一种便携式启动电源制造技术

本实用新型专利技术提供了一种便携式启动电源，其包括超级电容器、锂离子电池、超级电容器预充电模块、并联开关模块、BMS电池管理系统、充电模块、控制器、开关和汽车电池桥接与保护模块，所述控制器与充电模块、BMS电池管理系统、超级电容器预充电模块、并联开关模块、超级电容器、汽车电池桥接与保护模块、开关连接，所述充电模块通过BMS电池管理系统与锂离子电池连接，所述锂离子电池的正极通过超级电容器预充电模块与超级电容器的正极连接，所述超级电容器与汽车电池桥接与保护模块连接，所述并联开关模块与锂离子电池、超级电容器接。本实用新型专利技术将锂离子电池与超级电容器进行结合，实现优势互补，在极低温下，仍具有良好的启动性能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种启动电源，尤其涉及一种便携式启动电源。
技术介绍
随着生活水平的不断提高，越来越多的人都会驾驶汽车。而当一辆汽车车载电池因低温、意外亏电、或其它原因损坏等导致无法启动汽车引擎时，目前的解决办法都存在缺陷或者安全与品质隐患。传统的方案，如采用电缆将抛锚的汽车电池连接至一台正常的汽车电池上，实现启动汽车；又如采用铅酸电池制作成的外置启动装置用来启动汽车。前一种方法显然并不人性化，因为当一个用户遇到汽车无法发动的情况，不一定能快速找到另一辆汽车来协助。另外该方法操作繁琐，对于动手能力较弱的普通用户并不适用。而后一种方案的铅酸电池体积庞大笨重，循环寿命短，动力特性弱，自耗电较严重且不环保。锂离子电池具有工作电压高、比能量高、充放电寿命长、自放电率低和无记忆效应等优点，采用锂离子电池作为便携式的汽车启动电源似乎解决了这些不足。但问题是，锂离子电池的低温特性表现欠佳，特别是在-30℃以下的工作性能较差。因为锂电池所用的电解液为有机液体，在低温下会变粘稠甚至凝结。此时，导电的锂盐在里面的活动大大受到限制，所以充放电效率很低，从而导致锂离子电池在低温下充电慢、充不满，放电亦是如此。这样，在低温的环境下，采用锂离子电池作为内置电源的便携式启动装置的特性大大被削弱，其难以瞬间释放足以启动一台汽车所需要的动力电流。其中的，一般的低温都指不低于零下20摄氏度。在这个温度下，常规电池的容量也只有标称容量的50~70%。还有一个问题就是，启动一辆排量较大的汽车发动机所需要的电流（CCA值，Cold Cranking Ampere）很大，锂离子电池在进行很大电流放电时，其自身温度很高，存在安全问题。而且在低温下，受着锂离子电池自身的原因，其不能进行大电流放电。所以，严重抑制了其在低温下和作为启动汽车用的应用。
技术实现思路
针对以上技术问题，本技术公开了一种便携式启动电源，其采用超级电容器结合锂离子电池作为内置电源，实现优势互补，解决了锂离子电池在低温下放电电流过小和作为启动汽车用不能大电流放电的问题。对此，本技术的技术方案为：一种便携式启动电源，其包括超级电容器、锂离子电池、超级电容器预充电模块、并联开关模块、BMS（Battery Management System，电池管理系统）电池管理系统、充电模块、控制器、开关和汽车电池桥接与保护模块，所述控制器与充电模块、BMS电池管理系统、超级电容器预充电模块、并联开关模块、超级电容器、汽车电池桥接与保护模块、开关连接，所述充电模块与BMS电池管理系统连接，所述BMS电池管理系统与锂离子电池连接，所述锂电池负极与超级电容器负极连接，所述锂离子电池正极与超级电容器预充电模块连接，所述超级电容器预充电模块与超级电容器正极连接，所述超级电容器与汽车电池桥接与保护模块连接，所述锂离子电池正极与超级电容正极通过并联开关模块连接。优选的，所述开关包括强制启动开关。所述开关还可以包括电容充电开关。优选的，所述便携式启动电源设有指示灯和警示模块，所述指示灯和警示模块与控制器连接。所述指示灯和警示模块包括指示灯和蜂鸣器。其中，锂离子电池作为储能的主要部分，承担存储电能与动力输出，同时能为超级电容器进行快速充电，以及为本装置其它内部组件实现供电。所述充电模块用于连接外部电源，用于对本便携式启动电源中的锂离子电池进行充电。BMS电池管理系统具有过流、过压、欠压保护功能；同时，还可以实现USB、DC直流供电输出，用于外部设备供电续航。控制器可以由可编程MCU单元组成，负责监控与接收各组件的反馈信号，实现智能判断与控制。所述并联开关模块为接通锂离子电池正极与超级电容器正极实现两者并联的开关模块。所述超级电容器预充电模块是一个充电模块，其将通过锂离子电池对超级电容器进行小电流预充电，并充电至设定电压。所述超级电容器并不能用于长时间储存电能，而是用于应急大电流瞬间放电，正常情况下超级电容并没有储存任何电能。其中，所述超级电容器预充电模块将通过锂离子电池对超级电容器进行小电流预充电，并充电至设定电压，例如针对采用4串锂电池的版本，锂电池电压为14.8V，则需要将超级电容器预充电至设定电压值，范围：10V<U<13V。之所以需要小电流预充电，是因为超级电容器在不充电时，电压可能为0V。直接将锂离子电池与超级电容器并联，将可能造成锂电池短路风险，另外预充电电压值不宜过低，否则并联开关模块在瞬间接通锂电池正极与超级电容器正极的过程中可能会因为电流过大而产生电火花，缩短并联开关模块的工作寿命。本技术方案巧妙利用超级电容器预充电模块对超级电容器进行小电流预充电，充电到预设电压后，将传递信号给到控制器，由控制器发出信号关停超级电容预充电模块同时，启动并联开关模块接通锂离子电池正极与超级电容器正极，锂离子电池与超级电容器实现并联，此时超级电容与锂离子电池输出电压一致，电容量进一步补充到位，两者输出电流实现叠加，组成混合动力输出，瞬间放电电流为两者之和。然后，通过所述汽车电池桥接与保护模块连接到汽车电池上，并由该模块判断是否可以开启打火输出。所述汽车电池桥接与保护模块具有正负极输出端口，用于连接汽车电池的打火夹子。该模块具备判断所述汽车电池存在性以及汽车电池打火夹子是否正确连接到汽车电池对应的正负极上。该模块还支持所述锂离子电池欠压、过流以及反充保护。优选的，所述锂离子电池的欠压、过流以及反充保护，是使用若干个并联MOSFET与二极管组成。超级电容器（Supercapacitors，ultracapacitor），也叫电化学电容器(Electrochemical Capacitors)，是上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。超级电容器的突出优点是充电速度快，充电10秒～10分钟可达到其额定容量的95%以上，循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达数十万次，并且没有“记忆效应”。其大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率≥90%；另外超级电容的功率密度高，可达300W/KG~5000W/KG，相当于电池的5~10倍，使用安全系数高。最重要的是超级电容器的超低温特性表现良好，温度范围宽-40℃～+70℃，这使其非常适用于极低温环境，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种。利用超级电容器的特性可用来启动一台汽车。由于单颗超级电容器电压在充电条件下电压只有2.8V左右，而要达到启动汽车所需要的电压，如常见柴汽油车为12V，卡车、客车等为24V，则需要串并联多个超级电容以达到所需要的电压，单纯利用超级电容器来启动汽车的话，往往为了获得与锂离子电池相似的放电性能，所需要进行串并联的超级电容器数量较大，体积也将大幅度增加，并且造成高昂的成本。另一个缺陷是，由于超级电容器无法像锂离子电池那样可以超长时间蓄电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式启动电源，其特征在于：其包括超级电容器、锂离子电池、超级电容器预充电模块、并联开关模块、BMS电池管理系统、充电模块、控制器、开关和汽车电池桥接与保护模块，所述控制器与充电模块、BMS电池管理系统、超级电容器预充电模块、并联开关模块、超级电容器、汽车电池桥接与保护模块、开关连接，所述充电模块与BMS电池管理系统连接，所述BMS电池管理系统与锂离子电池连接，所述锂离子电池的正极通过超级电容器预充电模块与超级电容器的正极连接，所述锂离子电池的负极与超级电容器的负极连接，所述超级电容器与汽车电池桥接与保护模块连接，所述并联开关模块与锂离子电池的正极、超级电容器的正极连接。

【技术特征摘要】
1.一种便携式启动电源，其特征在于：其包括超级电容器、锂离子电池、超级电容器预充电模块、并联开关模块、BMS电池管理系统、充电模块、控制器、开关和汽车电池桥接与保护模块，所述控制器与充电模块、BMS电池管理系统、超级电容器预充电模块、并联开关模块、超级电容器、汽车电池桥接与保护模块、开关连接，所述充电模块与BMS电池管理系统连接，所述BMS电池管理系统与锂离子电池连接，所述锂离子电池的正极通过超级电容器预充电模块与超级电容器的正极连接，所述锂离子电池的负极与超级电容器的负极连接，所述超级电容器与汽车电池桥接与保护模块连接，所述并联开关模块与锂离子电池的正极、超级电容器的正极连接。2.根据权利要求1所述的便携式启动电源，其特征在于：所述超级电容器预充电模块包括降压充电电路和超级电容器电压检测电路，所述降压充电电路的输入端与锂离子电池的正极连接，所述降压充电电路的输出端与超级电容器的正极连接，所述超级电容器的电压检测电路与降压充电电路的输出端连接，所述降压充电电路、超级电容器电压检测电路与控制器连接；所述开关包括超级电容器充电开关，所述超级电容器充电开关与控制器连接。3.根据权利要求1或2所述的便携式启动电源，其特征在于：所述便携式启动电源包括锂离子电池形变...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈章盛，
申请(专利权)人：深圳市思倍生电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44