[发明专利]一种交通运输工具的内燃机启动电路及装置

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机电控技术领域，具体涉及一种交通运输工具的内燃机启动电路及装置。

背景技术

在车辆及中小型船舶等交通运输工具的内燃机启动过程中，大多是以铅酸蓄电池作为能量提供元件，需要铅酸蓄电池释放出较高的能量给启动电机，启动电机带动内燃机完成启动动作，其电路示意图如图1所示，但是，铅酸蓄电池的使用却存在以下缺点：

(1)铅酸蓄电池的理论最大充放电循环寿命约为600次，一般只有2-3年的使用寿命，使用寿命较短；

(2)铅酸蓄电池的电机和电解液的制造材料主要为重金属铅和硫酸，制造过程或丢弃均会造成环境污染；

(3)铅酸蓄电池正常的充电电流理论为其容量的0.1倍率，充电速度相对比较慢，频繁启动和经常短途行驶会造成长期充不满电，加速缩短铅酸蓄电池的使用寿命；

(4)铅酸蓄电池在低温状态时其容量变小、内阻增大、充放电性能大幅下降，加上在低温时内燃机的润滑系统阻力增加，启动电机消耗能量随之增加，启动可靠性变差；

(5)铅酸蓄电池重量比较大从而减少了交通运输工具的有效载荷，增加了油耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是减少交通运输工具的内燃机启动过程中因采用铅酸蓄电池造成的环境污染，提高内燃机在低温状态下的启动可靠性，减少电池重量并提高交通运输工具的有效载荷，提高电源总线在使用大功率用电器(如音响等)状态下的稳定度和瞬态反应时间，稳定点火线圈的点火电压，降低油耗，增加电池使用寿命以节约成本和提高经济效益。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种交通运输工具的内燃机启动电路，包括依次并联的连接电源总线正极的用电器、启动电机、发电机以及依次并联在所述电源总线正负极两端的超级电容器组和锂电池组；

当所述内燃机启动时，所述超级电容器组作为供能元件，向所述启动电机供电，所述启动电机带动所述内燃机完成启动动作后，所述超级电容器组作为电源稳定器，以提高所述电源总线的稳定度和瞬态反应时间；

当所述内燃机启动后处于运行状态时，所述发电机作为供能元件，向用电器及超级电容器组和锂电池组供电，所述超级电容器组和锂电池组作为储能元件，储存所述发电机通过所述电源总线发出的部分电能；

当所述内燃机熄火后，所述锂电池组作为供能元件，向所述用电器和所述超级电容器组供电。

在上述技术方案中，所述超级电容器组和所述锂电池组之间设有三端口隔离型双向直流变换器，所述三端口隔离型双向直流变换器的第一端口接所述超级电容器组正极和所述电源总线正极,其第二端口接所述锂电池组正极，其第三端口接所述电源总线负极、所述锂电池组负极以及所述超级电容器组负极，所述三端口隔离型双向直流变换器根据检测到的所述内燃机的工作状态在第一、二端口之间切换输入输出端。

在上述技术方案中，

当所述内燃机启动后处于运行状态时，所述三端口隔离型双向直流变换器的第一端口作为输入端口，其第二端口作为输出端口，所述电源总线将其电压和电流经所述第一端口输入至所述三端口隔离型双向直流变换器，所述三端口隔离型双向直流变换器将输入的电压和电流转换为与所述锂电池组相匹配的电压和电流，经所述第二端口输出至所述锂电池组，为所述锂电池组进行恒流恒压充电；

当所述内燃机熄火后，所述三端口隔离型双向直流变换器的第二端口作为输入端口，其第一端口作为输出端口，所述锂电池组将其电压和电流经所述第二端口输入至所述三端口隔离型双向直流变换器，所述三端口隔离型双向直流变换器将输入的电压和电流转换为与所述电源总线相匹配的电压和电流，经所述第一端口输出至所述用电器和所述超级电容器组，为其进行供电。

在上述技术方案中，所述三端口隔离型双向直流变换器的内部集成有MCU，所述MCU将采集的所述超级电容器组和所述锂电池组的电压和电量信息通过与其相连的CAN收发器传输至交通运输工具的启停系统和安全管理系统；

当所述启停系统接收到的所述超级电容器组和所述锂电池组的电压和电量信息满足所述内燃机的下一次启动条件时，所述启停系统开启内燃机自动熄火功能；

当所述启停系统接收到的所述超级电容器组和所述锂电池组的电压和电量信息不能够满足所述内燃机的下一次启动条件时，所述启停系统关闭内燃机自动熄火功能；