[发明专利]一种超级电容器和铅酸电池混合式化学电源

说明书

技术领域

本发明涉及混合电源系统，特别是涉及一种超级电容器和铅酸电池混合式化学电源。

背景技术

铅酸电池是目前为止最成熟的一种化学电源，它具有制作成本低廉，安全性好，是目前用应最广的化学电源，目前已广泛用于电动自行车、电动摩托车、高尔夫车、汽车启动和UPS等领域，但是由于铅酸电池循环寿命，特别在大电流冲击下的寿命较短，使上述应用领域更换电池的频率很高。其次铅酸电池在低温下大电流放电性能较差，在低温场合下的启动性能受到限制。

超级电容器是介于传统电容器与电池之间的一种新型电化学储能器件，它相比传统电容器有着更高的能量密度，静电容量能达千法拉至万法拉级；相比电池有着更高的功率密度和超长的循环寿命，因此它结合了传统电容器与电池的优点，是一种应用前景广阔的化学电源。它具有功率大、寿命长、工作温限宽、免维护等特点。

由于超级电容器比能量较低，只在特殊场合作为主能源，大部分场合还是作为辅助能源来用，蓄电池和超级电容器并联使用一直是化学电源工作者努力的方向，申请号为200610019954.2，200410011420.6等专利介绍了蓄电池和超级电容器并联的方法，但这些方法都是超级电容器先串联，铅酸电池先串联，然后再将两者并联，这样由于超级电容器单体具有不平衡性，铅酸电池单体本身也具有不平衡性，这样相当于具有两个不平衡性的元件并联，要使系统可靠，必须具有可靠的均衡电路，而超级电容器属于高功率器件，要使它快速有效均衡必须使用大功率的元件，而目前大功率的元件价格很高而且可靠性较差。

发明内容

本发明的目的在于针对现有电源的缺陷，提供一种系统更加可靠，同时成本更加低廉的混合化学电源系统。

本发明一种超级电容器和铅酸电池混合式化学电源，包括铅酸电池单体和有机双电层超级电容器，铅酸电池单体和有机双电层超级电容器直接并联成一个混合单体，六个混合单体串联形成一个12V的混合电源单元。根据具体需要可将混合电源单元串联组成12V～600V的电源系统。

其中，有机双电层超级电容器采用方形软包装或方形铝壳，最高工作电压可在2.5V～2.7V，受铅酸电池限制，实际最高工作电压在2.5V以下。

超级电容器仓和铅酸电池壳体一体注塑形成。

本发明的电源系统为超级电容器和铅酸电池直接并联的被动式混合电源系统，两者之间不需要任何控制元件，铅酸电池给被并联的超级电容器提供了限压保护的作用，使超级电容器不需要限压保护元件；超级电容器为铅酸电池分担了大功率脉冲放电的情况，避免了铅酸电池大电流冲击，大大延长了铅酸电池的寿命。同时由于该电源系统的低温性能大大优于单纯的铅酸电池系统，可以广泛用于电动自行车、电动摩托车、高尔夫车、汽车启动和纯电动车等领域。

附图说明

图1为本发明混合式化学电源立体分解图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

如图1所示，首先将铅酸电池1的正负极片装配在铅酸电池仓3，将铅酸电池化成搁置，然后将成品软包装或铝壳矩形超级电容器2装入超级电容器仓4，将两者并联形成一个混合单体。超级电容器仓4和铅酸电池仓3组成的壳体一体注塑形成。然后再将六组混合单体串联成一个电源单元5。由于铅酸电池电解液为水基，并且内部具有气体复合元件，因此在使用过程中单体很难超过2.5V，一般在2.4V以下，这样超级电容器单体和铅酸电池单体先并联，铅酸电池可以为超级电容器起到限压的作用，超级电容器的限压元件就不再需要，大大降低了系统的成本。最后将外盖胶封，标上正负极柱。还可以根据需要将电源单元6串联组成12V～600V的化学电源系统。

实施例1

将100Ah铅酸电池与2.7V/1500F的有机对称超级电容器并联，然后串联成12V的单元电源，经测试放电13.2s的最大电流为300A(电压高于10.8V)，-45℃条件下放电13.2s151A，50A充放循环，放电时每5分钟一次5s的300A的脉冲，在500次时具有87％的容量，而单纯铅酸电池(电压高于10.8V)300A放电仅为5s，-45℃条件下不能151A脉冲，50A充放循环，放电时每5分钟一次5s的300A的脉冲，在500次时具有55％的容量。将12V的单元组成600V的系统，用于纯电动公交车，能量回收率为11％，运行半年后满电状态，单体中最高电压为2.47V，最低电压为2.35V。

实施例2