[實用新型]一種超級電容充放電系統

有效

• 申請號: 202022705612.4
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN214626394U
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 陳仲益
• 申請（專利權）人: 深圳市雅韓視科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/34
• 代理公司: 深圳市中興達專利代理有限公司 44637
• 代理人: 林麗明

本實用新型電容充放電技術領域，尤其涉及一種超級電容充放電系統，該充放電系統包括供電電源、MCU、充電電容、充電回路、放電回路和負載接入放電回路，能夠實時檢測充電電源電壓、以及充電電容的充電電壓和充電電流，并且通過MCU的PWM接口以PID方式控制充電電流，通過設置充電電源電壓閥值、充電電壓閥值，切換不同的充電模式，如涓流充電模式、恒流充電模式、均壓充電模式、恒壓充電模式，根據不同的充電模式控制充電電流的大小，并且在接入負載放電時，通過設置MOS管進行導通，避免二極管壓降造成發熱問題，從而保證充放電過程的安全及穩定。

技術領域

本實用新型屬于環保類電源充放電管理技術領域，特別涉及電容充放電技術領域，尤其涉及一種超級電容充放電系統。

背景技術

與蓄電池和傳統物理電容器相比，超級電容器優勢在于，功率密度高，可達102～104kW/kg，遠高于蓄電池的功率密度水平；循環壽命長，在幾秒鐘的高速深度充放電循環50萬次至100萬次后，超級電容器的特性變化很小，容量和內阻僅降低10％～20％；工作溫限寬，由于在低溫狀態下超級電容器中離子的吸附和脫附速度變化不大，因此其容量變化遠小于蓄電池，商業化超級電容器的工作溫度范圍可達-40℃～+80℃；免維護，超級電容器充放電效率高，對過充電和過放電有一定的承受能力，可穩定地反復充放電，在理論上是不需要進行維護的；綠色環保。超級電容器在生產過程中不使用重金屬和其他有害的化學物質，且自身壽命較長，因而是一種新型的綠色環保電源。

因此通過超級電容進行儲能，現已經逐步被推廣使用，其中法拉電容的功率密度高，電壓小，很多應用上會串接法拉電容，但是會帶來以下問題:

(1)充電電流高，一般的適配器會被拉到欠壓，導致輸出保護；

(2)串接帶來了均壓充電問題，若個別電容過充，則會影響電容器的壽命與品質問題；

(3)充放電使用二極管切換造成效率低，發熱量大等一系列問題。

實用新型內容

為了克服上述技術問題，本實用新型提出一種通過MCU控制法拉電容的充電電流，可以切換不同充電模式的充放電系統，是通過如下技術方案實現的：

一種超級電容充放電系統，包括供電電源、MCU、充電電容、充電回路、放電回路和負載接入放電回路，

所述充電電容的正極與供電電源相連，所述充電電容的負極依次經電感、開關元件、電流采集電阻連接外接電源地，構成充電回路；

所述電流采集電阻經放大電路接入所述MCU的電流采集引腳，用于采集充電回路的電流值，所述MCU的PWM引腳與所述開關元件相連，用于控制充電回路的電流值，并且所述電感并聯續流二極管；

所述充電電容的正極和負極分別經電壓采集電阻接地，所述電壓采集電阻接入MCU的電壓采集引腳，用于采集所述充電電容的正極和負極的電壓值，通過電壓差值計量所述充電電容的充電電壓；

所述放電回路包括泄流電阻和第一MOS管，所述充電電容正極還依次經泄流電阻、所述第一MOS管與所述充電電容的負極相連，所述第一MOS管的導通和截止由所述MCU的放電引腳控制；

所述負載接入放電回路包括運算放大器、放電續流二極管和第二MOS管，所述第二MOS管的源極和漏極與所述放電續流二極管的陽極和陰極相連，所述第二MOS管的柵極與所述運算放大器的輸出端相連，所述放電續流二極管的陽極一路與所述充電電容的正極相連，一路與所述運算放大器的反相輸入端相連，所述放電續流二極管的陰極一路與外接電源地相連，一路與所述運算放大器的同相輸入端相連。

進一步的，所述開關元件為第三MOS管，所述MCU的PWM引腳經低側柵極驅動芯片與所述第三MOS管的柵極相連。