一種應(yīng)用于超級(jí)電容器的新型均壓電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于超級(jí)電容器的新型均壓電路。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)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(zhǎng)等特點(diǎn)，使其自然而然地成為了近年來(lái)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(guò)低，為了滿足大功率儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)于容量及電壓的要求，通常都是將多個(gè)超級(jí)電容器進(jìn)行串并聯(lián)組合，形成一個(gè)超級(jí)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(jí)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(jí)電容器，提高儲(chǔ)能效率，對(duì)超級(jí)電容器組件進(jìn)行均壓控制具有十分重要的意義。
[0003]超級(jí)電容器串聯(lián)均壓技術(shù)一般可以按照超級(jí)電容器串聯(lián)電路在運(yùn)行過(guò)程中均壓部分能量的損耗情況來(lái)分為兩大類。
[0004]一類是能量消耗型均壓技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)在每個(gè)超級(jí)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(jí)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(kāi)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(jiǎn)單、成本小的特點(diǎn)，但由于在均壓的過(guò)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(guò)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。
[0005]另一類是能量轉(zhuǎn)移型均壓技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)在超級(jí)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(jí)電容器單體中的能量中轉(zhuǎn)到超級(jí)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(kāi)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(duì)于第一類均壓方法來(lái)說(shuō)，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(guò)程中實(shí)時(shí)獲取每個(gè)超級(jí)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(lái)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。
[0006]本實(shí)用新型所解決的問(wèn)題是設(shè)計(jì)一種高效的、快速的實(shí)現(xiàn)串聯(lián)超級(jí)電容器的均壓電路。采用兩級(jí)均壓控制的超級(jí)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(jí)控制方法保證串聯(lián)組件充電收斂性，第一級(jí)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】

[0007]本實(shí)用新型的目的在于對(duì)現(xiàn)有的超級(jí)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(wèn)題，提供一種簡(jiǎn)單可靠地兩級(jí)控制的超級(jí)電容器均壓電路。
[0008]本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0009]一種應(yīng)用于超級(jí)電容器的新型均壓電路，由超級(jí)電容器單體、穩(wěn)壓二極管構(gòu)成。其連接關(guān)系是:超級(jí)電容器單體Cl的正極與電源V+連接且與穩(wěn)壓二極管Dl的陰極連接，Cl的負(fù)極與超級(jí)電容器單體C2的正極連接且與穩(wěn)壓二極管Dl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(yáng)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Dl的陰極連接，D3的陽(yáng)極與D2的陽(yáng)極連接。
[0010]本實(shí)用新型為一種應(yīng)用于超級(jí)電容器的新型均壓電路，其具體的均壓原理如下。
[0011]在超級(jí)電容器單體Cl、C2上都并聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓管作為一級(jí)均壓，超級(jí)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(jí)均壓。一級(jí)均壓中的穩(wěn)壓管擊穿電壓一般設(shè)置為超級(jí)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(jí)電容器單體的端電壓超過(guò)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(lái)流經(jīng)該超級(jí)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(jí)電容器單體上，使得該超級(jí)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(jí)電容器串聯(lián)組件充電過(guò)程中出現(xiàn)單體過(guò)充的現(xiàn)象，達(dá)到均衡電壓的效果，二級(jí)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。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是，均壓電路結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)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(duì)十分方便。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的一種應(yīng)用于超級(jí)電容器的新型均壓電路。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步介紹。
[0015]一種應(yīng)用于超級(jí)電容器的新型均壓電路如圖1所示，包括超級(jí)電容器Cl、超級(jí)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。
[0016]所述超級(jí)電容單體Cl、C2的型號(hào)為BCAP0310，所述穩(wěn)壓二極管Dl、D2的型號(hào)為T(mén)ZX2V7A，所述穩(wěn)壓二極管D3的型號(hào)為IN5231。此處元件選型只是一種最佳實(shí)施例，如果更換元件型號(hào)，但電路的連接關(guān)系與本實(shí)用新型相同，仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0017]超級(jí)電容器單體Cl的正極與電源V+連接且與穩(wěn)壓二極管Dl的陰極連接，Cl的負(fù)極與超級(jí)電容器單體C2的正極連接且與穩(wěn)壓二極管Dl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(yáng)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Dl的陰極連接，D3的陽(yáng)極與D2的陽(yáng)極連接。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用于超級(jí)電容器的新型均壓電路，由超級(jí)電容器單體、穩(wěn)壓二極管構(gòu)成，其特征在于:超級(jí)電容器單體Cl的正極與電源V+連接且與穩(wěn)壓二極管Dl的陰極連接，Cl的負(fù)極與超級(jí)電容器單體C2的正極連接且與穩(wěn)壓二極管Dl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(yáng)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Dl的陰極連接，D3的陽(yáng)極與D2的陽(yáng)極連接。
【專利摘要】一種應(yīng)用于超級(jí)電容器的新型均壓電路，包括超級(jí)電容器C1、超級(jí)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。本實(shí)用新型通過(guò)在每個(gè)超級(jí)電容器單體上都并聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓二極管作為第一級(jí)均壓，然后將每個(gè)超級(jí)電容器單體串聯(lián)后作為一個(gè)整體再加一個(gè)穩(wěn)壓二極管作為第二級(jí)均壓。當(dāng)某個(gè)超級(jí)電容器單體的端電壓超過(guò)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(lái)流經(jīng)該超級(jí)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(jí)電容器單體上，使得該超級(jí)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(jí)電容器串聯(lián)組件充電過(guò)程中出現(xiàn)單體過(guò)充的現(xiàn)象，達(dá)到均衡電壓的效果。采用兩級(jí)穩(wěn)壓二極管均壓電路其均壓時(shí)間短、均壓精度高、結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，成本十分低，運(yùn)行一段時(shí)間之后的維護(hù)工作也相對(duì)十分方便。
【IPC分類】H02J7-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204334024
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420794804
【發(fā)明人】王超, 楊澤明, 劉倩麗
【申請(qǐng)人】湖北工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年12月17日