專利名稱：超級電容與蓄電池混合模組的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型屬于電源技術(shù)領域，特別涉及一種在電動車，電動自行車，汽車啟動等領域應用的超級電容與蓄電池混合模組。
背景技術(shù)：
超級電容雖然有眾多突出優(yōu)點，但超級電容器的能量密度偏低,約為
鉛酸蓄電池的20% ,實現(xiàn)大容量儲能較為困難。如果將超級電容器與蓄電池混合使用,使蓄電池能量密度大和超級電容器功率密度大、循環(huán)壽命長的特點相結(jié)合,將會給儲能系統(tǒng)的性能帶來很大提高。超級電容器與蓄電池并聯(lián)使用,能夠增大儲能系統(tǒng)的功率,降低蓄電池內(nèi)部損耗,延長放電時間,增加使用壽命,還可以縮小儲能裝置的體積以改善經(jīng)濟性能。目前,混合儲能在電動汽車、獨立光伏系統(tǒng)、移動通信等領域的應用或研究已經(jīng)出現(xiàn)。
但是在超級電容器組內(nèi)阻較大的情況下，如果不經(jīng)控制將超級電容器模組與直流母線并聯(lián)使用，會出現(xiàn)模組分流較小的情況。如果控制策略不當，同樣會導致模組無法釋放較大電流。電容模組如果無法釋放較大電流，就無法實現(xiàn)重負荷使用電容承擔峰值功率的目的。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于針對以上超級電容與蓄電池模組混合使用的問題發(fā)明了 一種能夠同時發(fā)揮蓄電池能量密度大和超級電容器功率密度大優(yōu)點的超級電容與蓄電池混合模組。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的蓄電池組P1正極與等效電阻R1相連接，
等效電阻Rl異端與電感Ll左側(cè)端連接，電感Ll右側(cè)端與MOSFET開關(guān)管Q1端子D連接，電感L1右側(cè)端子同時與電容C1連接，MOSFET開關(guān)管Q1的端子S與電感L2連接，開關(guān)管Q1的端子S同時與二接管Dl連接。開關(guān)管Ql的端子G與控制單元模塊Ul的端子6相連接；電感L2與電阻R3串聯(lián)連接后接入電動機開關(guān)Jl左側(cè)；電感Jl右側(cè)與電動機S1連接；超級電容C2與電阻R2串聯(lián)后與電動機S1支路并聯(lián)；蓄電池組Pl負極與電阻R4左側(cè)端子連接；電阻R4右側(cè)端點與電容Cl一端連接，與控制單元模塊U1模塊端子3連接，與二極管D1正向端連接，與超級電容C2負端連接。
所述的蓄電池包括鉛酸電池，鉛酸電池組，鋰電池，鋰電池組。所述的超級電容器C2為串聯(lián)或并聯(lián)，直接連接或通過均壓電路連接的超級電容器模組。
本實用新型的優(yōu)點在于，通過一個二端口網(wǎng)絡與蓄電池和超級電容器連接。也就是蓄電池與控制電路輸入端口連接，超級電容與控制電路輸出端口連接。其中控制電路由電感L1、 L2、 MOSFET開關(guān)管Q1、控制單元模塊U1主要元件構(gòu)成。當負荷出現(xiàn)峰值功率時，控制電路控制蓄電池恒流輸出，由超級電容器提供峰值電流，當負荷處于正常工作狀態(tài)，控制電路控制蓄電池承擔基干電流。當負荷處于再生發(fā)電狀態(tài)，控制電路控制超級電容與蓄電池回收再生能量。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、適應性強、可靠性高的特點。本技術(shù)與氣參數(shù)設計確定后，不必修改應用 對象的電氣電路結(jié)構(gòu)，具有普遍使用性強，便于安裝改造的特點。本實 用新型可以直接應用于電動摩托車，電動汽車電路中。通過參數(shù)修改， 還適用于其它功率波動的蓄電池應用場合。
圖1是本實用新型的電路圖2為控制單元模塊U1相關(guān)接線具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳細說明如圖所示，其中蓄電池組與控制電路輸入 端口相連接。超級電容器與控制電路輸出端口相連接?？刂齐娐钒ㄖ?br>
電氣電路，控制單元模塊U1，采樣電阻R4組成。其中采樣電阻R4直 接連接在蓄電池P1負極。MOSFET開關(guān)管Ql串聯(lián)連接在直流母線上， 用于控制蓄電池輸出電流?？刂七壿嬰娐酚煽刂颇K和外圍電路組成， 控制電路可以根據(jù)采樣電流值控制蓄電池輸出電流大小。控制電路由電 源模塊供電?？刂齐娐房梢愿鶕?jù)需要設定或調(diào)節(jié)蓄電池輸出電流。其中 蓄電池組Pl正極與等效電阻Rl相連接，電阻Rl異端與Ll左側(cè)連接。 電感Ll右側(cè)端與MOSFET開關(guān)管Ql的端子D連接。電感Ll右側(cè)端 子同時與電容Cl連接。MOSFET開關(guān)管Ql的端子S與電感線圈L2連 接。開關(guān)管Ql端子S同時與二極管Dl連接。開關(guān)管Ql的端子G與控 制單元模塊Ul的端子6相連接。L2端子與電阻R3串聯(lián)連接后接入電 動機開關(guān)J1左側(cè)。開關(guān)J1右側(cè)與電動機S1連接。超級電容C2與電阻 R2串聯(lián)后與電動機支路并聯(lián)。蓄電池組負極與電阻R4左側(cè)端子連接。電阻R4右側(cè)端點與電容Cl 一端連接，與控制單元模塊Ul的端子3連 接，與二極管D1正向端連接，與超級電容C2負端連接。
圖2是本實用新型的Ul模塊的具體接線?？刂茊卧KU1的端 子3與電阻R4右側(cè)端子連接?？刂茊卧KUl的端子4與電阻R5下 端，電容C3上端連接。電容C3下端與電源地連接?？刂茊卧KU1 的端子8與電阻R5上端連接。控制單元模塊Ul的端子7與電源正極連 接，控制單元模塊Ul的端子6與MOSFET開關(guān)管的Ql端子G連接。
工作過程說明
本技術(shù)根據(jù)電源實際工況確定蓄電池電流上限。開始工作之后，蓄 電池電流快速上升。采樣電阻R4將電流值輸送到控制模塊，當電流達 到設定值，控制電路自動判斷，控制M0SFET開關(guān)管Q1限制蓄電池P1 輸出電流。電感L1、電感L2對蓄電^P1輸出進行濾波。蓄電池P1基 本保持恒流輸出。當負荷電流超過設定電流值，MOSFET開關(guān)管Ql關(guān) 閉，由超級電容器向負荷回路供電。功率波動過程結(jié)束，當負荷電流小 于設計恒定電流值，M0SFET開關(guān)管Q1打開，由蓄電池P1向電路供電， 同時向超級電容器C2充電。當直流母線電壓升高，電路進入能量回收 階段，MOSFET開關(guān)管Q1導通，由超級電容與蓄電池吸收升高的電壓， 回收再生能量。
權(quán)利要求1、一種在電動車，電動自行車，汽車啟動等領域應用的超級電容與蓄電池混合模組，其特征在于，蓄電池組(P1)正極與等效電阻(R1)相連接，等效電阻(R1)異端與電感(L1)左側(cè)端連接，電感(L1)右側(cè)端與開關(guān)管(Q1)的端子(D)連接，電感(L1)右側(cè)端子同時與電容(C1)連接，開關(guān)管(Q1)的端子(S)與電感(L2)連接，開關(guān)管(Q1)的端子(S)同時與二接管(D1)連接；開關(guān)管(Q1)的端子(G)與控制單元模塊(U1)的端子(6)相連接；電感(L2)端子與電阻(R3)串聯(lián)連接后接入電動機開關(guān)(J1)左側(cè)；電感(J1)右側(cè)與電動機(S1)連接；超級電容(C2)與電阻(R2)串聯(lián)后與電動機(S1)支路并聯(lián)；蓄電池組(P1)負極與電阻(R4)左側(cè)端子連接；電阻(R4)右側(cè)端點與電容(C1)一端連接，與控制單元模塊(U1)的端子(3)連接，與二極管(D1)正向端連接，與超級電容(C2)負端連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種超級電容與蓄電池混合模組，其 特征在于，控制單元模塊(Ul)的端子(3)與電阻(R4)右側(cè)端子 連接，控制單元模塊(Ul)的端子(4)與電阻(R5)下端，電容(C3) 上端連接，電容(C3)下端與電源地連接；控制單元模塊(Ul)的 端子(8)與電阻(R5)上端連接，控制單元模塊(Ul)的端子(7) 與電源正極連接，控制單元模塊(Ul)的端子(6)與開關(guān)管(Ql) 端子(G)連接。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種超級電容與蓄電池混合模組，其特征在于，所述的蓄電池包括鉛酸電池，鉛酸電池組，鋰電池，鋰電池組，所述的超級電容器(C2)為串聯(lián)或并聯(lián)，直接連接或通過均壓電路連接的超級電容器模組。
專利摘要一種在電動車，電動自行車，汽車啟動等領域應用的超級電容與蓄電池混合模組，蓄電池組與控制電路輸入端口相連接，超級電容器與控制電路輸出端口相連接，控制電路由主電氣電路，控制單元模塊U1，采樣電阻R4組成；其中采樣電阻R4直接連接在蓄電池P1負極?？刂齐娐分麟姎怆娐酚呻姼芯€圈L1、L2，二極管D1組成，MOSFET開關(guān)管Q1串聯(lián)連接在直流母線上，用于控制蓄電池輸出電流。具有價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、適應性強、可靠性高的特點。
文檔編號H02J15/00GK201369580SQ200920011058
公開日2009年12月23日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者鵬 于, 郭兆正 申請人:錦州凱美能源有限公司