一種混合儲能裝置的制作方法

本實用新型涉及一種儲能裝置，尤其是涉及一種混合儲能裝置。

背景技術：

混合儲能裝置是一種將兩種或者兩種以上的儲能器件通過電力連接件連接組合在一起得到的新型儲能裝置。目前，混合儲能裝置已廣泛被應用于對系統電源的響應速度和續航能力均具有較高要求的場合，如混合動力汽車動力系統、載重汽車懸架減振控制系統、磁流變阻尼器減震控制器系統及其后備電源系統等，混合儲能裝置為這些系統提供能量，使這些系統能實現快速性和續航能力的雙重要求。

混合儲能裝置所使用的儲能器件通常有電化學儲能器件、電場能儲能器件和機械能儲能器件等。電化學儲能器件是利用電極氧化還原反應原理實現能量存儲和釋放，如鉛酸電池，其優點在于具有較高的能量存儲密度，能夠實現大容量能量存儲,缺點在于功率密度較低,難以實現大電流持續快速放電，且電極反應過程受環境溫度影響較大，溫度過低時化學反應難以進行，除此之外，由于電極氧化還原反應會破壞電極物理結構，導致通常普通鉛酸電池充放電循環壽命僅為200-300次，大大增加了維護和使用成本；電場能儲能器件是利用雙電層理論實現能量的存儲和釋放，雙電層超級電容、法拉第準電容等，優點在于具有較大的功率密度，充放電速度快、受溫度影響較小，充放電循環壽命可達10萬次以上，但是缺點在于能量密度較小，同體積下較電化學儲能器件難以實現大容量的能量存儲；機械能儲能器件是利用飛輪轉動所具有的機械能和發電機之間的能量轉換原理實現能量的存儲和釋放，目前主要應用于飛輪儲能電池，優點在于轉換效率較高，但是缺點也較為明顯，飛輪儲能對飛輪的機械加工精度要求和系統的密封條件要求較高。混合儲能裝置所使用的電力連接件有雙向功率變換器和電感線圈等，雙向功率變換器由功率開關器件、驅動器件、脈寬調制器件和反饋器件構成，能夠實現功率流的雙向流動，電感線圈采用銣鐵磁芯和漆包銅線繞制而成，能夠對輸出電流紋波進行平抑，同時對短時功率進行分配。

儲能器件和電力連接件的不同組合方式構成了不同的混合儲能裝置。現有的一種混合儲能裝置采用超級電容器和其他儲能器件混合連接構成，該混合儲能裝置連接方式的不同可以分為兩類：直接并聯儲能裝置和間接并聯儲能裝置。超級電容器和其他儲能器件(如鉛酸電池、鎳氫電池和鋰電池)正負極直接并聯在一起為負載供電的混合儲能裝置被稱為直接并聯儲能裝置。直接并聯儲能裝置雖然結構簡單，但是其無法實現對功率在超級電容和化學電源間的分配，很少被使用。間接并聯儲能裝置又分為變換器耦合儲能裝置和扼流圈耦合儲能裝置兩類。其他儲能器件(如鉛酸電池、鎳氫電池和鋰電池)直接并聯在負載兩端，超級電容器與雙向功率變換器并聯，雙向功率變換器的輸出端與負載并聯的混合儲能裝置被稱為變換器耦合儲能裝置。變換器耦合儲能裝置能夠對超級電容器輸出電壓進行控制，保持與化學電源電壓匹配，但是由于雙向功率變換器存在延遲，無法發揮超級電容器快速放電能力，對于負載端功率變化的響應速度較慢。超級電容器正極串聯扼流線圈，再與其他儲能器件(如鉛酸電池、鎳氫電池和鋰電池一起并聯在負載兩端的混合儲能裝置被稱為扼流圈耦合儲能裝置。扼流圈耦合儲能裝置結構簡單，能夠對短時功率進行分配，但是其電壓不均衡，容易造成超級電容器和化學電源間的“互沖”現象，當負載功率變化時，快速響應能力不足。

鑒此，設計一種對負載功率變化的響應速度較快，可持續供電能力強，且使用壽命長的混合儲能裝置具有重要意義。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種對負載功率變化的響應速度較快，可持續供電能力強，且使用壽命長的混合儲能裝置。

本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種混合儲能裝置，包括脈沖寬度調制電路、死區延時驅動電路、功率開關電路、采樣比較電路、超級電容電路和鉛酸電池，所述的功率開關電路具有電源端、第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述的死區延時驅動電路具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述的鉛酸電池的正極和所述的功率開關電路的電源端連接，所述的鉛酸電池的負極接地，所述的采樣比較電路的輸出端和所述的脈沖寬度調制電路的輸入端連接，所述的脈沖寬度調制電路的輸出端和所述的死區延時驅動電路的輸入端連接，所述的死區延時驅動電路的第一輸出端和所述的功率開關電路的第一輸入端連接，所述的死區延時驅動電路的第二輸出端和所述的功率開關電路的第二輸入端連接，所述的功率開關電路的輸出端分別與所述的超級電容電器的輸入端和所述的采樣比較電路的輸入端連接。

所述的功率開關電路包括第一NMOS管、第二NMOS管、第一二極管、第二二極管、第一電阻、第二電阻、第一電感和第一電容；所述的第一二極管的負極和所述的第一電阻的一端連接且其連接端為所述的功率開關電路的第一輸入端，所述的第二二極管的負極和所述的第二電阻的一端連接且其連接端為所述的功率開關電路的第二輸入端，所述的第一二極管的正極、所述的第一電阻的另一端和所述的第一NMOS管的柵極連接，所述的第一NMOS管的漏極為所述的功率開關電路的電源端，所述的第一NMOS管的源極、所述的第二NMOS管的漏極和所述的第一電感的一端連接，所述的第二NMOS管的源極和所述的第一電容的一端均接地，所述的第二NMOS管的柵極、所述的第二二極管的正極和所述的第二電阻的一端連接，所述的第一電感的另一端和所述的第一電容的另一端連接且其連接端為所述的功率開關電路的輸出端。該結構中，功率開關電路的第一輸入端和第二輸入端分別接入死區延時驅動電路生成的兩路互補的死區延時驅動信號，在延時時間達到后，第一NMOS管和第二NMOS管互補導通，將鉛酸電池輸出的連續直流電壓轉換成離散的脈沖方波，該脈沖方波通過第一電感和第一電容構成的低通濾波器網絡，得到穩定的直流電壓輸出，給負載提供能量。

所述的超級電容電路包括第二電感、第二電容、第三電容、第三電阻和第四電阻；所述的第二電感的一端和所述的第二電容的一端連接且其連接端為所述的超級電容電路的輸入端，所述的第二電感的另一端和所述的第三電阻的一端連接，所述的第三電阻的另一端分別與所述的第四電阻的一端和所述的第三電容的一端連接，所述的第二電容的另一端、所述的第四電阻的另一端和所述的第三電容的另一端均接地。該結構中，當超級電容電路處于充電狀態時，超級電容電路通過其輸入端從功率開關電路處獲得電能并儲存在第二電容和第三電容中，當超級電容電路處于放電狀態時，主要存儲在第三電容中的電場能，通過第二電感迅速饋送至與功率開關電路的輸出端連接的負載上，由此快速響應負載的功率變化。

所述的采樣比較電路包括型號為LM741的第一芯片、型號為LM741的第二芯片、型號為LM741的第三芯片、第一滑動變阻器、第二滑動變阻器、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻和第四電容；所述的第一滑動變阻器的一端為所述的采樣比較電路的輸入端，所述的第一滑動變阻器的另一端接地，所述的第一滑動變阻器的滑動端和所述的第一芯片的第3腳連接，所述的第一芯片的第2腳、所述的第一芯片的第6腳和所述的第七電阻的一端連接，所述的第一芯片的第4腳接入-15V電壓，所述的第一芯片的第7腳接入+15V電壓，所述的第五電阻的一端接入+12V電壓，所述的第五電阻的另一端、所述的第六電阻的一端和所述的第二芯片的第3腳連接，所述的第六電阻的另一端接地，所述的第二芯片的第2腳、所述的第二芯片的第6腳、所述的第八電阻的一端和所述的第四電容的一端連接，所述的第二芯片的第4腳接入-15V電壓，所述的第二芯片的第7腳接入+15V電壓，所述的第七電阻的另一端、所述的第九電阻的一端和所述的第三芯片的第3腳連接，所述的第九電阻的另一端接地，所述的第八電阻的另一端、所述的第四電容的另一端、所述的第十電阻的一端和所述的第三芯片的第2腳連接，所述的第十電阻的另一端和所述的第三芯片的第6腳連接且其連接端為所述的采樣比較電路的輸出端，所述的第三芯片的第4腳接入-5V電壓，所述的第三芯片的第7腳接入+5V電壓，所述的第三芯片的第1腳和所述的第二滑動變阻器的一端連接，所述的第三芯片的第5腳和所述的第二滑動變阻器的另一端連接，所述的第二滑動變阻器的滑動端接入-5V電壓。該結構中，第一滑動變阻器和功率開關電路的輸出端連接采集負載端電壓，分壓后送入第一芯片的第3腳，+12V電壓經過第五電阻和第六電阻分壓后形成參考電壓送入第二芯片的第3腳，第一芯片的第6腳輸出的信號通過第七電阻和第九電阻構成的補償比較網絡送入第三芯片的第3腳，第二芯片的第6腳輸出的信號經過第八電阻和第十電阻構成的補償比較網絡送入第三芯片的第2腳，獲得的反饋放大信號，經第三芯片的第6腳輸出，送入脈沖寬度調制電路中作為反饋信號。

所述的脈沖寬度調制電路包括型號為NE555的第四芯片、型號為LM358的第五芯片、型號為LM311的第六芯片、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第十六電阻、第十七電阻、第三二極管、第四二極管、第五電容、第六電容和第七電容；所述的第四芯片的第1腳接地，所述的第四芯片的第2腳、所述的第四芯片的第6腳和所述的第四二極管的負極連接，所述的第四二極管的正極、所述的第十二電阻的一端、所述的第十三電阻的一端和所述的第四芯片的第7腳連接，所述的第十二電阻的另一端和所述的第三二極管的負極連接，所述的第三二極管的正極和所述的第六電容的一端連接，所述的第六電容的另一端接地，所述的第十三電阻的另一端接入+5V電壓，所述的第四芯片的第3腳和所述的第十一電阻的一端連接，所述的第四芯片的第4腳接入+5V電壓，所述的第四芯片的第5腳和所述的第五電容的一端連接，所述的第五電容的另一端接地，所述的第四芯片的第8腳接入+5V電壓，所述的第十一電阻的另一端、所述的第七電容的一端和所述的第五芯片的第2腳連接，所述的第七電容的另一端、所述的第五芯片的第1腳和所述的第六芯片的第3腳連接，所述的第五芯片的第3腳、所述的第十四電阻的一端和所述的第十五電阻的一端連接，所述的第十四電阻的另一端接入+5V電壓，所述的第十五電阻的另一端接地，所述的第五芯片的第4腳接地，所述的第五芯片的第8腳接入+5V電壓，所述的第六芯片的第1腳接地，所述的第六芯片的第2腳為所述的脈沖寬度調制電路的輸入端，所述的第六芯片的第4腳接入-5V電壓，所述的第六芯片的第5腳和第8腳接入+5V電壓，所述的第六芯片的第6腳和所述的第十七電阻的一端連接，所述的第十七電阻的另一端和所述的第十六電阻的一端均接入+5V電壓，所述的第十六電阻的另一端和所述的第六芯片的第7腳連接且其連接端為所述的脈沖寬度調制電路的輸出端。該結構中，第四芯片的第3腳產生頻率50KHz、幅值5V的方波經過第十一電阻送入第五芯片的第2腳，第五芯片的第1腳產生三角波送入第六芯片的第3腳、該三角波與第五芯片的第2腳接入的輸入電壓(采樣比較電路輸出的反饋電壓信號)比較形成脈沖寬度調制信號，由第五芯片的第7腳輸出，由此實現脈沖寬度調制信號的精確生成。

所述的死區延時驅動電路包括型號為4001的第七芯片、型號為4001的第八芯片、型號為74HC14的第九芯片、型號為74S00的第十芯片、型號為7414的第十一芯片、型號為7414的第十二芯片、型號為7414的第十三芯片、型號為IR2101的第十四芯片、第八電容、第九電容、第十電容、第十一電容、第十二電容、第五二極管、第六二極管、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻和第二十一電阻；所述的第七芯片的第1腳、所述的第十八電阻的一端和所述的第九芯片的第2腳連接，所述的第十八電阻的另一端、所述的第七芯片的第2腳和所述的第八電容的一端連接，所述的第八電容的另一端接地，所述的第七芯片的第3腳和所述的第十四芯片的第2腳連接，所述的第九芯片的第1腳、所述的第八芯片的第1腳和所述的第十九電阻的一端連接且其連接端為所述的死區延時驅動電路的輸入端，所述的第十九電阻的另一端、所述的第九電容的一端和所述的第八芯片的第2腳連接，所述的第九電容的另一端接地，所述的第八芯片的第3腳和所述的第十芯片的第1腳連接，所述的第十芯片的第2腳和所述的第十一芯片的第2腳連接，所述的第十一芯片的第1腳和所述的第十二芯片的第2腳連接，所述的第十二芯片的第1腳和所述的第二十電阻的一端連接，所述的第二十電阻的另一端、所述的第二十一電阻的一端、所述的第十二電容的一端和所述的第六二極管的正極連接，所述的第二十一電阻的另一端和所述的第六二極管的負極均接入+5V電壓，所述的第十二電容的另一端接地，所述的第十芯片的第3腳和所述的第十三芯片的第1腳連接，所述的第十三芯片的第2腳和所述的第十四芯片的第3腳連接，所述的第十四芯片的第4腳接地，所述的第十四芯片的第1腳、所述的第十電容的一端和所述的第五二極管的正極均接入+12V電壓，所述的第十電容的另一端接地，所述的第五二極管的負極和所述的第十一電容的一端連接，所述的第十一電容的另一端、所述的第十四芯片的第6腳和所述的第十四芯片的第8腳連接，所述的第十四芯片的第7腳為所述的死區延時驅動電路的第一輸出端，所述的第十四芯片的第5腳為所述的死區延時驅動電路的第二輸出端。死區延時驅動電路的輸入端接入的死區延時驅動信號分為兩路，一路通過第九芯片輸入第七芯片的第1腳，經過第十八電阻和第八電容的延時作用，第七芯片的第3腳輸出帶有死區特性的第一方波信號至，另一路輸入第八芯片的第1腳，經過第十九電阻和第九電容的延時作用，第八芯片的第3腳輸出帶有死區特性的第二方波信號，第一方波信號和第二方波信號互補，第八芯片的第3腳輸出的第二方波信號被輸送至第十芯片的第1腳，第十芯片、第十一芯片、第十二芯片、第十三芯片、第二十電阻、第二十一電阻、第十二電容和第六二極管構成延時電路，使得第十三芯片的第2腳輸出信號存在延時，即死區延時驅動電路的第二輸出端相對于第一輸出端存在輸出延時，由此保證功率開關電路中的第一NMOS管先導通，實現對功率開關電路的精確驅動。

與現有技術相比，本實用新型的優點在于通過脈沖寬度調制電路、死區延時驅動電路、功率開關電路、采樣比較電路、超級電容電路和鉛酸電池構成混合儲能裝置，，功率開關電路具有電源端、第一輸入端、第二輸入端和輸出端，死區延時驅動電路具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端，鉛酸電池的正極和功率開關電路的電源端連接，鉛酸電池的負極接地，采樣比較電路的輸出端和脈沖寬度調制電路的輸入端連接，脈沖寬度調制電路的輸出端和死區延時驅動電路的輸入端連接，死區延時驅動電路的第一輸出端和功率開關電路的第一輸入端連接，死區延時驅動電路的第二輸出端和功率開關電路的第二輸入端連接，功率開關電路的輸出端分別與超級電容電器的輸入端和采樣比較電路的輸入端連接，功率開關電路將鉛酸電池輸出的連續直流電壓轉換成離散的脈沖方波輸出，采樣比較電路采集功率開關電路的輸出信號反饋給脈沖寬度調制電路，脈沖寬度調制電路生成調制信號輸送給死區延時驅動電路，死區延時驅動電路生成驅動信號控制功率開關電路的開關；在充電階段，超級電容電路直接從功率變換器輸出端獲取電能，鉛酸電池間接通過反向工作的功率變換器從輸出端獲得反向流入的電能；在放電開始階段，由于超級電容電路直接并聯在負載兩端，率先向負載端供能，超級電容電路輸出電流迅速增大補償負載電能需求，隨后呈指數趨勢逐漸減小直至為零，與此同時由于功率變換器的延遲作用，鉛酸電池的輸出電流在開始階段則呈指數趨勢緩慢增加直至達到負載電流值后穩定供能，即在開始階段超級電容電路提供瞬時能量，隨后由鉛酸電池提供持續能量供給，這樣的混合能量配置方法可以充分發揮超級電容電路放電速度快，功率密度大和鉛酸電池能量密度大的優點，提高系統的響應速度和大功率帶載能力，可持續供電能力強，與單一使用鉛酸電池的儲能裝置相比，該混合儲能裝置的階躍響應時間縮短到0.32ms，能夠更快地響應負載功率需求，同時，當負載為脈沖波動型負載時，超級電容電路的端電流能夠快速補償負載端的波動功率需求，減少鉛酸電池輸出電流的波動，在長期運行中延長鉛酸電池使用壽命，提高混合儲能系統的穩定性。

附圖說明

圖1為本實用新型的混合儲能裝置的結構框圖；

圖2為本實用新型的混合儲能裝置的鉛酸電池的電路圖；

圖3為本實用新型的混合儲能裝置的功率開關電路的電路圖；

圖4為本實用新型的混合儲能裝置的超級電容電路的電路圖；

圖5為本實用新型的混合儲能裝置的采樣比較電路的電路圖；

圖6為本實用新型的混合儲能裝置的脈沖寬度調制電路的電路圖；

圖7為本實用新型的混合儲能裝置的死區延時驅動電路的電路圖；

圖8為現有技術的單一鉛酸鉛酸電池儲能裝置的9V階躍響應曲線圖；

圖9為本實用新型的混合儲能裝置的9V階躍響應曲線圖；

圖10為本實用新型的混合儲能裝置對外加功率擾動的響應速度曲線。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。

實施例一：如圖1所示，一種混合儲能裝置，包括脈沖寬度調制電路、死區延時驅動電路、功率開關電路、采樣比較電路、超級電容電路和鉛酸電池，功率開關電路具有電源端、第一輸入端、第二輸入端和輸出端，死區延時驅動電路具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端，鉛酸電池的正極和功率開關電路的電源端連接，鉛酸電池的負極接地，采樣比較電路的輸出端和脈沖寬度調制電路的輸入端連接，脈沖寬度調制電路的輸出端和死區延時驅動電路的輸入端連接，死區延時驅動電路的第一輸出端和功率開關電路的第一輸入端連接，死區延時驅動電路的第二輸出端和功率開關電路的第二輸入端連接，功率開關電路的輸出端分別與超級電容電器的輸入端和采樣比較電路的輸入端連接。

實施例二：如圖1所示，一種混合儲能裝置，包括脈沖寬度調制電路、死區延時驅動電路、功率開關電路、采樣比較電路、超級電容電路和鉛酸電池，功率開關電路具有電源端、第一輸入端、第二輸入端和輸出端，死區延時驅動電路具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端，鉛酸電池的正極和功率開關電路的電源端連接，鉛酸電池的負極接地，采樣比較電路的輸出端和脈沖寬度調制電路的輸入端連接，脈沖寬度調制電路的輸出端和死區延時驅動電路的輸入端連接，死區延時驅動電路的第一輸出端和功率開關電路的第一輸入端連接，死區延時驅動電路的第二輸出端和功率開關電路的第二輸入端連接，功率開關電路的輸出端分別與超級電容電器的輸入端和采樣比較電路的輸入端連接。

如圖2所示，本實施例中，功率開關電路包括第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電感L1和第一電容C1；第一二極管D1的負極和第一電阻R1的一端連接且其連接端為功率開關電路的第一輸入端，第二二極管D2的負極和第二電阻R2的一端連接且其連接端為功率開關電路的第二輸入端，第一二極管D1的正極、第一電阻R1的另一端和第一NMOS管Q1的柵極連接，第一NMOS管Q1的漏極為功率開關電路的電源端，第一NMOS管Q1的源極、第二NMOS管Q2的漏極和第一電感L1的一端連接，第二NMOS管Q2的源極和第一電容C1的一端均接地，第二NMOS管Q2的柵極、第二二極管D2的正極和第二電阻R2的一端連接，第一電感L1的另一端和第一電容C1的另一端連接且其連接端為功率開關電路的輸出端。

實施例三：如圖1所示，一種混合儲能裝置，包括脈沖寬度調制電路、死區延時驅動電路、功率開關電路、采樣比較電路、超級電容電路和鉛酸電池，功率開關電路具有電源端、第一輸入端、第二輸入端和輸出端，死區延時驅動電路具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端，鉛酸電池的正極和功率開關電路的電源端連接，鉛酸電池的負極接地，采樣比較電路的輸出端和脈沖寬度調制電路的輸入端連接，脈沖寬度調制電路的輸出端和死區延時驅動電路的輸入端連接，死區延時驅動電路的第一輸出端和功率開關電路的第一輸入端連接，死區延時驅動電路的第二輸出端和功率開關電路的第二輸入端連接，功率開關電路的輸出端分別與超級電容電器的輸入端和采樣比較電路的輸入端連接。

如圖2所示，本實施例中，功率開關電路包括第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電感L1和第一電容C1；第一二極管D1的負極和第一電阻R1的一端連接且其連接端為功率開關電路的第一輸入端，第二二極管D2的負極和第二電阻R2的一端連接且其連接端為功率開關電路的第二輸入端，第一二極管D1的正極、第一電阻R1的另一端和第一NMOS管Q1的柵極連接，第一NMOS管Q1的漏極為功率開關電路的電源端，第一NMOS管Q1的源極、第二NMOS管Q2的漏極和第一電感L1的一端連接，第二NMOS管Q2的源極和第一電容C1的一端均接地，第二NMOS管Q2的柵極、第二二極管D2的正極和第二電阻R2的一端連接，第一電感L1的另一端和第一電容C1的另一端連接且其連接端為功率開關電路的輸出端。

如圖3所示，本實施例中，超級電容電路包括第二電感L2、第二電容C2、第三電容C3、第三電阻R3和第四電阻R4；第二電感L2的一端和第二電容C2的一端連接且其連接端為超級電容電路的輸入端，第二電感L2的另一端和第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端分別與第四電阻R4的一端和第三電容C3的一端連接，第二電容C2的另一端、第四電阻R4的另一端和第三電容C3的另一端均接地。

實施例四：如圖1所示，一種混合儲能裝置，包括脈沖寬度調制電路、死區延時驅動電路、功率開關電路、采樣比較電路、超級電容電路和鉛酸電池，功率開關電路具有電源端、第一輸入端、第二輸入端和輸出端，死區延時驅動電路具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端，鉛酸電池的正極和功率開關電路的電源端連接，鉛酸電池的負極接地，采樣比較電路的輸出端和脈沖寬度調制電路的輸入端連接，脈沖寬度調制電路的輸出端和死區延時驅動電路的輸入端連接，死區延時驅動電路的第一輸出端和功率開關電路的第一輸入端連接，死區延時驅動電路的第二輸出端和功率開關電路的第二輸入端連接，功率開關電路的輸出端分別與超級電容電器的輸入端和采樣比較電路的輸入端連接。

如圖2所示，本實施例中，功率開關電路包括第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電感L1和第一電容C1；第一二極管D1的負極和第一電阻R1的一端連接且其連接端為功率開關電路的第一輸入端，第二二極管D2的負極和第二電阻R2的一端連接且其連接端為功率開關電路的第二輸入端，第一二極管D1的正極、第一電阻R1的另一端和第一NMOS管Q1的柵極連接，第一NMOS管Q1的漏極為功率開關電路的電源端，第一NMOS管Q1的源極、第二NMOS管Q2的漏極和第一電感L1的一端連接，第二NMOS管Q2的源極和第一電容C1的一端均接地，第二NMOS管Q2的柵極、第二二極管D2的正極和第二電阻R2的一端連接，第一電感L1的另一端和第一電容C1的另一端連接且其連接端為功率開關電路的輸出端。

如圖3所示，本實施例中，超級電容電路包括第二電感L2、第二電容C2、第三電容C3、第三電阻R3和第四電阻R4；第二電感L2的一端和第二電容C2的一端連接且其連接端為超級電容電路的輸入端，第二電感L2的另一端和第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端分別與第四電阻R4的一端和第三電容C3的一端連接，第二電容C2的另一端、第四電阻R4的另一端和第三電容C3的另一端均接地。

如圖4所示，本實施例中，采樣比較電路包括型號為LM741的第一芯片U1、型號為LM741的第二芯片U2、型號為LM741的第三芯片U3、第一滑動變阻器RV1、第二滑動變阻器RV2、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10和第四電容C4；第一滑動變阻器RV1的一端為采樣比較電路的輸入端，第一滑動變阻器RV1的另一端接地，第一滑動變阻器RV1的滑動端和第一芯片U1的第3腳連接，第一芯片U1的第2腳、第一芯片U1的第6腳和第七電阻R7的一端連接，第一芯片U1的第4腳接入-15V電壓，第一芯片U1的第7腳接入+15V電壓，第五電阻R5的一端接入+12V電壓，第五電阻R5的另一端、第六電阻R6的一端和第二芯片U2的第3腳連接，第六電阻R6的另一端接地，第二芯片U2的第2腳、第二芯片U2的第6腳、第八電阻R8的一端和第四電容C4的一端連接，第二芯片U2的第4腳接入-15V電壓，第二芯片U2的第7腳接入+15V電壓，第七電阻R7的另一端、第九電阻R9的一端和第三芯片U3的第3腳連接，第九電阻R9的另一端接地，第八電阻R8的另一端、第四電容C4的另一端、第十電阻R10的一端和第三芯片U3的第2腳連接，第十電阻R10的另一端和第三芯片U3的第6腳連接且其連接端為采樣比較電路的輸出端，第三芯片U3的第4腳接入-5V電壓，第三芯片U3的第7腳接入+5V電壓，第三芯片U3的第1腳和第二滑動變阻器RV2的一端連接，第三芯片U3的第5腳和第二滑動變阻器RV2的另一端連接，第二滑動變阻器RV2的滑動端接入-5V電壓。

實施例五：如圖1所示，一種混合儲能裝置，包括脈沖寬度調制電路、死區延時驅動電路、功率開關電路、采樣比較電路、超級電容電路和鉛酸電池，功率開關電路具有電源端、第一輸入端、第二輸入端和輸出端，死區延時驅動電路具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端，鉛酸電池的正極和功率開關電路的電源端連接，鉛酸電池的負極接地，采樣比較電路的輸出端和脈沖寬度調制電路的輸入端連接，脈沖寬度調制電路的輸出端和死區延時驅動電路的輸入端連接，死區延時驅動電路的第一輸出端和功率開關電路的第一輸入端連接，死區延時驅動電路的第二輸出端和功率開關電路的第二輸入端連接，功率開關電路的輸出端分別與超級電容電器的輸入端和采樣比較電路的輸入端連接。

如圖2所示，本實施例中，功率開關電路包括第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電感L1和第一電容C1；第一二極管D1的負極和第一電阻R1的一端連接且其連接端為功率開關電路的第一輸入端，第二二極管D2的負極和第二電阻R2的一端連接且其連接端為功率開關電路的第二輸入端，第一二極管D1的正極、第一電阻R1的另一端和第一NMOS管Q1的柵極連接，第一NMOS管Q1的漏極為功率開關電路的電源端，第一NMOS管Q1的源極、第二NMOS管Q2的漏極和第一電感L1的一端連接，第二NMOS管Q2的源極和第一電容C1的一端均接地，第二NMOS管Q2的柵極、第二二極管D2的正極和第二電阻R2的一端連接，第一電感L1的另一端和第一電容C1的另一端連接且其連接端為功率開關電路的輸出端。

如圖3所示，本實施例中，超級電容電路包括第二電感L2、第二電容C2、第三電容C3、第三電阻R3和第四電阻R4；第二電感L2的一端和第二電容C2的一端連接且其連接端為超級電容電路的輸入端，第二電感L2的另一端和第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端分別與第四電阻R4的一端和第三電容C3的一端連接，第二電容C2的另一端、第四電阻R4的另一端和第三電容C3的另一端均接地。

如圖4所示，本實施例中，采樣比較電路包括型號為LM741的第一芯片U1、型號為LM741的第二芯片U2、型號為LM741的第三芯片U3、第一滑動變阻器RV1、第二滑動變阻器RV2、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10和第四電容C4；第一滑動變阻器RV1的一端為采樣比較電路的輸入端，第一滑動變阻器RV1的另一端接地，第一滑動變阻器RV1的滑動端和第一芯片U1的第3腳連接，第一芯片U1的第2腳、第一芯片U1的第6腳和第七電阻R7的一端連接，第一芯片U1的第4腳接入-15V電壓，第一芯片U1的第7腳接入+15V電壓，第五電阻R5的一端接入+12V電壓，第五電阻R5的另一端、第六電阻R6的一端和第二芯片U2的第3腳連接，第六電阻R6的另一端接地，第二芯片U2的第2腳、第二芯片U2的第6腳、第八電阻R8的一端和第四電容C4的一端連接，第二芯片U2的第4腳接入-15V電壓，第二芯片U2的第7腳接入+15V電壓，第七電阻R7的另一端、第九電阻R9的一端和第三芯片U3的第3腳連接，第九電阻R9的另一端接地，第八電阻R8的另一端、第四電容C4的另一端、第十電阻R10的一端和第三芯片U3的第2腳連接，第十電阻R10的另一端和第三芯片U3的第6腳連接且其連接端為采樣比較電路的輸出端，第三芯片U3的第4腳接入-5V電壓，第三芯片U3的第7腳接入+5V電壓，第三芯片U3的第1腳和第二滑動變阻器RV2的一端連接，第三芯片U3的第5腳和第二滑動變阻器RV2的另一端連接，第二滑動變阻器RV2的滑動端接入-5V電壓。

如圖5所示，本實施例中，脈沖寬度調制電路包括型號為NE555的第四芯片U4、型號為LM358的第五芯片U5、型號為LM311的第六芯片U6、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第三二極管D3、第四二極管D4、第五電容C5、第六電容C6和第七電容C7；第四芯片U4的第1腳接地，第四芯片U4的第2腳、第四芯片U4的第6腳和第四二極管D4的負極連接，第四二極管D4的正極、第十二電阻R12的一端、第十三電阻R13的一端和第四芯片U4的第7腳連接，第十二電阻R12的另一端和第三二極管D3的負極連接，第三二極管D3的正極和第六電容C6的一端連接，第六電容C6的另一端接地，第十三電阻R13的另一端接入+5V電壓，第四芯片U4的第3腳和第十一電阻R11的一端連接，第四芯片U4的第4腳接入+5V電壓，第四芯片U4的第5腳和第五電容C5的一端連接，第五電容C5的另一端接地，第四芯片U4的第8腳接入+5V電壓，第十一電阻R11的另一端、第七電容C7的一端和第五芯片U5的第2腳連接，第七電容C7的另一端、第五芯片U5的第1腳和第六芯片U6的第3腳連接，第五芯片U5的第3腳、第十四電阻R14的一端和第十五電阻R15的一端連接，第十四電阻R14的另一端接入+5V電壓，第十五電阻R15的另一端接地，第五芯片U5的第4腳接地，第五芯片U5的第8腳接入+5V電壓，第六芯片U6的第1腳接地，第六芯片U6的第2腳為脈沖寬度調制電路的輸入端，第六芯片U6的第4腳接入-5V電壓，第六芯片U6的第5腳和第8腳接入+5V電壓，第六芯片U6的第6腳和第十七電阻R17的一端連接，第十七電阻R17的另一端和第十六電阻R16的一端均接入+5V電壓，第十六電阻R16的另一端和第六芯片U6的第7腳連接且其連接端為脈沖寬度調制電路的輸出端。

實施例六：如圖1所示，一種混合儲能裝置，包括脈沖寬度調制電路、死區延時驅動電路、功率開關電路、采樣比較電路、超級電容電路和鉛酸電池，功率開關電路具有電源端、第一輸入端、第二輸入端和輸出端，死區延時驅動電路具有輸入端、第一輸出端和第二輸出端，鉛酸電池的正極和功率開關電路的電源端連接，鉛酸電池的負極接地，采樣比較電路的輸出端和脈沖寬度調制電路的輸入端連接，脈沖寬度調制電路的輸出端和死區延時驅動電路的輸入端連接，死區延時驅動電路的第一輸出端和功率開關電路的第一輸入端連接，死區延時驅動電路的第二輸出端和功率開關電路的第二輸入端連接，功率開關電路的輸出端分別與超級電容電器的輸入端和采樣比較電路的輸入端連接。

如圖2所示，本實施例中，功率開關電路包括第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電感L1和第一電容C1；第一二極管D1的負極和第一電阻R1的一端連接且其連接端為功率開關電路的第一輸入端，第二二極管D2的負極和第二電阻R2的一端連接且其連接端為功率開關電路的第二輸入端，第一二極管D1的正極、第一電阻R1的另一端和第一NMOS管Q1的柵極連接，第一NMOS管Q1的漏極為功率開關電路的電源端，第一NMOS管Q1的源極、第二NMOS管Q2的漏極和第一電感L1的一端連接，第二NMOS管Q2的源極和第一電容C1的一端均接地，第二NMOS管Q2的柵極、第二二極管D2的正極和第二電阻R2的一端連接，第一電感L1的另一端和第一電容C1的另一端連接且其連接端為功率開關電路的輸出端。

如圖3所示，本實施例中，超級電容電路包括第二電感L2、第二電容C2、第三電容C3、第三電阻R3和第四電阻R4；第二電感L2的一端和第二電容C2的一端連接且其連接端為超級電容電路的輸入端，第二電感L2的另一端和第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端分別與第四電阻R4的一端和第三電容C3的一端連接，第二電容C2的另一端、第四電阻R4的另一端和第三電容C3的另一端均接地。

如圖4所示，本實施例中，采樣比較電路包括型號為LM741的第一芯片U1、型號為LM741的第二芯片U2、型號為LM741的第三芯片U3、第一滑動變阻器RV1、第二滑動變阻器RV2、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10和第四電容C4；第一滑動變阻器RV1的一端為采樣比較電路的輸入端，第一滑動變阻器RV1的另一端接地，第一滑動變阻器RV1的滑動端和第一芯片U1的第3腳連接，第一芯片U1的第2腳、第一芯片U1的第6腳和第七電阻R7的一端連接，第一芯片U1的第4腳接入-15V電壓，第一芯片U1的第7腳接入+15V電壓，第五電阻R5的一端接入+12V電壓，第五電阻R5的另一端、第六電阻R6的一端和第二芯片U2的第3腳連接，第六電阻R6的另一端接地，第二芯片U2的第2腳、第二芯片U2的第6腳、第八電阻R8的一端和第四電容C4的一端連接，第二芯片U2的第4腳接入-15V電壓，第二芯片U2的第7腳接入+15V電壓，第七電阻R7的另一端、第九電阻R9的一端和第三芯片U3的第3腳連接，第九電阻R9的另一端接地，第八電阻R8的另一端、第四電容C4的另一端、第十電阻R10的一端和第三芯片U3的第2腳連接，第十電阻R10的另一端和第三芯片U3的第6腳連接且其連接端為采樣比較電路的輸出端，第三芯片U3的第4腳接入-5V電壓，第三芯片U3的第7腳接入+5V電壓，第三芯片U3的第1腳和第二滑動變阻器RV2的一端連接，第三芯片U3的第5腳和第二滑動變阻器RV2的另一端連接，第二滑動變阻器RV2的滑動端接入-5V電壓。

如圖5所示，本實施例中，脈沖寬度調制電路包括型號為NE555的第四芯片U4、型號為LM358的第五芯片U5、型號為LM311的第六芯片U6、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第三二極管D3、第四二極管D4、第五電容C5、第六電容C6和第七電容C7；第四芯片U4的第1腳接地，第四芯片U4的第2腳、第四芯片U4的第6腳和第四二極管D4的負極連接，第四二極管D4的正極、第十二電阻R12的一端、第十三電阻R13的一端和第四芯片U4的第7腳連接，第十二電阻R12的另一端和第三二極管D3的負極連接，第三二極管D3的正極和第六電容C6的一端連接，第六電容C6的另一端接地，第十三電阻R13的另一端接入+5V電壓，第四芯片U4的第3腳和第十一電阻R11的一端連接，第四芯片U4的第4腳接入+5V電壓，第四芯片U4的第5腳和第五電容C5的一端連接，第五電容C5的另一端接地，第四芯片U4的第8腳接入+5V電壓，第十一電阻R11的另一端、第七電容C7的一端和第五芯片U5的第2腳連接，第七電容C7的另一端、第五芯片U5的第1腳和第六芯片U6的第3腳連接，第五芯片U5的第3腳、第十四電阻R14的一端和第十五電阻R15的一端連接，第十四電阻R14的另一端接入+5V電壓，第十五電阻R15的另一端接地，第五芯片U5的第4腳接地，第五芯片U5的第8腳接入+5V電壓，第六芯片U6的第1腳接地，第六芯片U6的第2腳為脈沖寬度調制電路的輸入端，第六芯片U6的第4腳接入-5V電壓，第六芯片U6的第5腳和第8腳接入+5V電壓，第六芯片U6的第6腳和第十七電阻R17的一端連接，第十七電阻R17的另一端和第十六電阻R16的一端均接入+5V電壓，第十六電阻R16的另一端和第六芯片U6的第7腳連接且其連接端為脈沖寬度調制電路的輸出端。

如圖6所示，本實施例中，死區延時驅動電路包括型號為4001的第七芯片U7、型號為4001的第八芯片U8、型號為74HC14的第九芯片U9、型號為74S00的第十芯片U10、型號為7414的第十一芯片U11、型號為7414的第十二芯片U12、型號為7414的第十三芯片U13、型號為IR2101的第十四芯片U14、第八電容C8、第九電容C9、第十電容C10、第十一電容C11、第十二電容C12、第五二極管D5、第六二極管D6、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第二十電阻R20和第二十一電阻R21；第七芯片U7的第1腳、第十八電阻R18的一端和第九芯片U9的第2腳連接，第十八電阻R18的另一端、第七芯片U7的第2腳和第八電容C8的一端連接，第八電容C8的另一端接地，第七芯片U7的第3腳和第十四芯片U14的第2腳連接，第九芯片U9的第1腳、第八芯片U8的第1腳和第十九電阻R19的一端連接且其連接端為死區延時驅動電路的輸入端，第十九電阻R19的另一端、第九電容C9的一端和第八芯片U8的第2腳連接，第九電容C9的另一端接地，第八芯片U8的第3腳和第十芯片U10的第1腳連接，第十芯片U10的第2腳和第十一芯片U11的第2腳連接，第十一芯片U11的第1腳和第十二芯片U12的第2腳連接，第十二芯片U12的第1腳和第二十電阻R20的一端連接，第二十電阻R20的另一端、第二十一電阻R21的一端、第十二電容C12的一端和第六二極管D6的正極連接，第二十一電阻R21的另一端和第六二極管D6的負極均接入+5V電壓，第十二電容C12的另一端接地，第十芯片U10的第3腳和第十三芯片U13的第1腳連接，第十三芯片U13的第2腳和第十四芯片U14的第3腳連接，第十四芯片U14的第4腳接地，第十四芯片U14的第1腳、第十電容C10的一端和第五二極管D5的正極均接入+12V電壓，第十電容C10的另一端接地，第五二極管D5的負極和第十一電容C11的一端連接，第十一電容C11的另一端、第十四芯片U14的第6腳和第十四芯片U14的第8腳連接，第十四芯片U14的第7腳為死區延時驅動電路的第一輸出端，第十四芯片U14的第5腳為死區延時驅動電路的第二輸出端。

以下通過實驗對比驗證本實用新型的優益性。現有技術的單一鉛酸鉛酸電池儲能裝置的9V階躍響應曲線圖如圖8所示，本實用新型的混合儲能裝置的9V階躍響應曲線圖如圖9所示。分析圖8和圖9可知，現有技術的單一鉛酸鉛酸電池儲能裝置輸出電壓在3.2ms后進入穩態值上下5％誤差區域，本實用新型的混合儲能裝置輸出電壓在0.32m后即進入穩態值上下5％誤差區域，近似達到穩態輸出。通過實驗對比可知，本實用新型的混合儲能裝置相對于現有技術的單一鉛酸鉛酸電池儲能裝置響應速度提升了10倍。

本實用新型的混合儲能裝置對外加功率擾動的響應速度曲線如圖10所示。圖10中，UC current曲線為超級電容電路放電電流曲線，Battery current曲線為鉛酸電池放電電流曲線，load current曲線為負載電流曲線，pulse load current曲線為外加脈沖負載曲線。分析圖10可知，當本實用新型的混合儲能裝置突然外加功率擾動時，超級電容電路能夠迅速響應擾動功率，輸出大電流進行功率補償，降低外加功率擾動對于負載電流的影響。