[实用新型]集成双向DCDC的超级电容总成装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电气传动领域，特别涉及一种超级电容总成装置。

背景技术

在存在周期性功率循环的驱动系统中，使用超级电容作为储能元件是一个合适的方案。目前的实际应用方案有：1)港口起重设备上使用超级电容与蓄电池并联，蓄电池提供平均功率，而利用超级电容允许瞬间大电流充放的特点提供瞬态功率，以此达到节能与延长蓄电池寿命的效果。2)混合动力(纯电动)汽车动力系统中，超级电容与动力电池并联，同样是提供瞬态功率，达到延长电池寿命的目的，同时增强动力系统短时功率，提升系统动力性能。3)叉车举升驱动系统中，采用超级电容与蓄电池并联，利用超级电容提供举升动力，吸收举升下降过程的势能，同样达到提升系统动力性能、延长蓄电池寿命以及节能的目的。4)超级电容单独作为储能元件，电机电动运行时，电容放电提供能量，电机制动运行时，电容吸收制动能量，储能。在上述过程中，由于电容提供的电能与电容电压差变化成正比，要求电容深度充放电，电容端电压变化范围很大。然而，电机系统输出力矩能力与供电电压平方成正比，随着电容端电压下降，电机输出力矩能力快速下降。在电机系统负载整个工况循环中均要求输出力矩恒定的场合，此种拓扑往往不能满足动力系统要求，或者以损失系统效率为代价。图1为上述应用的拓扑结构，图2为上述提及的功率循环示意图。

发明内容

本实用新型旨在克服上述缺点，提供一种集成双向DCDC的超级电容总成装置，在利用超级电容提供瞬态大功率的同时，根据电机系统控制所需，调节超级电容总成的输出电压，满足电机系统的工作效率及其工作稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型是以下技术方案实现的：

一种集成双向DCDC的超级电容总成装置，包括超级电容，在所述超级电容后设置一个双向DCDC电压转换器，所述双向DCDC电压转换器输入侧与超级电容的正负极连接，输出侧设置一个电压设定信号接口。

上述信号接口采用CAN通讯方式进行连接设置。

上述DCDC电压转换器根据输出功率不同采用两相或三相的电路回路，所述三相电路回路由IGBT绝缘栅双极型晶体管或MOSFET功率场效应晶体管构成，所述电路回路输入侧串联电感，输出侧并联有电解电容。

本实用新型与现有技术相比具有的优点是：

1)由于增设了双向DCDC电压转换器，在电机系统负载工作过程中，虽然超级电容端电压上下浮动，但控制了电机系统的输入电压保持稳定，因而电机系统可以输出最大力矩。

2)电机工作在高速段时，如果输入端电压偏低，系统有失控的危险，现在由集成了双向DCDC的超级电容总成供电，输出电压可以根据需要调节(即在电机转速较高时，提高DCDC输出电压)，从而避免了电机系统因为供电电压偏低而失控。

3)电机绕组上的损耗(即铜损)与绕组上通过的电流有效值平方成正比。同样功率等级下，端电压较高的电机系统，由于需要的相电流较小因而损耗低，效率高。所以，在采用本总成后，电机可以设计成高压电机，从而有效提高电机系统效率。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为超级电容与动力电池并联供电的拓扑图。

图2为驱动系统功率循环示意图。

图3为集成双向DCDC电压转换器的超级电容总成的拓扑图。

图4为双向DCDC电压转换器采用三相电路的总成电路示意图。

图5为采用了集成双向DCDC电压转换器超级电容总成的电机驱动系统图。

具体实施方式

本实用新型集成双向DCDC的超级电容总成装置，包括超级电容，在所述超级电容后设置一个双向DCDC电压转换器，所述双向DCDC电压转换器输入侧与超级电容的正负极连接，输出侧输出电压可调的直流电压，并设置一个电压设定信号接口，此信号接口可采用CAN(Controller Area Network)通讯等数字通讯方式进行连接设置，其拓扑形式如图3所示。

上述DCDC电压转换器的输出电压可由使用端(如电机控制器系统)通过所述信号接口设定，同时本总成将超级电容的端电压实时反馈给使用端，使得使用端可以根据超级电容当前所存电量的水平决定其自身的输入、输出功率。