[实用新型]超级电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超级电池，应用于大功率发电机起动技术领域，如200-500kw内燃式发动机起动领域。

背景技术

目前，大功率发动机上的直流电机的起动电源主要有两种，一种是铅酸蓄电池组型，一种是硅整流起动柜型。铅酸蓄电池组型启动的特点是：系统由蓄电池和充电机构成，结构简单，没有额外的控制系统，故障率小，性能可靠；缺点是起动瞬间所产生的非常大的起动电流，对蓄电池有一定的冲击，会减少其使用寿命，整体重量较大，不方便移动。

硅整流起动柜型是采用三相380V交流电作为输入电源，经变压器隔离降压及桥式全波整流转换成直流24V输出起动，其使用特点是由于供给电源是市电或其他外接电源，起动成功的可靠性大；缺点是系统构成较为复杂，易出现故障，且不适用于没有外接电源的情况。

有鉴于此，本领域的技术人员开发出了超级电池，以济南柴油机股份有限公司190系列柴油机起动为例，采用4块12V/200Ah铅酸电池(两串两并)启动，进行研究：

抽样铅酸蓄电池启动电机试验结果如下表：

由上表可见发动机启动最大需要近2270A的瞬间电流，启动时间在约2.5s，起动啮合电压11.5V，其中起动啮合电压指启动时电机的联轴器脱离啮合时的电压。

铅酸蓄电池性能列表如下

依据上述表格数据并结合公知的铅酸蓄电池充电特性曲线、铅酸蓄电池放电特性曲线、铅酸蓄电池放电电流特性曲线和柴油机启动特性曲线可以得出如下结论，铅酸蓄电池虽然也能把柴油机启动起来，但已经是它的峰值放电的状况了，因此对铅酸电池充电饱和度有很高的要求，否则起动会比较困难。

同时在这种峰值工作的情况，瞬间大的电流释放对电池冲击很大，缩短了铅酸电池本来就低的300-500次循环冲电寿命。

发明内容

因此，本实用新型针对目前超级电池限于铅酸电池而使得启动困难、且铅酸电池使用寿命短的缺陷，提供了一种结合超级电容与铅酸电池的超级电池，该超级电池功率密度大且循环使用寿命长。

本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型超级电池，其包括并联的铅蓄电池和超级电容组，以及串接到并联后的铅蓄电池和超级电容组的充电电路。

超级电容也称为电化学电容器，它具有优良的脉冲充放电和大容量储能性能，单体的容量目前已经做到万法拉级，是一种介于静电电容器与电池之间的新型储能元件。超级电容最大充放电性能由活性物质表面的离子取向和电荷转移速度控制，因此可在短时间内进行电荷转移，得到很高的放电比功率；同时，由于电极上没有发生决定反应速度与限制电极寿命的活性物质的相应变化，因此它具有很好的循环寿命。从其发展趋势来看，超级电容器可以用来取代或部分取代电池。与电池相比，超级电容具有许多电池无法比拟的优点：

·功率密度高：它兼有电池的高能量密度和传统电容的高功率密度两方面的优点，高功率密度最高可达十几千瓦每千克，可以在短时间内放出几百到几千安培的电流。这个特点使得超级电容非常适合用于短时间高功率输出的场合。

·充电速度快：充电10s～10min可达到其额定容量的95％以上。

·循环使用寿命长：根据使用条件不同，循环使用次数可达1～50万次；及寿命超过20年

·能量转换效率高、充放电接受能力强：过程损失小，大电流充放电能量循环效率≥90％。

·安全性可靠性高：长期使用免维护。

·低温特性好：工作于摄氏零下30℃的环境中仍具有很优越的性能。

·绿色环保：超级电容使用的材料安全、无毒、环保，并且免维护。而蓄电池需要经常维护，废弃的蓄电池对环境带来很大危害。

因此，基于超级电容形成的超级电池有以下优点

·减小了启动电流对蓄电池的冲击，延长了蓄电池的寿命。

·减少了因电池亏电而造成的机破、临修，特别是冬季更加明显。

·可根据工况随意停、启机，减少柴油机空转及启动时的燃油消耗，降低了机械磨损，节约材料费用(调车工况下的节油，一年内可收回加改投资)

·减少空气污染，保护环境，减轻职工劳动强度

上述超级电池，所述超级电容组由每给定数目个超级电容并联形成一个超级电容单元，然后多个超级电容单元串联组成。

上述超级电池，每个超级电容单元均并联有过电压保护电路。

上述超级电池，所述过电压保护电路设有调整电压保护大小的调整电路。

上述超级电池，所述过电压保护电路输入端连接有报警装置。

附图说明