[發明專利]一種瞬態動力功率補償器及補償供電方法

在審

• 申請號: 201610243941.7
• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN105703449A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 莊淑君;丁輝;莊胤;孫藝虔;梁亞麗
• 申請（專利權）人: 洛陽尹太科智能科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發明涉及一種瞬態動力功率補償器及補償供電方法，屬于電路系統應用技 術領域。

背景技術

對于功率型用電單元而言，目前采用容量較大的鉛酸蓄電池作為能量單元 為其供電，而功率型用電單元啟動時需要瞬態大電流，為滿足功率型用電單元啟 動所需的瞬態大功率要求，不得不“超量配置”鉛酸電池，使電池又大又笨重， 既浪費資源又不經濟。同時由于功率型用電單元啟動電流較大，對鉛酸蓄電池的 電流沖擊較大，造成正極板活性物質脫落，使得鉛酸電池組容量下降較快，使用 壽命較短(一般為2～3年)，更換較為頻繁，增加用戶設備維護工作量和使用成 本。并且鉛酸蓄電池主要含硫酸和重金屬鉛，對生態環境污染很大，又帶來極高 的廢舊電池回收、處置等社會成本和環境污染的風險。

以內燃機車輛為例，蓄電池作為能量單元是內燃機車輛必不可少的電源之 一，在車輛內燃發動機啟動時向啟動電機供電；發動機不工作或發動機在不高的 轉速下工作時，蓄電池向非功率型用電單元供電；在非功率型用電單元功率超過 發電裝置功率時，蓄電池同發電機聯合向非功率型用電單元供電。如圖1所示， 內燃機車輛的供電系統包括啟動電機1、啟動開關2、蓄電池4、車載耗電裝置5、 車載發電機6和電壓調節器7，蓄電池4通過啟動開關2與啟動電機1連接，蓄 電池4與車載耗電裝置5和車載發電機6并聯，當內燃機啟動時，啟動開關2閉 合，由蓄電池4為啟動電機供電，在內燃機啟動后，啟動開關2斷開，蓄電池向 車載耗電裝置供電。蓄電池既要承擔啟動電機的啟動任務，又要為耗電裝置供電， 兩類用電負載的不同用電特性對蓄電池性能要求差異很大：啟動電機作為功率型 用電單元要求蓄電池放電倍率性能優異，而其它負載作為非功率型用電單元則要 求蓄電池具備一定容量即可、倍率性能要求不高。這種情況導致蓄電池為滿足發 動機冷啟動所需的瞬態大功率，不得不“超量配置”，使電池又大又笨重，不僅 浪費資源，而且也不經濟。當蓄電池承擔啟動電機任務時，需要經受啟動電機大 電流的沖擊，對蓄電池造成損害，影響蓄電池的使用壽命，且蓄電池使用過程中， 由于使用人員或維護人員無法準確確認蓄電池使用狀態，通常以車輛隔夜后啟動 是否順暢的狀況作為判定蓄電池壽命是否終結的標準，而不是以蓄電池無法蓄電 或無法正常供應非功率型用電單元用電作為蓄電池報廢標準，造成蓄電池被“過 早判廢”。

為此，有人提出在蓄電池兩端并聯超級電容的方式來共同為啟動電機供電， 雖然這種方案在一定程度上延長了蓄電池的使用壽命，但是蓄電池還是要承擔功 率型用電單元的啟動任務，并沒有從根本上解決蓄電池為功率型用電單元供電導 致對蓄電池電流沖擊大，造成蓄電池壽命降低的問題；而且由于蓄電池與功率型 用電單元電壓“箝位”問題，這種改進對內燃機啟動問題的改善也很有限。

發明內容

本發明的目的是提供一種瞬態動力功率補償器及補償供電方法，以解決目 前采用能量單元為功率型用電單元供電導致能量單元“超量配置”，并且對能 量單元電流沖擊大，造成能量單元壽命降低等問題。

本發明為解決上述技術問題而提供一種瞬態動力功率補償器，該瞬態動力功 率補償器包括由功率單元和隔離單元串接而成主補償電路，該主補償電路的兩端 用于并接能量單元，所述功率單元用于為功率型用電單元供電，所述隔離單元用 于在功率單元為功率型用電單元供電時，斷開功率單元與能量單元的電流通路， 所述的功率單元為高倍率放電的儲能器件。

所述功率單元的負極用于與能量單元的負極共地連接。

所述的功率單元為超級電容器單體、由超級電容器單體串并聯組成的模塊或 者電容器陣列。

所述的隔離單元為開關管、接觸器或繼電器。

所述的隔離單元還包括控制電路，所述的控制電路包括控制接口和第一檢測 接口，所述第一檢測接口用于檢測功率型用電單元是否啟動，所述控制接口用于 在第一檢測接口檢測到功率型用電單元要啟動時，斷開功率單元與能量單元的電 氣連接。

所述的控制電路還包括用于檢測能量模塊是否放電的第二檢測接口，所述隔 離單元用于在檢測到能量單元放電時，斷開功率單元與能量單元的電氣連接。

所述的瞬態動力功率補償器還包括外圍電路，該外圍電路包括與功率單元連 接的保護電路、檢測及均衡電路和管理及顯示單元，用于實現對功率單元電量的 檢測、均衡、保護和管理顯示。