[發(fā)明專利]基于超級電容的車載自發(fā)電系統(tǒng)用的短時儲能裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610262666.3
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN105762925A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 武雁;王曉瑜;常亞輝;曹清;翟秀果
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06;H02J7/34
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王衛(wèi)軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于超級電容的車載自發(fā)電系統(tǒng)的短時儲能裝置及方法，可用于多種車載自發(fā)電控制系統(tǒng)，適用于各種短時儲能領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的不間斷供電系統(tǒng)，由蓄電池和UPS組成，UPS作為一種通用型不間斷供電電源，一般用在樓宇、醫(yī)院等能長時間穩(wěn)定提供220V交流供電的場合，其結(jié)構(gòu)相對固定，包括一個獨立的充電電路和一個放電電路，但在系統(tǒng)功率較大的時候，充放電電路的體積同時增大，造成重量及所占用空間的增大，導(dǎo)致UPS重量、體積很難滿足車載發(fā)電系統(tǒng)要求；同時受蓄電池充電特性影響，蓄電池充電電流需小于其容量的20％，造成充電速度遠(yuǎn)小于放電速度，在系統(tǒng)功率較大，同時需要快速充放電的場合，既無法提升充電速度，同時大電流充放電也會對蓄電池性能造成影響。

現(xiàn)有的車載發(fā)電系統(tǒng)儲能單元，由蓄電池或超級電容與12V直流車載發(fā)電電源直連構(gòu)成，通常應(yīng)用于純電動汽車上，但無法提供標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載所需的220V交流電源，為此，需要設(shè)計一種為車載自發(fā)電系統(tǒng)不間斷供電的新的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供適用于車載自發(fā)電系統(tǒng)的短時儲能裝置及方法，在車載自發(fā)電系統(tǒng)短時不能供電的瞬間為其提供能量補充，使其成為不間斷電源，為車輛上的負(fù)載提供220V交流電。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

基于超級電容的車載自發(fā)電系統(tǒng)用的短時儲能裝置，包括儲能單元、能量傳輸單元和發(fā)電單元，發(fā)電單元可以為車輛上負(fù)載提供正常電能支撐時，發(fā)電單元通過能量傳輸單元為儲能單元供電；發(fā)電單元無法為車輛上負(fù)載提供正常電能支撐時，儲能單元通過能量傳輸單元為發(fā)電單元供電，為負(fù)載提供冗余供電，確保負(fù)載得到持續(xù)供電。

能量傳輸單元包括功率電路、檢測電路、驅(qū)動電路、保護電路、控制電路和顯示電路，功率電路連接于能量傳輸單元的高壓端和低壓端，功率電路高壓端與發(fā)電單元連接，功率電路低壓端與儲能單元連接；檢測電路檢測功率電路的電壓、電流信號，并將電壓、電流反饋信號傳遞給控制電路；保護電路檢測功率電路的電壓、電流信號，在超出功率電路電壓、電流安全值時，為控制電路提供報警信號；在未超出功率電路電壓、電流安全值時，為控制電路提供使能信號；控制電路采集檢測電路的電壓、電流反饋信號、保護電路的報警信號或使能信號，將信號處理為開關(guān)信號和顯示信號，并將開關(guān)信號傳輸給驅(qū)動電路，將顯示信號傳輸給顯示電路；驅(qū)動電路接收控制電路輸出的開關(guān)信號，對開關(guān)信號進行驅(qū)動能力的增強，并將增強后的開關(guān)信號輸出給功率電路，控制功率電路的電壓、電流，進而實現(xiàn)能量的傳輸；顯示電路接收控制電路輸出的顯示信號，進而顯示功率電路的電壓、電流值。

一種基于超級電容的車載自發(fā)電系統(tǒng)用的短時儲能方法，包括儲能單元、能量傳輸單元和發(fā)電單元，發(fā)電單元可以為車輛上負(fù)載提供正常電能支撐時，發(fā)電單元通過能量傳輸單元為儲能單元供電，能量傳輸單元包括功率電路、檢測電路、驅(qū)動電路、保護電路、控制電路和顯示電路，具體實現(xiàn)過程為：檢測電路檢測功率電路上電壓、電流信號，并將電壓、電流反饋信號傳遞給控制電路，保護電路檢測功率電路的電壓、電流信號，判斷為使能信號，并將使能信號傳遞給控制電路，控制電路采集檢測電路的電壓、電流反饋信號、保護電路的使能信號，經(jīng)過處理生成顯示信號和開關(guān)信號，并分別輸出給顯示電路和驅(qū)動電路，驅(qū)動電路增強開關(guān)信號驅(qū)動能力，控制功率電路的電壓、電流，進而實現(xiàn)發(fā)電單元對儲能單元的充電。

發(fā)電單元無法為車輛上負(fù)載提供正常電能支撐時，具體過程為：檢測電路檢測功率電路上電壓、電流信號，并將電壓、電流反饋信號傳遞給控制電路，保護電路檢測功率電路的電壓、電流信號，若判斷為使能信號，并將使能信號傳遞給控制電路，控制電路采集檢測電路的電壓、電流反饋信號、保護電路的使能信號，經(jīng)過處理生成顯示信號和開關(guān)信號，并分別輸出給顯示電路和驅(qū)動電路，驅(qū)動電路增強開關(guān)信號驅(qū)動能力，控制功率電路的電壓、電流，進而實現(xiàn)儲能單元對發(fā)電單元的供電，為負(fù)載提供冗余供電，確保負(fù)載得到持續(xù)供電。

發(fā)電單元無法為車輛上負(fù)載提供正常電能支撐時，具體過程為：檢測電路檢測功率電路上電壓、電流信號，并將電壓、電流反饋信號傳遞給控制電路，保護電路檢測功率電路的電壓、電流信號，若判斷為報警信號，并將報警信號傳遞給控制電路，控制電路采集檢測電路的電壓、電流反饋信號、保護電路的報警信號，經(jīng)過處理生成顯示信號和開關(guān)信號，并分別輸出給顯示電路和驅(qū)動電路，驅(qū)動電路增強開關(guān)信號驅(qū)動能力，控制功率電路進入保護狀態(tài)，切斷儲能單元與發(fā)電單元連接。