CN106849247A - 一种双电船的能源耦合装置 - Google Patents
一种双电船的能源耦合装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106849247A CN106849247A CN201710117377.9A CN201710117377A CN106849247A CN 106849247 A CN106849247 A CN 106849247A CN 201710117377 A CN201710117377 A CN 201710117377A CN 106849247 A CN106849247 A CN 106849247A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- super capacitor
- polarity
- charging
- master controller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
- H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本发明涉及一种双电船的能源耦合装置,包括主控制器、超级电容模组、动力锂电池组和充电转换器,所述动力锂电池组与充电转换器的输入端相连,所述充电转换器输出端与电压极性切换装置相连,所述电压极性切换装置通过母线与超级电容模组相连;所述充电转换器用于对动力锂电池组输出的充电电流进行调节;所述电压极性切换装置用于对母线的电压极性进行切换,以实现对超级电容模组中的不同的超级电容进行充电;所述主控制器通过充电管理器与充电转换器相连,以对充电过程中的电压转换进行控制;所述主控制器还通过极性切换器与电压极性切换装置相连。本发明能够提升电压至所需的等级范围,以满足瞬间的高功率和低电压动力锂电池的能量流动。
Description
技术领域
本发明涉及电动船能源技术领域,特别是涉及一种双电船的能源耦合装置。
背景技术
在纯电动船研发过程中,有一种需求是很具迫切性的,但是,就目前的技术状况是难以实现的。即当电动船需要强劲动力的时候,为了保证其功率特质,其能源***必须给出很高的瞬间电能,当***电流不能过大的时候,提供一个高电压是获取功率的最有效办法,但是高电压必须是以电池的数量保证的,由于一块锂电池的额定电压是3.6V,假如要获得360V的高压,必须由100块锂电池来实现,为了满足一定的容量,其锂电池的单体容量还不能太小,可以想象的是,当100块锂电池安装在所需要的船舶上其重量相对于船舶就非常大了;要是中大型的旅游船,这还可以忍受没有太大问题,但要是一种小艇,比如高速摩托艇之类的船舶,这样的配置,需要设计成纯电动船或纯电动二栖船,就是望尘莫及的了。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种双电船的能源耦合装置,能够提升电压至所需的等级范围,以满足瞬间的高功率和低电压动力锂电池的能量流动。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种双电船的能源耦合装置,包括主控制器、超级电容模组、动力锂电池组和充电转换器,所述动力锂电池组与充电转换器的输入端相连,所述充电转换器输出端与电压极性切换装置相连,所述电压极性切换装置通过母线与超级电容模组相连;所述充电转换器用于对动力锂电池组输出的充电电流进行调节;所述电压极性切换装置用于对母线的电压极性进行切换,以实现对超级电容模组中的不同的超级电容进行充电;所述主控制器通过充电管理器与充电转换器相连,以对充电过程中的电压转换进行控制;所述主控制器还通过极性切换器与电压极性切换装置相连。
所述母线和超级电容模组之间设有阵列开关;所述超级电容模组还设置有电压测量模块;所述电压测量模块与主控制器相连,用于检测每个超级电容的电压值;所述主控制器还通过阵列开关控制器与所述阵列开关相连,并根据电压测量模块测得的结果控制所述阵列开关打开或关闭,以实现对超级电容模组中电压较低的超级电容进行优先充电。
所述主控制器还与母线电压监管模块相连,所述母线电压监管模块用于对母线的电压进行监测和管理。
所述主控制器还与电池管理***相连,所述电池管理***用于对动力锂电池组的单体容量进行监控管理。
所述主控制器还与水冷装置相连,所述水冷装置用于将装置在能量传递中累积的热量带走。
有益效果
由于采用了上述的技术方案,本发明与现有技术相比,具有以下的优点和积极效果:本发明利用低电压(重量轻)的锂电池,将能量耦合到超级电容上,该耦合的过程(即能量的迁移过程)是全自动的,用以保证负载端获取高电压值,在瞬间满足得很高功率的需求;在此同时,由于本发明装置是循环着运行工作的,时刻不停地将能量传递给前端的超级电容,以保证持续功率的输出。
附图说明
图1是本发明的结构方框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种双电船的能源耦合装置,如图1所示,包括主控制器1、超级电容模组2、动力锂电池组5和充电转换器6,所述动力锂电池组5与充电转换器6的输入端相连,所述充电转换器6输出端与电压极性切换装置8相连,所述电压极性切换装置8通过母线与超级电容模组2相连;所述充电转换器6用于对动力锂电池组5输出的充电电流进行调节;所述电压极性切换装置8用于对母线的电压极性进行切换,以实现对超级电容模组中的不同的超级电容进行充电;所述主控制器1通过充电管理器7与充电转换器6相连,以对充电过程中的电压转换进行控制;所述主控制器1还通过极性切换器9与电压极性切换装置8相连。
其中,主控制器1由DSP数字控制器加逻辑控制器FPGA构成。主控制器完成所有部件的检测和协调控制功能,以下的各个功能部件均通过CAN网络与主控制器相连接,用以实现负载端的高电压高功率的输出。
超级电容模组2的输出连接到负载4,用于给予负载高电压、高瞬间功率,经过超级电容模组(每个模组48V)任意叠加实现储源。该部份为了获得高电压,可采用模组的串联叠加,为了获得更大的能量,可以进行并联组合,总之,***具有很大的应用灵活性和工程特性。该部份的能源送抵负载后,其后续的补充能量来自于动力锂电池组分时快速送抵,该能量是经过前级分段切换后获得。本实施方式中的负载为需要瞬间高电压和高能量的负载,例如高速快艇的高速变频驱动器。
在应用过程时只需先根据负载的电压等级配置超级电容的数量,一般超级电容单体电压为2.7V(模组电压为48V或更高),举例:当需要一个500V前端输出时,采用48V的超级电容模组,需要配置的超级电容数量为11个(串联电压相加),而每个超级电容的瞬间额定放电电流为1500A,这样的特性,在需求上是能满足要求的。
以快速摩托艇为例,快速摩托艇所需瞬间功率是很大的,在一般的应用中,时间不会太长,因此,只需配置所需能量的低压电池,加上本发明的装置和相当数量的超级电容模组数(48V/模组),***即构成。
所述超级电容模组2还设置有电压测量模块3。主控制器1为了对负载总电压进行监控管理,通过电压测量模块3对超级电容模组中的每一个超级电容进行电压测量,并将测得的结果由网络送至主控制器。
动力锂电池组4的电压可以是任意选择,也可以是多组(图1中仅作一组说明),其数量的多少可以取舍,从结构上可以是串联,也可以是并联,其串联的数量决定了充电电流的大小(电压高即充电电流大),并联的数量决定了配置容量的大小(并联数量多即配置的容量大)。所述主控制器1还与电池管理***13相连,所述电池管理***13用于对动力锂电池组4的单体容量进行监控管理,其数量取决于所配置的电池数量。
本实施方式中充电转换器6采用DC/DC转换器,其用于完成对充电电流的调节,从而可以做到充电过程的可控可调,但为做到快速切换,也可以采用直接大开关切换,开关可以是接触器形式,也可以是固态继电器形式。充电转换器6还连接有充电管理器7,充电管理器用于在充电过程中对电压转换进行管理,其由主控制器进行控制。
电压极性切换装置8用于完成母线Va和母线Vb的电压极性的切换,因为,在整个***的充电过程中,将逐一地对各个超级电容进行充电的,从图1中可知,母线Va和母线Vb的电压的极性是随着不同超级电容的顺序不同而不同的,是需要进行翻转才能够实现充电的,因此,本装置就是实现了此项功能。所述电压极性切换装置8通过极性切换器9与主控制器1相连,通过主控制器1向极性切换器9发出控制信号实现电压极性切换装置8对母线电压的极性进行切换。所述主控制器1还与母线电压监管模块10相连,所述母线电压监管模块10用于对两根母线的电压进行监测和管理,以确保充电过程中的安全性。
所述两根母线和超级电容模组之间设有阵列开关11,阵列开关11由阵列开关控制器12控制,阵列开关控制器12由主控制器1控制,在充电过程中,开关阵列的开关是作快速切换的,控制开关的过程是有二个准则,即低电压者优先充电和顺序充电。也就是说,主控制器根据电压测量模块测得的结果,对每个超级电容的电压值以从小到大的顺序进行排序,排序完成后控制与电压值最小的超级电容连接的阵列开关部分闭合,从而为超级电容模组中电压较低的超级电容进行优先充电,然后依照顺序完成对超级电容模组中的每一个超级电容进行充电。
由此可见,本发明利用低电压(重量轻)的锂电池,将能量耦合到超级电容上,该耦合的过程即能量的迁移过程是全自动的,用以保证负载端获取高电压值,在瞬间满足得很高功率的需求;在此同时,由于本发明装置是循环着运行工作的,时刻不停地将能量传递给前端的超级电容,以保证持续功率的输出。并且由于后端的动力锂电池具有低电压、数量少的特点,因此很容易做成便携式的可拆卸的电池包,采用离线快速充电的方式,又可以将电量充满,以获得整个船载***的耗电量。
整个充电过程,由于是实现将能量进行迁移的,因此,在阵列开关的运行过程中必然产生热量,因此主控制器1还与水冷装置14相连,所述水冷装置14用于将装置在能量传递中累积的热量带走,本实施方式中水冷装置可以采用循环水冷的控制方式完成对***温度的调节控制。
本发明的运行调节过程如下:
***开启后,在主控制器的操控下完成自检,自检的内容包括:
1)、各个子功能模块的状态;
2)、超级电容所设定的电压值;
3)、动力锂电池的容量值;
4)、各阵列开关的可控状况以及水冷监控的可控状况等。
主控制器通过对各个超级电容的电压检测,对超级电容的电压值进行由低到高的排序,并以顺序充电的方式进行充电,充电过程如下:
①、启动DC/DC转换器;
②、选择适合的电压极性,(正确建立母线Va和母线Vb电压的极性);
③、闭合所选定的阵列开关之一(即电压值最低的超级电容所对应的阵列开关部分)
④、监测被充电的超级电容的电压,直到被充满才关闭。
循环作业①~④,直至所有的超级电容被充满,随后主控制器将发送命令给负载,启动向负载供电作业。
Claims (5)
1.一种双电船的能源耦合装置,包括主控制器、超级电容模组、动力锂电池组和充电转换器,其特征在于,所述动力锂电池组与充电转换器的输入端相连,所述充电转换器输出端与电压极性切换装置相连,所述电压极性切换装置通过母线与超级电容模组相连;所述充电转换器用于对动力锂电池组输出的充电电流进行调节;所述电压极性切换装置用于对母线的电压极性进行切换,以实现对超级电容模组中的不同的超级电容进行充电;所述主控制器通过充电管理器与充电转换器相连,以对充电过程中的电压转换进行控制;所述主控制器还通过极性切换器与电压极性切换装置相连。
2.根据权利要求1所述的双电船的能源耦合装置,其特征在于,所述母线和超级电容模组之间设有阵列开关;所述超级电容模组还设置有电压测量模块;所述电压测量模块与主控制器相连,用于检测每个超级电容的电压值;所述主控制器还通过阵列开关控制器与所述阵列开关相连,并根据电压测量模块测得的结果控制所述阵列开关打开或关闭,以实现对超级电容模组中电压较低的超级电容进行优先充电。
3.根据权利要求1所述的双电船的能源耦合装置,其特征在于,所述主控制器还与母线电压监管模块相连,所述母线电压监管模块用于对母线的电压进行监测和管理。
4.根据权利要求1所述的双电船的能源耦合装置,其特征在于,所述主控制器还与电池管理***相连,所述电池管理***用于对动力锂电池组的单体容量进行监控管理。
5.根据权利要求1所述的双电船的能源耦合装置,其特征在于,所述主控制器还与水冷装置相连,所述水冷装置用于将装置在能量传递中累积的热量带走。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710117377.9A CN106849247A (zh) | 2017-03-01 | 2017-03-01 | 一种双电船的能源耦合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710117377.9A CN106849247A (zh) | 2017-03-01 | 2017-03-01 | 一种双电船的能源耦合装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106849247A true CN106849247A (zh) | 2017-06-13 |
Family
ID=59137716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710117377.9A Pending CN106849247A (zh) | 2017-03-01 | 2017-03-01 | 一种双电船的能源耦合装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106849247A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112455641A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-09 | 上海丰滋新能源船舶科技有限公司 | 一种多种能源混合过程的无缝切换链接可调器装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090206657A1 (en) * | 2008-02-15 | 2009-08-20 | Ivan Vuk | Battery supplementing super capacitor energy storage charge and discharge converter |
CN102664433A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-09-12 | 东莞新能德科技有限公司 | 基于双向dc/dc的电池均衡*** |
CN103192974A (zh) * | 2013-04-07 | 2013-07-10 | 上海瑞华(集团)有限公司 | 一种超级电容和动力锂电池组合的电动船动力总成*** |
CN103326439A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-09-25 | 安科智慧城市技术(中国)有限公司 | 电池组的均衡电路及方法 |
CN103762637A (zh) * | 2014-01-10 | 2014-04-30 | 上海瑞华(集团)有限公司 | 一种超级电容和动力锂电池构成的能源补给船 |
CN206506329U (zh) * | 2017-03-01 | 2017-09-19 | 上海瑞华新能源汽车有限公司 | 一种双电船的能源耦合装置 |
-
2017
- 2017-03-01 CN CN201710117377.9A patent/CN106849247A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090206657A1 (en) * | 2008-02-15 | 2009-08-20 | Ivan Vuk | Battery supplementing super capacitor energy storage charge and discharge converter |
CN102664433A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-09-12 | 东莞新能德科技有限公司 | 基于双向dc/dc的电池均衡*** |
CN103192974A (zh) * | 2013-04-07 | 2013-07-10 | 上海瑞华(集团)有限公司 | 一种超级电容和动力锂电池组合的电动船动力总成*** |
CN103326439A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-09-25 | 安科智慧城市技术(中国)有限公司 | 电池组的均衡电路及方法 |
CN103762637A (zh) * | 2014-01-10 | 2014-04-30 | 上海瑞华(集团)有限公司 | 一种超级电容和动力锂电池构成的能源补给船 |
CN206506329U (zh) * | 2017-03-01 | 2017-09-19 | 上海瑞华新能源汽车有限公司 | 一种双电船的能源耦合装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112455641A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-09 | 上海丰滋新能源船舶科技有限公司 | 一种多种能源混合过程的无缝切换链接可调器装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104362695B (zh) | 一种串联蓄电池组均衡***及其控制方法 | |
CN105449740B (zh) | 一种储能锂电池主动均衡控制***及控制方法 | |
CN103311979B (zh) | 电池*** | |
CN102437609B (zh) | 串联电池组的能量同步转移复合型自动均衡电路及均衡方法 | |
CN110231782B (zh) | Ac功率源 | |
CN110875616A (zh) | 对双电池组可再充电能量存储***的自平衡开关控制 | |
US10245959B2 (en) | Power converter system and method of manufacturing thereof | |
CN107968446B (zh) | 分布式电池包供电***及充放电控制方法 | |
CN105416079B (zh) | 车辆和用于车载电池的控制电路 | |
EP3595118B1 (en) | Battery power source | |
CN104362693B (zh) | 一种电池组之间相互充放电的方法和装置 | |
CN103606998A (zh) | 一种采用动态基准的电池均压控制方法 | |
CN107147162A (zh) | 一种基于电感电容准谐振的均衡电路及其控制方法 | |
CN103904741B (zh) | 一种储能设备电压平衡的方法及其*** | |
CN102437619A (zh) | 一种动力电池组双向平衡电路 | |
CN109950924A (zh) | 一种光伏储能逆变供电*** | |
CN106959418A (zh) | 基于储能pcs的测试***及测试方法 | |
CN106230068A (zh) | 一种电池组拓扑结构及其形成方法 | |
WO2022213338A1 (zh) | 一种储能***、储能***的控制方法及光伏发电*** | |
CN206506329U (zh) | 一种双电船的能源耦合装置 | |
CN117353429A (zh) | 一种基于电源管理控制的在线核容***及方法 | |
CN106849247A (zh) | 一种双电船的能源耦合装置 | |
CN111585303B (zh) | 一种基于超级电容的船舶应急混合电站 | |
CN106877477B (zh) | 一种蓄电池充电机及其控制方法 | |
CN103904740A (zh) | 一种储能设备电压平衡的方法及*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |