一種混合儲能裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種混合儲能裝置，包括脈沖寬度調制電路、死區延時驅動電路、功率開關電路、采樣比較電路、超級電容電路和鉛酸電池，鉛酸電池的正極和功率開關電路的電源端連接，鉛酸電池的負極接地，采樣比較電路的輸出端和脈沖寬度調制電路的輸入端連接，脈沖寬度調制電路的輸出端和死區延時驅動電路的輸入端連接，死區延時驅動電路的第一輸出端和功率開關電路的第一輸入端連接，死區延時驅動電路的第二輸出端和功率開關電路的第二輸入端連接，功率開關電路分別與超級電容電器和采樣比較電路連接；優點是對負載功率變化的響應速度較快，可持續供電能力強，且使用壽命長。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種儲能裝置，尤其是涉及一種混合儲能裝置。
技術介紹
混合儲能裝置是一種將兩種或者兩種以上的儲能器件通過電力連接件連接組合在一起得到的新型儲能裝置。目前，混合儲能裝置已廣泛被應用于對系統電源的響應速度和續航能力均具有較高要求的場合，如混合動力汽車動力系統、載重汽車懸架減振控制系統、磁流變阻尼器減震控制器系統及其后備電源系統等，混合儲能裝置為這些系統提供能量，使這些系統能實現快速性和續航能力的雙重要求?；旌蟽δ苎b置所使用的儲能器件通常有電化學儲能器件、電場能儲能器件和機械能儲能器件等。電化學儲能器件是利用電極氧化還原反應原理實現能量存儲和釋放，如鉛酸電池，其優點在于具有較高的能量存儲密度，能夠實現大容量能量存儲,缺點在于功率密度較低,難以實現大電流持續快速放電，且電極反應過程受環境溫度影響較大，溫度過低時化學反應難以進行，除此之外，由于電極氧化還原反應會破壞電極物理結構，導致通常普通鉛酸電池充放電循環壽命僅為200-300次，大大增加了維護和使用成本；電場能儲能器件是利用雙電層理論實現能量的存儲和釋放，雙電層超級電容、法拉第準電容等，優點在于具有較大的功率密度，充放電速度快、受溫度影響較小，充放電循環壽命可達10萬次以上，但是缺點在于能量密度較小，同體積下較電化學儲能器件難以實現大容量的能量存儲；機械能儲能器件是利用飛輪轉動所具有的機械能和發電機之間的能量轉換原理實現能量的存儲和釋放，目前主要應用于飛輪儲能電池，優點在于轉換效率較高，但是缺點也較為明顯，飛輪儲能對飛輪的機械加工精度要求和系統的密封條件要求較高?；旌蟽δ苎b置所使用的電力連接件有雙向功率變換器和電感線圈等，雙向功率變換器由功率開關器件、驅動器件、脈寬調制器件和反饋器件構成，能夠實現功率流的雙向流動，電感線圈采用銣鐵磁芯和漆包銅線繞制而成，能夠對輸出電流紋波進行平抑，同時對短時功率進行分配。儲能器件和電力連接件的不同組合方式構成了不同的混合儲能裝置?，F有的一種混合儲能裝置采用超級電容器和其他儲能器件混合連接構成，該混合儲能裝置連接方式的不同可以分為兩類：直接并聯儲能裝置和間接并聯儲能裝置。超級電容器和其他儲能器件(如鉛酸電池、鎳氫電池和鋰電池)正負極直接并聯在一起為負載供電的混合儲能裝置被稱為直接并聯儲能裝置。直接并聯儲能裝置雖然結構簡單，但是其無法實現對功率在超級電容和化學電源間的分配，很少被使用。間接并聯儲能裝置又分為變換器耦合儲能裝置和扼流圈耦合儲能裝置兩類。其他儲能器件(如鉛酸電池、鎳氫電池和鋰電池)直接并聯在負載兩端，超級電容器與雙向功率變換器并聯，雙向功率變換器的輸出端與負載并聯的混合儲能裝置被稱為變換器耦合儲能裝置。變換器耦合儲能裝置能夠對超級電容器輸出電壓進行控制，保持與化學電源電壓匹配，但是由于雙向功率變換器存在延遲，無法發揮超級電容器快速放電能力，對于負載端功率變化的響應速度較慢。超級電容器正極串聯扼流線圈，再與其他儲能器件(如鉛酸電池、鎳氫電池和鋰電池一起并聯在負載兩端的混合儲能裝置被稱為扼流圈耦合儲能裝置。扼流圈耦合儲能裝置結構簡單，能夠對短時功率進行分配，但是其電壓不均衡，容易造成超級電容器和化學電源間的“互沖”現象，當負載功率變化時，快速響應能力不足。鑒此，設計一種對負載功率變化的響應速度較快，可持續供電能力強，且使用壽命長的混合儲能裝置具有重要意義。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種對負載功率變化的響應速度較快，可持續供電能力強，且使用壽命長的混合儲能裝置。本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種混合儲能裝置，包括脈沖寬度調制電路、死區延時驅動電路、功率開關電路、采樣比較電路、超級電容電路和鉛酸電池，所述的功率開關電路具有電源端、第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述的死區延時驅動電路具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述的鉛酸電池的正極和所述的功率開關電路的電源端連接，所述的鉛酸電池的負極接地，所述的采樣比較電路的輸出端和所述的脈沖寬度調制電路的輸入端連接，所述的脈沖寬度調制電路的輸出端和所述的死區延時驅動電路的輸入端連接，所述的死區延時驅動電路的第一輸出端和所述的功率開關電路的第一輸入端連接，所述的死區延時驅動電路的第二輸出端和所述的功率開關電路的第二輸入端連接，所述的功率開關電路的輸出端分別與所述的超級電容電器的輸入端和所述的采樣比較電路的輸入端連接。所述的功率開關電路包括第一NMOS管、第二NMOS管、第一二極管、第二二極管、第一電阻、第二電阻、第一電感和第一電容；所述的第一二極管的負極和所述的第一電阻的一端連接且其連接端為所述的功率開關電路的第一輸入端，所述的第二二極管的負極和所述的第二電阻的一端連接且其連接端為所述的功率開關電路的第二輸入端，所述的第一二極管的正極、所述的第一電阻的另一端和所述的第一NMOS管的柵極連接，所述的第一NMOS管的漏極為所述的功率開關電路的電源端，所述的第一NMOS管的源極、所述的第二NMOS管的漏極和所述的第一電感的一端連接，所述的第二NMOS管的源極和所述的第一電容的一端均接地，所述的第二NMOS管的柵極、所述的第二二極管的正極和所述的第二電阻的一端連接，所述的第一電感的另一端和所述的第一電容的另一端連接且其連接端為所述的功率開關電路的輸出端。該結構中，功率開關電路的第一輸入端和第二輸入端分別接入死區延時驅動電路生成的兩路互補的死區延時驅動信號，在延時時間達到后，第一NMOS管和第二NMOS管互補導通，將鉛酸電池輸出的連續直流電壓轉換成離散的脈沖方波，該脈沖方波通過第一電感和第一電容構成的低通濾波器網絡，得到穩定的直流電壓輸出，給負載提供能量。所述的超級電容電路包括第二電感、第二電容、第三電容、第三電阻和第四電阻；所述的第二電感的一端和所述的第二電容的一端連接且其連接端為所述的超級電容電路的輸入端，所述的第二電感的另一端和所述的第三電阻的一端連接，所述的第三電阻的另一端分別與所述的第四電阻的一端和所述的第三電容的一端連接，所述的第二電容的另一端、所述的第四電阻的另一端和所述的第三電容的另一端均接地。該結構中，當超級電容電路處于充電狀態時，超級電容電路通過其輸入端從功率開關電路處獲得電能并儲存在第二電容和第三電容中，當超級電容電路處于放電狀態時，主要存儲在第三電容中的電場能，通過第二電感迅速饋送至與功率開關電路的輸出端連接的負載上，由此快速響應負載的功率變化。所述的采樣比較電路包括型號為LM741的第一芯片、型號為LM741的第二芯片、型號為LM741的第三芯片、第一滑動變阻器、第二滑動變阻器、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻和第四電容；所述的第一滑動變阻器的一端為所述的采樣比較電路的輸入端，所述的第一滑動變阻器的另一端接地，所述的第一滑動變阻器的滑動端和所述的第一芯片的第3腳連接，所述的第一芯片的第2腳、所述的第一芯片的第6腳和所述的第七電阻的一端連接，所述的第一芯片的第4腳接入-15V電壓，所述的第一芯片的第7腳接入+15V電壓，所述的第五電阻的一端接入+12V電壓，所述的第五電阻的另一端、所述的第六電阻的一端和所述的第二芯片的第3腳連接，所述的第六電阻的另一端接地，所述的第二芯片的第2腳、所述的第本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種混合儲能裝置，其特征在于包括脈沖寬度調制電路、死區延時驅動電路、功率開關電路、采樣比較電路、超級電容電路和鉛酸電池，所述的功率開關電路具有電源端、第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述的死區延時驅動電路具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述的鉛酸電池的正極和所述的功率開關電路的電源端連接，所述的鉛酸電池的負極接地，所述的采樣比較電路的輸出端和所述的脈沖寬度調制電路的輸入端連接，所述的脈沖寬度調制電路的輸出端和所述的死區延時驅動電路的輸入端連接，所述的死區延時驅動電路的第一輸出端和所述的功率開關電路的第一輸入端連接，所述的死區延時驅動電路的第二輸出端和所述的功率開關電路的第二輸入端連接，所述的功率開關電路的輸出端分別與所述的超級電容電器的輸入端和所述的采樣比較電路的輸入端連接。

【技術特征摘要】
1.一種混合儲能裝置，其特征在于包括脈沖寬度調制電路、死區延時驅動電路、功率開關電路、采樣比較電路、超級電容電路和鉛酸電池，所述的功率開關電路具有電源端、第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述的死區延時驅動電路具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述的鉛酸電池的正極和所述的功率開關電路的電源端連接，所述的鉛酸電池的負極接地，所述的采樣比較電路的輸出端和所述的脈沖寬度調制電路的輸入端連接，所述的脈沖寬度調制電路的輸出端和所述的死區延時驅動電路的輸入端連接，所述的死區延時驅動電路的第一輸出端和所述的功率開關電路的第一輸入端連接，所述的死區延時驅動電路的第二輸出端和所述的功率開關電路的第二輸入端連接，所述的功率開關電路的輸出端分別與所述的超級電容電器的輸入端和所述的采樣比較電路的輸入端連接。2.根據權利要求1所述的一種混合儲能裝置，其特征在于所述的功率開關電路包括第一NMOS管、第二NMOS管、第一二極管、第二二極管、第一電阻、第二電阻、第一電感和第一電容；所述的第一二極管的負極和所述的第一電阻的一端連接且其連接端為所述的功率開關電路的第一輸入端，所述的第二二極管的負極和所述的第二電阻的一端連接且其連接端為所述的功率開關電路的第二輸入端，所述的第一二極管的正極、所述的第一電阻的另一端和所述的第一NMOS管的柵極連接，所述的第一NMOS管的漏極為所述的功率開關電路的電源端，所述的第一NMOS管的源極、所述的第二NMOS管的漏極和所述的第一電感的一端連接，所述的第二NMOS管的源極和所述的第一電容的一端均接地，所述的第二NMOS管的柵極、所述的第二二極管的正極和所述的第二電阻的一端連接，所述的第一電感的另一端和所述的第一電容的另一端連接且其連接端為所述的功率開關電路的輸出端。3.根據權利要求1所述的一種混合儲能裝置，其特征在于所述的超級電容電路包括第二電感、第二電容、第三電容、第三電阻和第四電阻；所述的第二電感的一端和所述的第二電容的一端連接且其連接端為所述的超級電容電路的輸入端，所述的第二電感的另一端和所述的第三電阻的一端連接，所述的第三電阻的另一端分別與所述的第四電阻的一端和所述的第三電容的一端連接，所述的第二電容的另一端、所述的第四電阻的另一端和所述的第三電容的另一端均接地。4.根據權利要求1所述的一種混合儲能裝置，其特征在于所述的采樣比較電路包括型號為LM741的第一芯片、型號為LM741的第二芯片、型號為LM741的第三芯片、第一滑動變阻器、第二滑動變阻器、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻和第四電容；所述的第一滑動變阻器的一端為所述的采樣比較電路的輸入端，所述的第一滑動變阻器的另一端接地，所述的第一滑動變阻器的滑動端和所述的第一芯片的第3腳連接，所述的第一芯片的第2腳、所述的第一芯片的第6腳和所述的第七電阻的一端連接，所述的第一芯片的第4腳接入-15V電壓，所述的第一芯片的第7腳接入+15V電壓，所述的第五電阻的一端接入+12V電壓，所述的第五電阻的另一端、所述的第六電阻的一端和所述的第二芯片的第3腳連接，所述的第六電阻的另一端接地，所述的第二芯片的第2腳、所述的第二芯片的第6腳、所述的第八電阻的一端和所述的第四電容的一端連接，所述的第二芯片的第4腳接入-15V電壓，所述的第二芯片的第7腳接入+15V電壓，所述的第七電阻的另一端、所述的第九電阻的一端和所述的第三芯片的第3腳連接，所述的第九電阻的另一端接地，所述的第八電阻的另一端、所述的第四電容的另一端、所述的第十電阻的一端和所述的第三芯片的第2腳連接，所述的第十電阻的另一端和所述的第三芯片的第6腳連接且其連接端為所述的采樣比較電路的輸出端，所述的第三芯片的第4腳接入-5V電壓，所述的第三芯片的第7腳接入+5V電壓，所述的第三芯片的第1腳和所述的第二滑動變阻器的一端連接，所述的第三芯片的第5腳和所述的第二滑動變阻器的另一端連接，所述的第二滑動變阻器的滑動端接入-5V電壓。5.根據權利要求1所述的一種混合儲能裝置，其特征在于所述的脈沖寬度調制電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮志敏，王龍飛，胡海剛，張剛，孫捷超，胡敏，劉小鋒，魏超，蔡永勝，程鵬，
申請(專利權)人：寧波大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33