CN102969784B - 一种混合电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合电池，包括外壳，还包括第一储能装置，第二储能装置，检测控制电路，电池状态检测显示装置，均衡电路，连接于第一储能装置与第二储能装置之间的充电电路，所述第一储能装置与第二储能装置的负极端引出负极极柱，所述第一储能装置的正极端与继电器的第一静触点连接，所述第二储能装置的正极端与继电器的第二静触点连接，所述检测控制电路与继电器的线圈连接，所述继电器的输入端引出正极极柱；所述第一储能装置、第二储能装置、检测控制电路、均衡电路、充电电路、继电器设置于外壳的内部，所述正极极柱、负极极柱分别与电气设备的正极、负极连接。该混合电池可靠性高、使用寿命长且环保。

Description

一种混合电池
技术领域
本发明涉及一种新能源电池，尤其涉及一种用于启动内燃机和其他电气设备的混合电池。
背景技术
汽车通常利用起动机来启动发动机，起动机由电池提供电能，例如铅酸蓄电池。发动机工作时，汽车发电机通过铅酸蓄电池向汽车内用电设备供电，起到稳压的作用；发动机停机后，由铅酸蓄电池直接给车内设备供电；发动机启动时，需要铅酸蓄电池瞬间提供高达几百安的电流以保证汽车顺利启动；然而，瞬间大电流放电对铅酸蓄电池的寿命和性能均会产生极大的损害，而且铅酸蓄电池本身功率密度低，瞬间放电能力不足，又不属于环保产品。相比之下，超级电容器具有快充快放的功能，使用寿命高达50万次。如能结合两者的优势，将铅酸蓄电池与超级电容器结合起来使用，既能满足技术需要，又具有经济环保的社会效益。
现有中国专利文献CN 201927685 U公开的一种新能源电池，包括壳体，所述的壳体包括有电池壳体、电容器壳体，电池壳体内设有串联在一起的铅酸电池组，铅酸电池组内设有隔板，其上连接有铅酸极柱，电容器壳体内设有超级电容器，超级电容器上连接有电容极柱，铅酸极柱与电容极柱之间通过金属线连接在一起。该申请主要是解决现有技术所存在的铅酸蓄电池功率密度低，瞬间放电能力不足，为保证起动能力，选择高于实际需求的容量，大电流充放电造成蓄电池寿命短，成本高，重量重，体积大等的技术问题。但在发动机启动过程中，仍然是由铅酸蓄电池与超级电容一起供电，导致瞬间经过铅酸蓄电池的电流也不会太低，并没有完全起到保护铅酸蓄电池的作用；仅仅将铅酸蓄电池和超级电容器简单并联，并没有充分发挥超级电容器的优势。
发明内容
本发明的目的在于提出一种混合电池，该混合电池可根据电流大小，有效地在第一储能装置与第二储能装置之间切换，在小电流时，通过第一储能装置供电，在启动瞬间需要大电流时，通过第二储能装置供电，避免第一储能装置在启动瞬间因大电流放电造成损伤，有效地保护第一储能装置，并充分利用第二储能装置的快充快放特性，保证在第一储能装置出现故障时汽车仍能正常启动，该混合电池使用寿命长且环保。
为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
一种混合电池，包括外壳，还包括用于小电流时供电的第一储能装置，与用于瞬间启动时供电的第二储能装置，与第一储能装置并联连接的检测控制电路、用于检测及显示第一储能装置使用状态的电池状态检测显示装置，与第二储能装置并联连接的用于保护第二储能装置的均衡电路，连接于第一储能装置与第二储能装置之间、用于对第二储能装置充电的充电电路，所述第一储能装置与第二储能装置的负极端引出负极极柱，所述第一储能装置的正极端与继电器的第一静触点连接，所述第二储能装置的正极端与继电器的第二静触点连接，所述检测控制电路与继电器的线圈连接，所述继电器的输入端引出正极极柱，所述正极极柱、负极极柱分别与汽车用电设备的正极、负极连接；所述检测控制电路检测经过第一储能装置的电流，当该电流为小电流时，继电器中的衔铁的动触点与第一静触点连通，动触点与第二静触点断开，此时，第一储能装置与正极极柱、负极极柱连通，由第一储能装置给汽车供电；当该电流为大电流时，继电器中的衔铁的动触点与第一静触点断开，动触点与第二静触点连通，此时，第二储能装置与正极极柱、负极极柱连通，由第二储能装置给汽车供电；所述第一储能装置、第二储能装置、检测控制电路、均衡电路、充电电路、继电器均设置于外壳的内部，
所述第一储能装置为铅酸蓄电池或锂电池组，第二储能装置为超级电容器组或锂电池组，所述小电流的范围为20A～100A，所述大电流为大于100A，第一储能装置通过充电电路持续给第二储能装置充电。
其中，所述小电流的范围为20A～100A，所述大电流为大于100A。
其中，所述继电器中的衔铁的动触点与第一静触点或第二静触点连通后，保持1～10s后复位。
其中，所述第一储能装置为铅酸蓄电池或锂电池组，第二储能装置为超级电容器组或锂电池组。
其中，所述铅酸蓄电池的标称电压为12V～24V。
其中，所述锂电池组由4～12个锂电池串联连接而成，所述锂电池组中的锂电池的容量为1Ah～80Ah。
其中，所述超级电容器组由4～12个超级电容器串联连接而成。
其中，所述超级电容器组中的超级电容器的规格为50～3000F。
其中，所述充电电路的输出电压范围为12V～36V，输出电流为0.1A～10A。
本发明的有益效果为：本发明的混合电池利用检测控制电路实时检测流经第一储能装置的电流大小，并控制继电器的连通与断开，当汽车正常行驶或发动机停机使用车内设备时，流经第一储能装置的电流为小电流，继电器中的衔铁的动触点与第一静触点连通，动触点与第二静触点断开，此时，第一储能装置与正极极柱、负极极柱连通，由第一储能装置给汽车供电和实现稳压功能；当汽车启动瞬间，需要储能装置瞬间放电，形成大电流时，继电器中的衔铁的动触点与第一静触点断开，动触点与第二静触点连通，此时，第二储能装置与正极极柱、负极极柱连通，由第二储能装置向汽车供电；而当汽车处于任意时刻，第一储能装置通过充电电路持续给第二储能装置充电，使得电能有效存储不致被浪费；同时，第二储能装置两端并联连接有均衡电路，该均衡电路将第二储能装置两端的电压稳定在一定值，起到保护第二储能装置的作用。本发明的混合电池的第一储能装置为铅酸蓄电池或锂电池组，第二储能装置为超级电容器组或锂电池组，该混合电池有效地将传统铅酸蓄电池的成熟低成本与超级电容器的优越的充放电性能结合起来，并通过继电器在铅酸蓄电池与超级电容器组之间切换，不仅切换及时准确，而且继电器本身没有输入电压，不会形成分压，延长混合电池的使用寿命，实现绿色环保的目的。该混合电池即使当第一储能装置由于寿命终结、内阻增大、停转发动机在车内休息时导致第一储能装置电量耗尽，也还有第二储能装置中已经储存的电量用于启动汽车。
附图说明
图1是本发明的混合电池电路连接示意图。
图中：1-第一储能装置；2-第二储能装置；3-充电电路；4-均衡电路；5-检测控制电路；6-继电器；7-第一静触点；8-第二静触点；9-正极极柱；10-负极极柱；11-动触点；12-电池状态检测显示装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种混合电池，包括外壳，还包括用于小电流时供电的第一储能装置1，与用于瞬间启动时供电的第二储能装置2，与第一储能装置1并联连接的检测控制电路5、用于检测及显示第一储能装置1使用状态的电池状态检测显示装置12，与第二储能装置2并联连接用于保护第二储能装置2的均衡电路3，连接于第一储能装置1与第二储能装置2之间、用于对第二储能装置2充电的充电电路3，第一储能装置1与第二储能装置2的负极端引出负极极柱10，第一储能装置1的正极端与继电器6的第一静触点7连接，第二储能装置2的正极端与继电器6的第二静触点8连接，检测控制电路5与继电器6的线圈连接，继电器6的输入端引出正极极柱9，正极极柱9、负极极柱10分别与汽车的正极、负极连接；检测控制电路检测经过第一储能装置1的电流，当该电流为小电流时，继电器6中的衔铁的动触点11与第一静触点7连通，动触点11与第二静触点8断开，此时，第一储能装置1与正极极柱9、负极极柱10连通，由第一储能装置1向汽车供电；当该电流为大电流时，继电器6中的衔铁的动触点11与第一静触点7断开，动触点11与第二静触点8连通，此时，第二储能装置与正极极柱9、负极极柱10连通，由第二储能装置2向汽车供电；第一储能装置1、第二储能装置2、检测控制电路5、均衡电路4、充电电路3、继电器6均设置于外壳的内部。
进一步地，小电流与大电流的切换范围可以自由设定，在本实施例中，小电流的范围为20A～100A，大电流为大于100A以上的电流。当继电器6的第一静触点7或第二静触点8连通后，设定保持1～10s后复位。
优选的，在本实施例中，继电器6的初始状态为衔铁的动触点11与第一静触点7连通，与第二静触点8断开的状态；当继电器6的线圈两端施加输入电压，衔铁的动触点11与第一静触点7断开，与第二静触点8连通，保持1～10s后复位，线圈两端的电压消失，继电器6恢复到初始状态，即衔铁的动触点11与第一静触点7连通，与第二静触点8断开。
具体地，第一储能装置1为铅酸蓄电池或锂电池组，第二储能装置2为超级电容器组或锂电池组；锂电池组由4～12个锂电池串联连接而成，锂电池的容量为1Ah～80Ah；优选的，在本发明中的锂电池也即锂离子电池。铅酸蓄电池的标称电压为12V～24V；超级电容器组由4～12个超级电容器串联连接而成，超级电容器的规格为50～3000F。优选的，在本实施例中，第一储能装置1为铅酸蓄电池，第二储能装置2为超级电容器组。充电电路3为DC-DC充电电路，该充电电路3的输出电压范围为12V～36V，输出电流为0.1A～10A。
本发明的混合电池外部设置有外壳，将第一储能装置1、第二储能装置2、检测控制电路5、均衡电路4、充电电路3、继电器6均设置于外壳内部，外壳对内部装置和电路起到保护作用；另外，将内部电路的正极端和负极端分别穿过外壳，引出正极极柱9和负极极柱10，该正极极柱9与负极极柱10与汽车用电设备的正负极线材连接。
本发明的混合电池利用检测控制电路5实时检测汽车是否处于启动状态，即实时检测流经第一储能装置1的电流大小，并控制继电器6中的衔铁的动触点11与第一静触点7、第二静触点8的连通与断开。当汽车正常行驶或发动机停机使用车内设备时，流经第一储能装置1的电流为小电流，检测控制电路不提供切换电信号给继电器6，此时，继电器6中的线圈两端没有输入电压，则继电器6不动作，保持在初始连接状态，即继电器6中的衔铁的动触点11与第一静触点7连通，动触点11与第二静触点8断开，第一储能装置1与正极极柱9、负极极柱10连通，由第一储能装置1向汽车供电和稳压；当汽车启动的瞬间，需要第一储能装置1瞬间放电，形成瞬间大电流时，检测控制电路5发出切换电信号给继电器6，在继电器6中的线圈两端施加电压，线圈中随即产生电流，从而产生电磁效应，衔铁在电磁力的吸引作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点11与第二静触点8连通，同时与第一静触点7断开，此时，第二储能装置2与正极极柱9、负极极柱10连通，由第二储能装置2向汽车供电；而当汽车处于任意时刻，第一储能装置1通过充电电路3持续给第二储能装置2充电，使得电能快速有效地存储在第二储能装置2中；同时，第二储能装置2两端并联连接有均衡电路4，该均衡电路4将第二储能装置2两端的电压稳定在一定数值范围，起到保护第二储能装置2的作用。本发明的混合电池的第一储能装置1为铅酸蓄电池或锂电池组，第二储能装置2为超级电容器或锂电池组，该混合电池有效地将传统铅酸蓄电池的成熟低成本优势与超级电容器的优越的充放电性能结合起来，并通过继电器在铅酸蓄电池与超级电容器之间切换，不仅能做到切换及时准确，而且继电器6本身没有输入电压，不会形成分压，延长混合电池的使用寿命，实现绿色环保的目的。该混合电池在第一储能装置1的两端并联设置电池状态检测显示装置12，可以实时检测和显示第一储能装置1的使用状态，如电量的饱和度或者使用寿命等，可以辅助判断该混合电池是否能正常使用；该混合电池即使当第一储能装置1由于寿命终结、内阻增大、停转发动机在车内休息导致第一储能装置1电量耗尽，也还有第二储能装置2中已经储存的电量可用以启动汽车，可靠性高。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种混合电池，包括外壳，其特征在于，还包括用于小电流时供电的第一储能装置(1)，与用于瞬间启动时供电的第二储能装置(2)，与第一储能装置(1)并联连接的检测控制电路(5)、用于检测及显示第一储能装置(1)使用状态的电池状态检测显示装置(12)，与第二储能装置(2)并联连接的用于保护第二储能装置(2)的均衡电路(4)，连接于第一储能装置(1)与第二储能装置(2)之间、用于对第二储能装置(2)充电的充电电路(3)，所述第一储能装置(1)与第二储能装置(2)的负极端引出负极极柱(10)，所述第一储能装置(1)的正极端与继电器(6)的第一静触点(7)连接，所述第二储能装置(2)的正极端与继电器(6)的第二静触点(8)连接，所述检测控制电路(5)与继电器(6)的线圈连接，所述继电器(6)的输入端引出正极极柱(9)，所述正极极柱(9)、负极极柱(10)分别与汽车用电设备的正极、负极连接；所述检测控制电路(5)检测经过第一储能装置(1)的电流，当该电流为小电流时，继电器(6)中的衔铁的动触点(11)与第一静触点(7)连通，动触点(11)与第二静触点(8)断开，此时，第一储能装置(1)与正极极柱(9)、负极极柱(10)连通，由第一储能装置(1)给汽车供电；当该电流为大电流时，继电器(6)中的衔铁的动触点(11)与第一静触点(7)断开，动触点(11)与第二静触点(8)连通，此时，第二储能装置(2)与正极极柱(9)、负极极柱(10)连通，由第二储能装置(2)给汽车供电；所述第一储能装置(1)、第二储能装置(2)、检测控制电路(5)、均衡电路(4)、充电电路(3)、继电器(6)均设置于外壳的内部；
所述第一储能装置(1)为铅酸蓄电池或锂电池组，第二储能装置(2)为超级电容器组或锂电池组，所述小电流的范围为20A～100A，所述大电流为大于100A，第一储能装置(1)通过充电电路(3)持续给第二储能装置(2)充电。
2.根据权利要求1所述的一种混合电池，其特征在于，所述继电器(6)中的衔铁的动触点(11)与第一静触点(7)或第二静触点(8)连通后，保持1～10s后复位。
3.根据权利要求1所述的一种混合电池，其特征在于，所述铅酸蓄电池的标称电压为12V～24V。
4.根据权利要求1所述的一种混合电池，其特征在于，所述锂电池组由4～12个锂电池串联连接而成，所述锂电池组中的锂电池容量为1Ah～80Ah。
5.根据权利要求1所述的一种混合电池，其特征在于，所述超级电容器组由4～12个超级电容器串联连接而成。
6.根据权利要求1所述的一种混合电池，其特征在于，所述超级电容器组中的超级电容器的规格为50～3000F。
7.根据权利要求1所述的一种混合电池，其特征在于，所述充电电路(3)的输出电压范围为12V～36V，输出电流为0.1A～10A。
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