發(fā)動機(jī)怠速啟停系統(tǒng)復(fù)合電源研究

黃新宇

（內(nèi)蒙古交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024005）

介紹了發(fā)動機(jī)怠速啟停系統(tǒng)的兩種技術(shù)方案，通過分析兩種技術(shù)方案，研究了分離式啟動機(jī)/發(fā)電機(jī)怠速啟停系統(tǒng)的組成、工作原理，并對怠速啟停系統(tǒng)的電源進(jìn)行了分析，怠速啟停系統(tǒng)要多次啟動車輛。本文使用蓄電池和超級電容組成的復(fù)合電源，怠速啟停系統(tǒng)使用復(fù)合電源減少了多次啟動發(fā)動機(jī)對蓄電池的影響。

1 發(fā)動機(jī)怠速啟停系統(tǒng)的組成

怠速啟停系統(tǒng)的組成主要包括啟動機(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池、超級電容、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動機(jī)電腦、蓄電池傳感器、啟動/停止系統(tǒng)開關(guān)、車速傳感器、制動真空度傳感器、水溫傳感器、油門踏板位置傳感器、擋位識別傳感器。

怠速啟停系統(tǒng)的工作原理為：發(fā)動機(jī)怠速啟停系統(tǒng)在車輛停車時，發(fā)動機(jī)停止工作，行駛時，系統(tǒng)啟動發(fā)動機(jī)。它是在傳統(tǒng)汽車上加怠速啟停系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)動機(jī)啟動、停止的不同條件工作，減少氣體對空氣的污染，減少燃油的使用。

根據(jù)怠速啟停系統(tǒng)技術(shù)方案和系統(tǒng)組成的不同，怠速啟停系統(tǒng)主要有兩種技術(shù)方案：①集成啟動機(jī)/發(fā)電機(jī)啟停系統(tǒng)。這種啟停系統(tǒng)的啟動機(jī)與發(fā)電機(jī)集成一體。②分離式啟動機(jī)/發(fā)電機(jī)啟停系統(tǒng)。這種系統(tǒng)啟動機(jī)和發(fā)電機(jī)分離。

1.1 集成啟動機(jī)/發(fā)電機(jī)啟停系統(tǒng)

集成啟動機(jī)/發(fā)電機(jī)的電機(jī)在發(fā)動機(jī)前部，在停車啟動時啟動發(fā)動機(jī)，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動時，給車輛電器提供電能。該電機(jī)是交流電機(jī)，在發(fā)電時，需要逆變器控制發(fā)電電流。同時，發(fā)動機(jī)上還有傳統(tǒng)的啟動機(jī)，在集成啟動機(jī)/發(fā)電機(jī)啟停系統(tǒng)不工作時，啟動發(fā)動機(jī)的成本較大，對發(fā)動機(jī)有較高的要求。這個系統(tǒng)把傳統(tǒng)汽車上的發(fā)電機(jī)與啟動機(jī)集成，當(dāng)汽車行駛時發(fā)電機(jī)發(fā)電，當(dāng)汽車啟動時啟動啟動機(jī)。

1.2 分離式啟動機(jī)/發(fā)電機(jī)啟停系統(tǒng)

分離啟動機(jī)和發(fā)電機(jī)啟停系統(tǒng)不增加更多的電子元器件，動力傳動系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)沒改變，使用復(fù)合電源啟動啟動機(jī)，使啟動機(jī)短時間啟動，帶動發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動，使車輛啟動，使蓄電池使用時間更長，使啟動機(jī)啟動發(fā)動機(jī)時的性能較好。分離式啟動機(jī)和發(fā)電機(jī)的怠速啟停系統(tǒng)很多，這種系統(tǒng)的啟動機(jī)與發(fā)電機(jī)是分離的，發(fā)動機(jī)啟動用的功率是啟動機(jī)提供的，而發(fā)電機(jī)通過給蓄電池與超級電容的復(fù)合電源充電，保證啟動機(jī)的啟動。怠速啟停系統(tǒng)是在傳統(tǒng)汽車上發(fā)展的，只是啟動機(jī)、蓄電池和發(fā)電機(jī)改變，同時，對發(fā)動機(jī)的電腦進(jìn)行改動，并使用擋位開關(guān)、制動開關(guān)，判斷是否需要停車。本文主要研究分離式啟動機(jī)/發(fā)電機(jī)技術(shù)方案。

2 發(fā)動機(jī)怠速啟停系統(tǒng)的復(fù)合電源

發(fā)動機(jī)怠速啟停系統(tǒng)的復(fù)合電源是使用復(fù)合電源組成部件的特性分析為基礎(chǔ)的，通過分析復(fù)合電源的特性，本文使用的發(fā)動機(jī)怠速啟停系統(tǒng)復(fù)合電源由蓄電池和超級電容組成，蓄電池與超級電容是并聯(lián)形式的，蓄電池與超級電容兩端電壓一致。

2.1 蓄電池和超級電容

2.1.1 蓄電池

汽車蓄電池是在汽車啟動時給汽車啟動機(jī)供電的，汽車蓄電池的主要特點(diǎn)有：①比能量大。汽車啟動機(jī)啟動發(fā)動機(jī)時，使用很大的電流啟動發(fā)動機(jī)。②循環(huán)次數(shù)多。蓄電池充電、放電的循環(huán)次數(shù)越多，蓄電池的使用時間越長。③降低生產(chǎn)成本。生產(chǎn)蓄電池的成本低。

2.1.2 超級電容

超級電容是在傳統(tǒng)電容器與蓄電池間的電容器，傳統(tǒng)電容器的容量、比能量、比功率較大。超級電容器的特點(diǎn)有：①工作溫度。不同溫度下，可使用啟動機(jī)啟動發(fā)動機(jī)。②充電、放電效率高。充電、放電比蓄電池快。③循環(huán)次數(shù)多。可多次充電、放電。④超級電容的使用無污染。本文研究的發(fā)動機(jī)怠速啟停系統(tǒng)的復(fù)合電源由蓄電池與超級電容組成。

9月27日，水利部黨組副書記、副部長、國務(wù)院第一次全國水利普查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室主任矯勇主持召開國務(wù)院水利普查辦第十八次主任辦公會議，聽取國務(wù)院水利普查辦近期工作匯報，部署下一階段工作。

2.2 蓄電池的特性分析

2.2.1 蓄電池的電路模型

蓄電池的電路模型如圖1所示。

圖1 蓄電池的電路模型

圖 1 中，I=（Voc－V）/R，V=Voc－（R×I）。

2.2.2 蓄電池的充電特性分析

蓄電池充電時，充電電流影響蓄電池充電，充電電流大，蓄電池的充電時間快，同時充電時使用的電量很大，電池充入的電量較小，此時，大電流充不上電。發(fā)動機(jī)怠速啟停系統(tǒng)多次啟動發(fā)動機(jī)時，使用蓄電池的電量很大，蓄電池短時間充不到電，需要使用復(fù)合電源給發(fā)動機(jī)多次啟動提供電量。

2.2.3 蓄電池的放電特性分析

2.3 超級電容的特性分析

2.3.1 超級電容的電路模型

超級電容的電路模型如圖2所示。

圖 2 中，I=－C×dUc/dt－Uc/R，U0=Uc－I×R0.

這個電路模型的電流、電壓、溫度是變化的，這個模型是大電流直流工況的變參數(shù)模型，模型C是電容，R是電容串聯(lián)電阻，這個參數(shù)對電容的電壓、溫度有影響，R是電容自放電電阻，R很大。

2.3.2 超級電容的充電、放電特性分析

超級電容充電很快，充電電流大，充電時間短。超級電容放電時，放電電流大，放電時間短。超級電容多次充放電使用，此時，應(yīng)使用復(fù)合電源給發(fā)動機(jī)多次啟動提供電量。

圖2 超級電容的電路模型

3 結(jié)論

本文介紹了蓄電池和超級電容，并對蓄電池和超級電容的特性進(jìn)行了分析研究，發(fā)動機(jī)怠速啟停系統(tǒng)使用蓄電池與超級電容組成的復(fù)合電源，并使用蓄電池和超級電容并聯(lián)的形式。本文使用蓄電池和超級電容組成的復(fù)合電源，減少了多次啟動發(fā)動機(jī)對蓄電池的影響。

參考文獻(xiàn)：

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