[发明专利]储能装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种储存能量的设备，尤其是基于超级电容器模组的储能装置。

背景技术：

传统的储能装置，主要以铅酸电池为主，其性能虽然较为稳定，成本也比较低廉，但由于其体积较大，结构笨重，且所采用的原材料铅对环境污染非常严重，将逐渐被社会所淘汰。

而近年来发展起来的锂离子电池，其与传统的储能装置铅酸电池相比，在放电倍率和能量密度都有一定的提高，且对环境污染较小；但由于其自身特性，其大倍率充放电性能较差；也就限制了其在电动汽车、电动自行车等需要大倍率充放电场合的应用。

为了迎合社会的需求，近年来出现了一种新型储能设备超级电容器，由于超级电容器具有低内阻、高容量、大功率放电性能好等多种优点，且对环境无污染，其有效的弥补了传统储能装置如铅酸电池、锂离子电池等不足；但在使用过程中发现，超级电容器的能量密度相对较低；这也限制了超级电容器的进一步的应用。

为了集合各种储能装置的优点，人们设计了一种复合能源储存设备，即把各超级电容器单体通过串联或/和并联的方式连接形成超级电容器模组，然后与储能电池组相连接，而形成复合能源储存装置；该种复合储能装置功率密度高、能量密度也高，实现了传统储能电池与超级电容器之间的优势互补，满足了当前社会对大功率、高容量储能设备的需求。

然而，由于超级电容器模组和储能电池自身特性的不同，在将超级电容器模组与能量储存设备相连时，如果对其内部电路比如充放电过程不进行控制，能量储存设备往往会因过充或过放而导致储能设备的损坏；另一方面，如该能量储存设备在充电完毕而搁置长时间不使用时候，由于超级电容器的漏电流比较大，如果不对超级电容器模组和传统的储能电池之间的能量流动做出一定的调度，超级电容器模组有可能会将与之相连接的储能电池的电压过放，使该能量储存设备的性能受到严重影响，在极端的情况下，甚至可引发安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就在于克服现有储能装置所存在的不足，提供一种基于超级电容器模组的储能装置，该储存装置能对内部的充放电过程进行控制，有效减小通过储能电池组的瞬间大电流，延长储能电池组的使用寿命，又可防止储能电池组因过放而发生损坏，防止出现安全隐患。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：该储能装置，包括储能电池组以及与该储能电池组相连接的超级电容器模组，在所述储能电池组和超级电容器模组相连接的电路上设置有用以对储能电池组和超级电容器模组的进行充放电控制的控制装置，所述的控制装置包括：一中央处理单元，该中央处理单元用以采集储能电池组和超级电容器模组的电气参数，并将采集的数值与预设数值比较后发出相应控制指令；一预充控制电路，该预充控制电路与中央处理单元连接，并受中央处理单元控制，中央处理单元将采集的数值与预设数值比较后，当储能电池组和超级电容器模组的电压差值大于预设值，中央处理单元发出控制指令而启动预充控制电路对超级电容器模组充电；充电至所述储能电池组和超级电容器模组的电压差值小于或等于预设值时，中央处理单元发出控制指令而切断预充控制电路；一分流控制电路，该分流控制电路与中央处理单元连接，并受中央处理单元控制，中央处理单元将采集的数值与预设数值比较后，当储能电池组的电流值大于预设值，中央处理单元将启动分流控制电路进行分流。

进一步而言，上述技术方案中的控制装置还包括：放电控制及欠压保护电路，该放电控制及欠压保护电路与中央处理单元连接，并受中央处理单元控制，中央处理单元将采集的数值与预设数值比较后，当储能电池组的电压值小于预设值，中央处理单元将启动放电控制及欠压保护电路，切断电路，防止储能电池组过放。

进一步而言，上述技术方案中的中央处理单元包括：一用于采集来自储能电池组和超级电容器模组电路的电压信号和/或电流信号的信息采集模块；一用于分析上述信息采集模块采集的信号并发出对应指令的逻辑控制模块；以及一通过逻辑控制模块控制、调节电压的脉宽调制驱动模块，所述脉宽调制驱动模块用以对预充控制电路的充电脉冲宽度进行调节。

进一步而言，上述技术方案中的分流控制电路包括与储能电池组相串联的限流电阻以及与该限流电阻相并联的第一开关，所述第一开关与所述中央处理单元相连并在中央处理单元的控制作用下断开或闭合。