[发明专利]一种复合启动电源及其电路控制方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种复合能量储存装置及其电路控制方法,尤其是一种由超级电容器模组与锂电池模组或铅酸电池模组构成的复合启动电源及其电路控制方法。

背景技术

目前启动内燃机或柴油内燃机或发电机常用的启动电源为铅酸蓄电池，但由于铅酸蓄电池放电倍率较小，需要用大容量的铅酸蓄电池为内燃机的启动提供瞬间功率支持，使铅酸电池的体积和重量都非常大，不利于产品的安装和搬运；同时，铅酸电池中的主要成分铅是重金属，对环境有严重危害，电解液是硫酸的水溶液，硫酸不仅对环境有危害，还有很强的腐蚀作用，对周边设备和装置造成破坏。普通的铅酸蓄电池在使用时要经常加水，维护频繁，使用寿命短，需要经常更换。使铅酸蓄电池对环境的污染和使用成本更大。

锂电池相对于铅酸电池，在容量和对环境有多方面具有优势，但在安全性和使用寿命方面，不能满足启动电源的要求，特别是对于内燃机启动等运用场所不确定的情况下，锂电池的安全性和使用寿命更难保证，同时，锂电池也不能频繁的进行大电流放电。

由于超级电容具有大功率放电和低温性能好的特点，在内燃机启动，柴油内燃机或发电机启动等需要大功率，瞬间放电的场合具有很大的运用价值。但由于超级电容器容量较小，较难支撑多次的大电流的放电，为了保障能够成功的启动相关设备，需要加大超级电容器模组的容量，这样成本就会增加。

此外，超级电容容量小，本身的自放电比较大，在长时间闲置的情况下，电压降低较快，单靠超级电容模组来替代目前的铅酸蓄电池的运用，还有较大难度。目前超级电容的启动模组主要用来应急启动，作为常用的内燃机或柴油内燃机或发电机的启动模组还没有对应的产品，急需一种产品能够替代目前的铅酸电池和优化目前的超级电容模组。

发明内容

    本发明的目的在于提供一种复合启动电源及其电路控制方法，进一步讲通过一种控制方法使超级电容器模组与锂电池模组或铅酸电池模组做成复合产品，能够优势互补，发挥各自的长处，实现环保、安全、可靠，启动相关设备的电源产品。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种复合启动电源，包括超级电容器模组、启动电机、DC/DC模块、充电器、控制电路、电池模组、充电机；所述的超级电容器模组与启动电机和充电机连接；所述的充电器与超级电容器模组连接；所述的电池模组通过DC/DC模块与超级电容器模组双向连接；所述的DC/DC模块和充电器与超级电容器模组连接的电路上设有开关K1，开关K1由控制电路控制通断。

作为本发明进一步的方案：所述的DC/DC模块、充电器及控制电路集成在超级电容器模组内部。

作为本发明进一步的方案：所述的电池模组为锂电池模组或铅酸电池模组。

作为本发明进一步的方案：所述的充电机为内燃机或发电机自带的充电机。

所述的复合启动电源的电路控制方法，具体如下：

当有市电供应时，充电器与超级电容器模组长期连接，为超级电容器模组充电到额定电压,然后停止充电；由于超级电容器模组漏电流的原因，电压会下降，当充电器检测到超级电容器模组的电压低于设定值时，充电器自动启动充电；

当没有市电供应时，所述的电池模组通过DC/DC模块为超级电容器模组提供能量；

当启动电机启动时，所述的超级电容器模组为启动电机提供启动电流和功率，超级电容器模组电压因此下降；当启动电机带动内燃机或发电机启动后，充电机为电池模组和超级电容器模组充电，使超级电容器模组和电池模组电压达到一致，为下次启动做准备；

当检测到充电器没有市电供应或电池模组没有接入系统时，或电池模组接入系统但电压低于设定值时，所述的控制电路驱动开关K1自动断开充电器和DC/DC模块与超级电容器模组的连接，以降低超级电容器模组的能量损耗，同时保护电池模组不被过放电。

作为本发明进一步的方案：所述的电池模组和充电器同时为超级电容器模组充电，或者单独为超级电容器模组充电。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）由于本申请采用的是超级电容器与锂电池模组或铅酸电池模组结合使用复合电源产品，使产品的功率特性和容量特性相结合，发挥更大的作用。

（2）由于本申请考虑到交流充电和直流充电两种方案，使超级电容模组的应用灵活性加强，在不同工况下可采用不同的充电方式，增强了超级电容模组的使用性能。

（3）由于本申请充电器或DC/DC模块在没有外接电源的情况下，可以自动断开与超级电容器模组的连接，降低了电路闲置时由于能量的损耗，使超级电容器模组的能量能够充分利用。