[发明专利]一种模块化的法拉电容电能存储与释放控制装置

说明书

本发明涉及一种模块化的法拉电容电能存储与释放控制装置，包括：输出采样与控制单元、输出载流单元和法拉电容组储能单元；所述输出采样与控制单元与所述输出载流单元可拆卸的叠放设置，且所述输出采样与控制单元与所述输出载流单元相互电连接；所述法拉电容组储能单元采用导线与所述输出载流单元相互电连接。本发明充分设计了法拉电容组及其保护电路、电容功率输出载流模块、电容输出采样与控制模块，能够保证电源全程以基本平稳的功率进行输出，在负载较低功率运行时，将冗余功率经由保护电路存入法拉电容组；在负载有高功率需求时，利用采样与控制模块，控制法拉电容组与电源共同输出功率。

技术领域

本发明涉及电化学储能技术领域，尤其涉及一种模块化的法拉电容电能存储与释放控制装置。

背景技术

近年来，随着智能化需求的不断上升，人们不断加快电能驱动的小型机器人的技术进步。小型电动机器人上的移动电源是至关重要的一个环节。当前对电动机器人的电源设计，主要是考虑其极限功率大小，附加冗余功率，作为电源的最大功率。此类方案电源的输出不够平稳，负载功率需求变化立即引起电源功率输出变化，对于机械狗、作战无人车等系统，瞬时、短期的高功率需求，可能导致电源研发的成本剧增，甚至在实际工作过程中引起电源的损坏。

目前，现有的电源功率调度控制方法中，直接设计高功率电源比较可靠，但是导致研发成本剧增；在特殊工况利用外接电源补偿会对机器本身产生运动束缚。因此，可以利用法拉电容存储冗余功率并稳定输出的功率调度与控制模块具有显著的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化的法拉电容电能存储与释放控制装置。

为实现上述发明目的，本发明提供一种模块化的法拉电容电能存储与释放控制装置，包括：输出采样与控制单元、输出载流单元和法拉电容组储能单元；

所述输出采样与控制单元与所述输出载流单元采用紧固件可拆卸的叠放设置，且所述输出采样与控制单元与所述输出载流单元采用接线端子实现相互电连接；

所述法拉电容组储能单元采用导线与所述输出载流单元相互电连接；

所述输出采样与控制单元包括：第一基板，设置在所述第一基板上的负载电流采样模块、法拉电容电流采样模块、电源电流采样模块、CAN通信驱动模块、工作状态指示模块、二极管控制模块、主控及其外围电路模块、接口模块、电压采样调理模块、5V稳压输出模块、3.3V稳压输出模块、12V稳压输出模块、防反冲模块、电源滤波模块、输出载流单元电源接口和输出载流单元板通信接口；

所述负载电流采样模块、所述法拉电容电流采样模块、所述电源电流采样模块、所述CAN通信驱动模块、所述工作状态指示模块、所述接口模块、所述电压采样调理模块和输出载流单元板通信接口分别与所述主控及其外围电路模块相连接；

所述二极管控制模块分别与所述电源电流采样模块和所述防反冲模块相连接；

所述电压采样调理模块分别与所述法拉电容电流采样模块和所述电源电流采样模块相连接；

所述防反冲模块分别与所述5V稳压输出模块和所述12V稳压输出模块相连接；

所述5V稳压输出模块与所述3.3V稳压输出模块相连接。

根据本发明的一个方面，所述负载电流采样模块包括：负载电流采样电路和负载电流采样接口电路；

所述负载电流采样电路和所述负载电流采样接口电路相连接；

所述负载电流采样电路包括：电流灵敏放大器ADC_CHA、电阻R1、电感L3、电容C7和电容C8；

所述电阻R1相对的两端分别与所述电流灵敏放大器ADC_CHA的引脚OUT和所述电容C8相连接，所述电容C8的另一端与模拟地AGND相连接；