利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置及方法

2023-06-04 04:31:56

專利名稱：利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置及方法
技術領域：
本發明涉及利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置及方法。本發明涉及利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置及方法，在車輛行駛時發電機和電池輸出的電壓暫時下降的情況下，使高容量電容器中充電的電流迅速放電，對電力進行補償，以恆定電力脈衝充電方式執行所述高容量電容器的充電，防止因充電時發生的發電機過載造成的電池電壓不穩定，另外，在對所述高容量電容器進行充電時，電池端子的電壓因車輛的電氣負載而下降的情況下，暫時中斷高容量電容器的充電，使充電的電流放電，對車輛電氣負載補償電力，從而對諸如電壓下降的電力供應不穩定狀態進行實時電力補償，提高車輛的輸出，防止暫時性減速現象，不僅提高行駛性，而且大幅度改善燃料效率，提高各種電氣驅動裝置部件的性能和壽命。
背景技術：
最近的汽車，由於部件和電子控制裝置(ECU)的軟體控制技術的發展，性能非常優秀，近乎完全燃燒，但是，改善動力傳遞的低效率性和提高對ECU穩定發揮作用產生影響的效率性等，有待進一步發展。作為今後的課題，車輛行駛時能夠根據駕駛情況，恰當地利用發動機的動力，改善燃料效率和性能的技術性方法及機械性的完善是應進一步發展的方向。例如，通過改正急加速、急起步、急制動而嚮往定速駕駛等正確的駕駛習慣的節能駕駛，雖然有望能夠提高15%以上的燃料效率，但是，由於駕駛員的個人差異大、實效性小，所以不能稱其為提高燃料效率的更有效方法。如此通過正確的駕駛習慣提高燃料效率，從現實角度難以期待，因此多少有點難度，要求駕駛員無視市內交通流量的駕駛方法，這與實效性相去甚遠。因此，為解決這種問題曾提出一種技術，把超級電容器連接於車輛的電池，利用其的充電電壓，幫助實現電池電壓的穩定化。高容量電容器作為雙電層電容器(EDLC: Electric Double layer Capacitor),雖然能存儲的能量比電池小，但卻具有在極短時間內能夠供應瞬間峰值電力的能力達到電池數百倍以上的優點。如果將這種優點應用於車輛的電池，則能夠高效地應對在約數秒內發生的瞬間電壓下降，對敏感負載供應優質的電力，不僅促進電力的穩定化，而且提供能夠對電池進行輔助、延長其壽命的功能。但是，由於所述高容量電容器具有數法拉(F)到數千法拉的巨大靜電容量，因此，當充電時，數十到數千安培(A)的電流流過，不僅電壓瞬間下降，而且，由於發電機過載，還對電池充電電壓產生影響，因此，雖然提高輸出、減小噪聲，但卻暴露出燃料效率幾乎得不到改善的問題。結果，以往單純利用高容量電容器的電源穩定裝置反而使電池或發電機發生發電過載，對提高燃料效率產生不良影響，因此，大部分無法使用高容量的電容器，而是使用小容量的電容器，小容量的電容器是根據汽車的ECU學習之後的學習情報確定燃料量，因此，當電壓瞬間下降時，幾乎不提高燃料效率或改善性能。

發明內容
本發明正是為了解決上述問題而研發的，本發明的目的在於提供一種利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置及方法，在車輛行駛時發電機和電池輸出的電壓暫時下降的情況下，使高容量電容器中充電的電流迅速放電，對電力進行補償，以恆定電力脈衝充電方式執行所述高容量電容器的充電，防止因充電時發生的發電機過載造成的電池電壓不穩定，另外，在對所述高容量電容器進行充電時，電池端子的電壓因車輛的電氣負載而下降的情況下，暫時中斷高容量電容器的充電，使充電的電流放電，對車輛電氣負載補償電力，從而對諸如電壓下降的電力供應不穩定狀態進行實時電力補償，提高車輛的輸出，防止暫時性減速現象，不僅提高行駛性，而且大幅度改善燃料效率，提高各種電氣驅動裝置部件的性能和壽命。為達成如上目的，作為包括車輛的發電機、並聯連接於所述發電機的電池、從所述 發電機及電池接受電源供應的車輛電氣負載的車輛電力供應裝置，本發明的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置的特徵在於，包括第IEDLC模塊，並聯連接於所述電池，執行充放電動作，補償低容量的電力；第2EDLC模塊，並聯連接於所述電池，執行充放電動作，補償高容量的電力；控制部，從所述發電機及電池接受工作電源供應，對上述裝置的整體動作進行控制；電池電壓檢測部，檢測所述電池的電壓；充放電連接開關部，介於所述第2EDLC模塊與接地之間，斷續控制所述第2EDLC模塊的充放電動作；恆定電力充電開關部，在所述第2EDLC模塊的充電動作時進行控制，實現恆定電力充電；EDLC模塊電壓檢測部，檢測所述第2EDLC模塊的充電電壓；放電感知部，檢測所述第2EDLC模塊的放電動作；而且，所述控制部依次執行以下模式充電待機模式，在通過所述電池電壓檢測部檢測的所述電池電壓是能夠通過第2EDLC模塊執行充電的正常標準電壓的狀態下，當所述電池的當前端子電壓比以前端子電壓上升既定值以上或急降至既定值以下時，所述控制部向充放電連接開關部和恆定電力充電開關部輸出低電平信號，使所述電池與第2EDLC模塊斷路，臨時切斷充放電動作；充放電模式，在所述電池的端子電壓是能夠執行充電的正常標準電壓，所述電池的當前端子電壓是比以前端子電壓未上升既定值以上、未急降至既定值以下的正常狀態的情況下，比較所述電池的端子電壓與通過EDLC電壓檢測部檢測的第2EDLC模塊的充電電壓，如果沒有這些值的電位差，上述控制部則向所述充放電連接開關部及恆定電力充電開關部輸出高電平信號，使所述電池與第2EDLC模塊連接，實現正常的充放電動作；恆定電力充電模式，在所述電池的端子電壓是能夠執行充電的正常標準電壓，所述電池的當前端子電壓是比以前端子電壓未上升既定值以上、未急降至既定值以下的正常狀態的情況下，或在所述充電待機模式的情況下，比較所述電池的端子電壓與通過所述EDLC電壓檢測部檢測的所述第2EDLC模塊的充電電壓，如果發生這些值存在既定電壓電位差，上述控制部則向所述充放電連接開關部輸出低電平信號，使所述電池與所述第2EDLC模塊斷路，向所述恆定電力充電開關部輸出恆定電力脈衝信號，用於以與所述檢測的電位差成正比的恆定電力，對所述第2EDLC模塊進行充電。
為達成如上目的，一種利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償方法，應用於包括車輛的發電機、電池、車輛電氣負載、第IEDLC模塊、第2EDLC模塊、控制部、電池電壓檢測部、充放電連接開關部、恆定電力充電開關部、EDLC模塊電壓檢測部、放電感知部、溫度感知部、設置部、顯示部構成的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置，其特徵在於包括第I步驟，所述控制部通過電池電壓檢測部，檢測電池的端子電壓並存儲；第2步驟，控制部通過EDLC電壓檢測部，檢測第2EDLC模塊的充電電壓並存儲；第3步驟，控制部通過溫度感知部，檢測所述第2EDLC模塊的周邊溫度並存儲；第4步驟，控制部通過所述電池電壓檢測部，檢測車輛發動機是否處於啟動中；第5步驟，在所述第4步驟中，如果車輛發動機處於啟動中，控制部則判斷所述第2EDLC模塊的周邊溫度是否為允許溫度值以下；第6步驟，在所述第5步驟中，如果所述第2EDLC模塊的周邊溫度不是允許溫度值以下，控制部則向顯示部輸出基於此的錯誤提示；第7步驟，在所述第5步驟中，如果所述第2EDLC模塊的周邊溫度是允許溫度值以下，控制部則判斷所述電池的端子電壓是否為能夠執行充電的正常標準電壓；第8步驟，在所述第7步驟中，如果所述電池的端子電壓不是能夠執行充電 的正常標準電壓，控制部則向顯示部輸出基於此的錯誤提示；第9步驟，在所述第7步驟中，如果所述電池的端子電壓是能夠執行充電的正常標準電壓，所述控制部則判斷當前是否為充電待機模式；第10步驟，在所述第9步驟中，如果當前不是充電待機模式，所述控制部則判斷電池的當前端子電壓是否比以前端子電壓上升了既定值以上；第11步驟，在所述第10步驟中，如果電池的當前端子電壓未比以前端子電壓上升了既定值以上，所述控制部則判斷電池的當前端子電壓是否比以前端子電壓急降至既定值以下;第12步驟，在所述第10步驟中，如果電池的當前端子電壓比以前端子電壓上升了既定值以上，或在所述第11步驟中，電池的當前端子電壓比以前端子電壓急降至既定值以下，所述控制部則向所述充放電連接開關部和恆定電力充電開關部輸出低電平信號，執行充電待機模式，使電池與第2EDLC模塊斷路，臨時切斷充放電動作;第13步驟，在所述第9步驟中，如果是充電待機模式，或是在所述第10步驟中，電池的當前端子電壓未比以前端子電壓上升既定值以上，在所述第11步驟中，電池的當前端子電壓未比以前端子電壓急降至既定值以下，則比較所述電池的端子電壓與第2EDLC模塊的充電電壓，判斷電位差是否是既定電壓以上；第14步驟，在所述第13步驟中，如果未發生所述電池的端子電壓與第2EDLC模塊的充電電壓的電位差，所述控制部則向所述充放電連接開關部及恆定電力充電開關部輸出高電平信號，執行充放電模式，連接所述電池與第2EDLC模塊，進行正常的充放電動作；第15步驟，在所述第13步驟中，如果所述電池的端子電壓與第2EDLC模塊的充電電壓的電位差是既定電壓以上，所述控制部則向所述充放電連接開關部輸出低電平信號，執行恆定電力充電模式，使電池與第2EDLC模塊斷路，為以與所述檢測的電位差成正比的恆定電力對所述第2EDLC模塊進行充電而向所述恆定電力充電開關部輸出恆定電力脈衝信號後，如果所述電池與第2EDLC模塊之間的電位差消失，所述控制部則向所述充放電連接開關部及恆定電力充電開關部輸出高電平信號，連接所述電池與第2EDLC模塊，進行正常的充放電動作。本發明利用高容量電容器，在車輛行駛時發電機和電池輸出的電壓暫時下降時，使所述高容量電容器中充電的電流迅速放電，對電力進行補償。另外，本發明以恆定電力脈衝充電方式執行所述高容量電容器的充電，防止充電時發生的發電機過載造成的電池電壓不穩定。另外，本發明在對所述高容量電容器進行充電時，電池端子的電壓因車輛電氣負載而降低的情況下，暫時中繼高容量電容器的充電，對充電的電流進行放電，對車輛電氣負載補償電力。因此，本發明在車輛行駛時，對諸如電壓下降的電力供應不穩定狀態實時進行電力補償，提高車輛的輸出，防止暫時性減速現象，不僅提高行駛性，而且大幅度改善燃料效率，提高各種電氣驅動裝置部件的性能和壽命。


圖I是本發明的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置的電路圖，
圖2是本發明的EDLC模塊的電路圖，圖3是所述圖2的保護電路的詳細電路圖，·圖4是本發明利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置的主要部分的輸出時序圖，圖5是本發明的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償方法的流程圖，圖6是所述圖5的預備充電模式的流程圖，圖7是所述圖5的恆定電力充電模式的流程圖。
具體實施例方式以下參考附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明。
圖I是本發明的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置的電路圖。如圖所示，本發明利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置，作為包括車輛的發電機(10)、並聯連接於所述發電機(10)的電池(20)、從所述發電機(10)及電池(20)接受電源供應的車輛電氣負載(30)的車輛電力供應裝置，包括第IEDLC模塊(40)，並聯連接於所述電池(20)，執行充放電動作，補償低容量的電力；第2EDLC模塊(50)，並聯連接於所述電池(20)，執行充放電動作，補償高容量的電力；瞬間電壓下降防止部(60)，切斷車輛啟動時瞬間電壓下降造成的逆電流流動，穩定地供應控制部(70)的工作電源；控制部(70)，從所述發電機(10)及電池(20)接受工作電源供應，控制本電力補償裝置的整體動作；電池電壓檢測部(80)，檢測所述電池(20)的電壓；充放電連接開關部(90)，介於所述第2EDLC模塊(50)與接地之間，斷續控制所述第2EDLC模塊(50)的充放電動作；恆定電力充電開關部(100)，在所述第2EDLC模塊(50)的充電動作時進行切換控制，實現恆定電力充電；EDLC模塊電壓檢測部(110)，檢測所述第2EDLC模塊(50)的充電電壓；放電感知部(120)，檢測所述第2EDLC模塊(50)的放電動作；溫度感知部(130)，檢測所述第2EDLC模塊(50)的周邊溫度；設置部(140)，具備各種功能設置鍵；顯示部(150)，顯示各種錯誤提示或設置值等。 下面進一步對此進行具體說明。在電池(20)的輸出端，經電流保護元件(PSl)、二極體(DO) (Dl)及MPP電容器(Cl)，連接有第IEDLC模塊(40)和第2EDLC模塊(50)。其中，所述過電流保護元件(PSl)是當所述第IEDLC模塊(40)和第2EDLC模塊(50)充放電時，如果過電流流過，則暫時使電路斷路的保護元件，所述二極體(DO)用於防止浪湧電壓，二極體(Dl)用於防止逆電壓，MPP電容器(Cl)用作高頻濾波器。所述第IEDLC模塊(40)及第2EDLC模塊(50)如圖2所示，構成如下多個高容量電容器(edlc redlc η)串聯連接，保護電路(P)分別並聯連接於所述高容量電容器(edlc redlc η)，在EDLC模塊兩端，連接有電解電容器(EC)。所述保護電路(P)作為保護對所述高容量電容器充電的電壓不超過額定電壓的電路，後面將對其進行詳細說明。所述第IEDLC模塊(40)及第2EDLC模塊(50)以發電機(10)和電池(20)的電壓充電，另外，在電力補償時，執行放電動作，數us 數ms由低容量的第IEDLC模塊(40)擔任，數π Γ數秒由高容量的第2EDLC模塊(50)擔任，執行放電功能。所述保護電路⑵如圖3所示與比較器(COM)連接，使電阻(RlO)及電阻(Rll) 的分壓電壓作為比較電壓，輸入所述比較器(COM)的端子(+)，使穩壓二極體(D8)及電阻(R12)的分壓電壓作為標準電壓接入所述比較器(COM)的端子(_)，所述比較器(COM)的輸出經電阻(R13)，接入電晶體(Q3)的基極，在所述電晶體(Q3)的集電極端通過電阻(R14)及電阻(R15)連接於高容量電容器(edlc I)的一端(+)的同時，經電晶體(Q4)的基極和電阻(R16)，接入電晶體(Q 5)的基極，在所述電晶體(Q4) (Q5)的集電極端通過放電電阻(R18)連接於高容量電容器(edlc I)的一端(+)的同時，電晶體(Q5)的射極端連接於高容量電容器(edlc I)的一端(-)ο其中，電阻(R17)是平衡電阻。下面說明如此構成的保護電路⑵的動作。首先，當高容量電容器(edlc I)接入(或充電)正常電壓，例如，接入(或充電)不足2. 5V的電壓時，電阻(RlO)及電阻(Rll)的分壓電壓高於穩壓二極體(Z8)及電阻(R12)的標準電壓。因此，比較器(COM)輸出高電位信號，根據所述比較器(COM)的高電位輸出，電晶體(Q3)接通。由於所述電晶體(Q3)的接通，電晶體(Q4)(Q5)保持關斷狀態，高容量電容器(edlc I)的電流通過電阻(R15)及電阻(R14)，流入電晶體(Q3)的集電極及射極間。在這種正常狀態下，當過電壓接入高容量電容器(edlc I)時，S卩，如果接入2. 5V以上的電壓，那麼，穩壓二極體(D8)被擊穿，通過電阻(R12)的標準電壓高於電阻(RlO)及電阻(Rll)的分壓電壓。因此，比較器(COM)輸出低電位信號，根據所述比較器(COM)的低電位輸出，電晶體(Q3)關斷。由於所述電晶體(Q3)的關斷，在電晶體(Q4) (Q5)的基極端接入聞電位，電晶體(Q4) (Q5)接通。由於所述電晶體(Q4) (Q5)的接通，施壓於高容量電容器(edlc I)的過電壓通過放電電阻(Rl7)迅速放電。從而防止額定電壓以上的過電壓接入高容量電容器(edlc redlc η)，防止高容量電容器受損，增長其壽命。所述瞬間電壓下降防止部(60)連接於所述電池(20)的輸出端，由逆電流流動切斷用二極體(D2) (D3)、充電用電容器(C6)構成。所述瞬間電壓下降防止部(60)用於防止在車輛啟動時因電池(20)的瞬間電壓下降，原在電容器(C6)中充電的電壓向電池(20)逆流的現象，穩定地提供控制部(70)的驅動電壓。其動作是二極體(D2) (D3)切斷所述電容器(C6)中充電的電壓因車輛啟動而向電池(20)逆流。所述電池電壓檢測部(80)由電阻(R8)及電阻(R9)構成，檢測所述電池(20)的端子電壓，輸入給所述控制部(70)。所述充放電連接開關部(90)由FET(Ql)構成。所述FET(Ql)介於所述第2EDLC模塊(50)的一側端(_)與接地端之間，所述第2EDLC模塊(50)完成充電或在放電時，使所述FET(Ql)開啟(ON)，使所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)形成閉合迴路。所述恆定電力充電開關部(100)由電阻(R3)與FET(Q2)串聯連接構成。 所述電阻(R3)和FET(Q2)介於第2EDLC模塊(50)的一側㈠與接地端之間，當使所述第2EDLC模塊(50)充電時，使所述FET (Q2)開啟(ON)，使所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)構成閉合迴路，充電時，考慮所述電池(20)電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓的電位差，以恆定電力脈衝切換方式驅動所述FET (Q2)，以便在所述第2EDLC模塊(50)中實現穩定的充電。用於驅動所述FET(Q2)的恆定電力脈衝切換方式成為一種恆定電力充電所需的脈衝切換信號，使得所述電池(20)電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓的電位差越大，充電電流與之成比例地越小。因此，如果所述FET (Q2)按照脈衝切換信號開啟，電池(20)的電流則通過所述FET (Q2)及電阻(R3)，流入第2EDLC模塊(50)，所述第2EDLC模塊(50)以恆定電力充電。另外，在所述恆定電力充電開關部(100)與第2EDLC模塊(50)之間，配備有過電流保護元件(PS2)，當第2EDLC模塊(50)流過過電流時，使電路斷路(open)，防止第2EDLC模塊(50)的充電過載和發電機(10)的過載。所述EDLC電壓檢測部(110)由電阻(R4)及電阻(R5)構成，檢測所述第2EDLC模塊(50)的電壓，輸入給控制部(70)。所述放電感知部(120)由電阻(R6) (R7)、二極體(D5 D7)、電容器(C4)構成，第2EDLC模塊(50)放電時，檢測信號並輸入給控制部(70)。其中，就所述放電感知部(120)而言，首先，當充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)處於斷路狀態，而不是充電或放電狀態時，藉助於二極體(D5)的正向電壓，向控制部(70)輸入O. 5V的信號。但是，在充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)處於斷路狀態，或通過恆定電力充電開關部(100)實現充電動作(脈衝切換信號)的狀態下，當第2EDLC模塊(50)放電時，二極體(D5)的陰極端在接入負(_)電壓的同時，向控制部(70)接入O. 5V以下的電壓。此時，控制部(70)識別為當前第2EDLC模塊(50)正在放電中。其中，所述二極體(D6) (D7)為浪湧保護元件，電容器(C4)為防噪聲元件。另外，根據本發明，在所述第2EDLC模塊(50)與接地端之間，分別配備有二極體(D4)與電阻(Rl)，其中，所述二極體(D4)是當從第2EDLC模塊(50)大電流放電時誘導電流流動的元件，所述電阻(Rl)是在充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)斷路狀態下，從第2EDLC模塊(50)進行小電流的充放電時，誘導流出電流的元件。
未說明符號的電容器(C2, C3)是去除噪聲用兀件。下面說明所述控制部(70)的構成。所述控制部(70)是內置既定的程序，對本電力補償裝置的全體動作進行控制的元件，執行如下的〈充電待機模式 >、 及〈恆定電力充電模式 > 的控制。〈充電待機模式〉所述控制部(70)在通過所述電池電壓檢測部(80)檢測的所述電池(20)的電壓是能夠向第2EDLC模塊(50)執行充電的正常標準電壓的狀態下，當所述電池(20)的當前端子電壓比電池以前端子電壓上升既定值(例0. 2、. 3V)以上或急降至既定值(例0.5V)以下時，所述控制部(70)向充放電連接開關部(90)和恆定電力充電開關部
(100)輸出低電平信號，執行充電待機模式，使FET(Ql)及FET(Q2)全部關閉，從而使所述電 池(20)與第2EDLC模塊(50)斷路，執行臨時切斷充放電動作的充電待機模式。所述充電待機模式是當電池(20)的當前電壓比電池(20)的以前端子電壓上升既定值以上或急降至既定值以下時，分離電池(20)與第2EDLC模塊(50)，以便不會瞬間出現過充放電動作，從而防止所述發電機(10)的過載。其中，所謂電池(20)的端子電壓是能夠執行充電的正常標準電壓，是指電池(20)的電壓與額定電壓相比處於過充電狀態，或不是放電終止電壓以下的電壓的狀態。即，指能夠正常利用電池(20)的狀態。另外，所謂所述電池(20)的以前端子電壓，作為在檢測當前電池(20)的端子電壓之前存儲的電池(20)的端子電壓，是指以在初始電源接入時檢測的電池端子電壓為開端，在行駛中變化的電池端子電壓中，當前檢測的電池端子電壓的以前存儲的電池端子電壓。〈充放電模式〉另外，在所述電池(20)的端子電壓是能夠執行充電的正常標準電壓，所述電池(20)的當前端子電壓是未比以前端子電壓上升既定值以上、未急降至既定值以下的正常狀態的情況下，控制部(70)比較所述電池(20)的端子電壓與通過EDLC電壓檢測部(110)檢測的第2EDLC模塊(50)的充電電壓，如果這些值的電位差不是既定電壓以上，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出高電平信號，執行充放電模式，使FET (Q I)及FET(Q2)全部開啟，從而使所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)連接，實現正常充放電動作。〈恆定電力充電模式〉另外，在所述電池(20)的端子電壓是能夠執行充電的正常標準電壓，所述電池(20)的當前端子電壓未比以前端子電壓上升既定值以上、未急降至既定值以下的正常狀態的情形下，或處於所述充電待機模式的情況下，控制部(70)比較所述電池(20)的端子電壓與通過EDLC電壓檢測部(110)檢測的第2EDLC模塊(50)的充電電壓，如果判斷這些值的電位差是既定電壓以上，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)輸出低電平信號，執行恆定電力充電模式，使FET(Ql)關閉，使電池(20)與第2EDLC模塊(50)斷路，為以與所述檢測的電位差成正比的恆定電力對所述第2EDLC模塊(50)進行充電而向所述恆定電力充電開關部(100)輸出恆定電力脈衝信號，FET(Q2)據此進行切換驅動。其中，所述恆定電力充電模式驅動後，如果所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)的電位差變得相同，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出高電平信號，使FET(Ql)及FET(Q2)全部開啟，從而使所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)連接，實現正常的充放電動作。另外，在所述恆定電力充電模式驅動控制中，所述控制部(70)通過所述放電感知部(120)檢測輸入的值，如果檢測到所述第2EDLC模塊(50)正在放電的動作，則判斷為所述第2EDLC模塊(50)充電得比電池(20)電壓更高，所述控制部(70)向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出高電平信號，使FET(Ql)及FET(Q2)全部開啟，從而使所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)連接，實現正常的充放電動作。在圖4中，作為一個示例，顯示了電池(20)的電壓急降至既定電壓以下時的基於控制方法的時序圖。
下面通過其進行說明。時間點(t0 tl)區間是電池(20)的端子電壓(Vl)與第2EDLC模塊(50)的充電電壓(V2)相同的正常狀態(充電完成)，控制部(70)向充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出高電平信號，使FET(Ql)及FET(Q2)保持開啟狀態。(圖4(A) (B)波形)〈充放電模式>因此，電池(20)與第2EDLC模塊(50)構成閉合迴路，提供了所述第2EDLC模塊(50)中充電的電壓能夠時時對所述電池(20)電壓變動進行電力補償的環境。在這種狀態下，當電池(20)的端子電壓(Vl)急劇降低至既定電壓以下時，即，在時間點(tl)，如果從電池電壓檢測部(80)輸入的值降低，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出低電平信號，使所述FET (Ql)及FET (Q2)處於關閉狀態。因此，電池(20)與第2EDLC模塊(50)斷路，保持充電待機模式狀態。〈充電待機模式〉其中，在圖4的波形圖中，雖然只顯示了電池(20)的電壓端子電壓急劇下降至既定標準電壓以下的波形，但是，在電池(20)的端子電壓上升既定電壓以上的情況下，也執行相同的控制，進入充電待機模式。這種充電待機模式是當電池(20)的電壓因某種電氣負載(30)環境性因素而急劇上升或下降時，通過暫時性切斷第2EDLC模塊(50)的充電動作，防止發電機(10)的過載。因此，在所述時間點(tl)，在所述FET (Ql)及FET(Q2)進入關閉狀態以後，所述第2EDLC模塊(50)的充電電流通過放電電阻(Rl)進行少量放電。之後，在時間點(t3)，第2EDLC模塊(50)的充電電壓(V2)降低後，控制部(70)再次向充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出高電平信號，使FET(Ql)及FET (Q2)開啟。〈充放電模式〉之後，第2EDLC模塊(50)的充電電壓(V2)迅速向電池(20)放電，由於發電機(10)提供電壓，所以在時間點(t4),電池(20)的電壓將再次上升。如上所述，在所述電池(20)的電壓上升的時間點(t4)，所述控制部(70)向充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出低電平信號，使FET(Ql)及FET(Q2)關閉。之後，電池(20)的電壓再次上升，達到處於正常標準電壓狀態的時間點(t5)後，控制部(100)使第2EDLC模塊(50)再次充電。此時，對所述第2EDLC模塊(50)執行充電的方法是象在t5 t6區間一樣，考慮電池(20)與第2EDLC模塊(50)的兩端電壓電位差，以恆定電力脈衝切換方式驅動恆定電力充電開關部(100)，使所述第2EDLC模塊(50)中實現穩定的恆定電力充電，此時，控制部(70)向充放電連接開關部(90)輸出低電平信號，使FET(Ql)保持關閉狀態，向所述恆定電力充電開關部(100)輸出用於恆定電力充電的脈衝切換信號，以便使所述電池(20)端子電壓(Vl)與第2EDLC模塊(50)的充電電壓(V2)的電位差越大，與此成反比，充電電流越小，在所述第2EDLC模塊(50)中，不是急劇充電，而是實現穩定的恆定電力充電。〈恆定電力充電模式> 之後，在所述第2EDLC模塊(50)的充電電壓變得與電池(20)電壓相同的時間點(t6)，控制部(70)向充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出高電平信號，使 FET (Ql)及 FET (Q2)開啟。圖5是本發明的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償方法的流程圖。如圖所示，本發明的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償方法包括第I步驟(SlO)，控制部(70)通過電池電壓檢測部(80)，檢測電池(20)的端子電壓並存儲；第2步驟(S20)，控制部(70)通過EDLC電壓檢測部(110)，檢測第2EDLC模塊(50)的充電電壓並存儲；第3步驟(S30)，控制部(70)通過溫度感知部(130)，檢測所述第2EDLC模塊(50)的周邊溫度並存儲；第4步驟(S40)，控制部(70)通過所述電池電壓檢測部(80)，檢測車輛發動機是否處於啟動中；第5步驟(S50)，在所述第4步驟(S40)中，如果車輛發動機處於啟動中，控制部(70)則判斷所述第2EDLC模塊(50)的周邊溫度是否為允許溫度值以下；第6步驟(S60)，在所述第5步驟(S50)中，如果所述第2EDLC模塊(50)的周邊溫度不是允許溫度值以下，控制部(70)則向顯示部(150)輸出基於此的錯誤提示；第7步驟(S70)，在所述第5步驟(S50)中，如果所述第2EDLC模塊(50)的周邊溫度是允許溫度值以下，控制部(70)則判斷所述電池(20)的端子電壓是否為能夠執行充電的正常標準電壓；第8步驟(S80)，在所述第7步驟(S70)中，如果所述電池(20)的端子電壓不是能夠執行充電的正常標準電壓，控制部(70)則向顯示部(150)輸出基於此的錯誤提示；第9步驟(S90)，在所述第7步驟(S70)中，如果所述電池(20)的端子電壓是能夠執行充電的正常標準電壓，所述控制部(70)則判斷當前是否為充電待機模式；第10步驟(S100)，在所述第9步驟(S90)中，如果當前不是充電待機模式，所述控制部(70)則判斷電池(20)的當前端子電壓是否比以前端子電壓上升了既定值以上;第11步驟(SllO)，在所述第10步驟(S100)中，如果電池(20)的當前端子電壓未比以前端子電壓上升了既定值以上，所述控制部(70)則判斷電池(20)的當前端子電壓是否比以前端子電壓急降至既定值以下；第12步驟(S120)，在所述第10步驟(S100)中，如果電池(20)的當前端子電壓比以前端子電壓上升了既定值以上，或在所述第11步驟(SllO)中，電池(20)的當前端子電壓比以前端子電壓急降至既定值以下，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)和恆定電力充電開關部(100)輸出低電平信號，執行充電待機模式，使電池(20)與第2EDLC模塊(50)斷路，臨時切斷充放電動作；第13步驟(S130)，在所述第9步驟(S90)中，如果是充電待機模式，或是所述第10步驟(S100)中，電池(20)的當前端子電壓未比以前端子電壓上升既定值以上，在所述第11步驟(SllO)中，電池(20)的當前端子電壓未比以前端子電壓急降至既定值以下，則比較所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓，判斷電位差是否是既定電壓以上；第14步驟(S140)，在所述第13步驟(S130)中，如果未發生所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓的電位差,則執行充放電模式,所述控制部(70)向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出高電平信號，連接所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)，進行正常的充放電動作；第15步驟(S150)，在所述第13步驟(S130)中，如果所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓的電位差是既定電壓以上，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)輸出低電平信號，執行恆定電力充電模式，使電池(20)與第2EDLC模塊(50)斷路，為以與所述檢測的電位差成正比的恆定電力對所述第2EDLC模塊(50)進行充電而向所述恆定電力充電開關部(100)輸出恆定電力脈衝信號後，如果所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)之間的電位差消失，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出高電平信號，連接所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)，進行正常的充放電動作。另外，在所述第4步驟(S40)中，還包括如果車輛發動機不是處於啟動中則進入預備充電模式的第16步驟(S160)。
在所述第4步驟(S40)中，車輛發動機是否啟動是通過所述電池電壓檢測部(80)來感知，首先，未啟動狀態的電池(20)端子電壓約為2. IVX電池數的值，如果啟動，啟動初期時，雖然存在電壓下降等電壓不穩定時間，但在啟動的同時，發電機(10)驅動，電池(20)的充電電壓上升約2. IVX電池數的7 15%。約O. 9 2V由發電機(10)供應。檢測這種電壓的差異，可以獲知當前發動機是啟動狀態還是啟動前。另外，作為所述預備充電模式的第16步驟(S160)如圖6所示，包括步驟(S161)，所述控制部(70)判斷所述電池(20)的端子電壓是否是能夠執行充電的正常標準電壓；步驟(S162)，在所述步驟(S161)中，如果所述電池(20)的端子電壓不是能夠執行充電的正常標準電壓，則把基於此的錯誤提示輸出到顯示部(150);步驟
(S163)，在所述步驟(S161)中，如果所述電池(20)的端子電壓是能夠執行充電的正常標準電壓，則比較所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓，判斷這些值的電位差是否是既定電壓以上；步驟(S164)，在所述步驟(S163)中，如果所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓的電位差不是既定電壓以上，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出低電平信號，切斷所述電池
(20)與第2EDLC模塊(50)；步驟(S165)，在所述步驟(S163)中，如果所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓的電位差是既定電壓以上，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)輸出低電平信號，使電池(20)與第2EDLC模塊(50)斷路，為以與所述檢測的電位差成正比的恆定電力對所述第2EDLC模塊(50)進行充電而向所述恆定電力充電開關部(100)輸出恆定電力脈衝信號後，如果所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)之間的電位差消失，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出低電平信號，切斷所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)。另外，根據本發明，作為所述恆定電力充電模式的第15步驟(S150)如圖7所示，包括步驟(S151)，所述控制部(70)向所述充放電連接開關部(90)輸出低電平信號，關閉FET(Ql);步驟(S152)，所述控制部(70)為以與電池(20)和第2EDLC模塊(50)電壓的電位差成正比的恆定電力對所述第2EDLC模塊(50)進行充電而向所述恆定電力充電開關部(100)輸出恆定電力脈衝信號，切換驅動FET (Q2);步驟(S153)，所述控制部(70)通過放電感知部(120)判斷所述第2EDLC模塊(50)是否處於放電中；步驟(S154)，在所述步驟(S153)中，如果所述第2EDLC模塊(50)不是放電中，則判斷所述第2EDLC模塊(50)是否充電完成；步驟(S155)，在所述步驟(S153)中，如果所述第2EDLC模塊(50)是放電中，或是在所述步驟(S154)中，所述第2EDLC模塊(50)完成了充電，控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出高電平信號，連接所述電池(20)與第2EDLC 模塊(50)。下面說明如此構成的本發明利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置的整體動作。首先，如果電池(20)的電源接入本裝置，則接入的電源流經過電流保護 元件(PSl)、二極體(DO) (Dl)及MPP電容器(Cl)，接入第IEDLC模塊(40)及第2EDLC模塊(50)，同時，經瞬間電壓下降防止部￠0)及穩壓器(REGl)，向控制部(70)接入驅動電壓。於是，所述控制部(70)初始化後，所述控制部(70)通過電池電壓檢測部(80)，檢測電池(20)的端子電壓並存儲(SlO)。而且，通過EDLC電壓檢測部(110)檢測第2EDLC模塊(50)的充電電壓(S20)。其中，第2EDLC模塊(50)的充電電壓是利用通過所述電池電壓檢測部(80)輸入的電壓和通過所述EDLC電壓檢測部(110)輸入的值，通過兩個電壓的差異，檢測第2EDLC模塊(50)的充電電壓並存儲。而且，通過溫度感知部(130)，檢測所述第2EDLC模塊(50)的周邊溫度並存儲(S30)。這種檢測完成後，所述控制部(70)利用通過所述電池電壓檢測部(80)檢測的電池(20)的端子電壓，判斷當前車輛發動機是否在啟動中。即，判斷發動機啟動前後(S40)。其中，如果當前發動機在啟動中，則通過所述溫度感知部(130)，判斷檢測的所述第2EDLC模塊(50)的周邊溫度是否是允許溫度值以下，如果所述第2EDLC模塊(50)的周邊溫度不是允許溫度以下值，則判斷為難以進行正常充放電動作的狀態，所述控制部(70)向顯示部(150)輸出基於此的錯誤提示，中止機器的動作(S50) (S60)。但是，如果所述第2EDLC模塊(50)的周邊溫度是允許溫度以下值，所述控制部
(70)則判斷所述電池(20)的端子電壓是否是能夠執行充電的正常標準電壓(S70)。其中，所謂電池(20)的端子電壓是能夠執行充電的正常標準電壓，是指電池(20)的電壓相對於額定電壓處於過充電狀態，或不是放電終止電壓以下的電壓的狀態。因此，如果所述電池(20)的端子電壓不是能夠執行充電的正常標準電壓，則判斷為難以正常進行充放電動作的狀態，所述控制部(70)向顯示部(150)輸出基於此的錯誤提示，使機器的動作中止(S80)。但是，如果所述電池(20)的端子電壓是能夠執行充電的正常標準電壓，所述控制部(70)則判斷當前是否是充電待機模式(S90)。其中，如果當前不是充電待機模式，所述控制部(70)則檢測電池(20)的當前端子電壓是否比以前端子電壓上升了既定值以上，或急降至既定電壓值以下，如果電池(20)的當前端子電壓比以前端子電壓上升了既定值以上或急降至既定值以下，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)和恆定電力充電開關部(100)輸出低電平信號，執行充電待機模式，使電池(20)與第2EDLC模塊(50)斷路，臨時切斷充放電動作(S10(TS120)。但是，如果處於所述充電待機模式中，或電池(20)的當前端子電壓比以前端子電壓上升了既定值以上，或急降至既定值以下，則比較所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓，判斷是否發生了這些值的電位差(S130)。此時，如果未發生所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓的電位差，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)
輸出高電平信號。於是，執行充放電模式，使所述FET(Ql)及FET(Q2)開啟，所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)連接，實現正常的充放電動作(S140)。 但是，如果發生所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓的電位差(既定電壓以上)，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)輸出低電平信號，使FET(Ql)關閉，使電池(20)與第2EDLC模塊(50)斷路，為以與所述檢測的電位差成正比的恆定電力對所述第2EDLC模塊(50)進行充電而向所述恆定電力充電開關部(100)輸出恆定電力脈衝信號。因此，FET(Q2)根據恆定電力脈衝切換信號進行開啟/關閉動作，所述第2EDLC模塊(50)開始充電，之後，如果第2EDLC模塊(50)的充電電壓與電池(20)的端子電壓變得相同，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)全部輸出高電平信號，使電池(20)與第2EDLC模塊(50)連接，實現正常的充放電動作。之後，如果所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)之間的電位差消失，則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出高電平信號,執行恆定電力充電模式，使所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)連接，實現正常的充放電動作(S150)。就這種動作而言，如果利用通過所述電池電壓檢測部(80)檢測的電池(20)端子電壓，判斷為車輛發動機未啟動狀態，所述控制部(70)則執行預備充電模式(S160)。所述預備充電模式是用於車輛發動機啟動前，使電池(20)中存在的電壓對第2EDLC模塊(50)進行預先充電的動作。因此，其動作如下所述控制部(70)在發動機處於非啟動中時，判斷所述電池(20)的端子電壓是否是能夠執行充電的正常標準電壓(S161)。其中，如果所述電池(20)的端子電壓不是能夠執行充電的正常標準電壓，則判斷為難以進行正常充放電動作的狀態，所述控制部(70)向顯示部(150)輸出基於此的錯誤提示，使機器的動作中止(S162)。但是，如果所述電池(20)的端子電壓是能夠執行充電的正常標準電壓，則比較通過電池電壓檢測部(80)輸入的電池(20)端子電壓和通過EDLC電壓檢測部(110)輸入的第2EDLC模塊(50)的充電電壓的電位差(S163)。此時，如果所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓的電位差不是既定電壓以上，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出低電平信號，切斷所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)，保持待機狀態
(S164)。
但是，如果所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓的電位差是既定電壓以上，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)輸出低電平信號，使電池(20)與第2EDLC模塊(50)斷路，為以與所述檢測的電位差成正比的恆定電力對所述第2EDLC模塊(50)進行充電而向所述恆定電力充電開關部(100)輸出恆定電力脈衝信號後，如果所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)之間的電位差消失，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出低電平信號，切斷所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)，保持待機狀態(S165)。 根據本發明，即使在發動機處於非啟動中時，如果電池的電壓是正常電壓，則預先執行預備充電，以便車輛行駛時，能夠很迅速地執行電池的電力補償。
權利要求
1.一種利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置，所述車輛的電力供應裝置包括車輛的發電機(10)、並聯連接於所述發電機(10)的電池(20)、從所述發電機(10)及電池(20)接受電源供應的車輛電氣負載(30)，其特徵在於，包括 第IEDLC模塊(40)，並聯連接於所述電池(20)，執行充放電動作，補償低容量的電力；第2EDLC模塊(50)，並聯連接於所述電池(20)，執行充放電動作，補償高容量的電力；控制部(70)，從所述發電機(10)及電池(20)接受工作電源供應，對本裝置的整體動作進行控制；電池電壓檢測部(80)，檢測所述電池(20)的電壓；充放電連接開關部(90)，介於所述第2EDLC模塊(50)與接地之間，斷續控制所述第2EDLC模塊(50)的充放電動作；恆定電力充電開關部(100)，在所述第2EDLC模塊(50)的充電動作時進行控制，實現恆定電力充電；EDLC模塊電壓檢測部(110)，檢測所述第2EDLC模塊(50)的充電電壓；放電感知部(120)，檢測所述第2EDLC模塊(50)的放電動作；而且， 所述控制部(70)依次執行以下模式充電待機模式，在通過所述電池電壓檢測部(80)檢測的所述電池(20)電壓是能夠通過第2EDLC模塊(50)執行充電的正常標準電壓的狀態下，當所述電池(20)的當前端子電壓比以前端子電壓上升既定值以上或急降至既定值以下時，所述控制部(70)向充放電連接開關部(90)和恆定電力充電開關部(100)輸出低電平信號，使所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)斷路，臨時切斷充放電動作； 充放電模式，在所述電池(20)的端子電壓是能夠執行充電的正常標準電壓，所述電池(20)的當前端子電壓是比以前端子電壓未上升既定值以上、未急降至既定值以下的正常狀態的情況下，比較所述電池(20)的端子電壓與通過EDLC電壓檢測部(110)檢測的第2EDLC模塊(50)的充電電壓，如果沒有這些值的電位差，則所述控制部(70)向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出高電平信號，使所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)連接，實現正常的充放電動作； 恆定電力充電模式，在所述電池(20)的端子電壓是能夠執行充電的正常標準電壓，所述電池(20)的當前端子電壓是比以前端子電壓未上升既定值以上、未急降至既定值以下的正常狀態的情況下，或在所述充電待機模式的情況下，比較所述電池(20)的端子電壓與通過所述EDLC電壓檢測部(110)檢測的所述第2EDLC模塊(50)的充電電壓，如果這些值發生既定電壓電位差，則所述控制部(70)向所述充放電連接開關部(90)輸出低電平信號，使電池(20)與第2EDLC模塊(50)斷路，向所述恆定電力充電開關部(100)輸出恆定電力脈衝信號，用於以與所述檢測的電位差成正比的恆定電力，對所述第2EDLC模塊(50)進行充電。
2.根據權利要求I所述的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置，其特徵在於 所述第IEDLC模塊(40)及第2EDLC模塊(50)由多個高容量電容器(edlc I edlc η)進行串聯連接，在所述高容量電容器(edlcfedlc η)中，保護電路(P)分別並聯連接，在所述高容量電容器(edlcfedlc η)的兩端，連接有電解電容器(EC)。
3.根據權利要求2所述的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置，其特徵在於 所述保護電路(P)與比較器(COM)連接，使電阻(RlO)及電阻(Rll)的分壓電壓作為比較電壓輸入所述比較器(COM)的端子(+)，使穩壓二極體(D8)及電阻(R12)的分壓電壓作為標準電壓輸入所述比較器(COM)的端子(_)，所述比較器(COM)的輸出經電阻(R13)接入電晶體(Q3)的基極，所述電晶體(Q3)的集電極端在通過電阻(R14)及電阻(R15)連接於高容量電容器(edlc I)的一端⑴的同時，經電晶體(Q4)的基極和電阻(R16)，接入電晶體(Q5)的基極，所述電晶體(Q4) (Q 5)的集電極端在通過放電電阻(R18)連接於高容量電容器(edlc I)的一端(+)的同時，電晶體(Q5)的射極端連接於高容量電容器(edlc I)的一端(-)。
4.根據權利要求I所述的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置，其特徵在於 在所述電池(20)的供應電源端與控制部(70)之間，還包括由二極體(D2) (D3)及電容器(C6)構成的瞬間電壓下降防止部(60)。
5.根據權利要求I所述的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置，其特徵在於 所述充放電連接開關部(90)由FET(Ql)構成。
6.根據權利要求I所述的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置，其特徵在於 所述恆定電力充電開關部(100)由電阻(R3)和FET(Q2)串聯連接構成。
7.根據權利要求I所述的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置，其特徵在於 所述放電感知部(120)由電阻(R6 R7)、二極體(D5 D7)、電容器(C4)構成。
8.根據權利要求I所述的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置，其特徵在於 在所述控制部(70)，還連接有檢測第2EDLC模塊(50)的周邊溫度的溫度感知部(130)、具備各種功能設置鍵的設置部(140)、顯示各種錯誤提示或設置值等的顯示部(150)。
9.根據權利要求I所述的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置，其特徵在於 在所述電池(20)與第IEDLC模塊(40)之間，還連接有過電流保護元件(PSl)。
10.根據權利要求I所述的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置，其特徵在於 在所述第2EDLC模塊(50)與接地端之間，分別配備有二極體(D4)和電阻(Rl)，從第2EDLC模塊(50)大電流放電或小電流充放電時，誘導電流流動。
11.根據權利要求I所述的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置，其特徵在於 在所述恆定電力充電開關部(100)與第2EDLC模塊(50)之間，配備有過電流保護元件(PS2)。
12.—種利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償方法,應用於包括車輛的發電機(10)、電池(20)、車輛電氣負載(30)、第IEDLC模塊(40)、第2EDLC模塊(50)、控制部(70)、電池電壓檢測部(80)、充放電連接開關部(90)、恆定電力充電開關部(100)、EDLC模塊電壓檢測部(110)、放電感知部(120)、溫度感知部(130)、設置部(140)、顯示部(150)構成的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置，其特徵在於包括 第I步驟(SlO)，所述控制部(70)通過電池電壓檢測部(80)，檢測電池(20)的端子電壓並存儲；第2步驟(S20)，控制部(70)通過EDLC電壓檢測部(110)，檢測第2EDLC模塊(50)的充電電壓並存儲；第3步驟(S30)，控制部(70)通過溫度感知部(130)，檢測所述第2EDLC模塊(50)的周邊溫度並存儲；第4步驟(S40)，控制部(70)通過所述電池電壓檢測部(80)，檢測車輛發動機是否處於啟動中；第5步驟(S50)，在所述第4步驟(S40)中，如果車輛發動機處於啟動中，控制部(70)則判斷所述第2EDLC模塊(50)的周邊溫度是否為允許溫度值以下；第6步驟(S60)，在所述第5步驟(S50)中，如果所述第2EDLC模塊(50)的周邊溫度不是允許溫度值以下，控制部(70)則向顯示部(150)輸出基於此的錯誤提示；第7步驟(S70)，在所述第5步驟(S50)中，如果所述第2EDLC模塊(50)的周邊溫度是允許溫度值以下，控制部(70)則判斷所述電池(20)的端子電壓是否為能夠執行充電的正常標準電壓；第8步驟(S80)，在所述第7步驟(S70)中，如果所述電池(20)的端子電壓不是能夠執行充電的正常標準電壓，控制部(70)則向顯示部(150)輸出基於此的錯誤提示；第9步驟(S90)，在所述第7步驟(S70)中，如果所述電池(20)的端子電壓是能夠執行充電的正常標準電壓，所述控制部(70)則判斷當前是否為充電待機模式；第10步驟(S100)，在所述第9步驟(S90)中，如果當前不是充電待機模式，所述控制部(70)則判斷電池(20)的當前端子電壓是否比以前端子電壓上升了既定值以上；第11步驟(SllO)，在所述第10步驟(S100)中，如果電池(20)的當前端子電壓未比以前端子電壓上升了既定值以上，所述控制部(70)則判斷電池(20)的當前端子電壓是否比以前端子電壓急降至既定值以下；第12步驟(S120)，在所述第10步驟(S100)中，如果電池(20)的當前端子電壓比以前端子電壓上升了既定值以上，或在所述第11步驟(SllO)中，電池(20)的當前端子電壓比以前端子電壓急降至既定值以下，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)和恆定電力充電開關部(100)輸出低電平信號，執行充電待機模式，使電池(20)與第2EDLC模塊(50)斷路，臨時切斷充放電動作；第13步驟(S130)，在所述第9步驟(S90)中，如果是充電待機模式，或是在所述第10步驟(S100)中，電池(20)的當前端子電壓未比以前端子電壓上升既定值以上，在所述第11步驟(SllO)中，電池(20)的當前端子電壓未比以前端子電壓急降至既定值以下，則比較所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓，判斷電位差是否是既定電壓以上；第14步驟(S140)，在所述第13步驟(S130)中，如果未發生所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓的電位差，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出聞電平信號，執行充放電模式，連接所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)，進行正常的充放電動作；第15步驟(S150)，在所述第13步驟(S130)中，如果所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓的電位差是既定電壓以上，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)輸出低電平信號，執行恆定電力充電模式，使電池(20)與第2EDLC模塊(50)斷路，為以與所述檢測的電位差成正比的恆定電力對所述第2EDLC模塊(50)進行充電而向所述恆定電力充電開關部(100)輸出恆定電力脈衝信號後,如果所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)之間的電位差消失，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出高電平信號，連接所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)，進行正常的充放電動作。
13.根據權利要求12所述的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償方法，其特徵在於， 在所述第4步驟(S40)中，還包括如果車輛發動機不是處於啟動中則進入預備充電模式的第16步驟(S160)， 所述預備充電模式包括 步驟(S161)，所述控制部(70)判斷所述電池(20)的端子電壓是否是能夠執行充電的正常標準電壓；步驟(S162)，在所述步驟(S161)中，如果所述電池(20)的端子電壓不是能夠執行充電的正常標準電壓，則把基於此的錯誤提示輸出到顯示部(150);步驟(S163)，在所述步驟(S161)中，如果所述電池(20)的端子電壓是能夠執行充電的正常標準電壓，則t匕較所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓，判斷這些值的電位差是否是既定電壓以上；步驟(S164)，在所述步驟(S163)中，如果所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓的電位差不是既定電壓以上，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出低電平信號，切斷所述電池(20)與第2EDLC模塊(50);步驟(S165)，在所述步驟(S163)中，如果所述電池(20)的端子電壓與第2EDLC模塊(50)的充電電壓的電位差是既定電壓以上，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)輸出低電平信號，使電池(20)與第2EDLC模塊(50)斷路，為以與所述檢測的電位差成正比的恆定電力對所述第2EDLC模塊(50)進行充電而向所述恆定電力充電開關部(100)輸出恆定電力脈衝信號後,如果所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)之間的電位差消失，所述控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出低電平信號，切斷所述電池(20)與第2EDLC模塊(50)。
14.根據權利要求12所述的利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償方法，其特徵在於， 作為所述第15步驟(S150)的恆定電力充電模式，包括 步驟(S151)，所述控制部(70)向所述充放電連接開關部(90)輸出低電平信號，關閉FET(Ql);步驟(S152)，所述控制部(70)為以與電池(20)與第2EDLC模塊(50)電壓的電位差成正比的恆定電力對所述第2EDLC模塊(50)進行充電而向所述恆定電力充電開關部(100)輸出恆定電力脈衝信號，切換驅動FET (Q2);步驟(S153)，所述控制部(70)通過放電感知部(120)判斷所述第2EDLC模塊(50)是否處於放電中；步驟(S154)，在所述步驟(S153)中，所述第2EDLC模塊(50)如果不是放電中，則判斷所述第2EDLC模塊(50)是否充電完成；步驟(S155)，如果在所述步驟(S153)中，所述第2EDLC模塊(50)是放電中，或是在所述步驟(SI54)中，所述第2EDLC模塊(50)完成了充電，控制部(70)則向所述充放電連接開關部(90)及恆定電力充電開關部(100)輸出高電平信號，連接所述電池(20)與第2EDLC 模塊(50)。
全文摘要
本發明涉及利用高容量電容器的車輛電氣負載的電力補償裝置及方法，在車輛行駛時發電機和電池輸出的電壓暫時下降的情況下，使高容量電容器中充電的電流迅速放電，對電力進行補償，以恆定電力脈衝充電方式執行所述高容量電容器的充電，防止因充電時發生的發電機過載造成的電池電壓不穩定，另外，在對所述高容量電容器進行充電時，電池端子的電壓因車輛的電氣負載而下降的情況下，暫時中斷高容量電容器的充電，使充電的電流放電，對車輛電氣負載補償電力，從而對諸如電壓下降的電力供應不穩定狀態進行實時電力補償，提高車輛的輸出，防止暫時性減速現象，不僅提高行駛性，而且大幅度改善燃料效率，提高各種電氣驅動裝置部件的性能和壽命。
文檔編號H02J7/14GK102918743SQ201080065220
公開日2013年2月6日 申請日期2010年12月8日 優先權日2010年4月1日
發明者李臺教 申請人:李臺教