[实用新型]一种基于锂离子电容器的汽车启动电源装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于锂离子电容器的汽车启动电源装置，属于电动车能源技术领域。

背景技术

现有技术中主要是以铅酸蓄电池作为汽车的启动电源，然而蓄电池却存在着自身无法弥补的缺陷：低温性能差，高倍率输出能力对自身产生不可逆转的影响，自放电能力也比较高。

由蓄电池的结构特性决定，在低温状态下，电池的充电接受能力，充电效率，容量都会下降，若电动车辆负载过大（大电流放电），长时间大电流放电，电池的实际放电容量将会变得更小。这也是所有蓄电池在冬季使用中不够理想的原因。蓄电池内部直流内阻的大小随着环境温度以及使用环境的变化而产生变化。特别是在-25℃以下的低温环境下，蓄电池的充电接受能力严重下滑，甚至根本达不到其启动电压；另外，其放电容量将会随着温度的降低大幅度下降，甚至可能没用放电能力。当环境温度降至0℃以下，温度每降低10℃，内阻约增大15％左右，因为硫酸溶液粘度变大，所以增大了硫酸溶液电阻，而加重了电极极化影响，蓄电池容量会明显减小。

在正常使用条件下，起动机在启动的瞬间电流是正常运转时额定电流的几倍，故而导致蓄电池瞬时电压大幅下降，性能变差。且蓄电池作为启动电源在能量使用完毕后充电所需时间较长；且在蓄电池无法使用需要废弃时，重金属铅等对环境污染严重，限制了蓄电池的应用。

同时，蓄电池的月自放电率高达30%，因此，在长期未用的汽车，需要每三个月启动一次，为蓄电池充电一段时间。这同样对蓄电池的应用有所限制。

为了改善汽车启动电源的性能，使用超级电容器并联蓄电池的方式来启动汽车，例如专利CN202429148U。超级电容器具有容量大、功率高、寿命长、低温特性好和无污染等特点，可以与蓄电池并联使用。在汽车启动过程中利用超级电容器的瞬时大功率为起动机供电，这样使蓄电池的使用寿命大大增加；然而，超级电容器自身的自放电率极大，基本上3天就会放完，这就大大限制了超级电容器的使用。

锂离子电池与蓄电池相比，可以明显发现其自放电率很低，基本上放置一年，电量还可维持80%；锂离子电池的循环使用寿命远高于蓄电池。因此，专利CN104037446A直接用锂离子电池替代蓄电池作为汽车启动电源，但是仍未彻底解决蓄电池作为汽车启动电源所存在的问题，主要涉及大功率瞬时放电的能力。

另外，还有另一种替换型启动电源装置是是利用超级电容器取代蓄电池，例如专利CN203827004U、CN202978396U。在此系统中，蓄电池的主要作用是为超级电容器充电和为车内负载供电。此系统依旧没有改变超级电容器自放电严重而导致大量能量损失的弊端，再次启动之前需要对超级电容器再次充电。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种新的汽车启动电源装置，该启动电源装置基于锂离子电容器，使该汽车启动电源装置具有高电压保持能力、使用寿命长、免维修、控制精确等优点。

锂离子电容器采用锂离子电池和超级电容器混合结构，其正极采用超级电容器的正极，负极采用锂离子电池的负极结构，兼具超级电容器的高功率密度（其功率密度远大于铅酸蓄电池）、长寿命特性和锂离子电池高能量密度的特性。本身具有很高的电压保持能力，常温25℃放置3个月，电压下降≤5%；宽使用温度范围（-40℃~70℃）的运行安全性、可靠性。因此，锂离子电容器可完全弥补蓄电池的缺点，直接替代蓄电池作为汽车启动电源。

基于锂离子电容器所具备的优良性能，本实用新型提出了基于锂离子电容器的汽车启动装置，该汽车启动电源装置主要包括：

对汽车启动起控制执行命令的控制执行模块，该控制执行模块包括锂离子电容器模组，该锂离子电容器模组通过点火开关与起动机可形成第一闭合回路；还包括单向直流电源，该单向直流电源连接二次电池与锂离子电容器模组可形成第三闭合回路；二次电池还与发电机可形成第二闭合回路；

用于转换所述二次电池电压并对整个汽车启动电源装置中的电路板供电的电源模块，包括与所述二次电池连接的电源输入端和与电路板中其他耗电模块连接的电源输出端，即电源模块将二次电池12伏电压转换为5伏电压，除了电源模块自身耗电所需外，还为下述的微处理器模块、CAN接口供电；