[發明專利]一種基于電池的超級電容充電系統

在審

• 申請號: 201710270007.9
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN106972573A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 何葉;朱建國
• 申請（專利權）人: 深圳市永聯科技股份有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙)11394
• 代理人: 唐曙暉

1.一種基于電池的超級電容充電系統，包括：電池模塊，升降壓模塊以及超級電容模組，其中電池模塊由電池BAT1構成；升降壓模塊包括升壓電路、母線電容C1和降壓電路；

升壓電路包括輸入濾波電容C4，升壓電感L1，升壓IGBT模塊Q1；降壓電路包括降壓IGBT模塊Q2，降壓電感L2，輸出濾波電容C3。

2.如權利要求1所述的基于電池的超級電容充電系統，其中通過升壓電路將母線電容電壓抬高并保持穩定，在母線電壓穩定后，開啟降壓電路，將超級電容模組電壓升高至目標電壓。

3.如權利要求2所述的基于電池的超級電容充電系統，其中超級電容模組充電電壓可以設置為任意低于母線電壓的值。

4.如權利要求2所述的基于電池的超級電容充電系統，其中升壓電路與降壓電路通過母線電容解耦為單獨的Boost電路與buck電路。

5.如權利要求1所述的基于電池的超級電容充電系統，其中電池BAT1兩端與輸入濾波電容C4兩端連接，同時輸入濾波電容C4一端還與升壓電感L1連接，升壓電感L1另一端連接升壓IGBT模塊Q1的交流端，升壓IGBT模塊Q1兩端與母線電容C1連接，同時母線電容C1兩端與降壓IGBT模塊Q2兩端連接，降壓IGBT模塊Q2交流端與降壓電感L2連接，降壓電感L2另一端與輸出濾波電容C3連接，同時輸出濾波電容C3兩端連接超級電容模組C2。

6.如權利要求5所述的基于電池的超級電容充電系統，其中通過控制升壓IGBT模塊下管的開通和關斷實現輸入電壓的提升，通過控制降壓IGBT模塊上管的開通和關斷實現對輸出電壓，電流的控制。

7.如權利要求6所述的基于電池的超級電容充電系統，其中升壓IGBT模塊Q1開通下管時滿足：

$V_{Bat}=L_1*\frac{\mathrm{\Δ}IboostUP}{T_{onboost}}$

升壓IGBT模塊Q1關斷下管時滿足：

$V_{C1}-V_{Bat}=L_1*\frac{\mathrm{\Δ}IboostDOWM}{T_{offboost}}$

為保證系統穩定工作，滿足ΔIboostDOWM＝ΔIboostUP,因此

$V_{C1}=\frac{V_{bat}}{1-D_{onboost}}$

其中V_Bat為電池電壓，

L₁為升壓電感電感量，

ΔIboostUP為開通時電感L₁的上升電流，

T_onboost為開通時間，

V_c1電容C1電壓，

ΔIboostDOWN關斷時電感L₁的下降電流，

T_offboost為關斷時間。

8.如權利要求6或7所述的基于電池的超級電容充電系統，其中降壓IGBT模塊Q2開通上管時滿足下式：

$V_{c1}-V_{c3}=L_2*\frac{\mathrm{\Δ}IbuckUP}{T_{onbuck}}$

降壓IGBT模塊Q2關斷上管時滿足下式：

$V_{c3}=L_2*\frac{\mathrm{\Δ}IbuckDOWM}{T_{offbuck}}$

為保證系統穩定工作，滿足ΔIbuckDOWM＝ΔIbuckUP，因此

V_c3＝V_C1*D_onbuck

其中:

V_c1電容C3電壓；V_c1電容C1電壓；

L₂降壓電感電感量；

ΔIbuckUP開通時電感L₂的上升電流；

ΔIbuckDOWN關斷時電感L₂的下降電流；

T_onbuck開通時間；D_onbuck占空比；

T_offbuck關斷時間；

通過控制D_onbuck保持電容電壓V_c3恒定。