一种混合储能装置的制作方法

本实用新型涉及一种储能装置，尤其是涉及一种混合储能装置。

背景技术：

混合储能装置是一种将两种或者两种以上的储能器件通过电力连接件连接组合在一起得到的新型储能装置。目前，混合储能装置已广泛被应用于对系统电源的响应速度和续航能力均具有较高要求的场合，如混合动力汽车动力系统、载重汽车悬架减振控制系统、磁流变阻尼器减震控制器系统及其后备电源系统等，混合储能装置为这些系统提供能量，使这些系统能实现快速性和续航能力的双重要求。

混合储能装置所使用的储能器件通常有电化学储能器件、电场能储能器件和机械能储能器件等。电化学储能器件是利用电极氧化还原反应原理实现能量存储和释放，如铅酸电池，其优点在于具有较高的能量存储密度，能够实现大容量能量存储,缺点在于功率密度较低,难以实现大电流持续快速放电，且电极反应过程受环境温度影响较大，温度过低时化学反应难以进行，除此之外，由于电极氧化还原反应会破坏电极物理结构，导致通常普通铅酸电池充放电循环寿命仅为200-300次，大大增加了维护和使用成本；电场能储能器件是利用双电层理论实现能量的存储和释放，双电层超级电容、法拉第准电容等，优点在于具有较大的功率密度，充放电速度快、受温度影响较小，充放电循环寿命可达10万次以上，但是缺点在于能量密度较小，同体积下较电化学储能器件难以实现大容量的能量存储；机械能储能器件是利用飞轮转动所具有的机械能和发电机之间的能量转换原理实现能量的存储和释放，目前主要应用于飞轮储能电池，优点在于转换效率较高，但是缺点也较为明显，飞轮储能对飞轮的机械加工精度要求和系统的密封条件要求较高。混合储能装置所使用的电力连接件有双向功率变换器和电感线圈等，双向功率变换器由功率开关器件、驱动器件、脉宽调制器件和反馈器件构成，能够实现功率流的双向流动，电感线圈采用铷铁磁芯和漆包铜线绕制而成，能够对输出电流纹波进行平抑，同时对短时功率进行分配。

储能器件和电力连接件的不同组合方式构成了不同的混合储能装置。现有的一种混合储能装置采用超级电容器和其他储能器件混合连接构成，该混合储能装置连接方式的不同可以分为两类：直接并联储能装置和间接并联储能装置。超级电容器和其他储能器件(如铅酸电池、镍氢电池和锂电池)正负极直接并联在一起为负载供电的混合储能装置被称为直接并联储能装置。直接并联储能装置虽然结构简单，但是其无法实现对功率在超级电容和化学电源间的分配，很少被使用。间接并联储能装置又分为变换器耦合储能装置和扼流圈耦合储能装置两类。其他储能器件(如铅酸电池、镍氢电池和锂电池)直接并联在负载两端，超级电容器与双向功率变换器并联，双向功率变换器的输出端与负载并联的混合储能装置被称为变换器耦合储能装置。变换器耦合储能装置能够对超级电容器输出电压进行控制，保持与化学电源电压匹配，但是由于双向功率变换器存在延迟，无法发挥超级电容器快速放电能力，对于负载端功率变化的响应速度较慢。超级电容器正极串联扼流线圈，再与其他储能器件(如铅酸电池、镍氢电池和锂电池一起并联在负载两端的混合储能装置被称为扼流圈耦合储能装置。扼流圈耦合储能装置结构简单，能够对短时功率进行分配，但是其电压不均衡，容易造成超级电容器和化学电源间的“互冲”现象，当负载功率变化时，快速响应能力不足。

鉴此，设计一种对负载功率变化的响应速度较快，可持续供电能力强，且使用寿命长的混合储能装置具有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种对负载功率变化的响应速度较快，可持续供电能力强，且使用寿命长的混合储能装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种混合储能装置，包括脉冲宽度调制电路、死区延时驱动电路、功率开关电路、采样比较电路、超级电容电路和铅酸电池，所述的功率开关电路具有电源端、第一输入端、第二输入端和输出端，所述的死区延时驱动电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，所述的铅酸电池的正极和所述的功率开关电路的电源端连接，所述的铅酸电池的负极接地，所述的采样比较电路的输出端和所述的脉冲宽度调制电路的输入端连接，所述的脉冲宽度调制电路的输出端和所述的死区延时驱动电路的输入端连接，所述的死区延时驱动电路的第一输出端和所述的功率开关电路的第一输入端连接，所述的死区延时驱动电路的第二输出端和所述的功率开关电路的第二输入端连接，所述的功率开关电路的输出端分别与所述的超级电容电器的输入端和所述的采样比较电路的输入端连接。

所述的功率开关电路包括第一NMOS管、第二NMOS管、第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、第一电感和第一电容；所述的第一二极管的负极和所述的第一电阻的一端连接且其连接端为所述的功率开关电路的第一输入端，所述的第二二极管的负极和所述的第二电阻的一端连接且其连接端为所述的功率开关电路的第二输入端，所述的第一二极管的正极、所述的第一电阻的另一端和所述的第一NMOS管的栅极连接，所述的第一NMOS管的漏极为所述的功率开关电路的电源端，所述的第一NMOS管的源极、所述的第二NMOS管的漏极和所述的第一电感的一端连接，所述的第二NMOS管的源极和所述的第一电容的一端均接地，所述的第二NMOS管的栅极、所述的第二二极管的正极和所述的第二电阻的一端连接，所述的第一电感的另一端和所述的第一电容的另一端连接且其连接端为所述的功率开关电路的输出端。该结构中，功率开关电路的第一输入端和第二输入端分别接入死区延时驱动电路生成的两路互补的死区延时驱动信号，在延时时间达到后，第一NMOS管和第二NMOS管互补导通，将铅酸电池输出的连续直流电压转换成离散的脉冲方波，该脉冲方波通过第一电感和第一电容构成的低通滤波器网络，得到稳定的直流电压输出，给负载提供能量。

所述的超级电容电路包括第二电感、第二电容、第三电容、第三电阻和第四电阻；所述的第二电感的一端和所述的第二电容的一端连接且其连接端为所述的超级电容电路的输入端，所述的第二电感的另一端和所述的第三电阻的一端连接，所述的第三电阻的另一端分别与所述的第四电阻的一端和所述的第三电容的一端连接，所述的第二电容的另一端、所述的第四电阻的另一端和所述的第三电容的另一端均接地。该结构中，当超级电容电路处于充电状态时，超级电容电路通过其输入端从功率开关电路处获得电能并储存在第二电容和第三电容中，当超级电容电路处于放电状态时，主要存储在第三电容中的电场能，通过第二电感迅速馈送至与功率开关电路的输出端连接的负载上，由此快速响应负载的功率变化。

所述的采样比较电路包括型号为LM741的第一芯片、型号为LM741的第二芯片、型号为LM741的第三芯片、第一滑动变阻器、第二滑动变阻器、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻和第四电容；所述的第一滑动变阻器的一端为所述的采样比较电路的输入端，所述的第一滑动变阻器的另一端接地，所述的第一滑动变阻器的滑动端和所述的第一芯片的第3脚连接，所述的第一芯片的第2脚、所述的第一芯片的第6脚和所述的第七电阻的一端连接，所述的第一芯片的第4脚接入-15V电压，所述的第一芯片的第7脚接入+15V电压，所述的第五电阻的一端接入+12V电压，所述的第五电阻的另一端、所述的第六电阻的一端和所述的第二芯片的第3脚连接，所述的第六电阻的另一端接地，所述的第二芯片的第2脚、所述的第二芯片的第6脚、所述的第八电阻的一端和所述的第四电容的一端连接，所述的第二芯片的第4脚接入-15V电压，所述的第二芯片的第7脚接入+15V电压，所述的第七电阻的另一端、所述的第九电阻的一端和所述的第三芯片的第3脚连接，所述的第九电阻的另一端接地，所述的第八电阻的另一端、所述的第四电容的另一端、所述的第十电阻的一端和所述的第三芯片的第2脚连接，所述的第十电阻的另一端和所述的第三芯片的第6脚连接且其连接端为所述的采样比较电路的输出端，所述的第三芯片的第4脚接入-5V电压，所述的第三芯片的第7脚接入+5V电压，所述的第三芯片的第1脚和所述的第二滑动变阻器的一端连接，所述的第三芯片的第5脚和所述的第二滑动变阻器的另一端连接，所述的第二滑动变阻器的滑动端接入-5V电压。该结构中，第一滑动变阻器和功率开关电路的输出端连接采集负载端电压，分压后送入第一芯片的第3脚，+12V电压经过第五电阻和第六电阻分压后形成参考电压送入第二芯片的第3脚，第一芯片的第6脚输出的信号通过第七电阻和第九电阻构成的补偿比较网络送入第三芯片的第3脚，第二芯片的第6脚输出的信号经过第八电阻和第十电阻构成的补偿比较网络送入第三芯片的第2脚，获得的反馈放大信号，经第三芯片的第6脚输出，送入脉冲宽度调制电路中作为反馈信号。

所述的脉冲宽度调制电路包括型号为NE555的第四芯片、型号为LM358的第五芯片、型号为LM311的第六芯片、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第三二极管、第四二极管、第五电容、第六电容和第七电容；所述的第四芯片的第1脚接地，所述的第四芯片的第2脚、所述的第四芯片的第6脚和所述的第四二极管的负极连接，所述的第四二极管的正极、所述的第十二电阻的一端、所述的第十三电阻的一端和所述的第四芯片的第7脚连接，所述的第十二电阻的另一端和所述的第三二极管的负极连接，所述的第三二极管的正极和所述的第六电容的一端连接，所述的第六电容的另一端接地，所述的第十三电阻的另一端接入+5V电压，所述的第四芯片的第3脚和所述的第十一电阻的一端连接，所述的第四芯片的第4脚接入+5V电压，所述的第四芯片的第5脚和所述的第五电容的一端连接，所述的第五电容的另一端接地，所述的第四芯片的第8脚接入+5V电压，所述的第十一电阻的另一端、所述的第七电容的一端和所述的第五芯片的第2脚连接，所述的第七电容的另一端、所述的第五芯片的第1脚和所述的第六芯片的第3脚连接，所述的第五芯片的第3脚、所述的第十四电阻的一端和所述的第十五电阻的一端连接，所述的第十四电阻的另一端接入+5V电压，所述的第十五电阻的另一端接地，所述的第五芯片的第4脚接地，所述的第五芯片的第8脚接入+5V电压，所述的第六芯片的第1脚接地，所述的第六芯片的第2脚为所述的脉冲宽度调制电路的输入端，所述的第六芯片的第4脚接入-5V电压，所述的第六芯片的第5脚和第8脚接入+5V电压，所述的第六芯片的第6脚和所述的第十七电阻的一端连接，所述的第十七电阻的另一端和所述的第十六电阻的一端均接入+5V电压，所述的第十六电阻的另一端和所述的第六芯片的第7脚连接且其连接端为所述的脉冲宽度调制电路的输出端。该结构中，第四芯片的第3脚产生频率50KHz、幅值5V的方波经过第十一电阻送入第五芯片的第2脚，第五芯片的第1脚产生三角波送入第六芯片的第3脚、该三角波与第五芯片的第2脚接入的输入电压(采样比较电路输出的反馈电压信号)比较形成脉冲宽度调制信号，由第五芯片的第7脚输出，由此实现脉冲宽度调制信号的精确生成。

所述的死区延时驱动电路包括型号为4001的第七芯片、型号为4001的第八芯片、型号为74HC14的第九芯片、型号为74S00的第十芯片、型号为7414的第十一芯片、型号为7414的第十二芯片、型号为7414的第十三芯片、型号为IR2101的第十四芯片、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第五二极管、第六二极管、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻和第二十一电阻；所述的第七芯片的第1脚、所述的第十八电阻的一端和所述的第九芯片的第2脚连接，所述的第十八电阻的另一端、所述的第七芯片的第2脚和所述的第八电容的一端连接，所述的第八电容的另一端接地，所述的第七芯片的第3脚和所述的第十四芯片的第2脚连接，所述的第九芯片的第1脚、所述的第八芯片的第1脚和所述的第十九电阻的一端连接且其连接端为所述的死区延时驱动电路的输入端，所述的第十九电阻的另一端、所述的第九电容的一端和所述的第八芯片的第2脚连接，所述的第九电容的另一端接地，所述的第八芯片的第3脚和所述的第十芯片的第1脚连接，所述的第十芯片的第2脚和所述的第十一芯片的第2脚连接，所述的第十一芯片的第1脚和所述的第十二芯片的第2脚连接，所述的第十二芯片的第1脚和所述的第二十电阻的一端连接，所述的第二十电阻的另一端、所述的第二十一电阻的一端、所述的第十二电容的一端和所述的第六二极管的正极连接，所述的第二十一电阻的另一端和所述的第六二极管的负极均接入+5V电压，所述的第十二电容的另一端接地，所述的第十芯片的第3脚和所述的第十三芯片的第1脚连接，所述的第十三芯片的第2脚和所述的第十四芯片的第3脚连接，所述的第十四芯片的第4脚接地，所述的第十四芯片的第1脚、所述的第十电容的一端和所述的第五二极管的正极均接入+12V电压，所述的第十电容的另一端接地，所述的第五二极管的负极和所述的第十一电容的一端连接，所述的第十一电容的另一端、所述的第十四芯片的第6脚和所述的第十四芯片的第8脚连接，所述的第十四芯片的第7脚为所述的死区延时驱动电路的第一输出端，所述的第十四芯片的第5脚为所述的死区延时驱动电路的第二输出端。死区延时驱动电路的输入端接入的死区延时驱动信号分为两路，一路通过第九芯片输入第七芯片的第1脚，经过第十八电阻和第八电容的延时作用，第七芯片的第3脚输出带有死区特性的第一方波信号至，另一路输入第八芯片的第1脚，经过第十九电阻和第九电容的延时作用，第八芯片的第3脚输出带有死区特性的第二方波信号，第一方波信号和第二方波信号互补，第八芯片的第3脚输出的第二方波信号被输送至第十芯片的第1脚，第十芯片、第十一芯片、第十二芯片、第十三芯片、第二十电阻、第二十一电阻、第十二电容和第六二极管构成延时电路，使得第十三芯片的第2脚输出信号存在延时，即死区延时驱动电路的第二输出端相对于第一输出端存在输出延时，由此保证功率开关电路中的第一NMOS管先导通，实现对功率开关电路的精确驱动。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于通过脉冲宽度调制电路、死区延时驱动电路、功率开关电路、采样比较电路、超级电容电路和铅酸电池构成混合储能装置，，功率开关电路具有电源端、第一输入端、第二输入端和输出端，死区延时驱动电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，铅酸电池的正极和功率开关电路的电源端连接，铅酸电池的负极接地，采样比较电路的输出端和脉冲宽度调制电路的输入端连接，脉冲宽度调制电路的输出端和死区延时驱动电路的输入端连接，死区延时驱动电路的第一输出端和功率开关电路的第一输入端连接，死区延时驱动电路的第二输出端和功率开关电路的第二输入端连接，功率开关电路的输出端分别与超级电容电器的输入端和采样比较电路的输入端连接，功率开关电路将铅酸电池输出的连续直流电压转换成离散的脉冲方波输出，采样比较电路采集功率开关电路的输出信号反馈给脉冲宽度调制电路，脉冲宽度调制电路生成调制信号输送给死区延时驱动电路，死区延时驱动电路生成驱动信号控制功率开关电路的开关；在充电阶段，超级电容电路直接从功率变换器输出端获取电能，铅酸电池间接通过反向工作的功率变换器从输出端获得反向流入的电能；在放电开始阶段，由于超级电容电路直接并联在负载两端，率先向负载端供能，超级电容电路输出电流迅速增大补偿负载电能需求，随后呈指数趋势逐渐减小直至为零，与此同时由于功率变换器的延迟作用，铅酸电池的输出电流在开始阶段则呈指数趋势缓慢增加直至达到负载电流值后稳定供能，即在开始阶段超级电容电路提供瞬时能量，随后由铅酸电池提供持续能量供给，这样的混合能量配置方法可以充分发挥超级电容电路放电速度快，功率密度大和铅酸电池能量密度大的优点，提高系统的响应速度和大功率带载能力，可持续供电能力强，与单一使用铅酸电池的储能装置相比，该混合储能装置的阶跃响应时间缩短到0.32ms，能够更快地响应负载功率需求，同时，当负载为脉冲波动型负载时，超级电容电路的端电流能够快速补偿负载端的波动功率需求，减少铅酸电池输出电流的波动，在长期运行中延长铅酸电池使用寿命，提高混合储能系统的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的混合储能装置的结构框图；

图2为本实用新型的混合储能装置的铅酸电池的电路图；

图3为本实用新型的混合储能装置的功率开关电路的电路图；

图4为本实用新型的混合储能装置的超级电容电路的电路图；

图5为本实用新型的混合储能装置的采样比较电路的电路图；

图6为本实用新型的混合储能装置的脉冲宽度调制电路的电路图；

图7为本实用新型的混合储能装置的死区延时驱动电路的电路图；

图8为现有技术的单一铅酸铅酸电池储能装置的9V阶跃响应曲线图；

图9为本实用新型的混合储能装置的9V阶跃响应曲线图；

图10为本实用新型的混合储能装置对外加功率扰动的响应速度曲线。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例一：如图1所示，一种混合储能装置，包括脉冲宽度调制电路、死区延时驱动电路、功率开关电路、采样比较电路、超级电容电路和铅酸电池，功率开关电路具有电源端、第一输入端、第二输入端和输出端，死区延时驱动电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，铅酸电池的正极和功率开关电路的电源端连接，铅酸电池的负极接地，采样比较电路的输出端和脉冲宽度调制电路的输入端连接，脉冲宽度调制电路的输出端和死区延时驱动电路的输入端连接，死区延时驱动电路的第一输出端和功率开关电路的第一输入端连接，死区延时驱动电路的第二输出端和功率开关电路的第二输入端连接，功率开关电路的输出端分别与超级电容电器的输入端和采样比较电路的输入端连接。

实施例二：如图1所示，一种混合储能装置，包括脉冲宽度调制电路、死区延时驱动电路、功率开关电路、采样比较电路、超级电容电路和铅酸电池，功率开关电路具有电源端、第一输入端、第二输入端和输出端，死区延时驱动电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，铅酸电池的正极和功率开关电路的电源端连接，铅酸电池的负极接地，采样比较电路的输出端和脉冲宽度调制电路的输入端连接，脉冲宽度调制电路的输出端和死区延时驱动电路的输入端连接，死区延时驱动电路的第一输出端和功率开关电路的第一输入端连接，死区延时驱动电路的第二输出端和功率开关电路的第二输入端连接，功率开关电路的输出端分别与超级电容电器的输入端和采样比较电路的输入端连接。

如图2所示，本实施例中，功率开关电路包括第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电感L1和第一电容C1；第一二极管D1的负极和第一电阻R1的一端连接且其连接端为功率开关电路的第一输入端，第二二极管D2的负极和第二电阻R2的一端连接且其连接端为功率开关电路的第二输入端，第一二极管D1的正极、第一电阻R1的另一端和第一NMOS管Q1的栅极连接，第一NMOS管Q1的漏极为功率开关电路的电源端，第一NMOS管Q1的源极、第二NMOS管Q2的漏极和第一电感L1的一端连接，第二NMOS管Q2的源极和第一电容C1的一端均接地，第二NMOS管Q2的栅极、第二二极管D2的正极和第二电阻R2的一端连接，第一电感L1的另一端和第一电容C1的另一端连接且其连接端为功率开关电路的输出端。

实施例三：如图1所示，一种混合储能装置，包括脉冲宽度调制电路、死区延时驱动电路、功率开关电路、采样比较电路、超级电容电路和铅酸电池，功率开关电路具有电源端、第一输入端、第二输入端和输出端，死区延时驱动电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，铅酸电池的正极和功率开关电路的电源端连接，铅酸电池的负极接地，采样比较电路的输出端和脉冲宽度调制电路的输入端连接，脉冲宽度调制电路的输出端和死区延时驱动电路的输入端连接，死区延时驱动电路的第一输出端和功率开关电路的第一输入端连接，死区延时驱动电路的第二输出端和功率开关电路的第二输入端连接，功率开关电路的输出端分别与超级电容电器的输入端和采样比较电路的输入端连接。

如图2所示，本实施例中，功率开关电路包括第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电感L1和第一电容C1；第一二极管D1的负极和第一电阻R1的一端连接且其连接端为功率开关电路的第一输入端，第二二极管D2的负极和第二电阻R2的一端连接且其连接端为功率开关电路的第二输入端，第一二极管D1的正极、第一电阻R1的另一端和第一NMOS管Q1的栅极连接，第一NMOS管Q1的漏极为功率开关电路的电源端，第一NMOS管Q1的源极、第二NMOS管Q2的漏极和第一电感L1的一端连接，第二NMOS管Q2的源极和第一电容C1的一端均接地，第二NMOS管Q2的栅极、第二二极管D2的正极和第二电阻R2的一端连接，第一电感L1的另一端和第一电容C1的另一端连接且其连接端为功率开关电路的输出端。

如图3所示，本实施例中，超级电容电路包括第二电感L2、第二电容C2、第三电容C3、第三电阻R3和第四电阻R4；第二电感L2的一端和第二电容C2的一端连接且其连接端为超级电容电路的输入端，第二电感L2的另一端和第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端分别与第四电阻R4的一端和第三电容C3的一端连接，第二电容C2的另一端、第四电阻R4的另一端和第三电容C3的另一端均接地。

实施例四：如图1所示，一种混合储能装置，包括脉冲宽度调制电路、死区延时驱动电路、功率开关电路、采样比较电路、超级电容电路和铅酸电池，功率开关电路具有电源端、第一输入端、第二输入端和输出端，死区延时驱动电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，铅酸电池的正极和功率开关电路的电源端连接，铅酸电池的负极接地，采样比较电路的输出端和脉冲宽度调制电路的输入端连接，脉冲宽度调制电路的输出端和死区延时驱动电路的输入端连接，死区延时驱动电路的第一输出端和功率开关电路的第一输入端连接，死区延时驱动电路的第二输出端和功率开关电路的第二输入端连接，功率开关电路的输出端分别与超级电容电器的输入端和采样比较电路的输入端连接。

如图2所示，本实施例中，功率开关电路包括第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电感L1和第一电容C1；第一二极管D1的负极和第一电阻R1的一端连接且其连接端为功率开关电路的第一输入端，第二二极管D2的负极和第二电阻R2的一端连接且其连接端为功率开关电路的第二输入端，第一二极管D1的正极、第一电阻R1的另一端和第一NMOS管Q1的栅极连接，第一NMOS管Q1的漏极为功率开关电路的电源端，第一NMOS管Q1的源极、第二NMOS管Q2的漏极和第一电感L1的一端连接，第二NMOS管Q2的源极和第一电容C1的一端均接地，第二NMOS管Q2的栅极、第二二极管D2的正极和第二电阻R2的一端连接，第一电感L1的另一端和第一电容C1的另一端连接且其连接端为功率开关电路的输出端。

如图3所示，本实施例中，超级电容电路包括第二电感L2、第二电容C2、第三电容C3、第三电阻R3和第四电阻R4；第二电感L2的一端和第二电容C2的一端连接且其连接端为超级电容电路的输入端，第二电感L2的另一端和第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端分别与第四电阻R4的一端和第三电容C3的一端连接，第二电容C2的另一端、第四电阻R4的另一端和第三电容C3的另一端均接地。

如图4所示，本实施例中，采样比较电路包括型号为LM741的第一芯片U1、型号为LM741的第二芯片U2、型号为LM741的第三芯片U3、第一滑动变阻器RV1、第二滑动变阻器RV2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和第四电容C4；第一滑动变阻器RV1的一端为采样比较电路的输入端，第一滑动变阻器RV1的另一端接地，第一滑动变阻器RV1的滑动端和第一芯片U1的第3脚连接，第一芯片U1的第2脚、第一芯片U1的第6脚和第七电阻R7的一端连接，第一芯片U1的第4脚接入-15V电压，第一芯片U1的第7脚接入+15V电压，第五电阻R5的一端接入+12V电压，第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的一端和第二芯片U2的第3脚连接，第六电阻R6的另一端接地，第二芯片U2的第2脚、第二芯片U2的第6脚、第八电阻R8的一端和第四电容C4的一端连接，第二芯片U2的第4脚接入-15V电压，第二芯片U2的第7脚接入+15V电压，第七电阻R7的另一端、第九电阻R9的一端和第三芯片U3的第3脚连接，第九电阻R9的另一端接地，第八电阻R8的另一端、第四电容C4的另一端、第十电阻R10的一端和第三芯片U3的第2脚连接，第十电阻R10的另一端和第三芯片U3的第6脚连接且其连接端为采样比较电路的输出端，第三芯片U3的第4脚接入-5V电压，第三芯片U3的第7脚接入+5V电压，第三芯片U3的第1脚和第二滑动变阻器RV2的一端连接，第三芯片U3的第5脚和第二滑动变阻器RV2的另一端连接，第二滑动变阻器RV2的滑动端接入-5V电压。

实施例五：如图1所示，一种混合储能装置，包括脉冲宽度调制电路、死区延时驱动电路、功率开关电路、采样比较电路、超级电容电路和铅酸电池，功率开关电路具有电源端、第一输入端、第二输入端和输出端，死区延时驱动电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，铅酸电池的正极和功率开关电路的电源端连接，铅酸电池的负极接地，采样比较电路的输出端和脉冲宽度调制电路的输入端连接，脉冲宽度调制电路的输出端和死区延时驱动电路的输入端连接，死区延时驱动电路的第一输出端和功率开关电路的第一输入端连接，死区延时驱动电路的第二输出端和功率开关电路的第二输入端连接，功率开关电路的输出端分别与超级电容电器的输入端和采样比较电路的输入端连接。

如图2所示，本实施例中，功率开关电路包括第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电感L1和第一电容C1；第一二极管D1的负极和第一电阻R1的一端连接且其连接端为功率开关电路的第一输入端，第二二极管D2的负极和第二电阻R2的一端连接且其连接端为功率开关电路的第二输入端，第一二极管D1的正极、第一电阻R1的另一端和第一NMOS管Q1的栅极连接，第一NMOS管Q1的漏极为功率开关电路的电源端，第一NMOS管Q1的源极、第二NMOS管Q2的漏极和第一电感L1的一端连接，第二NMOS管Q2的源极和第一电容C1的一端均接地，第二NMOS管Q2的栅极、第二二极管D2的正极和第二电阻R2的一端连接，第一电感L1的另一端和第一电容C1的另一端连接且其连接端为功率开关电路的输出端。

如图3所示，本实施例中，超级电容电路包括第二电感L2、第二电容C2、第三电容C3、第三电阻R3和第四电阻R4；第二电感L2的一端和第二电容C2的一端连接且其连接端为超级电容电路的输入端，第二电感L2的另一端和第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端分别与第四电阻R4的一端和第三电容C3的一端连接，第二电容C2的另一端、第四电阻R4的另一端和第三电容C3的另一端均接地。

如图4所示，本实施例中，采样比较电路包括型号为LM741的第一芯片U1、型号为LM741的第二芯片U2、型号为LM741的第三芯片U3、第一滑动变阻器RV1、第二滑动变阻器RV2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和第四电容C4；第一滑动变阻器RV1的一端为采样比较电路的输入端，第一滑动变阻器RV1的另一端接地，第一滑动变阻器RV1的滑动端和第一芯片U1的第3脚连接，第一芯片U1的第2脚、第一芯片U1的第6脚和第七电阻R7的一端连接，第一芯片U1的第4脚接入-15V电压，第一芯片U1的第7脚接入+15V电压，第五电阻R5的一端接入+12V电压，第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的一端和第二芯片U2的第3脚连接，第六电阻R6的另一端接地，第二芯片U2的第2脚、第二芯片U2的第6脚、第八电阻R8的一端和第四电容C4的一端连接，第二芯片U2的第4脚接入-15V电压，第二芯片U2的第7脚接入+15V电压，第七电阻R7的另一端、第九电阻R9的一端和第三芯片U3的第3脚连接，第九电阻R9的另一端接地，第八电阻R8的另一端、第四电容C4的另一端、第十电阻R10的一端和第三芯片U3的第2脚连接，第十电阻R10的另一端和第三芯片U3的第6脚连接且其连接端为采样比较电路的输出端，第三芯片U3的第4脚接入-5V电压，第三芯片U3的第7脚接入+5V电压，第三芯片U3的第1脚和第二滑动变阻器RV2的一端连接，第三芯片U3的第5脚和第二滑动变阻器RV2的另一端连接，第二滑动变阻器RV2的滑动端接入-5V电压。

如图5所示，本实施例中，脉冲宽度调制电路包括型号为NE555的第四芯片U4、型号为LM358的第五芯片U5、型号为LM311的第六芯片U6、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第三二极管D3、第四二极管D4、第五电容C5、第六电容C6和第七电容C7；第四芯片U4的第1脚接地，第四芯片U4的第2脚、第四芯片U4的第6脚和第四二极管D4的负极连接，第四二极管D4的正极、第十二电阻R12的一端、第十三电阻R13的一端和第四芯片U4的第7脚连接，第十二电阻R12的另一端和第三二极管D3的负极连接，第三二极管D3的正极和第六电容C6的一端连接，第六电容C6的另一端接地，第十三电阻R13的另一端接入+5V电压，第四芯片U4的第3脚和第十一电阻R11的一端连接，第四芯片U4的第4脚接入+5V电压，第四芯片U4的第5脚和第五电容C5的一端连接，第五电容C5的另一端接地，第四芯片U4的第8脚接入+5V电压，第十一电阻R11的另一端、第七电容C7的一端和第五芯片U5的第2脚连接，第七电容C7的另一端、第五芯片U5的第1脚和第六芯片U6的第3脚连接，第五芯片U5的第3脚、第十四电阻R14的一端和第十五电阻R15的一端连接，第十四电阻R14的另一端接入+5V电压，第十五电阻R15的另一端接地，第五芯片U5的第4脚接地，第五芯片U5的第8脚接入+5V电压，第六芯片U6的第1脚接地，第六芯片U6的第2脚为脉冲宽度调制电路的输入端，第六芯片U6的第4脚接入-5V电压，第六芯片U6的第5脚和第8脚接入+5V电压，第六芯片U6的第6脚和第十七电阻R17的一端连接，第十七电阻R17的另一端和第十六电阻R16的一端均接入+5V电压，第十六电阻R16的另一端和第六芯片U6的第7脚连接且其连接端为脉冲宽度调制电路的输出端。

实施例六：如图1所示，一种混合储能装置，包括脉冲宽度调制电路、死区延时驱动电路、功率开关电路、采样比较电路、超级电容电路和铅酸电池，功率开关电路具有电源端、第一输入端、第二输入端和输出端，死区延时驱动电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，铅酸电池的正极和功率开关电路的电源端连接，铅酸电池的负极接地，采样比较电路的输出端和脉冲宽度调制电路的输入端连接，脉冲宽度调制电路的输出端和死区延时驱动电路的输入端连接，死区延时驱动电路的第一输出端和功率开关电路的第一输入端连接，死区延时驱动电路的第二输出端和功率开关电路的第二输入端连接，功率开关电路的输出端分别与超级电容电器的输入端和采样比较电路的输入端连接。

如图2所示，本实施例中，功率开关电路包括第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电感L1和第一电容C1；第一二极管D1的负极和第一电阻R1的一端连接且其连接端为功率开关电路的第一输入端，第二二极管D2的负极和第二电阻R2的一端连接且其连接端为功率开关电路的第二输入端，第一二极管D1的正极、第一电阻R1的另一端和第一NMOS管Q1的栅极连接，第一NMOS管Q1的漏极为功率开关电路的电源端，第一NMOS管Q1的源极、第二NMOS管Q2的漏极和第一电感L1的一端连接，第二NMOS管Q2的源极和第一电容C1的一端均接地，第二NMOS管Q2的栅极、第二二极管D2的正极和第二电阻R2的一端连接，第一电感L1的另一端和第一电容C1的另一端连接且其连接端为功率开关电路的输出端。

如图3所示，本实施例中，超级电容电路包括第二电感L2、第二电容C2、第三电容C3、第三电阻R3和第四电阻R4；第二电感L2的一端和第二电容C2的一端连接且其连接端为超级电容电路的输入端，第二电感L2的另一端和第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端分别与第四电阻R4的一端和第三电容C3的一端连接，第二电容C2的另一端、第四电阻R4的另一端和第三电容C3的另一端均接地。

如图4所示，本实施例中，采样比较电路包括型号为LM741的第一芯片U1、型号为LM741的第二芯片U2、型号为LM741的第三芯片U3、第一滑动变阻器RV1、第二滑动变阻器RV2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和第四电容C4；第一滑动变阻器RV1的一端为采样比较电路的输入端，第一滑动变阻器RV1的另一端接地，第一滑动变阻器RV1的滑动端和第一芯片U1的第3脚连接，第一芯片U1的第2脚、第一芯片U1的第6脚和第七电阻R7的一端连接，第一芯片U1的第4脚接入-15V电压，第一芯片U1的第7脚接入+15V电压，第五电阻R5的一端接入+12V电压，第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的一端和第二芯片U2的第3脚连接，第六电阻R6的另一端接地，第二芯片U2的第2脚、第二芯片U2的第6脚、第八电阻R8的一端和第四电容C4的一端连接，第二芯片U2的第4脚接入-15V电压，第二芯片U2的第7脚接入+15V电压，第七电阻R7的另一端、第九电阻R9的一端和第三芯片U3的第3脚连接，第九电阻R9的另一端接地，第八电阻R8的另一端、第四电容C4的另一端、第十电阻R10的一端和第三芯片U3的第2脚连接，第十电阻R10的另一端和第三芯片U3的第6脚连接且其连接端为采样比较电路的输出端，第三芯片U3的第4脚接入-5V电压，第三芯片U3的第7脚接入+5V电压，第三芯片U3的第1脚和第二滑动变阻器RV2的一端连接，第三芯片U3的第5脚和第二滑动变阻器RV2的另一端连接，第二滑动变阻器RV2的滑动端接入-5V电压。

如图5所示，本实施例中，脉冲宽度调制电路包括型号为NE555的第四芯片U4、型号为LM358的第五芯片U5、型号为LM311的第六芯片U6、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第三二极管D3、第四二极管D4、第五电容C5、第六电容C6和第七电容C7；第四芯片U4的第1脚接地，第四芯片U4的第2脚、第四芯片U4的第6脚和第四二极管D4的负极连接，第四二极管D4的正极、第十二电阻R12的一端、第十三电阻R13的一端和第四芯片U4的第7脚连接，第十二电阻R12的另一端和第三二极管D3的负极连接，第三二极管D3的正极和第六电容C6的一端连接，第六电容C6的另一端接地，第十三电阻R13的另一端接入+5V电压，第四芯片U4的第3脚和第十一电阻R11的一端连接，第四芯片U4的第4脚接入+5V电压，第四芯片U4的第5脚和第五电容C5的一端连接，第五电容C5的另一端接地，第四芯片U4的第8脚接入+5V电压，第十一电阻R11的另一端、第七电容C7的一端和第五芯片U5的第2脚连接，第七电容C7的另一端、第五芯片U5的第1脚和第六芯片U6的第3脚连接，第五芯片U5的第3脚、第十四电阻R14的一端和第十五电阻R15的一端连接，第十四电阻R14的另一端接入+5V电压，第十五电阻R15的另一端接地，第五芯片U5的第4脚接地，第五芯片U5的第8脚接入+5V电压，第六芯片U6的第1脚接地，第六芯片U6的第2脚为脉冲宽度调制电路的输入端，第六芯片U6的第4脚接入-5V电压，第六芯片U6的第5脚和第8脚接入+5V电压，第六芯片U6的第6脚和第十七电阻R17的一端连接，第十七电阻R17的另一端和第十六电阻R16的一端均接入+5V电压，第十六电阻R16的另一端和第六芯片U6的第7脚连接且其连接端为脉冲宽度调制电路的输出端。

如图6所示，本实施例中，死区延时驱动电路包括型号为4001的第七芯片U7、型号为4001的第八芯片U8、型号为74HC14的第九芯片U9、型号为74S00的第十芯片U10、型号为7414的第十一芯片U11、型号为7414的第十二芯片U12、型号为7414的第十三芯片U13、型号为IR2101的第十四芯片U14、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第五二极管D5、第六二极管D6、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20和第二十一电阻R21；第七芯片U7的第1脚、第十八电阻R18的一端和第九芯片U9的第2脚连接，第十八电阻R18的另一端、第七芯片U7的第2脚和第八电容C8的一端连接，第八电容C8的另一端接地，第七芯片U7的第3脚和第十四芯片U14的第2脚连接，第九芯片U9的第1脚、第八芯片U8的第1脚和第十九电阻R19的一端连接且其连接端为死区延时驱动电路的输入端，第十九电阻R19的另一端、第九电容C9的一端和第八芯片U8的第2脚连接，第九电容C9的另一端接地，第八芯片U8的第3脚和第十芯片U10的第1脚连接，第十芯片U10的第2脚和第十一芯片U11的第2脚连接，第十一芯片U11的第1脚和第十二芯片U12的第2脚连接，第十二芯片U12的第1脚和第二十电阻R20的一端连接，第二十电阻R20的另一端、第二十一电阻R21的一端、第十二电容C12的一端和第六二极管D6的正极连接，第二十一电阻R21的另一端和第六二极管D6的负极均接入+5V电压，第十二电容C12的另一端接地，第十芯片U10的第3脚和第十三芯片U13的第1脚连接，第十三芯片U13的第2脚和第十四芯片U14的第3脚连接，第十四芯片U14的第4脚接地，第十四芯片U14的第1脚、第十电容C10的一端和第五二极管D5的正极均接入+12V电压，第十电容C10的另一端接地，第五二极管D5的负极和第十一电容C11的一端连接，第十一电容C11的另一端、第十四芯片U14的第6脚和第十四芯片U14的第8脚连接，第十四芯片U14的第7脚为死区延时驱动电路的第一输出端，第十四芯片U14的第5脚为死区延时驱动电路的第二输出端。

以下通过实验对比验证本实用新型的优益性。现有技术的单一铅酸铅酸电池储能装置的9V阶跃响应曲线图如图8所示，本实用新型的混合储能装置的9V阶跃响应曲线图如图9所示。分析图8和图9可知，现有技术的单一铅酸铅酸电池储能装置输出电压在3.2ms后进入稳态值上下5％误差区域，本实用新型的混合储能装置输出电压在0.32m后即进入稳态值上下5％误差区域，近似达到稳态输出。通过实验对比可知，本实用新型的混合储能装置相对于现有技术的单一铅酸铅酸电池储能装置响应速度提升了10倍。

本实用新型的混合储能装置对外加功率扰动的响应速度曲线如图10所示。图10中，UC current曲线为超级电容电路放电电流曲线，Battery current曲线为铅酸电池放电电流曲线，load current曲线为负载电流曲线，pulse load current曲线为外加脉冲负载曲线。分析图10可知，当本实用新型的混合储能装置突然外加功率扰动时，超级电容电路能够迅速响应扰动功率，输出大电流进行功率补偿，降低外加功率扰动对于负载电流的影响。