[發明專利]超級電容和電池復合的供電系統及其供電方法

有效

• 申請號: 201610097776.9
• 申請日: 2016-02-23
• 公開（公告）號: CN105529797B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 王剛
• 申請（專利權）人: 深圳市國天電子股份有限公司
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J7/34
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙)44248
• 代理人: 孫偉

技術領域

本發明涉及超級電容和電池復合的供電領域，尤其涉及超級電容和電池復合的供電系統及其供電方法。

背景技術

現有的移動供電系統主要采用單一鉛酸電池直接充放電、單一鋰電池直接充放電、或單一聚合物電池直接充放電，這三種供電方案都存在缺陷：鉛酸電池方案持續供電時間長，但是存在充電時間長，壽命周期短，不能在線充電，爬坡啟動等需要大功率輸出的時候會出現動力不足，功率不能得到補充，笨重，有嚴重的污染等缺陷。鋰電池方案，雖解決了一部分功率補償問題，小幅提升了使用壽命，但是存在充電慢，長期不間斷使用會存在發熱，連續使用，大功率充放電都會導致熱量堆積，起火甚至爆炸的危險。聚合物電池和鋰電池一樣，存在起火的危險。

發明內容

本發明的目的是提供超級電容和電池復合的供電系統及其供電方法，供電時間長，使用壽命長，充電快，可穩定應對啟動、爬坡等大功率輸出狀態，環保，節能，安全。

本發明的技術方案是超級電容和電池復合的供電系統，包括：

AC/DC轉換器，連接超級電容，接入市電，將交流電轉為直流電，并給超級電容充電；

超級電容，連接雙向DC/DC變換器和用電設備，給用電設備供電、通過雙向DC/DC變換器給電池組充電和通過雙向DC/DC變換器獲得電池組放出的電；

雙向DC/DC變換器，連接AC/DC轉換器和電池組，用于實現電池組和超級電容之間的電量轉移；

電池組，通過雙向DC/DC變換器給超級電容充電和通過雙向DC/DC變換器獲得超級電容模塊放出的電；

輔助電源，連接所述AC/DC轉換器和CPU，給CPU供電；

用電設備，和所述超級電容并聯，獲得超級電容的供電；以及

CPU，同時連接輔助電源、電池組和超級電容，分別監測并控制輔助電源、電池組和超級電容的工作狀態。

所述AC/DC轉換器通過插頭接入220V或380V的交流電。

用電設備包括電機、監控、控制器、顯示器以及遠程控制模塊。

本發明供電時間長，使用壽命長，可循環使用50~100萬次。

進一步地，所述CPU連接CAN。CPU通過CAN線將采集的信息發送到控制器。

進一步地，所述雙向DC/DC變換器采用三繞組變壓器，第2抽頭連接AC/DC轉換器，第2抽頭連接電池組，第5抽頭連接用電設備。

進一步地，CPU通過第一控制器連接AC/DC轉換器。所述第一控制器采用P溝道MOS晶體管，源極連接三繞組變壓器的第1抽頭，漏極連接AC/DC轉換器，柵極連接CPU。

進一步地，CPU通過第二控制器連接電池組。所述第二控制器采用P溝道MOS晶體管，源極連接三繞組變壓器的第4抽頭，漏極連接電池組，柵極連接CPU。

進一步地，CPU通過第三控制器連接超級電容。所述第三控制器采用P溝道MOS晶體管，源極連接超級電容，漏極連接三繞組變壓器的第6抽頭，柵極連接CPU。

進一步地，CPU通過控制單元連接用電設備。

本發明的另一個技術方案是超級電容和電池復合的供電系統的供電方法，包括如下步驟：

S1、AC/DC轉換器連接市電后，給超級電容充電，該超級電容給電池組充電；

S2、超級電容給用電設備供電，所述電池組給超級電容供電；以及

S3、供電系統待機。

進一步地，步驟S1包括如下步驟：

S101、AC/DC轉換器給超級電容充直流電；

S102、CPU持續檢測超級電容的電壓，當超級電容的電壓沒有達到30V時，超級電容拒絕對外供電；當超級電容的電壓達到或超過30V時，CPU控制超級電容開始給電池組供電；以及

S103、CPU持續檢測電池組的電量，電池組充電不足100%時，CPU控制超級電容繼續給電池組充電；電池組充電至100%時，AC/DC轉換器給超級電容浮充。

進一步地，步驟S2包括如下步驟：

S201、超級電容給用電設備供電；

S202、CPU持續檢測超級電容的電壓，當超級電容的電壓低于18V時，CPU控制電池組通過雙向DC/DC變換器給超級電容充電；當超級電容的電壓等于或高于18V時，CPU控制超級電容繼續給用電設備供電；以及

S203、CPU持續檢測電池組的電量，當電池組放出的電量達到60%時，CPU給出電量不足的預警，將AC/DC轉換器在15min之內接入市電；當電池組放出的電量少于60%時，CPU控制電池組給超級電容繼續供電。