一種復合電源管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種復合電源管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括主控模塊1、蓄電池從控模塊2、超級電容從控模塊3、母線電壓電流監(jiān)測傳感器模塊4、雙向DC/DC變換模塊5、內(nèi)部總線6、外部總線7、蓄電池8、超級電容9、直流母線10，本發(fā)明不僅可以滿足高電壓輸出，而且在系統(tǒng)需要大功率輸出時超級電容組發(fā)揮作用，保護蓄電池，防止其過充過放，提高系統(tǒng)性能。
【專利說明】—種復合電源管理系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復合電源管理系統(tǒng)，尤其涉及應用于蓄電池與超級電容組成的復合電源管理系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前，在電動汽車電源系統(tǒng)中通常采用將多個單體電池通過串并聯(lián)組合在一起組成電池組進行供電。電池的能量密度高，可以作為電動汽車的主動力源為電動汽車供電。但是，電池在大電流放電的情況下，壽命將急劇縮短。相較于電池，超級電容具有功率密度高，工作溫度范圍寬，使用壽命長等優(yōu)點。在電池無法提供瞬時大電流的情況下，可以很好的彌補它的缺點，起到削峰填谷的作用。將電池與超級電容組合構成復合電源系統(tǒng)將有效的改善系統(tǒng)的性能。
[0003]現(xiàn)有專利一種二次電池與超級電容混合儲能管理系統(tǒng)(專利號:201210356596.X)中將每一組電池和超級電容都與雙向變換器相連，雖然提高了系統(tǒng)的調(diào)控能力，但過多的雙向變換器不僅增加了成本，也使結構復雜，控制難度增加。該專利中將電池組和超級電容組交錯排列連接到直流母線上，并且根據(jù)電池組和超級電容組的狀態(tài)調(diào)整接到母線上的數(shù)量，這種結構的缺陷在于如果負載不是經(jīng)常工作于重載狀態(tài)，就會有大量電池組、超級電容組的閑置，造成能量的浪費?，F(xiàn)有專利電動車輛儲能裝置管理系統(tǒng)(專利號:200920204489.9)中只用到一組超級電容，如果要實現(xiàn)高電壓輸出就需要串接大量超級電容，這樣從控制器負擔過重，使結構復雜，控制難度增加。而且該專利中并沒有母線電流電壓監(jiān)測裝置，無法獲取準確的母線電流電壓信息，進而不能準確估算剩余電量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有電源管理系統(tǒng)中結構復雜，控制難度大，不宜實現(xiàn)高電壓輸出，提供一種復合電源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對高電壓、大功率輸出。
[0005]為了解決上述問題本發(fā)明采用的技術方案是:該系統(tǒng)包括主控模塊1、蓄電池從控模塊2、超級電容從控模塊3、母線電壓電流監(jiān)測傳感器模塊4、雙向DC/DC變換模塊5、內(nèi)部總線6、外部總線7、蓄電池8、超級電容9、直流母線10，所述蓄電池從控模塊2由N個蓄電池從控子模塊組成，超級電容從控模塊3由N個超級電容從控子模塊組成，蓄電池8由N個蓄電池組構成，超級電容9由N個超級電容組構成，所述蓄電池從控模塊2、超級電容從控模塊3、雙向DC/DC變換模塊5通過內(nèi)部總線6與主控模塊1通訊，主控模塊1通過外部總線7與外部設備11通訊，所述蓄電池從控子模塊與蓄電池組對應相連，N個蓄電池組串聯(lián)連接，然后連到直流母線10上，所述每個蓄電池組為至少2個蓄電池串聯(lián)和/或并聯(lián)組成，所述超級電容從控子模塊與超級電容組對應相連，N個超級電容組串聯(lián)連接，然后與雙向DC/DC變換模塊5相連，然后連到直流母線10上，所述每個超級電容組為至少2個超級電容串聯(lián)和/或并聯(lián)組成，所述母線電壓電流監(jiān)測傳感器模塊4與主控模塊1電連接，上述符號中的N均為1、2、…N，N為自然數(shù)。
[0006]本發(fā)明采用的進一步技術方案是:所述主控模塊I包括母線電壓電流采集模塊
1.1、內(nèi)部總線接口模塊1.2、外部總線接口模塊1.3、S0C估算模塊1.4、安全保護模塊1.5、電源模塊1.6、主控模塊控制單元1.7。
[0007]本發(fā)明采用的進一步技術方案是:所述蓄電池從控模塊2，包括電壓信號采集模塊2.1、溫度信號采集模塊2.2、內(nèi)部總線接口模塊2.3、電風扇驅(qū)動模塊2.4、均衡控制模塊
2.5、安全保護模塊2.6、電源模塊2.7、蓄電池從控子模塊控制單元2.8，其中電壓信號采集模塊2.1、溫度信號采集模塊2.2、內(nèi)部總線接口模塊2.3、電風扇驅(qū)動模塊2.4、均衡控制模塊2.5、安全保護模塊2.6、電源模塊2.7均與蓄電池從控子模塊控制單元2.8電連接。
[0008]本發(fā)明采用的進一步技術方案是:所述超級電容從控模塊3，包括電壓信號采集模塊3.1、溫度信號采集模塊3.2、內(nèi)部總線接口模塊3.3、電風扇驅(qū)動模塊3.4、電源模塊
3.5、超級電容從控子模塊控制單元3.6，其中電壓信號采集模塊3.1、溫度信號采集模塊
3.2、內(nèi)部總線接口模塊3.3、電風扇驅(qū)動模塊3.4、電源模塊3.5均與超級電容從控子模塊控制單元3.6電連接。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有電源管理系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)點:
1.由于N個蓄電池組串聯(lián)連接，然后連到直流母線上，N個超級電容組串聯(lián)連接，然后與雙向DC/DC變換模塊相連，然后連到直流母線上，因此不僅可以滿足高電壓輸出，而且在系統(tǒng)需要大功率輸出時超級電容組發(fā)揮作用，保護蓄電池，防止其過充過放，提高系統(tǒng)性倉泛。
[0010]2.系統(tǒng)只在所有超級電容組串聯(lián)后連接一個雙向DC/DC變換器，減少了功率損耗的同時也節(jié)約了成本，控制簡單。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是一種復合電源管理系統(tǒng)的結構框圖；
圖2是一種復合電源管理系統(tǒng)的主控模塊結構框圖；
圖3是一種復合電源管理系統(tǒng)的蓄電池從控子模塊之一結構框圖；
圖4是一種復合電源管理系統(tǒng)的超級電容從控子模塊之一結構框圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步詳細說明。
[0013]如圖1所示，該系統(tǒng)包括主控模塊1、蓄電池從控模塊2、超級電容從控模塊3、母線電壓電流監(jiān)測傳感器模塊4、雙向DC/DC變換模塊5、內(nèi)部總線6、外部總線7、蓄電池8、超級電容9、直流母線10。其中蓄電池尤以鋰離子蓄電池為最佳，但不僅限于鋰離子蓄電池。
[0014]主控模塊1、蓄電池從控模塊2、超級電容從控模塊3、雙向DC/DC變換模塊5通過內(nèi)部總線6進行通訊，主控模塊I通過外部總線7與外部設備11通訊。其中外部設備主要是指整車控制器、充電機、儀表盤等。
[0015]蓄電池從控子模塊I與蓄電池I相連，蓄電池從控子模塊2與蓄電池組2相連，以此類推，蓄電池從控子模塊N與蓄電池組N相連。蓄電池從控子模塊控制蓄電池組并且可采集蓄電池組數(shù)據(jù)。N個蓄電池組串聯(lián)連接，然后連到直流母線10上，其中蓄電池組內(nèi)各單體蓄電池之間串聯(lián)連接。
[0016]超級電容從控子模塊1與超級電容1相連，超級電容從控子模塊2與超級電容組2相連，以此類推，超級電容從控子模塊N與超級電容組N相連。超級電容從控子模塊控制超級電容組并且可采集超級電容組數(shù)據(jù)，N個超級電容組串聯(lián)連接，然后與雙向DC/DC變換模塊5相連，然后連到直流母線10上。其中超級電容組內(nèi)各單體超級電容之間串聯(lián)連接。
[0017]母線電壓電流監(jiān)測傳感器模塊4與主控模塊1電連接，并且可由主控模塊1采集數(shù)據(jù)，直流母線兩端通過充電接口與充電機連接和通過負載接口與電機控制器連接給電機供電。
[0018]雙向DC/DC變換模塊5受主控模塊1控制，或受超級電容從控子模塊1控制，或受超級電容從控子模塊2控制，以此類推，或受超級電容從控子模塊N控制。
[0019]如圖2所示，主控模塊1包括母線電壓電流采集模塊1.1、內(nèi)部總線接口模塊1.2、外部總線接口模塊1.3、S0C估算模塊1.4、安全保護模塊1.5、電源模塊1.6、主控模塊控制單元1.7。
[0020]主控模塊控制單元1.7通過內(nèi)部總線接口模塊1.2接收蓄電池從控模塊2、超級電容從控模塊3發(fā)送的各單體蓄電池和各單體超級電容電壓、各蓄電池組和各超級電容組總電壓以及各箱體的整體溫度。通過母線電壓電流采集模塊1.1監(jiān)測母線總電壓和總電流，當接收到母線電壓或者電流超過安全閾值時，通過安全保護模塊1.5通過控制繼電器對系統(tǒng)進行緊急處理，確保系統(tǒng)安全。并且利用實時接收到的總電壓和總電流數(shù)據(jù)，結合其他參數(shù)值，通過S0C估算模塊1.4對S0C值進行分析估算。電源模塊1.6是為主控模塊控制單元1.7提供穩(wěn)定的電源。
[0021]如圖3所示，蓄電池從控子模塊包括電壓信號采集模塊2.1、溫度信號采集模塊2.2、內(nèi)部總線接口模塊2.3、電風扇驅(qū)動模塊2.4、均衡控制模塊2.5、安全保護模塊2.6、電源模塊2.7、蓄電池從控子模塊控制單元2.8。
[0022]電壓信號采集模塊2.1和溫度信號采集模塊2.2用來采集各單體蓄電池和各蓄電池組總電壓以及各箱體的整體溫度，并且通過內(nèi)部總線接口模塊2.3與主控模塊1進行通訊。當溫度超過設定閾值時電風扇驅(qū)動模塊2.4驅(qū)動電風扇為箱體降溫。均衡控制模塊2.5用來保證單體電池之間的均衡，防止蓄電池組出現(xiàn)過充電和過放電現(xiàn)象，以延長蓄電池使用壽命。為了防止蓄電池組因大電壓和大電流造成系統(tǒng)損壞，安全保護模塊2.6將通過控制繼電器來斷開電路實現(xiàn)緊急保護措施。電源模塊2.7為蓄電池從控子模塊控制單元
2.8提供電源。
[0023]如圖4所示，超級電容從控子模塊，包括電壓信號采集模塊3.1、溫度信號采集模塊3.2、內(nèi)部總線接口模塊3.3、電風扇驅(qū)動模塊3.4、電源模塊3.5、超級電容從控子模塊控制單元3.6。
[0024]電壓信號采集模塊3.1和溫度信號采集模塊3.2用來采集各單體超級電容和各超級電容組總電壓以及各箱體的整體溫度，并且通過內(nèi)部總線接口模塊3.3與主控模塊控制單元1.7進行通訊。當溫度超過設定閾值時電風扇驅(qū)動模塊2.4驅(qū)動電風扇為箱體降溫。電源模塊3.5是為超級電容從控子模塊控制單元3.6提供穩(wěn)定的電源。
【權利要求】
1.一種復合電源管理系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括主控模塊(I)、蓄電池從控模塊(2 )、超級電容從控模塊(3 )、母線電壓電流監(jiān)測傳感器模塊(4 )、雙向DC/DC變換模塊(5 )、內(nèi)部總線(6)、外部總線(7)、蓄電池(8)、超級電容(9)、直流母線(10)，所述蓄電池從控模塊(2)由N個蓄電池從控子模塊組成，超級電容從控模塊(3)由N個超級電容從控子模塊組成，蓄電池(8)由N個蓄電池組構成，超級電容(9)由N個超級電容組構成，所述蓄電池從控模塊(2 )、超級電容從控模塊(3 )、雙向DC/DC變換模塊(5 )通過內(nèi)部總線(6 )與主控模塊(I)通訊，主控模塊(I)通過外部總線(7 )與外部設備(11)通訊，所述蓄電池從控子模塊與蓄電池組對應相連，N個蓄電池組串聯(lián)連接，然后連到直流母線(10)上,所述每個蓄電池組為至少2個蓄電池串聯(lián)和/或并聯(lián)組成，所述超級電容從控子模塊與超級電容組對應相連，N個超級電容組串聯(lián)連接，然后與雙向DC/DC變換模塊(5)相連，然后連到直流母線(10)上，所述每個超級電容組為至少2個超級電容串聯(lián)和/或并聯(lián)組成，所述母線電壓電流監(jiān)測傳感器模塊(4)與主控模塊(I)電連接，上述符號中的N均為1、2、…N，N為自然數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種復合電源管理系統(tǒng)，其特征在于:所述主控模塊(I)包括母線電壓電流采集模塊(1.1)、內(nèi)部總線接口模塊(1.2 )、外部總線接口模塊(1.3 )、SOC估算模塊(1.4 )、安全保護模塊(1.5 )、電源模塊(1.6 )、主控模塊控制單元(1.7)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種復合電源管理系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄電池從控子模塊，包括電壓信號采集模塊(2.1)、溫度信號采集模塊(2.2)、內(nèi)部總線接口模塊(2.3)、電風扇驅(qū)動模塊(2.4)、均衡控制模塊(2.5)、安全保護模塊(2.6)、電源模塊(2.7)、蓄電池從控子模塊控制單元(2.8)，其中電壓信號采集模塊(2.1)、溫度信號采集模塊(2.2)、內(nèi)部總線接口模塊(2.3)、電風扇驅(qū)動模塊(2.4)、均衡控制模塊(2.5)、安全保護模塊(2.6)、電源模塊(2.7)均與蓄電池從控子模塊控制單元(2.8)電連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種復合電源管理系統(tǒng)，其特征在于:所述超級電容從控子模塊，包括電壓信號采集模塊(3.1)、溫度信號采集模塊(3.2)、內(nèi)部總線接口模塊(3.3)、電風扇驅(qū)動模塊(3.4)、電源模塊(3.5)、超級電容從控子模塊控制單元(3.6)，其中電壓信號采集模塊(3.1)、溫度信號采集模塊(3.2)、內(nèi)部總線接口模塊(3.3)、電風扇驅(qū)動模塊(3.4)、電源模塊(3.5)均與超級電容從控子模塊控制單元(3.6)電連接。
【文檔編號】H02J7/34GK104300660SQ201410537502
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權日:2014年10月13日
【發(fā)明者】張彥會, 張斌 申請人:柳州惠林科技有限責任公司