專利名稱：一種超級電容間隙式充電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動汽車充電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超級電容間隙式充電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
插電式純電動汽車是通過地面充電機將電能充入車載的動力電池儲能系統(tǒng)，車輛就是利用了充入的電能將電能轉(zhuǎn)換成動能使車輛運行的?，F(xiàn)有技術(shù)由于充電時的電流不能做到足夠的大，因此，往往使整個充電過程顯得過于緩慢，有的甚至需要數(shù)小時，雖然動力型鋰電池或其它種類的電池具備快速充電的特征和能力，但很多應(yīng)用受到充電裝置瞬間大功率充電瓶頸的限制，從而無法在短時間內(nèi)完成整個充電過程。再者，充電機的能量取自于電網(wǎng)，研發(fā)大功率的充電裝置，還受到電網(wǎng)瞬間能力的局限，一般的高效高功率的充電機，其電流在幾百到數(shù)千安培，如此高的電流瞬間需求必然增加了電網(wǎng)輸配電的壓力和負擔；在一個局域性充電場中，都是一個充電機面對著一輛車， 在這些車輛同時啟動充電過程的瞬間必然會造成電網(wǎng)的負荷沖擊，嚴重時會使電網(wǎng)趨于癱瘓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超級電容間隙式充電系統(tǒng)，能夠在實現(xiàn)大功率充電的同時實現(xiàn)優(yōu)化的間隙式過程充電。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種超級電容間隙式充電系統(tǒng)，包括主控制器、電源轉(zhuǎn)換模塊、超級電容組模塊、快速充電裝置和車載電堆模塊，所述的主控制器分別與所述的電源轉(zhuǎn)換模塊、快速充電裝置和車載電堆模塊相連；所述的電源轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與輸入電源相連，輸出端與所述的超級電容組模塊的輸入端相連；所述的超級電容組模塊的輸出端與所述的快速充電裝置的輸入端相連；所述的快速充電裝置的輸出端通過與主控制器相連的開關(guān)與所述的車載電堆模塊的輸入端相連；所述的車載電堆模塊中設(shè)有間隙能量采集與分析子模塊。所述的超級電容組模塊的輸出端與所述的快速充電裝置的輸入端之間還設(shè)有可控接觸器；所述的可控接觸器的控制端與所述的主控制器相連。所述的主控制器由FPGA芯片和DSP芯片組成。所述的電源轉(zhuǎn)換模塊為AC/DC電源模塊或DC/DC電源模塊。所述的快速充電裝置為由正激變換器構(gòu)成的DC/DC電源模塊。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果本發(fā)明將提供瞬間功率電流的由超級電容來承擔，傳統(tǒng)電網(wǎng)線路只需提供能力范圍的負荷即可，如此充分利用了超級電容所具有的高功率特征，將電網(wǎng)給予的能量先存放于超級電容中。同時利用超級電容的快速充電能力，結(jié)合利用硬件的動態(tài)監(jiān)測，算法參數(shù)調(diào)節(jié)， 以完成快速充電的過程，以使充電電量達到最大化。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2是本發(fā)明中快速充電裝置的電路圖；圖3是本發(fā)明中快速充電裝置的原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明的實施方式涉及一種超級電容間隙式充電系統(tǒng)，如圖1所示，包括主控制器1、電源轉(zhuǎn)換模塊3、超級電容組模塊4、快速充電裝置5和車載電堆模塊7，所述的主控制器1分別與所述的電源轉(zhuǎn)換模塊3、快速充電裝置5和車載電堆模塊7相連；所述的電源轉(zhuǎn)換模塊3的輸入端與輸入電源2相連，輸出端與所述的超級電容組模塊4的輸入端相連；所述的超級電容組模塊4的輸出端與所述的快速充電裝置5的輸入端相連；所述的快速充電裝置5的輸出端通過與主控制器1相連的開關(guān)9與所述的車載電堆模塊7的輸入端相連； 所述的車載電堆模塊7中設(shè)有間隙能量采集與分析子模塊8。其中，主控制器1由FPGA芯片和DSP芯片組成，用于向電源轉(zhuǎn)換模塊3、快速充電裝置5和車載電堆模塊7發(fā)出控制信息，并采集上述裝置或模塊的數(shù)據(jù)，同時實現(xiàn)算法。電源轉(zhuǎn)換模塊3用于將輸入電源2轉(zhuǎn)換為直流電源，電源轉(zhuǎn)換模塊3為AC/DC電源模塊或DC/DC電源模塊，具體為何種電源模塊取決于輸入電源2，當輸入電源2為交流電時，電源轉(zhuǎn)換模塊3為AC/DC電源模塊，當輸入電源 2為直流電時，電源轉(zhuǎn)換模塊3為DC/DC電源模塊。超級電容組模塊4由多個串聯(lián)的超級電容組成，用于將電源轉(zhuǎn)換模塊3轉(zhuǎn)換后得到的直流電進行儲存，由于多個串聯(lián)的超級電容具有在瞬間釋放數(shù)千安培電流的能力，從而可提供快速充電所必須的能量?？焖俪潆娧b置5用于對車載電堆模塊7進行充電，其充電過程有二大特征第一，能實現(xiàn)快速、大功率、 大能量的快充；第二，充電過程受控于車載電池管理系統(tǒng)提供的優(yōu)化動態(tài)參數(shù)。車載電堆模塊7由車載的超級電容和動力鋰電池構(gòu)成，用于為電動汽車提供動力源。間隙能量采集與分析子模塊8由啟動大電流的啟動信號與算法相配合進行實施。即當有瞬間大功率電流啟動時，間隙能量采集與分析子模塊8將對充入電池的能量進行快速計量，并對計量到的數(shù)據(jù)進行分析得出優(yōu)化的算法因子，主控制器1則給出下一個間隙周期的參數(shù)。開關(guān)9用于連通或斷開快速充電裝置5和車載電堆模塊7之間的電流輸送，當充電過程處于停滯間隙中時，開關(guān)9處于斷路狀態(tài)，以使電池具有高阻的外部特征，從而使車載電堆模塊7的間隙過程更為充分。在為超級電容組模塊4中的超級電容進行充電時，為了避免大功率的能量直接沖擊快速充電裝置5，需要在超級電容組模塊4的輸出端與快速充電裝置5的輸入端之間設(shè)有可控接觸器6，該可控接觸器6的控制端與主控制器1相連，當在為超級電容組模塊4中的超級電容進行充電時，主控制器1控制該可控接觸器6打開即可防止大功率的能量直接沖擊快速充電裝置5。所述的快速充電裝置為由正激變換器構(gòu)成的DC/DC電源模塊，其電路圖如圖2所示，圖中，電壓輸入端通過RC濾波電路與Buck型DC/DC主回路的第三管腳相連；Buck型DC/ DC主回路的第一管腳通過LC濾波電路與電壓輸出端相連。其原理圖如圖3所示。本發(fā)明為了防止在充電過程中造成對電網(wǎng)的干擾和影響加入了超級電容組模塊， 在超級電容組模塊加入后就能做到瞬間的大電流大功率輸出，同時又植入了間隙充電的理念，在車載電堆模塊(即車載電池的管理系統(tǒng))中，將采集瞬間功率的啟動電以及所接收的瞬間電量，并以此為基礎(chǔ)，得到動態(tài)的優(yōu)化參數(shù)值，從而進一步保證了充電過程的更加科學(xué)合理。在啟動充電過程的開始，首先由電網(wǎng)的電能實現(xiàn)對超級電容組模塊中的超級電容進行充電，主控制器控制可控接觸器處于斷開狀態(tài)，整個充電過程由預(yù)先設(shè)置的功率，實現(xiàn)低速充電。當超級電容組模塊中的超級電容的電量被充滿的時候，主控制器控制可控接觸器閉合，并啟動快速充電裝置，充電系統(tǒng)實現(xiàn)瞬間的大電流、大功率的充電，其瞬間超級電容上的電流將可以達到數(shù)千安培，其峰值電流是可控可調(diào)，并得到系統(tǒng)的優(yōu)化組合。車載電堆模塊給出的信息是與當時電池的動態(tài)信息有關(guān)，其調(diào)節(jié)過程將受控于此。同時間隙能量采集與分析子模塊檢測到有瞬間大功率電流啟動時，主控制器控制開關(guān)打開，以切斷被充電的電池組，從而產(chǎn)生一個間隙過程，此時間隙能量采集與分析子模塊將對充入電池的能量進行快速計量，并分析得出優(yōu)化的算法因子，由主控制器給出下一個間隙周期的參數(shù) (即調(diào)節(jié)的間隙頻率以及所控制的電流)，從而使充電電量達到最大化。需要說明的是，快速充電裝置在充電過程中同樣也受限于超級電容組模塊中超級電容的能量，當隨著充電時間的推移，超級電容組模塊中超級電容的電壓和能量趨于下降態(tài)勢，為了再次對超級電容補充能量，系統(tǒng)將控制電源轉(zhuǎn)換模塊進入運行狀態(tài)，以滿足在快速充電裝置運行，此時只需適度提供小功率能量即可(其算法由主控制器實施)。不難發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明在充電機裝置的瞬間可控充電能力從數(shù)百安培上升至上千安培時，在整個充電時段內(nèi)可以根據(jù)電池的優(yōu)化充電過程曲線對電池進行充電。本發(fā)明在快速的充電過程中，大電流、高功率的傳遞過程符合電池的優(yōu)化曲線，在基本調(diào)節(jié)控制模式下實現(xiàn)間隙的時間可調(diào)、間隙的功率可調(diào)，而且其調(diào)整過程是基于前一個時段的充電電量為對比的，因此本發(fā)明利用了超級電容的快速充電能力，結(jié)合利用硬件的動態(tài)監(jiān)測，算法參數(shù)調(diào)節(jié)，完成快速充電的過程。
權(quán)利要求
1.一種超級電容間隙式充電系統(tǒng)，包括主控制器(1)、電源轉(zhuǎn)換模塊(3)、超級電容組模塊G)、快速充電裝置( 和車載電堆模塊(7)，其特征在于，所述的主控制器(1)分別與所述的電源轉(zhuǎn)換模塊(3)、快速充電裝置( 和車載電堆模塊(7)相連；所述的電源轉(zhuǎn)換模塊⑶的輸入端與輸入電源⑵相連，輸出端與所述的超級電容組模塊⑷的輸入端相連； 所述的超級電容組模塊的輸出端與所述的快速充電裝置(5)的輸入端相連；所述的快速充電裝置( 的輸出端通過與所述的主控制器(1)相連的開關(guān)(9)與所述的車載電堆模塊(7)的輸入端相連；所述的車載電堆模塊(7)中設(shè)有間隙能量采集與分析子模塊(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容間隙式充電系統(tǒng)，其特征在于，所述的超級電容組模塊的輸出端與所述的快速充電裝置(5)的輸入端之間還設(shè)有可控接觸器(6)；所述的可控接觸器(6)的控制端與所述的主控制器⑴相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容間隙式充電系統(tǒng)，其特征在于，所述的主控制器(1) 由FPGA芯片和DSP芯片組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容間隙式充電系統(tǒng)，其特征在于，所述的電源轉(zhuǎn)換模塊(3)為AC/DC電源模塊或DC/DC電源模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容間隙式充電系統(tǒng)，其特征在于，所述的快速充電裝置(5)為由正激變換器構(gòu)成的DC/DC電源模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超級電容間隙式充電系統(tǒng)，包括主控制器、電源轉(zhuǎn)換模塊、超級電容組模塊、快速充電裝置和車載電堆模塊，所述的主控制器分別與所述的電源轉(zhuǎn)換模塊、快速充電裝置和車載電堆模塊相連；所述的電源轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與輸入電源相連，輸出端與所述的超級電容組模塊的輸入端相連；所述的超級電容組模塊的輸出端與所述的快速充電裝置的輸入端相連；所述的快速充電裝置的輸出端通過與主控制器相連的開關(guān)與所述的車載電堆模塊的輸入端相連；所述的車載電堆模塊中設(shè)有間隙能量采集與分析子模塊。本發(fā)明能夠在實現(xiàn)大功率充電的同時實現(xiàn)優(yōu)化的間隙式過程充電，以使充電電量達到最大化。
文檔編號H02J7/02GK102163859SQ20111011813
公開日2011年8月24日 申請日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者帥鴻元, 陸政德 申請人:上海三玖電氣設(shè)備有限公司