專利名稱：超級(jí)電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超級(jí)電池，應(yīng)用于大功率發(fā)電機(jī)起動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，如200_500kw 內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，大功率發(fā)動(dòng)機(jī)上的直流電機(jī)的起動(dòng)電源主要有兩種，一種是鉛酸蓄電池組 型，一種是硅整流起動(dòng)柜型。鉛酸蓄電池組型啟動(dòng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)由蓄電池和充電機(jī)構(gòu)成， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有額外的控制系統(tǒng)，故障率小，性能可靠；缺點(diǎn)是起動(dòng)瞬間所產(chǎn)生的非常大的 起動(dòng)電流，對(duì)蓄電池有一定的沖擊，會(huì)減少其使用壽命，整體重量較大，不方便移動(dòng)。硅整流起動(dòng)柜型是采用三相380V交流電作為輸入電源，經(jīng)變壓器隔離降壓及橋 式全波整流轉(zhuǎn)換成直流24V輸出起動(dòng)，其使用特點(diǎn)是由于供給電源是市電或其他外接電 源，起動(dòng)成功的可靠性大；缺點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成較為復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，且不適用于沒(méi)有外接電 源的情況。有鑒于此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員開(kāi)發(fā)出了超級(jí)電池，以濟(jì)南柴油機(jī)股份有限公司190 系列柴油機(jī)起動(dòng)為例，采用4塊12V/200Ah鉛酸電池(兩串兩并)啟動(dòng)，進(jìn)行研究抽樣鉛酸蓄電池啟動(dòng)電機(jī)試驗(yàn)結(jié)果如下表
起動(dòng)起動(dòng)起動(dòng)起動(dòng)起動(dòng)起動(dòng)起動(dòng)起動(dòng)起動(dòng)起動(dòng)轉(zhuǎn)速著著嚙合嚙合嚙合著火著火著火著火項(xiàng)目r/min火轉(zhuǎn)火時(shí)電流電壓功率電流電壓功率扭矩速間ΛVkWAVkWN · mr/minS第一703227010. 724. 298552120. 410. 641195.2. 5次0次701208211. 523. 868940921. 08. 58920. 52. 0次701204511. 523. 548839721.28. 40911. 72. 0第四 次702204911. 423. 399237721. 38. 01831. 81. 8第五 次700204511. 423. 259435321. 47. 55767. 21. 8第/、 次701198111. 623. 999036521.37. 77824. 01. 8平均起動(dòng)時(shí) 間1. 98最長(zhǎng)起動(dòng)時(shí) 間2. 5s最短起動(dòng)時(shí)間1. 8s由上表可見(jiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)最大需要近2270A的瞬間電流，啟動(dòng)時(shí)間在約2. 5s，起動(dòng) 嚙合電壓11. 5V，其中起動(dòng)嚙合電壓指啟動(dòng)時(shí)電機(jī)的聯(lián)軸器脫離嚙合時(shí)的電壓。鉛酸蓄電池性能列表如下
出廠開(kāi)路電壓 (V)12. 8-13. 450次自放電后剩 余容量(3hr)92浮充充電電壓 (V)13. 7-13. 8100次自放電后 剩余容量(3hr)88循環(huán)充電電壓 (V)14. 6-14. 8150次自放電后 剩余容量(3hr)83最大放電電流 (A)2000 (5sec)最大充電電流 (A)360依據(jù)上述表格數(shù)據(jù)并結(jié)合公知的鉛酸蓄電池充電特性曲線、鉛酸蓄電池放電特性 曲線、鉛酸蓄電池放電電流特性曲線和柴油機(jī)啟動(dòng)特性曲線可以得出如下結(jié)論，鉛酸蓄電 池雖然也能把柴油機(jī)啟動(dòng)起來(lái)，但已經(jīng)是它的峰值放電的狀況了，因此對(duì)鉛酸電池充電飽 和度有很高的要求，否則起動(dòng)會(huì)比較困難。同時(shí)在這種峰值工作的情況，瞬間大的電流釋放對(duì)電池沖擊很大，縮短了鉛酸電 池本來(lái)就低的300-500次循環(huán)沖電壽命。
發(fā)明內(nèi)容因此，本實(shí)用新型針對(duì)目前超級(jí)電池限于鉛酸電池而使得啟動(dòng)困難、且鉛酸電池
4使用壽命短的缺陷，提供了一種結(jié)合超級(jí)電容與鉛酸電池的超級(jí)電池，該超級(jí)電池功率密 度大且循環(huán)使用壽命長(zhǎng)。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為本實(shí)用新型超級(jí)電池，其包括并聯(lián)的鉛蓄電池和超級(jí)電容組，以及串接到并聯(lián)后 的鉛蓄電池和超級(jí)電容組的充電電路。超級(jí)電容也稱為電化學(xué)電容器，它具有優(yōu)良的脈沖充放電和大容量?jī)?chǔ)能性能，單 體的容量目前已經(jīng)做到萬(wàn)法拉級(jí)，是一種介于靜電電容器與電池之間的新型儲(chǔ)能元件。超 級(jí)電容最大充放電性能由活性物質(zhì)表面的離子取向和電荷轉(zhuǎn)移速度控制，因此可在短時(shí)間 內(nèi)進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移，得到很高的放電比功率；同時(shí)，由于電極上沒(méi)有發(fā)生決定反應(yīng)速度與限制 電極壽命的活性物質(zhì)的相應(yīng)變化，因此它具有很好的循環(huán)壽命。從其發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，超級(jí) 電容器可以用來(lái)取代或部分取代電池。與電池相比，超級(jí)電容具有許多電池?zé)o法比擬的優(yōu)占.
^ \\\ · 功率密度高它兼有電池的高能量密度和傳統(tǒng)電容的高功率密度兩方面的優(yōu)點(diǎn)， 高功率密度最高可達(dá)十幾千瓦每千克，可以在短時(shí)間內(nèi)放出幾百到幾千安培的電流。這個(gè) 特點(diǎn)使得超級(jí)電容非常適合用于短時(shí)間高功率輸出的場(chǎng)合。·充電速度快充電IOs IOmin可達(dá)到其額定容量的95%以上。 循環(huán)使用壽命長(zhǎng)根據(jù)使用條件不同，循環(huán)使用次數(shù)可達(dá)1 50萬(wàn)次；及壽命超 過(guò)20年·能量轉(zhuǎn)換效率高、充放電接受能力強(qiáng)過(guò)程損失小，大電流充放電能量循環(huán)效率 彡 90%?！ぐ踩钥煽啃愿唛L(zhǎng)期使用免維護(hù)?！さ蜏靥匦院霉ぷ饔跀z氏零下30°C的環(huán)境中仍具有很優(yōu)越的性能。 綠色環(huán)保超級(jí)電容使用的材料安全、無(wú)毒、環(huán)保，并且免維護(hù)。而蓄電池需要經(jīng) 常維護(hù)，廢棄的蓄電池對(duì)環(huán)境帶來(lái)很大危害。因此，基于超級(jí)電容形成的超級(jí)電池有以下優(yōu)點(diǎn)·減小了啟動(dòng)電流對(duì)蓄電池的沖擊，延長(zhǎng)了蓄電池的壽命?！p少了因電池虧電而造成的機(jī)破、臨修，特別是冬季更加明顯。·可根據(jù)工況隨意停、啟機(jī)，減少柴油機(jī)空轉(zhuǎn)及啟動(dòng)時(shí)的燃油消耗，降低了機(jī)械磨 損，節(jié)約材料費(fèi)用(調(diào)車(chē)工況下的節(jié)油，一年內(nèi)可收回加改投資)·減少空氣污染，保護(hù)環(huán)境，減輕職工勞動(dòng)強(qiáng)度上述超級(jí)電池，所述超級(jí)電容組由每給定數(shù)目個(gè)超級(jí)電容并聯(lián)形成一個(gè)超級(jí)電容 單元，然后多個(gè)超級(jí)電容單元串聯(lián)組成。上述超級(jí)電池，每個(gè)超級(jí)電容單元均并聯(lián)有過(guò)電壓保護(hù)電路。 上述超級(jí)電池，所述過(guò)電壓保護(hù)電路設(shè)有調(diào)整電壓保護(hù)大小的調(diào)整電路。上述超級(jí)電池，所述過(guò)電壓保護(hù)電路輸入端連接有報(bào)警裝置。

圖1為依據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)方案的一種超級(jí)電池中超級(jí)電容部分的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
一種超級(jí)電池，其包括并聯(lián)的鉛蓄電池和超級(jí)電容組，以及串接到并聯(lián)后的鉛蓄 電池和超級(jí)電容組的充電電路，同時(shí)，充電電路可以設(shè)置充電指示裝置和蓄電池充滿的指 示裝置，這些均可以采用指示燈。關(guān)于所述超級(jí)電容組如何布置，所需要參考的一點(diǎn)是，由于超級(jí)電容組與鉛蓄電 池組并聯(lián)，那么鉛蓄電池或者有多個(gè)鉛蓄電池形成的鉛蓄電池組的輸出電壓是一個(gè)重要參 數(shù)，相對(duì)應(yīng)的就是超級(jí)電容組所容許的額定電壓和最大電壓，另外還需要考慮超級(jí)電容組 的電容量，因此可以通過(guò)電容的串并聯(lián)關(guān)系形成匹配鉛蓄電池的超級(jí)電容。為此，超級(jí)電 容組由每給定數(shù)目個(gè)超級(jí)電容并聯(lián)形成一個(gè)超級(jí)電容單元，然后多個(gè)超級(jí)電容單元串聯(lián)組 成。進(jìn)一步地，參考說(shuō)明書(shū)附圖1，為了每個(gè)超級(jí)電容單元均并聯(lián)有過(guò)電壓保護(hù)電路。 所考慮的是將多個(gè)超級(jí)電容串聯(lián)起來(lái)組成更大容量組件的場(chǎng)合，各個(gè)超級(jí)電容的容量、初 始電壓、內(nèi)阻都不會(huì)相同，因而即使用相同的電流充電，充滿電的時(shí)間也是不同的。因此我 們?cè)O(shè)置防止過(guò)充電的電壓保護(hù)電路，以對(duì)電容器形成保護(hù)。如附圖1左邊所示的保護(hù)電路設(shè)有調(diào)整電壓保護(hù)大小的調(diào)整電路，通過(guò)滑變電阻 的調(diào)整，進(jìn)而形成對(duì)IC2，也就是HA17L進(jìn)行調(diào)整，最終形成對(duì)保護(hù)電壓高低的調(diào)整。另外， 電壓保護(hù)電路中含有多個(gè)用于能量耗散的電阻，以流過(guò)多余的電流，通過(guò)保護(hù)電阻轉(zhuǎn)化熱 量散出。從而，整體上市超級(jí)電池具有較高的耐壓性和穩(wěn)定性。優(yōu)選地，所述過(guò)電壓保護(hù)電路輸入端連接有報(bào)警裝置。
權(quán)利要求1.一種超級(jí)電池，其特征在于其包括并聯(lián)的鉛蓄電池和超級(jí)電容組，以及串接到并聯(lián) 后的鉛蓄電池和超級(jí)電容組的充電電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電池，其特征在于所述超級(jí)電容組由每給定數(shù)目個(gè)超 級(jí)電容并聯(lián)形成一個(gè)超級(jí)電容單元，然后多個(gè)超級(jí)電容單元串聯(lián)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超級(jí)電池，其特征在于每個(gè)超級(jí)電容單元均并聯(lián)有過(guò)電壓 保護(hù)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超級(jí)電池，其特征在于所述過(guò)電壓保護(hù)電路設(shè)有調(diào)整電壓 保護(hù)大小的調(diào)整電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的超級(jí)電池，其特征在于所述過(guò)電壓保護(hù)電路輸入端連接有報(bào)警裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種超級(jí)電池，其包括并聯(lián)的鉛蓄電池和超級(jí)電容組，以及串接到并聯(lián)后的鉛蓄電池和超級(jí)電容組的充電電路。本實(shí)用新型結(jié)合超級(jí)電容與鉛酸電池形成超級(jí)電池，該超級(jí)電池功率密度大且循環(huán)使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H01M10/48GK201868535SQ20102062933
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者張紅艷, 李永貴, 李迎, 王曉言, 王生春, 王靜, 趙淑燕, 金建文 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)濟(jì)柴動(dòng)力總廠