內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)及其供電方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)及其供電方法，本發(fā)明將以內(nèi)燃發(fā)電機的用電設(shè)備根據(jù)功率特性進(jìn)行區(qū)分，分為功率型用電單元和非功率型用電單元，功率型用電單元由功率單元供電，實現(xiàn)了能量供給側(cè)和能量需求側(cè)的匹配及平衡。本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)采用組合式超級電池提供電能，本發(fā)明通過采用組合式超級電池中的功率單元為啟動電機供電，解決了目前內(nèi)燃發(fā)電機采用蓄電池為啟動電機供電導(dǎo)致蓄電池“超量配置”，對蓄電池電流沖擊大，造成蓄電池壽命降低、其它用電單元供電不穩(wěn)等問題，防止因蓄電池過度放電導(dǎo)致電機不能啟動，影響內(nèi)燃發(fā)電機正常工作。
【專利說明】
內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)及其供電方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)及其供電方法，屬于電路系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃發(fā)電機是以內(nèi)燃機為動力的發(fā)電機設(shè)備，由內(nèi)燃熱力單元、往復(fù)式發(fā)電機單元以及監(jiān)視控制單元組成，各種內(nèi)燃發(fā)電機已經(jīng)成為人們?nèi)粘?yīng)急供電的重要生產(chǎn)、生活裝備，特別是對于一些偏遠(yuǎn)的山區(qū)或者孤立的海島，由于無法架設(shè)電網(wǎng)，內(nèi)燃機發(fā)電機成為其主要的供電設(shè)施。而電氣系統(tǒng)是內(nèi)燃發(fā)電機必不可少的一部分，內(nèi)燃發(fā)電機傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)如圖1所示，主要由內(nèi)燃發(fā)電機上的發(fā)電機、電壓調(diào)節(jié)器、蓄電池等構(gòu)成，用電設(shè)備根據(jù)功率特性主要分為需要瞬態(tài)大功率的啟動電機和持續(xù)小功率的其他內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置，內(nèi)燃發(fā)電機蓄電池是供電系統(tǒng)必不可少的電源之一，在內(nèi)燃發(fā)電機的內(nèi)燃機啟動時向啟動電機供電；發(fā)動機不工作或發(fā)動機在不高的轉(zhuǎn)速下工作時，蓄電池向內(nèi)燃發(fā)電機耗電裝置供電；在耗電裝置功率超過其發(fā)電裝置功率時，蓄電池同發(fā)電機聯(lián)合向耗電裝置供電。內(nèi)燃發(fā)電機中的蓄電池既要負(fù)責(zé)提供內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置(如儀表顯示、程序自檢、信號燈的閃亮、音響短時工作等小功率器件)的能量，又要負(fù)責(zé)提供發(fā)動機啟動瞬間大功率的能量，在運行實踐中，這種方案暴露出以下問題:
[0003]1.內(nèi)燃發(fā)電機啟動系統(tǒng)和其它耗電裝置不同用電特性對蓄電池性能要求差異很大:啟動系統(tǒng)要求蓄電池放電倍率性能優(yōu)異，而其它耗電裝置則要求蓄電池具備一定容量即可、倍率性能要求不高。這種情況導(dǎo)致蓄電池為滿足內(nèi)燃機冷啟動所需的瞬態(tài)大功率，不得不“超量配置”，使電池又大又笨重，而且也不經(jīng)濟。
[0004]2.當(dāng)內(nèi)燃發(fā)電機的不正常使用，如內(nèi)燃機熄火狀態(tài)下長時間使用內(nèi)燃發(fā)電機上的電器設(shè)備、熄火狀態(tài)下使用外接電源設(shè)備等，將導(dǎo)致蓄電池虧電而無法完成內(nèi)燃發(fā)電機的下次啟動。
[0005]3.內(nèi)燃發(fā)電機冷啟動電流較大，對鉛酸蓄電池的電流沖擊較大，造成正極板活性物質(zhì)脫落，使得鉛酸電池組容量下降較快，使用壽命較短(一般為2?3年)，更換較為頻繁，增加用戶設(shè)備維護(hù)工作量和使用成本；內(nèi)燃發(fā)電機蓄電池使用過程中，由于使用人員或維護(hù)人員無法準(zhǔn)確確認(rèn)蓄電池使用狀態(tài)，通常以內(nèi)燃發(fā)電機隔夜后啟動不順暢的現(xiàn)象作為判定蓄電池壽命終結(jié)的標(biāo)準(zhǔn)，而不是以蓄電池?zé)o法蓄電或無法正常供應(yīng)內(nèi)燃發(fā)電機耗電裝置用電作為蓄電池報廢標(biāo)準(zhǔn)，造成蓄電池被“過早判廢”。
[0006]4.內(nèi)燃發(fā)電機啟動(特別是冷啟動)時，蓄電池瞬時電壓降較大，造成內(nèi)燃發(fā)電機電壓敏感設(shè)備(計算機系統(tǒng)、可編程邏輯控制器、電子設(shè)備等)無法正常工作，容易出現(xiàn)計算機紊亂、數(shù)據(jù)丟失及設(shè)備停止運行等故障，嚴(yán)重時甚至造成內(nèi)燃發(fā)電機上的用電設(shè)備意外損壞。
[0007]為此，有人提出在蓄電池兩端并聯(lián)超級電容的方式來共同為啟動電機供電，雖然這種方案在一定程度上延長了蓄電池的使用壽命，但是蓄電池還是要承擔(dān)功率型用電單元的啟動任務(wù)，并沒有從根本上解決蓄電池為功率型用電單元供電導(dǎo)致對蓄電池電流沖擊大，造成蓄電池壽命降低等問題;而且由于蓄電池與功率型用電單元電壓“箝位”問題，這種改進(jìn)對內(nèi)燃機啟動問題的改善也很有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是一種內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)及其供電方法，以解決目前采用蓄電池為內(nèi)燃發(fā)電機啟動電機提供啟動能量導(dǎo)致蓄電池“超量配置”以及易受到大電流沖擊影響壽命等冋題。
[0009]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)，包括啟動電機、發(fā)電機和內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置，該電氣系統(tǒng)還包括能量單元和功率單元，能量單元輸出端和功率單元輸出端之間連接有隔離充電單元，能量單元輸出端供電連接內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置，功率單元輸出端供電連接啟動電機，所述隔離充電單元用于在功率單元電量不足時或啟動電機工作前為其充電，在其它時候斷開功率單元與能量單元的電流通路，所述的能量單元為儲能器件，所述的功率單元為高倍率放電的儲能器件。
[0010]所述的隔離充電單元包括充電電路，所述的充電電路為AC-DC-AC-DC開關(guān)電路、AC-DC開關(guān)電路、DC-AC-DC開關(guān)電路或DC-DC開關(guān)電路。
[0011]所述的AC-DC-AC-DC開關(guān)電路包括依次連接的輸入整流濾波電路、高頻變壓器和輸出整流濾波電路，所述輸入整流濾波電路的輸入端用于連接交流輸入，經(jīng)該開關(guān)電路處理后轉(zhuǎn)換為與功率單元相適配的直流電輸入到功率單元。
[0012]所述的AC-DC開關(guān)電路包括依次連接的變壓器、整流濾波電路和穩(wěn)壓及限流電路，該開關(guān)電路的輸入端用于連接交流輸入，經(jīng)該開關(guān)電路處理后轉(zhuǎn)換為與功率單元相適配的直流電輸入到功率單元，為功率單元充電。
[0013]所述的DC-AC-DC開關(guān)電路包括依次連接的高頻變壓器和輸出整流濾波電路，高頻變壓器的一側(cè)用于連接直流輸入，經(jīng)該開關(guān)電路處理后轉(zhuǎn)換為與功率單元相適配的直流電輸入到功率單元，為功率單元充電。
[0014]所述的DC-DC開關(guān)電路包括依次連接的電壓變換電路和穩(wěn)壓及限流電路，電壓變換電路輸入端用于連接直流輸入，經(jīng)該開關(guān)電路處理后轉(zhuǎn)換為與功率單元相適配的直流電輸入到功率單元，為功率單元充電。
[0015]所述的功率單元為超級電容器單體、通過超級電容器單體串并聯(lián)組成的模塊或者電容器陣列。
[0016]本發(fā)明還提供了一種內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)的供電方法，該方法將內(nèi)燃發(fā)電機的用電設(shè)備根據(jù)功率特性進(jìn)行區(qū)分，分為功率型用電單元和非功率型用電單元，功率型用電單元由功率單元供電，非功率型用電單元由能量單元供電，功率單元和能量單元之間通過隔離充電單元隔離，當(dāng)功率型用電單元需要供電時，由隔離充電單元斷開功率單元與能量單元的電氣連接，只采用功率單元為功率型用電單元供電，在功率單元電量低于設(shè)定值時或功率型用電單元工作前，功率單元在隔離充電單元的控制下由能量單元或者外接電源充電，所述的能量單元為儲能器件，所述的功率單元為高倍率放電的儲能器件。
[0017]所述的隔離充電單元具有防反充功能，禁止功率單元向能量單元放電。
[0018]所述隔離充電單元包括充電電路，所述的充電電路為AC-DC-AC-DC開關(guān)電路、AC-DC開關(guān)電路、DC-AC-DC開關(guān)電路或DC-DC開關(guān)電路。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)采用組合式超級電池提供電能，組合式超級電池包括能量單元和功率單元，能量單元和功率單元輸出端之間連接有隔離充電單元，能量單元輸出端供電連接內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置，功率單元輸出端供電連接啟動電機，隔離充電單元用于在能量單元或發(fā)電機不給功率單元充電時，斷開功率單元與能量單元的電流通路，并用于在功率型用電單元工作前或功率單元電量不足時，為功率單元充電。本發(fā)明通過僅采用組合式超級電池中的功率單元為內(nèi)燃發(fā)電機的啟動電機供電，能量單元不再承擔(dān)瞬態(tài)大功率作業(yè)任務(wù)，不受大電流沖擊損壞，壽命更長，在選型配置上可以“瘦身”，實現(xiàn)小型化、輕量化，并且能量單元不會出現(xiàn)瞬時較大電壓降的情況，保證了內(nèi)燃發(fā)電機的電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，減少用電負(fù)載因電能質(zhì)量不穩(wěn)造成的損壞。同時僅利用功率單元承擔(dān)瞬態(tài)大功率作業(yè)任務(wù)，內(nèi)燃機啟動性更好，尤其是低溫啟動性更好。
【附圖說明】
[0020]圖1是傳統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0021 ]圖2-a是本發(fā)明內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖2-b是本發(fā)明內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖3-a是本發(fā)明實施例中采用AC-DC-AC-DC開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3-b是本發(fā)明實施例中采用AC-DC開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4-a是本發(fā)明實施例中采用DC-AC-DC開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4-b是本發(fā)明實施例中采用DC-DC開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進(jìn)一步的說明。
[0028]本發(fā)明的一種內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)的實施例。
[0029]內(nèi)燃發(fā)電機在啟動過程中，一般需要啟動電機的帶動，啟動電機作為功率型用電單元，在啟動時需要瞬態(tài)大功率，本發(fā)明采用功率單元為其供電。在同一電氣系統(tǒng)中，功率型用電單元與非功率型用電單元是相對的概念，功率型用電單元具備持續(xù)用電時間短(小于10秒)、大功率(額定電流一般在幾十安培以上)的用電特征，如內(nèi)燃機啟動電機等;非功率型用電單元具備持續(xù)用電時間可長可短、小功率(額定電流一般在幾十安培以下)的用電特征，如內(nèi)燃發(fā)電機上的各種燈類、點煙器、空調(diào)、喇叭、雨刮、車窗升降、電子儀表盤等。
[0030]下面以一種具體的內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)為例來進(jìn)行說明。本實施例中的內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)，如圖2-a和2-b所示，包括內(nèi)燃發(fā)電機上的發(fā)電機7、啟動電機1、內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置6和組合式超級電池，由組合式超級電池為啟動電機I和內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置6供電，組合式超級電池包括功率單元4和能量單元5，功率單元4的輸出端和能量單元5的輸出端之間連接有隔離充電單元3，功率單元4的輸出端通過啟動開關(guān)2供電連接啟動電機I，能量單元5的輸出端供電連接內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置6，用于為內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置6提供電能，內(nèi)燃發(fā)電機上的發(fā)電機7的電壓由電壓調(diào)節(jié)器8調(diào)節(jié)，用于實現(xiàn)內(nèi)燃發(fā)電機上的發(fā)電機7電壓的穩(wěn)定輸出。當(dāng)內(nèi)燃機啟動前，能量單元5或外接電源首先給功率單元4充電；當(dāng)內(nèi)燃機啟動時，功率單元4與能量單元5之間的電流通路已經(jīng)通過隔離充電單元3斷開，閉合啟動開關(guān)2，僅由功率單元4為啟動電機2供電，由啟動電機啟動車輛內(nèi)燃機;當(dāng)內(nèi)燃機啟動完成后，斷開啟動開關(guān)2，隔離充電單元3判斷功率單元4電量是否充足，若不足，則內(nèi)燃發(fā)電機上的發(fā)電機通過隔尚充電單兀3為功率單兀4充電，若電量充足，貝Ij不充電。同時隔離充電單3元具備防反充功能，禁止功率單元4向能量單元5放電。該內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)中的能量單元不再承擔(dān)瞬態(tài)大功率作業(yè)任務(wù)，只負(fù)責(zé)小功率負(fù)載的持續(xù)供能，不受大電流沖擊損壞，壽命更長，避免能量單元被“過早”判廢，造成浪費，且在選型配置上可以“瘦身”，實現(xiàn)小型化、輕量化和車輛總體布置的便捷化；內(nèi)燃發(fā)電機的啟動電機僅依靠功率單元進(jìn)行啟動，使內(nèi)燃發(fā)電機的啟動性更好，尤其是在低溫啟動性。
[0031]功率單元4可以是超級電容器單體、由超級電容器單體通過串并聯(lián)組成的模塊，或者傳統(tǒng)電容器陣列，如圖2-a所示。功率單元也可采用倍率性能及低溫性能優(yōu)異的儲能器件，如圖2-b所示，儲能器件可為具備高倍率放電特性蓄電池，比如鋰離子電池(磷酸鐵鋰系、三元系、錳酸鋰系、鈦酸鋰系等)和卷繞式高倍率鉛酸電池，也可以是低溫高倍率鋰電池和低溫高倍率鉛酸電池。能量單元可以是鉛酸電池，也可以是鎳氫電池，還可以是錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、三元電池、鈦酸鋰電池等其中的任意一種。
[0032]隔離充電單元具備隔離和充電的作用，能夠?qū)⒐β蕟卧?和能量單元5在電氣上隔離開來，也能對功率單元4進(jìn)行充電，該隔離充電單元可以通過能量單元或發(fā)電機對功率單元充電，也可以通過外接交流或直流電源對功率單元充電，根據(jù)充電輸入類型的不同，隔離充電單元的充電電路為AC-DC-AC-DC開關(guān)電路、AC-DC開關(guān)電路、DC-AC-DC開關(guān)電路或DC-DC開關(guān)電路。
[0033]當(dāng)采用交流輸入時，例如市電網(wǎng)，隔離充電單元采用AC-DC-AC-DC開關(guān)電路，具體結(jié)構(gòu)如圖3_a所示，包括依次連接的輸入整流濾波電路、高頻變壓器和輸出整流濾波電路，該開關(guān)電路有相應(yīng)控制電路，交流輸入經(jīng)該開關(guān)電路接入功率單元。處理過程如下:交流輸入通過整流濾波電路進(jìn)行整流濾波處理后變換為直流，然后進(jìn)入到高頻變壓器進(jìn)行逆變和高頻變換處理，輸出頻率變換后的交流電，最后進(jìn)入到輸出整流濾波電路，由輸出整流濾波電路對變換后的交流電進(jìn)行整流、濾波處理，得到與功率單元相適配的直流電，為功率單元充電。該開關(guān)電路的充電過程由控制電路根據(jù)電壓環(huán)路和電流環(huán)路采集到開關(guān)電路的信號通過驅(qū)動電路進(jìn)行控制。同時為了實現(xiàn)對開關(guān)電路的保護(hù)，該隔離充電單元還設(shè)置有保護(hù)電路。
[0034]當(dāng)隔離充電單元采用AC-DC開關(guān)電路時，其具體電路如圖3-b所示，該開關(guān)電路包括依次連接的變壓器、整流濾波電路和穩(wěn)壓及限流電路，交流電源經(jīng)該開關(guān)電路接入功率單元。該開關(guān)電路的處理過程如下:交流電源通過變壓器變壓后，進(jìn)入到整流濾波電路對變壓后的交流電進(jìn)行整流和濾波，通過穩(wěn)壓及限流電路輸入到功率單元，實現(xiàn)對功率單元的充電。該開關(guān)電路的控制可通過在開關(guān)電路上設(shè)置開關(guān)來實現(xiàn)，同時為了實現(xiàn)對開關(guān)電路的保護(hù)，該隔離充電單元還設(shè)置有保護(hù)電路。
[0035]當(dāng)隔離充電單元采用DC-AC-DC開關(guān)電路時，其具體電路結(jié)構(gòu)如圖4-a所示，包括依次連接的高頻變壓器和輸出整流濾波電路，以及相應(yīng)的控制電路，直流輸入經(jīng)該開關(guān)電路接入功率單元。該開關(guān)電路的處理過程如下:高頻變壓器將直流輸入進(jìn)行逆變和頻率變換，并將得到變頻后的交流電輸入到輸出整流濾波電路，經(jīng)輸出整流濾波電路對變頻后的交流電進(jìn)行整流和濾波，得到與功率單元相適配的直流電，為功率單元充電。整個開關(guān)電路由控制電路控制，控制電路根據(jù)電壓環(huán)路和電流環(huán)路采集到開關(guān)電路的信號通過驅(qū)動電路進(jìn)行控制。同時為了實現(xiàn)對開關(guān)電路的保護(hù)，該隔離充電單元還設(shè)置有保護(hù)電路。
[0036]當(dāng)隔離充電單元采用DC-DC開關(guān)電路時，其具體電路結(jié)構(gòu)如圖4-b所示，包括依次連接的電壓變換電路和穩(wěn)壓及限流電路，直流輸入經(jīng)該開關(guān)電路接入功率單元進(jìn)行充電。該開關(guān)電路的處理過程如下:直流輸入通過電壓變換電路變壓后，進(jìn)入穩(wěn)壓及限流電路，經(jīng)穩(wěn)壓及限流電路得到與功率單元相適配的直流電，輸入到功率單元，從而實現(xiàn)對功率單元的充電。該開關(guān)電路的控制可通過在開關(guān)電路上設(shè)置開關(guān)來實現(xiàn)，同時為了實現(xiàn)對開關(guān)電路的保護(hù)，該隔離充電單元還設(shè)置有保護(hù)電路。
[0037]隔離充電單元可根據(jù)充電輸入類型的不同選擇不同的充電結(jié)構(gòu)，當(dāng)充電輸入類型既有交流輸入又有直流輸入時，可將直流輸入對應(yīng)的開關(guān)電路和交流輸入對應(yīng)的開關(guān)電路進(jìn)行組合。
[0038]此外，根據(jù)需要，本發(fā)明所采用的組合式超級電池還包括相應(yīng)的外圍電路，該外圍電路包括檢測電路、保護(hù)及均衡電路和管理及顯示模塊，通過檢測電路實時檢測功率單元的電量，通過保護(hù)及均衡電路實現(xiàn)功率單元的均衡保護(hù)、充電保護(hù)、放電保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過流保護(hù)、過溫保護(hù)和短路保護(hù)功能等，通過管理及顯示模塊實現(xiàn)對功率單元的管理和參數(shù)顯示。檢測電路、保護(hù)及均衡電路和管理及顯示模塊可根據(jù)需要實現(xiàn)的功能進(jìn)行設(shè)計，各功能電路的實現(xiàn)對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言屬于常規(guī)技術(shù)手段，這里不再給出具體的電路說明。
[0039]本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)的供電方法的實施例
[0040]本實施例中的供電方法針對的是內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)，該方法將內(nèi)燃發(fā)電機的用電設(shè)備根據(jù)功率特性進(jìn)行區(qū)分，分為功率型用電單元和非功率型用電單元，本實施例中功率型用電單元指的是啟動電機，非功率型用電單元指的是除啟動電機之外的其它內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置，該電氣系統(tǒng)采用由功率單元、隔離充電單元和能量單元構(gòu)成的組合式超級電池供電，功率型用電單元(啟動電機)由功率單元供電，當(dāng)內(nèi)燃機啟動時，功率單元與能量單元的電氣連接通過隔離充電單元斷開，只采用功率單元為啟動電機供電；非功率型用電單元(其他內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置)由與瞬態(tài)動力功率補償器并聯(lián)的能量單元或內(nèi)燃發(fā)電機上的發(fā)電機供電；隔離充電單元具備防反充功能，禁止功率單元向能量單元放電，實現(xiàn)了能量供給側(cè)和能量需求側(cè)的匹配和平衡。隔離充電單元包括充電電路，充電電路為AC-DC-AC-DC開關(guān)電路、AC-DC開關(guān)電路、DC-AC-DC開關(guān)電路或DC-DC開關(guān)電路，各開關(guān)電路的具體實現(xiàn)方式已在供電系統(tǒng)的實施例中進(jìn)行了詳細(xì)說明，這里不再贅述。
[0041]該方法針對系統(tǒng)實施例中電氣系統(tǒng)的供電過程如下:當(dāng)內(nèi)燃機啟動前，能量單元5或外接電源首先給功率單元4充電；當(dāng)內(nèi)燃機啟動時，功率單元4與能量單元5之間的電流通路已經(jīng)通過隔離充電單元3斷開，閉合啟動開關(guān)2，僅由功率單元4為啟動電機I供電，由啟動電機啟動車輛內(nèi)燃機;當(dāng)內(nèi)燃機啟動完成后，斷開啟動開關(guān)2，隔離充電單元3判斷功率單元4電量是否充足，若不足，則內(nèi)燃發(fā)電機上的發(fā)電機7通過隔離充電單元3為功率單元4充電，若電量充足，貝lJ不充電；啟動完成后，內(nèi)燃發(fā)電機上的發(fā)電機7開始向內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置6供電，并且給能量單元5充電以及在功率單元4電量不足時給其充電，在內(nèi)燃發(fā)電機上的發(fā)電機無法滿足內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置時，由能量單元與內(nèi)燃發(fā)電機上的發(fā)電機一起為內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置供電；當(dāng)內(nèi)燃發(fā)電機上的發(fā)電機7停止工作時，控制隔離充電單元斷開功率單元4與能量單元5之間的電氣連接，若內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置6繼續(xù)工作，則此時所需電能完全由能量單元5提供;隔離充電單元具備防反充功能，任何時候功率單元4都不能向能量單元5放電，從而保證功率單元4能夠進(jìn)行后續(xù)的啟動。
[0042]本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)采用組合式超級電池供電，利用組合式超級電池的功率單元為啟動電機提供電能，使能量單元不再承擔(dān)瞬態(tài)大功率作業(yè)任務(wù)，能量單元(蓄電池)只負(fù)責(zé)小功率負(fù)載的持續(xù)供能，避免了能量單元受大電流沖擊，可有效提高其使用壽命。同時，在能量單元選型配置上可以“瘦身”，實現(xiàn)小型化、輕量化。此外，功率單元僅用于為啟動電機供電，隔離充電單元具備防反充功能，任何時候功率單元都不能向能量單元放電，對功率單元有一定的保護(hù)作用。同時依靠本發(fā)明的瞬態(tài)動力功率補償器進(jìn)行啟動，內(nèi)燃機啟動性更好，尤其是低溫啟動性更好，能量單元不會出現(xiàn)瞬時較大電壓降的情況，保證內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作，減少非功率型用電單元因電能質(zhì)量不穩(wěn)造成的損壞。
[0043]本發(fā)明將內(nèi)燃發(fā)電機用電設(shè)備分為功率型用電單元和非功率型用電單元，功率型用電單元僅由瞬態(tài)動力功率補償器中的功率單元供電，非功率型用電單元由與瞬態(tài)動力功率補償器并聯(lián)的能量單元或發(fā)電機供電，達(dá)到能量供給側(cè)和能量需求側(cè)的匹配和平衡，使內(nèi)燃發(fā)電機供電系統(tǒng)得到優(yōu)化，延長壽命，提高性能，減少資源浪費和系統(tǒng)維護(hù)工作量，并通過輕量化和更高效率的功率單元的采用，實現(xiàn)節(jié)能減排。
【主權(quán)項】
1.一種內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)，包括啟動電機、內(nèi)燃發(fā)電機上的發(fā)電機和內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置，其特征在于，該電氣系統(tǒng)還包括能量單元和功率單元，能量單元輸出端和功率單元輸出端之間連接有隔離充電單元，能量單元輸出端供電連接內(nèi)燃發(fā)電機上的用電裝置，功率單元輸出端供電連接啟動電機，所述隔離充電單元用于在功率單元電量不足時或啟動電機工作前為其充電，在其它時候斷開功率單元與能量單元的電流通路，所述的能量單元為儲能器件，所述的功率單元為高倍率放電的儲能器件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)，其特征在于，所述的隔離充電單元包括充電電路，所述的充電電路為AC-DC-AC-DC開關(guān)電路、AC-DC開關(guān)電路、DC-AC-DC開關(guān)電路或DC-DC開關(guān)電路。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)，其特征在于，所述的AC-DC-AC-DC開關(guān)電路包括依次連接的輸入整流濾波電路、高頻變壓器和輸出整流濾波電路，所述輸入整流濾波電路的輸入端用于連接交流輸入，經(jīng)該開關(guān)電路處理后轉(zhuǎn)換為與功率單元相適配的直流電輸入到功率單元。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)，其特征在于，所述的AC-DC開關(guān)電路包括依次連接的變壓器、整流濾波電路和穩(wěn)壓及限流電路，該開關(guān)電路的輸入端用于連接交流輸入，經(jīng)該開關(guān)電路處理后轉(zhuǎn)換為與功率單元相適配的直流電輸入到功率單元，為功率單元充電。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)，其特征在于，所述的DC-AC-DC開關(guān)電路包括依次連接的高頻變壓器和輸出整流濾波電路，高頻變壓器的一側(cè)用于連接直流輸入，經(jīng)該開關(guān)電路處理后轉(zhuǎn)換為與功率單元相適配的直流電輸入到功率單元，為功率單元充電。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)，其特征在于，所述的DC-DC開關(guān)電路包括依次連接的電壓變換電路和穩(wěn)壓及限流電路，電壓變換電路輸入端用于連接直流輸入，經(jīng)該開關(guān)電路處理后轉(zhuǎn)換為與功率單元相適配的直流電輸入到功率單元，為功率單元充電。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)，其特征在于，所述的功率單元為超級電容器單體、通過超級電容器單體串并聯(lián)組成的模塊或者電容器陣列。8.—種內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)的供電方法，其特征在于，該方法將內(nèi)燃發(fā)電機的用電設(shè)備根據(jù)功率特性進(jìn)行區(qū)分，分為功率型用電單元和非功率型用電單元，功率型用電單元由功率單元供電，非功率型用電單元由能量單元供電，功率單元和能量單元之間通過隔離充電單元隔離，當(dāng)功率型用電單元需要供電時，由隔離充電單元斷開功率單元與能量單元的電氣連接，只采用功率單元為功率型用電單元供電，在功率單元電量低于設(shè)定值時或功率型用電單元工作前，功率單元在隔離充電單元的控制下由能量單元或者外接電源充電，所述的能量單元為儲能器件，所述的功率單元為高倍率放電的儲能器件。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)的供電方法，其特征在于，所述隔離充電單元具有防反充功能，禁止功率單元向能量單元放電。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃發(fā)電機電氣系統(tǒng)的供電方法，其特征在于，所述隔離充電單元包括充電電路，所述的充電電路為AC-DC-AC-DC開關(guān)電路、AC-DC開關(guān)電路、DC-AC-DC開關(guān)電路或DC-DC開關(guān)電路。
【文檔編號】H02J7/34GK106059193SQ201610545816
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月12日
【發(fā)明人】莊淑君, 張曉麗, 孫遠(yuǎn), 楊勝杰, 莊胤, 孫藝虔
【申請人】洛陽尹太科智能科技有限公司