CN111525665A - 一种提升车辆低温起动瞬态功率的装置、电源系统 - Google Patents

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CN111525665A CN202010396468.2A CN202010396468A CN111525665A CN 111525665 A CN111525665 A CN 111525665A CN 202010396468 A CN202010396468 A CN 202010396468A CN 111525665 A CN111525665 A CN 111525665A
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方敏伟
朱泽恩
胡昌盛
徐步荣
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Abstract

本发明公开一种提升车辆低温起动瞬态功率的装置，包括DC/DC，超级电容、状态检测模块以及控制模块，所述DC/DC一端连接外部的蓄电池，另一端连接所述超级电容；所述超级电容用以存储电能；所述状态检测模块用以采集控制模块所需要的信号，并提供外部通信接口用以软件升级以及接受外部设备的控制；所述控制模块接收状态检测模块的信号，并对超级电容以及DC/DC进行控制，所述对超级电容的控制包括充放电时间、充放电流、充放电压。利用本发明可以大大提高系统的可靠性，并有利于不断升级改进。

Description

一种提升车辆低温起动瞬态功率的装置、电源系统
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种提升车辆低温起动瞬态功率的装置、电源系统。
背景技术
现有车辆采用蓄电池作为起动电源，有数据表明，由于电池受环境温度影响，每降低1摄氏度，容量就会下降1％。为了解决低温条件下车辆起动存在的问题，现有技术是利用超级电容的低温及放电性能优于蓄电池，增加超级电容作为起动电源。
现有技术利用超级电容的主要技术方案如图1所示，电池直接或者通过DC/DC给超级电容充电，起动时超级电容放电给负载放电；其中二极管的作用是防止超级电容反向给电池充电，因为二极管方向导通特性，其中的开关，其作用是提供蓄电池充电回路。
然而现有技术的技术方案存在如下主要缺陷：
一：可靠性降低，开关或者二极管任意损坏，导致整车无法启动；
二：成本增加，二极管和开关属于大功率器件，成本较高；
三：体积增加，大功率器件需要更大的散热空间，带来体积增加。
四、直接电池给超级电容充电，会导致超级电容电量直接受电池的状态影响，影响超级电容能量存储效率和充放电流。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提出一种提升车辆低温起动瞬态功率的装置，包括DC/DC，超级电容、状态检测模块以及控制模块，其中，
所述DC/DC一端连接外部的蓄电池，另一端连接所述超级电容；
所述超级电容用以存储电能；
所述状态检测模块用以采集控制模块所需要的信号，并提供外部通信接口用以软件升级以及接受外部设备的控制；
所述控制模块接收状态检测模块的信号，并对超级电容以及DC/DC进行控制，所述对超级电容的控制包括充放电时间、充放电流、充放电压。
进一步地，所述超级电容为活性炭超级电容。
本发明还公开一种电源系统，包括蓄电池以及充放电装置，所述蓄电池通过DC/DC和充放电装置并联，所述充放电装置为提升车辆低温起动瞬态功率的装置。
为了对本发明有更清楚全面的了解，下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术实现起动电源的原理示意图；
图2为本发明实施例的提升车辆低温起动瞬态功率的装置结构示意图。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明的实施方式和实施例进行详细说明。
请参阅图2，图2为本发明实施例的提升车辆低温起动瞬态功率的装置结构示意图，包括DC/DC，超级电容、状态检测模块以及控制模块。
所述DC/DC一端连接外部的蓄电池，另一端连接所述超级电容，通过DC/DC，使得蓄电池储存的能量可以有效地传送到超级电容，同时通过状态检测模块，可以针对不同环境条件改变充电参数，保证超级电容的性能和可靠性。所述超级电容为活性炭超级电容，活性炭超级电容相比钌电容等其他类型的超级电容，具有可靠性高、容量大等优势。本装置中用以将蓄电池的部分能量转移存储。超级电容属于物理能源，充放电是一个物理过程，因此具有快速、大电流的特点，与传统电池相比，其功率密度大很多(提升5到10倍)，可以满足起动电机瞬时大功率需求。
所述状态检测模块用以采集控制模块所需要的信号，其中包含蓄电池的状态参数。此外，还提供外部通信接口，中心控制系统可以通过通讯接口获取本装置(包括蓄电池)的数据数据，从而实现系统工作状态最优化。另外也可以用来进行软件升级，通过外部软件的升级或者算法差异化，满足不同的车辆所需的瞬态功率需求。
所述控制模块接收状态检测模块采集到的各种信号，从而可以实现并对超级电容以及DC/DC进行控制，所述对超级电容的控制包括充电时间、充电压、充放电时间、充放电流、充放电压，可以在提供瞬态大功率同时不会对原有系统带来负面作用。控制模块可以使用MCU来实现，或者专用芯片来实现。切换开关及控制部分硬件采用大功率MOSFET及高速运放及相关器件组成，实现低阻抗、高速、负载端变化不会影响开关逻辑等功能，完全替代继电器功能。
本发明针对串联方式存在的弊端，尤其蓄电池是整车唯一动力来源，提出的技术方案，获得了以下的有益效果：
1、因此本发明将超级电容改进成和外接的蓄电池并联，从而可以提高系统的可靠性。
2、并增加状态检测模块对装置内的各个模块进行检测，获取各个模块的工作状态，进而可以提供给控制模块实现对各个模块的控制，从而可以保证原有系统的可靠性，提供更强大的功率输出能力。
3、预留了软件升级的接口，从而可以对产品进行不断改进和升级。
4、超级电容采用稳定的活性肽，工艺成熟，也能降低成本。
本申请的装置在具体实施的时候，还可以结合以下的技术方案来应用在具体的车辆系统中：
1、通过电子开关替代继电器，继电器容易导致大电流拉弧和无法吸合或者吸合后无法断开等不足；
2、采用跟随电路锁定开关状态及复合大功率MOSFET电路实现继电器功能；
3、通过软件算法实现虚拟二极管特性，从而实现超级电容和蓄电池直接并联方式的功能和可靠性，发挥串联方式的性能，又能弥补并联带来的超级电容电量不可控，串联可靠性和成本的缺陷。
此外，本发明基于上述实施例，还提供一种电源系统，包括蓄电池以及充放电装置，所述蓄电池通过DC/DC和充放电装置并联，所述充放电装置为上述实施例的提升车辆低温起动瞬态功率的装置。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种提升车辆低温起动瞬态功率的装置，包括DC/DC，超级电容、状态检测模块以及控制模块，其特征在于：
所述DC/DC一端连接外部的蓄电池，另一端连接所述超级电容；
所述超级电容用以存储电能；
所述状态检测模块用以采集控制模块所需要的信号，并提供外部通信接口用以软件升级以及接受外部设备的控制；
所述控制模块接收状态检测模块的信号，并对超级电容以及DC/DC进行控制，所述对超级电容的控制包括充放电时间、充放电流、充放电压。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超级电容为活性炭超级电容。
3.一种电源系统，包括蓄电池以及充放电装置，所述蓄电池通过DC/DC和充放电装置并联，其特征在于：所述充放电装置为权利要求1所述的装置。
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