一种混合储能装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种混合储能装置，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，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，功率开关电路分别与超级电容电器和采样比较电路连接；优点是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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种储能装置，尤其是涉及一种混合储能装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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、所述的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合储能装置，其特征在于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。

【技术特征摘要】
1.一种混合储能装置，其特征在于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。2.根据权利要求1所述的一种混合储能装置，其特征在于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。3.根据权利要求1所述的一种混合储能装置，其特征在于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。4.根据权利要求1所述的一种混合储能装置，其特征在于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。5.根据权利要求1所述的一种混合储能装置，其特征在于所述的脉冲宽度调制电...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯志敏，王龙飞，胡海刚，张刚，孙捷超，胡敏，刘小锋，魏超，蔡永胜，程鹏，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33