專利名稱：應(yīng)用于脈沖電流負(fù)載的蓄電池和超級(jí)電容器的復(fù)合電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)能裝置，特別涉及一種將蓄電池和超級(jí)電容器相結(jié)合構(gòu)成復(fù)合電源的儲(chǔ)能裝置。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，數(shù)字移動(dòng)設(shè)備、電動(dòng)汽車、定向能武器等功率具有脈動(dòng)性的負(fù)載日益增多，其典型的特點(diǎn)是峰值功率較高，但平均功率較低，要求電源具有較高的功率輸出能力。傳統(tǒng)的蓄電池具有成本低、技術(shù)成熟、安全性高、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，但是其內(nèi)阻較大，比功率小，循環(huán)壽命短。超級(jí)電容器作為一種新型儲(chǔ)能裝置，憑借其高功率密度、優(yōu)異的瞬時(shí)充放電性能、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越多地受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。如果將超級(jí)電容器與蓄電池結(jié)合構(gòu)成復(fù)合電源，使得蓄電池比能量大和超級(jí)電容器比功率大的特點(diǎn)相結(jié)合，無(wú)疑會(huì)給電力儲(chǔ)能裝置帶來(lái)很大的性能提高。如果直接將蓄電池和超級(jí)電容器并聯(lián)，構(gòu)成被動(dòng)式復(fù)合電源，可有效減少蓄電池組在脈動(dòng)負(fù)載時(shí)輸出的最大電流，提高了系統(tǒng)的功率輸出能力。但是該結(jié)構(gòu)也存在著明顯的缺點(diǎn)，如蓄電池組、超級(jí)電容器組必須保持端電壓一致、設(shè)計(jì)上缺乏靈活性、端電壓隨著充放電過(guò)程變化較大、影響負(fù)載工作性能等。同時(shí)，如果在脈沖電流負(fù)載沖擊幅度較大時(shí)，被動(dòng)式結(jié)構(gòu)復(fù)合電源效果并不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)合電源存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于脈沖電流負(fù)載的蓄電池和超級(jí)電容器的復(fù)合電源，主要應(yīng)用于脈沖電流負(fù)載，該復(fù)合電源充分發(fā)揮了蓄電池比能量大和超級(jí)電容器比功率大的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案是:
應(yīng)用于脈沖電流負(fù)載的蓄電池和超級(jí)電容器的復(fù)合電源，包括蓄電池、超級(jí)電容器，還包括雙向DC-DC功率變換器，蓄電池通過(guò)雙向DC-DC功率變換器與超級(jí)電容器并聯(lián)。進(jìn)一步，所述雙向DC-DC功率變換器采用非隔離半橋結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，根據(jù)對(duì)蓄電池和超級(jí)電容器電壓匹配的需要，所述雙向DC-DC功率變換器設(shè)置為降壓式或升壓式。進(jìn)一步，在脈沖電流負(fù)載作用的情況下，雙向DC-DC變換器的控制目標(biāo)是使得變換器的輸出電流等于負(fù)載的平均電流，進(jìn)而確保蓄電池通過(guò)功率變換器以恒流輸出方式工作。本發(fā)明的有益效果是:
1、超級(jí)電容器和蓄電池的端電壓可以不同，因而在設(shè)計(jì)上有著較大的靈活性；
2、由于功率變換器將蓄電池的輸出電流限制到安全可靠的范圍，所以大大提高了系統(tǒng)的功率輸出能力；
3、蓄電池基本上以恒流輸出方式工作，優(yōu)化了蓄電池的放電過(guò)程；
4、功率變換器模塊采用雙向DC-DC變換器，拓?fù)錇榉歉綦x半橋結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)元器件數(shù)量少，造價(jià)低廉，沒(méi)有變壓器損耗，效率高，易于包裝和集成；
5、在脈沖電流負(fù)載作用的情況下，半主動(dòng)式結(jié)構(gòu)復(fù)合電源中蓄電池的放電電流比較平滑，蓄電池通過(guò)雙向DC-DC變換器以恒流方式工作，其放電過(guò)程得到了優(yōu)化，循環(huán)壽命得到延長(zhǎng)。


圖1是本發(fā)明的電路原理圖2是脈沖電流負(fù)載的分解圖3是雙向DC-DC功率變換器的電路圖4是雙向DC-DC功率變換器的控制原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明一種應(yīng)用于脈沖電流負(fù)載的蓄電池和超級(jí)電容器的復(fù)合電源的結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中，Baii為蓄電池；爲(wèi)為蓄電池的內(nèi)阻；UC為超級(jí)電容器，4為超級(jí)電容器的內(nèi)阻；Load為脈沖電 流負(fù)載。蓄電池通過(guò)雙向DC-DC功率變換器與超級(jí)電容器并聯(lián)，由于功率變換器的變流作用，可以控制蓄電池的充放電電流，從而提高復(fù)合電源的性能。根據(jù)實(shí)際情況，功率變換器可設(shè)置為降壓和升壓式，以對(duì)蓄電池和超級(jí)電容器進(jìn)行電壓匹配。脈沖電流負(fù)載的分解圖如圖2所示，所謂脈沖電流負(fù)載其特征就是在兩個(gè)電流水
平之間交替的周期性矩形脈沖序列，兩個(gè)電流水平量可表不為 』》和,周期為F ,占空比為￡)。記Ujkaz > Hjmr ,且可以為正數(shù)，零和負(fù)數(shù)。."、<t ^
權(quán)利要求
1.應(yīng)用于脈沖電流負(fù)載的蓄電池和超級(jí)電容器的復(fù)合電源，包括蓄電池、超級(jí)電容器，其特征在于:還包括雙向DC-DC功率變換器，蓄電池通過(guò)雙向DC-DC功率變換器與超級(jí)電容器并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于脈沖電流負(fù)載的蓄電池和超級(jí)電容器的復(fù)合電源，其特征在于:所述雙向DC-DC功率變換器采用非隔離半橋結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于脈沖電流負(fù)載的蓄電池和超級(jí)電容器的復(fù)合電源，其特征在于:根據(jù)對(duì)蓄電池和超級(jí)電容器電壓匹配的需要，所述雙向DC-DC功率變換器設(shè)置為降壓式或升壓式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于脈沖電流負(fù)載的蓄電池和超級(jí)電容器的復(fù)合電源，其特征在于:在脈沖電流負(fù)載作用的情況下，雙向DC-DC變換器的控制目標(biāo)是使得變換器的輸出電流等于負(fù)載的平均電流，進(jìn)而確保蓄電池通過(guò)功率變換器以恒流輸出方式工作。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于脈沖電流負(fù)載的蓄電池和超級(jí)電容器的復(fù)合電源，蓄電池通過(guò)雙向DC-DC變換器與超級(jí)電容器并聯(lián)，雙向DC-DC變換器的拓?fù)錇榉歉綦x半橋結(jié)構(gòu)，其控制目的是使得變換器的輸出電流等于負(fù)載的平均電流，進(jìn)而確保蓄電池通過(guò)功率變換器以恒流輸出方式工作。在脈沖電流負(fù)載作用的情況下，半主動(dòng)式結(jié)構(gòu)復(fù)合電源中蓄電池的放電電流比較平滑，蓄電池通過(guò)雙向DC-DC變換器以恒流方式工作，其放電過(guò)程得到了優(yōu)化，循環(huán)壽命得到延長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H02J7/34GK103138367SQ20131007744
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者孫玉坤, 王琪, 黃永紅 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)