基于碳基电容电池组的汽车启动系统的制作方法

本实用新型涉及汽车启动系统的技术领域，尤其涉及一种基于碳基电容电池组的汽车启动系统。

背景技术：

汽车常见的启动方式是通过点火开关来启动，即通过点火开关来控制继电器的吸合，然后启动通电，使得发动机开始转动，汽车的启动系统对电池的瞬间供电能力和低温启动性能有着很高的要求，电池组性能直接影响整车的启动特性，电池的成本和循环寿命直接影响车辆的成本和可靠性，因此，启动电池是汽车启动系统的关键的技术。

目前，汽车用启动电池主要以铅酸蓄电池为主流，但由于铅酸蓄电池自身特点的限制：电池循环寿命短，不能深度放电；低温环境下电池特性降低有些无法使用；不环保，电池内部含铅，其生产和回收对环境有污染。这些特点限制了铅酸蓄电池在汽车领域的进一步应用，后来发明了一种铅酸蓄电池加电容器，理论上可通过电池和电容两者的组合来改善汽车启动特性，但在随后的使用过程中，会发现这两者的组合由于其自有特性关系，即蓄电池有化学特性，电容有物理特性，电池和电容不能很好的组合在一起，从影响了汽车启动系统的性能表现。

技术实现要素：

本实用新型为解决铅酸蓄电池加电容器组合体中的电池和电容不能很好的组合在一起，从影响了汽车启动系统的性能表现的技术问题，提供了一种基于碳基电容电池组的汽车启动系统，旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

本实用新型提供了一种基于碳基电容电池组的汽车启动系统，包括碳基电容电池组、点火开关、启动继电器、启动马达、第一熔断器、电阻，所述碳基电容电池组的正极与所述点火开关的电源端、所述启动马达的电源端、所述第一熔断器的输入端相连接，所述点火开关的ST端与所述启动继电器的线圈输入端相连接，所述启动继电器的线圈输出端接地，所述第一熔断器的输出端与所述电阻的输入端相连接，所述电阻的输出端与所述启动继电器的常开触点一端相连接，所述启动继电器的常开触点另一端与所述启动马达线圈输入端相连接，所述启动马达线圈输出端接地。

根据本实用新型的优选技术方案：还包括一第二熔断器及空挡开关，所述第二熔断器输入端与所述点火开关的ST端相连接，所述第二熔断器输出端与所述空挡开关的输入端相连接，所述空挡开关输出端与所述启动继电器的线圈输入端相连接。

根据本实用新型的优选技术方案：还包括一大电流开关，所述大电流开关一端与所述碳基电容电池组的正极相连接，另一端与所述启动马达的电源端相连接。

根据本实用新型的优选技术方案：还包括一控制开关，所述控制开关一端与所述启动马达线圈输出端相连接，所述控制开关另一端接地。

根据本实用新型的优选技术方案：所述控制开关还与一控制器相连接。

根据本实用新型的优选技术方案：所述控制器同时与所述碳基电容电池组相连接，所述控制器用于对所述碳基电容电池组中的电压进行监测。

根据本实用新型的优选技术方案：还包括一第三熔断器，所述第三熔断器输入端与所述碳基电容电池组正极相连接，所述第三熔断器输出端与所述第一熔断器输入端相连接，同时所述第三熔断器输出端与所述点火开关的电源端相连接。

根据本实用新型的优选技术方案：所述碳基电容电池组包括多个碳基电容电池，所述多个碳基电容电池之间为串联和/或并联的方式组合。

根据本实用新型的优选技术方案：所述碳基电容电池组通过CAN总线的方式将多个所述碳基电容电池的相关信息发送至所对应的控制单元。

根据本实用新型的优选技术方案：所述碳基电容电池包括极板、位于所述极板之间的电解液，以及位于所述电解液中的电容纸或膜，所述极板包括：金属材料的集流体，以及涂覆于所述集流体上的碳锂混合纳米级多孔材料层，所述碳锂混合纳米级多孔材料层由纳米级多孔碳元素基材与锂粉混合而成，所述纳米级多孔碳元素基材采用高分子活性炭和/或石墨烯。

本实用新型的有益效果是：

通过提供一种基于碳基电容电池组的汽车启动系统，采用碳基电容电池组作为启动电池，碳基电容电池组中的碳基电容电池具有大功率特性，大电流输入及输出，循环寿命长，工作温度范围广，能有效提高点火时的燃烧效率，降低燃油的消耗。

附图说明

图1为本实用新型基于碳基电容电池组的汽车启动系统的结构示意图；

图2为碳基电容电池结构图。

其中，10、碳基电容电池组；101、碳基电容电池；1011、极板；1012、电解液；1013、电容纸；20、点火开关；30、启动继电器；40、启动马达；50、第一熔断器；60、电阻；70、第二熔断器；80、空挡开关；90、大电流开关；100、控制开关；110、控制器；120、第三熔断器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，图1为本实用新型基于碳基电容电池组的汽车启动系统的结构示意图，本实施例提供了一种基于碳基电容电池组的汽车启动系统，包括碳基电容电池组10、点火开关20、启动继电器30、启动马达40、第一熔断器50、电阻60，所述碳基电容电池组10的正极与所述点火开关20的电源端、所述启动马达40的电源端、所述第一熔断器50的输入端相连接，所述碳基电容电池组10以用于所述发动机在包括所述发动机空转速度的所述各种速度下操作的情况下生成激励电压，所述点火开关20的ST端与所述启动继电器30的线圈输入端相连接，所述启动继电器30的线圈输出端接地，所述第一熔断器50的输出端与所述电阻60的输入端相连接，第一熔断器50为有一个7.5A保险丝，所述电阻60的输出端与所述启动继电器30的常开触点一端相连接，该电阻60也称之为限流电阻60，具有降低电流的作用，所述启动继电器30的常开触点另一端与所述启动马达40线圈输入端相连接，所述启动马达40线圈输出端接地。

基于碳基电容电池组的汽车启动系统还包括一第二熔断器70及空挡开关80，第二熔断器70为有一个7.5A保险丝，该空挡开关80主要是使汽车启动时处于空挡位状态，所述第二熔断器70输入端与所述点火开关20的ST端相连接，所述第二熔断器70输出端与所述空挡开关80的输入端相连接，所述空挡开关80输出端与所述启动继电器30的线圈输入端相连接，这些保险丝的作用都是为了防止与之相连的电器元件遭受大电流冲击时受到损坏。

基于碳基电容电池组的汽车启动系统还包括一大电流开关90，所述大电流开关90一端与所述碳基电容电池组10的正极相连接，另一端与所述启动马达40的电源端相连接。

基于碳基电容电池组的汽车启动系统还包括一控制开关100，所述控制开关100一端与所述启动马达40线圈输出端相连接，所述控制开关100另一端接地。

本实施例中所述控制开关100还与一控制器110相连接，控制器110也称之为BCM，该控制器110与汽车上的低频收发器相连接。

本实施例中所述控制器110同时与所述碳基电容电池组10相连接，所述控制器110主要作用是用于对所述碳基电容电池组10中的电压进行监测，同时也监测控制碳基电容电池组10中的温度，碳基电容电池组10温度过高，控制器110就会激活碳基电容电池组10上的散热片，来使得碳基电容电池组10中的温度达到预定值，同时控制器110也起到一个报警的作用。

基于碳基电容电池组的汽车启动系统还包括一第三熔断器120，所述第三熔断器120输入端与所述碳基电容电池组10正极相连接，所述第三熔断器120输出端与所述第一熔断器50输入端相连接，同时所述第三熔断器120输出端与所述点火开关20的电源端相连接，第三熔断器120内的保险丝为30A，为主要线路的保险丝，起到最终保护整个线路的作用。

需要说明的是，汽车常见的启动方式是通过点火开关20来启动，即通过点火开关20来控制继电器的吸合，然后启动通电，使得发动机开始转动，汽车的启动系统对电池的瞬间供电能力和低温启动性能有着很高的要求，电池组性能直接影响整车的启动特性，电池的成本和循环寿命直接影响车辆的成本和可靠性，因此，启动电池是汽车启动系统的关键的技术，所述碳基电容电池组10包括多个碳基电容电池101，所述多个碳基电容电池101之间为串联和/或并联的方式组合，碳基电容电池101的串并联的组合方式取决于电动机的瞬间工作电压或者电动机的持续工作电流。

传统的汽车储能电池组都采用PAK控制系统，基于碳基电容电池组的汽车启动系统可以对多个所述碳基电容电池101施行实时监控及故障诊断，并通过CAN总线的方式将多个所述碳基电容电池101的相关信息发送至所对应的控制单元，使其能够及时处理并采取措施，以达到高效安全合理使用碳基电容电池组10的目的，CAN总线也称之为控制用局域网，为了实现汽车各个控制单元间通信的可靠性和数据信号高传输率，能够及时协调处理突发状况，CAN总线是首选的通信协议，从而达到整车性能的稳定性。

本实施例中的所述碳基电容电池组10还包括一外壳，所述外壳为一封闭的组合空间，与传统的汽车储能电池组相比较，本实施例中碳基电容电池组10的内部不需要冷却系统及通风系统，在碳基电容电池101上面贴有散热片，就可以保持内部的碳基电容电池101的温度在一个合理的范围内，所述多个碳基电容电池101设置于所述外壳中。

如图2所示，图2为碳基电容电池结构图，碳基电容电池101是一种新型的能源电池，重量很轻，不分正负极，所述碳基电容电池101包括极板1011、位于所述极板1011之间的电解液1012，以及位于所述电解液1012中的电容纸1013或膜，所述极板1011包括：金属材料的集流体，以及涂覆于所述集流体上的碳锂混合纳米级多孔材料层，所述碳锂混合纳米级多孔材料层由纳米级多孔碳元素基材与锂粉混合而成，所述纳米级多孔碳元素基材采用高分子活性炭和/或石墨烯。

本实施例中所述碳基电容电池101额定工作电压为2.5-3V，碳基电容电池101结合了锂离子电池和电容器二者的优点，同时规避了两者所面临的缺陷，可望很好填补电池与电容器之间的技术空白，其能量存储过程既包含锂离子与电极材料体相发生的可逆法拉第化学反应，又包括电化学活性材料对离子的可逆吸脱附过程。

通过对碳基电容电池101两端电极进行材料设计，改善电极材料制备过程中的配料涂布技术，将两电极中的电化学反应很好地控制在材料的表面/近表面区域，从而有效地增强了表面电荷存储，克服了体相扩散控制，减小了二者的动力学性能差异，进而同时提高其能量密度和功率密度，使得所述碳基电容电池101具有可充电类型的物理特性，且使得其电极材料具有嵌入-脱出实现能量存储的功能。

启动电池是电动汽车启动系统总成最关键的技术，是电动汽车市场化、产业化的关键,碳基电容电池101不仅可以作为新能源汽车的主要启动源，还将在电厂供电局后备供电系统、移动运营商基站和数据中心、发电厂的储能调峰、微储能的电池系统以及军事领域等都具有重大的潜在应用价值。

综上所述，通过提供一种基于碳基电容电池组的汽车启动系统，采用碳基电容电池组10作为启动电池，碳基电容电池组10中的碳基电容电池101具有大功率特性，大电流输入及输出，循环寿命长，工作温度范围广，能有效提高点火时的燃烧效率，降低燃油的消耗。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。