[发明专利]一种基于电池的超级电容充电系统

权利要求书

1.一种基于电池的超级电容充电系统，包括：电池模块，升降压模块以及超级电容模组，其中电池模块由电池BAT1构成；升降压模块包括升压电路、母线电容C1和降压电路；

升压电路包括输入滤波电容C4，升压电感L1，升压IGBT模块Q1；降压电路包括降压IGBT模块Q2，降压电感L2，输出滤波电容C3。

2.如权利要求1所述的基于电池的超级电容充电系统，其中通过升压电路将母线电容电压抬高并保持稳定，在母线电压稳定后，开启降压电路，将超级电容模组电压升高至目标电压。

3.如权利要求2所述的基于电池的超级电容充电系统，其中超级电容模组充电电压可以设置为任意低于母线电压的值。

4.如权利要求2所述的基于电池的超级电容充电系统，其中升压电路与降压电路通过母线电容解耦为单独的Boost电路与buck电路。

5.如权利要求1所述的基于电池的超级电容充电系统，其中电池BAT1两端与输入滤波电容C4两端连接，同时输入滤波电容C4一端还与升压电感L1连接，升压电感L1另一端连接升压IGBT模块Q1的交流端，升压IGBT模块Q1两端与母线电容C1连接，同时母线电容C1两端与降压IGBT模块Q2两端连接，降压IGBT模块Q2交流端与降压电感L2连接，降压电感L2另一端与输出滤波电容C3连接，同时输出滤波电容C3两端连接超级电容模组C2。

6.如权利要求5所述的基于电池的超级电容充电系统，其中通过控制升压IGBT模块下管的开通和关断实现输入电压的提升，通过控制降压IGBT模块上管的开通和关断实现对输出电压，电流的控制。

7.如权利要求6所述的基于电池的超级电容充电系统，其中升压IGBT模块Q1开通下管时满足：

$V_{Bat}=L_1*\frac{\mathrm{\Δ}IboostUP}{T_{onboost}}$

升压IGBT模块Q1关断下管时满足：

$V_{C1}-V_{Bat}=L_1*\frac{\mathrm{\Δ}IboostDOWM}{T_{offboost}}$

为保证系统稳定工作，满足ΔIboostDOWM＝ΔIboostUP,因此

$V_{C1}=\frac{V_{bat}}{1-D_{onboost}}$

其中V_Bat为电池电压，

L₁为升压电感电感量，

ΔIboostUP为开通时电感L₁的上升电流，

T_onboost为开通时间，

V_c1电容C1电压，

ΔIboostDOWN关断时电感L₁的下降电流，

T_offboost为关断时间。

8.如权利要求6或7所述的基于电池的超级电容充电系统，其中降压IGBT模块Q2开通上管时满足下式：

$V_{c1}-V_{c3}=L_2*\frac{\mathrm{\Δ}IbuckUP}{T_{onbuck}}$

降压IGBT模块Q2关断上管时满足下式：

$V_{c3}=L_2*\frac{\mathrm{\Δ}IbuckDOWM}{T_{offbuck}}$

为保证系统稳定工作，满足ΔIbuckDOWM＝ΔIbuckUP，因此

V_c3＝V_C1*D_onbuck

其中:

V_c1电容C3电压；V_c1电容C1电压；

L₂降压电感电感量；

ΔIbuckUP开通时电感L₂的上升电流；

ΔIbuckDOWN关断时电感L₂的下降电流；

T_onbuck开通时间；D_onbuck占空比；

T_offbuck关断时间；

通过控制D_onbuck保持电容电压V_c3恒定。