[发明专利]一种动力电池-超级电容混合电源控制方法及其系统

权利要求书

1.一种动力电池-超级电容混合电源控制方法，其特征在于，该方法包括：在电源输出斜率为k的外特性曲线L的基础上，另外设置两条外特性曲线，分别是斜率k1的上限外特性曲线L1、斜率k2的下限外特性曲线L2，其中，k1＜k＜k2，外特性曲线L1为动力电池组的固有外特性曲线；外特性曲线L2为应用系统所要求的电压下限；

当混合电源系统处于开路状态时，动力电池组的开路电压为E，将超级电容充电到电压E；当动力电池组输出电流保持不变时，使电源工作点稳定在外特性曲线L上；在动力电池组输出电流增大过程中，使外特性曲线L绕E点顺时针旋转，但不低于下限外特性曲线L2；随着电源输出电流的增大，输出电压减小，带动超级电容自适应放电；当外特性曲线L顺时针旋转到L2后，使外特性曲线L不再随着电源输出电流的增大而旋转；在动力电池组输出电流减小过程中，使外特性曲线L绕E点逆时针旋转，但不高于上限外特性曲线L1；随着电源输出电流的减小，输出电压增大，对超级电容充电，使超级电容组的端电压及时恢复到开路电压E；当动力电池组输出功率再次增大时，使外特性曲线L再次迅速绕E点顺时针旋转，再次带动超级电容迅速放电。

2.采用如权利要求1所述方法的动力电池-超级电容混合电源系统，该系统包括动力电池组和超级电容，其特征在于，还包括连接在动力电池输出端的电源变换器，该电源变换器的输出端与超级电容的输出端并联到负载电源上。

3.如权利要求2所述系统，其特征在于，电源变换器主要由电路连接的电源变换器主电路、电源变换器驱动电路和控制电路所组成；所述控制电路包括：由第一运算放大器(U1C)、第一、第二电容(C11、C12)、第一至第六电阻(R11-R16)及第一个二极管(D1)组成外特性曲线L和变斜率外特性曲线的控制电路；由第二运算放大器(U1B)、第三电容(C21)、第七至第十一电阻(R21-R25)及第二个二极管(D2)组成下限外特性曲线(L2)；由第三运算放大器(U1D)、第四电容(C31)、第十二至第十五电阻(R31-34)及第三个二极管(D3)组成电源变换器最大输出电流控制电路；

其中：第一运算放大器(U1C)的正输入端通过第一电阻(R11)接地；在第一运算放大器(U1C)的负输入端分别接入三路信号：给定电压(Ug)通过第二电阻(R12)接入、反馈电压(Uf)通过第三电阻(R13)接入、反馈电流(Ui)通过第四电阻(R14)接入的同时，还通过第六电阻(R16)和第二电容(C12)接入；在该第一运算放大器负输入端和输出端之间接第五PI调节电阻(R15)和第一电容(C11)；该运算放大器输出端通过第一个二极管(D1)输出控制电压(Uc)；

第二运算放大器(U1B)的正输入端通过第七电阻(R21)接地；在第二运算放大器(U1B)的负输入端分别接入三路信号：该给定电压(Ug)通过第八电阻(R22)接入、反馈电压(Uf)通过第九电阻(R23)接入、反馈电流(Ui)通过第十电阻(R24)接入；在该第二运算放大器负输入端和输出端之间接第十一PI调节电阻(R25)和第七电容(C21)；该第二运算放大器输出端通过第二个二极管(D2)输出控制电压(Uc)；

第三运算放大器(U1D)的正输入端通过第十二电阻(R31)接地；在该第三运算放大器(U1D)的负输入端分别接入两路信号：给定电流(Ugi)通过第十三电阻(R32)接入、反馈电流(Ui)通过第十四电阻(R33)接入；在该第三运算放大器负输入端和输出端之间接第十五PI调节电阻(R34)和第四电容(C31)；该第三运算放大器输出端通过第三个二极管(D3)对控制电压(Uc)起到箝位作用。