一种智能电源缓冲模块制造技术

本发明专利技术涉及电能存储领域，尤其涉及一种智能电源缓冲模块。包括：通过引入能量损失最小化算法、电源与电池管理模块匹配算法、电源与超级电容器匹配算法和综合匹配算法，优化电源模块的输出电压，最小化电源模块的能量损失；设计加密通讯协议，识别和量化系统中的能量分配不均，设计能量分配策略；识别不稳定和不安全因素；设计热流动模拟算法，优化外壳的散热效果，并对整个电源缓冲模块进行系统集成测试。解决了现有技术能量转换效率低下，能量损失较大，能量分配不均匀，从而影响设备的正常运行的问题；以及缺乏散热优化设计，影响电源使用寿命，没有进行全面的系统集成测试，影响其在实际应用中的稳定性和可靠性的问题。其在实际应用中的稳定性和可靠性的问题。其在实际应用中的稳定性和可靠性的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种智能电源缓冲模块


[0001]本专利技术涉及电能存储领域，尤其涉及一种智能电源缓冲模块。

技术介绍

[0002]随着现代电子设备对电源稳定性和效率的日益增长的需求，电源管理技术已成为电子工程领域的研究热点。传统的电源缓冲模块主要依赖于简单的电容器和电池组合来提供瞬时的电源支持，但这种方法在处理大规模能量波动或长时间的电源中断时可能会遇到困难。
[0003]尽管传统的电源缓冲技术在某些应用中表现得相当可靠，但它们在处理复杂的电源需求、提高能量转换效率以及减少能量损失方面仍然存在挑战。此外，随着设备对电源响应速度和稳定性的要求不断提高，传统技术已经难以满足现代应用的需求。
[0004]我国专利申请号：CN201810752588.4，公开日：2018.11.30，公开了一种开关电源缓冲电路及其电源缓冲模块，设置于开关电源电路中，用于吸收开关电源回路中电力电子开关器件(MOSFET、IGBT等)在导通、断开时由于漏感或电力电子开关器件反向恢复电流而在电力电子开关器件两端产生的尖峰电压，所述电路缓冲模块通过吸收波峰从而避免电力电子开关器件过压击穿。该专利技术中电源缓冲模块吸收电源电力电子开关器件的尖峰电压，可以提高电源使用的安全性和可靠性，具有体积小巧、结构简单、成本低廉且效率高等优点。
[0005]但上述技术至少存在如下技术问题：现有技术能量转换效率低下，能量损失较大，没有实时评估设备的能量需求，可能导致能量分配不均匀，影响设备的正常运行；缺乏散热优化设计，影响电源使用寿命，没有进行全面的系统集成测试，影响其在实际应用中的稳定性和可靠性。

技术实现思路

[0006]本申请实施例通过提供一种智能电源缓冲模块，解决了现有技术能量转换效率低下，能量损失较大，没有实时评估设备的能量需求，可能导致能量分配不均匀，影响设备的正常运行的问题；以及缺乏散热优化设计，影响电源使用寿命，没有进行全面的系统集成测试，影响其在实际应用中的稳定性和可靠性的问题；通过综合的优化算法和先进的硬件设计，实现了高效、稳定和安全的能量转换和管理。
[0007]本申请提供了一种智能电源缓冲模块，具体包括以下技术方案：一种智能电源缓冲模块，包括以下部分：电容器、电源模块、电池管理模块、控制器；所述电源模块包括蓄电池、充电电路和直流电路，所述电源模块设置有RS232串口进行通讯，所述电源模块通过RS232串口连接有监控模块；所述蓄电池和电容器连接到直流母线上构成混合储能系统；所述直流电路的输出端经所述电池管理模块以输出；所述电容器与所述电池管理模块相连；所述控制器包括能量转换单元、通讯安全单元、能量分配单
元、优化分析单元、散热优化单元和测试单元，所述控制器与所述电容器、电源模块构成的混合储能系统产生交互，与电源模块和电池管理模块双向连接；所述能量转换单元，用于通过引入能量损失最小化算法、电源与电池管理模块匹配算法、电源与超级电容器匹配算法和综合匹配算法，优化电源模块的输出电压，确保与输入电压需求匹配，与混合储能系统交互，最小化电源模块的能量损失，能量转换单元通过数据传输的方式与通讯安全单元、能量分配单元相连；所述能量分配单元，用于与混合储能系统协同工作，识别和量化系统中的能量分配不均，通过模拟混合储能系统的工作过程，找出能量分配不均的原因；与电池管理模块交互，实时评估设备的能量需求，并据此调整能量分配，能量分配单元通过数据传输的方式与优化分析单元相连；所述优化分析单元，用于负责电源模块的整体稳定性分析，根据电源模块、电池管理模块和混合储能系统的数据进行综合分析，提出优化建议；优化分析单元通过数据传输的方式与散热优化单元和测试单元相连；所述散热优化单元，用于基于热力学原理，设计热流动模拟算法，优化外壳的散热效果，推导材料强度计算公式，确保外壳的机械强度，散热优化单元通过数据传输的方式与测试单元相连。
[0008]一种智能电源缓冲模块的实现方法，应用于所述的一种智能电源缓冲模块，包括以下步骤：S100：通过引入能量损失最小化算法、电源与电池管理模块匹配算法、电源与超级电容器匹配算法和综合匹配算法，优化电源模块的输出电压，确保与输入电压需求匹配，最小化电源模块的能量损失；S200：设计加密通讯协议，确保电源模块与监控模块之间的稳定通讯，识别和量化系统中的能量分配不均，设计能量分配策略；S300：识别不稳定和不安全因素；S400：设计热流动模拟算法，优化外壳的散热效果，并对整个电源缓冲模块进行系统集成测试。
[0009]优选的，所述S100，具体包括：在电源模块中，由于内部电阻、电感和电容的非理想特性，会产生能量损失；为了最小化能量损失，构建能量损失最小化算法；通过测量电源模块的输入电压和输出电压，找到优化后的输出电压，使得能量损失最小。
[0010]优选的，所述S100，还包括：为了确保电源模块的输出与电池管理模块的输入匹配，构建电源与电池管理模块匹配算法；考虑电源模块的优化后的输出电压和电池管理模块的输入电压需求，计算匹配系数。
[0011]优选的，所述S100，还包括：构建电源与超级电容器匹配算法，计算匹配系数。
[0012]优选的，所述S200，具体包括：为了均匀地分配能量，调整蓄电池和电容器的充放电速率，根据系统的实时负载和储能设备的状态，动态调整充放电速率；频繁地充放电会缩短蓄电池和电容器的使用寿
命，为此估算它们的使用寿命，以便优化充放电速率；为了提高系统响应速度，平衡充放电速率和响应速度。
[0013]优选的，所述S300，具体包括：针对电源模块与监控模块之间的通讯稳定性问题，引入了通讯稳定性系数来实时评估通讯的稳定性，并据此调整通讯参数。
[0014]优选的，所述S300，还包括：为了满足不同设备的需求，电源模块需要对能量进行合理的分配，但由于设备的需求会发生变化，从而导致能量分配不均匀，引入了能量分配系数，以实时评估设备的能量需求，并据此调整能量分配。
[0015]优选的，所述S300，还包括：电源模块在工作时会产生热量，当温度过高时，会导致模块损坏，因此，引入了温度控制系数，以实时评估模块的温度，并据此调整冷却策略。
[0016]优选的，所述S400，具体包括：模拟电源模块在不同工作状态下的热分布和流动情况，优化外壳的散热设计，进行详细的机械强度计算，确保外壳在各种环境和工况下的机械强度。
[0017]有益效果：本申请实施例中提供的多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：1、通过能量转换单元的优化算法，本专利技术能够最小化电源模块的能量损失，从而显著提高能量转换效率；实时评估设备的能量需求，并据此调整能量分配，从而解决了由于设备需求变化可能导致的能量分配不均匀问题；2、通过散热优化单元和特殊设计的外壳，本专利技术能够有效地提高外壳的散热效果，从而延长电源的使用寿命；进行全面的系统集成测试，确保所有硬件组件和技术特征都能够正常工作，从而提高整体系统的可靠性；3、本申请的技术方案能够有效解决现有技术能量转换效率低下，能量损失较大，没有实时评估设备的能量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能电源缓冲模块，其特征在于，包括以下部分：电容器、电源模块、电池管理模块、控制器；所述电源模块包括蓄电池、充电电路和直流电路，所述电源模块设置有RS232串口进行通讯，所述电源模块通过RS232串口连接有监控模块；所述蓄电池和电容器连接到直流母线上构成混合储能系统；所述直流电路的输出端经所述电池管理模块以输出；所述电容器与所述电池管理模块相连；所述控制器包括能量转换单元、通讯安全单元、能量分配单元、优化分析单元、散热优化单元和测试单元，所述控制器与所述电容器、电源模块构成的混合储能系统产生交互，与电源模块和电池管理模块双向连接；所述能量转换单元，用于通过引入能量损失最小化算法、电源与电池管理模块匹配算法、电源与超级电容器匹配算法和综合匹配算法，优化电源模块的输出电压，确保与输入电压需求匹配，与混合储能系统交互，最小化电源模块的能量损失，能量转换单元通过数据传输的方式与通讯安全单元、能量分配单元相连；所述能量分配单元，用于与混合储能系统协同工作，识别和量化系统中的能量分配不均，通过模拟混合储能系统的工作过程，找出能量分配不均的原因；与电池管理模块交互，实时评估设备的能量需求，并据此调整能量分配，能量分配单元通过数据传输的方式与优化分析单元相连；所述优化分析单元，用于负责电源模块的整体稳定性分析，根据电源模块、电池管理模块和混合储能系统的数据进行综合分析，提出优化建议；优化分析单元通过数据传输的方式与散热优化单元和测试单元相连；所述散热优化单元，用于基于热力学原理，设计热流动模拟算法，优化外壳的散热效果，推导材料强度计算公式，确保外壳的机械强度，散热优化单元通过数据传输的方式与测试单元相连。2.一种智能电源缓冲模块的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：S100：通过引入能量损失最小化算法、电源与电池管理模块匹配算法、电源与超级电容器匹配算法和综合匹配算法，优化电源模块的输出电压，确保与输入电压需求匹配，最小化电源模块的能量损失；S200：设计加密通讯协议，确保电源模块与监控模块之间的稳定通讯，识别和量化系统中的能量分配不均，设计能量分配策略；S300：识别不稳定和不安全因素；S400：设计热流动模拟算法，优化外壳的散热效果，并对整个电源缓冲模块进行系统集成测试；应用于权利要求1所述的一种智能电源缓...

【专利技术属性】
技术研发人员：李方野，陈智明，
申请(专利权)人：南京道尔斯特电气有限公司，
类型：发明
国别省市：