一种异步充电同步放电的双后备电源系统技术方案

本发明专利技术公开了一种异步充电同步放电的双后备电源系统，应用于电力智能化终端设备；在本发明专利技术中，终端采用超级电容和电池混合储能的双后备电源系统，异步充电时，超级电容优先充电，电池充电管理采用降温充电策略，当满足超级电容电压高于设定门限值和电池温度低于设定门限值两个条件时，电池开启充电。同步放电时，当系统负载电流超过设定门限值时，关闭电池供电回路，单独由超级电容供电超级电容承受瞬态大电流放电。该系统可满足智能化终端设备后备电源的大电流放电、长续航、小体积和长使用寿命的需求。系统简洁，稳定性较高，适用范围广。广。广。

【技术实现步骤摘要】
一种异步充电同步放电的双后备电源系统


[0001]本专利技术属于混合储能及供电充电领域，尤其是一种异步充电同步放电的双后备电源系统，具体地说是一种应用于电力智能化终端设备中的后备电源管理系统。

技术介绍

[0002]目前，在电力系统中，智能化终端设备的应用越来越广泛，对后备电源的要求也越来越高。
[0003]现有的电力行业智能化终端设备，业务功能要求项目愈加繁多，集众多功能与一体，同时采集的数据量也越来越大。当出现掉电故障时，需上传的节点信息增加，掉电后，后备电源需坚持的时间也变长。在这种情况下，如果采用单一储能单元：电池或超级电容，由于单一电池、单一超级电容本身特性和设备结构限制，往往无法满足需求。一方面，超级电容能量密度高，与电池相比，超级电容以更小的尺寸提供更高的突发峰值功率，并且充电循环次数更多，工作温度范围更宽。另一方面，电池可以储存大量能量，但是功率密度和能量输送有局限性，充电循环次数有限。电池在使用中减少输出大电流，可大大提高其使用寿命。
[0004]因此，在设备结构体积受限的情况下，单一储能单元的后备电源系统无法满足现在的智能化终端设备大电流放电、长续航、小体积和长使用寿命的需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对
技术介绍
中存在的问题，提供一种异步充电同步放电的双后备电源系统，旨在满足现有智能化终端设备后备电源的大电流放电、长续航、小体积和长使用寿命的综合需求。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]本专利技术提供一种异步充电同步放电的双后备电源系统，该系统包括输入电源、系统电源、电池充电控制单元、电池充电DC
‑
DC1单元、电池供电控制单元、电池供电DC
‑
DC3单元、超级电容充电DC
‑
DC2单元、超级电容供电DC
‑
DC4单元、储能单元、二极管D1和电流采样电阻R1，所述的储能单元包括电池与超级电容，该系统基于超级电容和电池混合储能；其中：
[0008]电池充电控制单元，与输入电源相连接，用于控制电池充电的回路通断，该单元与超级电容电压和电池相连，对超级电容电压和电池温度进行采样，当满足超级电容电压高于设定门限值、且电池温度低于设定门限值时，打开电池充电回路，否则，关闭电池充电回路；
[0009]电池充电DC
‑
DC1单元，与所述的电池充电控制单元相连接，为后级电池做充电管理，控制充电电流，具备过充保护机制；
[0010]电池供电控制单元，与所述的电池相连接，用于控制电池供电的回路通断，该单元与电流采样电阻R1的两端相连，对系统负载电流进行低端采样，当系统负载电流低于设定
门限值时，打开电池供电回路；当系统负载电流超过设定门限值时，关闭电池供电回路；
[0011]电池供电DC
‑
DC3单元，与所述的电池供电控制单元相连接，将电池电源通过DC
‑
DC3转化为系统电源为设备供电；
[0012]超级电容充电DC
‑
DC2单元，与所述的输入电源相连接，为后级超级电容做充电管理，控制充电电流，具备过充保护机制；
[0013]超级电容供电DC
‑
DC4单元，与所述的超级电容相连接，将电池电源通过DC
‑
DC4转化为系统电源为设备供电。
[0014]进一步地，所述的输入电源与二极管D1正极相连接，二极管D1负极与系统电源相连接，当系统掉电即输入电源跌落时，二极管D1用于防止系统电源倒灌给储能单元继续充电。
[0015]进一步地，所述的输入电源与超级电容充电DC
‑
DC2单元连接，设备上电即开始为超级电容充电；
[0016]所述的输入电源与电池充电控制单元连接，电池充电控制单元对超级电容电压进行AD采样监测，通过紧贴电池的热敏电阻PTC反馈信号对电池温度进行判断，当满足超级电容电压高于设定门限值、且电池温度低于设定门限值时，电池充电回路导通，电池充电DC
‑
DC1单元与电池连接，由DC
‑
DC1单元为电池充电，否则，电池充电回路关闭。
[0017]进一步地，所述的超级电容与超级电容供电DC
‑
DC4单元连接，当输入电源跌落时，系统电源切换由超级电容供电DC
‑
DC4单元供电；
[0018]所述的电池与电池供电控制单元连接，电池供电控制单元通过电流采样电阻R1对系统负载电流进行低端采样监测，当系统负载电流低于设定门限值时，打开电池供电回路，由超级电容和电池同步供电；否则，关闭电池供电回路，由超级电容供电。
[0019]进一步地，所述的电池充电控制电路包括热敏电阻PTC，取样电阻R4、R5、R6，比较器U2、U3，逻辑与非门U4，MOS管Q2，所述的输入电源Vin连接热敏电阻PTC后一方面通过采样电阻R4接地，另一方面接比较器U2的正极端；基准电压Vref连接比较器U2的负极端；超级电容电压Vcap连接取样电阻R5后一方面通过取样电阻R6接地，另一方面接比较器U3的正极端；基准电压Vref连接比较器U3的负极端；比较器U2的输出连接逻辑与非门U4的输入1脚，比较器U3的输出连接逻辑与非门U4的输入2脚；逻辑与非门U4的输出连接MOS管Q2的栅极；电源输入Vin连接MOS管Q2的源极；MOS管Q2的漏极连接DC
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DC1单元的输入；MOS管Q2的通断受逻辑与非门U4的控制。
[0020]进一步地，所述的电池供电控制电路包括运算放大器U1、偏置电阻R2、R3和MOS管Q1，所述的系统负载电流采样信号Isen+连接运算放大器U1正极端，系统负载电流采样信号Isen
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接地；运算放大器U1负极端一方面连接电阻R3后接地，另一方面连接电阻R2后接运算放大器U1的输出端；运算放大器U1的输出端连接MOS管Q1的栅极，控制其通断；电池正极Vbat+连接MOS管Q1的源极；MOS管Q1的漏极连接DC
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DC3单元的输入。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]本专利技术中，输入电源与超级电容充电DC
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DC2单元连接，设备上电即开始为超级电容充电，输入电源与电池充电控制单元连接，电池充电控制单元对超级电容电压进行AD采样监测，同时通过紧贴电池的热敏电阻PTC反馈信号对电池温度进行判断，只有当满足超级电容电压高于设定门限值和电池温度低于设定门限值两个条件时，电池充电回路导通，电
池充电DC
‑
DC1单元与电池连接，由DC
‑
DC1单元为电池充电。
[0023]本专利技术中，超级电容与超级电容供电DC
‑
DC4单元连接，当输入电源跌落时，系统电源自动切换由超级电容供电DC
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DC4单元供电；相应的电池与电池供电控制单元连接，电池供电控制单元通过电流采样电阻R1对系统负载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异步充电同步放电的双后备电源系统，其特征在于：该系统包括输入电源、系统电源、电池充电控制单元、电池充电DC
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DC1单元、电池供电控制单元、电池供电DC
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DC3单元、超级电容充电DC
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DC2单元、超级电容供电DC
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DC4单元、储能单元、二极管D1和电流采样电阻R1，所述的储能单元包括电池与超级电容，该系统基于超级电容和电池混合储能；其中：电池充电控制单元，与输入电源相连接，用于控制电池充电的回路通断，该单元与超级电容电压和电池相连，对超级电容电压和电池温度进行采样，当满足超级电容电压高于设定门限值、且电池温度低于设定门限值时，打开电池充电回路，否则，关闭电池充电回路；电池充电DC
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DC1单元，与所述的电池充电控制单元相连接，为后级电池做充电管理，控制充电电流，具备过充保护机制；电池供电控制单元，与所述的电池相连接，用于控制电池供电的回路通断，该单元与电流采样电阻R1的两端相连，对系统负载电流进行低端采样，当系统负载电流低于设定门限值时，打开电池供电回路；当系统负载电流超过设定门限值时，关闭电池供电回路；电池供电DC
‑
DC3单元，与所述的电池供电控制单元相连接，将电池电源通过DC
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DC3转化为系统电源为设备供电；超级电容充电DC
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DC2单元，与所述的输入电源相连接，为后级超级电容做充电管理，控制充电电流，具备过充保护机制；超级电容供电DC
‑
DC4单元，与所述的超级电容相连接，将电池电源通过DC
‑
DC4转化为系统电源为设备供电。2.根据权利要求1所述的异步充电同步放电的双后备电源系统，其特征在于：所述的输入电源与二极管D1正极相连接，二极管D1负极与系统电源相连接，当系统掉电即输入电源跌落时，二极管D1用于防止系统电源倒灌给储能单元继续充电。3.根据权利要求1所述的异步充电同步放电的双后备电源系统，其特征在于：所述的输入电源与超级电容充电DC
‑
DC2单元连接，设备上电即开始为超级电容充电；所述的输入电源与电池充电控制单元连接，电池充电控制单元对超级电容电压进行AD采样监测，通过紧贴电池的热敏电阻PTC反馈信号对电池温度进行判断，当满...

【专利技术属性】
技术研发人员：马华超，高阳，王猛，
申请(专利权)人：江苏林洋能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：