一種復(fù)合啟動(dòng)電源及其電路控制方法
【專利摘要】一種復(fù)合啟動(dòng)電源及其電路控制方法，其超級(jí)電容器模組與啟動(dòng)電機(jī)和充電機(jī)連接；充電器與超級(jí)電容器模組連接；電池模組通過DC/DC模塊與超級(jí)電容器模組雙向連接；DC/DC模塊和充電器與超級(jí)電容器模組連接的電路上設(shè)有開關(guān)K1，開關(guān)K1由控制電路控制通斷。復(fù)合啟動(dòng)電源的電路控制方法能夠很好的解決各種情況，包括當(dāng)有市電供應(yīng)時(shí)；當(dāng)沒有市電供應(yīng)時(shí)；當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)；當(dāng)檢測(cè)到充電器沒有市電供應(yīng)或電池模組沒有接入系統(tǒng)時(shí)，或電池模組接入系統(tǒng)但電壓低于設(shè)定值時(shí)；該產(chǎn)品是超級(jí)電容器與電池模組結(jié)合使用的復(fù)合電源，考慮到交流充電和直流充電兩種方案，保證了能量能夠充分利用，增強(qiáng)了鋰電池模組或鉛酸電池模組的安全性和使用壽命。
【專利說明】一種復(fù)合啟動(dòng)電源及其電路控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合能量?jī)?chǔ)存裝置及其電路控制方法，尤其是一種由超級(jí)電容器模組與鋰電池模組或鉛酸電池模組構(gòu)成的復(fù)合啟動(dòng)電源及其電路控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)或柴油內(nèi)燃機(jī)或發(fā)電機(jī)常用的啟動(dòng)電源為鉛酸蓄電池，但由于鉛酸蓄電池放電倍率較小，需要用大容量的鉛酸蓄電池為內(nèi)燃機(jī)的啟動(dòng)提供瞬間功率支持，使鉛酸電池的體積和重量都非常大，不利于產(chǎn)品的安裝和搬運(yùn)；同時(shí)，鉛酸電池中的主要成分鉛是重金屬，對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重危害，電解液是硫酸的水溶液，硫酸不僅對(duì)環(huán)境有危害，還有很強(qiáng)的腐蝕作用，對(duì)周邊設(shè)備和裝置造成破壞。普通的鉛酸蓄電池在使用時(shí)要經(jīng)常加水，維護(hù)頻繁，使用壽命短，需要經(jīng)常更換。使鉛酸蓄電池對(duì)環(huán)境的污染和使用成本更大。
[0003]鋰電池相對(duì)于鉛酸電池，在容量和對(duì)環(huán)境有多方面具有優(yōu)勢(shì)，但在安全性和使用壽命方面，不能滿足啟動(dòng)電源的要求，特別是對(duì)于內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)等運(yùn)用場(chǎng)所不確定的情況下，鋰電池的安全性和使用壽命更難保證，同時(shí)，鋰電池也不能頻繁的進(jìn)行大電流放電。
[0004]由于超級(jí)電容具有大功率放電和低溫性能好的特點(diǎn)，在內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)，柴油內(nèi)燃機(jī)或發(fā)電機(jī)啟動(dòng)等需要大功率，瞬間放電的場(chǎng)合具有很大的運(yùn)用價(jià)值。但由于超級(jí)電容器容量較小，較難支撐多次的大電流的放電，為了保障能夠成功的啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備，需要加大超級(jí)電容器模組的容量，這樣成本就會(huì)增加。
[0005]此外，超級(jí)電容容量小，本身的自放電比較大，在長(zhǎng)時(shí)間閑置的情況下，電壓降低較快，單靠超級(jí)電容模組來替代目前的鉛酸蓄電池的運(yùn)用，還有較大難度。目前超級(jí)電容的啟動(dòng)模組主要用來應(yīng)急啟動(dòng)，作為常用的內(nèi)燃機(jī)或柴油內(nèi)燃機(jī)或發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)模組還沒有對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品，急需一種產(chǎn)品能夠替代目前的鉛酸電池和優(yōu)化目前的超級(jí)電容模組。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合啟動(dòng)電源及其電路控制方法，進(jìn)一步講通過一種控制方法使超級(jí)電容器模組與鋰電池模組或鉛酸電池模組做成復(fù)合產(chǎn)品，能夠優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，實(shí)現(xiàn)環(huán)保、安全、可靠，啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備的電源產(chǎn)品。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種復(fù)合啟動(dòng)電源，包括超級(jí)電容器模組、啟動(dòng)電機(jī)、DC/DC模塊、充電器、控制電路、電池模組、充電機(jī)；所述的超級(jí)電容器模組與啟動(dòng)電機(jī)和充電機(jī)連接；所述的充電器與超級(jí)電容器模組連接；所述的電池模組通過DC/DC模塊與超級(jí)電容器模組雙向連接；所述的DC/DC模塊和充電器與超級(jí)電容器模組連接的電路上設(shè)有開關(guān)K1，開關(guān)Kl由控制電路控制通斷。
[0008]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述的DC/DC模塊、充電器及控制電路集成在超級(jí)電容器模組內(nèi)部。
[0009]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述的電池模組為鋰電池模組或鉛酸電池模組。[0010]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述的充電機(jī)為內(nèi)燃機(jī)或發(fā)電機(jī)自帶的充電機(jī)。
[0011]所述的復(fù)合啟動(dòng)電源的電路控制方法，具體如下:
當(dāng)有市電供應(yīng)時(shí)，充電器與超級(jí)電容器模組長(zhǎng)期連接，為超級(jí)電容器模組充電到額定電壓，然后停止充電；由于超級(jí)電容器模組漏電流的原因，電壓會(huì)下降，當(dāng)充電器檢測(cè)到超級(jí)電容器模組的電壓低于設(shè)定值時(shí)，充電器自動(dòng)啟動(dòng)充電；
當(dāng)沒有市電供應(yīng)時(shí)，所述的電池模組通過DC/DC模塊為超級(jí)電容器模組提供能量；當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，所述的超級(jí)電容器模組為啟動(dòng)電機(jī)提供啟動(dòng)電流和功率，超級(jí)電容器模組電壓因此下降；當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)燃機(jī)或發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后，充電機(jī)為電池模組和超級(jí)電容器模組充電，使超級(jí)電容器模組和電池模組電壓達(dá)到一致，為下次啟動(dòng)做準(zhǔn)備；
當(dāng)檢測(cè)到充電器沒有市電供應(yīng)或電池模組沒有接入系統(tǒng)時(shí)，或電池模組接入系統(tǒng)但電壓低于設(shè)定值時(shí)，所述的控制電路驅(qū)動(dòng)開關(guān)Kl自動(dòng)斷開充電器和DC/DC模塊與超級(jí)電容器模組的連接，以降低超級(jí)電容器模組的能量損耗，同時(shí)保護(hù)電池模組不被過放電。
[0012]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述的電池模組和充電器同時(shí)為超級(jí)電容器模組充電，或者單獨(dú)為超級(jí)電容器模組充電。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(I)由于本申請(qǐng)采用的是超級(jí)電容器與鋰電池模組或鉛酸電池模組結(jié)合使用復(fù)合電源產(chǎn)品，使產(chǎn)品的功率特性和容量特性相結(jié)合，發(fā)揮更大的作用。
[0014](2)由于本申請(qǐng)考慮到交流充電和直流充電兩種方案，使超級(jí)電容模組的應(yīng)用靈活性加強(qiáng)，在不同工況下可采用不同的充電方式，增強(qiáng)了超級(jí)電容模組的使用性能。
[0015](3)由于本申請(qǐng)充電器或DC/DC模塊在沒有外接電源的情況下，可以自動(dòng)斷開與超級(jí)電容器模組的連接，降低了電路閑置時(shí)由于能量的損耗，使超級(jí)電容器模組的能量能夠充分利用。
[0016](4)由于本申請(qǐng)考慮到復(fù)合產(chǎn)品在啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)后，發(fā)動(dòng)機(jī)可以向超級(jí)電容器模組、鋰電池模組或鉛酸電池模組充電，保證復(fù)合產(chǎn)品的能量充分，為內(nèi)燃機(jī)或柴油發(fā)電機(jī)的下次啟動(dòng)做準(zhǔn)備。
[0017](5)由于本申請(qǐng)考慮到當(dāng)鋰電池模組或鉛酸電池模組的電壓低于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)切斷與超級(jí)電容器模組的連接，使鋰電池模組或鉛酸電池模組工作在合理的范圍內(nèi)，增強(qiáng)了鋰電池模組或鉛酸電池模組的安全性和使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明復(fù)合啟動(dòng)電源的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1-超級(jí)電容器模組、2-啟動(dòng)電機(jī)、3-DC/DC模塊、4-充電器、5-控制電路、6-電池模組、7-充電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。[0021]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中，一種復(fù)合啟動(dòng)電源，主要但不限于用來啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)或發(fā)電機(jī)；其包括超級(jí)電容器模組1、啟動(dòng)電機(jī)2、DC/DC模塊3、充電器4、控制電路5、電池模組6、充電機(jī)7 ;所述的超級(jí)電容器模組I與啟動(dòng)電機(jī)2和充電機(jī)7連接，超級(jí)電容器模組I具有大功率、低內(nèi)阻、重量輕的特性；所述的DC/DC模塊3、充電器4及控制電路5集成在超級(jí)電容器模組I內(nèi)部；所述的充電器4與超級(jí)電容器模組I連接，充電器4具有恒流恒壓、OV起充、電壓巡檢等功能；所述的電池模組6通過DC/DC模塊3與超級(jí)電容器模組I雙向連接，電池模組6的容量大、重量輕，能夠?yàn)槌?jí)電容器模組I提供能量；所述的DC/DC模塊3能實(shí)現(xiàn)電池模組6的雙向能量轉(zhuǎn)移，且具有限流功能，使電池模組6充放電時(shí)，電流均限定在合理范圍內(nèi)；所述的DC/DC模塊3和充電器4與超級(jí)電容器模組I連接的電路上設(shè)有開關(guān)K1，開關(guān)Kl由控制電路5控制通斷。
[0022]所述的電池模組6為鋰電池模組或鉛酸電池模組；所述的充電機(jī)7為內(nèi)燃機(jī)或發(fā)電機(jī)自帶的充電機(jī)。
[0023]所述復(fù)合啟動(dòng)電源的電路控制方法，具體如下:
當(dāng)有市電供應(yīng)時(shí)，充電器4與超級(jí)電容器模組I長(zhǎng)期連接，為超級(jí)電容器模組I充電到額定電壓29.4V,然后停止充電；由于超級(jí)電容器模組I漏電流的原因，電壓會(huì)下降，當(dāng)充電器4檢測(cè)到超級(jí)電容器模組I的電壓低于設(shè)定值27V時(shí)，充電器4自動(dòng)啟動(dòng)充電；這樣使超級(jí)電容器模組7電壓保持在工作電壓范圍內(nèi)，同時(shí)避免了電壓一直維持在高位，從而影響模組的使用壽命；
當(dāng)沒有市電供應(yīng)時(shí)，所述的電池模組6通過DC/DC模塊3為超級(jí)電容器模組I提供能
量;
當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)2啟動(dòng)時(shí)，所述的超級(jí)電容器模組I為啟動(dòng)電機(jī)2提供啟動(dòng)電流和功率，超級(jí)電容器模組I電壓因此下降；當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)2帶動(dòng)內(nèi)燃機(jī)或發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后，充電機(jī)7為電池模組6和超級(jí)電容器模組I充電，使超級(jí)電容器模組I和電池模組6電壓達(dá)到一致，為下次啟動(dòng)做準(zhǔn)備；
當(dāng)檢測(cè)到充電器4沒有市電供應(yīng)或電池模組6沒有接入系統(tǒng)時(shí)(比如更換安裝電池模組6時(shí))，或電池模組6接入系統(tǒng)但電壓低于設(shè)定值時(shí)，所述的控制電路5驅(qū)動(dòng)開關(guān)Kl自動(dòng)斷開充電器4和DC/DC模塊3與超級(jí)電容器模組I的連接，以降低超級(jí)電容器模組I的能量損耗，同時(shí)保護(hù)電池模組6不被過放電。
[0024]所述的電池模組6和充電器4同時(shí)為超級(jí)電容器模組I充電，或者單獨(dú)為超級(jí)電容器模組I充電。
[0025]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0026]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合啟動(dòng)電源，其特征在于，包括超級(jí)電容器模組(I)、啟動(dòng)電機(jī)(2)、DC/DC模塊(3)、充電器(4)、控制電路(5)、電池模組(6)、充電機(jī)(7);所述的超級(jí)電容器模組(I)與啟動(dòng)電機(jī)(2)和充電機(jī)(7)連接；所述的充電器(4)與超級(jí)電容器模組(I)連接；所述的電池模組(6)通過DC/DC模塊(3)與超級(jí)電容器模組(I)雙向連接；所述的DC/DC模塊(3)和充電器(4)與超級(jí)電容器模組(I)連接的電路上設(shè)有開關(guān)Kl，開關(guān)Kl由控制電路(5)控制通斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合啟動(dòng)電源，其特征在于，所述的DC/DC模塊(3)、充電器(4)及控制電路(5)集成在超級(jí)電容器模組(I)內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合啟動(dòng)電源，其特征在于，所述的電池模組(6)為鋰電池模組或鉛酸電池模組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合啟動(dòng)電源，其特征在于，所述的充電機(jī)(7)為內(nèi)燃機(jī)或發(fā)電機(jī)自帶的充電機(jī)。
5.一種如權(quán)利要求1-4任一所述的復(fù)合啟動(dòng)電源的電路控制方法，其特征在于，具體如下: 當(dāng)有市電供應(yīng)時(shí)，充電器(4)與超級(jí)電容器模組(I)長(zhǎng)期連接，為超級(jí)電容器模組(I)充電到額定電壓，然后停止充電；由于超級(jí)電容器模組(I)漏電流的原因，電壓會(huì)下降，當(dāng)充電器(4)檢測(cè)到超級(jí)電容器模組(I)的電壓低于設(shè)定值時(shí)，充電器(4)自動(dòng)啟動(dòng)充電； 當(dāng)沒有市電供應(yīng)時(shí)，所述的電池模組(6 )通過DC/DC模塊(3 )為超級(jí)電容器模組(I)提供能量； 當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)(2 )啟動(dòng)時(shí),所述的超級(jí)電容器模組(I)為啟動(dòng)電機(jī)(2 )提供啟動(dòng)電流和功率，超級(jí)電容器模組(I)電壓因此下降；當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)(2)帶動(dòng)內(nèi)燃機(jī)或發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后，充電機(jī)(7 )為電池模組(6 )和超級(jí)電容器模組(I)充電，使超級(jí)電容器模組(I)和電池模組(6 )電壓達(dá)到一致，為下次啟動(dòng)做準(zhǔn)備； 當(dāng)檢測(cè)到充電器(4)沒有市電供應(yīng)或電池模組(6 )沒有接入系統(tǒng)時(shí)，或電池模組(6 )接入系統(tǒng)但電壓低于設(shè)定值時(shí)，所述的控制電路(5)驅(qū)動(dòng)開關(guān)Kl自動(dòng)斷開充電器(4)和DC/DC模塊(3)與超級(jí)電容器模組(I)的連接，以降低超級(jí)電容器模組(I)的能量損耗，同時(shí)保護(hù)電池模組(6 )不被過放電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合啟動(dòng)電源的電路控制方法，其特征在于，所述的電池模組(6)和充電器(4)同時(shí)為超級(jí)電容器模組(I)充電，或者單獨(dú)為超級(jí)電容器模組(I)充電。
【文檔編號(hào)】H02J7/14GK103475055SQ201310403407
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】田宏國 申請(qǐng)人:武漢威科奇新動(dòng)力能源科技有限公司