一種充電裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種充電裝置，包括充電電路和超級(jí)電容儲(chǔ)能組件；所述充電電路將外部輸入的交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流后，輸送到所述超級(jí)電容儲(chǔ)能組件內(nèi)；所述超級(jí)電容儲(chǔ)能組件包括N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元和2N個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。本實(shí)用新型在外界有交流電流輸入時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將超級(jí)電容儲(chǔ)能單元串聯(lián)，以對(duì)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元以高壓、相對(duì)較小電流方式充電，整個(gè)電路無(wú)需經(jīng)過(guò)降壓環(huán)節(jié)，即達(dá)到快速充電的效果；而充電電流的減少，也減少了充電裝置內(nèi)部電流母線和關(guān)鍵開(kāi)關(guān)器件的額定電流，降低充電裝置的體積和電路復(fù)雜程度。
【專利說(shuō)明】
一種充電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及超級(jí)電容充電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超級(jí)電容的充電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池、鋰離子蓄電池等儲(chǔ)能電池均以化學(xué)方式儲(chǔ)能，其儲(chǔ)能過(guò)程也是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，因此，現(xiàn)有的各種充電裝置通常是根據(jù)蓄電池的電特性、化學(xué)特性等而專門(mén)為它們?cè)O(shè)計(jì)的。
[0003]超級(jí)電容作為一種新型的充電裝置，它的儲(chǔ)能過(guò)程完全是一種電荷堆積的過(guò)程，其充電電流可以很大，可達(dá)到化學(xué)電池的幾百倍甚至上千倍，而且具有充電速度快的特點(diǎn)。而以傳統(tǒng)電池方式制作的以超級(jí)電容為核心的充電裝置，并不能很好的發(fā)揮超級(jí)電容快速充電的優(yōu)勢(shì)。
[0004]目前也有一些改進(jìn)的以超級(jí)電容為核心的充電裝置，為了達(dá)到快速給超級(jí)電容充電的目的，通過(guò)加大充電電流的方法來(lái)提高充電速度。但是，這種充電裝置的工作電流越大，工作母線、開(kāi)關(guān)組件等系列的額定電流也越大，進(jìn)而使得充電裝置的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，體積也越來(lái)越大，從而使得價(jià)格也越來(lái)越昂貴。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種體積小、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、充電效率高的充電裝置。
[0006]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種充電裝置，包括充電電路和超級(jí)電容儲(chǔ)能組件;所述充電電路將外部輸入的交流電流轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電流后，輸送到所述超級(jí)電容儲(chǔ)能組件內(nèi)；所述超級(jí)電容儲(chǔ)能組件包括N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元和2N個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；通過(guò)所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，以使該N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元在無(wú)交流電流輸入時(shí)并聯(lián)連接，在有交流電流輸入時(shí)串聯(lián)連接;其中N〉I，且N為整數(shù)。
[0007]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型在外界有交流電流輸入時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將超級(jí)電容儲(chǔ)能單元串聯(lián)，以對(duì)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元高壓、相對(duì)較小電流方式充電，整個(gè)電路無(wú)需經(jīng)過(guò)降壓環(huán)節(jié)，即達(dá)到快速充電的效果;而充電電流的減少，也減少了充電裝置內(nèi)部電流母線和關(guān)鍵開(kāi)關(guān)器件的額定電流，降低充電裝置的體積和電路復(fù)雜程度。
[0008]進(jìn)一步地，每個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元的兩端分別連接所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān);且在無(wú)交流電流輸入時(shí)，通過(guò)所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將相鄰的超級(jí)電容儲(chǔ)能單元的正極相連，相鄰的超級(jí)電容儲(chǔ)能單元的負(fù)極相連，以使該N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元并聯(lián);在有交流電流輸入時(shí)，通過(guò)所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將相鄰的超級(jí)電容儲(chǔ)能單元中的一個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元的正極與另一個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元的負(fù)極相連，以使該N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元串聯(lián)。充電時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元串聯(lián)，使得在同等功率情況下，本實(shí)用新型的充電裝置的充電電壓提高N倍，充電電流可減少到原來(lái)的N分之一，且以N倍電壓、相同的充電電流充電時(shí)，充入超級(jí)電容儲(chǔ)能組件同等能量所需時(shí)間將會(huì)減小到原來(lái)所需時(shí)間的N分之一，開(kāi)辟了一條提高超級(jí)電容儲(chǔ)能組件充電速度的新路徑。
[0009]進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)包括定觸點(diǎn)、彈片、第一動(dòng)觸點(diǎn)和第二動(dòng)觸點(diǎn)；所述彈片一端固定在所述定觸點(diǎn)上，另一端根據(jù)外部有無(wú)輸入交流電路而與所述第一動(dòng)觸點(diǎn)或第二動(dòng)觸點(diǎn)連接。根據(jù)所述外部輸入交流電路的有無(wú)，所述彈片可實(shí)現(xiàn)第一動(dòng)觸點(diǎn)和第二動(dòng)觸點(diǎn)的自動(dòng)連接轉(zhuǎn)換，以將N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元串聯(lián)或并聯(lián)連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述充電電路包括限流電路、整流電路、和濾波穩(wěn)流電路;所述限流電路用于控制充電電流的大小，外部輸入的交流電流通過(guò)所述限流電路后，輸送到所述整流電路內(nèi)；所述整流電路將交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流后，輸送到所述濾波穩(wěn)流電路內(nèi)；所述濾波穩(wěn)流電路對(duì)電流進(jìn)行濾波后，向所述超級(jí)電容儲(chǔ)能組件輸送穩(wěn)定的直流電流。
[0011]進(jìn)一步地，所述充電電路還包括受控開(kāi)關(guān)和過(guò)壓分流與保護(hù)電路;所述受控開(kāi)關(guān)設(shè)置在所述整流電路和濾波穩(wěn)流電路之間;所述過(guò)壓分流與保護(hù)電路用于對(duì)濾波穩(wěn)流電路的過(guò)壓脈沖進(jìn)行分流，同時(shí)檢測(cè)所述超級(jí)電容儲(chǔ)能組件的總電壓，并在超級(jí)電容儲(chǔ)能組件的電壓達(dá)到設(shè)定的電壓時(shí)，發(fā)送信號(hào)關(guān)斷所述受控開(kāi)關(guān)，以停止向超級(jí)電容儲(chǔ)能組件充電。
[0012]進(jìn)一步地，所述充電電路還包括一指示燈;所述指示燈與所述過(guò)壓分流與保護(hù)電路連接，并在超級(jí)電容儲(chǔ)能組件的電壓達(dá)到設(shè)定的電壓時(shí)開(kāi)啟，以指示充電裝置充滿。
[0013]為了更好地理解和實(shí)施，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。
【附圖說(shuō)明】

[0014]圖1時(shí)本實(shí)用新型實(shí)施例中充電裝置的原理圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中超級(jí)電容儲(chǔ)能組件的連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]請(qǐng)同時(shí)參閱圖1和圖2，圖1時(shí)本實(shí)用新型實(shí)施例中充電裝置的原理圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中超級(jí)電容儲(chǔ)能組件的連接示意圖。
[0017]本實(shí)施例的充電裝置包括充電電路I和超級(jí)電容儲(chǔ)能組件2。所述充電電路I將外部輸入的交流電流轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電流后，輸送到所述超級(jí)電容儲(chǔ)能組件2內(nèi)。所述超級(jí)電容儲(chǔ)能組件2包括N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元21和2N個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)22。通過(guò)所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)22，以使該N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元21在無(wú)交流電流輸入時(shí)并聯(lián)連接，在有交流電流輸入時(shí)串聯(lián)連接;其中N>1，且N為整數(shù)。
[0018]所述充電電路I包括限流電路11、整流電路12、受控開(kāi)關(guān)13、濾波穩(wěn)流電路14、過(guò)壓分流與保護(hù)電路15和指示燈16。所述限流電路11用于控制充電電流的大小，外部輸入的交流電流通過(guò)所述限流電路11后，輸送到所述整流電路12內(nèi)。所述整流電路12將交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流，并通過(guò)所述受控開(kāi)關(guān)13，輸送到所述濾波穩(wěn)流電路14內(nèi)。所述濾波穩(wěn)流電路14對(duì)電流進(jìn)行濾波后，向所述超級(jí)電容儲(chǔ)能組件2內(nèi)輸送穩(wěn)定的直流電流。所述過(guò)壓分流與保護(hù)電路15用于對(duì)濾波穩(wěn)流電路14的過(guò)壓脈沖進(jìn)行分流，同時(shí)檢測(cè)所述超級(jí)電容儲(chǔ)能組件2的總電壓，并在超級(jí)電容儲(chǔ)能組件2的電壓達(dá)到設(shè)定的電壓時(shí)，發(fā)送信號(hào)關(guān)斷所述受控開(kāi)關(guān)13，以停止向超級(jí)電容儲(chǔ)能組件2充電。所述指示燈16與所述過(guò)壓分流與保護(hù)電路15連接，并在超級(jí)電容儲(chǔ)能組件2的電壓達(dá)到設(shè)定的電壓時(shí)開(kāi)啟，以指示充電裝置充滿。
[0019]所述超級(jí)電容儲(chǔ)能組件2設(shè)有充電端口和放電端口；所述充電端口用于與充電電路連接，用于本身充電；所述放電端口用于與外部待充電設(shè)備連接，用于放電，即以給外部待充電設(shè)備充電。
[0020]所述超級(jí)電容儲(chǔ)能組件2中，每個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元21的兩端分別連接所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)22;且在無(wú)交流電流輸入時(shí)，通過(guò)所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)22將相鄰的超級(jí)電容儲(chǔ)能單元21的正極相連，相鄰的超級(jí)電容儲(chǔ)能單元21的負(fù)極相連，以使該N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元21并聯(lián)。在有交流電流輸入時(shí)，通過(guò)所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)22將相鄰的超級(jí)電容儲(chǔ)能單元中的一個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元21的正極與另一個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元21的負(fù)極相連，以使該N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元21串聯(lián)。
[0021]所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)22包括定觸點(diǎn)J、彈片S、第一動(dòng)觸點(diǎn)NC和第二動(dòng)觸點(diǎn)NO;所述彈片S一端固定在所述定觸點(diǎn)J上，另一端根據(jù)外部有無(wú)輸入交流電路而與所述第一動(dòng)觸點(diǎn)NC或第二動(dòng)觸點(diǎn)NO連接。本實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)22為單刀雙位開(kāi)關(guān)。
[0022]當(dāng)外部輸入220伏交流電源時(shí)，對(duì)于一個(gè)標(biāo)稱為48伏的超級(jí)電容儲(chǔ)能組件2，可以由4個(gè)小的超級(jí)電容儲(chǔ)能單元21組成，所述4個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元21串聯(lián)連接，且在同樣的充電電流情況下，充電時(shí)間將縮小到原來(lái)四分之一。由于充電電壓升高了四倍，在相同輸入功率的情況下，充電電流可以減小到原來(lái)的四分之一，對(duì)充電裝置帶來(lái)的有益之處是整個(gè)充電回路的線徑可以減小、關(guān)鍵開(kāi)關(guān)的額定電流可以減小。同樣，整個(gè)充電裝置的電熱效應(yīng)會(huì)減小，延長(zhǎng)整個(gè)設(shè)備的壽命。同理，對(duì)于一個(gè)標(biāo)稱為24伏的超級(jí)電容儲(chǔ)能組，可以由8個(gè)小的超級(jí)電容儲(chǔ)能單元21組成，所述8個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元21串聯(lián)連接，在同樣的充電電流情況下，充電時(shí)間將縮小到原來(lái)的八分之一。
[0023]初始使用時(shí)，外部無(wú)交流電流輸入，2N個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)22的彈片S均與第一動(dòng)觸點(diǎn)NC連接，進(jìn)而將相鄰的超級(jí)電容的同極端相連，從而使該N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元21并聯(lián)連接。當(dāng)外部有交流電流輸入時(shí)，2N個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)22的彈片S均轉(zhuǎn)換成與第二動(dòng)觸點(diǎn)NO連接，進(jìn)而將相鄰的超級(jí)電容的其中一個(gè)異極端相連，從而使該N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元21串聯(lián)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電裝置的快速充電。
[0024]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型在外界有交流電流輸入時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將超級(jí)電容儲(chǔ)能單元串聯(lián)，以對(duì)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元高壓、相對(duì)較小電流方式充電，整個(gè)電路無(wú)需經(jīng)過(guò)降壓環(huán)節(jié)，即達(dá)到快速充電的效果;而充電電流的減少，也減少了充電裝置內(nèi)部電流母線和關(guān)鍵開(kāi)關(guān)器件的額定電流，降低充電裝置的體積和電路復(fù)雜程度。同時(shí)在外界無(wú)交流電流輸入時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將超級(jí)電容儲(chǔ)能單元并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了低壓大電流的儲(chǔ)電和放電。
[0025]進(jìn)一步地，在同等功率情況下，本實(shí)用新型的充電裝置的充電電壓提高N倍，充電電流可減少到原來(lái)的N分之一，且以N倍電壓、相同的充電電流充電時(shí)，充入超級(jí)電容儲(chǔ)能組件同等能量所需時(shí)間將會(huì)減小到原來(lái)所需時(shí)間的N分之一，開(kāi)辟了一條提高超級(jí)電容儲(chǔ)能組件充電速度的新路徑。
[0026]本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施方式，如果對(duì)本實(shí)用新型的各種改動(dòng)或變形不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變形屬于本實(shí)用新型的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變形。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種充電裝置，其特征在于，包括充電電路和超級(jí)電容儲(chǔ)能組件;所述充電電路將外部輸入的交流電流轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電流后，輸送到所述超級(jí)電容儲(chǔ)能組件內(nèi)；所述超級(jí)電容儲(chǔ)能組件包括N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元和2N個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān);通過(guò)所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，以使該N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元在無(wú)交流電流輸入時(shí)并聯(lián)連接，在有交流電流輸入時(shí)串聯(lián)連接;其中N〉I，且N為整數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其特征在于，每個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元的兩端分別連接所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān);且在無(wú)交流電流輸入時(shí)，通過(guò)所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將相鄰的超級(jí)電容儲(chǔ)能單元的正極相連，相鄰的超級(jí)電容儲(chǔ)能單元的負(fù)極相連，以使該N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元并聯(lián);在有交流電流輸入時(shí)，通過(guò)所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將相鄰的超級(jí)電容儲(chǔ)能單元中的一個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元的正極與另一個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元的負(fù)極相連，以使該N個(gè)超級(jí)電容儲(chǔ)能單元串聯(lián)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)包括定觸點(diǎn)、彈片、第一動(dòng)觸點(diǎn)和第二動(dòng)觸點(diǎn)；所述彈片一端固定在所述定觸點(diǎn)上，另一端根據(jù)有無(wú)輸入交流電路而與所述第一動(dòng)觸點(diǎn)或第二動(dòng)觸點(diǎn)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其特征在于，所述充電電路包括限流電路、整流電路、和濾波穩(wěn)流電路;所述限流電路用于控制充電電流的大小，外部輸入的交流電流通過(guò)所述限流電路后，輸送到所述整流電路內(nèi)；所述整流電路將交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流后，輸送到所述濾波穩(wěn)流電路內(nèi)；所述濾波穩(wěn)流電路對(duì)電流進(jìn)行濾波后，向所述超級(jí)電容儲(chǔ)能組件輸送穩(wěn)定的直流電流。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的充電裝置，其特征在于，所述充電電路還包括受控開(kāi)關(guān)和過(guò)壓分流與保護(hù)電路;所述受控開(kāi)關(guān)設(shè)置在所述整流電路和濾波穩(wěn)流電路之間；所述過(guò)壓分流與保護(hù)電路用于對(duì)濾波穩(wěn)流電路的過(guò)壓脈沖進(jìn)行分流，同時(shí)檢測(cè)所述超級(jí)電容儲(chǔ)能組件的總電壓，并在超級(jí)電容儲(chǔ)能組件的電壓達(dá)到設(shè)定的電壓時(shí)，發(fā)送信號(hào)關(guān)斷所述受控開(kāi)關(guān)，以停止向超級(jí)電容儲(chǔ)能組件充電。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的充電裝置，其特征在于，所述充電電路還包括一指示燈;所述指示燈與所述過(guò)壓分流與保護(hù)電路連接，并在超級(jí)電容儲(chǔ)能組件的電壓達(dá)到設(shè)定的電壓時(shí)開(kāi)啟。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的充電裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為單刀雙位開(kāi)關(guān)。
【文檔編號(hào)】H02J7/04GK205725114SQ201620443613
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】劉超英, 劉泳澎, 謝前飛, 馬彥斌, 劉習(xí)文
【申請(qǐng)人】肇慶學(xué)院