CN102290856A - 一种双电源装置及其供电方法 - Google Patents

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Abstract

一种双电源装置及其供电方法，该双电源装置包括铅酸电池、锂电池、控制系统，所述控制系统分别与双向DC/DC变换器、电子开关K1、电子开关K2和电子开关K3电连接，所述双向DC/DC变换器一端与电子开关K3电连接，另一端与锂电池和电子开关K1电连接，铅酸电池和锂电池均与负载一端电连接，负载另一端与电子开关K1和电子开关K2电连接，铅酸电池还与电子开关K2和电子开关K3电连接。本发明结构简单、紧凑；适应大容量、大功率工作，自放电率低工作效率高，适用范围广。

Description

一种双电源装置及其供电方法
技术领域
本发明涉及一种双电源装置及其供电方法。
背景技术
目前，市场上的电池电源大多是单用一种电池类型，比如铅酸电池电源、锂电池电源、磷酸铁电池电源和三元材料电池电源。铅酸电池虽然容量大，但不适应大功率工作，而且不工作闲置时，自放电率高，容易造成部分容量损失。锂电池可适应大功率工作，可以长时间闲置，自放电率低，但电池容量较小。所以，电池电源单用一种电池时，总是不可避免的存在某些固有缺陷。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种容量大、适应大功率工作、自放电率低的双电源装置及其供电方法。
本发明的技术方案是：其包括铅酸电池、锂电池、控制系统，所述控制系统与双向DC/DC变换器、电子开关K1、电子开关K2电和电子开关K3连接，所述双向DC/DC变换器一端与电子开关K3电连接，另一端与锂电池和电子开关K1电连接，铅酸电池和锂电池均与负载一端电连接，负载另一端与电子开关K1和电子开关K2电连接，铅酸电池还与电子开关K2和电子开关K3电连接。
所述控制系统优选采用基于微控制器的可编程控制系统。
双电源装置的供电方法为：
当负载电流Ir高于阈值Ih（阈值Ih由铅酸电池的容量决定，数值上可以直接取Ih为铅酸电池的额定容量的0.15倍）时，负载处于高功率工况，控制系统控制双向DC/DC变换器，使其处于非工作状态，同时，在控制系统的作用下，电子开关K2断开，电子开关K3断开，电子开关K1接通，启动锂电池供电模式；
当负载电流Ir低于阈值Ih时，负载处于低功率工况，此时，在控制系统的作用下，电子开关K3断开，电子开关K1断开，电子开关K2接通，启动铅酸电池供电模式；
当双电源装置在工作的间隙期，在控制系统的作用下，电子开关K1和电子开关K2均断开，电子开关K3接通，此时，控制系统通过控制双向DC/DC变换器使铅酸电池给锂电池充电，进入双电源闲置互助模式；
当双电源装置需长期存放的时候，在控制系统的作用下，电子开关K1和电子开关K2均断开，电子开关K3接通，此时，控制系统通过控制双向DC/DC变换器使锂电池给铅酸电池充电，进入双电源闲置互助模式。
控制系统主要通过控制三个电子开关来实现对整个双电源装置的控制。高比功率、高比容量的锂离子电池和低成本、大容量的铅酸电池两种电池联合使用，在控制系统和双向DC/DC变换器的共同作用下，可以根据工况需要来选择用哪种电池供电。在需要高功率的工况下，通过控制系统的控制，选用锂离子电池供电；在需要低功率的工况下，通过控制系统的控制，选用铅酸电池供电。需长期存放时，通过控制系统控制双向DC/DC，实现锂离子电池对铅酸电池充电，从而有利于降低铅酸电池的自放电容量损失，减少电池盐化，延长电池使用寿命。且，在使用的间隙期间内，铅酸电池对锂离子电池充电，可以降低锂离子电池的容量需求，节约成本。
本发明结构简单、紧凑；适应大于容量、大功率工作，自放电率低工作效率高。与现有电池组相比，本发明可延长使用寿命30-50%；降低成本5-15%；改善电池组的大功率性能，快速充电时间减少80%以上，且同时具备锂离子电池和铅酸电池的优势，克服了两种电池单独使用时的缺陷，适用范围广。
附图说明
图1为本发明双电源装置一实施例的结构框图；
图2为图1所示实施例双向DC/DC变换器的一种结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图1，本实施例包括铅酸电池3、锂电池4、控制系统1，所述控制系统1分别与双向DC/DC变换器2、电子开关K1、电子开关K2和电子开关K3电连接，所述双向DC/DC变换器2一端与电子开关K3电连接，另一端与锂电池4和电子开关K1电连接，铅酸电池3和锂电池4均与负载5一端电连接，负载5另一端与电子开关K1和电子开关K2电连接，铅酸电池3还与电子开关K2和电子开关K3电连接。
所述控制系统1为采用基于微控制器的可编程控制系统。
双向DC/DC变换器2有成熟的现有技术可供利用。图2所示为其中的一种电路结构，其由电感L1、电感L2、电容C1、电容C2、三极管T1、三极管T2、二极管d1、二极管d2组成。
本实施例双电源装置的供电方法为：
当负载电流Ir高于阈值Ih（阈值Ih由铅酸电池的容量决定，数值上可以直接取Ih为铅酸电池的额定容量的0.15倍）时，负载5处于高功率工况，控制系统1控制双向DC/DC变换器2，使其处于非工作状态，同时，在控制系统1的作用下，电子开关K2断开，电子开关K3断开，电子开关K1接通，启动锂电池供电模式；
当负载电流Ir低于阈值Ih时，负载5处于低功率工况，此时，在控制系统1的作用下，电子开关K3断开，电子开关K1断开，电子开关K2接通，启动铅酸电池供电模式；
当双电源装置在工作的间隙期，在控制系统1的作用下，电子开关K1和电子开关K2均断开，电子开关K3接通，此时，控制系统1通过控制双向DC/DC变换器2使铅酸电池3给锂电池4充电，进入双电源闲置互助模式；
当双电源装置需长期存放的时候，在控制系统1的作用下，电子开关K1和电子开关K2均断开，电子开关K3接通，此时，控制系统1通过控制双向DC/DC变换器2使锂电池4给铅酸电池3充电，进入双电源闲置互助模式。
使用本发明，锂电池4的额定电压和铅酸电池3的额定电压差值小于最高额定电压的10%，锂电池4提供总容量的15-30%，铅酸电池3提供70-85%。控制系统1对锂电池4、铅酸电池3、以及使用本发明所述双电源装置的作业车上运行的电机，都能进行实时监控、充放电保护，给锂电池4和铅酸电池3发出供电指令。工作间隙期和需长期存放时，通过控制系统控制双向DC/DC变换器2的方向，实现从两种电池中电压较高的电池中取出容量给电压较低的电池充电。
将本发明用于电动叉车上时，锂电池4提供电池总容量的15%，铅酸电池提供电池总容量的85%。与现有技术中于采用纯铅酸电池的电动叉车相比，延长了电池组寿命的30%，成本降低了10%，电池的快速充电时间减少了80%。
将本发明用于电动高尔夫球车上时，锂电池4提供电池总容量的30%，铅酸电池3提供电池总容量的70%。与现有技术中于采用纯铅酸电池的电动高尔夫球车相比，延长电池组寿命50%，成本降低了5%，电池的快速充电时间减少了80%。

Claims (4)

1.一种双电源装置，其特征在于，包括铅酸电池、锂电池、控制系统，所述控制系统分别与双向DC/DC变换器、电子开关K1、电子开关K2电和电子开关K3连接，所述双向DC/DC变换器一端与电子开关K3电连接，另一端与锂电池和电子开关K1电连接，铅酸电池和锂电池均与负载一端电连接，负载另一端与电子开关K1和电子开关K2电连接，铅酸电池还与电子开关K2和电子开关K3电连接。
2.根据权利要求1所述的双电源装置，其特征在于，所述控制系统为基于微控制器的可编程控制系统。
3.一种采用如权利要求1或2所述的双电源装置的供电方法，其特征在于，步骤如下：
当负载电流Ir高于阈值Ih时，负载处于高功率工况，控制系统控制双向DC/DC变换器，使其处于非工作状态，同时，在控制系统的作用下，电子开关K2断开，电子开关K3断开，电子开关K1接通，启动锂电池供电模式；
当负载电流Ir低于阈值Ih时，负载处于低功率工况，此时，在控制系统的作用下，电子开关K3断开，电子开关K1断开，电子开关K2接通，启动铅酸电池供电模式；
当双电源装置在工作的间隙期，在控制系统的作用下，电子开关K1和电子开关K2均断开，电子开关K3接通，此时，控制系统通过控制双向DC/DC变换器使铅酸电池给锂电池充电，进入双电源闲置互助模式；
当双电源装置需长期存放的时候，在控制系统的作用下，电子开关K1和电子开关K2均关闭，电子开关K3接通，此时，控制系统通过控制双向DC/DC变换器使锂电池给铅酸电池充电，进入双电源闲置互助模式。
4.根据权利要求3所述的双电源装置的供电方法，其特征在于，所述阈值Ih由铅酸电池的容量决定，数值上直接取Ih为铅酸电池的额定容量的0.15倍。
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