CN216981591U - 一种应用于汽车启停系统的超级电容器复合电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用于汽车启停系统的超级电容器复合电源。所述复合电源包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括超级电容器模块，所述第二支路包括串联的蓄电池模块和限流单元模块，所述限流单元模块和蓄电池模块的正极端相连，所述限流单元模块包括并联的第一二极管和限流单元组，所述限流单元组包括串联的第二二极管和限流器。本实用新型中复合电源采用超级电容器模块和蓄电池模块组合的结构，由于超级电容器内阻较小，具有高功率放电能力，因此在汽车启动时，主要由超级电容器模块提供电流，而采用限流单元模块，可以限制蓄电池在汽车启动时的最大放电电流，所述复合电源的结构能有效地保护蓄电池，延长其使用寿命。

Description

一种应用于汽车启停系统的超级电容器复合电源

技术领域

本实用新型涉及一种复合电源，尤其涉及一种应用于汽车启停系统的超级电容器复合电源。

背景技术

目前，世界各国的汽车厂商都在竞逐低油耗、低排放的新产品。然而在不断的技术升级以及面对日益严格的排放法规以及油耗限值要求，汽车厂商纷纷把目光转向了新能源汽车。纯电动汽车有着零排放零油耗的优点，混合动力汽车则兼有传统发动机式汽车和纯电动汽车的优点，具有低排放、低油耗和效率高的特点。但在当前的现实环境中，由于这种技术还未完全成熟，加之市场还没有相应的配套设施，难以克服其续驶里程短等问题。而怠速启停系统作为一种微混的入门技术，有着成本低廉且易于市场化的特点，在近些年来受到广泛的青睐。

简单来说，启停系统就是可以在汽车等待信号灯或者堵车时，自动关闭发动机；当要继续行驶时，只要踩下离合器踏板或是松开制动踏板，发动机立即重新启动。通过这种自动调节，达到减少汽车怠速工况下所产生的燃油消耗和尾气排放。

蓄电池作为汽车启动系统中的关键部件之一，其性能直接影响汽车启动的效果。汽车启动需要大的启动电流，然而蓄电池在高倍率放电和低温放电时性能变得很差，而且对于蓄电池本身，大电流放电也严重损害电池的寿命，增加了车辆启动的不可靠性，长期而言，还增加了使用蓄电池的总成本。蓄电池的循环寿命一般在几百到几千次，而汽车在装备智能启停系统后，因启动次数的显著增加(特别是对城市用车)，势必造成蓄电池充放电循环次数的增加，进一步缩短了蓄电池的使用寿命，这与智能启停系统反复和频繁启停对储能单元提出的耐用和反复启动时抗大电流冲击的要求是不相符合的。传统启动型蓄电池是无法满足这种使用工况需求的。

CN202309239U公开了一种带双向DC/DC变换器的双电压复合储能系统，包括蓄电池、超级电容器、双向DC/DC变换器主电路和功率开关管控制器，所述双向DC/DC变换器主电路连于蓄电池和超级电容器之间，所述蓄电池、超级电容器正负极之间设有电压传感器，所述双向DC/DC变换器主电路由四个功率开关管组成双桥臂，所述功率开关管控制器控制功率开关管导通和关断。

CN104135062A公开了一种超级电容和蓄电池相结合的电动汽车快速充电方法及装置，采用超级电容与蓄电池相结合的复合储能系统，在电动汽车运行短暂停留过程中，将复合储能系统与外围电源相连接，利用复合储能系统中的超级电容快速从外围电源获得电能，当复合储能系统与外围电源失去连接后，复合储能系统中的超级电容将其短时间内获取的电能转移到复合储能系统中的蓄电池内，通过反复的连接分离后，最终实现复合储能系统的快速且大容量的电能储存。

CN106335377A公开了一种基于超级电容的车载复合电源装置，由车载电池、超级电容单元、双向DC-DC变换单元、复合电源控制单元和信号检测单元组成，超级电容单元在低温的情况下给蓄电池提供电压辅助，便于蓄电池对起动机进行启动，同时设置了超级电容器的保护电路，避免车载复合电源装置中的超级电容器发生损坏，从而实现降低成本的目的。

但是上述公开的专利中，采用的DC/DC变换单元，成本较高，不适合大规模低成本生产的要求，CN104135062A中没有对蓄电池安装限流装置，会严重影响蓄电池的寿命。

因此，如何制备一种长寿命低成本的应用于汽车启停系统的复合电源，是本领域重要的研究方向。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型的目的之一在于提供一种低成本，应用于汽车启停系统的长寿命超级电容器复合电源。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的目的之一在于提供一种超级电容器复合电源，所述复合电源包括并联的第一支路和第二支路；所述第一支路包括超级电容器模块，所述第二支路包括串联的蓄电池模块和限流单元模块，所述限流单元模块和蓄电池模块的正极端相连，所述限流单元模块包括并联的第一二极管和限流单元组，所述限流单元组包括串联的第二二极管和限流器。

本实用新型在汽车启动时，主要由超级电容器模块提供电流，而采用限流单元，可以限制蓄电池在汽车启动时的最大放电电流，因此该复合电源能有效地保护蓄电池，延长其使用寿命。

作为本实用新型优选的技术方案，所述超级电容器模块的正极端和所述蓄电池模块的正极端之间连接有所述限流单元模块。

作为本实用新型优选的技术方案，所述超级电容器模块的正极端为所述复合电源的正极端。

作为本实用新型优选的技术方案，所述超级电容器模块的负极端和所述蓄电池模块的负极端相连。

作为本实用新型优选的技术方案，所述超级电容器模块的负极端和所述蓄电池模块的负极端相连组成所述复合电源的负极端。

作为本实用新型优选的技术方案，所述蓄电池模块包括铅酸电池、镍氢电池或锂离子电池中的任意一种。

所述超级电容器模块和所述蓄电池模块用于汽车启动供电。

所述限流单元模块用于限制所述蓄电池模块的最大放电电流。

所述限流单元模块用于控制所述蓄电池模块的充放电电流的方向。

作为本实用新型优选的技术方案，所述蓄电池模块的最大放电电流n，0.8C≤n≤1.2C，其中所述最大放电电流可以是0.8C、0.9C、1C、1.1C或1.2C等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

与现有技术方案相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

在本实用新型中，复合电源采用超级电容器模块和蓄电池组合的结构，由于超级电容器内阻较小，具有高功率放电能力，因此在汽车启动时，主要由超级电容器模块提供电流，而采用限流单元，可以限制蓄电池在汽车启动时的最大放电电流，因此该结构能有效地保护蓄电池，延长其使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例1和应用例1-2中超级电容器复合电源的结构示意图。

图2是本实用新型应用例1中复合电源在汽车启动时电流方向示意图。

图3是本实用新型应用例2中汽车启动后发电机为复合电源充电时的电流示意图。

图中：1-超级电容器模块；2-蓄电池模块；3-限流单元模块；4-第二二极管；5-限流器；6-第一二极管。

具体实施方式

下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

实施例1

本实施例提供一种如图1所示的超级电容器复合电源：

一种超级电容器复合电源，所述复合电源包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括超级电容器模块1、所述第二支路包括串联的蓄电池模块2和限流单元模块3，所述限流单元模块3和蓄电池模块2的正极端相连，所述限流单元模块3包括并联的第一二极管6和限流单元组，所述限流单元组包括串联的第二二极管4和限流器5。

所述超级电容器模块1的正极端和所述蓄电池模块2的正极端之间连接有所述限流单元模块3。

所述超级电容器模块1的正极端为所述复合电源的正极端。

所述超级电容器模块1的负极端和所述蓄电池模块2的负极端相连。

所述超级电容器模块1的负极端和所述蓄电池模块2的负极端相连组成所述复合电源的负极端。

所述蓄电池模块1包括铅酸电池、镍氢电池或锂离子电池中的任意一种。

所述超级电容器模块1和所述蓄电池模块2用于汽车启动供电。

所述限流单元模块3用于限制蓄电池模块2的最大放电电流。

所述蓄电池模块2的最大放电电流为1C。

所述限流单元模块3用于控制蓄电池模块2的充放电电流的方向。

为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，本实用新型的典型但非限制性的应用例如下：

应用例1

本应用例提供一种具有实施例1汽车启动时各模块之间的配合，电流方向如图2所示：

汽车启动时，由超级电容器模块1和蓄电池模块2(铅酸蓄电池)共同为汽车启动供电，其中铅酸蓄电池输出的最大电流被由第二二极管4和限流器5串联组成的限流单元3所限制，以防止蓄电池模块2大电流放电造成性能降低和寿命缩短。

应用例2

本应用例一种具有实施例1汽车充电时各模块之间的配合，电流方向如图3所示：

发动机启动后，发电机为超级电容器模块1和蓄电池模块2(铅酸蓄电池)充电，其中电流经第一二极管6为铅酸蓄电池充电。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细结构特征，但本实用新型并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims (7)

1.一种应用于汽车启停系统的超级电容器复合电源，其特征在于，所述复合电源包括并联的第一支路和第二支路；

所述第一支路包括超级电容器模块，所述第二支路包括串联的蓄电池模块和限流单元模块，所述限流单元模块和蓄电池模块的正极端相连，所述限流单元模块包括并联的第一二极管和限流单元组，所述限流单元组包括串联的第二二极管和限流器。

2.根据权利要求1所述的应用于汽车启停系统的超级电容器复合电源，其特征在于，所述超级电容器模块的正极端和所述蓄电池模块的正极端之间连接有所述限流单元模块。

3.根据权利要求2所述的应用于汽车启停系统的超级电容器复合电源，其特征在于，所述超级电容器模块的正极端为所述复合电源的正极端。

4.根据权利要求1所述的应用于汽车启停系统的超级电容器复合电源，其特征在于，所述超级电容器模块的负极端和所述蓄电池模块的负极端相连。

5.根据权利要求4所述的应用于汽车启停系统的超级电容器复合电源，其特征在于，所述超级电容器模块的负极端和所述蓄电池模块的负极端相连组成所述复合电源的负极端。

6.根据权利要求1所述的应用于汽车启停系统的超级电容器复合电源，其特征在于，所述蓄电池模块包括铅酸电池、镍氢电池或锂离子电池中的任意一种；

所述超级电容器模块和所述蓄电池模块用于汽车启动供电；

所述限流单元模块用于限制所述蓄电池模块的最大放电电流；

所述限流单元模块用于控制所述蓄电池模块的充放电电流的方向。

7.根据权利要求6所述的应用于汽车启停系统的超级电容器复合电源，其特征在于，所述蓄电池模块的最大放电电流为n，0.8C≤n≤1.2C。

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