CN207490574U - 一种复合电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种复合电源。现有复合电源内的电池和超级电容通过带DC/DC转换器的电路实现连接，生产成本高且限制电流流量。本实用新型包括电池和超级电容，所述复合电源包括控制组件以及导线组，控制组件包括控制模块、连断开关以及电位调节模块，控制模块分别检测电池和超级电容的实时电位并控制连断开关实现电池和超级电容在并联状态和断开状态间切换。在原有复合电源结构上增设可检测电池和超级电容电位并控制并联电路通断的控制组件，省去原有结构中的DC/DC转换器，既有效降低生产成本和使用维护成本，由于并联电路中省去了DC/DC转换器，使得并联电路能允许瞬时大电流通过，进而方便驱动具有较大额定电流的设备，扩大复合电源的使用范围。

Description

一种复合电源

技术领域

本实用新型涉及能量储存器领域，具体涉及一种复合电源。

背景技术

在现有技术中，出现了车载的复合电源，为公共场合和活动提供电力保障。现有的复合电源包括通过并联电路连接的电池和超级电容，并联电路中均设置有DC/DC 转换器，利用DC/DC 转换器实现具有不同电位的电池和超级电容进行通连，使得复合电源兼具电池的长期稳定供电以及电容的瞬时大功率供电的特点。但现有的复合电源存在以下缺陷：1、由于并联电路中设有DC/DC 转换器，使得复合电源的生产成本较高，不利于大规模推广使用，还为导致后期维护成本较高；2、由于DC/DC 转换器对电流流量有限制，当复合电源为具有较大额定电流的设备供电时，使得复合电源不能驱动这些设备，使得复合电源使用具有局限性；3、DC/DC 转换器在使用时会因能源消耗而发热，既消耗复合电源内的电能，还会因使用时发热而存在安全隐患。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供一种复合电源，通过设置可检测电池和超级电容电位并控制并联电路通断的控制组件来控制复合电源工作状态，进而省去DC/DC 转换器，既降低生产成本，还能允许大电流输送，进而能为具有较大额定电流的设备提供电能，扩大使用范围。

本实用新型通过以下方式实现：一种复合电源，包括独立设置的电池和超级电容，所述复合电源包括控制组件以及并联所述电池和超级电容的导线组，所述控制组件包括控制模块、设于导线组上的连断开关以及设于所述超级电容上的电位调节模块，所述控制模块分别检测所述电池和超级电容的实时电位并控制连断开关实现电池和超级电容在并联状态和断开状态间切换。在原有复合电源结构上增设可检测电池和超级电容电位并控制并联电路通断的控制组件，利用电位相同的电池和超级电容在并联时不产生电流的特性，有效减小电池和超级电容在并联通连时产生的电流，进而实现电池和超级电容安全并联，还能省去原有结构中的DC/DC 转换器，既有效降低生产成本和使用维护成本，又避免DC/DC转换器因工作发热而损耗复合电源内电能，消除安全隐患，此外，由于并联电路中省去了DC/DC 转换器，使得并联电路能允许瞬时大电流通过，进而方便驱动具有较大额定电流的设备，扩大复合电源的使用范围。电池能量密度大，可以长时间向外供电；超级电容功率密度大，可以向外提供瞬时大功率，使得复合电源既能满足长时间供电要求，又能满足瞬间提供大功率的要求。电位调节模块对超级电容的电位进行调节，使得超级电容电位能与电池电位相等，在使用时，由于超级电容在使用前的电位参数非定值，当电池电位大于超级电容电位时，电位调节模块对超级电容进行充电处理，当电池电位小于超级电容电位时，电位调节模块对超级电容进行放电处理。

作为优选，所述控制组件包括设于电池上的第一电位检测模块以及设于超级电容上的第二电位检测模块，所述控制模块接收来自第一电位检测模块和第二电位检测模块上的电位参数并控制连断开关动作。第一电位检测模块检测电池电位并向控制模块输送电池的电位参数，第二电位检测模块检测超级电容电位并向控制模块输送超级电容的电位参数，控制模块根据接收电池的电位参数和超级电容的电位参数来控制连断开关动作。

作为优选，所述控制模块为MCU。MCU具有成本低廉、运行稳定、编程简便的特点，方便使用。

作为优选，所述导线组包括连接所述电池正极与超级电容正极的正极导线以及连接所述电池负极与超级电容负极的负极导线。正极导线形成复合电源的正极，负极导线形成复合电源的负极。

作为优选，所述正极导线形成所述复合电源的正极外接点，所述负极导线形成所述复合电源的负极外接点。在使用时，复合电源通过正极外接点和负极外接点匹配连接外界设备，实现为外界设备供电的目的。

作为优选，所述连断开关设置在正极导线上；或者，所述连断开关设置在负极导线上。所述连断开关择一设置在正极导线或者负极导线上，由此控制电池和超级电容在并联状态和断开状态间切换。

作为优选，所述电池为所述电位调节模块提供电源。当复合电源在无外接电源的环境中使用且电池电位大于超级电容电位时，电池能为超级电容提供升压所需电能，确保超级电容电位能与电池的电位相同，进而满足复合电源并联供电的实施条件。

一种用于控制所述复合电源的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1、控制模块控制连断开关处于断开状态；

2、控制模块通过第一电位检测模块获取电池电位参数V1；

3、控制模块通过电位调节模块对超级电容电位进行调节，并通过第二电位检测模块实时获取超级电容电位参数V2；

4、控制模块对V1和V2进行对比，当V1=V2时，关闭电位调节模块；

5、控制模块控制连断开关由断开状态切换至通连状态，实现超级电容和电池直接并联。

通过上述步骤来完成复合电源使用前的准备工作，并可随时向外输送电能。在上述步骤中，第一电位检测模块和第二电位检测模块分别对电池和超级电容实施实时检测，确保连断开关在电池和超级电容在电位相同的情况下实现并联，进而通过减小并联瞬时电流来保护复合电源。

作为优选，所述连断开关切换至通连状态时，所述导线组的额定电流为I，I≥1000A。由于导线组中没有设置DC/DC 转换器，使得导线组不会对电流产生限制，继而允许瞬时较大电流通过，进而能为外接设备提供瞬时大功率。在使用时，由于导线组中只设有连断开关，不设置其它电器元件，导线组的额定电流取决于导线的额定电流，导线组允许流通的最大电流不受电器元件的限制，进而有效提高瞬时功率。由于导线组上没有设置除连断开关以外的电器元件，使得导线组既能满足大电流流通要求，例如KA级别的电流，也能满足小电流流通要求。

本实用新型的突出有益效果：1.通过控制组件实现电池和超级电容在相同电位时实施并联操作，有效减小导线组上的电流流量，进而起到保护电池和超级电容的作用；2、通过控制连断开关动作时机来确保电池和超级电容安全并联，从而省去原有结构中的DC/DC转换器，既有效降低生产成本和维护成本，又避免DC/DC 转换器因工作发热而损耗复合电源内电能，消除安全隐患，还能消除DC/DC 转换器对电流的限制影响，确保复合电源能为外界设备提供瞬时大电流。

附图说明

图1 为本实用新型电路结构示意图；

图中：1、电池，2、超级电容，3、正极导线，4、负极导线，5、连断开关，6、第一电位检测模块，7、第二电位检测模块，8、电位调节模块，9、控制模块。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型的实质性特点作进一步的说明。

如图1所示的一种复合电源，由独立设置的电池1和超级电容2组成，所述复合电源包括控制组件以及并联所述电池1和超级电容2的导线组，所述控制组件包括控制模块9、设于导线组上的连断开关5以及设于所述超级电容2上的电位调节模块8，所述控制模块9分别检测所述电池1和超级电容2的实时电位并控制连断开关5实现电池1和超级电容2在并联状态和断开状态间切换。

在使用时，通过以下方法实现操作：

1、控制模块9控制连断开关5处于断开状态，通过断开连断开关5使得电池1与超级电容2间不具有回路，方便对超级电容2进行快速充电。

2、控制模块9通过第一电位检测模块6获取电池1电位参数V1，并为控制模块9控制电位调节模块8开关提供参考依据。

3、控制模块9通过电位调节模块8对超级电容2电位进行调节，并通过第二电位检测模块7实时获取超级电容2电位参数V2。

4、控制模块9对V1和V2进行对比，当V1=V2时，关闭电位调节模块8。

5、控制模块9控制连断开关5由断开状态切换至通连状态，实现超级电容2和电池1直接并联。

在实际操作中，所述控制组件包括设于电池1上的第一电位检测模块6以及设于超级电容2上的第二电位检测模块7，所述控制模块9接收来自第一电位检测模块6和第二电位检测模块7上的电位参数并控制连断开关5动作。所述控制模块9通过第一电位检测模块6和第二电位检测模块7分别对电池1和超级电容2的电位进行实时检测，既能为电位调节模块8提供电位调节参数，防止超级电容2因电位过高而无法与电池1进行并联的情况发生，还能确保超级电容2与电池1进行并联时保证电位相同。

在实际操作中，当电池电位大于超级电容电位时，所述电位调节模块8接收外界电源并向超级电容2输送，所述外界电源可以为外界获取的市电，也可以直接从电池1上获取电能，进而在无市电情况下完成对超级电容2充电的任务。当电池电位小于超级电容电位时，所述电位调节模块8对超级电容进行放电处理，使得超级电容的电位降低至与所述电池电位数值相同。

在实际操作中，电池1和超级电容2在并联使用前，必须满足V1=V2的要求。一般情况下，可以预先对超级电容2进行充电并完成并联连接，使得复合电池1预先完成准备工作并可随时投入使用。

在实际操作中，所述控制模块9为MCU，通过比较实时获取的V1、V2来控制电位调节模块8和连断开关5，有效减小电池1和超级电容2在并联时产生的电流，确保复合电源使用安全。

在实际操作中，所述导线组包括连接所述电池1正极与超级电容2正极的正极导线3以及连接所述电池1负极与超级电容2负极的负极导线4。所述正极导线3形成所述复合电源的正极外接点，所述负极导线4形成所述复合电源的负极外接点。

在实际操作中，所述连断开关5设置在正极导线3或负极导线4上，优选方案，所述连断开关5设置在正极导线3上。此外，所述连断开关分别设置在正极导线和负极导线上，也应视为本实用新型的具体实施例。

在实际操作中，所述电池1为所述电位调节模块8提供电源，或者，外接的市电也可以为电位调节模块8提供电源，可以根据实际使用环境及配套设置来确定充电电源，均应视为本实用新型的具体实施例。

在实际操作中，所述连断开关5切换至通连状态时，所述导线组的额定电流为I，I≥1000A。由于导线组上没有限制电流的电器元件，使得导线组可以满足较大电流流通的要求，当复合电源为电梯等大型用电设备供电时，复合电源能为设备提供瞬时大功率，确保设备在断电情况下通过复合电源提供电能。

在实际操作中，除了使用控制组件实现并联控制意外，还可以通过手工测量电池1和超级电容2的电位，再手动实施并联连接，例如通过上述方法，通过手动实施车载超级电容和车载电池并联，实现对外提供兼具长供时以及瞬时大功率输出的电能，也应视为本实用新型的具体实施方式。

在实际操作中，所述电池可以为各种类型的电池，优选为钛酸锂电池。

Claims (7)

1.一种复合电源，包括独立设置的电池（1）和超级电容（2），其特征在于，所述复合电源包括控制组件以及并联所述电池（1）和超级电容（2）的导线组，所述控制组件包括控制模块（9）、设于导线组上的连断开关（5）以及与所述超级电容（2）匹配的电位调节模块（8），所述控制模块（9）分别检测所述电池（1）和超级电容（2）的实时电位并控制连断开关（5）实现电池（1）和超级电容（2）在并联状态和断开状态间切换。

2.根据权利要求1所述的一种复合电源，其特征在于，所述控制组件包括设于电池（1）上的第一电位检测模块（6）以及设于超级电容（2）上的第二电位检测模块（7），所述控制模块（9）接收来自第一电位检测模块（6）和第二电位检测模块（7）上的电位参数并控制连断开关（5）动作。

3.根据权利要求1所述的一种复合电源，其特征在于，所述控制模块（9）为MCU。

4.根据权利要求1所述的一种复合电源，其特征在于，所述导线组包括连接所述电池（1）正极与超级电容（2）正极的正极导线（3）以及连接所述电池（1）负极与超级电容（2）负极的负极导线（4）。

5.根据权利要求4所述的一种复合电源，其特征在于，所述正极导线（3）形成所述复合电源的正极外接点，所述负极导线（4）形成所述复合电源的负极外接点。

6.根据权利要求4所述的一种复合电源，其特征在于，所述连断开关（5）设置在正极导线（3）上；或者，所述连断开关（5）设置在负极导线（4）上。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种复合电源，其特征在于，所述电池（1）为所述电位调节模块（8）提供电源。