一种超级电容与蓄电池混合储能及供电充电方法技术

本发明专利技术涉及一种超级电容与蓄电池混合储能及供电充电方法，确切地说是应用于车间物流移动搬运车中的混合储能及供电系统。其主要由供电回路和充电回路构成，包括储能单元、电源变换单元、控制管理单元，供电回路包括混合供电回路、超级电容单独供电回路和蓄电池单独供电回路，三种供电回路可在控制管理单元作用下进行切换；充电回路包括混合充电回路、超级电容单独充电回路和蓄电池单独充电回路，三种充电回路可在控制管理单元的作用下进行切换；储能单元包括蓄电池和超级电容器，超级电容在正极串联常闭触点后通过第一DC/DC2与蓄电池并联连接。本发明专利技术采用多种储能单元以混合储能、供电充电模式进行工作，让每个储能单元都能够扬长避短、发挥优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超级电容与蓄电池混合储能及供电充电方法，确切地说是应用于车间物流移动搬运车中的混合储能及供电系统。属混合储能及供电充电领域。
技术介绍
移动搬运车是车间自动化物流系统的重要组成部分，是物流系统实现自动化、智能化柔性化的核心移动搬运单元之一，移动搬运车包括各种导引方式的AGV、行走于地面轨道的穿梭车、行走于货架的穿梭板、多层穿梭车等自动搬运车，或人工电动搬运车。在特定应用场景中，需要移动搬运车辆自身携带储能装置以实现自主供电，而非通过滑触线电刷的在线取电模式。在这种自主供电模式下，经常存在瞬间频繁大的电流充电、瞬间高功率、车辆变轨等需求。其中，车辆变轨是指行驶在固定轨道上的穿梭车或多层穿梭车从当前巷道变换到其他巷道的行为，只有采用自主供电(自身携带储能装置)的模式方可实现自由换轨。这种特殊工况下采用现有单一储能单元(单一蓄电池、或者单一超级电容)都往往无法满足需求，这是由于单一蓄电池、单一超级电容本身特性所限制。
技术实现思路
本专利技术针对电动力移动搬运车辆的特殊需求，提出了一种超级电容与蓄电池混合储能及供电充电方法。本专利技术的目的通过如下技术方案实现。一种超级电容与蓄电池混合储能，其特征在于混合储能主要由供电回路和充电回路构成，包括储能单元、电源变换单元、控制管理单元，还包括充电靴(11)、负载(5)以及若干常开、常闭触点、二极管、熔断器和连接导线；供电回路包括混合供电回路(S1)、超级电容单独供电回路(S3)和蓄电池单独供电回路(S2)，三种供电回路可在控制管理单元作用下进行切换；充电回路包括混合充电回路(C1)、超级电容单独充电回路(C2)和蓄电池单独充电回路(C3)，三种充电回路可在控制管理单元的作用下进行切换；储能单元包括蓄电池(1)和超级电容器(3)，超级电容(3)在正极串联常闭触点K4后通过第一DC/DC(2)与蓄电池(1)并联连接。所述蓄电池(1)与超级电容(3)组成的混合供电回路，包括第一DC/DC(2)变换器，与其输入端通过常闭触点K4相连接的超级电容(3)及与其输出端相连接的蓄电池(1)，还包括蓄电池(1)正极端依次连接的二极管D1、常闭触点K2、熔断器F、第二DC/DC(4)的正极输入端，蓄电池(1)的负极与第二DC/DC输入端负极连接；所述负载(5)按标注极性与第二DC/DC的输出端连接。所述控制管理单元由能量管理系统(8)以及与其通过CAN总线、485总线、232串行接口或I/O相连接的电池管理系统(7)、电容管理系统(6)、整车控制系统(10)、充电机(9)所构成；所述电源变换单元包括第一DC/DC变换器(2)和第二DC\\DC变换器(4)。一种超级电容与蓄电池混合储能的供电充电方法，其特征在于，所述方法包括充电方法和供电方法；其中：充电方法：步骤1：电池管理系统7或电容管理系统6触发充电请求信号，或者直接满足步骤3；步骤2：能量管理系统8告知整车管理系统10，整车控制系统10向使用该方法的移动设备下发移动到充电位的命令；步骤3：使用该方法的移动设备到达充电位；步骤4：充电机输出端与取电靴11对接成功，能量管理系统8根据电池管理系统7、电容管理系统6给出的电池和电容状态信息，做出充电模式判断，如果能量管理系统8控制触点K3、K5、K4闭合，K1、K2断开，则形成混合充电回路C1；如果能量管理系统8控制触点K3、K5闭合，K1、K2、K4断开，则形成超级电容单独充电回路C2；如果能量管理系统8控制触点K1闭合，K2、K3、K5断开，则形成蓄电池单独充电回路C3；供电方法：能量管理系统8根据电池管理系统7、电容管理系统6给出的信息，做出供电模式判断；如果能量管理系统8控制触点K2、K4闭合，触点K1、K3、K5断开，则构成混合供电回路S1；如果能量管理系统8控制触点K2、K3、K5闭合，触点K1、K4断开，则构成超级电容单独供电回路S2；如果能量管理系统8控制触点K2闭合，触点K1、K3、K4、K5断开，则构成蓄电池单独供电回路S3；所述蓄电池(1)单独供电回路，包括蓄电池(1)，以及与其正极端依次串联连接的二极管D1、常闭触点K2、熔断器F、第二DC/DC(4)的正极输入端，其中第二DC/DC(4)的输入端负极与蓄电池(1)的负极相连构成蓄电池(1)单独供电回路；所述负载(5)按极性与第二DC/DC的输出端连接。所述超级电容(3)单独供电回路，包括其正极端依次串联连接的常闭触点K3、常闭触点K2、熔断器F、第二DC/DC(4)的正极输入端；其负极端依次串联连接常开触点K5、第二DC/DC(4)的负极输入端，共同构成超级电容(3)的单独供电回路；所述负载(5)按极性与第二DC/DC的输出端连接。所述混合充电回路(C1)包括充电靴(11)，分别与充电靴(11)正负极串联的常闭触点K3、K5，正负极分别与常闭触点K3、K5的另一端连接的超级电容(3)，还包括与超级电容(3)通过常闭触点K4、第一DC/DC变换器(2)相并联的蓄电池(1)；所述超级电容充电回路(C2)由充电靴(11)并经正负极分别串联常闭触点K3、K5后与超级电容(3)的正负极连接构成；所述蓄电池充电回路(C3)由充电靴(11)并在正极串联常闭触点K3后与蓄电池正负极连接构成。所述压第二DC/DC(4)为宽电压输入、输出电压和功率可调的双向DC/DC变换器，在负载(5)制动时，超级电容单独供电回路(S2)自动转换为能量回馈电路，并将制动能量回馈到超级电容(3)。所述蓄电池(1)包括但不限于铅酸电池及锂电池。本专利技术所述的电池管理系统用于完成电池状态信息的采集和输出控制功能，电容管理系统用于完成电容状态信息的采集和控制作用，车载控制系统是本专利技术所应用的自动化移动搬运车的控制系统，充电机用于向本专利技术储能单元进行充电，这些均可通过但不限于CAN总线或CANOpen、485总线、232串行通信接口或I/O接口中的一种或多种通信方式与能量管理系统建立通信，进行数据交互，以供能量管理系统进行逻辑判断和决策。本专利技术采用蓄电池和超级电容组成混合储能器、供电充电单元，综合利用蓄电池的高能量密度和超级电容的超高功率密度、超高充电电流、超长循环寿命等两者的优点，使混合后的储能单元能够满足移动搬运车对储能单元能量密度、功率密度、大电流频繁充电、循环寿命、车辆变轨的需求。本专利技术通过需要综合考虑多种单一储能单元的优缺点，采用多种储能单元以混合储能、供电充电模式进行工作，让每个储能单元都能够扬长避短、发挥优势，实现专利技术目的，满足特定工况的要求。附图说明下面结合说明书附图进一步阐述本
技术实现思路
。图1是本专利技术的电路原理示意图。图2是本专利技术的混合供电回路原理示意图。图3是本专利技术的超级电容单独供电回路原理示意图。图4是本专利技术的蓄电池单独供电回路原理示意图。图5是本专利技术的蓄电池与超级电容同时混合充电原理示意图。图6是本专利技术的超级电容充电回路原理示意图。图7是本专利技术的蓄电池充电回路原理示意图。图中：1—蓄电池；2—第一DC/DC变换器；3—超级电容；4—第二DC/DC变换器；5—负载；6—电容管理系统；7—电池管理系统；8—能量管理系统；9—充电机；10—整车控制系统；11—充电靴。具体实施方式本专利技术一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级电容与蓄电池混合储能，其特征在于混合储能主要由供电回路和充电回路构成，包括储能单元、电源变换单元、控制管理单元，还包括充电靴(11)、负载(5)以及若干常开、常闭触点、二极管、熔断器和连接导线；供电回路包括混合供电回路(S1)、超级电容单独供电回路(S3)和蓄电池单独供电回路(S2)，三种供电回路可在控制管理单元作用下进行切换；充电回路包括混合充电回路(C1)、超级电容单独充电回路(C2)和蓄电池单独充电回路(C3)，三种充电回路可在控制管理单元的作用下进行切换；储能单元包括蓄电池(1)和超级电容器(3)，超级电容(3)在正极串联常闭触点K4后通过第一DC/DC(2)与蓄电池(1)并联连接。

【技术特征摘要】
1.一种超级电容与蓄电池混合储能，其特征在于混合储能主要由供电回路和充电回路构成，包括储能单元、电源变换单元、控制管理单元，还包括充电靴(11)、负载(5)以及若干常开、常闭触点、二极管、熔断器和连接导线；供电回路包括混合供电回路(S1)、超级电容单独供电回路(S3)和蓄电池单独供电回路(S2)，三种供电回路可在控制管理单元作用下进行切换；充电回路包括混合充电回路(C1)、超级电容单独充电回路(C2)和蓄电池单独充电回路(C3)，三种充电回路可在控制管理单元的作用下进行切换；储能单元包括蓄电池(1)和超级电容器(3)，超级电容(3)在正极串联常闭触点K4后通过第一DC/DC(2)与蓄电池(1)并联连接。2.根据权利要求1所述的超级电容与蓄电池混合储能，其特征在于所述蓄电池(1)与超级电容(3)组成的混合供电回路，包括第一DC/DC(2)变换器，与其输入端通过常闭触点K4相连接的超级电容(3)及与其输出端相连接的蓄电池(1)，还包括蓄电池(1)正极端依次连接的二极管D1、常闭触点K2、熔断器F、第二DC/DC(4)的正极输入端，蓄电池(1)的负极与第二DC/DC输入端负极连接；所述负载(5)按标注极性与第二DC/DC的输出端连接。3.根据权利要求1或2所述的超级电容与蓄电池混合储能，其特征在于所述控制管理单元由能量管理系统(8)以及与其通过CAN总线、485总线、232串行接口或I/O相连接的电池管理系统(7)、电容管理系统(6)、整车控制系统(10)、充电机(9)所构成；所述电源变换单元包括第一DC/DC变换器(2)和第二DC\\DC变换器(4)。4.一种超级电容与蓄电池混合储能的供电充电方法，其特征在于，所述方法包括充电方法和供电方法；其中：充电方法：步骤1：电池管理系统7或电容管理系统6触发充电请求信号，或者直接满足步骤3；步骤2：能量管理系统8告知整车管理系统10，整车控制系统10向使用该方法的移动设备下发移动到充电位的命令；步骤3：使用该方法的移动设备到达充电位；步骤4：充电机输出端与取电靴11对接成功，能量管理系统8根据电池管理系统7、电容管理系统6给出的电池和电容状态信息，做出充电模式判断，如果能量管理系统8控制触点K3、K5、K4闭合，K1、K2断开，则形成混合充电回路C1；如果能量管理系统8控制触点K3、K5闭合，K1、K2、K4断开，则形成超级电容单独充电回路C2；如果能量管理系统8控制触点K1闭合，K2、K3、K5断开...

【专利技术属性】
技术研发人员：田华亭，姜荣奇，赵立，苏运春，聂稳，杨进，韩德昱，洪飞，廖文斌，陈俊梅，马贤朋，杨铸，
申请(专利权)人：云南昆船智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53