專利名稱：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，市場上的電池電源大多是單用一種電池類型，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，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，可以長時間閑置，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，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、電子開關(guān)K1、電子開關(guān)K2電和電子開關(guān)K3連接，所述雙向DC/DC變換器一端與電子開關(guān)K3電連接，另一端與鋰電池和電子開關(guān)Kl電連接，鉛酸電池和鋰電池均與負載一端電連接，負載另一端與電子開關(guān)Kl和電子開關(guān)K2電連接，鉛酸電池還與電子開關(guān)K2 和電子開關(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，負載處于高功率工況，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，在控制系統(tǒng)的作用下，電子開關(guān)K2斷開，電子開關(guān)K3斷開， 電子開關(guān)Kl接通，啟動鋰電池供電模式；
當(dāng)負載電流Ir低于閾值H1時，負載處于低功率工況，此時，在控制系統(tǒng)的作用下，電子開關(guān)K3斷開，電子開關(guān)Kl斷開，電子開關(guān)K2接通，啟動鉛酸電池供電模式；
當(dāng)雙電源裝置在工作的間隙期，在控制系統(tǒng)的作用下，電子開關(guān)Kl和電子開關(guān)K2均斷開，電子開關(guān)K3接通，此時，控制系統(tǒng)通過控制雙向DC/DC變換器使鉛酸電池給鋰電池充電，進入雙電源閑置互助模式；
當(dāng)雙電源裝置需長期存放的時候，在控制系統(tǒng)的作用下，電子開關(guān)Kl和電子開關(guān)K2均斷開，電子開關(guān)K3接通，此時，控制系統(tǒng)通過控制雙向DC/DC變換器使鋰電池給鉛酸電池充電，進入雙電源閑置互助模式?？刂葡到y(tǒng)主要通過控制三個電子開關(guān)來實現(xiàn)對整個雙電源裝置的控制。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)工況需要來選擇用哪種電池供電。在需要高功率的工況下，通過控制系統(tǒng)的控制，選用鋰離子電池供電；在需要低功率的工況下，通過控制系統(tǒng)的控制，選用鉛酸電池供電。需長期存放時，通過控制系統(tǒng)控制雙向DC/DC，實現(xiàn)鋰離子電池對鉛酸電池充電，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，延長電池使用壽命。且，在使用的間隙期間內(nèi)，鉛酸電池對鋰離子電池充電，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，快速充電時間減少80%以上，且同時具備鋰離子電池和鉛酸電池的優(yōu)勢，克服了兩種電池單獨使用時的缺陷，適用范圍廣。
圖1為本發(fā)明雙電源裝置一實施例的結(jié)構(gòu)框圖2為圖1所示實施例雙向DC/DC變換器的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。參照圖1，本實施例包括鉛酸電池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、電子開關(guān)Kl、電子開關(guān)K2和電子開關(guān)K3電連接，所述雙向DC/DC變換器2 —端與電子開關(guān)K3電連接，另一端與鋰電池4和電子開關(guān)Kl電連接，鉛酸電池3和鋰電池4均與負載5 —端電連接，負載5另一端與電子開關(guān)Kl和電子開關(guān)K2電連接，鉛酸電池3還與電子開關(guān)K2和電子開關(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。本實施例雙電源裝置的供電方法為
當(dāng)負載電流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，負載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，在控制系統(tǒng)1的作用下，電子開關(guān)K2斷開，電子開關(guān)K3 斷開，電子開關(guān)Kl接通，啟動鋰電池供電模式；
當(dāng)負載電流Ir低于閾值H1時，負載5處于低功率工況，此時，在控制系統(tǒng)1的作用下， 電子開關(guān)K3斷開，電子開關(guān)Kl斷開，電子開關(guān)K2接通，啟動鉛酸電池供電模式；
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，電子開關(guān)Kl和電子開關(guān)K2均斷開，電子開關(guān)K3接通，此時，控制系統(tǒng)1通過控制雙向DC/DC變換器2使鉛酸電池3給鋰電池4充電，進入雙電源閑置互助模式；
當(dāng)雙電源裝置需長期存放的時候，在控制系統(tǒng)1的作用下，電子開關(guān)Kl和電子開關(guān)K2 均斷開，電子開關(guān)K3接通，此時，控制系統(tǒng)1通過控制雙向DC/DC變換器2使鋰電池4給鉛酸電池3充電，進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%。控制系統(tǒng)1對鋰電池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)車上運行的電機，都能進行實時監(jiān)控、 充放電保護，給鋰電池4和鉛酸電池3發(fā)出供電指令。工作間隙期和需長期存放時，通過控制系統(tǒng)控制雙向DC/DC變換器2的方向，實現(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)明用于電動叉車上時，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叉車相比，延長了電池組壽命的 30%，成本降低了 10%，電池的快速充電時間減少了 80%。將本發(fā)明用于電動高爾夫球車上時，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高爾夫球車相比，延長電池組壽命50%，成本降低了 5%，電池的快速充電時間減少了 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、電子開關(guān)Kl、電子開關(guān)K2電和電子開關(guān)K3連接，所述雙向DC/DC變換器一端與電子開關(guān)K3電連接，另一端與鋰電池和電子開關(guān)Kl電連接，鉛酸電池和鋰電池均與負載一端電連接，負載另一端與電子開關(guān)Kl和電子開關(guān)K2電連接，鉛酸電池還與電子開關(guān)K2和電子開關(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)負載電流Ir高于閾值H1時，負載處于高功率工況，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，在控制系統(tǒng)的作用下，電子開關(guān)K2斷開，電子開關(guān)K3斷開， 電子開關(guān)Kl接通，啟動鋰電池供電模式；當(dāng)負載電流Ir低于閾值H1時，負載處于低功率工況，此時，在控制系統(tǒng)的作用下，電子開關(guān)K3斷開，電子開關(guān)Kl斷開，電子開關(guān)K2接通，啟動鉛酸電池供電模式；當(dāng)雙電源裝置在工作的間隙期，在控制系統(tǒng)的作用下，電子開關(guān)Kl和電子開關(guān)K2均斷開，電子開關(guān)K3接通，此時，控制系統(tǒng)通過控制雙向DC/DC變換器使鉛酸電池給鋰電池充電，進入雙電源閑置互助模式；當(dāng)雙電源裝置需長期存放的時候，在控制系統(tǒng)的作用下，電子開關(guān)Kl和電子開關(guān)K2均關(guān)閉，電子開關(guān)K3接通，此時，控制系統(tǒng)通過控制雙向DC/DC變換器使鋰電池給鉛酸電池充電，進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、電子開關(guān)K1、電子開關(guān)K2和電子開關(guān)K3電連接，所述雙向DC/DC變換器一端與電子開關(guān)K3電連接，另一端與鋰電池和電子開關(guān)K1電連接，鉛酸電池和鋰電池均與負載一端電連接，負載另一端與電子開關(guān)K1和電子開關(guān)K2電連接，鉛酸電池還與電子開關(guān)K2和電子開關(guān)K3電連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、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H02J9/06GK102290856SQ201110235549
公開日2011年12月21日 申請日期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, 周樹良, 戴清政 申請人:深圳科力遠新能源有限公司