CN215646242U - 一种车辆启动电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆启动电源装置，包括：超级电容组、蓄电池、车辆用电器、电压检测器L1、电流检测器L2和电子控制单元。采用上述技术方案，通过电压检测器L1和电流检测器L2对超级电容组以及蓄电池的电流、电压进行检测监控，使得车辆用电器在休眠状态时，通过电子控制单元接收电压检测器L1和电流检测器L2的传输信号，可控制第一控制开关JK1和第二控制开关JK2断开对超级电容组、蓄电池和车辆用电器之间的线路连接，以保证车辆在休眠状态时超级电容和蓄电池中的存储电容量，确保车辆在长时间休眠状态之后的车辆正常通电启动，进而提高了超级电容组与蓄电池的使用寿命。

Description

一种车辆启动电源装置

技术领域

本实用新型涉及汽车电池技术领域，特别涉及一种车辆启动电源装置。

背景技术

现有车辆启动主要是靠铅酸蓄电池和锂电池作为主要储能电池进行应用，铅酸蓄电池其作用在于：1.启动发动机时，给发动起机提供强大的启动电流，一般高200～600A；2.当发电机过载时，可以协助发电机向用电设备供电；3.当发动机不工作时，向用电设备供电；4.当发电机端电压高于蓄电池的电动势时，将一部分电能转变为化学能储存起来，也就是进行充电，还是一个大容量电容器，可以保护汽车的用电器。

锂电池按结构不同可分为锂金属电池和锂离子电池，其作用在于：1.抑制电池极化，减少热效应，提高倍率性能；2.降低电池内阻，并明显降低了循环过程的动态内阻增幅；3.提高一致性，增加电池的循环寿命；4.提高活性物质与集流体的粘附力，降低极片制造成本； 5.保护集流体不被电解液腐蚀；6.提高磷酸铁锂电池的高、低温性能，改善磷酸铁锂、钛酸锂材料的加工性能。

而以上两种结构的电池在车辆启动应用上还是存在一下缺点：1.寿命短、2.低温性能差； 3.不环保；4.大电流连续放电能力差且易损坏，连续启动车辆或启动车辆时间长都会损坏蓄电池。如通过加大蓄电池的容量来解决寿命问题，则需要增加很多电池来堆积容量，其体积和重量也会随之增加，导致实用性变差，成本增加。

在车辆启动应用中，蓄电池和锂电池的性能直接影响汽车的启动，在启动过程中特别是在启动瞬间，由于启动电动机转速为零，不产生感生电势，故启动电流。若当在车辆的启动过程当中启动电动机的电枢电阻、蓄电池内阻、线路电阻均非常低时，启动电流会非常大，会造成储能电池的高倍率放电，对电池造成高损伤影响使用性能。

而超级电容器是通过极化电解质来储能，又称双电层电容器，在相同的封装内增加了第二个电介层，这个电介层与第一层在中间隔离物的两边并行工作，可以快速充放电，但这些很薄的层不具有传统电介质理想的绝缘特性，因此要求较低的工作电压，这个电压只有几伏，从而衍生出超级电容结合储能电池在车辆启动中的应用。

在现有技术中虽有如专利CN207960820U提供的一种车辆启动用的超级电池，公开了其特征为，包括超级电容模块组、备用免维护蓄电池和电源管理系统，所述超级电容模块组包括若干串并联连接的超级电容单体，所述超级电容模块组连接有均压电路，所述电源管理系统包括恒流充电电路、输出电路和应急充电电路，所述恒流充电电路一端通过输出电路连接有车辆发电机整流电路，另一端与超级电容模块组一端相连，并通过应急充电电路与备用免维护蓄电池一端相连，所述超级电容模块组和备用免维护蓄电池另一端设有备用启动开关，所述备用启动开关连接有车辆用电器。因为车辆在休眠状态时，车辆用电器会产生休眠用电，但由于上述公开内容中的超级电容模块组与免维护蓄电池的正极连接的备用启动开关是直线连接车辆用电器的，这样会导致车辆在长时间休眠状态时会持续放电，导致后期车辆启动时没有电力输出给发电机启动车辆。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种车辆启动电源装置，以解决现有技术中应用在车辆启动中的超级电容结合储能电池在车辆长时间休眠状态时会持续放电，导致后期车辆启动时没有电力输出给发电机启动车辆的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种车辆启动电源装置，包括：超级电容组、蓄电池、车辆用电器、电压检测器L1、电流检测器L2和电子控制单元；所述超级电容的正极通过第一控制开关JK1与所述蓄电池的正极并接相连，所述超级电容的负极与所述蓄电池的负极并接相连；所述蓄电池的正极通过第二控制开关JK2与所述车辆用电器一端并接相连，所述车辆用电器一端与所述第一控制开关 JK1和第二控制开关JK2串接相连；所述电压检测器L1的正极并接在所述车辆用电器与第二控制开关JK2之间的电路上，所述电压检测器L1的负极连接在车辆的车架上，所述电压检测器L1的输出端与所述电子控制单元的输入端相连；所述电流检测器L2的正极与所述蓄电池的负极并接相连，所述电流检测器L2的负极与所述蓄电池的负极并接相连，并连接在车辆的车架上；所述第一控制开关JK1和所述第二控制开关JK2的输入端均与所述电子控制单元的输出端相连。

进一步地，所述超级电容组包括6-12个3000F、2.7V的超级电容单体串联或并联组成，所述蓄电池搭配所述超级电容组的容量为24-90安时。

进一步地，所述超级电容组连接有均压电路。

进一步地，所述均压电路为动态均压电路或非能量损耗型均压电路。

进一步地，所述电压检测器L1和电流检测器L2的输出端与所述电子控制单元输入端之间的线路上分别设有单向二级导管VD1和单向二级导管VD2。

进一步地，电子控制单元中设有无线信号接收模块和GPS定位模块。

进一步地，所述第一控制开关JK1和所述第二控制开关为磁性开关。

采用上述技术方案，由于超级电容与蓄电池的并联电路之间设有用于连通电路的第一控制开关JK1，蓄电池与车辆用电器之间设有用于连接电路的第二控制开关JK2，且第一控制开关JK1与第二控制开关JK2串接相连，通过电压检测器L1和电流检测器L2对超级电容组以及蓄电池的电流、电压进行检测监控，使得车辆用电器在休眠状态时，通过电子控制单元接收电压检测器L1和电流检测器L2的传输信号，可控制第一控制开关JK1和第二控制开关JK2 断开对超级电容组、蓄电池和车辆用电器之间的线路连接，以保证车辆在休眠状态时超级电容和蓄电池中的存储电容量，确保车辆在长时间休眠状态之后的车辆正常通电启动，进而提高了超级电容组与蓄电池的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，一种车辆启动电源装置，包括超级电容组、蓄电池、车辆用电器、电压检测器L1、电流检测器L2和电子控制单元，超级电容的正极通过第一控制开关JK1与蓄电池的正极并接相连，超级电容的负极与蓄电池的负极并接相连，蓄电池的正极通过第二控制开关JK2与车辆用电器一端并接相连，车辆用电器一端与第一控制开关JK1和第二控制开关JK2 串接相连。

其中，超级电容组包括6-12个3000F、2.7V的超级电容单体串联或并联组成，蓄电池搭配超级电容组的容量为24-90安时，在超级电容组中连接有均压电路，该均压电路为动态均压电路或非能量损耗型均压电路，以保证各个超级电容单体在串联或并联中的电压得到均分，以提高超级电容组在中后期的使用寿命。通过超级电容组与蓄电池的并联，以增加整个超级电容组的电容量，以及超级电容与蓄电池连接车辆用电器的电流量，让车辆在启动时超级电容和蓄电池同时输出，达到11.5V以上和1000A以上的启动电流，可以满足车辆发电机对车辆发动机启动的瞬时启动需求，有效改善汽车电气设备的电磁环境、汽车的启动性能、电池性能和延长电池使用寿命，使得启动次数可以达到50万次或9万毫安，显著改善汽车电源在启动过程中的性能。

电压检测器L1的正极并接在车辆用电器与第二控制开关JK2之间的电路上，电压检测器 L1的负极连接在车辆的车架上，电压检测器L1的输出端与电子控制单元的输入端相连；电流检测器L2的正极与蓄电池的负极并接相连，电流检测器L2的负极与蓄电池的负极并接相连，并连接在车辆的车架上；第一控制开关JK1和第二控制开关JK2的输入端均与电子控制单元的输出端相连。

在车辆正常运行过程中，整个电路中的电压输出≥13.5V或电流输出≥5A-10A时，第一控制开关JK1和第二控制开关JK2闭合让整个电路保持正常接通，只要电压或电流满足以上条件的一种情况整个电路即可保持正常接通。

在车辆休眠时，电压检测器L1和电流检测器L2监测到整个电路中的电流输出小于10A，电压小于13.5V时，电子控制单元控制第一控制开关L1断开超级电容组与蓄电池之间的连接，以确保超级电容组有足够充足的电容量，以应对车辆启动时的电流和电压需求，此时蓄电池继续为车辆继续提供休眠时的电压和电流；当车辆从休眠状态启动时，整个电路中的电流输出会大于10A，此时电流检测器L2将信号传输至电子控制单元，并控制第一控制开关L1闭合连接电路，使超级电容组与蓄电池的电路再次连接，为车辆的启动提供所需电流量。

在车辆长期休眠时，电压检测器L1和电流检测器L2监测到整个电路中的电流输出小于 10A，电压小于13.5V时，电子控制单元控制第一控制开关L1断开超级电容组与蓄电池之间的连接，以确保超级电容组有足够充足的电容量，以应对车辆启动时的电流和电压需求，此时蓄电池继续为车辆继续提供休眠时的电压和电流；当电压检测器L1和电流检测器L2监测到蓄电池长期为车辆提供休眠所需的电压低于11.5V，电流小于10A时，电子控制单元控制第二控制开关L2断开蓄电池与车辆用电器之间的电路连接，以确保蓄电池内存有车辆再起启动时所需要的电容量，此时超级电容组、蓄电池和车辆用电器之间的连接电路全部断开，对超级电容组与蓄电池内的电容量进行安全保护。

由于，电子控制单元中设有无线信号接收模块和GPS定位模块，通过无线信号接收模块可进行远程无线信号控制，控制电子控制单元让第一控制开关L1和第二控制开关L2闭合接通电路，此时，超级电容组、蓄电池和车辆用电器电路接通，由于超级电容组和蓄电池储存有车辆启动所需的电容量，从而能够瞬间满足车辆用电器启动时需要的强大电流，利用超级电容的瞬间放电特性，释放电流，达到车辆启动的目的，且不受车辆休眠时长和工作温度的影响，有效改善汽车电气设备的电磁环境和启动性能。

在本实施例中，电压检测器L1和电流检测器L2的输出端与电子控制单元输入端之间的线路上分别设有单向二级导管VD1和单向二级导管VD2，用于电流的单向导电。

在本实施例中，第一控制开关JK1和第二控制开关为磁性开关，该磁性开关为继电器或电磁开关吸拉线圈。

采用上述技术方案，由于超级电容与蓄电池的并联电路之间设有用于连通电路的第一控制开关JK1，蓄电池与车辆用电器之间设有用于连接电路的第二控制开关JK2，且第一控制开关JK1与第二控制开关JK2串接相连，通过电压检测器L1和电流检测器L2对超级电容组以及蓄电池的电流、电压进行检测监控，使得车辆用电器在休眠状态时，通过电子控制单元接收电压检测器L1和电流检测器L2的传输信号，可控制第一控制开关JK1和第二控制开关JK2 断开对超级电容组、蓄电池和车辆用电器之间的线路连接，以保证车辆在休眠状态时超级电容和蓄电池中的存储电容量，确保车辆在长时间休眠状态之后的车辆正常通电启动，进而提高了超级电容组与蓄电池的使用寿命。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种车辆启动电源装置，其特征在于，包括：超级电容组、蓄电池、车辆用电器、电压检测器L1、电流检测器L2和电子控制单元；

所述超级电容的正极通过第一控制开关JK1与所述蓄电池的正极并接相连，所述超级电容的负极与所述蓄电池的负极并接相连；

所述蓄电池的正极通过第二控制开关JK2与所述车辆用电器一端并接相连，所述车辆用电器一端与所述第一控制开关JK1和第二控制开关JK2串接相连；

所述电压检测器L1的正极并接在所述车辆用电器与第二控制开关JK2之间的电路上，所述电压检测器L1的负极连接在车辆的车架上，所述电压检测器L1的输出端与所述电子控制单元的输入端相连；

所述电流检测器L2的正极与所述蓄电池的负极并接相连，所述电流检测器L2的负极与所述蓄电池的负极并接相连，并连接在车辆的车架上；

所述第一控制开关JK1和所述第二控制开关JK2的输入端均与所述电子控制单元的输出端相连。

2.根据权利要求1所述的一种车辆启动电源装置，其特征在于，所述超级电容组包括6-12个3000F、2.7V的超级电容单体串联或并联组成，所述蓄电池搭配所述超级电容组的容量为24-90安时。

3.根据权利要求2所述的一种车辆启动电源装置，其特征在于，所述超级电容组连接有均压电路。

4.根据权利要求3所述的一种车辆启动电源装置，其特征在于，所述均压电路为动态均压电路或非能量损耗型均压电路。

5.根据权利要求1所述的一种车辆启动电源装置，其特征在于，所述电压检测器L1和电流检测器L2的输出端与所述电子控制单元输入端之间的线路上分别设有单向二级导管VD1和单向二级导管VD2。

6.根据权利要求1所述的一种车辆启动电源装置，其特征在于，所述电子控制单元中设有无线信号接收模块和GPS定位模块。

7.根据权利要求1所述的一种车辆启动电源装置，其特征在于，所述第一控制开关JK1和所述第二控制开关为磁性开关。

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