专利名称：一种超级电容循环充放电储能控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及锂电池生产技术领域，特别是涉及一种超级电容循环充放电储能控制系统。
背景技术：
在锂电池的生产过程中，有一个很重要的装置是化成设备，其工作过程比较简单， 对上架后的电池进行循环的充电和放电。当电池被充满能量后，又将其能量释放掉，目前大多的能量释放过程都是将其释放于电阻性负载，或IGBT(可空负载)，当放电完成后的电池又被重新充电。这样周而复始的往复充放电，最终使电池制作出来。当然，在循环的充电和放电过程中，还必须对电量进行计量，以算出其电池的容量。循环过程中的放电过程是将其能量释放，释放的过程将转变成热量，因此，目前的循环充放电设备主要有充电设备部分、 可控放电设备、散热冷却设备以及计算机计量功能设备。目前常规的此类设备，由于放电过程是向阻性负载释放，因此带来两个很明显的问题，一，能量白白地就释放了，不能回收，造成了能量的浪费；二、大量的电池同时释放能量，必将产生很大的热量，散热设备是必须的，而且，散热设备也需要耗能，从而需要消耗大量的能量。所以，现有的此类设备每天都要消耗大量的能量，日积月累的，其耗能是非常巨大的。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种超级电容循环充放电储能控制系统， 能够将放电过程中所消耗的能量进行回收，同时降低了热能的产生，使能量利用率达到最大化。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种超级电容循环充放电储能控制系统，包括主控制器、电源转换模块和η个超级电容循环充放电储能控制装置；所述的超级电容循环充放电储能控制装置包括充电装置、通道分配装置、电池和放电装置；所述的充电装置的输出端通过充电开关与所述的电池相连；所述的放电装置的输入端通过放电开关与所述的电池相连；所述的通道分配装置分别与所述的充电开关和放电开关相连， 所述的主控制器分别与所述的电源转换模块、充电装置、放电装置和通道分配装置的控制端相连；所述的电源转换模块的输入端与输入电源相连，输出端通过直流母线分别与η个超级电容循环充放电储能控制装置中的充电装置的输入端相连；所述的η个超级电容循环充放电储能控制装置中的放电装置的输出端均连有超级电容；所述的η个超级电容通过串联后与所述的直流母线相连；其中，η > 2。所述的超级电容两端并联有超级电容电压检测电路。所述的电池两端并联有电池电压检测电路。所述的电池与充电装置之间设有充电电流检测电路；所述的电池与放电装置之间设有放电电流检测电路。[0009]所述的电源转换模块为AC/DC电源模块或DC/DC电源模块。所述的充电装置为由正激变换器构成的DC/DC电源模块。所述的放电装置为由反激变换器构成的DC/DC电源模块。所述的主控制器由FPGA芯片和DSP芯片组成。有益效果由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果本实用新型在放电过程中采用放电装置将能量进行释放和转移，转移出来的能量被超级电容所吸收，超级电容将所得到的小部分能量进行串联叠加，电压经过串联相加后又被用于新电池所需的充电能量。这样反复循环使能量利用率达到最大化。
图1是本实用新型的原理图；图2是本实用新型中充电装置的电路图；图3是本实用新型中放电装置的电路图；图4是本实用新型中充电装置和放电装置的原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本实用新型的实施方式涉及一种超级电容循环充放电储能控制系统，如图1所示，包括主控制器1、电源转换模块3和η个超级电容循环充放电储能控制装置；所述的超级电容循环充放电储能控制装置包括充电装置101、通道分配装置102、电池106和放电装置109 ；所述的充电装置101的输出端通过充电开关103与所述的电池106相连；所述的放电装置109的输入端通过放电开关108与所述的电池106相连；所述的通道分配装置102 分别与所述的充电开关103和放电开关108相连，所述的主控制器1分别与所述的电源转换模块3、充电装置101、放电装置109和通道分配装置102的控制端相连；所述的电源转换模块3的输入端与输入电源2相连，输出端通过直流母线4分别与η个超级电容循环充放电储能控制装置中的充电装置101的输入端相连；所述的η个超级电容循环充放电储能控制装置中的放电装置109的输出端均连有超级电容111 ；所述的η个超级电容111通过串联后与所述的直流母线4相连；其中，η > 2。系统中各个装置的用途如下主控制器1用于建立通讯协议和控制各个装置的开启和关闭，由FPGA芯片和DSP芯片组成；电源转换模块3用于将输入电源4转换为直流电源，并向本实用新型补充小部分的功率损耗，S卩补充循环过程中各个装置的部分能量消耗；充电装置101用于为电池充电；通道分配装置102用于实现将主控制器1发出或接收的讯息进行集中组合，便于分组控制，即控制电池106进行放电还是充电；放电装置109用于为电池放电；充电开关103用于连通充电装置101和电池 106，以实现对电池106的充电；放电开关108用于连通放电装置109和电池106，以实现对电池106的放电；超级电容111用于对放电装置109释放的能量进行储存和转换，并为充电装置101和放电装置109提供合适的工作条件，维持直流母线4的电压稳定。所述的超级电容111两端并联有超级电容电压检测电路110，超级电容电压检测电路110用于检测超级电容111两端的电压，主控制器1可根据各个超级电容111的电压来控制电压转换模块3是否需要补充功率损耗。所述的电池106两端并联有电池电压检测电路104，主控制器1通过电池106的电压判断电池106是否充满或放空；所述的电池106 与充电装置101之间设有充电电流检测电路105，主控制器1可通过充电电流的大小来确保电池106充电过程的安全性。所述的电池106与放电装置109之间设有放电电流检测电路 107，主控制器1可通过放电电流的大小来确保电池放电过程的安全性。所述的电源转换模块3为AC/DC电源模块或DC/DC电源模块，从而保证了当输入电源为交流或直流时本实用新型仍可使用，实现方式相当灵活。所述的充电装置为由正激变换器构成的DC/DC电源模块，其电路图如图2所示， 图中，电压输入端通过RC滤波电路与Buck型DC/DC主回路的第三管脚相连；Buck型DC/ DC主回路的第一管脚通过LC滤波电路与LC滤波电路相连。所述的放电装置为由反激变换器构成的DC/DC电源模块，其电路图如图3所示，图中，电压输入端通过RC滤波电路与 Buck-Boost型DC/DC主回路的第三管脚相连；电压输出端并联有一个电容。图4是充电装置和放电装置内部原理图。需要说明的是，本实用新型的工作载体是电池，所有的控制都是围绕着对电池实施的循环充电和放电，其中η为单台设备中安置的电池个数，即通道数，η的大小取决与电源转换模块的电压等级或容量。η 电源转换模块的最高电压+单体电池的最高电压，该公式只要满足能对串联后的超级电容组进行补充能量的参数条件即可。本实用新型使用时，先将电池安装在本实用新型上，主控制器首先启动电源转换模块，对串联的超级电容进行充电一次。当直流母线上的电压达到设定值后，输入电源的将关闭，完成首次的能源供给。此后的所有操作过程，其能量就自行进行传递，而无需给出很大的外部的供给，只需给出小部分的能量供给以弥补系统装置在能量转换中的功率损耗，这就是本实用新型与传统的化成设备根本的差异所在。在主控制器的操作控制下，讯息通过通道分配装置传递，闭合充电开关，充电装置的工作启动，实现对电池进行充电，并由充电电流检测电路和电池电压检测电路分别检测电池的充电电流和电压，系统将自动记录充电过程中的能量。当电池的电压达到所设定的上限值时，充电过程完毕，充电开关将分离；系统进入电池的放电状态。此时放电开关将闭合，并启动放电装置进行能量转移，此时，电池上的电量将被转移至超级电容上。随之，电池的电压将下降，当下降至最低限的时候，放电装置将停止工作，放电开关分离。至此，完成了一次循环充放电，系统也将自动记录放电过程的能量。然后循环上述充电过程和放电过程， 直至达到设定的循环次数为止。在上述循环的过程中，由于充电和放电装置本身的能耗，因此，由电源转换模块用于实现部分能量的补充，以使系统连续的循环，很显然，这样装置的实用新型其循环过程能耗为最低。上述为单一通道的充放电过程，以下是系统的总体充放电平衡。对超级电容充电使得直流母线电压达到预设值后，首先对系统中的m个电池进行充电，完成后主控制器控制这m个电池开始放电过程，同时将其余的n-m个电池进行充电，主控制器将检测并控制每个电池的充放电状态，循环往复。m个电池完成首次充电后的循环过程中每个电池充电时所需能量来自其他处于放电状态的电池所释放的能量以及η个超级电容中所存储的能量；每个电池放电时所释放的能量则供给其他充电状态电池充电所用以及存储于η个超级电容中；而超级电容则起到了能量存储及平衡的桥梁作用。这个模式使得整个系统的能量流动处于大致平衡状态，消耗仅仅是在充放电过程中装置本身所消耗的电能和电池、超级电容充放电时发热所消耗的电能。
权利要求1.一种超级电容循环充放电储能控制系统，包括主控制器(1)、电源转换模块⑶和η 个超级电容循环充放电储能控制装置；所述的超级电容循环充放电储能控制装置包括充电装置(101)、通道分配装置(102)、电池(106)和放电装置(109)；所述的充电装置(101)的输出端通过充电开关(10 与所述的电池(106)相连；所述的放电装置(109)的输入端通过放电开关(108)与所述的电池(106)相连；所述的通道分配装置(102)分别与所述的充电开关(103)和放电开关(108)相连，其特征在于，所述的主控制器(1)分别与所述的电源转换模块(3)、充电装置(101)、放电装置(109)和通道分配装置(10 的控制端相连；所述的电源转换模块⑶的输入端与输入电源⑵相连，输出端通过直流母线⑷分别与η个超级电容循环充放电储能控制装置中的充电装置(101)的输入端相连；所述的η个超级电容循环充放电储能控制装置中的放电装置(109)的输出端均连有超级电容(111)；所述的η 个超级电容(111)通过串联后与所述的直流母线⑷相连；其中，η > 2。
2.根据权利要求1所述的超级电容循环充放电储能控制系统，其特征在于，所述的超级电容(111)两端并联有超级电容电压检测电路(110)。
3.根据权利要求1所述的超级电容循环充放电储能控制系统，其特征在于，所述的电池(106)两端并联有电池电压检测电路(104)。
4.根据权利要求1所述的超级电容循环充放电储能控制系统，其特征在于，所述的电池(106)与充电装置(101)之间设有充电电流检测电路(105)；所述的电池(106)与放电装置(109)之间设有放电电流检测电路(107)。
5.根据权利要求1所述的超级电容循环充放电储能控制系统，其特征在于，所述的电源转换模块C3)为AC/DC电源模块或DC/DC电源模块。
6.根据权利要求1所述的超级电容循环充放电储能控制系统，其特征在于，所述的充电装置(101)为由正激变换器构成的DC/DC电源模块。
7.根据权利要求1所述的超级电容循环充放电储能控制系统，其特征在于，所述的放电装置(109)为由反激变换器构成的DC/DC电源模块。
8.根据权利要求1所述的超级电容循环充放电储能控制系统，其特征在于，所述的主控制器(1)由FPGA芯片和DSP芯片组成。
专利摘要本实用新型涉及一种超级电容循环充放电储能控制系统，包括主控制器、电源转换模块和n个超级电容循环充放电储能控制装置；超级电容循环充放电储能控制装置包括充电装置、通道分配装置、电池和放电装置；主控制器分别与电源转换模块、充电装置、放电装置和通道分配装置的控制端相连；电源转换模块的输入端与输入电源相连，输出端通过直流母线分别与n个超级电容循环充放电储能控制装置中的充电装置的输入端相连；n个超级电容循环充放电储能控制装置中的放电装置的输出端均连有超级电容；n个超级电容通过串联后与直流母线相连。本实用新型能够将放电过程中所消耗的能量进行回收，使能量利用率达到最大化。
文档编号H01M10/058GK202103443SQ20112014389
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者帅鸿元, 陆政德 申请人:上海三玖电气设备有限公司