[實(shí)用新型]基于嵌入式微控制器的超級(jí)電容高能脈沖源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320668659.5
• 申請(qǐng)日: 2013-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203537015U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 荊丙禮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 荊丙禮
• 主分類(lèi)號(hào): H02J7/00
• 分類(lèi)號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 西安新思維專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 61114
• 代理人: 韓翎

一、技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型涉及蓄電池儲(chǔ)能及快速充電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于嵌入式微控制器的超級(jí)電容高能脈沖源。

二、背景技術(shù)：

目前，新能源汽車(chē)特別是電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，是世界各國(guó)高度關(guān)注的重要科技領(lǐng)域。然而，限于電動(dòng)車(chē)的核心技術(shù)—電池容量和快充技術(shù)的限制，滯后了電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展及推廣應(yīng)用。電池容量取決于電池材料和制造工藝，而快速充電技術(shù)則是解決現(xiàn)有電動(dòng)車(chē)長(zhǎng)途續(xù)航能力的有效技術(shù)手段，它對(duì)電動(dòng)車(chē)的普及應(yīng)用具有至關(guān)重要的作用。

充電技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了傳統(tǒng)的恒壓充電、恒流充電和恒壓/恒流綜合充電方式。比較各種充電方式：恒壓充電前期電流大，電池易發(fā)熱，后期電流減小，導(dǎo)致充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；恒流充電方式，不符合電池充電接受規(guī)律，導(dǎo)致充電過(guò)程的中、后期電池發(fā)熱，影響電池壽命；恒壓/恒流綜合方式，控制過(guò)程復(fù)雜，且不能有效解決快速充電問(wèn)題。現(xiàn)代充電技術(shù)，幾乎毫無(wú)例外地采用脈沖充電方式，分類(lèi)如下：(1)?間歇式脈沖充電方式，即：充-停-充模式；(2)?間歇式充放電方式：充-停-放-充，該方式的控制相對(duì)復(fù)雜；(3)?基于微控制器的脈沖充放電系統(tǒng)，具有良好的實(shí)時(shí)測(cè)控功能，易于實(shí)現(xiàn)智能快充。脈沖充電模式必須保證脈沖源具有高功率，而未采取隔離措施的高功率脈沖源將會(huì)對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)嚴(yán)重影響，包括電網(wǎng)波動(dòng)和全頻帶的諧波干擾。針對(duì)上述問(wèn)題，國(guó)外電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)，均采用電源專(zhuān)線和專(zhuān)用充電站點(diǎn)。國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀：限于電池、快充技術(shù)、設(shè)備、用地等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)尚無(wú)專(zhuān)門(mén)的充電站、點(diǎn)。市售所謂多用快充設(shè)備，既沒(méi)有采取與電網(wǎng)的隔離措施，也并非真正的高功率源，其對(duì)電網(wǎng)的不良影響不容忽視。

三、實(shí)用新型內(nèi)容：

本實(shí)用新型為了解決上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種基于嵌入式微控制器的超級(jí)電容高能脈沖源，以解決上述普通功率脈沖源快充效果差和對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：

?一種基于嵌入式微控制器的超級(jí)電容高能脈沖源，包括嵌入式微控制器主控單元和超級(jí)電容，其特征在于：所述的主控單元分別連接電容充電控制開(kāi)關(guān)單元和電池充電控制開(kāi)關(guān)單元，在電容充電控制開(kāi)關(guān)單元和電池充電控制開(kāi)關(guān)單元之間連接超級(jí)電容單元，超級(jí)電容單元連接電容均衡電路，充電源依次串聯(lián)連接電容充電開(kāi)關(guān)單元、電池充電控制開(kāi)關(guān)單元至電池單元。

所述的電容均衡電路單元包括自檢測(cè)閉環(huán)均衡電路和微控制器閉環(huán)均衡電路，超級(jí)電容單元與電容均衡電路單元并聯(lián)連接，且超級(jí)電容單元為超級(jí)電容單體或并聯(lián)組合。

所述自檢測(cè)閉環(huán)均衡電路，包括可控電子負(fù)載A單元、閾值檢測(cè)/調(diào)理單元和驅(qū)動(dòng)單元，所述的超級(jí)電容單元與可控電子負(fù)載A單元并聯(lián)連接，可控電子負(fù)載A單元上端與閾值檢測(cè)/調(diào)理單元連接，可控電子負(fù)載A單元控制端和閾值檢測(cè)/調(diào)理單元之間連接驅(qū)動(dòng)單元。

所述微控制器閉環(huán)均衡電路，包括可控電子負(fù)載B單元、接口單元和信號(hào)調(diào)理/驅(qū)動(dòng)單元，所述的超級(jí)電容單元與可控電子負(fù)載B單元并聯(lián)連接，可控電子負(fù)載B單元控制端與信號(hào)調(diào)理/驅(qū)動(dòng)單元連接，微控制器主控單元分別連接接口單元和信號(hào)調(diào)理/驅(qū)動(dòng)單元的另一端。?

單組超級(jí)電容單元與電容均衡電路單元并聯(lián)構(gòu)成超級(jí)電容應(yīng)用體，多個(gè)超級(jí)電容應(yīng)用體的連接為串聯(lián)連接，且系統(tǒng)包含的超級(jí)電容應(yīng)用體的數(shù)目不受限制。

所述電容充電開(kāi)關(guān)單元和電池充電開(kāi)關(guān)單元包括各種電子開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電路，以及固態(tài)開(kāi)關(guān)、電磁開(kāi)關(guān)或光電開(kāi)關(guān)模塊，所述電子開(kāi)關(guān)器件包括：開(kāi)關(guān)三極管、達(dá)林頓管、IGBT、MOS功率開(kāi)關(guān)、單向或雙向可控硅晶體管開(kāi)關(guān)器件。?

所述的電容充電控制開(kāi)關(guān)單元用于高能脈沖源電壓幅度調(diào)節(jié)。

所述嵌入式微控制器單元包括8位、16位、32位MCU、DSP、PLC、FPGA及SOC嵌入式微控制器及可編程邏輯器件。

所述微控制器主控單元是系統(tǒng)的核心控制單元，該主控單元除輸出不同時(shí)序和占空比的PWM信號(hào)控制電容充電開(kāi)關(guān)單元和電池充電開(kāi)關(guān)單元外，同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理、算法優(yōu)化、過(guò)程管理、全部終端控制及人機(jī)界面接口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下：

(1)?首創(chuàng)基于超級(jí)電容的高能脈沖源快充系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)；

(2)?首創(chuàng)基于自檢測(cè)閉環(huán)控制的超級(jí)電容均衡電路設(shè)計(jì)。

(3)?首創(chuàng)基于微控制器的閉環(huán)控制超級(jí)電容均衡電路設(shè)計(jì)。

(4)?首創(chuàng)基于PWM控制的高能脈沖源幅度調(diào)節(jié)功能設(shè)計(jì)；

本實(shí)用新型的應(yīng)用效果在于：

(1)?脈沖源的負(fù)載能力及快充效果顯著提高；