一种具有独立能量回收路径的超级电容系统技术方案

本发明专利技术提供的一种具有独立能量回收路径的超级电容系统，包括电源、外部设备，第一供电电路、第二供电电路、采样电路、微处理器、通信电路、能量回收电路和第一MOS管控电路；本发明专利技术提供的一种具有独立能量回收路径的超级电容系统，在超级电容系统上设置能量回收电路，实现了系统能量的回收；通过设置第一供电电路、第二供电电路两个供电电路，一路作为系统正常的供电使用，另一路与能量回收电路连接，错开了能量回收路径和能量输出的路径，适用于对电容进行稳压再输出；通过采样电路对系统的电压电流信息进行采集，由微处理器对第一供电电路、第二供电电路的充电功率进行调整控制，实现对超级电容的稳定充电。

A super capacitor system with independent energy recovery path

【技术实现步骤摘要】
一种具有独立能量回收路径的超级电容系统
本专利技术涉及机器人或者电力运载工具领域，更具体的，涉及一种具有独立能量回收路径的超级电容系统。
技术介绍
在机器人或者电力运载工具领域中，当机器人做跳跃或其他突发性动作、电力运载工具瞬间加速时，需要消耗相当大的功率，而在其他时间段内，消耗的功率相对较少，因此电池提供的功率波动比较大，这对电池的寿命有不利的影响。有时候电池难以提供高功率，限制了机器人或电力运载工具的启动速度、加速运动。而超级电容系统的引入可以解决这个问题，超级电容可以较低的功率向电池索取能量，而当耗电设备的功率突然升高时，超级电容可以在短时间内提供很高功率，因此，整个过程中电池的输出功率保持在较低、相对恒定的水平，有利于电池寿命的延长，而且设备也有了更好的瞬间加速性能。在现有的超级电容系统中，结构、功能多种多样，有的超级电容系统没有能量回收功能，导致电池能量的利用率较低；有的超级电容系统没有做充电功率控制，一旦上电电池便以固定的电流给超级电容充电，随着超级电容电量的增长、电压的升高，充电功率便逐渐上升，充电功率无法得到严格控制；也有的虽然有能量回收效果，但是回收路径和能量的输出路径为同一条路径，这种结构只能适用于电容直接输出的情况，如果后级需要对电容进行稳压再输出，则必须采用独立的回收路径。
技术实现思路
本专利技术为克服现有的超级电容系统无法同时实现能量回收、充电功率控制和拥有独立回收路径的技术缺陷，提供一种具有独立能量回收路径的超级电容系统。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种具有独立能量回收路径的超级电容系统，包括电源、外部设备，还包括第一供电电路、第二供电电路、采样电路、微处理器、通信电路、能量回收电路和第一MOS管控电路；其中：所述电源与所述第一供电电路、第二供电电路输入端电性连接；所述第一供电电路、第二供电电路通过所述第一MOS管控电路为所述外部设备供电；所述采样电路用于采集所述第一供电电路、第二供电电路、外部设备的电压电流信号，并将采集结果传送至所述微处理器；所述微处理器输出端与所述第一供电电路、第二供电电路的功率控制端电性连接，并通过所述通信电路与所述外部设备通信连接；所述外部设备上设置有能量回收电路，所述能量回收电路与外部设备进行能量交换；所述第二供电电路为所述能量回收电路充电。上述方案中，在超级电容系统上设置能量回收电路，实现了系统能量的回收；通过设置第一供电电路、第二供电电路两个供电电路，一路作为系统正常的供电使用，另一路与能量回收电路连接，错开了能量回收路径和能量输出的路径，适用于对电容进行稳压再输出；通过采样电路对系统的电压电流信息进行采集，由微处理器对第一供电电路、第二供电电路的充电功率进行调整控制，实现对超级电容的稳定充电。其中，所述第一供电电路包括第一降压模块、第一数字电位器模块和第一防倒灌子电路；其中：所述第一降压模块输入端与所述电源电性连接；所述第一数字电位器模块控制端与所述微处理器电性连接；所述第一数字电位器模块输出端与所述第一降压模块输入端电性连接；所述第一降压模块输出端与所述第一防倒灌子电路输入端电性连接；所述第一防倒灌子电路输出端与所述外部设备电性连接；所述第一防倒灌子电路与所述采样电路电性连接。其中，所述第二供电电路包括第二升压模块、第二降压模块、第二数字电位器模块和第二防倒灌子电路；其中：所述第二升压模块输入端与所述电源电性连接；所述第二升压模块输出端与所述第二降压模块输入端电性连接；所述第二数字电位器模块控制端与所述微处理器电性连接；所述第二数字电位器模块输出端与所述第二降压模块输入端电性连接；所述第二降压模块输出端与所述第二防倒灌子电路输入端、能量回收电路充电端电性连接；所述第二防倒灌子电路输出端与所述外部设备电性连接；所述第二防倒灌子电路与所述采样电路电性连接。上述方案中，以微处理器为处理核心，实时检测系统的电压电流信息，通过控制第一数字电位器模块、第二数字电位器模块的阻值，间接实现对第一降压模块、第二降压模块输出功率的控制；当第二供电电路为所述能量回收电路充电时，通过控制第二降压模块的最大输出电流，提供能量回收电路充电的充电功率，避免当外部设备消耗功率较高时，能量回收电路还保持着较低的充电功率。其中，所述采样电路包括电压采样子电路和电流采样子电路；其中：所述电压采样子电路输入端采集所述外部设备、能量回收电路上的超级电容组的电压信号；所述电压采样子电路输出端与所述微处理器电性连接；所述电流采样子电路输入端采集所述外部设备、第一防倒灌子电路和第二防倒灌子电路上的电流信号；所述电流采样子电路输出端与所述微处理器电性连接。上述方案中，通过设置电压采样子电路和电流采样子电路实现对系统电压电流信息的采集，通过微处理器完成对能量回收电路的调控。其中，所述微处理器采用型号为STM32F407VET6的MCU。其中，所述通信电路为CAN通信电路。其中，所述能量回收电路包括第二MOS管控子电路、超级电容组和第三MOS管控子电路；其中：所述第二MOS管控子电路输入端与所述外部设备电性连接；所述第二MOS管控子电路输出端与所述超级电容组充电端电性连接；所述第二供电电路输出端与所述超级电容组充电端电性连接；所述超级电容组输出端与所述第三MOS管控子电路输入端电性连接；所述第三MOS管控子电路输出端与所述外部设备电性连接。上述方案中，系统为能量回收设置了独立的能量回收电路，实现了系统能量的回收以及利用超级电容组为外部设备提供瞬时的大功率；超级电容组以较低的功率向电源索取功率，当外部设备的功率突然升高时，超级电容组可以在短时间内提供很高的功率，因此，整个过程中电源输出功率保持在较低、相对恒定的水平，有利于电池寿命的延长，而且设备也有了更好的瞬间加速公告性能。其中，还包括显示模块，所述显示模块与所述微处理器输出端电性连接。上述方案中，所述显示模块采用OLED显示屏，通过显示模块与采集到的电流、电压等需要的信息进行显示。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术提供的一种具有独立能量回收路径的超级电容系统，在超级电容系统上设置能量回收电路，实现了系统能量的回收；通过设置第一供电电路、第二供电电路两个供电电路，一路作为系统正常的供电使用，另一路与能量回收电路连接，错开了能量回收路径和能量输出的路径，适用于对电容进行稳压再输出；通过采样电路对系统的电压电流信息进行采集，由微处理器对第一供电电路、第二供电电路的充电功率进行调整控制，实现对超级电容的稳定充电。附图说明图1为超级电容系统结构连接示意图；图2为第一供电电路、第二供电电路电路连接示意图；图3为采样电路电路连接示意图；图4为能量回收电路电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有独立能量回收路径的超级电容系统，包括电源、外部设备，其特征在于：还包括第一供电电路、第二供电电路、采样电路、微处理器、通信电路、能量回收电路和第一MOS管控电路；其中：/n所述电源与所述第一供电电路、第二供电电路输入端电性连接；/n所述第一供电电路、第二供电电路通过所述第一MOS管控电路为所述外部设备供电；/n所述采样电路用于采集所述第一供电电路、第二供电电路、外部设备的电压电流信号，并将采集结果传送至所述微处理器；/n所述微处理器输出端与所述第一供电电路、第二供电电路的功率控制端电性连接，并通过所述通信电路与所述外部设备通信连接；/n所述外部设备上设置有能量回收电路，所述能量回收电路与外部设备进行能量交换；/n所述第二供电电路为所述能量回收电路充电。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有独立能量回收路径的超级电容系统，包括电源、外部设备，其特征在于：还包括第一供电电路、第二供电电路、采样电路、微处理器、通信电路、能量回收电路和第一MOS管控电路；其中：
所述电源与所述第一供电电路、第二供电电路输入端电性连接；
所述第一供电电路、第二供电电路通过所述第一MOS管控电路为所述外部设备供电；
所述采样电路用于采集所述第一供电电路、第二供电电路、外部设备的电压电流信号，并将采集结果传送至所述微处理器；
所述微处理器输出端与所述第一供电电路、第二供电电路的功率控制端电性连接，并通过所述通信电路与所述外部设备通信连接；
所述外部设备上设置有能量回收电路，所述能量回收电路与外部设备进行能量交换；
所述第二供电电路为所述能量回收电路充电。


2.根据权利要求1所述的一种具有独立能量回收路径的超级电容系统，其特征在于：所述第一供电电路包括第一降压模块、第一数字电位器模块和第一防倒灌子电路；其中：
所述第一降压模块输入端与所述电源电性连接；
所述第一数字电位器模块控制端与所述微处理器电性连接；
所述第一数字电位器模块输出端与所述第一降压模块输入端电性连接；
所述第一降压模块输出端与所述第一防倒灌子电路输入端电性连接；
所述第一防倒灌子电路输出端与所述外部设备电性连接；
所述第一防倒灌子电路与所述采样电路电性连接。


3.根据权利要求2所述的一种具有独立能量回收路径的超级电容系统，其特征在于：所述第二供电电路包括第二升压模块、第二降压模块、第二数字电位器模块和第二防倒灌子电路；其中：
所述第二升压模块输入端与所述电源电性连接；
所述第二升压模块输出端与所述第二降压模块输入端电性连接；
所述第二数字电位器模块控制端与所述微处理器电性连接；
所述第二数字电位器模块输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄琪枫，庄杰智，成慧，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44