一種超級(jí)電容恒功率充電管理電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種充電電路技術(shù)，尤其涉及一種超級(jí)電容恒功率充電管理電路。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)電容通過(guò)極化電解質(zhì)來(lái)儲(chǔ)能，具有功率密度高(為電池的10?100倍)，工作溫度寬(-40°C?+65°C )，充放電可靠性高，使用壽命長(zhǎng)，支持快速循環(huán)充放電，可以反復(fù)充放電數(shù)十萬(wàn)次。超級(jí)電容一般使用活性炭電極材料，具有吸附面積大，靜電儲(chǔ)存多的特點(diǎn)，已廣泛用于配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化終端后備電源、新能源以及地鐵、高鐵、汽車等剎車系統(tǒng)能量回收儲(chǔ)能裝置，電動(dòng)玩具、車輛船舶等發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火裝置等。
[0003]利用現(xiàn)有的恒壓或恒流充電電源來(lái)對(duì)端電壓變化很大的超級(jí)電容進(jìn)行充電存在較大困難，大多不能適應(yīng)較長(zhǎng)時(shí)間的大電流充電。現(xiàn)有的解決方法是在充電回路中增加串聯(lián)電阻進(jìn)行限流，但該方法由于串聯(lián)電阻產(chǎn)生了額外的電能損失，造成充電效率很低，從而使充電時(shí)間延長(zhǎng)。因此，如何在利用原有恒壓或恒流充電源電路的前提下更好地解決超級(jí)電容的充電問(wèn)題成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，現(xiàn)提供一種旨在實(shí)現(xiàn)利用現(xiàn)有的恒壓或恒流充電源電路實(shí)現(xiàn)對(duì)超級(jí)電容高效充電的管理電路。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:
[0006]一種超級(jí)電容恒功率充電管理電路，包括:
[0007]電源用于提供電能；
[0008]控制器連接于所述電源的兩端；
[0009]超級(jí)電容Co可控制的連接于所述控制器的兩端，用于所述控制器可控制的充電或放電；
[0010]上述控制器包括:
[0011]電感L連接于所述電源輸入端與輸出端之間，用于儲(chǔ)存及輸送電能；
[0012]電容Cl串聯(lián)于所述電感L和所述電源輸出端之間，用于接收并儲(chǔ)存電能；
[0013]第一開關(guān)K1，串聯(lián)于電感L和所述電源負(fù)極之間，用于可控制的開合電路；
[0014]第二開關(guān)K2，連接于所述電容Cl正極和所述超級(jí)電容Co的正極之間，用于可控制的開合電路；
[0015]第三開關(guān)K3，連接于所述電感L的負(fù)極和所述超級(jí)電容Co的正極之間，用于可控制的開合電路；
[0016]控制單元分別連接所述第一開關(guān)Kl的控制端、所述第二開關(guān)K2的控制端以及所述電源負(fù)極，用于根據(jù)所述電源負(fù)極的電流以及所述超級(jí)電容Co的電壓，控制所述第一開關(guān)Kl及所述第二開關(guān)K2閉合或者斷開；
[0017]電壓控制器，分別連接所述第三開關(guān)K3的控制端、所述超級(jí)電容Co的正極以及所述控制單元，用于根據(jù)所述超級(jí)電容Co的電壓，控制所述第三開關(guān)K3閉合或者斷開，并將所述超級(jí)電容Co的電壓發(fā)送至所述控制單元。
[0018]上述控制器還包括二極管D1，串聯(lián)與所述電感L和所述電容Cl之間，用于防止充電時(shí)產(chǎn)生逆流。
[0019]上述電源為恒壓/恒流電源。
[0020]上述超級(jí)電容恒功率充電管理電路，還包括鉛酸蓄電池組，與所述超級(jí)電容組并聯(lián)于所述電源兩端，用于接收并存儲(chǔ)電能。
[0021]上述超級(jí)電容恒功率充電管理電路，還包括負(fù)載，與所述超級(jí)電容組并聯(lián)于所述電源兩端，用于接收所述超級(jí)電容模組釋放的電能。
[0022]上述超級(jí)電容恒功率充電管理電路，還包括一種超級(jí)電容恒功率充電管理的控制方法，具體步驟如下:
[0023]步驟S1.所述控制單元產(chǎn)生控制信號(hào)閉合所述第一開關(guān)Kl ;
[0024]步驟S2.當(dāng)所述電感L上的電流達(dá)到第一電流閾值時(shí)，所述控制單元輸出第一控制信號(hào)閉合所述第二開關(guān)K2，使所述電容Cl向所述超級(jí)電容Co充電；
[0025]步驟S3.所述電壓控制器判斷所述超級(jí)電容Co的電壓是否達(dá)到第二電壓閾值，如達(dá)到則轉(zhuǎn)至步驟S6 ;
[0026]步驟S4.當(dāng)電流繼續(xù)上升到第二電流閾值時(shí)，所述控制單元輸出第二控制信號(hào)斷開所述第一開關(guān)Kl和所述第二開關(guān)K2，使所述電源通過(guò)所述電感L向所述電容Cl充電；
[0027]步驟S5.當(dāng)所述電容的電壓到達(dá)第一電壓閾值時(shí)，轉(zhuǎn)至步驟SI ;
[0028]步驟S6.所述電壓控制器輸出控制信號(hào)閉合所述第三開關(guān)K3，并使所述控制單元斷開所述第一開關(guān)Kl和所述第二開關(guān)K2，使所述超級(jí)電容Co通過(guò)所述電源進(jìn)行浮充；
[0029]步驟S7.當(dāng)所述超級(jí)電容Co上的電壓低于第二電壓閾值時(shí)，轉(zhuǎn)至步驟SI。
[0030]本發(fā)明的有益效果是:加快充電速度，降低損耗，不會(huì)對(duì)電源電路產(chǎn)生沖擊。解決了超級(jí)電容不能適應(yīng)較長(zhǎng)時(shí)間的大電流充電，解決了在回路增加串聯(lián)電阻后充電率很低，充電時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是充電管理電路圖；
[0032]圖2是充電管理電路
[0033]圖3是超級(jí)電容充電電路圖；
[0034]圖4控制器控制開關(guān)時(shí)相對(duì)應(yīng)的電流、電壓示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為本發(fā)明的限定。
[0036]如圖1所示，一種超級(jí)電容恒功率充電管理電路，包括恒壓/恒流電源1，控制器2連接于電源I兩端，以及超級(jí)電容Co可控制的連接于控制器2的兩端，用于所述控制器2可控制的充電或放電，將負(fù)載4和鉛酸蓄電池組3與超級(jí)電容Co并聯(lián)于電源I兩端，或如圖2所示還可根據(jù)使用情況將負(fù)載4直接與超級(jí)電容Co并聯(lián)于電源I兩端。
[0037]利用超級(jí)電容與鉛酸蓄電池并聯(lián)應(yīng)用，可有效提升后備電源的功率密度，改善低溫環(huán)境的應(yīng)用效果等。當(dāng)外部供電電源失電后，這兩種儲(chǔ)能裝置混合應(yīng)用的后備電源進(jìn)行大電流放電時(shí)，超級(jí)電容可幫助減輕后備電源端電壓下降，有利延長(zhǎng)鉛酸蓄電池的使用壽命，并通過(guò)降低鉛酸蓄電池的容量配置需求，節(jié)約投資成本。
[0038]如圖3所示上述控制器2包括:
[0039]電感L，連接于電源I輸入端與輸出端之間，用于儲(chǔ)存及輸送電能；
[0040]電容Cl，串聯(lián)于電感L和電源I輸出端之間，用于接收并儲(chǔ)存電能；
[0041 ] 第一開關(guān)Kl，串聯(lián)于電感L和電源I負(fù)極之間，用于可控制的開合電路；
[0042]第二開關(guān)K2，連接于電容Cl正極和超級(jí)電容Co的正極之間，用于可控制的開合電路；
[0043]第三開關(guān)K3，連接于電感L的負(fù)極和超級(jí)電容Co的正極之間，用于可控制的開合電路；
[0044]控制單元5，分別連接第一開關(guān)Kl的控制端、第二開關(guān)K2的控制端以及電源I負(fù)極，用于根據(jù)電源I負(fù)極的電流以及超級(jí)電容Co的電壓，控制第一開關(guān)Kl及第二開關(guān)K2閉合或者斷開；
[0045]電壓控制器6，分別連接第三開關(guān)K3的控制端、超級(jí)電容Co的正極以及控制單元5，用于根據(jù)超級(jí)電容Co的電壓，控制第三開關(guān)K3閉合或者斷開，并將超級(jí)電容Co的電壓發(fā)送至所述控制單元5。
[0046]結(jié)合圖4所示
[0047]電路開始充電時(shí)，控制單元5產(chǎn)生脈沖信號(hào)使開關(guān)Kl閉合，其中控制單元5可通過(guò)電源管理芯片實(shí)現(xiàn)，這時(shí)電感L上的電流線性增長(zhǎng)，控制單元5檢測(cè)電感L電流的大小；當(dāng)電流達(dá)到第一電流閾值1時(shí)，控制單元5輸出第一控制信號(hào)使開關(guān)K2閉合，由于超級(jí)電容Co的容量遠(yuǎn)大于電容Cl，使電容Cl上的