[實(shí)用新型]一種應(yīng)用于超級電容器的新型均壓電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420794804.9
• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN204334024U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王超;楊澤明;劉倩麗
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于超級電容器的新型均壓電路。

背景技術(shù)

超級電容器是一種具有高能量密度的新型儲(chǔ)能元件，其具有的比功率高、充電速度快以及循環(huán)使用壽命長等特點(diǎn)，使其自然而然地成為了近年來所廣泛研究并使用的重要的儲(chǔ)能設(shè)備之一。但由于其單體電壓過低，為了滿足大功率儲(chǔ)能系統(tǒng)對于容量及電壓的要求，通常都是將多個(gè)超級電容器進(jìn)行串并聯(lián)組合，形成一個(gè)超級電容器組件以供使用。但由于單體電容器參數(shù)的分散性以及單體漏電流、等效串聯(lián)電阻等因素的影響，使得超級電容器組件的使用壽命和可靠性都大打折扣。因此，為了更好的利用超級電容器，提高儲(chǔ)能效率，對超級電容器組件進(jìn)行均壓控制具有十分重要的意義。

超級電容器串聯(lián)均壓技術(shù)一般可以按照超級電容器串聯(lián)電路在運(yùn)行過程中均壓部分能量的損耗情況來分為兩大類。

?一類是能量消耗型均壓技術(shù)。該技術(shù)通過在每個(gè)超級電容器單體上并聯(lián)一個(gè)電阻或穩(wěn)壓器等耗能元件將端電壓較高的超級電容器單體中的多余能量以發(fā)熱的形式消耗掉，從而促使各個(gè)單體電壓達(dá)到一定值后趨向均衡，最終達(dá)到均壓的目的。這類技術(shù)的代表方法有穩(wěn)壓管串聯(lián)均壓法、并聯(lián)電阻串聯(lián)均壓法、開關(guān)電阻串聯(lián)均壓法等。該技術(shù)方法擁有均壓電路結(jié)構(gòu)簡單、成本小的特點(diǎn)，但由于在均壓的過程當(dāng)中會(huì)造成大量能量以熱能的形式消耗掉了，而且發(fā)熱量過高也在一定程度上會(huì)影響到整個(gè)均壓電路的元件性能。

?另一類是能量轉(zhuǎn)移型均壓技術(shù)。該技術(shù)通過在超級電容器串聯(lián)組件中接入部分電感、電容或者直流變換器等暫時(shí)儲(chǔ)能元件將端電壓較高的超級電容器單體中的能量中轉(zhuǎn)到超級電容器單體端電壓低處，從而達(dá)到均壓的效果。這類技術(shù)的代表方法有開關(guān)電容串聯(lián)均壓法、電感串聯(lián)均壓法等。該技術(shù)方法相對于第一類均壓方法來說，擁有均壓速度快以及均壓耗能少的特點(diǎn)，但該類方法需要在均壓的過程中實(shí)時(shí)獲取每個(gè)超級電容器單體端電壓，將能量從電壓高處轉(zhuǎn)移到電壓低處，這樣均壓電路中就需加入采樣比較元件來控制均壓電路中相關(guān)能量轉(zhuǎn)移元件的接入與移除，從而大大增加的均壓電路的復(fù)雜度和整個(gè)均壓方法的成本。

?本實(shí)用新型所解決的問題是設(shè)計(jì)一種高效的、快速的實(shí)現(xiàn)串聯(lián)超級電容器的均壓電路。采用兩級均壓控制的超級電容器串聯(lián)分組均壓電路，在電路中采用穩(wěn)壓管法作為第二級控制方法保證串聯(lián)組件充電收斂性，第一級控制方法則選取基于能量轉(zhuǎn)移型技術(shù)的穩(wěn)壓方法。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于對現(xiàn)有的超級電容器的串聯(lián)分組均壓法電路中單體電壓不一致、效率低、能耗高、成本高等問題，提供一種簡單可靠地兩級控制的超級電容器均壓電路。

?本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)。

?一種應(yīng)用于超級電容器的新型均壓電路，由超級電容器單體、穩(wěn)壓二極管構(gòu)成。其連接關(guān)系是：超級電容器單體C1的正極與電源V+連接且與穩(wěn)壓二極管D1的陰極連接，C1的負(fù)極與超級電容器單體C2的正極連接且與穩(wěn)壓二極管D1的正極連接，穩(wěn)壓二極管D2的陰極與C2的正極連接，D2的陽極與C2的負(fù)極連接且與電源V-連接，穩(wěn)壓二極管D3的陰極與D1的陰極連接，D3的陽極與D2的?陽極連接。

?本實(shí)用新型為一種應(yīng)用于超級電容器的新型均壓電路，其具體的均壓原理如下。

?在超級電容器單體C1、C2上都并聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓管作為一級均壓，超級電容器單體C1、C2串聯(lián)之后在其兩端再并聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓二極管作為二級均壓。一級均壓中的穩(wěn)壓管擊穿電壓一般設(shè)置為超級電容器單體的額定電壓或者稍低于額定電壓的某定值。當(dāng)某個(gè)超級電容器單體的端電壓超過了并聯(lián)穩(wěn)壓管的擊穿電壓時(shí)，穩(wěn)壓管便會(huì)被反向擊穿。原來流經(jīng)該超級電容器單體的充電電流就會(huì)流向其并聯(lián)的穩(wěn)壓管所在的支路，最終流到其他的超級電容器單體上，使得該超級電容器單體的電壓保持在一定值不再上升。這樣就能夠很好防止在超級電容器串聯(lián)組件充電過程中出現(xiàn)單體過充的現(xiàn)象，達(dá)到均衡電壓的效果，二級均壓中的穩(wěn)壓二極管可以較好的減少均壓時(shí)間和擁有更高的均壓精度。

?本實(shí)用新型的有益效果是，均壓電路結(jié)構(gòu)十分簡單，成本十分低，均壓速度快、精度高，運(yùn)行一段時(shí)間之后的維護(hù)工作也相對十分方便。

附圖說明

?圖1是本實(shí)用新型的一種應(yīng)用于超級電容器的新型均壓電路。

具體實(shí)施方式

?下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步介紹。

?一種應(yīng)用于超級電容器的新型均壓電路如圖1所示，包括超級電容器C1、超級電容器C2、穩(wěn)壓二極管D1、穩(wěn)壓二極管D2、穩(wěn)壓二極管D3。