[发明专利]超级电容和电池复合的供电系统及其供电方法

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容和电池复合的供电领域，尤其涉及超级电容和电池复合的供电系统及其供电方法。

背景技术

现有的移动供电系统主要采用单一铅酸电池直接充放电、单一锂电池直接充放电、或单一聚合物电池直接充放电，这三种供电方案都存在缺陷：铅酸电池方案持续供电时间长，但是存在充电时间长，寿命周期短，不能在线充电，爬坡启动等需要大功率输出的时候会出现动力不足，功率不能得到补充，笨重，有严重的污染等缺陷。锂电池方案，虽解决了一部分功率补偿问题，小幅提升了使用寿命，但是存在充电慢，长期不间断使用会存在发热，连续使用，大功率充放电都会导致热量堆积，起火甚至爆炸的危险。聚合物电池和锂电池一样，存在起火的危险。

发明内容

本发明的目的是提供超级电容和电池复合的供电系统及其供电方法，供电时间长，使用寿命长，充电快，可稳定应对启动、爬坡等大功率输出状态，环保，节能，安全。

本发明的技术方案是超级电容和电池复合的供电系统，包括：

AC/DC转换器，连接超级电容，接入市电，将交流电转为直流电，并给超级电容充电；

超级电容，连接双向DC/DC变换器和用电设备，给用电设备供电、通过双向DC/DC变换器给电池组充电和通过双向DC/DC变换器获得电池组放出的电；

双向DC/DC变换器，连接AC/DC转换器和电池组，用于实现电池组和超级电容之间的电量转移；

电池组，通过双向DC/DC变换器给超级电容充电和通过双向DC/DC变换器获得超级电容模块放出的电；

辅助电源，连接所述AC/DC转换器和CPU，给CPU供电；

用电设备，和所述超级电容并联，获得超级电容的供电；以及

CPU，同时连接辅助电源、电池组和超级电容，分别监测并控制辅助电源、电池组和超级电容的工作状态。

所述AC/DC转换器通过插头接入220V或380V的交流电。

用电设备包括电机、监控、控制器、显示器以及远程控制模块。

本发明供电时间长，使用寿命长，可循环使用50~100万次。

进一步地，所述CPU连接CAN。CPU通过CAN线将采集的信息发送到控制器。

进一步地，所述双向DC/DC变换器采用三绕组变压器，第2抽头连接AC/DC转换器，第2抽头连接电池组，第5抽头连接用电设备。

进一步地，CPU通过第一控制器连接AC/DC转换器。所述第一控制器采用P沟道MOS晶体管，源极连接三绕组变压器的第1抽头，漏极连接AC/DC转换器，栅极连接CPU。

进一步地，CPU通过第二控制器连接电池组。所述第二控制器采用P沟道MOS晶体管，源极连接三绕组变压器的第4抽头，漏极连接电池组，栅极连接CPU。

进一步地，CPU通过第三控制器连接超级电容。所述第三控制器采用P沟道MOS晶体管，源极连接超级电容，漏极连接三绕组变压器的第6抽头，栅极连接CPU。

进一步地，CPU通过控制单元连接用电设备。

本发明的另一个技术方案是超级电容和电池复合的供电系统的供电方法，包括如下步骤：

S1、AC/DC转换器连接市电后，给超级电容充电，该超级电容给电池组充电；

S2、超级电容给用电设备供电，所述电池组给超级电容供电；以及

S3、供电系统待机。

进一步地，步骤S1包括如下步骤：

S101、AC/DC转换器给超级电容充直流电；

S102、CPU持续检测超级电容的电压，当超级电容的电压没有达到30V时，超级电容拒绝对外供电；当超级电容的电压达到或超过30V时，CPU控制超级电容开始给电池组供电；以及

S103、CPU持续检测电池组的电量，电池组充电不足100%时，CPU控制超级电容继续给电池组充电；电池组充电至100%时，AC/DC转换器给超级电容浮充。

进一步地，步骤S2包括如下步骤：

S201、超级电容给用电设备供电；

S202、CPU持续检测超级电容的电压，当超级电容的电压低于18V时，CPU控制电池组通过双向DC/DC变换器给超级电容充电；当超级电容的电压等于或高于18V时，CPU控制超级电容继续给用电设备供电；以及

S203、CPU持续检测电池组的电量，当电池组放出的电量达到60%时，CPU给出电量不足的预警，将AC/DC转换器在15min之内接入市电；当电池组放出的电量少于60%时，CPU控制电池组给超级电容继续供电。