[實用新型]超級電容智能充電管理裝置

在審

• 申請號: 200920071703.8
• 申請日: 2009-05-06
• 公開（公告）號: CN201490769U
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 陳勝洪;王波;胡小軍;文東國
• 申請（專利權）人: 上海庫源電氣科技有限公司
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;G01R19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及超級電容技術領域，具體是指一種超級電容智能充電控制及管理裝置。

背景技術

超級電容的比功率和比能量介于常規電容器和充電電池之間的新型器件，具有內阻小、充電速度快、充放電效率高、循環壽命長、無污染等獨特的優點，在眾多的應用領域里彌補了常規儲能器件的單方面缺陷。作為新型儲能元件，超級電容所能達到的能量特性已經有目共睹，已在新型清潔能源，室內運輸車，頻繁啟動和制動的城市公交車和大功率的港口機械等領域充分展示了其獨特的優越性。

在實際產業化運用中，超級電容涉及的關鍵技術之一就是電容的充放電。超級電容具有充電速度快、充放電效率高的特點，市場上現有的一些充電裝置主要是針對電池應用的，電流偏小。如果使用這種現成的充電裝置，客戶需要花費很長的時間去給超級電容充電，不能有效地發揮超級電容可大電流充電的優勢。同時傳統的充電裝置都采用了恒流轉恒壓的模式，若恒流充電過程當中電流設定值很大，在恒流轉恒壓的過程中，受內阻影響，超級電容電壓跌落過多，為了防止過充，必須提前很大裕量轉為恒壓模式，造成浮充充電時間過長；若恒流充電設定值較小，則在恒流階段需要花費很長時間。兩種方式都造成充電時間過長，儲能效率降低，不能很好的利用超級電容的特性。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種超級電容智能充電管理裝置，該裝置在保證超級電容儲能效率的基礎上，極大地提高了充電速度，充分發揮了超級電容的優勢，是一種智能芯片控制、具有參數自整定功能、隔離式、多級恒流轉恒壓的超級電容充電管理技術。

為了實現上述目的，本實用新型超級電容智能充電管理裝置包括電源濾波及整流單元、功率變換單元、智能芯片控制單元、顯示操作單元、通信存儲單元、狀態量檢測保護單元六部分。電源濾波及整流單元輸入端連接交流電源，電源濾波及整流單元的輸出端連接功率變換單元和狀態量檢測保護單元，功率變換單元的輸入端連接電源濾波及整流單元和智能芯片控制單元，功率變換單元的輸出端連接狀態量檢測保護單元，顯示操作單元、通信存儲單元和狀態量檢測保護單元均與智能芯片控制單元連接。

所述電源濾波及整流單元包含低通濾波器以及串聯的整流和PFC(功率因數校正)部分構成。

所述功率變換單元包含高頻變壓器及功率開關，采用隔離式的功率變換拓撲結構。

所述顯示操作單元包括LED顯示器、工作狀態指示器以及工作模式選擇器，這三個部分均連接智能芯片控制單元。

所述通信存儲單元包含SD卡和上位機控制器，所述SD卡和上位機控制器均連接到智能芯片控制單元。

所述狀態量檢測保護單元包括電流檢測部分、溫度檢測部分以及電壓檢測部分，所述電流檢測部分的輸入連接功率變換單元，所述溫度檢測部分以及電壓檢測部分的輸入分別連接電源濾波及整流單元，電流檢測部分、溫度檢測部分以及電壓檢測部分的輸出連接所述智能芯片控制單元的中斷引腳。

所述電流檢測部分及電壓檢測部分全部采用霍爾傳感器，通過12位的數模轉換器連接到所述智能芯片控制單元。

系統工作時，外部交流電壓輸入，經過電源濾波及整流單元轉換成直流電壓，智能芯片控制單元通過檢測當前輸出電流或電壓信號，與設定值比較，輸出PWM控制信號，控制功率變換單元功率管的通斷，實現能量從變壓器原邊到副邊的傳遞。在超級電容充電過程中，智能芯片控制單元實時檢測系統的狀態，實現多級恒流/恒壓的平滑切換，同時防止輸入過壓、欠壓，輸出過流、短路，系統過溫等異常事件的發生。通信存儲單元可以接受上位機的控制命令，設定系統整定參數，并利用SD卡實時記錄整個充電過程中超級電容組的狀態，便于后期的維護和超級電容性能評估。

本實用新型的有益效果在于：本實用新型采用智能控制芯片單元，使用帶整定的多級恒流轉恒壓控制策略，最大限度的節約了充電時間，提高了超級電容組的儲能效率；同時，隔離型功率變化拓撲的選擇，減少了流過原邊開關管的電流，利于開關管的選型，由于小電流高耐壓的開關管比較普遍和低廉，所以最終節省了裝置的制造成本，利用超級電容智能充電模塊的推廣。最后，由于本實用新型采用SD卡存儲技術實時存儲了超級電容工作過程中的電壓、電流及故障信息，用戶可以通過SD卡記錄的數據，配合上位機程序，對超級電容的異常進行診斷、預估超級電容的壽命、提取超級電容的模型參數、完成超級電容充電參數的整定。最大限度的發揮智能超級電容充電裝置的性能。

附圖說明

圖1是本實用新型的一具體實施例的結構圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。