[實用新型]一種多能源復合供電的能源系統

有效

• 申請號: 201721919732.6
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN207947638U
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 張斌;何志超;汪浩鵬;尹亞江;汪志強
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司信息科學研究院
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35;H02J7/34;H02S10/10;H02J1/10
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理事務所(普通合伙) 11226
• 代理人: 常玉明;張蘭海

1.一種多能源復合供電的能源系統，所述能源系統包括復合電源系統及電源管理系統；

所述的復合電源系統包括微弱電源模塊、儲能模塊及燃料電池；微弱電源模塊用于收集外界環境中的微弱能量并將其轉化為電能，燃料電池將高儲能化學燃料轉化為電能，儲能模塊用于緩存微弱電源模塊和燃料電池發出的電能并平滑復合電源系統的功率輸出；

所述電源管理系統包括微弱電源管理模塊、燃料電池升壓模塊及中央控制單元；所述微弱電源管理模塊用于管理控制微弱電源模塊的功率輸出以提升能量轉化效率，所述燃料電池升壓模塊用于提升燃料電池的輸出電壓，從而提升燃料電池能量轉化效率，所述中央控制單元用于協調控制微弱電源管理模塊和燃料電池升壓模塊，使得復合電源系統與外部負載能夠實現功率平衡；

其中，所述微弱電源模塊包括振動式能量收集器及太陽能電池；振動式能量收集器用于收集環境中的振動能量并將其轉化為電能，太陽能電池用于收集環境中的光能并將其轉化為電能。

2.根據權利要求1所述的能源系統，其特征在于，所述微弱電源管理模塊包括全橋整流電路、降壓-升壓Buck-Boost開關電源電路、線性穩壓器電路以及比較器電路；全橋整流電路用于將振動式能量收集器輸出的交流電整流成為系統所需的直流電，Buck-Boost開關電源電路用于調節儲能模塊的輸出電壓以實現微弱電源模塊的穩定電平轉換，線性穩壓器電路用于平滑Buck-Boost開關電源電路的功率輸出并提升電能質量，比較器電路用于產生Buck-Boost開關電源電路所需的驅動信號，實現儲能模塊輸出電壓的反饋控制。

3.根據權利要求2所述的能源系統，其特征在于，所述的微弱電源管理模塊還包括一個連接在輸出端口的第一電子開關，用于控制微弱電源管理模塊與外部負載之間的物理通斷，避免電能倒灌導致能量損失。

4.根據權利要求1所述的能源系統，其特征在于，所述的燃料電池升壓模塊為升壓Boost電路，該電路用于實現燃料電池直流輸出的電壓變換，提高能量變換效率。

5.根據權利要求4所述的能源系統，其特征在于，所述的燃料電池升壓模塊還包括一個連接在輸出端口的第二電子開關，用于控制燃料電池升壓模塊與外部負載之間的物理通斷，避免電能倒灌損壞燃料電池裝置。

6.根據權利要求1所述的能源系統，其特征在于，所述的儲能模塊包括超級電容器和鋰電池，所述超級電容器及所述的鋰電池連接在所述的微弱電源管理模塊；所述超級電容器用于實現儲能模塊的大功率、短時間能量緩存功能，所述鋰電池用于實現儲能模塊的小功率、長時間能量緩存功能，二者相互配合實現能源系統不同功率需求下的能量緩存。

7.根據權利要求6所述的能源系統，其特征在于，所述的鋰電池輸出端連接在第三電子開關的一端，第三電子開關的另一端連接充電管理芯片；第三電子開關用于控制鋰電池與充電管理芯片之間的物理通斷，避免鋰電池通過充電管理芯片放電導致能量損失。

8.根據權利要求1所述的能源系統，其特征在于，所述的中央控制單元包括信息采集模塊及邏輯控制模塊，所述的信息采集模塊連接在所述的復合電源系統、所述的微弱電源模塊及所述的燃料電池升壓模塊兩端；所述信息采集模塊采集能源系統中除中央控制單元以外的復合電源系統及電源管理系統的各項參數及運行狀態，用于作為邏輯控制的基本依據；所述邏輯控制模塊基于信息采集模塊獲取得到的系統信息對除中央控制單元以外的復合電源系統及電源管理系統進行控制，確保能源系統能夠穩定運行。

9.根據權利要求6所述的能源系統，其特征在于，所述微弱電源管理模塊包括一個連接在輸出端口的第一電子開關；所述的燃料電池升壓模塊還包括一個連接在輸出端口的第二電子開關；所述的鋰電池輸出端連接在第三電子開關的一端，第三電子開關的另一端連接充電管理芯片；所述第一電子開關、第二電子開關及第三電子開關的控制端均連接在中央控制單元，同時控制端配備有必備的限流及去耦電阻電容。

10.根據權利要求1所述的能源系統，所述的中央控制單元是一個超低功耗單片機。