基于超级电容器的用于运载工具的动力系统技术方案

一种与具有发动机以及由升降门马达供电的升降门的运载工具连接的动力系统。动力系统包括第一电池、第二电池和交流发电机。动力系统还包括超级电容器。超级电容器具有第一电容器组和第二电容器组，其中第一电容器组和第二电容器组中的每个都包括串联放置的超电容器单元。第一电容器组和第二电容器组并联。第一电池和第二电池与第二电容器组并联。第一电池、第二电池和第二电容器组向升降门马达供应电力。第一电容器组与交流发电机电气通信并且与交流发电机一起向运载工具的继电起动器供应电力以起动发动机。应电力以起动发动机。应电力以起动发动机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于超级电容器的用于运载工具的动力系统
本专利技术的背景
[0001]本节旨在介绍本领域的选定方面，其可以与本公开的各种实施例相关联。这种讨论被认为有助于提供一个框架，以促进更好地理解本公开的特定方面。因此，应当理解，本节应当以这个角度来理解，而不一定是对现有技术的承认。


[0002]本公开涉及移动单元发电的领域。更具体地，本专利技术涉及一种用于支持与卡车或其他运载工具相关联的升降门的操作的混合超级电容器和电池系统。技术的探讨
[0003]电池作为一种为内燃机提供初始电荷的方式，经常被用于汽车、卡车、船和其他交通工具中。电池为起动器提供起动车辆所需的电能。在操作中，车辆的操作员会启动点火开关(诸如通过按下在驾驶室内的按钮或通过插入并转动钥匙)。点火开关控制起动继电器(也称为螺线管)，允许一对触点闭合。当触点闭合时，电池向起动电动机发送电压，起动电动机转动齿轮，为车辆起动发动机。
[0004]相同的电池也被用于为与车辆相关联的电气设备提供电力。这些包括前照灯、空调、供暖和其他车载电气系统。
[0005]车辆上包括一个为电池提供支持的交流发电机已久为人知。该交流发电机包括通过带轮和传动带系统转动的转子轴。当起动发动机时，带轮转动转子轴，使转子充当旋转电磁铁。当带轮旋转时，交流电(AC)通过磁场，产生电流。因此，当汽车行驶时，交流发电机产生能量，既能供给车辆的电气系统，又能维持电池的电量。
[0006]交流发电机和电池一起产生的电能必须足以支持车辆的所谓的酬载(hotel load)。术语“酬载”指的是车辆上的非驾驶能源需要。这可以包括用于照明、空调、供暖、计算机、地理跟踪系统、计算机和安全系统的能源。起动车辆和辅助支持酬载所需的电量越大，所需的电池(以千瓦时计)越大。
[0007]一些车辆，特别是配送卡车，包括升降门。升降门是一种附加功能，通常用于将负载提升到卡车上和从卡车上卸下。具体地，升降门使货物能够从地面提升到卡车尾门的高度，或者从卡车的车厢下降到地面。垃圾车也使用升降门系统，但在这种情况下，升降门会拾取垃圾箱，并且将垃圾箱提升到与卡车相关联的自卸拖车上方的倒立位置。
[0008]在某些情况下，升降门由位于卡车后部且靠近升降门的独立直流电池供电。然而，在许多状况下，升降门由同样起动卡车的同一电池供电，即，它为起动器提供起动车辆所需的电力，它为酬载提供电力，并且它为驱动升降门的马达供应电力。
[0009]在卡车上，直流供电的升降门通过用于起动卡车的同一电池(或多个电池)操作，电池有可能没有足够的能量来重新起动卡车。例，如果进行了一系列的升降，导致电池耗尽，就可能发生这种情况。极端温度，特别是温度下降会加剧电池的失电问题。如果卡车发动机在一段时间内没有“发动”，或者卡车在两次停车之间没有足够的时间对其电池进行充电，也会加剧电池失电。
[0010]具有升降门的卡车的操作员有时会面临的问题是，当升降门在使用时，电池耗尽。在一些情况下，这意味着升降门被卡在了使卡车无法行驶的位置。在最坏的情况下，当电池耗尽时，升降门正在支撑着物理负载。然后，操作员必须请求昂贵的服务呼叫。
[0011]为了避免这些状况，操作者可以增加“在引擎盖下面的”额外电池。然而，即使这样，两处电池也可能失去电量。
[0012]因此，需要一种用于配送卡车或其他工作卡车的动力系统，其中超电容器组被用于增加车辆起动、酬载和升降能量的电池服务。进一步需要位于卡车上的动力模块，该动力模块使用超电容器帮助车辆起动和升降能量。

技术实现思路

[0013]提供了一种用于车辆的电动系统。该车辆是配送卡车或其他工作卡车。配送卡车具有发动机舱和货舱。此外，运载工具被配备有升降门系统。卡车可以具有单独的拖车，但优选地，车辆是所谓的城市配送卡车，其中发动机舱、驾驶室和货舱都位于共享底盘上。
[0014]配送卡车将包括发动机和交流发电机。发动机和交流发电机均位于卡车前部，即发动机舱内。交流发电机用作DC动力源。如前所述，配送卡车还将包括升降门。升降门位于卡车的后部，并且通常被固定至货舱的框架上，或可选地固定至后部尾门上。
[0015]电动系统包括第一电池，并且优选地还包括第二电池。优选地，第一电池和第二电池中的每个都是锂离子电池(或“LIB”)。电池位于发动机舱内。
[0016]电动系统还包括超级电容器。超级电容器具有第一电容器组和第二电容器组，其中第一电容器组和第二电容器组中的每个都包括串联放置的超电容器单元。超级电容器包括容纳第一电容器组和第二电容器组的壳体。超级电容器也位于运载工具的发动机舱内。
[0017]电动系统还包括二极管。二极管在壳体内电性地存在于第一电容器组和第二电容器组之间。当第一电容器组中的电压小于或者降至低于第二电容器组中的电压时，第一电容器组和第二电容器组被放置为并行通信，使得至少一个电池能够通过二极管向第一电容器组供应电荷。
[0018]第一电池和可选的第二电池与第二电容器组并联。第一电池、第二电池和第二电容器组一起向用于升降门的马达供应电力。优选地，第二电容器组包含足够的能量以在没有电池的情况下为用于升降门的电动马达提供至少两个运行周期的电力，在电池电量不足时保护升降门。
[0019]第一电容器组与交流发电机电气通信。以此方式，第一电容器组与交流发电机一起向运载工具的继电起动器供应电力以起动发动机。第一电容器组能够独立于第二电容器组向起动器供应电力。其结果是，无论电池临时状况如何，第一电容器组都能够起动运载工具的发动机，确保卡车发动机能够始终运行。
[0020]超级电容器提供三个端子。在一个方面中，该三个端子包括第一正端子、第二正端子和负端子。第一电容器组通过第一正端子与交流发电机电气通信并且由交流发电机充电，而第二电容器组通过第二正端子与升降门马达电气通信。
[0021]第二电容器组由交流发电机或由第一电池和第二电池充电。有益地，第二电容器组被配置为在升降门马达运行中时支持升降门马达中的峰值电流。
[0022]在一个方面中，电动系统还包括集成的DC/DC升压变换器。DC/DC变换器也位于超
级电容器的壳体内。DC/DC变换器具有与第一电容器组电气通信的输入侧，和与第二电容器组电气通信的输出侧。DC/DC变换器允许将电荷从第一电容器组发送到第二电容器组，有效地充当第二交流发电机。
[0023]本文中还提供了一种用于操作升降门的方法。在一个方面中，该方法首先包括提供运载工具。运载工具将具有交流发电机和可燃发动机，其中的每个都位于发动机舱内，或“在引擎盖下面”。运载工具也还具有第一电池、电容器模块和升降门。
[0024]在该方法中，电容器模块包括第一电容器组和第二电容器组。第一电容器组和第二电容器组中的每个包括一系列的超电容器单元。二极管连接第一电容器组和第二电容器组，基本上充当单向开关。
[0025]在该方法中，第一电池与第二电容器组并联。第一电池和第二电容器组一起向升降门马达提供电力。同时，第一电容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于运载工具的电动系统，所述运载工具具有可燃发动机以及由升降门马达驱动的升降门，所述电动系统包括：第一电池；交流发电机；超级电容器，其具有第一电容器组和第二电容器组，其中所述第一电容器组和所述第二电容器组中的每个都包括串联放置的超电容器单元；和二极管，其连接所述第一电容器组和所述第二电容器组；其中：所述第一电池与所述第二电容器组并联，并且共同向所述升降门马达供应电力；和所述第一电容器组与所述交流发电机电气通信，并且与所述交流发电机一起向所述运载工具的继电起动器供应电力以起动所述发动机。2.如权利要求1所述的电动系统，其中：所述电动系统还包括第二电池，所述第二电池与所述第二电容器组并联；所述运载工具具有发动机舱和货舱；所述第一电池、所述第二电池和所述超级电容器一起位于所述运载工具的所述发动机舱内；所述升降门马达被固定在所述货舱上或所述货舱后面；及当所述第一电容器组的电压小于所述第二电容器组的电压时，由所述第一电池和所述第二电池通过所述二极管向所述第一电容器组提供电力。3.如权利要求2所述的电动系统，其中：所述超级电容器包括具有三个端子的壳体；以及所述第一电容器组和所述第二电容器组一起位于所述壳体内。4.如权利要求3所述的电动系统，其中：所述三个端子包括第一正端子、第二正端子和负端子；所述第一电容器组通过所述第一正端子与所述交流发电机电气通信并且由所述交流发电机进行充电；以及所述第二电容器组通过所述第二正端子与所述升降门马达电气通信，所述电气通信由一开关控制。5.如权利要求4所述的电动系统，其中：当被所述第一电池和所述第二电池完全充电时，所述第二电容器组包含足够的能量以在没有所述第一电池或第二电池的情况下，为用于所述升降门的所述升降门马达提供至少两个运行周期的电力。6.如权利要求4所述的电动系统，其中所述第一电容器组和所述第二电容器组中的每个均储存超过50,000焦耳的能量。7.如权利要求4所述的电动系统，还包括：集成的DC/DC升压变换器，其也位于所述超级电容器的所述壳体内；并且其中所述DC/DC变换器具有与所述第一电容器组电气通信的输入侧，以及与所述第二电容器组电气通信的输出侧，允许电荷从所述第一电容器组被发送至所述第二电容器组。8.如权利要求4所述的电动系统，其中所述第二电容器组被配置为放出至少两分钟的
至少200安培的电流，用于操作用于所述升降门的所述马达。9.如权利要求4所述的电动系统，其中：所述第二电容器组通过所述第二正端子向所述运载工具的酬载提供电力。10.如权利要求4所述的电动系统，其中：所述第一电容器组通过交流发电机电缆与所述交流发电机电气通信，该电缆将所述交流发电机连接至所述第一正端子；及所述第二电容器组被配置为在所述升降门马达运行中时支持所述升降门马达中的峰值电流。11.如权利要求10所述的电动系统，其中：所述第一电容器组和所述第二电容器组中的每一个均包括6个超电容器，从而提供串联的两组六个电容器；和所述第一电容器组和所述第二电容器组一起产生至少1,000法拉的总电容。12.如权利要求4所述的电动系统，其中所述第一电池和所述第二电池中的每一个都是锂离子电池。13.一种运载工具，其包括：发动机舱，位于所述发动机舱内的可燃发动机，驾驶室和货舱；位于所述货舱上的升降门系统，所述升降门系统包括：电动升降门马达；升降门；和用户界面，其用于控制所述升降门马达；以及电气系统，其中所述电气系统包括：至少一个电池；交流发电机；继电起动器，其与所述发动机电气通信；第一电容器组；和第二电容器组；其中：所述第一电容器组被配置为向所述继电起动器提供电力以起动所述发电机，使得无论所述至少一个电池处于何种电压状况，所述发电机能够被起动；以及所述第二电容器组和所述至少一个电池被配置为向所述升降门马达提供电力。14.如权利要求13所述的运载工具，其中：所述至少一个电池包括第一电池和第二电池；所述第一电容器组和所述第二电容器组一起位于电容器壳体内；所述第一电容器组和所述第二电容器组中的每一均包括多个被串联放置的超电容器(UC)单元；和所述第一电容器组与所述交流发电机电气通信，并且与所述交流发电机一起向所述继电起动器供应电力以起动所述发动机。15.如权利要求14所述的运载工具，其中所述电动系统还包括：二极管，其连接所述第一电容器组和所述第二电容器组；和
DC/DC变换器；其中：所述第一电池和所述第二电池与所述第二电容器组并联，并且一起向所述升降门马达供应电力；当所述第一电容器组的电压小于所述第二电容器组的电压时，由所述第一电池和所述第二电池通过所述二极管供电，对所述第一电容器组充电。16.如权利要求15所述的运载工具，其中当所述第一电容器组被完全充电时，所述DC/D...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特，
申请(专利权)人：系统能源制造有限公司，
类型：发明
国别省市：