一种双电船的能源耦合装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种双电船的能源耦合装置，包括主控制器、超级电容模组、动力锂电池组和充电转换器，所述动力锂电池组与充电转换器的输入端相连，所述充电转换器输出端与电压极性切换装置相连，所述电压极性切换装置通过母线与超级电容模组相连；所述充电转换器用于对动力锂电池组输出的充电电流进行调节；所述电压极性切换装置用于对母线的电压极性进行切换，以实现对超级电容模组中的不同的超级电容进行充电；所述主控制器通过充电管理器与充电转换器相连，以对充电过程中的电压转换进行控制；所述主控制器还通过极性切换器与电压极性切换装置相连。本发明专利技术能够提升电压至所需的等级范围，以满足瞬间的高功率和低电压动力锂电池的能量流动。

【技术实现步骤摘要】
一种双电船的能源耦合装置
本专利技术涉及电动船能源
，特别是涉及一种双电船的能源耦合装置。
技术介绍
在纯电动船研发过程中，有一种需求是很具迫切性的，但是，就目前的技术状况是难以实现的。即当电动船需要强劲动力的时候，为了保证其功率特质，其能源系统必须给出很高的瞬间电能，当系统电流不能过大的时候，提供一个高电压是获取功率的最有效办法，但是高电压必须是以电池的数量保证的，由于一块锂电池的额定电压是3.6V，假如要获得360V的高压，必须由100块锂电池来实现，为了满足一定的容量，其锂电池的单体容量还不能太小，可以想象的是，当100块锂电池安装在所需要的船舶上其重量相对于船舶就非常大了；要是中大型的旅游船，这还可以忍受没有太大问题，但要是一种小艇，比如高速摩托艇之类的船舶，这样的配置，需要设计成纯电动船或纯电动二栖船，就是望尘莫及的了。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种双电船的能源耦合装置，能够提升电压至所需的等级范围，以满足瞬间的高功率和低电压动力锂电池的能量流动。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种双电船的能源耦合装置，包括主控制器、超级电容模组、动力锂电池组和充电转换器，所述动力锂电池组与充电转换器的输入端相连，所述充电转换器输出端与电压极性切换装置相连，所述电压极性切换装置通过母线与超级电容模组相连；所述充电转换器用于对动力锂电池组输出的充电电流进行调节；所述电压极性切换装置用于对母线的电压极性进行切换，以实现对超级电容模组中的不同的超级电容进行充电；所述主控制器通过充电管理器与充电转换器相连，以对充电过程中的电压转换进行控制；所述主控制器还通过极性切换器与电压极性切换装置相连。所述母线和超级电容模组之间设有阵列开关；所述超级电容模组还设置有电压测量模块；所述电压测量模块与主控制器相连，用于检测每个超级电容的电压值；所述主控制器还通过阵列开关控制器与所述阵列开关相连，并根据电压测量模块测得的结果控制所述阵列开关打开或关闭，以实现对超级电容模组中电压较低的超级电容进行优先充电。所述主控制器还与母线电压监管模块相连，所述母线电压监管模块用于对母线的电压进行监测和管理。所述主控制器还与电池管理系统相连，所述电池管理系统用于对动力锂电池组的单体容量进行监控管理。所述主控制器还与水冷装置相连，所述水冷装置用于将装置在能量传递中累积的热量带走。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术利用低电压(重量轻)的锂电池，将能量耦合到超级电容上，该耦合的过程(即能量的迁移过程)是全自动的，用以保证负载端获取高电压值，在瞬间满足得很高功率的需求；在此同时，由于本专利技术装置是循环着运行工作的，时刻不停地将能量传递给前端的超级电容，以保证持续功率的输出。附图说明图1是本专利技术的结构方框图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，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。本专利技术的实施方式涉及一种双电船的能源耦合装置，如图1所示，包括主控制器1、超级电容模组2、动力锂电池组5和充电转换器6，所述动力锂电池组5与充电转换器6的输入端相连，所述充电转换器6输出端与电压极性切换装置8相连，所述电压极性切换装置8通过母线与超级电容模组2相连；所述充电转换器6用于对动力锂电池组5输出的充电电流进行调节；所述电压极性切换装置8用于对母线的电压极性进行切换，以实现对超级电容模组中的不同的超级电容进行充电；所述主控制器1通过充电管理器7与充电转换器6相连，以对充电过程中的电压转换进行控制；所述主控制器1还通过极性切换器9与电压极性切换装置8相连。其中，主控制器1由DSP数字控制器加逻辑控制器FPGA构成。主控制器完成所有部件的检测和协调控制功能，以下的各个功能部件均通过CAN网络与主控制器相连接，用以实现负载端的高电压高功率的输出。超级电容模组2的输出连接到负载4，用于给予负载高电压、高瞬间功率，经过超级电容模组(每个模组48V)任意叠加实现储源。该部份为了获得高电压，可采用模组的串联叠加，为了获得更大的能量，可以进行并联组合，总之，系统具有很大的应用灵活性和工程特性。该部份的能源送抵负载后，其后续的补充能量来自于动力锂电池组分时快速送抵，该能量是经过前级分段切换后获得。本实施方式中的负载为需要瞬间高电压和高能量的负载，例如高速快艇的高速变频驱动器。在应用过程时只需先根据负载的电压等级配置超级电容的数量，一般超级电容单体电压为2.7V(模组电压为48V或更高)，举例：当需要一个500V前端输出时，采用48V的超级电容模组，需要配置的超级电容数量为11个(串联电压相加)，而每个超级电容的瞬间额定放电电流为1500A，这样的特性，在需求上是能满足要求的。以快速摩托艇为例，快速摩托艇所需瞬间功率是很大的，在一般的应用中，时间不会太长，因此，只需配置所需能量的低压电池，加上本专利技术的装置和相当数量的超级电容模组数(48V/模组)，系统即构成。所述超级电容模组2还设置有电压测量模块3。主控制器1为了对负载总电压进行监控管理，通过电压测量模块3对超级电容模组中的每一个超级电容进行电压测量，并将测得的结果由网络送至主控制器。动力锂电池组4的电压可以是任意选择，也可以是多组(图1中仅作一组说明)，其数量的多少可以取舍，从结构上可以是串联，也可以是并联，其串联的数量决定了充电电流的大小(电压高即充电电流大)，并联的数量决定了配置容量的大小(并联数量多即配置的容量大)。所述主控制器1还与电池管理系统13相连，所述电池管理系统13用于对动力锂电池组4的单体容量进行监控管理，其数量取决于所配置的电池数量。本实施方式中充电转换器6采用DC/DC转换器，其用于完成对充电电流的调节，从而可以做到充电过程的可控可调，但为做到快速切换，也可以采用直接大开关切换，开关可以是接触器形式，也可以是固态继电器形式。充电转换器6还连接有充电管理器7，充电管理器用于在充电过程中对电压转换进行管理，其由主控制器进行控制。电压极性切换装置8用于完成母线Va和母线Vb的电压极性的切换，因为，在整个系统的充电过程中，将逐一地对各个超级电容进行充电的，从图1中可知，母线Va和母线Vb的电压的极性是随着不同超级电容的顺序不同而不同的，是需要进行翻转才能够实现充电的，因此，本装置就是实现了此项功能。所述电压极性切换装置8通过极性切换器9与主控制器1相连，通过主控制器1向极性切换器9发出控制信号实现电压极性切换装置8对母线电压的极性进行切换。所述主控制器1还与母线电压监管模块10相连，所述母线电压监管模块10用于对两根母线的电压进行监测和管理，以确保充电过程中的安全性。所述两根母线和超级电容模组之间设有阵列开关11，阵列开关11由阵列开关控制器12控制，阵列开关控制器12由主控制器1控制，在充电过程中，开关阵列的开关是作快速切换的，控制开关的过程是有二个准则，即低电压者优先充电和顺序充电。也就是说，主控制器根据电压测量模块测得的结果，对每个超级电容的电压值以从小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双电船的能源耦合装置，包括主控制器、超级电容模组、动力锂电池组和充电转换器，其特征在于，所述动力锂电池组与充电转换器的输入端相连，所述充电转换器输出端与电压极性切换装置相连，所述电压极性切换装置通过母线与超级电容模组相连；所述充电转换器用于对动力锂电池组输出的充电电流进行调节；所述电压极性切换装置用于对母线的电压极性进行切换，以实现对超级电容模组中的不同的超级电容进行充电；所述主控制器通过充电管理器与充电转换器相连，以对充电过程中的电压转换进行控制；所述主控制器还通过极性切换器与电压极性切换装置相连。

【技术特征摘要】
1.一种双电船的能源耦合装置，包括主控制器、超级电容模组、动力锂电池组和充电转换器，其特征在于，所述动力锂电池组与充电转换器的输入端相连，所述充电转换器输出端与电压极性切换装置相连，所述电压极性切换装置通过母线与超级电容模组相连；所述充电转换器用于对动力锂电池组输出的充电电流进行调节；所述电压极性切换装置用于对母线的电压极性进行切换，以实现对超级电容模组中的不同的超级电容进行充电；所述主控制器通过充电管理器与充电转换器相连，以对充电过程中的电压转换进行控制；所述主控制器还通过极性切换器与电压极性切换装置相连。2.根据权利要求1所述的双电船的能源耦合装置，其特征在于，所述母线和超级电容模组之间设有阵列开关；所述超级电容模组还设置有电压测量模块；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆政德，帅凯文，
申请(专利权)人：上海瑞华新能源汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31