一种应急启动电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种应急启动电源，可以解决利用超级电容启动车辆时，超级电容容量衰减和漏电的问题，同时解决了超级电容和可充式电池直接并联可能出现的大电流冲击危险。包括：电源、超级电容模组、可充式电池组、控制器、第一开关电路，以及第二开关电路，所述电源与所述第一开关电路和所述控制器相连，所述控制器与所述第一开关电路和第二开关电路相连，所述第一开关电路和第二开关电路分别与所述超级电容模组和可充式电池组连接。本实用新型专利技术实施例解决了业界一直存在的超级电容与电池组并联时出现的大电流充、放电引起的设备损坏的共同难题。

【技术实现步骤摘要】
一种应急启动电源
本技术涉及汽车领域，特别涉及一种应急启动电源。
技术介绍
目前车辆的启动电源基本上是铅酸蓄电池。车辆在启动时需要大的启动电流，然而蓄电池在高倍率放电和低温放电时性能变得很差。超级电容器是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能。超级电容具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽的优点。超级电容器配合蓄电池应用于内燃机发动机电启动系统，能有效的保护蓄电池，延长蓄电池寿命，减少蓄电池配置容量，特别是在低温和蓄电池亏电的情况下，确保可靠启动。蓄电池在低温环境放电能力明显下降，会造成战车无法启动，严重影响军事行动。超级电容的工作温度范围宽，可在-43℃环境下工作，保证了电启动系统的正常供电，而且电压下降小，启动电流大，发动机启动转速高，使战车一次启动成功。目前有方案提出用蓄电池并联超级电容来充当启动电源。但申请人发现超级电容与蓄电池长期直接并联用于启动车辆时，存在超级电容漏电导致的蓄电池过放问题，当长时间不使用时，超级电容持续放电，可将蓄电池的电量放空，导致无法作为启动电源使用。此外，申请人还发现当超级电容与蓄电池长期直接并联用于启动车辆时，超级电容老化快，容量衰减严重。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种应急启动电源，可以解决利用超级电容启动车辆时超级电容容量衰减和漏电问题，同时避免了超级电容和可充式电池直接并联可能出现的大电流冲击危险。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种应急启动电源，包括：电源、超级电容模组、可充式电池组、在接通电源时向第一开关电路发送使能信号以及在所述可充式电池组与超级电容模组的电压差小于预设安全值时向第二开关电路发送闭合信号的控制器、根据所述控制器发送的使能信号使所述超级电容模块和可充式电池组并联以及用于调整所述超级电容模块和可充式电池组并联电路电流的第一开关电路，以及根据所述控制器发送的闭合信号使所述超级电容模块和可充式电池组直接并联的第二开关电路，所述电源与所述第一开关电路和所述控制器相连，所述控制器与所述第一开关电路和第二开关电路相连，所述第一开关电路和第二开关电路分别与所述超级电容模组和可充式电池组连接。进一步地，所述应急启动电源还包括：用于检测所述超级电容模组和可充式电池组电压并将检测到的电压发送给控制器的电压检测电路，所述电压检测电路分别与所述超级电容模组、可充式电池组和控制器相连。进一步地，所述应急启动电源还包括用于检测所述第一开关电路和/或超级电容模组的温度并将检测到的温度发送给所述控制器的温度检测电路，所述温度检测电路与所述控制器相连，以及与第一开关电路和/或超级电容模组相连。进一步地，所述第一开关电路包括储能开关驱动电路和储能开关电路，其中：用于驱动储能开关电路导通以及控制储能开关电路电流的储能开关驱动电路分别与电源、控制器和所述储能开关电路相连；所述储能开关电路分别与所述超级电容模组和可充式电池组连接。进一步地，所述储能开关电路包括串联的电流监测子电路和储能开关子电路，用于获取所述储能开关电路电流值并将电流变化趋势发送给储能开关驱动电路的所述电流监测子电路和储能开关子电路分别与所述储能开关驱动电路相连。进一步地，所述电流监测子电路包括电流取样电阻和并联在所述电流取样电阻上的比较电路，用于将从所述电流取样电阻获取的电流值与基准值进行比较并将比较结果发送给所述储能开关驱动电路的比较电路与所述储能开关驱动电路相连，其中，所述电流取样电阻的一端与所述储能开关子电路连接，另一端与超级电容模组或者可充式电池组相连。进一步地，所述储能开关子电路包括开关管；所述储能开关驱动电路与所述开关管相连。进一步地，所述开关管为N-MOS管，所述储能开关驱动电路与所述开关管的栅极相连。进一步地，所述储能开关电路还包括防倒流二极管，所述防倒流二极管与所述电流监测子电路和储能开关子电路串联。进一步地，所述第二开关电路包括继电器或者包括绝缘栅双极型晶体管IGBT。本技术利用超级电容的低内阻、宽温、大电流输出特性好、安全的功率型储能特性，与可充式电池组(蓄电池或锂电池等)荷电能量高、等效内阻低的优势互补。本实施例中接通电源后，超级电容和可充式电池组先通过第一开关电路并接，可充式电池组对超级电容进行恒流充电，在超级电容能允许的范围内，以尽可能大的电流为超级电容充电，在应急启动初始阶段提供大电流输出，缩短充电时间，保证了急启动成功率，极大地提升了启动可靠性能、延长了超级电容的使用寿命。另一方面，仅在可充式电池组与超级电容模块的电压差小于预设安全值时，控制器才控制第二开关电路闭合，而当可充式电池组与超级电容模块的电压差大于预设安全值，或者控制电源未接通时，第二开关电路均处于断开状态，即使用状态并联，非使用状态断开，避免了超级电容的漏电问题，同时避免了超级电容长期高电位荷电引起的电容量持续降低和超级电容内阻增大的弊端。本技术通过恒流预充电设计，成功避免了可充式电池组和超级电容模块分离状态转换到并联状态时，由于电池组和超级电容之间数十V压差、超级电容几个mΩ的等效小电阻所造成的数千A电流冲击所造成的安全隐患。解决了业界一直存在的超级电容与电池组并联时出现的大电流充、放电引起的设备损坏的共同难题。本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其它优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。图1为本技术实施例1一种应急启动电源结构图；图2为本技术实施例1另一种应急启动电源结构图；图3为本技术实施例2应急启动电源结构图；图4为本技术实施例5应急启动电源结构图；图5为本技术实施例6储能开关电路142示意图；图6为本技术实施例6中电流监测子电路1421电路示意图；图7为本技术实施例6中储能开关子电路1422电路示意图；图8为本技术实施例6中包含防倒流二极管的储能开关电路142示意图；图9为本技术应用示例应急启动电源立体图一；图10为本技术应用示例应急启动电源立体图二；图11为本技术应用示例应急启动电源工作流程图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。申请人经过研究后发现，造成超级电容老化快，容量衰减严重的原因是：当超级电容电压很低或者为零时，蓄电池与超级电容并联后直接给超级电容充电，由于此时超级电容内阻很低，不加以控制的大电流充电会引起超级电容发热，过热会造成超级电容的实际容量下降，输出能力降低。并且由于可充式电池组(蓄电池或锂电池等)待机状态下一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应急启动电源，其特征在于，包括：电源、超级电容模组、可充式电池组、在接通电源时向第一开关电路发送使能信号以及在所述可充式电池组与超级电容模组的电压差小于预设安全值时向第二开关电路发送闭合信号的控制器、根据所述控制器发送的使能信号使所述超级电容模块和可充式电池组并联以及用于调整所述超级电容模块和可充式电池组并联电路电流的第一开关电路，以及根据所述控制器发送的闭合信号使所述超级电容模块和可充式电池组直接并联的第二开关电路，所述电源与所述第一开关电路和所述控制器相连，所述控制器与所述第一开关电路和第二开关电路相连，所述第一开关电路和第二开关电路分别与所述超级电容模组和可充式电池组连接。

【技术特征摘要】
1.一种应急启动电源，其特征在于，包括：电源、超级电容模组、可充式电池组、在接通电源时向第一开关电路发送使能信号以及在所述可充式电池组与超级电容模组的电压差小于预设安全值时向第二开关电路发送闭合信号的控制器、根据所述控制器发送的使能信号使所述超级电容模块和可充式电池组并联以及用于调整所述超级电容模块和可充式电池组并联电路电流的第一开关电路，以及根据所述控制器发送的闭合信号使所述超级电容模块和可充式电池组直接并联的第二开关电路，所述电源与所述第一开关电路和所述控制器相连，所述控制器与所述第一开关电路和第二开关电路相连，所述第一开关电路和第二开关电路分别与所述超级电容模组和可充式电池组连接。2.根据权利要求1所述的应急启动电源，其特征在于，所述应急启动电源还包括：用于检测所述超级电容模组和可充式电池组电压并将检测到的电压发送给控制器的电压检测电路，所述电压检测电路分别与所述超级电容模组、可充式电池组和控制器相连。3.根据权利要求1所述的应急启动电源，其特征在于，所述应急启动电源还包括用于检测所述第一开关电路和/或超级电容模组的温度并将检测到的温度发送给所述控制器的温度检测电路，所述温度检测电路与所述控制器相连，以及与第一开关电路和/或超级电容模组相连。4.根据权利要求1所述的应急启动电源，其特征在于，所述第一开关电路包括储能开关驱动电路和储能开关电路，其中：用于驱动储能开关电路导通以及控制储能开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：余海涛，李明光，余海淼，赵凯，
申请(专利权)人：河南省桓立机电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河南,41