CN209855946U - 一种含有超级电容器的汽车启停系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含有超级电容器的汽车启停系统，其包括：超级电容器、蓄电池、启动机、发电机、用电负载、继电器和关键负载。本实用新型的含有超级电容器的汽车启停系统，超级电容器承载启动瞬态大功率，回收制动瞬态能量，蓄电池辅助启动以及为负载稳态供电，使蓄电池工作基本处于稳态，改变多次瞬态大电流放电对蓄电池造成的冲击，提高启停系统耐久性，改善系统启动效率和驾乘体验，回收制动能量，减少发动机耗油发电，节能减排。

Description

一种含有超级电容器的汽车启停系统

技术领域

本实用新型涉及一种含有超级电容器的汽车启停系统，属于节能及新能源领域。

背景技术

现有蓄电池比功率低，需要使用大容量蓄电池才能满足车辆对功率的需要，频繁的大电流冲击损伤了电池，需要定期更换，额外增加了蓄电池使用成本，而且在寒区低温环境经常启动性能差。

节能及新能源汽车的发展，离不开锂离子电池、燃料电池、超级电容器、金属空气电池、镍氢电池及铅炭电池等化学电源的技术进步，超级电容器是一种特性明显的动力电源，具有功率密度高(13000W/kg)、工作温度范围宽(-40～65℃)、快速充电(～几十秒)、寿命长(100万次)及安全性高等优点。可作为车辆辅助电源，低温启动，制动能量回收，辅助加速，实现节能减排。

但是，现有技术中并不存在将超级电容器用于汽车启停系统的技术内容。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种含有超级电容器的汽车启停系统，超级电容器承载启动瞬态大功率，回收制动瞬态能量，蓄电池辅助启动以及为负载稳态供电，解决了上述不足。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：一种含有超级电容器的汽车启停系统，其包括：超级电容器、蓄电池、启动机、发电机、用电负载、继电器和关键负载；

所述超级电容器、启动机、发电机和用电负载并联设置；

所述用电负载与蓄电池和继电器串联设置；所述关键负载连接于蓄电池的两端；

所述继电器与控制单元连接，控制单元接收整车控制器输入的车辆启动信号，控制单元的供电装置管理模块判断超级电容器的电压U_C状态，并控制继电器的通断。

本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的含有超级电容器的汽车启停系统，超级电容器承载启动瞬态大功率，回收制动瞬态能量，蓄电池辅助启动以及为负载稳态供电，使蓄电池工作基本处于稳态，改变多次瞬态大电流放电对蓄电池造成的冲击，提高启停系统耐久性，改善系统启动效率和驾乘体验，回收制动能量，减少发动机耗油发电，节能减排。

附图说明

图1是本实用新型的含有超级电容器的汽车启停系统的结构示意图。

图2是本实用新型的汽车启停系统标准工况测试曲线。

图3是本实用新型的超级电容器充放电测试曲线。

图4是本实用新型的超级电容器电芯充放电测试曲线。

图5是本实用新型的超级电容器电芯充放电循环测试曲线。

图6是本实用新型的超级电容器活性炭材料孔径分布曲线。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种含有超级电容器的汽车启停系统，其中，超级电容器承载启动瞬态大功率，回收制动瞬态能量，蓄电池辅助启动以及为负载稳态供电，使蓄电池工作基本处于稳态，改变多次瞬态大电流放电对蓄电池造成的冲击，提高启停系统耐久性，改善系统启动效率和驾乘体验，回收制动能量，减少发动机耗油发电，节能减排。

本实施例的含有超级电容器的汽车启停系统包括并联设置的超级电容器1、启动机3、发电机4、第一用电负载5和第二用电负载6。

其中，所述超级电容器1和蓄电池构成供电装置，所述第二用电负载与蓄电池2和继电器7串联设置；所述第一关键负载8和第二关键负载9分别连接于蓄电池的两端。

所述的蓄电池为还可以是锂离子电池、镍氢电池；所述的超级电容器为双电层超级电容器、赝电容、兼具电池和双电层超级电容器储能特征的混合超级电容器。

所述继电器7与控制单元连接，控制单元接收整车控制器输入的车辆启动信号，控制单元的供电装置管理模块判断超级电容器的电压(U_C)状态，并控制继电器7的通断。

具体地：若U_o≤Uc≤Uw，超级电容器1为启动机3供电，启动发动机；此时，所述控制单元控制继电器7断开，第一关键负载8(例如大灯)与蓄电池2构成单独回路，启动瞬间消耗的电量由超级电容器1提供，超级电容器1的大电流放电使启动机快速启动，同时避免了启动过程中由于蓄电池压降带来的大灯供电不足，提高驾乘体验。发动机启动后，第一用电负载4、第二用电负载5在超级电容器短时供电后，由发电机供电，以使油耗最低。

其中，Uw为单独启动启动机3的超级电容器1的最高工作电压，Uo为单独启动启动机3的超级电容器1的最低工作电压。

本实施例中，超级电容器单独启动启动机的最高工作电压为Uw＝15.8V，超级电容器单独启动启动机的最低工作电压Uw＝10V。

若Uw/2≤Uc＜U_o，控制单元控制继电器7连通，由蓄电池2辅助超级电容器1为启动机3供电，启动发动机；当超级电容器3电压Uc≤Uw/2时，进行故障诊断。

若Uc≤Uw，并且发动机处于工作状态，超级电容器1回收能量。

本实施例中，超级电容器3由6个2.7V电芯组成，额定电压为16V。所述的超级电容器的均衡管理模块包括均衡电路和开关，均衡电路和开关数量与电芯数量相同。

本实施例中，蓄电池2的额定电压为12V。蓄电池2与超级电容器1的电压差为3.8V，通过控制单元的供电装置管理模块和/或超级电容器均衡管理模块和/或蓄电池均衡管理模块实现蓄电池2与超级电容器1的电压差管理，所述的供电装置管理模块，用于当与其连接的超级电容器与蓄电池之间的电压差高于3.8V时降压；所述的超级电容器均衡管理模块，用于当与其连接的电芯的电压高出工作电压临界阈值时，将高出的电量转移至低电压的电芯；所述的蓄电池均衡管理模块，用于当与其连接的电芯的电压高出工作电压临界阈值时，将高出的电量转移至低电压的电芯。

所述的蓄电池包括铅酸电池、铅炭电池、锂离子电池、镍氢电池；所述的蓄电池为锂离子电池或镍氢电池，蓄电池均衡管理模块包括均衡电路和开关，均衡电路和开关数量与电芯数量相同；所述的电池为锂离子电池，锂离子电池电芯包括钛酸锂电极；所述的钛酸锂电极包括钛酸锂以及石墨材料，石墨为钛酸锂质量的2～18％。

所述的发电机、启动机包括启动/发电一体机；所述的断路器包括继电器、二极管、DC/DC转换器；所述的供电装置集成在一个箱体中，箱体材质包括树脂和增强纤维。

所述的汽车启停系统应用于包括内燃发动机车辆、混合动力车、插电式混合动力车、纯电动车以及燃料电池车。

实施例2

本实施例提供了一种如实施例1所述的含有超级电容器的汽车启停系统的控制方法，包括：

控制单元判断超级电容器的电压(U_C)状态，并控制继电器7的通断。

具体地：若U_o≤Uc≤Uw，超级电容器1为启动机3供电，启动发动机；此时，所述控制单元控制继电器7断开，第一关键负载8(例如大灯)与蓄电池2构成单独回路，启动瞬间消耗的电量由超级电容器1提供，超级电容器1的大电流放电使启动机快速启动，同时避免了启动过程中由于蓄电池压降带来的大灯供电不足，提高驾乘体验。发动机启动后，第一用电负载4、第二用电负载5在超级电容器短时供电后，由发电机供电，以使油耗最低。

其中，Uw为单独启动启动机3的超级电容器1的最高工作电压，Uo为单独启动启动机3的超级电容器1的最低工作电压。

本实施例中，超级电容器单独启动启动机的最高工作电压为Uw＝15.8V，超级电容器单独启动启动机的最低工作电压Uw＝10V。

若Uw/2≤Uc＜U_o，控制单元控制继电器7连通，由蓄电池2辅助超级电容器1为启动机3供电，启动发动机；当超级电容器3电压Uc≤Uw/2时，进行故障诊断。

若Uc≤Uw，并且发动机处于工作状态，超级电容器1回收能量。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种含有超级电容器的汽车启停系统，其特征在于，包括：超级电容器、蓄电池、启动机、发电机、用电负载、继电器和关键负载；

所述超级电容器、启动机、发电机和用电负载并联设置；

所述用电负载与蓄电池和继电器串联设置；所述关键负载连接于蓄电池的两端；

所述继电器与控制单元连接，控制单元接收整车控制器输入的车辆启动信号，控制单元的供电装置管理模块判断超级电容器的电压U_C状态，并控制继电器的通断。