本實用新型屬于一種能源存儲管理控制系統，尤其涉及應用于蓄電池與超級電容成的能源存儲管理控制系統，主要用于汽車領域，也可以應用于日用電器、電梯、發電、輪船和飛機等領域實現對能源的集成控制和管理。
背景技術：
傳統的蓄電池與電容電池組成的能源存儲系統普遍使用電容電池組與蓄電池簡單并聯提供電源輸出，而且蓄電池與電容電池組之間的能源存儲管理控制系統往往采用能源平衡伺服系統。比如，電動汽車的能源存儲管理控制系統往往采用在行駛過程中主要由蓄電池提供電能作為電動汽車驅動動力，在車輛啟動等需要瞬間大電流時由電容電池組瞬間供電，而在電容電池組瞬間放電后，蓄電池給電容電池組充電以備下次瞬間放電時使用。該系統的缺點在于，電池系統中的電容電池組僅僅用于提供車輛啟動等需要瞬間大電流的情形，而電容電池組沒有作為大容量儲能單元儲備行駛過程中需要的驅動能源。
因此，利用超級電容和電池組儲存電能的節能技術，將電機機械運動過程中處于再生發電狀態產生的電能儲存起來,也是世界各國眾多研究者的研究熱點和開發重點，而如何實現蓄電池與超級電容組之間的能源存儲管理控制是該系統能否成功應用的關鍵。此外，由于現有電容電池組往往不作為主要的儲能單元，而蓄電池容量一般較小，電容電池組與蓄電池組成的動力電池系統往往不能實現快速充電，從而限制了電容電池組與蓄電池組動力電池組的推廣應用。
本實用新型的目的在于，提出一種使用超級電容和蓄電池組成的能源存儲管理集成控制系統，其中超級電容采用石墨烯電池結構，同時本發明提出采用能源存儲管理控制系統實現能源的高效存儲和管理利用，主要用于汽車領域，也可以應用于日用電器、電梯、發電、輪船和飛機等領域實現對能源的集成控制。
技術實現要素：
針對以上的技術問題，本實用新型提出了一種結構簡單、低成本高效率、能夠實現超快速充電的能源存儲管理集成控制系統。
本實用新型為解決其技術問題所提出的技術方案是：
一種能源存儲管理集成控制系統，包括超級電容、蓄電池組、負載、充電控制模塊、放電控制模塊、蓄電池組控制模塊、超級電容控制模塊、外部電源接口、DC/DC變換模塊、顯示模塊，所述超級電容和蓄電池組分別通過所述DC/DC變換模塊與所述外部電源接口連接，所述充電控制模塊和放電控制模塊均與蓄電池組控制模塊、超級電容控制模塊相連接，其特征在于，所述超級電容為石墨烯電池，其特征還在于，當負載開始啟動時至啟動后時段A內，所述放電控制模塊控制所述超級電容向所述負載定向放電，同時所述放電控制模塊控制所述蓄電池組向超級電容定向放電，當負載啟動時段A后，所述充電模塊控制所述蓄電池組控制模塊從外部電源接口取電并向所述負載定向放電，所述充電模塊控制所述超級電容控制模塊從所述負載回收能源，其特征還在于，所述時段A為所述超級電容釋放75%-95%電量容量的時間。
作為本實用新型技術方案的進一步優選方案，所述時段A為所述超級電容釋放80%-90%電量容量的時間，更優選的，所述時段A為所述超級電容釋放85%電量容量的時間。經理論計算和實驗測試，功率在25Kw內的負載啟動功率一般能在容量1500F超級電容釋放70%-95%電量容量的時間內完成瞬時啟動和平穩運行階段的平滑切換。
所述放電控制模塊包括母線電壓電流采集模塊、S0C估算模塊、安全保護模塊、能源分配模塊、放電控制模塊控制單元，所述超級電容和蓄電池組通過能源分配模塊與所述負載連接。
所述充電控制模塊包括負載電壓電流采集模塊、S0C估算模塊、安全保護模塊、能源分配模塊、充電控制模塊控制單元，所述超級電容和蓄電池組通過能源分配模塊與所述負載連接。
所述安全保護模塊是一種集成電容的安全模塊，當充電控制模塊的或放電控制模塊檢測到充放電的電流或者電壓超過集成電容內置的預設值時，保護電路啟動直接熔斷充放電回路，從而保護系統中其他各個模塊。
所述蓄電池組控制模塊，包括電壓信號采集模塊、溫度信號采集模塊、風扇驅動模塊、均衡控制模塊、安全保護模塊、蓄電池控制模塊控制單元，其中電壓信號采集模塊、溫度信號采集模塊、風扇驅動模塊、均衡控制模塊、安全保護模塊均與蓄電池控制模塊控制單元實現電連接。所述電壓信號采集模塊實時檢測負載啟動狀態，并實時回饋給所述蓄電池控制模塊控制單元。
所述超級電容控制模塊，包括電壓信號采集模塊、溫度信號采集模塊、風扇驅動模塊、超級電容控制模塊控制單元，其中電壓信號采集模塊、溫度信號采集模塊、內部總線接口模塊、風扇驅動模塊均與超級電容控制模塊連接。所述電壓信號采集模塊實時檢測超級電容存儲或釋放電容電量，并實時回饋給超級電容控制模塊控制單元。
所述蓄電池組控制模塊和超級電容控制模塊均采用功能模塊化設計，包括多個傳感器實時監測所述蓄電池組或超級電容的充放電電流的電流值和電壓值、所述蓄電池組或超級電容的工作溫度，并可以根據蓄電池組或超級電容的充放電電流電壓以及溫度信號調節風扇驅動以實現有效散熱的有益技術效果。上述控制方式可以采用本領域技術人員所熟知的包括但不限于正向或反向反饋回路進行控制。
優選的，所述蓄電池組由多個蓄電池串聯連接而成，所述蓄電池組的工作電壓為24-310V，所述蓄電池由標稱電壓300V、標稱電流為65Ah的蓄電池組成。所述蓄電池組的單次充電存儲電能不低于20Kwh，優選的，單次充電后，所述蓄電池組儲存電能量40Kwh。進一步的，所述蓄電池組可以實現充電時間為10分鐘-8小時的不同充電方式，優選的，充電時間為40分鐘，更優選的，充電時間為10分鐘。
優選的，所述超級電容的工作電壓為24-310V，所述超級電容的電容容量不低于1500F，所述超級電容可以由1-30個低容量的超級電容合而成，所述低容量的超級電容由一系列石墨烯微片復合組成。作為優選方案，所述超級電容由15個電壓為310V、電容容量為100F的超級電容電池并聯組成。
優選的，所述顯示模塊可以根據需要實時顯示如下信息：超級電容存儲的電量、蓄電池存儲的電量、流經蓄電池組或超級電容的電壓電流及其實時工作溫度。
本發明與現有電源管理系統相比，取得的有益效果如下:
由于而且超級電容直接在負載啟動時提供瞬時電流，因此不僅可以滿足高電壓輸出，而且在系統需要大功率輸出時超級電容發揮作用，保護蓄電池，防止其過充過放，提高系統安全性。
所述蓄電池組由多個蓄電池串聯連接，然后通過所述DC/DC電源變換模塊連到外部電源母線上，由于系統只需要連接單個DC/DC電源變換模塊實現負載和外部電源雙向電流控制，在減少功率損耗的同時也節約了成本。
同時，系統采用具有10萬次高頻耐受充放電能力的大容量超級電容，可以實現低成本、高效率的超級電容和蓄電池組的有效電源管理。
需要說明的是，對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。基于本發明提供的信息，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下，以相同或相似手段達到相同技術效果所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一種實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型提供的能源存儲管理集成控制系統的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型中的附圖1，對本實用新型中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的僅僅是本實用新型其中一個較佳實施例，但本實用新型包括但不限于下述實施例。
附圖1公開了一種能源存儲管理集成控制系統，主要用于汽車領域，也可以應用于日用電器、電梯、發電、輪船和飛機等領域。該能源存儲管理集成控制系統包括超級電容10、蓄電池組20、負載40、充電控制模塊50、放電控制模塊60、蓄電池組控制模塊21、超級電容控制模塊11、外部電源接口30、DC/DC變換模塊70。超級電容10和蓄電池組20并聯后分別接入DC/DC變換模塊70與外部電源接口30連接，超級電容10和蓄電池組20與負載40連接，所述充電控制模塊50和放電控制模塊60均與蓄電池組控制模塊21、超級電容控制模塊11相連接。
放電控制模塊60包括外部電源接口電壓電流采集模塊、S0C估算模塊、安全保護模塊、放電控制模塊控制單元。充電控制模塊50包括負載電壓電流采集模塊、S0C估算模塊、安全保護模塊、充電控制模塊控制單元。蓄電池組控制模塊21包括電壓信號采集模塊、溫度信號采集模塊、風扇驅動模塊、均衡控制模塊、安全保護模塊、蓄電池控制單元，其中電壓信號采集模塊、溫度信號采集模塊、風扇驅動模塊、均衡控制模塊、安全保護模塊均與蓄電池控制單元實現電連接，電壓信號采集模塊實時檢測負載啟動狀態，并實時回饋給所述蓄電池控制單元。超級電容控制模塊11包括電壓信號采集模塊、溫度信號采集模塊、風扇驅動模塊、超級電容控制單元，其中電壓信號采集模塊、溫度信號采集模塊、內部總線接口模塊、風扇驅動模塊均與超級電容控制單元電連接，電壓信號采集模塊實時檢測超級電容存儲或釋放電容電量，并實時回饋給超級電容控制模塊控制單元。
附圖1公開的能源存儲管理集成控制系統的蓄電池組20由5個標稱電壓300V、標稱電流為65Ah的蓄電池串聯連接而成，所述蓄電池組的工作電壓為24-310V，該蓄電池組的單次充電存儲電能為50Kwh。所述蓄電池組20可以實現充電時間為10分鐘-8小時的不同充電方式，最為優選的充電時間為40分鐘。超級電容10由工作電壓為24-310V、電容容量為100F的15個超級電容電池并聯組成，上述低容量的超級電容由100-1000組石墨烯微片復合組成。附圖1中的控制系統還可以包括一個顯示模塊（未標示），該顯示模塊可以根據需要實時顯示如下信息：超級電容存儲的電量、蓄電池存儲的電量、流經蓄電池組或超級電容的電壓電流及其實時工作溫度。該能源存儲管理集成控制系統運行過程如下：當負載40開始啟動后，超級電容10瞬時釋放電量，由放電控制模塊60控制超級電容10向負載40定向放電，同時放電控制模塊60控制蓄電池組20向超級電容10定向放電，當超級電容10瞬時釋放電量達到80%后不再釋放電量，此時充電控制模塊50控制蓄電池組控制模塊21從外部電源接口取電并向負載40定向放電，同時所述充電控制模塊21控制超級電容控制模塊11從所述負載40回收能源。
經理論計算和實驗驗證，功率在25Kw內的負載啟動功率在容量1500F超級電容釋放70%電量容量后完成了瞬時啟動和平穩運行階段的平滑切換。由于超級電容直接在負載啟動時提供瞬時電流，而且通過蓄電池繼續向超級電容供電，因此不僅可以滿足高電壓輸出，而且在系統需要大功率輸出時超級電容發揮作用，保護了蓄電池，防止其過充過放，系統安全性達到了99%。由于系統只需要連接單個DC/DC電源變換模塊實現負載和外部電源雙向電流控制，在減少功率損耗的同時也節約了成本。由于系統采用了大容量的超級電容，所采用的超級電容具有10萬次高頻耐受的充放電能力，從而實現了低成本、高效率的超級電容和蓄電池組的有效電源管理，可以用于汽車領域，也可以應用于電梯、發電、輪船和飛機等領域的能源存儲和利用管理。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。