[发明专利]内燃机车辆电气系统及其供电方法

说明书

技术领域

本发明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 领域。

背景技术

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，内燃机车辆电气系统，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；而且由于蓄电池与功率型 用电单元电压“箝位”问题，这种改进对内燃机启动问题的改善也很有限。

发明内容

本发明的目的是一种内燃机车辆电气系统及其供电方法，以解决目前采用 能量单元来为内燃机启动电机供电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。

本发明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 级电池包括并联的瞬态动力功率补偿器和能量单元，所述的瞬态动力功率补偿器 包括串接的功率单元和隔离充电单元，启动电机连接到串接的隔离充电单元和功 率单元之间，所述隔离充电单元用于在功率单元电量不足时或启动电机工作前充 电，在其它时候断开功率单元与能量单元的电流通路，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。

所述的隔离充电单元包括充电电路，所述的充电电路为AC-DC-AC-DC开关电 路、AC-DC开关电路、DC-AC-DC开关电路或DC-DC开关电路。

所述的AC-DC-AC-DC开关电路包括依次连接的输入整流滤波电路、高频变压 器和输出整流滤波电路，所述输入整流滤波电路的输入端用于连接交流输入，经 该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元。

所述的AC-DC开关电路包括依次连接的变压器、整流滤波电路和稳压及限流 电路，该开关电路的输入端用于连接交流输入，经该开关电路处理后转换为与功 率单元相适配的直流电输入到功率单元，为功率单元充电。

所述的DC-AC-DC开关电路包括依次连接的高频变压器和输出整流滤波电路， 高频变压器的一侧用于连接直流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相 适配的直流电输入到功率单元，为功率单元充电。

所述的DC-DC开关电路包括依次连接的电压变换电路和稳压及限流电路，电 压变换电路输入端用于连接直流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相 适配的直流电输入到功率单元，为功率单元充电。

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。