一种应用于超级电容器的新型均压电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型设计一种应用于超级电容器的新型均压电路。
【背景技术】
[0002]超级电容器是一种具有高能量密度的新型储能元件，其具有的比功率高、充电速度快以及循环使用寿命长等特点，使其自然而然地成为了近年来所广泛研究并使用的重要的储能设备之一。但由于其单体电压过低，为了满足大功率储能系统对于容量及电压的要求，通常都是将多个超级电容器进行串并联组合，形成一个超级电容器组件以供使用。但由于单体电容器参数的分散性以及单体漏电流、等效串联电阻等因素的影响，使得超级电容器组件的使用寿命和可靠性都大打折扣。因此，为了更好的利用超级电容器，提高储能效率，对超级电容器组件进行均压控制具有十分重要的意义。
[0003]超级电容器串联均压技术一般可以按照超级电容器串联电路在运行过程中均压部分能量的损耗情况来分为两大类。
[0004]一类是能量消耗型均压技术。该技术通过在每个超级电容器单体上并联一个电阻或稳压器等耗能元件将端电压较高的超级电容器单体中的多余能量以发热的形式消耗掉，从而促使各个单体电压达到一定值后趋向均衡，最终达到均压的目的。这类技术的代表方法有稳压管串联均压法、并联电阻串联均压法、开关电阻串联均压法等。该技术方法拥有均压电路结构简单、成本小的特点，但由于在均压的过程当中会造成大量能量以热能的形式消耗掉了，而且发热量过高也在一定程度上会影响到整个均压电路的元件性能。
[0005]另一类是能量转移型均压技术。该技术通过在超级电容器串联组件中接入部分电感、电容或者直流变换器等暂时储能元件将端电压较高的超级电容器单体中的能量中转到超级电容器单体端电压低处，从而达到均压的效果。这类技术的代表方法有开关电容串联均压法、电感串联均压法等。该技术方法相对于第一类均压方法来说，拥有均压速度快以及均压耗能少的特点，但该类方法需要在均压的过程中实时获取每个超级电容器单体端电压，将能量从电压高处转移到电压低处，这样均压电路中就需加入采样比较元件来控制均压电路中相关能量转移元件的接入与移除，从而大大增加的均压电路的复杂度和整个均压方法的成本。
[0006]本实用新型所解决的问题是设计一种高效的、快速的实现串联超级电容器的均压电路。采用两级均压控制的超级电容器串联分组均压电路，在电路中采用稳压管法作为第二级控制方法保证串联组件充电收敛性，第一级控制方法则选取基于能量转移型技术的稳压方法。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的在于对现有的超级电容器的串联分组均压法电路中单体电压不一致、效率低、能耗高、成本高等问题，提供一种简单可靠地两级控制的超级电容器均压电路。
[0008]本实用新型的目的通过以下技术措施来实现。
[0009]一种应用于超级电容器的新型均压电路，由超级电容器单体、稳压二极管构成。其连接关系是:超级电容器单体Cl的正极与电源V+连接且与稳压二极管Dl的阴极连接，Cl的负极与超级电容器单体C2的正极连接且与稳压二极管Dl的正极连接，稳压二极管D2的阴极与C2的正极连接，D2的阳极与C2的负极连接且与电源V-连接，稳压二极管D3的阴极与Dl的阴极连接，D3的阳极与D2的阳极连接。
[0010]本实用新型为一种应用于超级电容器的新型均压电路，其具体的均压原理如下。
[0011]在超级电容器单体Cl、C2上都并联一个稳压管作为一级均压，超级电容器单体C1、C2串联之后在其两端再并联一个稳压二极管作为二级均压。一级均压中的稳压管击穿电压一般设置为超级电容器单体的额定电压或者稍低于额定电压的某定值。当某个超级电容器单体的端电压超过了并联稳压管的击穿电压时，稳压管便会被反向击穿。原来流经该超级电容器单体的充电电流就会流向其并联的稳压管所在的支路，最终流到其他的超级电容器单体上，使得该超级电容器单体的电压保持在一定值不再上升。这样就能够很好防止在超级电容器串联组件充电过程中出现单体过充的现象，达到均衡电压的效果，二级均压中的稳压二极管可以较好的减少均压时间和拥有更高的均压精度。
[0012]本实用新型的有益效果是，均压电路结构十分简单，成本十分低，均压速度快、精度高，运行一段时间之后的维护工作也相对十分方便。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的一种应用于超级电容器的新型均压电路。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和具体实例对本实用新型进行进一步介绍。
[0015]一种应用于超级电容器的新型均压电路如图1所示，包括超级电容器Cl、超级电容器C2、稳压二极管D1、稳压二极管D2、稳压二极管D3。
[0016]所述超级电容单体Cl、C2的型号为BCAP0310，所述稳压二极管Dl、D2的型号为TZX2V7A，所述稳压二极管D3的型号为IN5231。此处元件选型只是一种最佳实施例，如果更换元件型号，但电路的连接关系与本实用新型相同，仍在本实用新型的保护范围内。
[0017]超级电容器单体Cl的正极与电源V+连接且与稳压二极管Dl的阴极连接，Cl的负极与超级电容器单体C2的正极连接且与稳压二极管Dl的正极连接，稳压二极管D2的阴极与C2的正极连接，D2的阳极与C2的负极连接且与电源V-连接，稳压二极管D3的阴极与Dl的阴极连接，D3的阳极与D2的阳极连接。
【主权项】
1.一种应用于超级电容器的新型均压电路，由超级电容器单体、稳压二极管构成，其特征在于:超级电容器单体Cl的正极与电源V+连接且与稳压二极管Dl的阴极连接，Cl的负极与超级电容器单体C2的正极连接且与稳压二极管Dl的正极连接，稳压二极管D2的阴极与C2的正极连接，D2的阳极与C2的负极连接且与电源V-连接，稳压二极管D3的阴极与Dl的阴极连接，D3的阳极与D2的阳极连接。
【专利摘要】一种应用于超级电容器的新型均压电路，包括超级电容器C1、超级电容器C2、稳压二极管D1、稳压二极管D2、稳压二极管D3。本实用新型通过在每个超级电容器单体上都并联一个稳压二极管作为第一级均压，然后将每个超级电容器单体串联后作为一个整体再加一个稳压二极管作为第二级均压。当某个超级电容器单体的端电压超过了并联稳压管的击穿电压时，稳压管便会被反向击穿。原来流经该超级电容器单体的充电电流就会流向其并联的稳压管所在的支路，最终流到其他的超级电容器单体上，使得该超级电容器单体的电压保持在一定值不再上升。这样就能够很好防止在超级电容器串联组件充电过程中出现单体过充的现象，达到均衡电压的效果。采用两级稳压二极管均压电路其均压时间短、均压精度高、结构十分简单，成本十分低，运行一段时间之后的维护工作也相对十分方便。
【IPC分类】H02J7-00
【公开号】CN204334024
【申请号】CN201420794804
【发明人】王超, 杨泽明, 刘倩丽
【申请人】湖北工业大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月17日