[發明專利]一種鎳碳超級電容器活化方法及裝置

無效

• 申請號: 201110319243.8
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN102364811A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發明（設計）人: 盛占石;潘天紅;李正明
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/34
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種超級電容器的活化方法及裝置，尤其是一種鎳碳超級電容器組的雙向、均衡充放電方法及裝置，屬于電動汽車領域。

背景技術

鎳碳超級電容器是基于鎳碳等新材料的高效率電容，將活性碳材料引入鎳氫電池負極，使普通超級電容器與電池結合為一體。與傳統電容和傳統動力電池相比，高能鎳碳超級電容器具有能量密度大、功率密度高、充放電效率高、溫度適應性好、循環壽命長、安全環保、性價比高等技術優勢，正是由于上述優點，使得鎳碳超級電容器成為電動汽車動力電源的首選。

鎳碳超級電容器本質上也是一種蓄電池。目前，蓄電池的充放電活化方法是通過對蓄電池的反復充放電，使其容量得到激活。充電電路主要由：PWM驅動電路，檢測電路，輔助電源等部分組成，整個充電過程分為恒流充電、恒壓充電以及恒流充電三個階段，如專利號為200910144107.2公開的一種蓄電池智能激活方法，通過MCU不斷檢測蓄電池的狀態，實現智能激活。這種方法的放電過程是通過連接大功率電阻使蓄電池的電能轉化成熱能釋放出來，這種大功率負載體積龐大、笨重，使得搬運和調試不便，放電時產生的大量熱能不僅影響了蓄電池的正常運行環境，而且帶來了安全隱患。

專利號為200910189417.6公開的一種超級電容器均衡雙向充電方法，以低通濾波器串接成旁路方式，用可充電電池回收系統的能量，實現超級電容器的雙向充電。該發明僅實現了超級電容器的充電，且各超級電容器單體都處于充電狀態，對電網的沖擊較大，耗能嚴重。

為此，如何提高能源的利用效率，降低活化裝置對電網的影響，有效實現鎳碳超級電容器的活化，已成為業界的主要任務之一。

發明內容

本發明旨在提供一種節能型的鎳碳超級電容器的活化方法及裝置，可以同時對多個鎳碳超級電容器單體進行充、放電活化，各個鎳碳超級電容器單體的充放電狀態均由PC機控制，提高了能源的利用效率，降低活化裝置對電網的影響。

為實現上述目的，本發明鎳碳超級電容器活化方法采取以下技術方案：1）由PC機發出指令給MCU控制半數活化單元分別處于充電狀態與放電狀態；2）當鎳碳超級電容器E1單體充電時，MCU發出控制信號使開關管Q1截止，同時發出PWM控制信號驅動開關管Q2工作；在PWM高電平期間，開關管Q2導通，充電電流由母排依次流經鎳碳超級電容器E1、電流互感器P、電感L1和開關管Q2，再由母排流回直流充電電源，電感L1不斷的積蓄電能，充電電池給鎳碳超級電容器E1提供能量；在PWM低電平期間，開關管Q2關斷，電感L1的電能通過二極管D1流經鎳碳超級電容器E1和電流互感器P給鎳碳超級電容器E1充電；3）當鎳碳超級電容器E1單體放電時，MCU發出控制信號使開關管Q2截止，同時發出PWM控制信號驅動開關管Q1工作：在PWM高電平期間，開關管Q1導通，放電電流流經開關管Q1、電感L1和鎳碳超級電容器E1，電感L1不斷的積蓄電能；在PWM低電平期間，開關管Q1截止，放電電流從鎳碳超級電容器E1正極由母排流向可充電電池，再流經二極管D2、電感L1、電流互感器P后回到鎳碳超級電容器E1，可充電電池吸收鎳碳超級電容器E1放電時放出的能量。

本發明鎳碳超級電容器活化裝置采用的技術方案是：直流充電電源的兩端并接可充電電池，可充電電池通過母排并聯n個活化單元，每個活化單元均經通訊總線連接PC機；單個所述活化單元包括鎳碳超級電容器E1和MCU，每個MCU內置有電壓檢測單元、電流檢測單元、PWM信號控制單元和通訊接口，MCU通過PWM信號控制端口連接開關管Q1、Q2?的控制極，開關管Q1的輸入端分別與鎳碳超級電容器E1的陽極、母排的正極、二極管D1的輸出端并接，鎳碳超級電容器E1的陰極與電流互感器P輸入端相連，電流互感器P的輸出端與電感L1一端相連，電感L1的另一端分別并接開關管Q1的輸出端、開關管Q2的輸入端、二極管D1的輸入端以及二極管D2輸出端；二極管D1的輸入端串接二極管D2的輸出端；開關管Q2的輸出端與二極管D2的輸入端以及母排的負極相連。

本發明具有的有益效果是：

1、由于是由安裝在PC機中的活化管理系統控制n個活化單元的工作狀態（充電、放電），因此可使n/2個活化單元處于放電狀態，n/2個活化單元處于充電，這樣所需電網的功率降低，從而降低充電裝置對電網的沖擊作用。