元10還設置了電壓檢測模塊11、給定電壓模塊12和電路控制部。電路控制部根據(jù)車輛的蓄電池額定電壓，預先設置設定電壓。電壓檢測模塊11負責檢測蓄電池I的當前電壓，形成反饋電壓，輸送給電路控制部。電路控制部計算反饋電壓與設定電壓的差值，形成給定電壓。電路控制部將給定電壓送入到給定電壓模塊12中。給定電壓模塊控制DC/DC變換器2輸出與給定電壓值相同的電壓。發(fā)動機初始起動前，根據(jù)各類車輛負載蓄電池I需配置超級電容器3的電壓，在繼電器控制単元10內(nèi)部設置的電路控制部里調(diào)節(jié)好設定電壓，蓄電池I根據(jù)所已消耗或者剛充滿電的電壓不等，由電壓檢測模塊11檢測出，其反饋電壓與預先設置設定電壓進行比較后由控制部實行，送入給定電壓模塊12得出給定電壓，將給定電壓輸入DC/DC變換器2，使DC/DC變換器2輸出所需要的超級電容器3充電電壓。超級電容器3按照所需電壓充滿時，給定電壓模塊12又指令DC/DC變換器2停止工作。例如汽車是12V蓄電池1，為增加起動容量，要求起動機9b的起動空載電壓設定15V,蓄電池I現(xiàn)已消耗只有10V，則比較后得出超級電容器3為5V充電電壓，又如剛充滿電的電池電壓為12. 5V，則比較后超級電容3應得出2. 5V充電電壓。如上所述，若對起動機9b起動時施加達到蓄電池I額定電壓范圍內(nèi)的最大電壓，則可以提高起動機9b的起動轉(zhuǎn)矩，因此能夠提高發(fā)動機的起動性能。實施例3 實施例3是在實施例2的基礎上增加改進，如圖3所示，本輔助啟動裝置包括用于連接電池正極的輸入樁頭、連接輸出樁頭和負極樁頭，所述輸入樁頭23為DC/DC變換器2輸入端、第一繼電器常閉觸點5和第一繼電器常開觸點6的共同連接部；所述輸出樁頭24為電流檢測器8的輸出端；所述負極樁頭27為第二繼電器常閉觸點4與繼電器控制單元10負極的共同連接部。只要將車輛負載9的通向電池I正極樁頭原線端25與電池I的正極樁頭22斷開，接至本實施的輸出樁頭24，另用ー根短粗導線將蓄電池I正極樁頭22與本實施的輸入樁頭23連接，再一根細導線將電池負極26 (公共搭鐵線)與本實施負極樁頭 27連接就可，由于車輛電池I的周邊都有一定的空余位量，能任意本實施安裝，無須更動或引出車輛負載9其它部件C引線，亦無須專人培訓、安裝和卸下，極大的普及了使用范圍。實施例4 實施例4是在實施例2或者實施例3的基礎上增加的改進，如圖4所示，第一繼電器常閉觸點5兩端并聯(lián)有ニ極管21，所述ニ極管21的陽極與第一繼電器常閉觸點5輸入端連接，21的陰極與第一節(jié)點連接。啟動時，蓄電池I與超級電容器3的電壓由于第一繼電器常開觸點6閉合而疊加，通過電流檢測部件8向車輛負載9內(nèi)部起動機9b放電，超級電容器3的電荷由于起動機9b的電流放電而電壓下降，若超級電容器3的電壓降到零伏時，起動機9b仍有電流通過時，因線路中原第一繼電器常閉觸點5已分開，蓄電池I的電流經(jīng)第一繼電器常開觸點6仍在閉合下，通過單向ニ極管7、電流檢測器8及起動機9b的回路向超級電容器3反向充電。而第一繼電器常閉觸點5并接ニ極管21后，超級電容器3因有ニ極管21的箝位而無反向電壓，有效保護超級電容器3。由于超級電容器3若有反充電時，起動機％則成為超級電容器3的電流通路，則對起動機9b仍在起動則性能是不利的，并接了ニ極管21后，對起動機9b繼續(xù)通過電流打開了通路。ニ極管21與第一繼電器常閉觸點5并接，第一繼電器常閉觸點5在平時車輛行駛時是蓄電池I與車輛負載9內(nèi)部其它負載9c的通路,若需起動時開始電流通過第一繼電器常閉觸點5，待起動電流檢測到蓄電池I的設定范圍后，第一繼電器常閉觸點5分開，蓄電池I與超級電容器3的電壓相加后施加到起動機9b中，起動電流是經(jīng)單向ニ極管7流過。待起動機9b恢復到正常電流后第一繼電器常閉觸點5才閉合復位。蓄電池I正極與起動機9b之間串接第一繼電器常閉觸點5，又并接了一只ニ極管21作雙重保護，第一繼電器常閉觸點5平時都處在通路狀態(tài)，若本裝置已安裝在車輛中如不用或者本設施電路損壞而繼電器常閉觸點5不動作，都不影響車輛負載9的正常工作，即使第一繼電器常閉觸點5起動結(jié)束后因電路失效而不閉合還原或者該觸點燒壞，ニ極管21成為電池I與車輛負載9的通路，仍有效保障了車輛正常運行。實施例5 圖5圖6是對本實用新型實施例4進行說明例12伏、24伏汽車配置的蓄電池容量大，一般都在60安時以上，其啟動電流亦很大，有時超過10多倍，啟動時壓降很大，配置的超級電容容量大充電電流亦很大。但36V、48V電動車配置的蓄電池，則容量一般都在25安時以下，啟動電流只有2倍左右，配置的超級電容容量小充電電流亦小。綜合上述原因，DC/DC變換器結(jié)構選擇超級電容器容量小充電電流小，或者DC/DC變換器變換壓差大，采用逆變斬波型恒流定壓開關電路；超級電容器容量大充電電流大，或者DC/DC變換器變換壓差小，采用線性型恒流定壓直流電路。實施例5是對實施例4的進ー步改進，如圖5，所述的DC/DC變換器2包括單向型或雙向型逆變斬波開關電路14和開關變換電路13a，單向型或雙向型逆變斬波開關電路14與開關變換電路13a連接，開關變換電路13a的輸出端為DC/DC變換器2的輸出端。本裝置如用在電池36V、12A/n電動車上，超級電容器3假設增加5V電壓與蓄電池I電壓串聯(lián)用于電動車起步發(fā)動，DC/DC變換器2的輸入電壓36V和輸出電壓5V變換壓差較大，但超級電容器3充電電流小，單向型或雙向型逆變斬波開關電路14釆用恒流定壓控制，具有變換效率高、功耗低、體積小、成本低的特點。實施例6 實施例6是對實施例4的另ー改進，圖6所述的DC/DC變換器2包括線性型電壓 控制電路15和直流變換元件13b，線性型電壓控制電路15與直流變換元件13b連接，線性型電壓控制電路15釆用恒流定壓控制。用在超級電容器容量大，充電電流也大，DC / DC變換器2變換電壓差距小的電路。為了進ー步減少充電電流并保持充電時間不變，將超級電容器3充電時串聯(lián)，啟動時并聯(lián)方法。圖6所述的超級電容器3包括第一超級電容19和第二超級電容20以及與啟動繼電器同步動作的第三繼電器常閉觸點18、第二繼電器常開觸點16、第三繼電器常開觸點17，所述第一超級電容19和第二超級電容20之間通過第三繼電器常閉觸點18連接，所述第一超級電容19的正極連接第二繼電器常開觸點16上端，第二繼電器常開觸點16下端連接第二超級電容20的正極，所述第一超級電容19的負極連接第三繼電器常開觸點17上端，第三繼電器常開觸點17下端連接第二超級電容20的負極，所述超級電容器3在起動繼電器9a斷開時第三繼電器常閉觸點18為閉合，第二繼電器常開觸點16、第三繼電器常開觸點17為分開，第一超級電容19和第二超級電容20成串聯(lián)連接，所述超級電容器3在起動繼電器9a閉合時第三繼電器常閉觸點18為分開，第二繼電器常開觸點16、第三繼電器常開觸點17為閉合，第一超級電容19和第二超級電容20成并聯(lián)連接。通過上述的結(jié)構亦可實現(xiàn)加快超級電容的充電速度。本超級電容器3用在蓄電池12伏100A/h的汽車中，因起動電流倍數(shù)大，超級電容器3果設增加5V電壓與蓄電池I電壓串聯(lián)來發(fā)動車載起動機％，為了提高線性電源的轉(zhuǎn)換效率，減少DC/DC變換器2的ニ電壓差，將超級電容器3分為ニ組串聯(lián)充電為10V，DC/DC為12V\10V變換壓差少可將充電恒流電流減少一半，線性電源以其精度高、結(jié)構簡單、故障率低等特點。實施例I 實施例I與實施例I相同，不同點在于所述轉(zhuǎn)換電路可以采用如圖I所示的轉(zhuǎn)換電路結(jié)構，為雙刀雙擲的轉(zhuǎn)換開關。為了實現(xiàn)自動控制，可以將雙刀雙擲的轉(zhuǎn)換開關與電磁繼電器連接。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超 越所附權利要求書所定義的范圍。
權利要求1.ー種車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置，與蓄電池(I)連接，包括與發(fā)動機機械連接的起動機(9b)和用于控制起動機(9b)轉(zhuǎn)動的起動繼電器(9a)，其特征在于，本輔助起動裝置還包括超級電容器(3)、轉(zhuǎn)換電路和用于將大電流轉(zhuǎn)換為小電流及電壓可變的DC/DC轉(zhuǎn)換器(2)，DC/DC變換器(2)的輸入端與蓄電池(I)正極連接，在起動繼電器(9a)斷開時超級電容器(3)正極連接DC/DC變換器(2)輸出端，超級電容器(3)負極通過轉(zhuǎn)換電路連接在蓄電池⑴負極形成充電回路，同時蓄電池⑴正極通過轉(zhuǎn)換電路連接起動繼電器(9a)、起動機(9b)形成預備初始啟動回路，所述的起動繼電器(9a)接通時轉(zhuǎn)換電路斷開其充電回路和預備初始啟動回路，并且超級電容器(3)的正極通過轉(zhuǎn)換電路連接起動繼電器(9a)，超級電容器(3)的負極通過轉(zhuǎn)換電路連接蓄電池(I)正極形成增壓啟動回路。
2.根據(jù)權利要求I所述的車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)換電路包括單向ニ極管(7)、能夠與起動繼電器(9a)同步動作的第一繼電器常閉觸點(5)、第二繼電器常閉觸點(4)和第一繼電器常開觸點(6)，第一繼電器常閉觸點(5)連接在蓄電池(I)正極和起動繼電器(9a)之間，第一繼電器常閉觸點(5)與起動繼電器(9a)的連接節(jié)點為第一節(jié)點，第一繼電器常開觸點(6)連接在蓄電池(I)正極和超級電容器(3)的負極之間，第二繼電器常閉觸點(4)連接在超級電容器(3)的負極和蓄電池(I)負極之間，單向ニ極管(7)的陽極連接超級電容器(3)的正極，單向ニ極管(7)的陰極連接在第一節(jié)點上。
3.根據(jù)權利要求2所述的車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置，其特征在干，所述的第一節(jié)點和起動繼電器(9a)之間串接有能檢測起動機(9b)電流的電流檢測器(8)，電流檢測器(8)信號端連接有繼電器控制單元(10)，在起動繼電器(9a)閉合時電流檢測器(8)檢測到起動機(％)電流并轉(zhuǎn)換電壓后發(fā)出給繼電器控制單元(10)，繼電器控制單元(10)指令該繼電器動作，控制第一繼電器常閉觸點(5)和第二繼電器常閉觸點(4)的斷開以及第一繼電器常開觸點(6)的閉合，在電流檢測器⑶發(fā)出的信號小于繼電器控制單元(10)所設定的驅(qū)動電壓時該繼電器失電使第一繼電器常閉觸點(5)、第二繼電器常閉觸點(4)和第一繼電器常開觸點(6)復位。
4.根據(jù)權利要求3所述的車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置，其特征在于，所述的繼電器控制単元(10)還設置了電壓檢測模塊(11)、給定電壓模塊(12)和電路控制部，電壓檢測模塊(11)用于檢測蓄電池的當前電壓并形成反饋電壓輸送給電路控制部，電路控制部計算反饋電壓與電路控制內(nèi)的設定電壓的差值形成給定電壓，電路控制部將給定電壓送入到給定電壓模塊(12)中，給定電壓模塊(12)控制DC/DC變換器(2)輸出與給定電壓值相同的電壓。
5.根據(jù)權利要求I至4任意ー項所述的車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置，其特征在于，所述第一繼電器常閉觸點(5)兩端并聯(lián)有ニ極管(21)，所述ニ極管(21)的陽極與第一繼電器常閉觸點(5)輸入端連接，ニ極管(21)的陰極與第一節(jié)點連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置，其特征在于，本輔助啟動裝置包括了用于連接電池正極的輸入樁頭(23)、用于連接起動機(9b)的連接輸出樁頭(24)和用于連接電池負極的負極樁頭(27)，所述的輸入樁頭(23)為DC/DC變換器(2)輸入端、第一繼電器常閉觸點(5)和第一繼電器常開觸點￠)的共同連接部；所述輸出樁頭(24)為電流檢測器(8)的輸出端；所述的負極樁頭(27)為第二繼電器常閉觸點(4)與繼電器控制單元(10)負極的共同連接部。
7.根據(jù)權利要求6所述的車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置，其特征在于，所述的DC/DC變換器(2)包括單向型或雙向型逆變斬波開關電路(14)和開關變換電路(13a)，單向型或雙向型逆變斬波開關電路(14)與開關變換電路(13a)連接，開關變換電路(13a)的輸出端為DC/DC變換器(2)的輸出端，單向型或雙向型逆變斬波開關電路(14)釆用恒流定壓控制。
8.根據(jù)權利要求7所述的車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置，其特征在于，所述的DC/DC變換器(2)包括線性型電壓控制電路(15)和直流變換元件(13b)，線性型電壓控制電路(15)與直流變換元件(13b)連接，線性型電壓控制電路(15)釆用恒流定壓控制。
9.根據(jù)權利要求8所述的車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置，其特征在于，所述的超級電容器(3)包括第一超級電容(19)和第二超級電容(20)以及與啟動繼電器同步動作的第三繼電器常閉觸點(18)、第二繼電器常開觸點(16)、第三繼電器常開觸點(17)，所述第一超級電容(19)和第二超級電容(20)之間通過第三繼電器常閉觸點(18)連接，所述第一超級電容(19)的正極連接第二繼電器常開觸點(16)上端，第二繼電器常開觸點(16)下端連接第ニ超級電容(20)的正極，所述第一超級電容(19)的負極連接第三繼電器常開觸點(17)上端，第三繼電器常開觸點(17)下端連接第二超級電容(20)的負極，所述超級電容器(3)在起動繼電器(9a)斷開時第三繼電器常閉觸點(18)為閉合，第二繼電器常開觸點(16)、第三繼電器常開觸點(17)為分開，第一超級電容(19)和第二超級電容(20)成串聯(lián)連接，所述超級電容器(3)在起動繼電器(9a)閉合時第三繼電器常閉觸點(18)為分開，第二繼電器常開觸點(16)、第三繼電器常開觸點(17)為閉合，第一超級電容(19)和第二超級電容(20)成并聯(lián)連接。
專利摘要本實用新型提供了一種車輛發(fā)動機的輔助啟動裝置，屬于發(fā)動機技術領域。它解決了現(xiàn)有技術因蓄電池電量下降而不能正常啟動發(fā)動機的問題。本裝置與蓄電池連接，包括起動機、起動繼電器、超級電容器、轉(zhuǎn)換電路和DC/DC變換器，DC/DC變換器輸入端與蓄電池正極連接，在起動繼電器斷開時超級電容器、DC/DC變換器、蓄電池負極形成充電回路，同時蓄電池正極通過轉(zhuǎn)換電路連接起動繼電器、起動機形成預備初始啟動回路，在起動繼電器接通時轉(zhuǎn)換電路斷開充電回路和預備初始啟動回路，超級電容器正極通過轉(zhuǎn)換電路連接起動繼電器，負極通過轉(zhuǎn)換電路連接蓄電池正極形成增壓啟動回路。該裝置能夠穩(wěn)定和提高蓄電池電壓下降時的發(fā)動機起動性能。
文檔編號F02N11/14GK202628356SQ20122027648
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權日2012年6月8日
發(fā)明者湯如法, 湯宇峰, 許世英 申請人:湯如法