一种多工作模式的复合电源系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多工作模式的复合电源系统，包括：锂电池、超级电容、电感、第一MOSFET开关管、第二MOSFET开关管、第三MOSFET开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、电机控制器、母线功率检测单元和超级电容电压检测单元；本发明专利技术通过控制3个MOSFET开关管的导通/关断，并通过3个二极管的续流，能够使得所述复合电源系统在锂电池直接输出模式、锂电池升压输出模式，或者锂电池和超级电容的电压叠加输出模式之间快速顺序切换，在常规条件下可由锂电池直接输出，而在爆发性功率需求时采用超级电容和锂电池串联输出，因此能够在保证系统稳定工作的同时，有效满足输出端的常规功率输出需求和爆发性功率输出需求。求和爆发性功率输出需求。求和爆发性功率输出需求。

【技术实现步骤摘要】
一种多工作模式的复合电源系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于电源
，具体涉及一种多工作模式的复合电源系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，锂电池技术得到了快速发展和大量的推广应用。应用对象包括电动汽车、无人机和水下航行器等。虽然锂电池的能量密度和功率密度均取得了一定突破。但高能量密度和高功率密度对于锂电池来说是无法兼得的。在穿越无人机、特种水下航行器、电动赛车的电源应用领域，具备高能量密度的锂电池，其功率密度依旧偏低，无法很好地满足输出端的爆发性功率需求。基于现有的储能技术，具备超高功率密度的超级电容是一种理想的功率爆发型辅助输出装置。因此，由超级电容和锂电池构成的复合电源应运而生，并在诸多领域得到了成功应用。
[0003]常规锂电池和超级电容的复合方式是将它们并联，通过电流加成方式实现更大功率输出。但是，大电流需要更粗、更笨重的直流母线，对于电机内部绕组、电机控制器的电流承载能力要求十分高。同时，大电流工作将增加母线上的直流损耗，对应的发热量更多，会引起额外的降温需求问题。在工程应用中，虽然采用锂电池升压模式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多工作模式的复合电源系统，其特征在于，包括：锂电池、超级电容、电感、第一MOSFET开关管(Q1)、第二MOSFET开关管(Q2)、第三MOSFET开关管(Q3)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、电机控制器、母线功率检测单元和超级电容电压检测单元；所述锂电池的正极连接所述第一MOSFET开关管(Q1)的漏极、所述第二MOSFET开关管(Q2)的源极，以及所述电感的输入端；所述锂电池的负极连接所述第三MOSFET开关管(Q3)的源极和所述电机控制器的负极；所述第一MOSFET开关管(Q1)的源极连接所述超级电容的负极；所述超级电容的正极连接所述第二MOSFET开关管(Q2)的漏极和所述电机控制器的正极；所述第一MOSFET开关管(Q1)的两端并联所述第一二极管(D1)；所述第二MOSFET开关管(Q2)的两端并联所述第二二极管(D2)；所述电感的输出端连接所述第三MOSFET开关管(Q3)的漏极和所述第三二极管(D3)的正极；所述第三二极管(D3)的负极连接所述电机控制器的正极；所述母线功率检测单元并联在所述电机控制器的两端；所述超级电容电压检测单元并联在所述超级电容的两端；通过控制各MOSFET开关管关断或导通，使所述复合电源系统工作在不同模式下；其中，所述模式包括锂电池直接输出模式、锂电池升压输出模式、锂电池和超级电容的电压叠加输出模式三种输出模式。2.根据权利要求1所述的多工作模式的复合电源系统，其特征在于，所述复合电源系统中，所述第一MOSFET开关管(Q1)、所述第二MOSFET开关管(Q2)、所述第三MOSFET开关管(Q3)的栅极加载有对应的控制信号；相应的，所述通过控制各MOSFET开关管关断或导通，包括：针对每个MOSFET开关管，通过控制该MOSFET开关管的控制信号的电平值，控制该MOSFET开关管关断或导通。3.根据权利要求1所述的多工作模式的复合电源系统，其特征在于，所述锂电池的最大电压高于所述超级电容的最大电压，以在所述锂电池升压的同时，保证所述超级电容充电至其最大电压。4.根据权利要求1所述的多工作模式的复合电源系统，其特征在于，所述三种输出模式的实现过程，包括：步骤1，所述复合电源系统启动时，控制所述第一MOSFET开关管(Q1)、所述第二MOSFET开关管(Q2)、所述第三MOSFET开关管(Q3)均关断，通过所述第二二极管(D2)续流，所述复合电源系统工作在所述锂电池直接输出模式；步骤2，利用所述超级电容电压检测单元检测所述超级电容的电压是否低于设定参考值；若是，控制所述第一MOSFET开关管(Q1)和所述第二MOSFET开关管(Q2)均关断，同时控制所述第三MOSFET开关管(Q3)高频导通和关断，通过所述第三二极管(D3)续流，所述复合电源系统工作在所述锂电池升压输出模式，并向所述超级电容充电，直到所述超级电容的电压达到所述设定参考值；步骤3，当所述超级电容的电压达到所述设定参考值时，控制所述第一MOSFET开关管(Q1)、所述第二MO...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，肖纯武，严亦哲，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：