一种内燃机车辆电气系统及其供电方法技术方案

本发明专利技术涉及一种内燃机车辆电气系统及其供电方法，本发明专利技术的内燃机车辆电气系统采用组合式超级电池提供电能，包括功率单元和能量单元，能量单元输出端供电连接车载耗电装置，功率单元输出端供电连接启动电机，功率单元和能量单元输出端之间连接有隔离单元，用于在功率单元为启动电机供电时，断开功率单元与能量单元的电流通路。本发明专利技术通过仅采用组合式超级电池中的功率单元为启动电机供电，解决了目前采用蓄电池为功率型用电单元供电导致蓄电池“超量配置”，对蓄电池电流冲击大，造成蓄电池寿命降低的问题，防止因蓄电池过度放电导致启动电机不能启动，影响内燃机正常工作，同时利用功率单元承担瞬态大功率作业任务，提高启动电机的工作性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种内燃机车辆电气系统及其供电方法，属于电路系统应用

技术介绍
各种内燃机车辆已经成为人们日常的交通、运输及生产工具，如载人的轿车和客车、运输货物的卡车及各种专用车辆、生产用农用机械、工程机械以及舰船、飞机、发电机等。供电系统是以内燃机为动力的运载工具或发电设备等必不可少的一部分，传统供电系统如图1所示，主要由车载发电机、电压调节器、蓄电池等构成，用电设备根据功率特性主要分为需要瞬态大功率的启动电机和持续小功率的其它耗电装置。蓄电池是供电系统必不可少的电源之一，在内燃发动机启动时向启动电机供电；发动机不工作或发动机在不高的转速下工作时，蓄电池向耗电装置供电；在耗电装置功率超过发电装置功率时，蓄电池同发电机联合向耗电装置供电，如图1所示。目前，供电系统绝大部分采用电瓶(一组或数组铅酸蓄电池)，其既要负责提供其它耗电装置(如仪表显示、程序自检、信号灯的闪亮、音响短时工作等小功率器件)的能量，又要负责提供发动机启动瞬间大功率的能量，在应用实践中，这种方案暴露出很大的问题。启动系统和其它耗电装置不同用电特性对蓄电池性能要求差异很大：启动系统要求蓄电池放电倍率性能优异，而其它耗电装置则要求蓄电池具备一定容量即可、倍率性能要求不高，这种情况导致蓄电池为满足发动机冷启动所需的瞬态大功率，不得不“超量配置”，使电池又大又笨重，造成资源浪费，而且也不经济。为此，有人提出在蓄电池两端并联超级电容的方式来共同为启动电机供电，虽然这种方案在一定程度上延长了蓄电池的使用寿命，但是蓄电池还是要承担功率型用电单元的启动任务，并没有从根本上解决蓄电池为功率型用电单元供电导致对蓄电池电流冲击大，造成蓄电池寿命降低等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种内燃机车辆电气系统及其供电方法，以解决目前采用能量单元来启动发动机所导致对能量单元功率要求较高，内燃机启动效果差，能量单元“超量配置”以及易受到大电流冲击影响寿命等问题。本专利技术为解决上述技术问题而提供一种内燃机车辆电气系统，包括启动电机、车载发电机和车载耗电装置，该电气系统还包括组合式超级电池，组合式超级电池包括能量单元和功率单元，能量单元和功率单元输出端之间连接有隔离单元，能量单元输出端供电连接车载耗电装置，功率单元输出端供电连接启动电机，所述隔离单元用于在功率单元为启动电机供电时，断开功率单元与能量单元的电流通路，仅由功率单元为启动电机供电，所述的能量单元为储能器件，所述的功率单元为高倍率放电的储能器件。所述的隔离单元为开关管、接触器或继电器。所述的隔离单元还包括控制电路，所述的控制电路包括控制接口和第一检测接口，所述第一检测接口用于检测启动电机是否启动，所述控制接口用于在第一检测接口检测到启动电机要启动时，断开功率单元与能量单元的电气连接。所述的控制电路还包括用于检测功率单元电量是否充足的第二检测接口，当第一检测接口检测到启动电机不工作且第二检测接口检测到功率单元电量不足时，功率单元与能量单元通过隔离单元并接，否则不并接。所述的功率单元为超级电容器单体、通过超级电容器单体串并联组成的模块或者电容器阵列。所述的能量单元为铅酸电池、镍氢电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元电池和钛酸锂电池中的任意一种。本专利技术还提供了一种内燃机车辆电气系统的供电方法，该方法将内燃机车辆的用电设备根据功率特性进行区分，分为功率型用电单元和非功率型用电单元，启动电机为功率型用电单元由功率单元供电，车载耗电装置为非功率型用电单元由能量单元供电，功率单元和能量单元之间通过隔离单元进行电气隔离，在功率单元为功率型用电单元供电时，由隔离单元断开功率单元与能量单元的连接，由功率单元单独为功率型用电单元供电，所述的功率单元为高倍率放电的储能器件。所述的隔离单元连接在能量单元和功率单元输出端之间。当启动电机不工作时，由隔离单元判断功率单元电量是否充足，若电量不足时，功率单元与能量单元通过隔离单元并接，由能量单元为其充电，否则不并接。所述的功率单元为超级电容器单体、通过超级电容器单体串并联组成的模块或者电容器阵列。本专利技术的有益效果是：本专利技术内燃机车辆电气系统采用组合式超级电池提供电能，包括功率单元和能量单元，能量单元输出端供电连接车载耗电装置，功率单元输出端供电连接启动电机，功率单元和能量单元输出端之间连接有隔离单元，该隔离单元用于在功率单元为启动电机供电时，断开功率单元与能量单元的电流通路。本专利技术通过仅采用组合式超级电池中的功率单元为启动电机供电，解决了目前采用蓄电池为功率型用电单元供电导致蓄电池“超量配置”，对蓄电池电流冲击大，造成蓄电池寿命降低、其它用电单元供电不稳等问题，防止因蓄电池过度放电导致启动电机不能启动，影响内燃机正常工作，同时利用功率单元承担瞬态大功率作业任务，提高启动电机的工作性能。本专利技术内燃机车辆供电系统所采用的组合式超级电池中的能量单元不再承担瞬态大功率作业任务，只负责小功率负载的持续供能，不受大电流冲击损坏，寿命更长，避免能量单元被“过早”判废，造成浪费，且在选型配置上可以“瘦身”，实现小型化、轻量化和车辆总体布置的便捷化；仅依靠功率单元进行启动，使内燃机的启动性更好，尤其是在低温启动性。附图说明图1是传统内燃机车辆电气系统结构框图；图2是本专利技术内燃机车辆电气系统结构框图；图3是本专利技术内燃机车辆电气系统结构框图；图4是本专利技术内燃机车辆电气系统所采用的隔离单元结构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明。本专利技术的一种内燃机车辆电气系统的实施例内燃机车辆已经成为人们日常的交通、运输及生产工具，如载人的轿车和客车、运输货物的卡车及各种专用车辆。内燃机车辆在启动过程中，一般需要启动电机的带动，启动电机作为功率型用电单元，在启动时需要瞬态大功率，本专利技术采用功率单元为其供电。在同一电气系统中，功率型用电单元与非功率型用电单元是相对的概念，功率型用电单元具备持续用电时间短(小于10秒)、大功率(额定电流一般在几十安培以上)的用电特征，如内燃机启动电机等；非功率型用电单元具备持续用电时间可长可短、小功率(额定电流一般在几十安培以下)的用电特征，如车载各种灯类、点烟器、空调、喇叭、雨刮、车窗升降、电子仪表盘等。本实施例中的内燃机车辆电气系统，如图2和图3所示，包括车载发电机7、启动电机1、车载用电装置6和组合式超级电池，组合式超级电池包括功率单元4、隔离单元3和能量单元5，隔离单元3连接在能量单元和功率单元输出端之间，能量单元5输出端供电连接车载用电装置6，功率单元4输出端通过启动开关2供电连接启动电机1，车载发电机7的电压由电压调节器8调节，用于实现车载发电机7电压的稳定输出。当内燃机启动时，闭合启动开关2，隔离单元3断开功率单元4与能量单元5之间的电流通路，仅由功率单元4为启动电机供电。功率单元4可以是超级电容器单体、由超级电容器单体通过串并联组成的模块，或者传统电容器阵列，如图2所示。功率单元也可采用倍率性能及低温性能优异的储能器件，如图3所示，储能器件可为具备高倍率放电特性蓄电池，比如锂离子电池(磷酸铁锂系、三元系、锰酸锂系、钛酸锂系等)和卷绕式高倍率铅酸电池，也可以是低温高倍率锂电池和低温高倍率铅酸电池。能量单元可以是铅酸电池，也可以是镍氢电池，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机车辆电气系统，包括启动电机、车载发电机和车载耗电装置，其特征在于，该电气系统还包括组合式超级电池，组合式超级电池包括能量单元和功率单元，能量单元和功率单元输出端之间连接有隔离单元，能量单元输出端供电连接车载耗电装置，功率单元输出端供电连接启动电机，所述隔离单元用于在功率单元为启动电机供电时，断开功率单元与能量单元的电流通路，仅由功率单元为启动电机供电，所述的能量单元为储能器件，所述的功率单元为高倍率放电的储能器件。

【技术特征摘要】
2016.04.18 CN 20161024392621.一种内燃机车辆电气系统，包括启动电机、车载发电机和车载耗电装置，其特征在于，该电气系统还包括组合式超级电池，组合式超级电池包括能量单元和功率单元，能量单元和功率单元输出端之间连接有隔离单元，能量单元输出端供电连接车载耗电装置，功率单元输出端供电连接启动电机，所述隔离单元用于在功率单元为启动电机供电时，断开功率单元与能量单元的电流通路，仅由功率单元为启动电机供电，所述的能量单元为储能器件，所述的功率单元为高倍率放电的储能器件。2.根据权利要求1所述的内燃机车辆电气系统，其特征在于，所述的隔离单元为开关管、接触器或继电器。3.根据权利要求1所述的内燃机车辆电气系统，其特征在于，所述的隔离单元还包括控制电路，所述的控制电路包括控制接口和第一检测接口，所述第一检测接口用于检测启动电机是否启动，所述控制接口用于在第一检测接口检测到启动电机要启动时，断开功率单元与能量单元的电气连接。4.根据权利要求3所述的内燃机车辆电气系统，其特征在于，所述的控制电路还包括用于检测功率单元电量是否充足的第二检测接口，当第一检测接口检测到启动电机不工作且第二检测接口检测到功率单元电量不足时，功率单元与能量单元通过隔离单元并接，否则不并接。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄淑君，杨胜杰，张晓丽，丁辉，庄胤，
申请(专利权)人：洛阳尹太科智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41