CN215770889U - 一种超级电容与锂电池车用启动复合电池 - Google Patents

Abstract

本专利是一种超级电容与锂电池车用启动复合电池，属于锂电池的应用领域。主要由锂电池模组、超级电容模组、连接模块、系统控制器、电池管理模块、加热模块、保险、复位开关、故障指示灯、诊断接口、正负接线柱等组成。利用锂电能量密度高、使用循环寿命长、无污染等特性，实现对传统的24V铅酸电池的快换；在满足车辆启动要求情况下，还能降低整车车重、实现轻量化；延长电池的使用寿命，避免车辆使用过程中频繁更换铅酸电池等问题，消除污染；满足驻车空调等车辆附件的使用要求，提高整车性能。同时，结合超级电容受温度影响小，低温下仍可以大电流快速充放电、可以短时输出较大功率等特性，解决极寒等低温情况下的车辆启动问题。

Description

一种超级电容与锂电池车用启动复合电池

技术领域

本专利是一种超级电容与锂电池车用启动复合电池，属于锂电池的应用领域。

背景技术

目前，国内大部分卡车仍然以铅酸电池作为车辆的启动电源，但是铅酸电池能量密度低、重量大，不利于整车的轻量化；同时铅酸电池的循环寿命短，在车辆整个使用寿命周期内需要频繁更换，而且含有重金属等污染物；同时，加上驻车空调等车用电器的出现，增加了对铅酸电池的电量要求，对其使用寿命提出更高要求。随着锂电的应用，锂电池代替铅酸电池作为车辆启动电源的方案成为研究热点，但是锂电池低温下充放电倍率很低，不能满足卡车低温启动的功率和放电要求，需要一种新的解决方案来消除上述问题。

发明或者实用新型内容

针对以上问题，本专利提出了一种超级电容与锂电池车用启动复合电池，延长了电池使用寿命，减少污染，减小了环境温度对电池容量的影响。

本专利的技术方案如下：

一种超级电容与锂电池车用启动复合电池，包括：锂电池模组、超级电容模组、连接模块、系统控制器、电池管理模块、加热模块、正接线柱、负接线柱；所述锂电池模组正极和超级电容模组正极通过连接模块并联；

所述超级电容模组是由若干超级电容单体串并联而成，所述锂电池模组是由若干锂电池单体串并联而成，

所述超级电容模组的正极连接到正接线柱，负极连接到负接线柱，所述连接模块一端与超级电容模组正极相连，一端与锂电池模组正极相连，通过连接模块可以实现两者之间的能量转移、两者的直连与断开，可以实现以电压模式或电流模式利用锂电池模组为超级电容模组充电，实现超级电容模组与锂电池模组之间并联可控。同时，也与系统控制器通过通讯线束相连，实现指令交互；

加热模块一端与正接线柱相连，一端与负接线柱相连，并与系统控制器通过通讯线束连接；加热模块包括加热通断开关和加热设备，贴附在锂电池模组周围，分别连接于正接线柱和负接线柱两端。默认状态下，处于不工作状态，系统控制器在低温情况下会给加热模块发送工作的命令，对锂电池模组进行加热，保证锂电池模组的温度处于最佳工作区间。

所述电池管理模块通过低压采集线束分别与超级电容模组、锂电池模组相连，还与系统控制器进行信息交互；电池管理模块通过采集线束连接于锂电单体上，采集锂电池的单体电压，同时连接于锂电池组内部的温度采集点，采集锂电池温度，同时还负责锂电电流采集、单体均衡；并对超级电池模组进行温度和故障的采集，并且将锂电池模组和超级电容模组的状态信息发送给系统控制器。

所述系统控制器与电池管理模块之间存在低压通讯，收集电池管理模块发出的锂电池模组和超级电容模组的电压、电流、温度、电量等信息，进行故障识别处理、进行系统决策，给连接模块发送指令，实现锂电池模组与超级电容模组的能量转移、模组之间的直连等控制。如果发生故障则控制故障指示灯点亮，通知用户进行及时的检修；用户可以通过诊断口进行系统程序更新、故障读取等操作；同时系统控制器如果检测到锂电池组电量较低且不需要对外供电时，会进入休眠状态，控制所有模块不再工作，将锂电池组的电量进行锁存，防止电池长时间防止产生馈电，保证下次整车可以正常启动。

优选的，所述所述连接模块与锂电池模组连接的电路上还串联有保险a；所述加热模块与正接线柱连接的电路上还串联有保险b。

优选的，所述系统控制器还通过通讯线束连接有诊断口、复位开关和故障指示灯。

（3）有益效果

锂电池能量密度高，同等电量下重量要比铅酸电池轻很多，可解决铅酸电池重量大的问题，实现整车轻量化设计；循环寿命比铅酸电池要长很多，可以解决铅酸电池寿命短的问题；锂电池组充电快，相对于铅酸电池可以在短时间充满；同时无污染；整个电池对外与铅酸电池一样，只有正负接线柱，可以实现对铅酸电池的互换，便于整车的使用与推广。

同时超级电容模组与锂电池模组通过连接模块的并联，可以利用超级电容充放电能力好、低温下仍然可以大电流放电的优点，补偿锂电池组低温下的放电倍率受限问题，解决车辆低温启动问题。同时，具备加热模块，低温下可以对锂电池进行加热，保证锂电池的活性，延长锂电池的使用寿命。与此同时，系统控制器可以实现电量低时，进行锁存，防止锂电池长时间放置馈电，电量锁存后的下次用电可以利用复位开关保证用户正常启动；具有故障报警功能，可及时通知用户进行检修，提高整车驾驶感受和驾驶品质。

附图说明

图1是电池内部架构原理图。

图中：1正接线柱，2负接线柱，3复位开关和故障指示灯，4诊断口，5连接模块，6系统控制器，7电池管理模块，8超级电容模组，9锂电池模组，10加热模块，11保险a，12保险b。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，一种超级电容与锂电池车用启动复合电池，对外接口（边框外部）主要有正接线柱1、负接线柱2、复位开关和故障指示灯3、诊断接口4组成。在对外取电时，与传统铅酸电池一样，只需要接正负接线柱取电即可，不需要整车线束或架构做出改动。

如图1（边框内部）所示，电池内部主要由超级电容模组8、锂电池模组9、连接模块5、电池管理模块7、加热模块10、系统控制器6、保险a11和保险b12组成。

超级电容模组8是由若干超级电容单体串并联而成，锂电池模组9是由若干锂电池单体串并联而成。

超级电容模组8的正极、负极分别与正接线柱1、负接线柱2相连。连接模块5一端与超级电容模组8正极相连，一端与锂电池模组9正极相连，并在线路上串联保险a11；同时，也与系统控制器6通过通讯线束相连，实现指令交互。

加热模块10一端与正接线柱相连，并在线路上串联保险b12做保护，一端与负接线柱2相连，并与系统控制器6通过通讯线束连接。默认情况下，加热模块10处于非工作状态，在低温情况下若收到系统控制器6的加热工作指令，即开始对锂电池模组9进行加热，等加热到一定温度，系统控制器6发出停止加热指令时，加热模块10会停止工作。

电池管理模块7通过低压采集线束分别与超级电容模组8、锂电池模组9相连，采集锂电池模组9的单体电压、温度、电流等信息，同时采集超级电容模组8的温度、单体电压信息，并与系统控制器6进行信息交互，将锂电池模组9和超级电容模组8的各种状态信息发送给系统控制器6；

系统控制器6通过监测各个部件的状态，通过与连接模块5进行信息交互，控制锂电池组9与超级电容模组8的能量转化、实现锂电池模组9与超级电容模组8的断开与直连；同时根据状态信息进行故障识别、故障处理，出现故障时控制故障指示灯点亮3，提示用户电池出现故障要及时检修处理；根据电池电量、电压等信息实时监控电池的电量状态，如果长时间放置不对外供电、电量低于一定程度时，则控制所有部件进行休眠，实现电量锁存，防止电池馈电，为下次车辆启动保留足够电量，实现车辆正常启动。当系统休眠后，用户再次用电之前，先按下复位开关3，系统控制器6会将所有部件唤醒，根据电池的状态提示司机及时打火启动。系统控制器6同时也与诊断口4连接，可以通过诊断口4实现系统的软件升级、故障码读取等。

Claims (3)

1.一种超级电容与锂电池车用启动复合电池，其特征在于，包括：锂电池模组（9）、超级电容模组（8）、连接模块（5）、系统控制器（6）、电池管理模块（7）、加热模块（10）、正接线柱（1）、负接线柱（2）；所述锂电池模组（9）正极和超级电容模组（8）正极通过连接模块（5）并联；

所述超级电容模组（8）是由若干超级电容单体串并联而成，所述锂电池模组（9）是由若干锂电池单体串并联而成，

所述超级电容模组（8）的正极连接到正接线柱（1），负极连接到负接线柱（2），所述连接模块（5）一端与超级电容模组（8）正极相连，一端与锂电池模组（9）正极相连，同时，也与系统控制器（6）通过通讯线束相连，实现指令交互；

加热模块（10）一端与正接线柱（1）相连，一端与负接线柱（2）相连，并与系统控制器（6）通过通讯线束连接；

所述电池管理模块（7）通过低压采集线束分别与超级电容模组（8）、锂电池模组（9）相连，还与系统控制器（6）进行信息交互。

2.根据权利要求1所述的超级电容与锂电池车用启动复合电池，其特征在于，所述所述连接模块（5）与锂电池模组（9）连接的电路上还串联有保险a（11）；所述加热模块（10）与正接线柱（1）连接的电路上还串联有保险b（12）。

3.根据权利要求1所述的超级电容与锂电池车用启动复合电池，其特征在于，所述系统控制器（6）还通过通讯线束连接有诊断口（4）、复位开关和故障指示灯（3）。

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