專(zhuān)利名稱(chēng):一種雙電源裝置及其供電方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種雙電源裝置及其供電方法。
背景技術(shù):
目前,市場(chǎng)上的電池電源大多是單用一種電池類(lèi)型,比如鉛酸電池電源、鋰電池電源、磷酸鐵電池電源和三元材料電池電源。鉛酸電池雖然容量大,但不適應(yīng)大功率工作,而且不工作閑置時(shí),自放電率高,容易造成部分容量損失。鋰電池可適應(yīng)大功率工作,可以長(zhǎng)時(shí)間閑置,自放電率低,但電池容量較小。所以,電池電源單用一種電池時(shí),總是不可避免的存在某些固有缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷,本發(fā)明提供一種容量大、適應(yīng)大功率工作、自放電率低的雙電源裝置及其供電方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是其包括鉛酸電池、鋰電池、控制系統(tǒng),所述控制系統(tǒng)與雙向 DC/DC變換器、電子開(kāi)關(guān)K1、電子開(kāi)關(guān)K2電和電子開(kāi)關(guān)K3連接,所述雙向DC/DC變換器一端與電子開(kāi)關(guān)K3電連接,另一端與鋰電池和電子開(kāi)關(guān)Kl電連接,鉛酸電池和鋰電池均與負(fù)載一端電連接,負(fù)載另一端與電子開(kāi)關(guān)Kl和電子開(kāi)關(guān)K2電連接,鉛酸電池還與電子開(kāi)關(guān)K2 和電子開(kāi)關(guān)K3電連接。所述控制系統(tǒng)優(yōu)選采用基于微控制器的可編程控制系統(tǒng)。雙電源裝置的供電方法為
當(dāng)負(fù)載電流Ir高于閾值H1(閾值H1由鉛酸電池的容量決定,數(shù)值上可以直接取H1為鉛酸電池的額定容量的0. 15倍)時(shí),負(fù)載處于高功率工況,控制系統(tǒng)控制雙向DC/DC變換器,使其處于非工作狀態(tài),同時(shí),在控制系統(tǒng)的作用下,電子開(kāi)關(guān)K2斷開(kāi),電子開(kāi)關(guān)K3斷開(kāi), 電子開(kāi)關(guān)Kl接通,啟動(dòng)鋰電池供電模式;
當(dāng)負(fù)載電流Ir低于閾值H1時(shí),負(fù)載處于低功率工況,此時(shí),在控制系統(tǒng)的作用下,電子開(kāi)關(guān)K3斷開(kāi),電子開(kāi)關(guān)Kl斷開(kāi),電子開(kāi)關(guān)K2接通,啟動(dòng)鉛酸電池供電模式;
當(dāng)雙電源裝置在工作的間隙期,在控制系統(tǒng)的作用下,電子開(kāi)關(guān)Kl和電子開(kāi)關(guān)K2均斷開(kāi),電子開(kāi)關(guān)K3接通,此時(shí),控制系統(tǒng)通過(guò)控制雙向DC/DC變換器使鉛酸電池給鋰電池充電,進(jìn)入雙電源閑置互助模式;
當(dāng)雙電源裝置需長(zhǎng)期存放的時(shí)候,在控制系統(tǒng)的作用下,電子開(kāi)關(guān)Kl和電子開(kāi)關(guān)K2均斷開(kāi),電子開(kāi)關(guān)K3接通,此時(shí),控制系統(tǒng)通過(guò)控制雙向DC/DC變換器使鋰電池給鉛酸電池充電,進(jìn)入雙電源閑置互助模式??刂葡到y(tǒng)主要通過(guò)控制三個(gè)電子開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)雙電源裝置的控制。高比功率、高比容量的鋰離子電池和低成本、大容量的鉛酸電池兩種電池聯(lián)合使用,在控制系統(tǒng)和雙向DC/DC變換器的共同作用下,可以根據(jù)工況需要來(lái)選擇用哪種電池供電。在需要高功率的工況下,通過(guò)控制系統(tǒng)的控制,選用鋰離子電池供電;在需要低功率的工況下,通過(guò)控制系統(tǒng)的控制,選用鉛酸電池供電。需長(zhǎng)期存放時(shí),通過(guò)控制系統(tǒng)控制雙向DC/DC,實(shí)現(xiàn)鋰離子電池對(duì)鉛酸電池充電,從而有利于降低鉛酸電池的自放電容量損失,減少電池鹽化,延長(zhǎng)電池使用壽命。且,在使用的間隙期間內(nèi),鉛酸電池對(duì)鋰離子電池充電,可以降低鋰離子電池的容量需求,節(jié)約成本。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊;適應(yīng)大于容量、大功率工作,自放電率低工作效率高。與現(xiàn)有電池組相比,本發(fā)明可延長(zhǎng)使用壽命30-50% ;降低成本5-15% ;改善電池組的大功率性能,快速充電時(shí)間減少80%以上,且同時(shí)具備鋰離子電池和鉛酸電池的優(yōu)勢(shì),克服了兩種電池單獨(dú)使用時(shí)的缺陷,適用范圍廣。
圖1為本發(fā)明雙電源裝置一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖2為圖1所示實(shí)施例雙向DC/DC變換器的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。參照?qǐng)D1,本實(shí)施例包括鉛酸電池3、鋰電池4、控制系統(tǒng)1,所述控制系統(tǒng)1分別與雙向DC/DC變換器2、電子開(kāi)關(guān)Kl、電子開(kāi)關(guān)K2和電子開(kāi)關(guān)K3電連接,所述雙向DC/DC變換器2 —端與電子開(kāi)關(guān)K3電連接,另一端與鋰電池4和電子開(kāi)關(guān)Kl電連接,鉛酸電池3和鋰電池4均與負(fù)載5 —端電連接,負(fù)載5另一端與電子開(kāi)關(guān)Kl和電子開(kāi)關(guān)K2電連接,鉛酸電池3還與電子開(kāi)關(guān)K2和電子開(kāi)關(guān)K3電連接。所述控制系統(tǒng)1為采用基于微控制器的可編程控制系統(tǒng)。雙向DC/DC變換器2有成熟的現(xiàn)有技術(shù)可供利用。圖2所示為其中的一種電路結(jié)構(gòu),其由電感Li、電感L2、電容Cl、電容C2、三極管Tl、三極管T2、二極管dl、二極管d2組成。本實(shí)施例雙電源裝置的供電方法為
當(dāng)負(fù)載電流Ir高于閾值H1(閾值H1由鉛酸電池的容量決定,數(shù)值上可以直接取H1為鉛酸電池的額定容量的0. 15倍)時(shí),負(fù)載5處于高功率工況,控制系統(tǒng)1控制雙向DC/DC變換器2,使其處于非工作狀態(tài),同時(shí),在控制系統(tǒng)1的作用下,電子開(kāi)關(guān)K2斷開(kāi),電子開(kāi)關(guān)K3 斷開(kāi),電子開(kāi)關(guān)Kl接通,啟動(dòng)鋰電池供電模式;
當(dāng)負(fù)載電流Ir低于閾值H1時(shí),負(fù)載5處于低功率工況,此時(shí),在控制系統(tǒng)1的作用下, 電子開(kāi)關(guān)K3斷開(kāi),電子開(kāi)關(guān)Kl斷開(kāi),電子開(kāi)關(guān)K2接通,啟動(dòng)鉛酸電池供電模式;
當(dāng)雙電源裝置在工作的間隙期,在控制系統(tǒng)1的作用下,電子開(kāi)關(guān)Kl和電子開(kāi)關(guān)K2均斷開(kāi),電子開(kāi)關(guān)K3接通,此時(shí),控制系統(tǒng)1通過(guò)控制雙向DC/DC變換器2使鉛酸電池3給鋰電池4充電,進(jìn)入雙電源閑置互助模式;
當(dāng)雙電源裝置需長(zhǎng)期存放的時(shí)候,在控制系統(tǒng)1的作用下,電子開(kāi)關(guān)Kl和電子開(kāi)關(guān)K2 均斷開(kāi),電子開(kāi)關(guān)K3接通,此時(shí),控制系統(tǒng)1通過(guò)控制雙向DC/DC變換器2使鋰電池4給鉛酸電池3充電,進(jìn)入雙電源閑置互助模式。使用本發(fā)明,鋰電池4的額定電壓和鉛酸電池3的額定電壓差值小于最高額定電壓的10%,鋰電池4提供總?cè)萘康?5-30%,鉛酸電池3提供70-85%??刂葡到y(tǒng)1對(duì)鋰電池4、鉛酸電池3、以及使用本發(fā)明所述雙電源裝置的作業(yè)車(chē)上運(yùn)行的電機(jī),都能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、 充放電保護(hù),給鋰電池4和鉛酸電池3發(fā)出供電指令。工作間隙期和需長(zhǎng)期存放時(shí),通過(guò)控制系統(tǒng)控制雙向DC/DC變換器2的方向,實(shí)現(xiàn)從兩種電池中電壓較高的電池中取出容量給電壓較低的電池充電。將本發(fā)明用于電動(dòng)叉車(chē)上時(shí),鋰電池4提供電池總?cè)萘康?5%,鉛酸電池提供電池總?cè)萘康?5%。與現(xiàn)有技術(shù)中于采用純鉛酸電池的電動(dòng)叉車(chē)相比,延長(zhǎng)了電池組壽命的 30%,成本降低了 10%,電池的快速充電時(shí)間減少了 80%。將本發(fā)明用于電動(dòng)高爾夫球車(chē)上時(shí),鋰電池4提供電池總?cè)萘康?0%,鉛酸電池3 提供電池總?cè)萘康?0%。與現(xiàn)有技術(shù)中于采用純鉛酸電池的電動(dòng)高爾夫球車(chē)相比,延長(zhǎng)電池組壽命50%,成本降低了 5%,電池的快速充電時(shí)間減少了 80%。
權(quán)利要求
1.一種雙電源裝置,其特征在于,包括鉛酸電池、鋰電池、控制系統(tǒng),所述控制系統(tǒng)分別與雙向DC/DC變換器、電子開(kāi)關(guān)Kl、電子開(kāi)關(guān)K2電和電子開(kāi)關(guān)K3連接,所述雙向DC/DC變換器一端與電子開(kāi)關(guān)K3電連接,另一端與鋰電池和電子開(kāi)關(guān)Kl電連接,鉛酸電池和鋰電池均與負(fù)載一端電連接,負(fù)載另一端與電子開(kāi)關(guān)Kl和電子開(kāi)關(guān)K2電連接,鉛酸電池還與電子開(kāi)關(guān)K2和電子開(kāi)關(guān)K3電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙電源裝置,其特征在于,所述控制系統(tǒng)為基于微控制器的可編程控制系統(tǒng)。
3.一種采用如權(quán)利要求1或2所述的雙電源裝置的供電方法,其特征在于,步驟如下 當(dāng)負(fù)載電流Ir高于閾值H1時(shí),負(fù)載處于高功率工況,控制系統(tǒng)控制雙向DC/DC變換器,使其處于非工作狀態(tài),同時(shí),在控制系統(tǒng)的作用下,電子開(kāi)關(guān)K2斷開(kāi),電子開(kāi)關(guān)K3斷開(kāi), 電子開(kāi)關(guān)Kl接通,啟動(dòng)鋰電池供電模式;當(dāng)負(fù)載電流Ir低于閾值H1時(shí),負(fù)載處于低功率工況,此時(shí),在控制系統(tǒng)的作用下,電子開(kāi)關(guān)K3斷開(kāi),電子開(kāi)關(guān)Kl斷開(kāi),電子開(kāi)關(guān)K2接通,啟動(dòng)鉛酸電池供電模式;當(dāng)雙電源裝置在工作的間隙期,在控制系統(tǒng)的作用下,電子開(kāi)關(guān)Kl和電子開(kāi)關(guān)K2均斷開(kāi),電子開(kāi)關(guān)K3接通,此時(shí),控制系統(tǒng)通過(guò)控制雙向DC/DC變換器使鉛酸電池給鋰電池充電,進(jìn)入雙電源閑置互助模式;當(dāng)雙電源裝置需長(zhǎng)期存放的時(shí)候,在控制系統(tǒng)的作用下,電子開(kāi)關(guān)Kl和電子開(kāi)關(guān)K2均關(guān)閉,電子開(kāi)關(guān)K3接通,此時(shí),控制系統(tǒng)通過(guò)控制雙向DC/DC變換器使鋰電池給鉛酸電池充電,進(jìn)入雙電源閑置互助模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙電源裝置的供電方法,其特征在于,所述閾值H1由鉛酸電池的容量決定,數(shù)值上直接取讓為鉛酸電池的額定容量的0. 15倍。
全文摘要
一種雙電源裝置及其供電方法,該雙電源裝置包括鉛酸電池、鋰電池、控制系統(tǒng),所述控制系統(tǒng)分別與雙向DC/DC變換器、電子開(kāi)關(guān)K1、電子開(kāi)關(guān)K2和電子開(kāi)關(guān)K3電連接,所述雙向DC/DC變換器一端與電子開(kāi)關(guān)K3電連接,另一端與鋰電池和電子開(kāi)關(guān)K1電連接,鉛酸電池和鋰電池均與負(fù)載一端電連接,負(fù)載另一端與電子開(kāi)關(guān)K1和電子開(kāi)關(guān)K2電連接,鉛酸電池還與電子開(kāi)關(guān)K2和電子開(kāi)關(guān)K3電連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊;適應(yīng)大容量、大功率工作,自放電率低工作效率高,適用范圍廣。
文檔編號(hào)H02J9/06GK102290856SQ201110235549
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者凌均躍, 劉宏兵, 吳戎, 周樹(shù)良, 戴清政 申請(qǐng)人:深圳科力遠(yuǎn)新能源有限公司