一種復(fù)合啟動電源及其電路控制方法
【專利摘要】一種復(fù)合啟動電源及其電路控制方法，其超級電容器模組與啟動電機和充電機連接；充電器與超級電容器模組連接；電池模組通過DC/DC模塊與超級電容器模組雙向連接；DC/DC模塊和充電器與超級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)合啟動電源的電路控制方法能夠很好的解決各種情況，包括當有市電供應(yīng)時；當沒有市電供應(yīng)時；當啟動電機啟動時；當檢測到充電器沒有市電供應(yīng)或電池模組沒有接入系統(tǒng)時，或電池模組接入系統(tǒng)但電壓低于設(shè)定值時；該產(chǎn)品是超級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)合能量儲存裝置及其電路控制方法，尤其是一種由超級電容器模組與鋰電池模組或鉛酸電池模組構(gòu)成的復(fù)合啟動電源及其電路控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前啟動內(nèi)燃機或柴油內(nèi)燃機或發(fā)電機常用的啟動電源為鉛酸蓄電池，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)燃機的啟動提供瞬間功率支持，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；同時，鉛酸電池中的主要成分鉛是重金屬，對環(huán)境有嚴重危害，電解液是硫酸的水溶液，硫酸不僅對環(huán)境有危害，還有很強的腐蝕作用，對周邊設(shè)備和裝置造成破壞。普通的鉛酸蓄電池在使用時要經(jīng)常加水，維護頻繁，使用壽命短，需要經(jīng)常更換。使鉛酸蓄電池對環(huán)境的污染和使用成本更大。
[0003]鋰電池相對于鉛酸電池，在容量和對環(huán)境有多方面具有優(yōu)勢，但在安全性和使用壽命方面，不能滿足啟動電源的要求，特別是對于內(nèi)燃機啟動等運用場所不確定的情況下，鋰電池的安全性和使用壽命更難保證，同時，鋰電池也不能頻繁的進行大電流放電。
[0004]由于超級電容具有大功率放電和低溫性能好的特點，在內(nèi)燃機啟動，柴油內(nèi)燃機或發(fā)電機啟動等需要大功率，瞬間放電的場合具有很大的運用價值。但由于超級電容器容量較小，較難支撐多次的大電流的放電，為了保障能夠成功的啟動相關(guān)設(shè)備，需要加大超級電容器模組的容量，這樣成本就會增加。
[0005]此外，超級電容容量小，本身的自放電比較大，在長時間閑置的情況下，電壓降低較快，單靠超級電容模組來替代目前的鉛酸蓄電池的運用，還有較大難度。目前超級電容的啟動模組主要用來應(yīng)急啟動，作為常用的內(nèi)燃機或柴油內(nèi)燃機或發(fā)電機的啟動模組還沒有對應(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)合啟動電源及其電路控制方法，進一步講通過一種控制方法使超級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)勢互補，發(fā)揮各自的長處，實現(xiàn)環(huán)保、安全、可靠，啟動相關(guān)設(shè)備的電源產(chǎn)品。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種復(fù)合啟動電源，包括超級電容器模組、啟動電機、DC/DC模塊、充電器、控制電路、電池模組、充電機；所述的超級電容器模組與啟動電機和充電機連接；所述的充電器與超級電容器模組連接；所述的電池模組通過DC/DC模塊與超級電容器模組雙向連接；所述的DC/DC模塊和充電器與超級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電容器模組內(nèi)部。
[0009]作為本發(fā)明進一步的方案: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)明進一步的方案:所述的充電機為內(nèi)燃機或發(fā)電機自帶的充電機。
[0011]所述的復(fù)合啟動電源的電路控制方法，具體如下:
當有市電供應(yīng)時，充電器與超級電容器模組長期連接，為超級電容器模組充電到額定電壓，然后停止充電；由于超級電容器模組漏電流的原因，電壓會下降，當充電器檢測到超級電容器模組的電壓低于設(shè)定值時，充電器自動啟動充電；
當沒有市電供應(yīng)時，所述的電池模組通過DC/DC模塊為超級電容器模組提供能量；當啟動電機啟動時，所述的超級電容器模組為啟動電機提供啟動電流和功率，超級電容器模組電壓因此下降；當啟動電機帶動內(nèi)燃機或發(fā)電機啟動后，充電機為電池模組和超級電容器模組充電，使超級電容器模組和電池模組電壓達到一致，為下次啟動做準備；
當檢測到充電器沒有市電供應(yīng)或電池模組沒有接入系統(tǒng)時，或電池模組接入系統(tǒng)但電壓低于設(shè)定值時，所述的控制電路驅(qū)動開關(guān)Kl自動斷開充電器和DC/DC模塊與超級電容器模組的連接，以降低超級電容器模組的能量損耗，同時保護電池模組不被過放電。
[0012]作為本發(fā)明進一步的方案:所述的電池模組和充電器同時為超級電容器模組充電，或者單獨為超級電容器模組充電。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(I)由于本申請采用的是超級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)由于本申請考慮到交流充電和直流充電兩種方案，使超級電容模組的應(yīng)用靈活性加強，在不同工況下可采用不同的充電方式，增強了超級電容模組的使用性能。
[0015](3)由于本申請充電器或DC/DC模塊在沒有外接電源的情況下，可以自動斷開與超級電容器模組的連接，降低了電路閑置時由于能量的損耗，使超級電容器模組的能量能夠充分利用。
[0016](4)由于本申請考慮到復(fù)合產(chǎn)品在啟動柴油發(fā)電機后，發(fā)動機可以向超級電容器模組、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)燃機或柴油發(fā)電機的下次啟動做準備。
[0017](5)由于本申請考慮到當鋰電池模組或鉛酸電池模組的電壓低于設(shè)定值時，自動切斷與超級電容器模組的連接，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)合啟動電源的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1-超級電容器模組、2-啟動電機、3-DC/DC模塊、4-充電器、5-控制電路、6-電池模組、7-充電機。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。[0021]請參閱圖1，本發(fā)明實施例中，一種復(fù)合啟動電源，主要但不限于用來啟動內(nèi)燃機或發(fā)電機；其包括超級電容器模組1、啟動電機2、DC/DC模塊3、充電器4、控制電路5、電池模組6、充電機7 ;所述的超級電容器模組I與啟動電機2和充電機7連接，超級電容器模組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集成在超級電容器模組I內(nèi)部；所述的充電器4與超級電容器模組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與超級電容器模組I雙向連接，電池模組6的容量大、重量輕，能夠為超級電容器模組I提供能量；所述的DC/DC模塊3能實現(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，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7為內(nèi)燃機或發(fā)電機自帶的充電機。
[0023]所述復(fù)合啟動電源的電路控制方法，具體如下:
當有市電供應(yīng)時，充電器4與超級電容器模組I長期連接，為超級電容器模組I充電到額定電壓29.4V,然后停止充電；由于超級電容器模組I漏電流的原因，電壓會下降，當充電器4檢測到超級電容器模組I的電壓低于設(shè)定值27V時，充電器4自動啟動充電；這樣使超級電容器模組7電壓保持在工作電壓范圍內(nèi)，同時避免了電壓一直維持在高位，從而影響模組的使用壽命；
當沒有市電供應(yīng)時，所述的電池模組6通過DC/DC模塊3為超級電容器模組I提供能
量;
當啟動電機2啟動時，所述的超級電容器模組I為啟動電機2提供啟動電流和功率，超級電容器模組I電壓因此下降；當啟動電機2帶動內(nèi)燃機或發(fā)電機啟動后，充電機7為電池模組6和超級電容器模組I充電，使超級電容器模組I和電池模組6電壓達到一致，為下次啟動做準備；
當檢測到充電器4沒有市電供應(yīng)或電池模組6沒有接入系統(tǒng)時(比如更換安裝電池模組6時)，或電池模組6接入系統(tǒng)但電壓低于設(shè)定值時，所述的控制電路5驅(qū)動開關(guān)Kl自動斷開充電器4和DC/DC模塊3與超級電容器模組I的連接，以降低超級電容器模組I的能量損耗，同時保護電池模組6不被過放電。
[0024]所述的電池模組6和充電器4同時為超級電容器模組I充電，或者單獨為超級電容器模組I充電。
[0025]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(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現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實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記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0026]此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(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)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合啟動電源，其特征在于，包括超級電容器模組(I)、啟動電機(2)、DC/DC模塊(3)、充電器(4)、控制電路(5)、電池模組(6)、充電機(7);所述的超級電容器模組(I)與啟動電機(2)和充電機(7)連接；所述的充電器(4)與超級電容器模組(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)合啟動電源，其特征在于，所述的充電機(7)為內(nèi)燃機或發(fā)電機自帶的充電機。
5.一種如權(quán)利要求1-4任一所述的復(fù)合啟動電源的電路控制方法，其特征在于，具體如下: 當有市電供應(yīng)時，充電器(4)與超級電容器模組(I)長期連接，為超級電容器模組(I)充電到額定電壓，然后停止充電；由于超級電容器模組(I)漏電流的原因，電壓會下降，當充電器(4)檢測到超級電容器模組(I)的電壓低于設(shè)定值時，充電器(4)自動啟動充電； 當沒有市電供應(yīng)時，所述的電池模組(6 )通過DC/DC模塊(3 )為超級電容器模組(I)提供能量； 當啟動電機(2 )啟動時,所述的超級電容器模組(I)為啟動電機(2 )提供啟動電流和功率，超級電容器模組(I)電壓因此下降；當啟動電機(2)帶動內(nèi)燃機或發(fā)電機啟動后，充電機(7 )為電池模組(6 )和超級電容器模組(I)充電，使超級電容器模組(I)和電池模組(6 )電壓達到一致，為下次啟動做準備； 當檢測到充電器(4)沒有市電供應(yīng)或電池模組(6 )沒有接入系統(tǒng)時，或電池模組(6 )接入系統(tǒng)但電壓低于設(shè)定值時，所述的控制電路(5)驅(qū)動開關(guān)Kl自動斷開充電器(4)和DC/DC模塊(3)與超級電容器模組(I)的連接，以降低超級電容器模組(I)的能量損耗，同時保護電池模組(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)同時為超級電容器模組(I)充電，或者單獨為超級電容器模組(I)充電。
【文檔編號】H02J7/14GK103475055SQ201310403407
【公開日】2013年12月25日 申請日期: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 申請人:武漢威科奇新動力能源科技有限公司