超級電容的均壓裝置的製作方法
2023-05-26 00:59:26
專利名稱：超級電容的均壓裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及新能源汽車、特種車輛電控系統，尤其是該類車輛啟動供電系統中使用的超級電容的均勻技術。
背景技術：
隨著環境問題的突出要求以及新技 術的發展，新能源汽車、特種車輛應運而生，這些車輛啟動供電系統大量使用超級電容來解決瞬間大功率問題，從而大幅提高蓄電池使用壽命，針對超級電容的均壓技術是目前急需解決的問題。在超級電容均壓技術中，常用的均壓方法是限幅型均壓電路，採用電阻分壓超級電容電壓與設置的保護點進行比較，通過比較電路翻轉控制放電電路進行均壓。其缺點一是均壓範圍窄，只有在超級電容均壓點到後才對其均壓，在充電的大部分過程中均壓電路是不工作的；二是均壓效果差，當超級電容在大電流充電過程中，均壓電路的均壓速度太慢，會使超級電容很快就進入過壓保護，使超級電容大電流充放電使用受到限制。
發明內容本實用新型的目的是提供一種可靠的寬範圍超級電容的均壓裝置，通過採樣超級電容的電壓，在工作電壓範圍內全程實施均壓，加長了均壓時間，降低了均壓電流，有利於均壓電路的熱設計和提高可靠性。為實現上述發明目的，本實用新型的技術方案如下一種超級電容的均壓裝置，其特徵在於取樣調理單元的輸入端採集超級電容電壓，經差分放大後接至信號處理控制單元，處理控制單元輸出控制信號控制均壓執行單元，均壓執行單元控制超級電容均壓。本實用新型具有以下優點1、適用不同電壓等級的超級電容串聯均壓。根據串聯超級電容數量選擇均壓電路的路數即可；2、均壓範圍寬，超級電容電壓超過IV後，均壓電路就可以工作；3、可靠性高，均壓時間長，可以適當降低均壓電流，降低均壓電路熱容量設計，降低了均壓電路溫升，提高了可靠性。
圖I是本實用新型的原理框圖；圖2是本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
結合圖1、2，一種超級電容的均壓裝置，取樣調理單元10的輸入端採集超級電容電壓，經差分放大後接至信號處理控制單元20，處理控制單元20輸出控制信號控制均壓執行單元30，均壓執行單元30控制超級電容均壓。更為具體的方案是，所述的取樣調理單元10包括運放器，運放器包括運放N1A、運放N1B，經過運放N1A、運放NlB差分取樣和放大後由運放NlB輸出端接至信號處理控制單元20的AD輸入端。包括有精密電阻和精密運放組成的差分和放大電路，超級電容電壓通過差分放大電路接入單片機AD採樣口，信號處理控制單元20可以採用單片機，單片機I/O 口接光耦的控制口，光耦的輸出控制放電電路的驅動三極體，驅動三極體直接驅動放電三極體對超級電容進行均壓。具體方案是，處理控制單元20的輸出端接構成均壓執行單元30的光耦N3的輸入端，均壓執行單元30還包括與光耦N3的輸出端相連的 三極體VTl、三極體VT2，三極體VTl的E極接到三極體VT2的B極，三極體VT2的E接到超級電容的負極。結合圖2具體說明電路原理，超級電容正極接電阻R1，電阻Rl另一端接到運放NlA的5腳、電阻R2及二極體Dl正極，R2另一端接地，二極體Dl負極接到5V電源正極；超級電容負極接到電阻R3，電阻R3另一端接到運放NlA的放6腳、電阻R5及二極體D2正極，二極體D2負極接到5V電源正極，電阻R5再接到運放NlA輸出端7腳和電阻Rll ;運放NlA電源輸入正極8腳接5V電源正極，運放NlA電源輸入地4腳接5V電源的地，電容Cl接到5V電源正負極；電阻Rll的另一端接到運放NlB同向輸入端3腳和電容C2，電容C2的另一端接到5V電源的地和電阻R6，電阻R6的另一端接到運放NlB反向輸入端2腳和電阻R7，電阻R7另一端接到運放NlB輸出端I腳和電阻R12，電阻R12的另一端接到雙向TVS管N4的3腳、電容C3及構成處理控制單元(20)的單片機N2的26腳，雙向TVS管N4的2腳和I腳分別接到電源3. 3V電源的正極和地，電容C3的另一端接3. 3V電源的地，其中5V電源和3. 3V電源共地。所述的光耦N3的4腳接電阻R8，電阻R8另一端接到超級電容的正極，光耦N3的3腳接VTl的B和電阻R9，電阻R9另一端接到超級電容的負極，三極體VTl的C、三極體VT2的C和電阻RlO相連，電阻RlO另一端接到超級電容的正極，三極體VTl的E接到三極體VT2 的 B。本實用新型取樣調理單元10可以選用精密電阻及精密運放0PA2365，經差分取樣和放大後，送到10位AD採樣單片機P89LPC938FDH，採樣超級電容電壓低於IV，FD為0，放電三極體截止，不進行均壓動作；當採樣超級電容電壓超過IV且串聯超級電容的電壓不相等，將相應FD置I對超級電容電壓高的進行均壓，從而實現寬範圍的動態均壓。以下簡述本實用新型的工作原理超級電容C的電壓經電阻R1、R2、R3、R5，二極體Dl、D2和運放NlA差分採樣，差分取樣超級電容電壓再經電阻R11、R6、R7，電容C2、和運放NlB比例放大，差分、比例放大後超級電容電壓值經電阻R12、電容C3送到10位AD採樣精度單片機N2，單片機N2採樣超級電容電壓低於IV或者超級電容無不均壓情況，FD為1，放電管VTl和VT2截止，不進行均壓動作；當單片機N2採樣超級電容電壓超過IV且串聯超級電容的電壓不相等，將FD置0，通過電阻R4、R8、R9、R10、光耦N3開通放電管VTl和VT2，對超級電容電壓高的進行均壓，從而實現寬範圍的動態均壓。
權利要求1.一種超級電容的均壓裝置，其特徵在於取樣調理單元(10)的輸入端採集超級電容電壓，經差分放大後接至信號處理控制單元(20)，處理控制單元(20)輸出控制信號控制均壓執行單元(30 )，均壓執行單元(30 )控制超級電容均壓。
2.根據權利要求I所述的超級電容的均壓裝置，其特徵在於所述的取樣調理單元(10)包括運放器,運放器包括運放N1A、運放NlB,經過運放N1A、運放NlB差分取樣和放大後由運放NlB輸出端接至信號處理控制單元(20)的AD輸入端。
3.根據權利要求I或2所述的超級電容的均壓裝置，其特徵在於處理控制單元(20)的輸出端接構成均壓執行單元(30)的光耦N3的輸入端，均壓執行單元(30)還包括與光耦N3的輸出端相連的三極體VTl、三極體VT2，三極體VTl的E極接到三極體VT2的B極，三極體VT2的E接到超級電容的負極。
4.根據權利要求2所述的超級電容的均壓裝置，其特徵在於超級電容正極接電阻R1，電阻Rl另一端接到運放NlA的5腳、電阻R2及二極體Dl正極，R2另一端接地，二極體Dl負極接到5V電源正極；超級電容負極接到電阻R3，電阻R3另一端接到運放NlA的放6腳、電阻R5及二極體D2正極，二極體D2負極接到5V電源正極，電阻R5再接到運放NlA輸出端7腳和電阻Rll ;運放NlA電源輸入正極8腳接5V電源正極，運放NlA電源輸入地4腳接5V電源的地，電容Cl接到5V電源正負極；電阻Rl I的另一端接到運放NlB同向輸入端3腳和電容C2，電容C2的另一端接到5V電源的地和電阻R6，電阻R6的另一端接到運放NlB反向輸入端2腳和電阻R7，電阻R7另一端接到運放NlB輸出端I腳和電阻R12，電阻R12的另一端接到雙向TVS管N4的3腳、電容C3及構成處理控制單元(20)的單片機N2的26腳，雙向TVS管N4的2腳和I腳分別接到電源3. 3V電源的正極和地，電容C3的另一端接3.3V電源的地，其中5V電源和3. 3V電源共地。
5.根據權利要求3所述的超級電容的均壓裝置，其特徵在於所述的光耦N3的4腳接電阻R8，電阻R8另一端接到超級電容的正極，光耦N3的3腳接VTl的B和電阻R9，電阻R9另一端接到超級電容的負極，三極體VTl的C、三極體VT2的C和電阻RlO相連，電阻RlO另一端接到超級電容的正極，三極體VTl的E接到三極體VT2的B。
專利摘要本實用新型涉及新能源汽車、特種車輛電控系統，尤其是該類車輛啟動供電系統中使用的超級電容的均勻技術。本實用新型在取樣調理單元的輸入端採集超級電容電壓，經差分放大後接至信號處理控制單元，處理控制單元輸出控制信號控制均壓執行單元，均壓執行單元控制超級電容均壓。本實用新型適用不同電壓等級的超級電容串聯均壓。根據串聯超級電容數量選擇均壓電路的路數即可；2、均壓範圍寬，超級電容電壓超過1V後，均壓電路就可以工作；3、可靠性高，均壓時間長，可以適當降低均壓電流，降低均壓電路熱容量設計，降低了均壓電路溫升，提高了可靠性。
文檔編號H02J15/00GK202444331SQ20112056455
公開日2012年9月19日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者張紅, 彭松柏, 顧進超, 馬蘭新 申請人:合肥同智機電控制技術股份有限公司