[實(shí)用新型]最大輸入功率自動(dòng)跟蹤超級(jí)電容儲(chǔ)能轉(zhuǎn)供裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721536903.7
• 申請(qǐng)日: 2017-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN207382032U
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石劉玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 石劉玉
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;H02J7/35;H02J3/38
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮

1.一種最大輸入功率自動(dòng)跟蹤超級(jí)電容儲(chǔ)能轉(zhuǎn)供裝置，其特征在于，所述的最大輸入功率自動(dòng)跟蹤超級(jí)電容儲(chǔ)能轉(zhuǎn)供裝置包括首級(jí)超級(jí)電容單向充電電路模塊IC1、中間可控串聯(lián)并聯(lián)相互轉(zhuǎn)換超級(jí)電容組合體IC2、末級(jí)超級(jí)電容單向充電電路模塊IC3、功率檢測(cè)電容模塊IC4、電控開關(guān)K、單片機(jī)模塊IC5、輸出控制模塊IC6、充電端子Vin、充電地端子Gin、放電端子Vout、放電地端子Gout、控制正極端子Kh、控制負(fù)極端子Kl；

所述的IC1、IC2、IC3依次串聯(lián)連接，IC1用于保證Kh處于最高參考電位，IC3用于保證Kl處于最低參考電位，IC1與IC3不參與對(duì)外供電，儲(chǔ)能和供電工作僅由IC2完成；當(dāng)需要進(jìn)行最大輸入功率檢測(cè)時(shí)，IC5通過控制IC4，將IC4中的功率檢測(cè)電容C2單獨(dú)連接在Vin和Kl之間；當(dāng)不需要進(jìn)行最大輸入功率檢測(cè)時(shí)，則IC5將C2與IC3中的末級(jí)超級(jí)電容Cn+2同極性并聯(lián)，IC5根據(jù)測(cè)得的最大輸入功率所對(duì)應(yīng)的充電電壓，通過控制IC2中的電控開關(guān)K2～Kn+1使IC2中的多個(gè)超級(jí)電容C3～Cn+1進(jìn)行串聯(lián)到并聯(lián)，或并聯(lián)到串聯(lián)的連接轉(zhuǎn)換，保證輸入功率維持在最大值附近；

所述的IC1包括1個(gè)充電二極管D1、1個(gè)穩(wěn)壓二極管D3、1個(gè)首級(jí)超級(jí)電容C1、1個(gè)電控開關(guān)K1；C1的正極與控制正極端子Kh、D1的負(fù)極、D3的負(fù)極連接，C1的負(fù)極與IC2中C3的正極、D3的正極、IC6中Kn+5的一端、K1的一端連接，K1的另一端與D1的正極、充電端子Vin連接；所述的Kh用于提供控制回路的最高參考電位，C1只能參與充電而不能參與向外部負(fù)載供電，D1的作用是防止C1向充電端放電，D3的作用是保護(hù)C1不發(fā)生過壓充電；當(dāng)IC5通過AD3采樣點(diǎn)和AD2采樣點(diǎn)的差值判斷最高參考電位Kh足以滿足控制要求時(shí)，將K1閉合，C1在充電端被旁路，退出充電過程；

所述的IC2包括多個(gè)超級(jí)電容C3～Cn+1和多個(gè)電控開關(guān)K2～Kn+1，超級(jí)電容的序號(hào)按電位高低依次排序；C3的正極與IC1的超級(jí)電容C1的負(fù)極、IC6的電控開關(guān)Kn+5的一端連接，Cn+1的負(fù)極與放電地端子Gout、IC3中超級(jí)電容Cn+2的正極、IC4的電控開關(guān)Kn+4的一端連接；在IC2內(nèi)部，兩個(gè)相鄰超級(jí)電容的正極與正極、負(fù)極與負(fù)極、上一個(gè)超級(jí)電容的負(fù)極與下一個(gè)超級(jí)電容的正極之間分別通過1個(gè)電控開關(guān)連接，K2～Kn+1電控開關(guān)在IC5控制下對(duì)C3～Cn+1超級(jí)電容進(jìn)行串聯(lián)到并聯(lián)，或并聯(lián)到串聯(lián)的自動(dòng)組合連接；

所述的IC3包括1個(gè)放電地二極管D2、1個(gè)穩(wěn)壓二極管D4、1個(gè)末級(jí)超級(jí)電容Cn+2、1個(gè)電控開關(guān)Kn+2；所述的Cn+2的正極與Gout、D4的負(fù)極、IC4的電控開關(guān)Kn+4的一端、Kn+2的一端連接，Kn+2的另一端與D2的負(fù)極連接，D2的負(fù)極還與充電地端子Gin連接，D2的正極與D4的正極、Cn+2的負(fù)極連接，Cn+2的負(fù)極還與控制負(fù)極端子Kl連接；所述的Kl用于提供控制回路的最低參考電位，Cn+2只能參與充電和所述IC5的供電，而不能參與向外部負(fù)載供電，D2用于保證Cn+2不向充電端放電，D4用于Cn+2的過壓保護(hù)，當(dāng)所述IC5通過AD1采樣點(diǎn)判斷最低參考電位Kl足以滿足控制要求和所述IC5的供電要求時(shí)，將Kn+2閉合，Cn+2在充電端被旁路，退出充電過程；

所述的IC4包括2個(gè)電控開關(guān)Kn+3與Kn+4、1個(gè)最大充電功率檢測(cè)電容C2；C2的負(fù)極與控制負(fù)極端子Kl連接，C2的正極分別與Kn+3、Kn+4的一端連接，Kn+3的另一端與充電端子Vin連接，Kn+4的另一端與Cn+2的正極連接；當(dāng)Kn+4斷開及Kn+3閉合時(shí)，外部充電電源僅對(duì)C2充電，此時(shí)所述IC5通過AD4采樣點(diǎn)檢測(cè)C2的端電壓，并計(jì)算輸入功率，當(dāng)Kn+3斷開及Kn+4閉合時(shí)，C2并接到Cn+2的兩端，C2對(duì)Cn+2放電，C2的容量要小于Cn+2容量的三分之一，Kn+3與Kn+4不能同時(shí)閉合；

所述的IC5包括單片機(jī)IC7、外部啟動(dòng)開關(guān)K0、穩(wěn)壓電源模塊IC8、標(biāo)準(zhǔn)電壓源Vs、串口通信端子、指示燈LED1、穩(wěn)壓二極管D5；所述的IC8的電源輸入端IN+與放電端子Vout、K0的一端連接，K0的另一端與外部啟動(dòng)電池的正極連接；所述的IC8的電源輸出端OUT+與單片機(jī)電源Vcc相連；所述的IC8的接地端G與控制負(fù)極端子Kl相連；所述的Vout還與D5的負(fù)極連接，D5的正極與IC7的接地端腳Gnd連接，D5對(duì)IC7起到過壓保護(hù)的作用，Gnd還與Kl連接；所述的指示燈LED1的負(fù)極與IC7的IO端口IOn+7連接，LED1的正極與Vcc連接；IC7的其它IO端口與相應(yīng)的電控開關(guān)相連，IC7的AD5端口與標(biāo)準(zhǔn)電壓源Vs相連，其它AD端口與相應(yīng)的AD采樣點(diǎn)連接，IC7的串口與串口通信端子相連，用于與外界通信，IC7與外界聯(lián)系的還有中斷端口INT1，中斷端口可設(shè)置多個(gè)；

所述的輸出控制模塊IC6包括2個(gè)電控開關(guān)Kn+5、Kn+6；Kn+5的一端與IC1中的C1負(fù)極、IC3中的C3正極連接，Kn+5的另一端與放電端子Vout連接，Kn+6的一端與Vout連接，Kn+6的另一端與放電地端子連接；當(dāng)Kn+5和Kn+6同時(shí)斷開時(shí)，裝置工作于充電狀態(tài)，或與同類裝置在輸出端并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的故障退出狀態(tài)；當(dāng)Kn+5閉合，同時(shí)Kn+6斷開時(shí)，裝置工作于正常供電狀態(tài)；當(dāng)Kn+6閉合時(shí)，裝置工作于與同類裝置在輸出端串聯(lián)運(yùn)行時(shí)的旁路故障狀態(tài)，Kn+5與Kn+6不能同時(shí)閉合。