CN214045158U - 一种超级蓄电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超级蓄电池，所述超级蓄电池内部由动力型小电瓶与超级电容组并联，通过电压识别延时器带动电流感应开关来控制中间继电器，以实现给电瓶的充电与断开，并且控制通过升压稳压器、锂电池充电均衡板给锂电池组充电；应急启动开关负责通过接通中间继电器、四脚继电器让锂电池组给超级电容组充电，实现应急启动功能。通过这些组合从而实现了由超级电容组单独为车辆运行供电，提供大电流放电，减轻电瓶大电流放电造成的损坏，节省燃油5％‑10％。在电瓶亏电状态下能自行应急启动，避免耽误时间跟费用，并且外观设计成通风设计避免因高温造成的损坏，能提升发动机动力节省燃油、寿命达10年以上，降低用车费用和分解电瓶对环境造成的污染。

Description

一种超级蓄电池

技术领域

本实用新型属于电池应用技术领域，具体涉及一种超级蓄电池。

背景技术

目前，公知的启动型蓄电池都是铅酸蓄电池，损害铅酸电池的原因有：1.大电流放电。2过度充电。3.过度放电。现有汽车电瓶有两款：一款是普通的铅酸启动电池。另一款是近年来迎合发动机启停功能而设计的AGM电池、EFB电池，这两款是专门用于带有发动机启停功能的车且造价高且寿命也不长。带发动机启停功能的车，启动太频繁了，遇到堵车，一个红绿灯就要启动3-10次以上甚至更多，所以这样频繁启动对电瓶的伤害是很大的，普通电池用在这样车上寿命更短。启停电池寿命也是在3-5年左右跟普通私家车电瓶寿命差不多，但是造价太高。而特别城市里面跑的出租汽车的电池，由于用于出租车拉客所以车主出于成本考虑也都选购的最低配置的车，也就是装有普通铅酸电池。出租车由于启动次数多，跑的时间长，每天工作18 ——24小时等因素，造成了电瓶过度充电使寿命过短。电池寿命一般在一年到一年半左右。个别出租车使用两年时间的也有，但是很少。

实用新型内容

为了减少出租车启动次数多、车辆运行的时间太长对普通电瓶造成的损害，延长电瓶使用寿命，减少分解对环境造成的污染，结合实际、设计了一种超级蓄电池。

一种超级蓄电池，包括电瓶、超级电容组、18650锂电池、升压稳压器、继电器、电压识别延时器和应急启动开关，其特征在于：所述电瓶与超级电容组并联，所述继电器包括四脚继电器和中间继电器，所述中间继电器包括中间继电器Ⅰ和中间继电器Ⅱ；所述电瓶负极由导线连接外部负极接线柱并通过导线依次连接超级电容组、 18650锂电池的负极，并且通过导线连接到应急启动开关上，在电瓶负极连接应急开关的支路上由导线连接到电压识别延时器输入端的负极上；所述电瓶正极由导线经过电阻器并穿过电流感应开关连接到中间继电器Ⅰ上。

优选的，超级蓄电池还包括给18650锂电池组充电的锂电池充电均衡板，并且所述四脚继电器的一端连接升压稳压器输入端的负极，升压稳压器输出端正极经过单向二极管连接到锂电池充电均衡保护板

优选的，所述中间继电器包括工作线圈接线柱，公共端c，常闭触点端b，常开触点端a，所述中间继电器能够根据工作线圈通断电将常闭触点b c与常开触点a c的接通与断开来控制给内部电瓶与 18650锂电池的充电与否。

优选的，所述电压识别延时器包括输入端和输出端，所述输入端正极与超级电容组到超级蓄电池正极之间的导线相连接，负极连接电瓶负极到超级蓄电池负极的导线上；输出端正极与电流感应开关上输入端连接，负极分别连接电流感应开关负极线跟中间继电器Ⅰ的工作线圈接线柱上。

优选的，所述超级电容组为六个单体串联而成，每只单体存电 0.5WH。

优选的，所述电阻器串联在电瓶正极到中间继电器的导线上，起到降低电瓶放电电流的作用。

优选的，所述超级蓄电池外部设有外壳，外壳四周均为卡扣圆柱管的拉环式圆孔的U型卡口式槽。

本实用新型的优点和有益效果：该蓄电池由普通电动车使用的动力型电瓶(或锂电池等)跟超级电容组组合，由控制装置控制内部动力电瓶的充电与否。由超级电容组代替电瓶释放大电流来启动车辆，代替电瓶行车，再带应急启动功能，减少车主因电池亏电而无法启动车辆等待救援而耽误时间及费用。降低了发动机的扭力缺失2％-3％，增强了火花塞的点火强度，提升动力4％-6％，继而节省燃油5％-10％，从而实现代替传统铅酸启动电瓶、使电瓶使用寿命达到10年以上、应急启动、提升动力、节省燃油的效果，该蓄电池能有效解决普通启动型蓄电池使用寿命短的缺点，减少车主养车费用、减少分解铅酸蓄电池对环境的污染。

附图说明

图1为本实用新型所述的电路原理图。

图2为本实用新型所述电瓶跟超级电容组并联为车辆防盗系统、启动等，供电示意图。

图3是超级电容组单独工作、锂电池组充电示意图。

图4是发动着车后给内部电瓶、超级电容组充电示意图。

图5是应急启动锂电池组给超级电容组充电示意图。

图6是超级蓄电池的通风口示意图。

图7是超级蓄电池的连接管示意图。

图8是超级蓄电池的剖面图。

图中：1.电瓶，2.超级电容组，3. 18650锂电池，4.升压稳压器， 5.锂电池充电均衡保护板，6.四脚继电器，7.中间继电器Ⅰ，8电流感应开关，9电压识别延时器，10.应急启动开关，11.中间继电器Ⅱ， 12.单向二极管Ⅰ，13.发光二极管，14.单向二极管Ⅱ，15.电阻器。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述，附图中给出了本实用新型的较佳实施例。需要说明的是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

在图1中，电瓶1(电动车12V12A-20A的小电瓶)负极由导线连接到超级蓄电池外部负极接线柱上并有导线跟超级电容组2(2.7V 500F*6)的负极相连接，再由导线连接到18650锂电池组3(3.7V 9WH)的负极上。再由导线连接到应急启动开关10(12V-5A)的a点上，在电瓶负极连接应急开关的支路上由导线连接到电压识别延时器9 (12V-5A)输入端的负极上。电瓶1的正极由导线经过电阻15 (200w-0.1Ω)穿过电流感应开关8(12V-5A)连接到中间继电器Ⅰ 7的b触点上。中间继电器Ⅰ7的触点a由导线连接到升压稳压器4 (输入5-30V-20A、输出15V-20A)的输入端正极上。中间继电器Ⅰ 7的触点c由导线连接到超级电容组2的正极到超级蓄电池外面的正极接线柱的导线上。电压识别延时器9输入端正极由导线连接到超级电容组2到超级蓄电池外面的正极接线柱之间的导线上。电压识别延时器9的输出端正极连接到电流感应开关8的b c导线上，为电流感应开关8提供工作电压和电流感应开关控制端供电。电压识别延时器9输出端负极连接到电流感应开关8的负极导线上，电压识别延时器9输出端负极还由导线连接到中间继电器Ⅰ7(12V-50A)的工作线圈接线柱e上。电流感应开关8输出端d由导线连接到中间继电器Ⅱ11(12V-5A)的工作线圈接线柱e上，中间继电器Ⅱ11工作线圈接线柱d由导线连接到电瓶1负极到超级电容组2负极的导线上。中间继电器Ⅱ11的触点a由导线连接到超级电容组2到超级电瓶正极之间的导线上。中间继电器Ⅱ11触点c由导线连接到中间继电器Ⅰ7工作线圈接线柱d上，由触点c引出的导线支路连接到发光二级管13，所述发光二极管13显示整个电池的充电状态。四脚继电器6工作线圈接线柱a由导线连接到应急开关10接线柱d上。四脚继电器6工作线圈接线柱b由导线连接到升压稳压器4输入端负极连线上。四脚继电器6常开触点c由导线连接到超级电容组2到电瓶1正极之间的导线上。四脚继电器6触点d由导线连接到18650锂电池3的正极。升压稳压器4输出端正极经过单向二极管12连接到锂电池充电均衡保护板5(四串40A)的正极上(用二极管阻挡锂电池组的电流反向流到升压稳压器上，造成损失)。图中单向二极管Ⅱ14起到辅助电瓶1给超级电容组2供电的作用，升压稳压器4输出端负极由导线连接到锂电池充电均衡保护板5的负极上。锂电池充电均衡保护板5输出端的a线连接到锂电池31的正极上、b线连接到锂电池31跟32之间的连线上。c线连接到锂电池32跟33之间的连线上，d线连接到锂电池33跟34之间的连线上，e线连接到锂电池34的负极上。应急启动开关10接线柱b由导线连接到电压识别延时器9输出端负极到中间继电器7的工作线圈接线柱e之间的导线上。应急启动开关 10接线柱c由导线连接到锂电池组3正极到四脚继电器6(12V80A) 触点d的导线上。

在图2所示实例中，超级蓄电池安装好了之后，车辆处于熄火状态，电瓶1跟超级电容组2处于并联状态，同时为车辆防盗系统供电。现在打开点火锁钥匙即可启动车辆。启动时电瓶1释放10A到20A 的电流，超级电容组2释放240A到300A的电流。因为起动机功率不同所需的启动电流不同，如果因为停放时间过长造成电瓶1跟超级电容组2电压下降到10V以下了，所剩电量启动不着发动机，此时可以打开应急启动开关10，为超级电容组2充电。打开应急启动开关10的同时，中间继电器7开始工作，常闭触点b、c断开，常开触点a、c接通，就断开了超级电容组2跟电瓶1的连接。打开应急启动开关10的同时，四脚继电器6开始工作，接通触点c、d，锂电池组3开始为超级电容组2充电。打开应急启动开关10之后，等 15秒就可以正常启动车辆了。启动成功后及时关闭应急启动开关10. 同时四脚继电器6触点c、d断开。具体来说：超级电容组每只单体存电0.5WH，六个加起来就是3WH，实际使用所需要的380F就够了，为了预留一部分衰减空间，所以采用的500F单体超级电容。而本实用新型的超级蓄电池启动电流CCA值就达到了550以上，超过了普通启动蓄电池65D26 12v60AH的CCA(500)。单体2.7V3000F六个串联起来启动CCA值到了1350—2000，超过了启动蓄电池 6-QW-200的电瓶CCA值为1000.多次测试得知，启动车时电瓶1电压只下降0.1V—0.4V，对电瓶1的损害是轻微的。再有行业里讲的断格报废蓄电池，也就是只有12.5V的电压，启动电流也仅有的几十安电流的报废电瓶，加上超级电容组2都能正常启动车辆，多次实际测试得知，人们骑得小电动自行车的电瓶12V12A，这样的电瓶都可以给超级电容组2提供足够电量，正常启动车辆。由此得知电瓶1的放电电流大小都不影响该实用新型超级蓄电池正常工作的。电瓶1在超级蓄电池内部只起到了一个电源的作用。这里举例说明一下；拿最常见的12v1500w起动机来说，它的额定电流是1500/12＝125A，而直流电动机启动瞬间电流值是额定电流的5-7倍(这些都是已经有研究结果的数字)，我们就按5倍算是625A，而这一大电流持续时间为 1秒计算。普通家用车(汽油车型)启动工作3秒就可以正常发动成功。那么启动过程耗费的电量就是 625*1/3600+125*2/3600＝0.17AH+0.06AH＝0.23AHX12＝2.76WH。而超级电容。本文2.7V 500F单体为例，每个500F超级电容储存着0.5WH 的电量，六个超级电容串联起来就能储存3WH的电量。根据车型跟起动机功率(柴油机)，来配备相应法拉值的超级电容组。撇开电瓶1超级电容组2就可以自行成功启动一次车。根据该超级蓄电池在车辆上的运行及测试结果：车型为索纳塔2.0L。长城H6 2.0L。东风菱智V3 1.6L等车型，得出数据为：启动瞬间电流为电容组提供240A —300A的电流，电瓶提供10A-20A电流。也就是超级电容组2提供十五分之十四的电流，电瓶1提供十五分之一的电流，这样电瓶1瞬间释放的电流相当于发动机熄火状态。瞬间点亮了汽车四个大灯灯泡，每个灯泡按55W算，加上四个示廓，每个灯泡25W，等总瓦数在320W以上，电流为26.67AH，跟用超级蓄电池启动车电瓶1瞬间释放电流大的多。对于电瓶1来说10A左右的电流对电瓶1造成不了什么损坏的。跟单独用电瓶1启动车释放200A-300A电流造成的损坏相比是很轻微的.超级电容2充放电次数达到50万次，满电压使用寿命为10年，本新型内的超级电容单体电压控制在2.416V，下降了0.284v了，理论数据超级电容寿命要翻一番。由于锂电池特性，满电或者低于2.7V情况下存电量会大打折扣。18650锂电池单体为 3.6v 9wh。本超级蓄电池给18650锂电池组3充电控制在65％-80％因为这个状态下，锂电池能长时间存放，也不会造成过冲或者衰减情况。所以停放几个月甚至半年不开车，锂电池组3同样有电能为超级电容组2充电3WH以保证正常启动车辆。超级蓄电池内部超级电容法拉值，根据车辆需要配备合适法拉值超级电容，以保证有足够电流启动车辆(2.7v-500F*6---2.7v-3000F*6)。

在图3所示电路中，断开电瓶1，由超级电容组2单独完成为车辆正常运行储存及提供电能。断开电瓶之后，发电机单独为超级电容组充电，电容组也同时为车辆瞬间需要大电流提供放电。断开电瓶1 的同时为升压稳压器4供电。升压稳压器4将电压升到15v经过二极管12到达锂电池充电均衡板5，由锂电池充电均衡板5为锂电池组3 开始充电。保证锂电池组3一直存储65％-80％的电量，以满足应急启动所需电量。

在图4所示电路中。车辆成功启动后，发电机开始发电，为超级蓄电池充电并为车辆用电系统供电。电流首先通过超级蓄电池正极进入到超级蓄电池内部，经过导线流到了超级电容组2的正极，又经过导线通过中间继电器7触点c、b穿过电流感应开关8经过电阻15到电瓶1的正极，开始为电瓶1、超级电容组2充电。此时电压识别延时器9检测到13.3V以上电压(电压识别器工作电压为13.3v以上接通，12.8以下断开)，也开始工作，经过内部设定的程序，五分钟后电压识别延时器9负极接通(电压识别延时器所控制的是负极的通断. 电压识别器也是作为电流感应开关的电源开关存在)，每次启动后都会强制充电5分钟，减少电流感应开关8的工作时间，之后再让电流感应开关8工作(电流感应开关8的工作原理为：检测电流大于1A (根据需要调节)时，电流感应开关上的c、d线处于接通状态。电流低于1A时，电流感应开关上的c、d线处于断开状态)，也可以根据实际情况改动电压识别延时器9的延时时间，现在电流感应开关8 开始工作检测给电瓶1充电电流。同时电流感应开关c、d处于接通状态，中间继电器11工作，中间继电器11常闭触点a、c断开，常开触点c、b接通。当电流感应开关8检测到的电流小于1A时，电流感应开关控制端c、d断开，继而中间继电器11工作线圈断电，常开触点c、b断开，常闭触点a、c接通，继而给中间继电器7工作线圈供电，中间继电器7常闭触点b、c断开，停止为电瓶1充电。常开触点a、c接通，电流经过中间继电器7的触点a经导线流到了升压稳压器4，升压稳压器4开始把电压升高到15V经过单向二极管 12到达了锂电池充电均衡保护板5，均衡保护板5开始为18650锂电池组3开始充电。车辆此时用超级电容组2单独为车辆正常运转提供电能，电瓶1此时作为备用电源存放在车上。

所以此时电瓶1只作为一个充满电的电源搁置在车上的，无论该车辆行驶多长时间多少公里，只要不熄火，就不会因为过冲对电瓶1 造成伤害。根据实践得出本实用新型能够实实在在起到本申请所述的有益效果。当车辆运行结束停车熄火，给车上所有用电系统断电。防盗系统除外，此时电压识别延时器9在几十秒内就会检测到低于 12.8V电压，检测到了低电压电压识别延时器9就会断开负极，同时给电流感应开关8断电，同时给中间继电器7工作线圈断电，中间继电器7常开触点a、c断开，常闭触点b、c接通，将电瓶1跟超级电容组2并联，同时为车辆防盗系统供电。

在图5所示电路中，当车辆停放时间过长、忘记关灯等原因造成超级蓄电池内部电瓶1电压过低或没电时，这时是发动不了车的，电压达不到带动起动机工作的，也就无法启动车辆。遇到这种情况，只需要打开超级蓄电池上盖上的应急启动开关10，锂电池组电流就从正极经过导线到了应急开关c柱上经过开关触点到了d柱上，经过导线到达继电器6工作线圈a柱上，此时继电器6开始工作，触点c、d 接通，锂电池组电流经过导线到达超级电容组2正极，开始为超级电容组2充电，也同时为车辆仪表、油泵、各传感器、点火线圈等供电，打开应急启动开关10的同时，中间继电器7开始工作，断开b c触点，断开电瓶1与超级电容组2的并联状态.经过20秒时间就给超级电容组基本充满了，此时就可以正常启动车辆了，启动成功后，及时关闭应急启动开关10.

在图6、7所示图形中。由于该超级蓄电池采用通风降温设计。图6可见外壳四周都预留拉环式圆孔跟U型卡口式设计。需要开那边孔就开那边，简单快捷。将图6U型卡口中的圆形拉环孔拉开后，将图7中的带耳圆柱管卡在U型槽中即可，再将车上自带的发动机前端的进气管连接到图7所示进气端接头上，出气端连接到空气滤清器进气端的圆管上，空气经过滤清器过滤，再到发动机参与燃烧工作。这样常温空气就在发动机工作下，首先经过超级蓄电池进气管到达超级蓄电池内部，经过出口端再到空滤，经过空滤过滤再到发动机。由此可见，无论发动机舱温度多高，超级蓄电池内部始终保持一个常温状态，以保证发动机高温不会对超级蓄电器内部元器件造成衰减，以保证最佳工作状态跟性能。

在图8所示超级蓄电池刨面图，在途中能看出各元件都紧凑的安装在超级蓄电池内部，利用卡口，胶等材料固定在壳体上，各元件表面都刷油防水、防腐、绝缘漆，以保护各焊接点，元器件不受环境潮湿的腐蚀。防止各线路之间的漏电，杜绝隐患。

本实用新型的有益效果是：1.让车辆上的电瓶寿命大大更长，达到10年以上。因为超级电容2设计寿命就是10年，10年以后逐年递减，因为降压使用还能使超级电容寿命翻倍。而不是10年到了立马坏掉的，只有放电电流小的不能正常启动车辆时才算报废的。超级电容2寿命虽然受温度影响但是该超级蓄电池采用了外壳设有通风口设计，通过与车上空滤相同的进气管与之相连，超级电瓶内部时刻保持室温状态，再就是降压可以抵消夏季高温35度—40度对超级电容2的寿命影响。因为发电机最大发电电压为14.5V左右，而超级电容组2最高电压为16.2V，已经降压1.7V.因为超级电容组2是在室温环境下设定的10年寿命，所以降压1.7V可以抵消温度升高对超级电容的损坏的。并且降压还能延长超级电容寿命。2.增强火花塞点火，减少电压波纹对各个传感器的干扰，使燃油(燃气)燃烧更充分，提升动力4％-6％，同时减少发动机5的扭力缺失2％-3％左右，间接节省燃油5％-10％。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种超级蓄电池，包括电瓶、超级电容组、18650锂电池、升压稳压器、继电器、电压识别延时器和应急启动开关，其特征在于：所述电瓶与超级电容组并联，所述继电器包括四脚继电器和中间继电器，所述中间继电器包括中间继电器Ⅰ和中间继电器Ⅱ；所述电瓶负极由导线连接外部负极接线柱并通过导线依次连接超级电容组、18650锂电池的负极，并且通过导线连接到应急启动开关上，在电瓶负极连接应急开关的支路上由导线连接到电压识别延时器输入端的负极上；所述电瓶正极由导线经过电阻器并穿过电流感应开关连接到中间继电器Ⅰ上。

2.根据权利要求1所述的超级蓄电池，其特征在于：超级蓄电池还包括给18650锂电池组充电的锂电池充电均衡板，并且所述四脚继电器的一端连接升压稳压器输入端的负极，升压稳压器输出端正极经过单向二极管连接到锂电池充电均衡保护板。

3.根据权利要求1所述的超级蓄电池，其特征在于：所述中间继电器包括工作线圈接线柱、公共端、常闭触点端、常开触点端，所述中间继电器能够根据工作线圈通断电将常闭触点和公共端与常开触点和公共端的接通与断开来控制给内部电瓶与18650锂电池的充电与否。

4.根据权利要求1所述的超级蓄电池，其特征在于：所述电压识别延时器包括输入端和输出端，所述输入端正极与超级电容组到超级蓄电池正极之间的导线相连接，负极连接电瓶负极到超级蓄电池负极的导线上；输出端正极与电流感应开关上输入端连接，负极分别连接电流感应开关负极线跟中间继电器Ⅰ的工作线圈接线柱上。

5.根据权利要求1所述的超级蓄电池，其特征在于：所述超级电容组为六个单体串联而成，每只单体存电0.5WH。

6.根据权利要求1所述的超级蓄电池，其特征在于：所述电阻器串联在电瓶正极到中间继电器的导线上，起到降低电瓶放电电流的作用。

7.根据权利要求1所述的超级蓄电池，其特征在于：所述超级蓄电池外部设有外壳，外壳四周均为卡扣圆柱管的拉环式圆孔的U型卡口式槽。

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