CN212796546U - 一种基于超级电容和动力电池的双电源供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于超级电容和动力电池的双电源供电系统，为机械设备提供工作电源，该系统包括动力电池和超级电容，动力电池和超级电容受设备动力系统调度输出或回收能量，动力电池的电压输出端连接电压转换器的输入端，动力电池的输出电压通过电压转换器进行电压转换后输出设备所需的供电电压，电压转换器的电压输出端电连接机械设备的电机控制器，电机控制器上电后驱动机械设备工作；超级电容电连接电机控制器，在机械设备用电量增加时作为辅助电源为设备补偿能量。本实用新型以双电源供电方式为设备供电，增加了电池的续航能力，同时利用超级电容具备的惯性能量回收特性，可实现对输出能量的高效回收，提高了能源的利用率。

Description

一种基于超级电容和动力电池的双电源供电系统

技术领域

本实用新型涉及一种供电系统，具体涉及一种基于超级电容和动力电池的双电源供电系统。

背景技术

随着国家对污染物排放要求越来越高，各个行业领域的燃油设备开始逐步被电动设备取代。通常这些电动的机械设备采用单一的动力电池或由多个动力电池组成的电池组作为唯一供电电源。图2示出了传统的纯电池组的供电原理图。如图2所示，纯电池组的工作原理是，充电桩通过充电口1为电池组2充电，电池组2为电动机械设备提供工作电压，高压接线盒BDU3(Battery Disconnect Unit)作为充放电保护设备为电池组2充放电提供安全保护。但当电动机械设备在短时间内耗电量大幅增加时，纯电池组过度放电会严重影响电池的续航能力和使用寿命。而且在机械设备处于滑行、制动、势能下降等需要回收能量的工况时，采用纯电池结构的设备动力系统回收电能率一般仅为30％左右，能量损失严重。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于超级电容和动力电池的双电源供电系统，应用在电动机械设备中以双电源形式为设备供电。本实用新型能够增加电池的续航能力，而且在设备用电量增加时，通过调用超级电容作为辅助电源为设备用电进行功率补偿，可避免动力电池过度放电，有利于提高动力电池的使用寿命。

另外，本实用新型提供的双电源供电系统，在机械设备处于制动、滑行或势能下降等需要回收能量的工况时，设备动力系统能够高效地将输出的电能回收，提高能源的利用率。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种基于超级电容和动力电池的双电源供电系统，包括作为动力源的动力电池和超级电容，所述动力电池和所述超级电容受机械设备的动力系统调度输出或回收能量，

所述动力电池的电压输出端连接电压转换器的输入端，所述动力电池的输出电压通过所述电压转换器进行电压转换后输出设备所需的供电电压，所述电压转换器的电压输出端电连接所述机械设备的电机控制器，所述电机控制器上电后驱动所述机械设备工作；

所述超级电容电连接所述电机控制器，所述超级电容在所述机械设备用电量增加时作为辅助电源为所述机械设备补偿能量。

作为本实用新型的一种优选方案，所述电压转换器为DC/DC转换器或DC/AC转换器。

作为本实用新型的一种优选方案，所述动力电池包括单个动力电池或多个所述动力电池组成的动力电池组。

作为本实用新型的一种优选方案，所述动力电池包括铅酸蓄电池或磷酸铁锂蓄电池。

作为本实用新型的一种优选方案，所述超级电容为双电层电容或法拉第准电容。

作为本实用新型的一种优选方案，所述动力电池与所述超级电容以并联方式连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述动力电池与所述电压转换器之间电连接有一电池充放电安全保护设备。

作为本实用新型的一种优选方案，所述超级电容和所述电机控制器之间电连接有一电池充放电安全保护设备。

作为本实用新型的一种优选方案，所述电池充放电安全保护设备为高压接线盒BDU。

本实用新型利用超级电容具备的惯性能量回收特性，在机械设备处于制动、滑行或势能下降等需要回收能量的工况时，设备动力系统能够高效地将输出的电能回收，增加了电池的续航能力，提升了电池的使用寿命和能源利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本实用新型一实施例提供的双电源供电系统为机械设备供电的原理图；

图2是采用单一的纯电池组为机械设备供电的原理图。

图中：

1、充电口；2、电池组；3、高压接线盒BDU；10、动力电池；20、超级电容；30、电压转换器；40、电机控制器。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图2示出了传统的纯电池组为机械设备供电的原理图。以下结合图2对单一的纯电池组为机械设备供电的原理进行简要说明：

充电时，用户将外接电源连接电池组2的充电口1为电池组2充电。

放电时，通过整车配电盒将电池组2输出的直流电转变为交流电后为机械设备提供工作电压。为了确保电池组2的充放电安全，通常在充电口1和电池组2之间以及电池组2和整车配电盒之间连接一充放电保护设备，比如高压接线盒BDU3。

图2示出的供电系统在机械设备短时间内耗电量大幅增加时，电池组2由于容量有限可能出现供电不及时或过度放电等情况，导致机械设备用电不稳定或出现工作异常。另外在机械设备处于制动、滑行、势能下降等需要回收能量的工况时，采用纯电池组的设备动力系统能量回收率很低，一般只有30％左右，造成能量损失，对于电池组的直接影响是续航能力降低，充放电次数增加，间接影响是降低电池组的使用寿命，增加设备的故障率。

所以为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种基于超级电容和动力电池的双电源供电系统，该系统应用在电动机械设备中以双电源供电方式为电动机械设备供电。图1示出了本实用新型实施例提供的双电源供电系统的结构示意图。如图1所示，双电源供电系统包括作为动力源的动力电池10和超级电容20，动力电池10和超级电容20受设备(机械设备)动力系统调度输出或回收能量(关于设备动力系统调度电池输出电能或将能量回收存储存至电池的过程并非本实用新型要求权利保护的范围，所以具体过程在此不做阐述)，

正常用电负荷下，由动力电池10为机械设备供电。动力电池10的电压输出端连接电压转换器30的输入端，动力电池10的输出电压经电压转换器30进行电压转换后输出设备所需的供电电压，电压转换器30的电压输出端电连接机械设备的电机控制器40，电机控制器40上电后驱动机械设备工作；

超级电容20电连接电机控制器40，超级电容20在机械设备用电量增加时作为辅助电源为机械设备补偿能量。

上述技术方案中，需要说明的是，动力电池10指的是单个动力电池或由多个动力电池组成的动力电池组。

现有的动力电池的类型有许多，比如可以是铅酸蓄电池或磷酸铁锂蓄电池等。

上述的电压转换器30为DC/DC转换器或DC/AC转换器。

上述的超级电容20优选为双电层电容或法拉第准电容。

为了确保能量回收效果，动力电池10和超级电容20优选以如图1所示的并联方式连接。

为了提高本实施例提供的双电源供电系统充放电的安全性，优选地，动力电池10与电压转换器30之间连接有一电池充放电安全保护设备。更优选地，超级电容20和电机控制器40之间连接同样连接有电池充放电安全保护设备。电池充放电安全保护设备可以是高压接线盒BDU。

另外需要说明的是，图1中的标志“M”代表机械设备。

本实用能够增加电池的续航能力，而且在设备用电量增加时，通过调用超级电容作为辅助电源为设备用电进行功率补偿，可避免动力电池过度放电，有利于提高动力电池的使用寿命。另外，本实用新型提供的双电源供电系统，在机械设备处于制动、滑行或势能下降等需要回收能量的工况时，设备动力系统能够高效地将输出的电能回收，提高了能源的利用率。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (9)

1.一种基于超级电容和动力电池的双电源供电系统，其特征在于，包括作为动力源的动力电池和超级电容，所述动力电池和所述超级电容受机械设备的动力系统调度输出或回收能量；

所述动力电池的电压输出端连接电压转换器的输入端，所述动力电池的输出电压通过所述电压转换器进行电压转换后输出设备所需的供电电压，所述电压转换器的电压输出端电连接所述机械设备的电机控制器，所述电机控制器上电后驱动所述机械设备工作；

所述超级电容电连接所述电机控制器，所述超级电容在所述机械设备用电量增加时作为辅助电源为所述机械设备补偿能量。

2.根据权利要求1所述的双电源供电系统，其特征在于，所述电压转换器为DC/DC转换器或DC/AC转换器。

3.根据权利要求1所述的双电源供电系统，其特征在于，所述动力电池包括单个动力电池或多个所述动力电池组成的动力电池组。

4.根据权利要求1所述的双电源供电系统，其特征在于，所述动力电池包括铅酸蓄电池或磷酸铁锂蓄电池。

5.根据权利要求1所述的双电源供电系统，其特征在于，所述超级电容为双电层电容或法拉第准电容。

6.根据权利要求1所述的双电源供电系统，其特征在于，所述动力电池与所述超级电容以并联方式连接。

7.根据权利要求1所述的双电源供电系统，其特征在于，所述动力电池与所述电压转换器之间电连接有一电池充放电安全保护设备。

8.根据权利要求1所述的双电源供电系统，其特征在于，所述超级电容和所述电机控制器之间电连接有一电池充放电安全保护设备。

9.根据权利要求7或8所述的双电源供电系统，其特征在于，所述电池充放电安全保护设备为高压接线盒BDU。

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