专利名称：超级电容与蓄电池混合模组的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电源技术领域，特别涉及一种在电动车，电动自行车，汽车启动等领域应用的超级电容与蓄电池混合模组。
背景技术：
超级电容虽然有众多突出优点，但超级电容器的能量密度偏低,约为
铅酸蓄电池的20% ,实现大容量储能较为困难。如果将超级电容器与蓄电池混合使用,使蓄电池能量密度大和超级电容器功率密度大、循环寿命长的特点相结合,将会给储能系统的性能带来很大提高。超级电容器与蓄电池并联使用,能够增大储能系统的功率,降低蓄电池内部损耗,延长放电时间,增加使用寿命,还可以縮小储能装置的体积以改善经济性能。目前,混合储能在电动汽车、独立光伏系统、移动通信等领域的应用或研究已经出现。
但是在超级电容器组内阻较大的情况下，如果不经控制将超级电容器模组与直流母线并联使用，会出现模组分流较小的情况。如果控制策略不当，同样会导致模组无法释放较大电流。电容模组如果无法释放较大电流，就无法实现重负荷使用电容承担峰值功率的目的。
发明内容
本实用新型的目的在于针对以上超级电容与蓄电池模组混合使用的问题发明了 一种能够同时发挥蓄电池能量密度大和超级电容器功率密度大优点的超级电容与蓄电池混合模组。
本实用新型是这样实现的蓄电池组P1正极与等效电阻R1相连接，
等效电阻Rl异端与电感Ll左侧端连接，电感Ll右侧端与MOSFET开关管Q1端子D连接，电感L1右侧端子同时与电容C1连接，MOSFET开关管Q1的端子S与电感L2连接，开关管Q1的端子S同时与二接管Dl连接。开关管Ql的端子G与控制单元模块Ul的端子6相连接；电感L2与电阻R3串联连接后接入电动机开关Jl左侧；电感Jl右侧与电动机S1连接；超级电容C2与电阻R2串联后与电动机S1支路并联；蓄电池组Pl负极与电阻R4左侧端子连接；电阻R4右侧端点与电容Cl一端连接，与控制单元模块U1模块端子3连接，与二极管D1正向端连接，与超级电容C2负端连接。
所述的蓄电池包括铅酸电池，铅酸电池组，锂电池，锂电池组。所述的超级电容器C2为串联或并联，直接连接或通过均压电路连接的超级电容器模组。
本实用新型的优点在于，通过一个二端口网络与蓄电池和超级电容器连接。也就是蓄电池与控制电路输入端口连接，超级电容与控制电路输出端口连接。其中控制电路由电感L1、 L2、 MOSFET开关管Q1、控制单元模块U1主要元件构成。当负荷出现峰值功率时，控制电路控制蓄电池恒流输出，由超级电容器提供峰值电流，当负荷处于正常工作状态，控制电路控制蓄电池承担基干电流。当负荷处于再生发电状态，控制电路控制超级电容与蓄电池回收再生能量。本实用新型与现有技术比较，具有价格低廉、结构简单、适应性强、可靠性高的特点。本技术与气参数设计确定后，不必修改应用 对象的电气电路结构，具有普遍使用性强，便于安装改造的特点。本实 用新型可以直接应用于电动摩托车，电动汽车电路中。通过参数修改， 还适用于其它功率波动的蓄电池应用场合。
图1是本实用新型的电路图2为控制单元模块U1相关接线具体实施方式
以下结合附图详细说明如图所示，其中蓄电池组与控制电路输入 端口相连接。超级电容器与控制电路输出端口相连接。控制电路包括主
电气电路，控制单元模块U1，采样电阻R4组成。其中采样电阻R4直 接连接在蓄电池P1负极。MOSFET开关管Ql串联连接在直流母线上， 用于控制蓄电池输出电流。控制逻辑电路由控制模块和外围电路组成， 控制电路可以根据采样电流值控制蓄电池输出电流大小。控制电路由电 源模块供电。控制电路可以根据需要设定或调节蓄电池输出电流。其中 蓄电池组Pl正极与等效电阻Rl相连接，电阻Rl异端与Ll左侧连接。 电感Ll右侧端与MOSFET开关管Ql的端子D连接。电感Ll右侧端 子同时与电容Cl连接。MOSFET开关管Ql的端子S与电感线圈L2连 接。开关管Ql端子S同时与二极管Dl连接。开关管Ql的端子G与控 制单元模块Ul的端子6相连接。L2端子与电阻R3串联连接后接入电 动机开关J1左侧。开关J1右侧与电动机S1连接。超级电容C2与电阻 R2串联后与电动机支路并联。蓄电池组负极与电阻R4左侧端子连接。电阻R4右侧端点与电容Cl 一端连接，与控制单元模块Ul的端子3连 接，与二极管D1正向端连接，与超级电容C2负端连接。
图2是本实用新型的Ul模块的具体接线。控制单元模块U1的端 子3与电阻R4右侧端子连接。控制单元模块Ul的端子4与电阻R5下 端，电容C3上端连接。电容C3下端与电源地连接。控制单元模块U1 的端子8与电阻R5上端连接。控制单元模块Ul的端子7与电源正极连 接，控制单元模块Ul的端子6与MOSFET开关管的Ql端子G连接。
工作过程说明
本技术根据电源实际工况确定蓄电池电流上限。开始工作之后，蓄 电池电流快速上升。采样电阻R4将电流值输送到控制模块，当电流达 到设定值，控制电路自动判断，控制M0SFET开关管Q1限制蓄电池P1 输出电流。电感L1、电感L2对蓄电^P1输出进行滤波。蓄电池P1基 本保持恒流输出。当负荷电流超过设定电流值，MOSFET开关管Ql关 闭，由超级电容器向负荷回路供电。功率波动过程结束，当负荷电流小 于设计恒定电流值，M0SFET开关管Q1打开，由蓄电池P1向电路供电， 同时向超级电容器C2充电。当直流母线电压升高，电路进入能量回收 阶段，MOSFET开关管Q1导通，由超级电容与蓄电池吸收升高的电压， 回收再生能量。
权利要求1、一种在电动车，电动自行车，汽车启动等领域应用的超级电容与蓄电池混合模组，其特征在于，蓄电池组(P1)正极与等效电阻(R1)相连接，等效电阻(R1)异端与电感(L1)左侧端连接，电感(L1)右侧端与开关管(Q1)的端子(D)连接，电感(L1)右侧端子同时与电容(C1)连接，开关管(Q1)的端子(S)与电感(L2)连接，开关管(Q1)的端子(S)同时与二接管(D1)连接；开关管(Q1)的端子(G)与控制单元模块(U1)的端子(6)相连接；电感(L2)端子与电阻(R3)串联连接后接入电动机开关(J1)左侧；电感(J1)右侧与电动机(S1)连接；超级电容(C2)与电阻(R2)串联后与电动机(S1)支路并联；蓄电池组(P1)负极与电阻(R4)左侧端子连接；电阻(R4)右侧端点与电容(C1)一端连接，与控制单元模块(U1)的端子(3)连接，与二极管(D1)正向端连接，与超级电容(C2)负端连接。
2、 根据权利要求1所说的一种超级电容与蓄电池混合模组，其 特征在于，控制单元模块(Ul)的端子(3)与电阻(R4)右侧端子 连接，控制单元模块(Ul)的端子(4)与电阻(R5)下端，电容(C3) 上端连接，电容(C3)下端与电源地连接；控制单元模块(Ul)的 端子(8)与电阻(R5)上端连接，控制单元模块(Ul)的端子(7) 与电源正极连接，控制单元模块(Ul)的端子(6)与开关管(Ql) 端子(G)连接。
3、根据权利要求1所说的一种超级电容与蓄电池混合模组，其特征在于，所述的蓄电池包括铅酸电池，铅酸电池组，锂电池，锂电池组，所述的超级电容器(C2)为串联或并联，直接连接或通过均压电路连接的超级电容器模组。
专利摘要一种在电动车，电动自行车，汽车启动等领域应用的超级电容与蓄电池混合模组，蓄电池组与控制电路输入端口相连接，超级电容器与控制电路输出端口相连接，控制电路由主电气电路，控制单元模块U1，采样电阻R4组成；其中采样电阻R4直接连接在蓄电池P1负极。控制电路主电气电路由电感线圈L1、L2，二极管D1组成，MOSFET开关管Q1串联连接在直流母线上，用于控制蓄电池输出电流。具有价格低廉、结构简单、适应性强、可靠性高的特点。
文档编号H02J15/00GK201369580SQ200920011058
公开日2009年12月23日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者鹏 于, 郭兆正 申请人:锦州凯美能源有限公司