CN210502296U - 一种复合电源中超级电容的功率控制电路 - Google Patents

一种复合电源中超级电容的功率控制电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种复合电源中超级电容的功率控制电路。包括主控模块、副主控模块；主控模块包括主控芯片电路、第一CAN通信模块、第一电源电路，副主控模块包括副主控芯片电路、第二CAN通信模块、超级电容充放电电路、第二电源电路，所述主控芯片电路还通过第一CAN通信模块控制负载电机的运行，所述超级电容充放电电路还与负载电机连接。本实用新型能够判断负载在正常工作时所需的功率，在负载正常工作时将稳压电源中多余的功率为超级电容充电，而在负载需要超负荷工作时，稳压电源无法为其提供足够的功率，则超级电容关闭充电，打开放电开关，为负载提供电能。

Description

一种复合电源中超级电容的功率控制电路
技术领域
本实用新型涉及超级电容的运用领域，具体涉及一种复合电源中超级电容的功率控制电路。
背景技术
现如今交通工具仍以燃油汽车为主，未来探索新能源交通工具必不可少。电池汽车是新能源发展的基石，但目前电池汽车又有不少弊端，如：充电速度不够快，功率不够等问题。超级电容是一种储能元件，它和其他能量元件组成联合体共同工作，是实现能量回收利用、降低污染的有效途径。超级电容具有以下特点：(1)充电速度快；(2)循环寿命长；(3)能量转换效率高；(4)功率密度高；(5)原材料生产、使用、存储及拆解过程均无污染，是理想的绿色环保电源；安全系数高，长期使用免维护；(6)高充放电效率；(7)温度范围宽；(8)检测控制方便。
超级电容重要特性：“在电量极少的情况下其内部电阻接近于零”。现有超级电容充电技术为传统的稳压电源直充，放电为直接接负载放电。充电充满之后超级电容的电压将与稳压电源一致，而放电为随着放电量与放电时间的增加，超级电容的电压将越来越低。所以现有的技术能够先为电容充电，之后再将电容的电量给予负载使用。
因为超级电容在电量极少的情况下其内部电阻接近于零，在充电情况下，超级电容会汲取稳压电源的绝大部分功率，使得负载能够使用的功率极少，所以在充电的时间段内，负载会处于疲软甚至是不工作的状态。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有存在问题，提供一种复合电源中超级电容的功率控制电路，能够有效的控制稳压电源对负载以及超级电容的电流量分配，使负载能够保持正常工作。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种复合电源中超级电容的功率控制电路，包括主控模块、副主控模块；所述主控模块包括主控芯片电路及与该主控芯片电路连接的第一CAN通信模块、用于为主控模块供电的第一电源电路，所述副主控模块包括副主控芯片电路及与该副主控芯片电路连接的用于与第一CAN通信模块通信的第二CAN通信模块、用于为超级电容模组进行充放电的超级电容充放电电路、用于为副主控模块供电的第二电源电路，所述主控芯片电路还通过第一CAN通信模块控制负载电机的运行，所述超级电容充放电电路还与负载电机连接。
在本实用新型一实施例中，所述超级电容充放电电路包括超级电容模组、超级电容充电电路、超级电容放电电路，超级电容模组的充电端与超级电容充电电路连接，超级电容模组的放电端与超级电容放电电路连接，超级电容充电电路还与24V稳压电源、副主控芯片电路连接，超级电容放电电路还与24V稳压电源、副主控芯片电路、负载电机连接。
在本实用新型一实施例中，所述超级电容模组采用10个2.7V/100F的超级电容单体串联组成。
在本实用新型一实施例中，所述主控芯片电路采用STM32RGT6单片机。
在本实用新型一实施例中，所述副主控芯片电路采用STM32C8T6单片机。
在本实用新型一实施例中，所述第一电源电路包括用于将24V转换为5V的第一电压转换电路、用于将5V转换为3.3V的第二电压转换电路；所述第一电压转换电路采用TPS5430稳压芯片，所述第二电压转换电路采用ASM1117芯片。
在本实用新型一实施例中，所述第二电源电路包括用于将24V转换为5V的第三电压转换电路、用于将5V转换为3.3V的第四电压转换电路；所述第三电压转换电路采用TPS5430稳压芯片，所述第四电压转换电路采用ASM1117芯片。
在本实用新型一实施例中，所述第一CAN通信模块包括用于与CAN通信模块通信的第一CAN通信电路、用于与负载电机通信的第二CAN通信电路，第一CAN通信电路、第二CAN通信电路均采用SN65HVD232芯片。
在本实用新型一实施例中，所述第二CAN通信模块采用SN65HVD232芯片。
相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
1、能够控制超级电容的充电速度：本实用新型中加入了单片机主控模块，能够控制稳压电源对超级电容输出的电流量，从而控制超级电容的充电速度；
2、能够使负载随时都能处于正常工作的状态：本实用新型能够有效的控制稳压电源对负载以及超级电容的电流量分配，使负载随时都能够正常工作。
附图说明
图1是本实用新型复合电源中超级电容的功率控制电路原理框图。
图2为主控芯片电路原理图。
图3为第一CAN通信模块电路原理图。
图4为第一电源模块电路原理图。
图5为副主控芯片电路原理图。
图6为第二CAN通信模块电路原理图。
图7为第二电源模块电路原理图。
图8为超级电容充放电电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。
如图1所示，本实用新型提供了一种复合电源中超级电容的功率控制电路，包括主控模块、副主控模块；所述主控模块包括主控芯片电路（所述主控芯片电路采用STM32RGT6单片机）及与该主控芯片电路连接的第一CAN通信模块、用于为主控模块供电的第一电源电路，所述副主控模块包括副主控芯片电路（所述副主控芯片电路采用STM32C8T6单片机）及与该副主控芯片电路连接的用于与第一CAN通信模块通信的第二CAN通信模块、用于为超级电容模组进行充放电的超级电容充放电电路、用于为副主控模块供电的第二电源电路，所述主控芯片电路还通过第一CAN通信模块控制负载电机的运行，所述超级电容充放电电路还与负载电机连接。
所述超级电容充放电电路包括超级电容模组、超级电容充电电路、超级电容放电电路，超级电容模组的充电端与超级电容充电电路连接，超级电容模组的放电端与超级电容放电电路连接，超级电容充电电路还与24V稳压电源、副主控芯片电路连接，超级电容放电电路还与24V稳压电源、副主控芯片电路、负载电机连接。所述超级电容模组采用10个2.7V/100F的超级电容单体串联组成。
所述第一电源电路包括用于将24V转换为5V的第一电压转换电路、用于将5V转换为3.3V的第二电压转换电路；所述第一电压转换电路采用TPS5430稳压芯片，所述第二电压转换电路采用ASM1117芯片。所述第二电源电路包括用于将24V转换为5V的第三电压转换电路、用于将5V转换为3.3V的第四电压转换电路；所述第三电压转换电路采用TPS5430稳压芯片，所述第四电压转换电路采用ASM1117芯片。
所述第一CAN通信模块包括用于与CAN通信模块通信的第一CAN通信电路、用于与负载电机通信的第二CAN通信电路，第一CAN通信电路、第二CAN通信电路均采用SN65HVD232芯片。所述第二CAN通信模块采用SN65HVD232芯片。
以下对本实用新型的复合电源中超级电容的功率控制电路进行具体描述。
如图1所示，本实用新型利用24V稳压电源为整个系统方案提供可靠的电源，整体主控为STM32RGT6开发板，副主控为STM32C8T6开发板。主控利用CAN信号与副主控进行通信，控制超级电容是否充电、控制负载电机的转速。在负载电机正常旋转的时候，可以控制稳压电源一边为负载电机提供电能一边为超级电容的充电提供电能。而当负载电机需要高速旋转的时候，稳压电源的功率不足以为电机提供足够的电流量，则开发板控制超级电容关闭充电模式，打开超级电容放电开关，使稳压电源和超级电容同时为负载电机提供电流量，使电机的转速达到所需的值。
在超级电容模组中，加入了电压反馈电路，能够将超级电容的电压以十倍衰减的形式反馈到副主控中，当超级电容的电量降到某一值得时候，同时关闭超级电容的充电以及放电开关（若当时充电开关是关闭的，则充电开关无动作），使负载电机减速。当负载电机回到正常转速的时候，则开启超级电容充电开关，重复原来动作。
1、整体主控为STM32RGT6开发板，开发板主控芯片为STM32RGT6单片机，输入电源为24V，通过TPS5430稳压芯片将电源稳压到5V，之后利用ASM1117芯片将5V稳压为3.3V为单片机提供工作电压。开发板通过VP232芯片，将单片机的CAN-RX\CAN-TX信号转换为CAN-H\CAN-L信号，从而与副主控STM32C8T6主控板通信，同时控制负载电机。
控制原理图如图2-4所示，其中，图2为主控芯片电路原理图，图3为第一CAN通信模块电路原理图，图4为第一电源模块电路原理图。
2、副主控为STM32C8T6开发板，副主控芯片为STM32C8T6单片机，输入电源为24V，通过TPS5430稳压芯片将电源稳压到5V为继电器线圈提供工作电压，之后利用ASM1117芯片将5V稳压为3.3V为单片机提供工作电压。开发板中含有两个继电器分别控制超级电容模组的充电与放电，继电器则由s8050三级管控制开关。
控制原理图如图5-8所示，其中，图5为副主控芯片电路原理图，图6为第二CAN通信模块电路原理图，图7为第二电源模块电路原理图，图8为超级电容充放电电路原理图。
超级电容模组：模组采用将10个2.7V/100F的超级电容单体串联的形式，将整体耐压值提升到27V，而容量则降到10F。
以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种复合电源中超级电容的功率控制电路，其特征在于，包括主控模块、副主控模块；所述主控模块包括主控芯片电路及与该主控芯片电路连接的第一CAN通信模块、用于为主控模块供电的第一电源电路，所述副主控模块包括副主控芯片电路及与该副主控芯片电路连接的用于与第一CAN通信模块通信的第二CAN通信模块、用于为超级电容模组进行充放电的超级电容充放电电路、用于为副主控模块供电的第二电源电路，所述主控芯片电路还通过第一CAN通信模块控制负载电机的运行，所述超级电容充放电电路还与负载电机连接。
2.根据权利要求1所述的一种复合电源中超级电容的功率控制电路，其特征在于，所述超级电容充放电电路包括超级电容模组、超级电容充电电路、超级电容放电电路，超级电容模组的充电端与超级电容充电电路连接，超级电容模组的放电端与超级电容放电电路连接，超级电容充电电路还与24V稳压电源、副主控芯片电路连接，超级电容放电电路还与24V稳压电源、副主控芯片电路、负载电机连接。
3.根据权利要求2所述的一种复合电源中超级电容的功率控制电路，其特征在于，所述超级电容模组采用10个2.7V/100F的超级电容单体串联组成。
4.根据权利要求1所述的一种复合电源中超级电容的功率控制电路，其特征在于，所述主控芯片电路采用STM32RGT6单片机。
5.根据权利要求1所述的一种复合电源中超级电容的功率控制电路，其特征在于，所述副主控芯片电路采用STM32C8T6单片机。
6.根据权利要求1所述的一种复合电源中超级电容的功率控制电路，其特征在于，所述第一电源电路包括用于将24V转换为5V的第一电压转换电路、用于将5V转换为3.3V的第二电压转换电路；所述第一电压转换电路采用TPS5430稳压芯片，所述第二电压转换电路采用ASM1117芯片。
7.根据权利要求1所述的一种复合电源中超级电容的功率控制电路，其特征在于，所述第二电源电路包括用于将24V转换为5V的第三电压转换电路、用于将5V转换为3.3V的第四电压转换电路；所述第三电压转换电路采用TPS5430稳压芯片，所述第四电压转换电路采用ASM1117芯片。
8.根据权利要求1所述的一种复合电源中超级电容的功率控制电路，其特征在于，所述第一CAN通信模块包括用于与CAN通信模块通信的第一CAN通信电路、用于与负载电机通信的第二CAN通信电路，第一CAN通信电路、第二CAN通信电路均采用SN65HVD232芯片。
9.根据权利要求1所述的一种复合电源中超级电容的功率控制电路，其特征在于，所述第二CAN通信模块采用SN65HVD232芯片。
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