一種超級(jí)電容輔助供電裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種超級(jí)電容輔助供電裝置，包括用與連接負(fù)載兩端的端口A和端口B，在端口A和端口B之間依次設(shè)置有母線電流檢測單元、防止反向二極管、超級(jí)電容器組放電電路和超級(jí)電容器組，所述的超級(jí)電容器組與端口A之間還依次設(shè)置有超級(jí)電容器組充電電路和固態(tài)繼電器開關(guān)。本實(shí)用新型通過在現(xiàn)有電車的鉛酸蓄電池輸出上增設(shè)超級(jí)電容器組輔助供電裝置，在電動(dòng)車電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的6-7倍于正常行駛時(shí)的電流，部分通過超級(jí)電容器組充電電路存儲(chǔ)在超級(jí)電容器組中，從而當(dāng)鉛酸蓄電池電量不足時(shí)，再轉(zhuǎn)化超級(jí)電容器內(nèi)的能量輔助電池供電，達(dá)到平抑電動(dòng)車行駛時(shí)的啟動(dòng)峰值電流的效果，從而提高續(xù)航里程。
【專利說明】 一種超級(jí)電容輔助供電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)自行車使用的電源管理裝置，尤其涉及一種超級(jí)電容輔助供電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]城市短途快捷交通工具——電動(dòng)自行車的數(shù)量已經(jīng)非常龐大，并且大部分使用的是鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池是一種污染比較嚴(yán)重的電能儲(chǔ)存物質(zhì)，在巨大的使用基數(shù)并且短期沒有同樣的替代品的情況下，提高電池放電能力和使用壽命是一種經(jīng)濟(jì)且環(huán)保的解決方式。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種超級(jí)電容輔助供電裝置，可以轉(zhuǎn)化超級(jí)電容器內(nèi)的能量輔助電池供電，平抑電動(dòng)車行駛時(shí)的啟動(dòng)峰值電流，延長電池的使用壽命，提高鉛酸蓄電池的放電能力。
[0004]本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:
[0005]一種超級(jí)電容輔助供電裝置，包括用與連接負(fù)載兩端的端口 A和端口 B，在端口 A和端口 B之間依次設(shè)置有母線電流檢測單元、防止反向二極管、超級(jí)電容器組放電電路和超級(jí)電容器組，所述的超級(jí)電容器組與端口 A之間還依次設(shè)置有超級(jí)電容器組充電電路和固態(tài)繼電器開關(guān)；所述超級(jí)電容器組放電電路的輸出端通過母線電流檢測單元連接端口A，且超級(jí)電容器組放電電路的電流反饋端通過邏輯控制電路連接固態(tài)繼電器開關(guān)的輸入端。
[0006]所述邏輯控制電路包括電流取樣滯回比較器電路、電流反饋電路和控制驅(qū)動(dòng)繼電器開關(guān)構(gòu)成，所述電流取樣滯回比較器電路與控制驅(qū)動(dòng)繼電器開關(guān)串聯(lián)在母線電流檢測單元和固態(tài)繼電器開關(guān)之間，電流反饋電路的輸入端連接超級(jí)電容器組放電電路的輸出端，電流反饋電路的輸出端連接母線電流檢測單元的輸入端。
[0007]所述電流取樣滯回比較器電路由運(yùn)算放大器LM358及其外圍電路構(gòu)成。
[0008]所述的母線電流檢測單元為霍爾電流傳感器，工作范圍0-20A。
[0009]所述的超級(jí)電容器組由六節(jié)電容組串聯(lián)構(gòu)成，每節(jié)均由2.7V電壓的均壓電路板構(gòu)成。
[0010]所述超級(jí)電容器放電電路是具有輸入電壓為12V，輸出電壓為50V，且?guī)в休o助恒流功能的DC/DC Boost型電源變換電路。
[0011 ] 所述超級(jí)電容器充電電路是具有輸入電壓50V，輸出電壓16V、5A的DC/DC Buck型電源變換電路。
[0012]本實(shí)用新型通過在現(xiàn)有電車的鉛酸蓄電池輸出上增設(shè)超級(jí)電容器組輔助供電裝置，在電動(dòng)車電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的6-7倍于正常行駛時(shí)的電流，部分通過超級(jí)電容器組充電電路存儲(chǔ)在超級(jí)電容器組中，從而當(dāng)鉛酸蓄電池電量不足時(shí)，再轉(zhuǎn)化超級(jí)電容器內(nèi)的能量輔助電池供電，達(dá)到平抑電動(dòng)車行駛時(shí)的啟動(dòng)峰值電流的效果，從而提高續(xù)航里程。同樣較小電流放電可以減緩電池極板的極化效應(yīng)，使電池壽命可以延長大約一倍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖所示，一種超級(jí)電容輔助供電裝置，包括用與連接負(fù)載兩端的端口 A和B端口，所述的端口 A和端口 B也為電動(dòng)車中鉛蓄電池的輸出端，用于對(duì)負(fù)載提供電能；在端口A和端口 B之間依次設(shè)置有母線電流檢測單元、防止反向二極管、超級(jí)電容器組放電電路和超級(jí)電容器組，所述的超級(jí)電容器組與端口 A之間還依次設(shè)置有超級(jí)電容器組充電電路和固態(tài)繼電器開關(guān)；
[0015]所述超級(jí)電容器組放電電路的輸出端通過母線電流檢測單元連接端口 A，且超級(jí)電容器組放電電路的電流反饋端通過邏輯控制電路連接固態(tài)繼電器開關(guān)的輸入端，由電流大小決定固態(tài)繼電器的開閉。所述邏輯控制電路包括電流取樣滯回比較器電路、電流反饋電路和控制驅(qū)動(dòng)繼電器開關(guān)構(gòu)成，所述電流取樣滯回比較器電路與控制驅(qū)動(dòng)繼電器開關(guān)串聯(lián)在母線電流檢測單元和固態(tài)繼電器開關(guān)之間，電流反饋電路的輸入端連接超級(jí)電容器組放電電路的輸出端，電流反饋電路的輸出端連接母線電流檢測單元的輸入端。
[0016]所述電流取樣滯回比較器電路由運(yùn)算放大器LM358及外圍電路構(gòu)成，由于運(yùn)算放大器LM358為常見運(yùn)放，其外圍結(jié)構(gòu)也均為本領(lǐng)域人員熟知結(jié)構(gòu)，具體連接關(guān)系在此不再贅述。
[0017]所述的母線電流檢測單元為用來檢測電池端電流輸出的霍爾電流傳感器，其工作范圍0-20A。
[0018]所述的超級(jí)電容器組由六節(jié)電容組串聯(lián)構(gòu)成，每節(jié)均由2.7V電壓的均壓電路板構(gòu)成。
[0019]所述的超級(jí)電容器組放電電路為輸入電壓為12V，輸出電壓為50V，且?guī)в休o助恒流功能(可跟蹤負(fù)載電壓，維持電池恒流輸出)的DC/DC Boost型電源變換電路，通過霍爾電流傳感器獲取的電流信號(hào)作為其反饋端輸入來實(shí)現(xiàn)輔助恒流功能。超級(jí)電容器組放電電路的電流反饋端連接到霍爾電流傳感器的輸出端，再由超級(jí)電容器組放電電路內(nèi)部調(diào)節(jié)使電池放電電流輸出和超級(jí)電容器組放電電路輸出構(gòu)成輔助恒流結(jié)構(gòu)。
[0020]本實(shí)用新型超級(jí)電容器組充電電路的功率端輸出連接到超級(jí)電容器組輸入端實(shí)現(xiàn)充電過程，超級(jí)電容器組放電電路輸入端連接超級(jí)電容器組正、負(fù)電極之間，由此三者構(gòu)成超級(jí)電容器組充、放電電路結(jié)構(gòu)。
[0021]在實(shí)際使用過程中，當(dāng)固態(tài)繼電器開關(guān)在受控打開的情況下，鉛酸蓄電池通過正向DC/DC恒流恒壓充電電路向內(nèi)部的超級(jí)電容器組進(jìn)行充電，最高達(dá)到16.20V的充電電壓即可表面超級(jí)電容組內(nèi)電源已經(jīng)充滿。所述的正向DC/DC恒流恒壓充電電路為50VDC變16VDC輸出10V-16.2V可調(diào)恒壓，5A恒流的DC/DC Buck型電源變換電路。充電過程中，邏輯控制電路通過霍爾電流傳感器獲取的電流信號(hào)作為控制輸入的依據(jù)，其工作電流設(shè)定為IA到8A的區(qū)間的滯回控制。當(dāng)反饋的電流值下降且低于IA時(shí)，邏輯控制電路會(huì)打開固態(tài)繼電器，超級(jí)電容器組得到充電能量；當(dāng)反饋電流上升大于8A時(shí)，邏輯控制電路關(guān)閉固態(tài)繼電器，超級(jí)電容器組會(huì)停止充電，進(jìn)而減輕電池負(fù)荷。
[0022]當(dāng)鉛酸蓄電池的電量減少，且電流量過低時(shí)，超級(jí)電容器會(huì)通過放電電路釋放內(nèi)部存儲(chǔ)的電流，供給電車的負(fù)載，從而提高電車的續(xù)航能力。
[0023]根據(jù)鉛酸電池放電特性曲線，在0.6C-1C放電可以放出60%左右的容量，2C條件下只能放出不到30%的容量，可以消除電機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大于IOA的峰值電流，可以使蓄電池電流放電比較穩(wěn)定，趨于0.6C-1C之間，從而在較小電流下增加電池放電量，防止電池極板的極化效應(yīng)，延長電動(dòng)自行車電池的續(xù)航能力和提高電池壽命。因而具有很大的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。本裝置的設(shè)計(jì)體積比較緊湊，接線簡單使得實(shí)際使用中也便于在現(xiàn)有電動(dòng)車上進(jìn)行改裝、拆卸。
【權(quán)利要求】
1.一種超級(jí)電容輔助供電裝置，包括用與連接負(fù)載兩端的端口 A和端口 B，其特征在于:在端口 A和端口 B之間依次設(shè)置有母線電流檢測單元、防止反向二極管、超級(jí)電容器組放電電路和超級(jí)電容器組，所述的超級(jí)電容器組與端口 A之間還依次設(shè)置有超級(jí)電容器組充電電路和固態(tài)繼電器開關(guān)；所述超級(jí)電容器組放電電路的輸出端通過母線電流檢測單元連接端口 A，且超級(jí)電容器組放電電路的電流反饋端通過邏輯控制電路連接固態(tài)繼電器開關(guān)的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容輔助供電裝置，其特征在于:所述邏輯控制電路包括電流取樣滯回比較器電路、電流反饋電路和控制驅(qū)動(dòng)繼電器開關(guān)構(gòu)成，所述電流取樣滯回比較器電路與控制驅(qū)動(dòng)繼電器開關(guān)串聯(lián)在母線電流檢測單元和固態(tài)繼電器開關(guān)之間，電流反饋電路的輸入端連接超級(jí)電容器組放電電路的輸出端，電流反饋電路的輸出端連接母線電流檢測單元的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超級(jí)電容輔助供電裝置，其特征在于:所述電流取樣滯回比較器電路由運(yùn)算放大器LM358及其外圍電路構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超級(jí)電容輔助供電裝置，其特征在于:所述的母線電流檢測單元為霍爾電流傳感器，工作范圍0-20A。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超級(jí)電容輔助供電裝置，其特征在于:所述的超級(jí)電容器組由六節(jié)電容組串聯(lián)構(gòu)成，每節(jié)均由2.7V電壓的均壓電路板構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超級(jí)電容輔助供電裝置，其中:所述超級(jí)電容器放電電路是具有輸入電壓為12V，輸出電壓為50V，且?guī)в休o助恒流功能的DC/DC Boost型電源變換電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超級(jí)電容輔助供電裝置，其中:所述超級(jí)電容器充電電路是具有輸入電壓50V，輸出電壓16V、5A的DC/DC Buck型電源變換電路。
【文檔編號(hào)】H02J7/34GK203859574SQ201420213842
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】劉洋 申請(qǐng)人:黃河科技學(xué)院