[发明专利]一种总线型混合能源装置和混合能源的循环控制方法

权利要求书

1.一种总线型混合能源装置，其特征在于，包括供电总线、开关电源、超级电容、锂电池、一个单向DC/DC变换器、第一双向DC/DC变换器、第二双向DC/DC变换器以及能源管理控制器；

开关电源通过单向DC/DC变换器挂载于供电总线上并向负载供电，超级电容器通过第一双向DC/DC变换器挂载于供电总线上，锂电池通过第二双向DC/DC变换器挂载于供电总线上，其中，双向DC/DC变换器具有关断、Buck以及Boost三种工作模式，三种模式的选择由能源管理控制器确定并配置；

该装置采用以下任一种工作模式工作：

第一工作模式：该混合能源装置处在充电环节，单向DC/DC变换器处于Boost状态，第一双向DC/DC变换器和第二双向DC/DC变换器处于Buck状态，开关电源为超级电容组和锂电池组充电；

第二工作模式：该混合能源装置处于放电环节，当超级电容组和锂电池组都处于过放状态或开关电源可为负载提供足够的能量时，单向DC/DC变换器处于Boost状态，第一双向DC/DC变换器和第二双向DC/DC变换器处于关断状态，由开关电源独立为负载提供能量；

第三工作模式：该混合能源装置处于放电环节，当锂电池组处于过放或故障且开关电源处于故障或未接的状态时，单向DC/DC变换器处于关断状态，第一双向DC/DC变换器处于Boost状态，第二双向DC/DC变换器处于关断状态，由超级电容组独立为负载提供能量；

第四工作模式：该混合能源装置处于放电环节，当超级电容组处于过放或故障且开关电源处于故障或未接的状态时，单向DC/DC变换器处于关断状态，第一双向DC/DC变换器处于关断状态，第二双向DC/DC变换器处于Boost状态，由锂电池组独立为负载提供能量；

第五工作模式：该混合能源装置处于放电环节，当开关电源和超级电容组恰好可提供足够的能量时，单向DC/DC变换器处于Boost状态，第一双向DC/DC变换器处于Boost状态，第二双向DC/DC变换器处于关断状态，由开关电源和超级电容组并联为负载提供能量；

第六工作模式：该混合能源装置处于放电环节，当超级电容组处于过放或故障且开关电源处于无法提供足够的能量的状态时，单向DC/DC变换器处于Boost状态，第一双向DC/DC变换器处于关断状态，第二双向DC/DC变换器处于Boost状态，由开关电源和锂电池组并联为负载提供能量；

第七工作模式：该混合能源装置处于放电环节，当开关电源故障或未启动时，单向DC/DC变换器处于关断状态，第一双向DC/DC变换器和第二双向DC/DC变换器处于Boost状态，由超级电容组和锂电池组并联为负载提供能量；

第八工作模式：该混合能源装置处于放电环节，当系统需要足够大的能量时，单向DC/DC变换器、第一双向DC/DC变换器和第二双向DC/DC变换器均处于Boost状态，由开关电源、超级电容组以及锂电池组并联为负载提供能量。

2.一种混合能源的循环控制方法，其特征在于，给定开关电源实时电压Ua，额定电压UA-E，超级电容组实时电压Ub，额定电压UB-E，锂电池组实时电压Uc，额定电压UC-E，供电总线实时电压Ubus，额定电压UBUS-E，超级电容组过放电压UB-MIN，锂电池组过放电压UC-MIN，该方法包括；

读取数据，判断I_f是否大于0；

如果I_f不大于0，则判断开关电源输出电压Ua是否大于90％UA-E；

若开关电源输出电压Ua不大于90％UA-E,则返回循环流程；若开关电源输出电压Ua大于90％UA-E,则判断超级电容组电压Ub是否大于90％UB-E；

若超级电容组电压Ub大于90％UB-E,则恒压充电；

若超级电容组电压Ub不大于90％UB-E,则恒流充电；

在超级电容组电压Ub大于90％UB-E,的情况下，判断电压是否达到UB-E；

若电压达到UB-E，停止超级电容组充电，若电压没有达到UB-E，则返回执行前述步骤：判断超级电容组电压Ub是否大于90％UB-E；

判断锂电池组Uc是否大于90％UC-E；

若锂电池组Uc大于90％UC-E,则恒压充电；

若锂电池组Uc不大于90％UC-E,则恒流充电；

在锂电池组Uc大于90％UC-E的情况下，判断电压是否达到UC-E，若电压达到UC-E，停止锂电池组充电,返回循环流程,若电压没有达到UC-E，则返回执行前述步骤：判断锂电池组Uc是否大于90％UC-E；

如果I_f大于0成立,则判断开关电源输出电压Ua是否大于90％UA-E；

若开关电源输出电压Ua不大于90％UA-E，则按照先超级电容组后锂电池组的优先级顺序启动对应DC/DC变换器的BOOST方式；若开关电源输出电压Ua大于90％UA-E,则判断总线电压Ubus是否稳定在UBUS-E；

若总线电压Ubus稳定在UBUS-E，则返回，若总线电压Ubus没有稳定在UBUS-E,则加入超级电容组和锂电池组辅助提供能量，优先级按照先超级电容组后锂电池组的顺序。