[發明專利]串聯超級電容器自動均衡電路和均衡方法

無效

• 申請號: 201410162273.6
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103904752A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 汪紅福
• 申請（專利權）人: 珠海市三川電子科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭

【技術領域】

本發明涉及集成電路領域，具體涉及一種串聯超級電容器自動均衡電路和均衡方法。

?【背景技術】

目前超級電容器的單體電壓都很低，一般低于3V，在實際應用中需要大量的串聯使用，由于在應用中需要進行大電流充放電使用，因此串聯的各超級電容器單體電壓是否一致至關重要的。因串聯超級電容器模組中各超級電容器單體的容量偏差，內阻的不一致性和漏電流的影響，會導致各超級電容器單體在模組中存在電壓的不均衡，影響使用。嚴重的會使整個超級電容器模組損壞。

現有的一種均衡方式為在各串聯超級電容器單體兩端并聯一個電阻進行均壓，如圖1，這種均衡方式的效果很差，不能有效的均衡，因電阻上會產生一定的漏電流，使整個超級電容器模組的漏電流增大，極大的影響應用。

另外一種串聯超級電容器模組均衡電路的方式是：對每一個單體預設一個電壓值，一但超級電容器的電壓達到預設值時，會對超級電容器單體進行一定的放電，使其電壓降低，從而達到保護超級電容器的目的，見圖2。此電路的缺點為：放電的電流較小，均衡能力不足，效果不明顯。同時因放電電流產生的熱量會影響超級電容器的壽命。

?【發明內容】

為了解決上述問題，本發明提供一種串聯超級電容器自動均衡電路。

本發明采用的技術方案是，構造串聯超級電容器自動均衡電路，包括電阻R1，R2，R3，R4，電壓檢測單元，N溝道MOS管Q1，NPN型三極管Q2，光耦Q3，光耦Q4，控制單元，電阻R1、R2的一端分別連接光耦Q3的輸入陽極、陰極，另一端均連接超級電容器的正極,電阻R3的一端連接超級電容器的正極，另一端連接光耦Q4的輸出集電極，電阻R4的一端連接超級電容器的正極，另一端連接NPN型三極管Q2的集電極，電壓檢測單元的輸入端1管腳、2管腳并聯在超級電容器的正、負極之間，輸出端3管腳連接N溝道MOS管Q1的柵極，MOS管Q1的漏極連接光耦Q3的輸入陰極，N溝道MOS管Q1的源極、NPN型三極管Q2的發射極均連接超級電容器的負極，NPN型三極管Q2的基極與光耦Q4的輸出發射極連接，光耦Q3的輸出端、光耦Q4的輸入端均與控制單元連接；

還可以采用另一種方案，串聯超級電容器自動均衡電路包括電阻R1，R2，R3，R4，電壓檢測單元，P溝道MOS管Q1，PNP型三極管Q2，光耦Q3，光耦Q4，控制單元，電阻R1、R2的一端分別連接光耦Q3的輸入陰極、陽極，另一端均連接超級電容器的負極,電阻R3的一端連接超級電容器的負極，另一端連接光耦Q4的輸出發射極，電阻R4的一端連接超級電容器的負極，另一端連接PNP型三極管Q2的集電極，電壓檢測單元的輸入端1管腳、2管腳并聯在超級電容器的正、負極之間，輸出端3管腳連接P溝道MOS管Q1的柵極，P溝道MOS管Q1的漏極連接光耦Q3的輸入陽極，P溝道MOS管Q1的源極、PNP型三極管Q2的發射極均連接超級電容的正極，PNP型三極管Q2的基極與光耦Q4的輸出集電極連接，光耦Q3的輸出端、光耦Q4的輸入端均與控制單元連接。?

優選的，所述串聯超級電容器自動均衡電路還包括與控制單元、超級電容器連接的開關元件。

優選的，所述NPN型三極管Q2型號是SS8050或所述PNP型三極管Q2型號是SS8550。

優選的，所述N溝道MOS管Q1型號是XP161A1355PR或所述P溝道MOS管Q1型號是FDZ661PZ。

優選的，所述電壓檢測單元型號是XC161AC12702MR。

優選的，所述光耦Q3、Q4型號是PC1817或TLP521-1。

優選的，所述控制單元型號是STC189C151RC1。

優選的，所述電阻R1、R2、R3、R4的阻值分別是300Ω、10Ω、2.2KΩ、2.2KΩ。

優選的，所述開關元件是繼電器或開關。

本發明還提供串聯超級電容器自動均衡方法，包括如下步驟：

S1：電壓檢測單元監測超級電容器溫度或其兩端電壓；

S2：判斷超級電容器溫度或其兩端電壓是否超范圍,如超范圍將進行步驟S3，如未超范圍，進行步驟S4；

S3：控制單元切斷超級電容器的供電，控制光耦Q4導通;

S4：控制單元判斷光耦Q4當前狀態是否導通，如導通進行步驟S5，如未導通進行步驟S1;

S5：控制單元恢復超級電容器的供電，控制光耦Q4斷開。