柴油机启动复合电源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及化学电源技术领域，属于柴油机启动复合电源，所述的复合电源包括 铅酸蓄电池和无机系超级电容器。
【背景技术】
[0002] 铅酸蓄电池作为一种储能电池广泛应用在各个领域，铅酸蓄电池技术成熟，价格 低廉，安全性高，但是其比能量和比功率相对较低，而裡电池，儀电池和超级电容器则具有 很高的比能量，比功率和循环使用寿命，然而此种高性能电池成本高价格昂贵。
[0003] 因此如CN101841175B提供了复合电源系统，主要有铅酸蓄电池电池和具有高功 率特性的电池组组成，其中的高功率特性电池为裡电池，儀氨电池W及电化学电容器。复合 电源的组合方式是高功率特性的电池进行连接后再与蓄电池进行连接，具体的操作方案是 高功率电池通过直接或者间接接触的方式布置在铅酸蓄电池的周围，达到快速热交换，使 得溫度分布一致，达到保持电池性能一致的目的。该发明主要是为了促进用于电动车动力 电源W及备用电源系统的电池的性能稳定和延长蓄电池使用寿命。作为动力电源，必须要 求蓄电池部分W及高功率特性电池部分包括裡电池，儀氨电池，尤其是电化学电容器都具 有很局的储能能力。
[0004] 专利CN102544644B中，对上述CN101841175B专利进行了进一步的优化，提供的 复合电源中使用铅酸蓄电池W及具有高功率特性的裡电池，并且在组合方式上也发生了变 化，首先将铅酸蓄电池单体与裡离子电池单体并联，再根据负载确定各自容量，必要时再通 过串联组成复合电源系统。该发明中，仍然是将此复合电源作为动力电源系统，并且对高功 率特性的电池限定为裡电池。
[0005] 专利CN10250177她也提出了一种用于纯电动汽车的复合电源管理预测控制系 统，在运个系统中，动力系统主要有高比能量的动力蓄电池组和高比功率的超级电容两部 分。其中超级电容部分属于辅助电源，动力蓄电池属于主电源，在电动汽车的启动过程中， 两个电源分别分担电流，刹车过程中分别充电储能，并且通过能量控制策略调节蓄电池和 电容之间的充放电比例。该发明中仍然是将复合电源作为动力电源，并且通过两者结合，第 一是提高了电动汽车动力性能，第二是延长了蓄电池使用寿命。
[0006] 专利CN103072492B则是对上述CN10250177她专利进行了进一步的细化，其差别 在于启动瞬间先由蓄电池组给超级电容充电达到额定电压然后由超级电容发出大电流带 动驱动电机从而驱动纯电动客车起步，当纯电动客车进入平稳行驶阶段后由蓄电池组提供 能量。在减速停车阶段，停止蓄电池供电，并且切换到发电状态，将车子部分动能转为电能 储存到超级电容器中，同时电源控制器也会实时调整，让电容保持期望电压。该发明的复合 电源仍然是作为动力电源，要求蓄电池W及超级电容部分都需要很强的储能能力，同时在 大电流充放电阶段主要让电容承担，提高了能量利用率W及增强能量存储效率。
[0007] 专利CN103072488B也提供了一种用于新能源汽车的复合动力电源系统，由于动 力电源电压降低到启动电机电压下限时无法带动电机，因此实际上来讲，超级电容没有得 到充足利用，因此该发明采用了蓄电池和超级电容串联的方案，降低了电源系统的成本，增 强了系统的安全性。
[0008] 专利CN102658802B则是提供了汽车的怠速启停系统W及复合电源，该专利则是 将CN103072492B和CN10250177她专利在纯电动车上的应用扩展到了汽车上。由超级电容 向驱动电机提供大电流完成汽车启动，当汽车正常运转时，启动电机处于发电机工作模式， 启动电机将引擎产生的部分能量变成电能输送给蓄电池，当汽车处于怠速状态时，将停止 制动产生的能量转变成电能输送给超级电容，当汽车处于停止状态时，通过蓄电池给超级 电容充电，W使得超级电容在汽车启动时提供大电流。该发明降低了汽车引擎的排放，提高 了燃油的经济性。此发明中超级电容的起到的主要作用就是对能量的储存和释放。
[0009] 在W上专利中用于动力系统的复合电源，不论是蓄电池部分还是超级电容器部分 都需要很大的储能能力。对于有机系超级电容器来说，巨大的容量需要很高的电容成本，并 且还需要昂贵的电源管理系统（BMS )来保证单体电容的电压和一致性。因此此种复合电源 也仅仅限于昂贵电动汽车的动力电源系统。
[0010] 上述CN102658802B专利中将电容和蓄电池组合用于汽车的启动电源，其中的 电容部分仍然是使用的高比功率高成本的超级电容器，并且为了尽可能获得汽车启停过 程中的能量，需要设计复杂的传感系统W及电子控制单元，因此实现起来成本很大，同 时该发明中超级电容的主要作用也不是延长蓄电池的寿命，而是储存和释放能量。上述 CN102658802B专利在设计过程中对具体的工作机制进行了详细的解释，但是对于实际使用 中电源控制电路是否能够实现，另外电池和电容匹配之间具体的参数要求，W及电容能够 达到的效果都是未知的。
[0011] 汽油内燃机启动是火花塞点火做功的方式，使用高电压低电流点火，启动瞬间也 不需要铅酸蓄电池提供太大的电流，一般电流峰值都在300 AW下（[1]王来立，张斌.汽 车电源启动系统中电流传感器的应用研究[J].邢台职业技术学院学报.2014,31(3): 101-104)，放电倍率是3C-5C，铅酸蓄电池标准放电倍率为3C ([2]钱敦勇，李臣.小型阀 控式铅酸蓄电池高倍率放电性能的改进实践[J].蓄电池.2008, 4:151-153)。汽油机启动 时，铅酸蓄电池启动启动电机转动带动飞轮将混合气体压缩后直接点火。汽车启动铅酸蓄 电池质保期在1年，能够使用3-5年才更换。柴油内燃机使用压燃做功的方式，柴油机点 火瞬间需要的电流峰值一般在400 A往上(放电倍率5C-10C及W上)，通过高比率压缩升溫 的方式达到柴油的着火点燃烧，高倍率放电会导致铅酸蓄电池电压迅速下降而欠压放电， 此过程会导致不可逆的铅酸蓄电池损伤，因此柴油车启动铅酸蓄电池保质期一般只有6个 月，使用不到一年就需要更换（[3]刘开顺.柴油机为什么比汽油机难启动？ [J].实用技 术.2009, 6:16-16 ; [4]王军，吕W亮，韩小涛，黄欄涛，谢剑锋，李亮.6GFM-200蓄电池高倍 率充/放电性能测试[J].蓄电池.2011，4 (48): 183-187)。同时，柴油机不仅仅是在车子 上使用，在其他的大功率设备也很常见，比如轮船，飞机，坦克W及挖掘机上等。上述所有发 明专利中，具体的解决对象是主要将储能型价格昂贵的超级电容作为电动车的动力电源W 及作为汽车的储能设备，至于在柴油车启动电源中，超级电容能否发挥作用则没有研究（目 前储能的主要的还是有机系超级电容器，基于其高额的制作成本，此种电容器也不可能作 为柴油机启动电源)。如果能够延长柴油机启动铅酸蓄电池的寿命，既可W节能减排也可W 降低铅的环境污染。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的就是提出一种切实可行的，低成本的，可实现的柴油机启动复合电 源，延长柴油机启动铅酸蓄电池寿命。
[0013] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是，柴油机启动复合电源，包括铅酸蓄 电池模组A和超级电容器模组B，其中超级电容器模组B是无机系高压超级电容器，其特征 在于：所述的铅酸蓄电池模组A放置在多个槽子的塑料壳体内，将铅酸蓄电池单体之间通 过串联或者并联的方案达到额定电压和容量；同样将无机系高压超级电容器单体通过串联 或者并联的方法达到额定电压，将形成的超级电容器模组B的正负极分别和铅酸蓄电池模 组A的正负极并联形成复合电源； 柴油机启动复合电源，包括W下步骤： (1)制作带有若干槽子的塑料壳体，将其中的一部分槽子中加入铅极板并加液充电制 作成铅酸蓄电池单体，将铅酸蓄电池单体通过串联或者并联达到额定电压和容量，得到有 两个新电极的铅酸蓄电池模组A ; 巧)测定铅酸蓄电池模组A在额定电压下的内阻值； (却司样将无机系超级电容器单体通过并联或者串联达到额定电压，成为超级电容器 模组B，放置在另一部分槽子中，测定额定电压下的内阻； i)使用导线将超级电容器模组B的正负极分别和铅酸蓄电池模组A的正负极并联，形 成新的柴油机启动复合电源，为了保证复合电源的性能，需要铅酸蓄电池模组A和无机系 超级电容器模组B在额定电压下