[發明專利]基于超級電容器的后備儲能模塊

無效

• 申請號: 201110317559.3
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN103066704A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 許檢紅;楊恩東;廖書田;龔正大;錢輝;顏亮亮
• 申請（專利權）人: 上海奧威科技開發有限公司
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J7/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫紀泉

技術領域

本發明涉及一種儲能設備，特別是涉及一種基于超級電容器的后備儲能模塊。

背景技術

隨著科學的發展和社會的進步，對于例如計算機、醫療器械、通信設備之類的電氣設備，一方面需要向其提供高質量、干擾少的交流電源，另一方面也要求當正常的市網供電中斷后，能夠立即啟動后備電源系統向該電氣設備提供電源一段時間(一般為幾秒至幾十分鐘)，維持電氣設備繼續工作一段時間，以執行數據保存、正常關機等相關操作，這樣可以避免突然斷電時導致電氣設備的數據丟失以及非正常關機對電氣設備的損壞。為了滿足這兩方面的要求，已研發了多種基于容量為法拉級的超級電容器(Supercapacitor?or?Ultracapacitor)的后備儲能電源應用于供電系統。

傳統的后備儲能電源一般使用鉛酸蓄電池作為儲能元件，但鉛酸蓄電池存的應用可靠性和穩定性都不高，難以滿足長時間、穩定工作的需要。特別是，鉛酸蓄電池的使用壽命(包括充放電壽命和浮充電壽命)短、大電流放電特性差、維護工作量大、使用環境要求高等。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種基于超級電容器的儲能模塊，能夠提供穩定的輸出電源。

根據本發明的一個方面，提供一種基于超級電容器的后備儲能模塊，包括：可充電的超級電容器組，包括多個串聯連接的子電容器組；充電器，被構造成為所述超級電容器組提供充電電流；以及均衡模塊，被構造成使所述超級電容器組中的具有最高電壓的第一子電容器組對具有最低電壓的第二子電容器組放電，直至第一子電容器組和第二子電容器組的電壓大致相同。

在上述基于超級電容器的后備儲能模塊中，所述均衡模塊包括：多個電壓檢測器，被構造成檢測每個子電容器組兩端的電壓；控制器，被構造成根據所述電壓檢測器檢測的電壓識別出具有最高電壓的第一子電容器組和具有最低電壓的第二子電容器組；以及放電單元，被構造成根據來自所述控制器的驅動信號將所述第一子電容器組和第二子電容器組電連接，以使所述第一子電容器組對所述第二子電容器組放電。

在上述基于超級電容器的后備儲能模塊中，所述放電單元包括：第一切換開關，被構造成接受所述控制器的驅動信號以執行切換操作；以及第一變換器，被構造成根據所述第一切換開關的切換操作使所述第一子電容器組通過所述第一變換器對所述第二子電容器組放電。

上述基于超級電容器的后備儲能模塊進一步包括：第二切換開關，所述充電器的輸入端通過所述第二切換開關與市電電源或直流電源電連接。

上述基于超級電容器的后備儲能模塊進一步包括：連接至所述超級電容器組的輸出端的第三變換器，以產生直流輸出電源。

上述基于超級電容器的后備儲能模塊進一步包括：連接至所述超級電容器組的輸出端的第二變換器和第三切換開關，由所述超級電容器組輸出的直流電壓經所述第二變換器轉換成交流電壓之后經第三切換開關輸出交流電源。

上述基于超級電容器的后備儲能模塊進一步包括：連接在所述第二切換開關和第三切換開關之間的穩壓器。

在上述基于超級電容器的后備儲能模塊中，每個子電容器組由至少一個超級電容器通過串聯、并聯和串并聯的方式組合而成。

在上述基于超級電容器的后備儲能模塊中，所述超級電容為C/C對稱型超級電容器、C/Ni(OH)₂不對稱型超級電容器、C/LiMn₂O₄不對稱型超級電容器、鋰離子超級電容器、和C/PbO₂不對型超級電容器中的一種。

在上述基于超級電容器的后備儲能模塊中，所述充電器對所述超級電容器組充電的模式包括：對所述超級電容器組以小于或等于10A電流進行慢速充電；以及對所述超級電容器組以大于10A電流進行快速充電。

上述基于超級電容器的后備儲能模塊進一步包括：用于與其它儲能模塊串聯或并聯連接的擴展接口。

根據本發明的基于超級電容器的后備儲能模塊，可以根據應用場合的要求，設計成不同的后備儲能模塊，來滿足不同放電功率、不同放電持續時間的要求；本發明將長壽命、大電流充放電特性好的超級電容器應用于后備儲能模塊中，可以確保該儲能模塊作為后備電源長期、穩定、高效地工作。

附圖說明

本發明將參照附圖來進一步詳細說明，其中：

圖1是根據本發明的示例性實施例的儲能模塊的原理方框圖；

圖2是圖1中所示的均衡模塊的示例性實施例的原理方框圖；以及

圖3是圖2中所示的均衡模塊的執行均衡過程時的原理方框圖。