组合式超级电池制造技术

本实用新型专利技术涉及一种组合式超级电池，该组合式超级电池包括用于为功率型用电单元供电的瞬态动力功率补偿器以及用于为非功率型用电单元供电的与瞬态动力功率补偿器并联的能量单元，所述瞬态动力功率补偿器包括由功率单元和隔离充电单元串接而成主补偿电路，该主补偿电路的两端并接能量单元，所述功率单元用于为功率型用电单元供电，所述隔离充电单元用于在功率单元电量低于设定值时或功率型用电单元工作前为功率单元充电，在其它时候断开功率单元与能量单元的电流通路，所述的功率单元为高倍率放电的储能器件，所述的能量单元为储能器件。本实用新型专利技术利用功率单元承担瞬态大功率作业任务，能够提高功率型用电单元的工作性能，并提高供电系统的电压稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种组合式超级电池，属于电路系统应用

技术介绍
对于功率型用电单元而言，目前采用容量较大的铅酸蓄电池作为能量单元为其供电，而功率型用电单元启动时需要瞬态大电流，为满足功率型用电单元启动所需的瞬态大功率，不得不“超量配置”铅酸电池，使电池又大又笨重，既浪费资源又不经济。同时由于功率型用电单元启动电流较大，对铅酸蓄电池的电流冲击较大，造成正极板活性物质脱落，使得铅酸电池组容量下降较快，使用寿命较短(一般为2～3年)，更换较为频繁，增加用户设备维护工作量和使用成本。并且铅酸蓄电池主要含硫酸和重金属铅，对生态环境污染很大，又带来极高的废旧电池回收、处置等社会成本和环境污染的风险。以内燃机车辆为例，蓄电池作为能量单元是内燃机车辆必不可少的电源之一，在车辆内燃发动机启动时向启动电机供电；发动机不工作或发动机在不高的转速下工作时，蓄电池向耗电装置供电；耗电装置功率超过发电装置功率时，蓄电池同发电机联合向耗电装置供电。如图1所示，内燃机车辆的供电系统包括启动电机1、启动开关2、蓄电池9、车载耗电装置4、车载发电机5和电压调节器6，蓄电池9通过启动开关2与启动电机1连接，蓄电池9与车载耗电装置4和车载发电机5并联，当内燃机启动时，启动开关2闭合，由蓄电池9为启动电机供电，在内燃机启动后，启动开关2断开，蓄电池向车载耗电装置供电。蓄电池既要承担启动电机的启动任务，又要为耗电装置供电，两类用电负载的不同用电特性对蓄电池性能要求差异很大：启动电机作为功率型用电单元要求蓄电池放电倍率性能优异，而其它负载作为非功率型用电单元则要求蓄电池具备一定容量即可、倍率性能要求不高。这种情况导致蓄电池为满足发动机冷启动所需的瞬态大功率，不得不“超量配置”，使电池又大又笨重，不仅浪费资源，而且也不经济。当蓄电池承担启动电机功率型用电单元任务时，需要经受启动电机大电流的冲击，对蓄电池造成损害，影响蓄电池的使用寿命，且蓄电池使用过程中，由于使用人员或维护人员无法准确确认蓄电池使用状态，通常以车辆隔夜后启动是否顺畅的状况作为判定蓄电池寿命是否终结的标准，而不是以蓄电池无法蓄电或无法正常供应非功率型用电单元用电作为蓄电池报废标准，造成蓄电池被“过早判废”。为此，有人提出在蓄电池两端并联超级电容的方式来共同为启动电机供电，虽然这种方案在一定程度上延长了蓄电池的使用寿命，但是蓄电池还是要承担功率型用电单元的启动任务，并没有从根本上解决蓄电池为功率型用电单元供电导致对蓄电池电流冲击大，造成蓄电池寿命降低的问题；而且由于蓄电池与功率型用电单元电压“箝位”问题，这种改进对内燃机启动问题的改善也很有限。
技术实现思路
本技术的目的是一种组合式超级电池，以解决目前采用能量单元为功率型用电单元供电导致能量单元“超量配置”，并且对能量单元电流冲击大，造成能量单元寿命降低等问题。本技术为解决上述技术问题而提供一种组合式超级电池，该组合式超级电池包括用于为功率型用电单元供电的瞬态动力功率补偿器以及用于为非功率型用电单元供电的与瞬态动力功率补偿器并联的能量单元，所述瞬态动力功率补偿器包括由功率单元和隔离充电单元串接而成主补偿电路，该主补偿电路的两端并接能量单元，所述功率单元用于为功率型用电单元供电，所述隔离充电单元用于在功率单元电量低于设定值时或功率型用电单元工作前为功率单元充电，在其它时候断开功率单元与能量单元的电流通路，所述的功率单元为高倍率放电的储能器件，所述的能量单元为储能器件。所述的隔离充电单元包括充电电路，所述的充电电路为AC-DC-AC-DC开关电路、AC-DC开关电路、DC-AC-DC开关电路或DC-DC开关电路。所述的AC-DC-AC-DC开关电路包括依次连接的输入整流滤波电路、高频变压器和输出整流滤波电路，所述输入整流滤波电路的输入端用于连接交流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元。所述的AC-DC开关电路包括依次连接的变压器、整流滤波电路和稳压及限流电路，该开关电路的输入端用于连接交流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元，为功率单元充电。所述的DC-AC-DC开关电路包括依次连接的高频变压器和输出整流滤波电路，高频变压器的一侧用于连接直流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元，为功率单元充电。所述的DC-DC开关电路包括依次连接的电压变换电路和稳压及限流电路，电压变换电路输入端用于连接直流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元，为功率单元充电。所述的功率单元为超级电容器单体、通过超级电容器单体串并联组成的模块或者电容器阵列；所述的能量单元为铅酸电池、镍氢电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元电池或钛酸锂电池。本技术的有益效果是：本技术组合式超级电池包括并联的瞬态动力功率补偿器和能量单元，瞬态动力功率补偿器包括串接的功率单元和隔离充电单元，其中功率单元用于连接功率型用电单元，隔离充电单元用于在能量单元不给功率单元充电时，断开功率单元与能量单元的电流通路，并用于在功率型用电单元工作前或功率单元电量不足时，为功率单元充电，能量单元为储能器件，功率单元为能够高倍率放电的储能器件。本技术通过仅采用功率单元为功率型用电单元供电，解决了目前采用能量单元为功率型用电单元供电导致能量单元“超量配置”，并且对能量单元电流冲击大，造成能量单元寿命降低的问题，防止因能量单元过度放电导致功率型用电单元不能启动的情况，同时利用功率单元承担瞬态大功率作业任务，能够提高功率型用电单元的工作性能。本技术将用电设备分为功率型用电单元和非功率型用电单元，功率型用电单元仅由组合式超级电池中的功率单元供电，非功率型用电单元由组合式超级电池中的能量单元供电，以实现能量供给侧和能量需求侧的匹配和平衡。由于能量单元不再承担功率型用电单元的功率特性任务，能量单元容量可显著减小，且倍率性能要求不高，所选用的能量单元可以减小体积和重量，在选型配置上实现瘦身，从而节约资源，并减少环境污染及后期处置成本。本技术的组合式超级电池的隔离充电单元还具备防反充功能，任何时候功率单元都不能向能量单元放电。附图说明图1是目前内燃机车辆电气系统的结构示意图；图2-a是组合式超级电池的结构示意图；图2-b是组合式超级电池的结构示意图；图3-a是本技术实施例中采用AC-DC-AC-DC开关电路的结构示意图；图3-b是本技术实施例中采用AC-DC开关电路的结构示意图；图4-a是本技术实施例中采用DC-AC-DC开关电路的结构示意图；图4-b是本技术实施例中采用DC-DC开关电路的结构示意图；图5是应用本技术组合式超级电池的内燃机车辆电气系统的结构示意图。具体实施方式本技术将用电设备分为功率型用电单元和非功率型用电单元，在同一电气系统中，功率型用电单元与非功率型用电单元是相对的概念，功率型用电单元具备持续用电时间短(小于10秒)、大功率(额定电流一般在几十安培以上)的用电特征，如内燃机启动电机等；非功率型用电单元具备持续用电时间可长可短、小功率(额定电流一般在几十安培以下)的用电特征，如车载各种灯类、点烟器、空调、喇叭、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合式超级电池，其特征在于，该组合式超级电池包括用于为功率型用电单元供电的瞬态动力功率补偿器以及用于为非功率型用电单元供电的与瞬态动力功率补偿器并联的能量单元，所述瞬态动力功率补偿器包括由功率单元和隔离充电单元串接而成主补偿电路，该主补偿电路的两端并接能量单元，所述功率单元用于为功率型用电单元供电，所述隔离充电单元用于在功率单元电量低于设定值时或功率型用电单元工作前为功率单元充电，在其它时候断开功率单元与能量单元的电流通路，所述的功率单元为高倍率放电的储能器件，所述的能量单元为储能器件。

【技术特征摘要】
1.一种组合式超级电池，其特征在于，该组合式超级电池包括用于为功率型用电单元供电的瞬态动力功率补偿器以及用于为非功率型用电单元供电的与瞬态动力功率补偿器并联的能量单元，所述瞬态动力功率补偿器包括由功率单元和隔离充电单元串接而成主补偿电路，该主补偿电路的两端并接能量单元，所述功率单元用于为功率型用电单元供电，所述隔离充电单元用于在功率单元电量低于设定值时或功率型用电单元工作前为功率单元充电，在其它时候断开功率单元与能量单元的电流通路，所述的功率单元为高倍率放电的储能器件，所述的能量单元为储能器件。2.根据权利要求1所述的组合式超级电池，其特征在于，所述的隔离充电单元包括充电电路，所述的充电电路为AC-DC-AC-DC开关电路、AC-DC开关电路、DC-AC-DC开关电路或DC-DC开关电路。3.根据权利要求2所述的组合式超级电池，其特征在于，所述的AC-DC-AC-DC开关电路包括依次连接的输入整流滤波电路、高频变压器和输出整流滤波电路，所述输入整流滤波电路的输入端用于连接交流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄淑君，路永广，孙艺嘉，霍国平，张晓丽，
申请(专利权)人：洛阳尹太科智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41