[發明專利]高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置及方法

有效

• 申請號: 201410072198.4
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN103825328B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 金磊;葉根;金劍杭
• 申請（專利權）人: 杭州金恒電源科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司33212
• 代理人: 金祺

1.一種高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置，包括能量管理系統（11）和由n個超級電容器單體C組成的超級電容器模組（10）；其特征是：所述超級電容器模組（10）中的超級電容器單體C設置有一一對應的DC/DC轉換模塊（4）；

所述裝置內還設置有輔助電源（3）、采樣報警電路（2）以及CAN總線通訊模塊（1）；

所述輔助電源（3）的輸入側取自n個超級電容器單體C的串聯總電壓，并輸出各級直流電壓分別供DC/DC轉換模塊（4）、采樣報警電路（2）以及CAN總線通訊模塊（1）使用；

所述采樣報警電路（2）接收輔助電源（3）的電壓輸出，并將超級電容器單體C的溫度輸出數據通過CAN總線通訊模塊（1）上傳到能量管理系統（11）；

所述能量管理系統（11）通過CAN總線通訊模塊（1）向DC/DC轉換模塊（4）發出控制指令，并通過該控制指令觸發對應的DC/DC轉換模塊（4）開通或關閉。

2.根據權利要求1所述的高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置，其特征是：所述DC/DC轉換模塊（4）包括推挽逆變開關管S₁、S₂，高頻降壓變壓器T，同步整流開關管S₃、S₄，軟硬開關控制電路（41），推挽逆變控制及驅動電路（42）以及同步整流控制及驅動電路（43）；

所述高頻降壓變壓器T由均有三個抽頭的一次側和二次側組成；

所述一次側中心抽頭與超級電容器模組（10）的正極相連，一次側同名端與推挽逆變開關管S₂漏極相連，一次側異名端與推挽逆變開關管S₁漏極相連，推挽逆變開關管S₁和S₂源極相連，并接到超級電容器模組（10）的負極；

所述二次側中心抽頭與對應的超級電容器單體C正極相連，二次側同名端與同步整流開關管S₃漏極相連，二次側異名端與同步整流開關管S₄漏極相連，同步整流開關管S₃和S₄源極相連，并接到對應的超級電容器單體C負極。

3.根據權利要求2所述的高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置，其特征是：所述推挽逆變開關管S₁、S₂和同步整流開關管S₃、S₄均采用電力場效應管MOSFET。

4.根據權利要求3所述的高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置，其特征是：所述推挽逆變控制及驅動電路（42）的核心為集成推挽控制芯片；同步整流控制及驅動電路（43）的核心為同步整流控制芯片；

所述軟硬開關控制電路（41）包括硬件開關電路（410）和三極管（419）；

所述硬件開關電路（410）包括分壓電路（411）、關閉偏置電路（412）、開啟偏置電路（416）、共模衰減模塊（415）、開啟電壓比較器（417）、關閉電壓比較器（413）、禁止電路（414）以及D觸發器（418）；

所述CAN總線通訊模塊（1）、D觸發器（418）的正相輸出端以及禁止電路（414）的反相輸出端匯總到三極管（419）的基極；三極管（419）的開通與關斷同時控制推挽逆變控制及驅動電路（42）的集成推挽控制芯片以及同步整流控制及驅動電路（43）的同步整流控制芯片的開啟與關閉；

分壓電路（411）的輸出端分別和關閉偏置電路（412）的同相輸入端和開啟偏置電路（416）的反相輸入端相連接；

共模衰減模塊（415）分別和關閉電壓比較器（413）的反相輸入端和開啟電壓比較器（417）的同相輸入端相連接；

關閉電壓比較器（413）的輸出端和D觸發器（418）的R極相連接；開啟電壓比較器（417）的輸出端分別和D觸發器（418）的S極相連接；

關閉電壓比較器的輸出端（413）還和禁止電路（414）的輸入端相連接；

超級電容器模組（10）的串聯總電壓和分壓電路（411）的輸入端相連接；

超級電容器單體C的單體端電壓和共模衰減模塊（415）的輸入端相連接。