[實(shí)用新型]超級(jí)電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020629336.1
• 申請(qǐng)日: 2010-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN201868535U
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張紅艷;李永貴;王靜;王生春;趙淑燕;李迎;金建文;王曉言
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油集團(tuán)濟(jì)柴動(dòng)力總廠
• 主分類號(hào): H01M10/46
• 分類號(hào): H01M10/46;H01M16/00;H01M10/48
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 李桂存

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)簡單，沒有額外的控制系統(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，且不適用于沒有外接電源的情況。

有鑒于此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員開發(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：

由上表可見發(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

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，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。

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儲(chǔ)能性能，單體的容量目前已經(jīng)做到萬法拉級(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)來看，超級(jí)電容器可以用來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)點(diǎn)：

·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)間高功率輸出的場合。

·充電速度快：充電10s～10min可達(dá)到其額定容量的95％以上。

·循環(huán)使用壽命長：根據(jù)使用條件不同，循環(huán)使用次數(shù)可達(dá)1～50萬次；及壽命超過20年

·能量轉(zhuǎn)換效率高、充放電接受能力強(qiáng)：過程損失小，大電流充放電能量循環(huán)效率≥90％。

·安全性可靠性高：長期使用免維護(hù)。

·低溫特性好：工作于攝氏零下30℃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，延長了蓄電池的壽命。

·減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)有過電壓保護(hù)電路。

上述超級(jí)電池，所述過電壓保護(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，所述過電壓保護(hù)電路輸入端連接有報(bào)警裝置。

附圖說明