一种超级电容充电电路及充电方法与流程

本发明涉及电容充电，具体涉及一种超级电容充电电路及充电方法。

背景技术：

1、超级电容在结构上与电解电容非常相似，主要区别在于电极材料。早期的超级电容的电极采用碳，碳电极的表面积很大，电容的大小取决于表面积和电极的距离，这种大面积的碳电极加上很小的电极距离，使得超级电容的容值可以非常大，大多数超级电容可以做到法拉级，一般情况下容值范围可达1-5000f。

2、超级电容通常包含双电极、电解质、集流体、隔离物四个部件，超级电容是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构来获得超大电容量的。在超级电容中，采用活性炭材料制作多孔电极，同时在相对的两个多孔电极之间填充电解质溶液。当在超级电容两端施加电压时，相对的多孔电极上分别聚集正负电子，而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到与正负极板相对的界面上，从而形成双集电层。

3、目前，现有的恒压或恒流充电方式对于端电压变化很大的超级电容存在控制困难、电源利用率较低，以及充电时间较长的问题。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种超级电容充电电路及充电方法，能够有效克服现有技术所存在的电源利用率较低、充电时间较长的缺陷。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种超级电容充电电路，包括超级电容co、电感l、电容c1和电感lo，所述电感l的一端接入输入电压vin，所述电感l的另一端通过开关s2、电感lo连接超级电容co的一端，所述超级电容co的另一端接入输入电压vin；

6、所述电感l与开关s2之间依次连接开关s1、电容c1的一端，所述开关s1、电容c1的另一端均连接超级电容co的另一端，所述电感l与电容c1的一端之间连接开关s3的一端，所述开关s3的另一端连接于开关s2与电感lo之间。

7、优选地，还包括连二极管d1和二极管d2，所述电感l的另一端与电容c1的一端之间连接二极管d1，所述开关s2与电感lo之间连接二极管d2的一端，所述二极管d2的另一端连接超级电容co的另一端；

8、二极管d1，在开关s1闭合时防止电容c1上的剩余电荷被泄放掉同时防止充电饱后，电容c1反向通过电感l向电源流动；

9、二极管d2，在开关s2断开时电感lo上的少量磁能通过二极管d2向超级电容co释放，起到续流管的作用。

10、优选地，还包括控制模块、电流传感器和电压传感器；

11、电流传感器，用于实时监测电感l上的电流il；

12、电压传感器，用于实时监测超级电容co上的电压vco；

13、控制模块，用于根据电感l上的电流il对开关s1、开关s2进行控制，根据超级电容co上的电压vco对开关s3进行控制。

14、一种超级电容充电方法，包括以下步骤：

15、s1、控制模块控制开关s1闭合，当开关s1闭合时电感l上的电流il正比例增大；

16、s2、当电流il达到设定阈值i0时，控制模块控制开关s1断开、开关s2闭合，将电容c1上的能量转移至被充电的超级电容co上，由于电容c1远小于超级电容co，同时电感lo也很小，所以电容c1上的电荷几乎全部转移至超级电容co；

17、s3、当电流il达到设定峰值ipk时，控制模块控制开关s2断开，电感l上储存的能量及电源输入能量转移至电容c1上，电感l上储存的能量释放结束时电容c1上的电压达到vo；

18、s4、当超级电容co上的电压vco达到设定阈值范围上限vco’时，控制模块控制开关s3闭合，超级电容co直接接入电源进行浮充，电感l饱和等效短路；

19、s5、当超级电容co上的电压vco低于设定阈值范围下限vco”时，控制模块控制开关s3断开，并返回s1。

20、(三)有益效果

21、与现有技术相比，本发明所提供的一种超级电容充电电路及充电方法，具有以下有益效果：

22、1)对于超级电容的端电压从0v至额定电压均能实现恒功率充电；

23、2)充电速度快，可以百瓦级的充电能力向超级电容充电；

24、3)电源利用率高，由于采用无损电抗元件，所以电路损耗很低。

技术特征：

1.一种超级电容充电电路，其特征在于：包括超级电容co、电感l、电容c1和电感lo，所述电感l的一端接入输入电压vin，所述电感l的另一端通过开关s2、电感lo连接超级电容co的一端，所述超级电容co的另一端接入输入电压vin；

2.根据权利要求1所述的超级电容充电电路，其特征在于：还包括连二极管d1和二极管d2，所述电感l的另一端与电容c1的一端之间连接二极管d1，所述开关s2与电感lo之间连接二极管d2的一端，所述二极管d2的另一端连接超级电容co的另一端；

3.根据权利要求2所述的超级电容充电电路，其特征在于：还包括控制模块、电流传感器和电压传感器；

4.一种基于权利要求3所述的超级电容充电方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及电容充电，具体涉及一种超级电容充电电路及充电方法，包括超级电容Co、电感L、电容C1和电感Lo，电感L的一端接入输入电压V<subgt;in</subgt;，电感L的另一端通过开关S2、电感Lo连接超级电容Co的一端，超级电容Co的另一端接入输入电压V<subgt;in</subgt;；电感L与开关S2之间依次连接开关S1、电容C1的一端，开关S1、电容C1的另一端均连接超级电容Co的另一端，电感L与电容C1的一端之间连接开关S3的一端，开关S3的另一端连接于开关S2与电感Lo之间；本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的电源利用率较低、充电时间较长的缺陷。

技术研发人员：陶云辉,杨安葆
受保护的技术使用者：广州佛朗斯股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16