CN102306844A - 一种超级电容蓄电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超级电容蓄电池，包括电池正极板、隔板、电池负极板以及与所述的电池负极板并联的超级电容电极，所述的隔板设置在所述的电池正极板与电池负极板和超级电容电极之间，所述的蓄电池的输出电极中，正极与所述的电池正极板电连接，负极分别与并联的电池负极板和超级电容电极电连接，在所述的电池负极板和超级电容电极之间设置控制电路，所述的控制电路控制所述的超级电容电极优先于所述的电池负极板充电和放电。本发明保证超级电容电极优先于电池负极板充电和放电，承受瞬时的大电流的冲击，减少电池负极板的工作时间和频次，减少其衰退，从而增加体系的循环寿命。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池领域，特别涉及一种超级电容蓄电池，该超级电容蓄电池中增加了控制电路，使电容碳电极优先于铅电极充电和放电。
背景技术
现有超级电容蓄电池的结构如图1所示，主要是由电池正极板1，隔板2、超级电容电极3和电池负极板4组成；电池负极板4也就是铅电极，隔板2设置在电池正极板1与超级电容电极3和电池负极板4之间，超级电容蓄电池的负极由超级电容电极3与电池负极板4并联组成，超级电容电极3也称碳电极组成，电池输出的正极5与电池正极板1电连接，电池的负极6分别与电池负极板4和超级电容电极3电连接。在充放电过程中，传统电池负极板与超级电容电极并联工作，由于超级电容电极所具有寿命长，高功率的特点可以减弱瞬时大电流充放电对蓄电池体系的冲击，从而延长传统蓄电池的使用寿命。
但由于超级电容电极的电容性能需要电压的变化来释放，而电池的铅电极则有稳定的充放电平台，当二者并联时，电压相等，电容的性能由于工作于充放电平台导致其性能无法发挥，减弱了超级电容体系对整个蓄电池体系的缓冲贡献。
发明内容
本发明的目的是提供超级电容蓄电池，充分发挥超级电容电极的性能，以保证超级电容蓄电池具有优良的性能。
本发明为实现其目的而采用的技术方案是：一种超级电容蓄电池，包括电池正极板、隔板、电池负极板以及与所述的电池负极板并联的超级电容电极， 所述的隔板设置在所述的电池正极板与电池负极板和超级电容电极之间，所述的蓄电池的输出电极中，正极与所述的电池正极板电连接，负极分别与并联的电池负极板和超级电容电极电连接，在所述的电池负极板和超级电容电极之间设置控制电路，所述的控制电路控制所述的超级电容电极优先于所述的电池负极板充电和放电。
进一步的，上述的一种超级电容蓄电池中：所述的控制电路包括MOS管和与所述的MOS管栅极相连的第一比较器和第二比较器；
所述的MOS管的源极与所述的超级电容电极相连，所述的MOS管的漏极与所述的电池负极板相连；所述的MOS管的栅极分别与所述的第一比较器和第二比较器的输出相连；
所述的第一比较器的同相输入端接所述的超级电容电极，所述的第一比较器的异相输入端接所述的电池负极板。
所述的第二比较器的同相输入端接所述的电池负极板，所述的第二比较器的异相输入端接所述的超级电容电极。
进一步的，上述的一种超级电容蓄电池中：
在所述的第一比较器的输出端串连有第一限流电阻，同相输入端和异相输入端分别串连有第二限流电阻和第三限流电阻；
在所述的第二比较器的输出端串连有第四限流电阻，同相输入端和异相输入端分别串连有第五限流电阻和第六限流电阻。
进一步的，上述的一种超级电容蓄电池中：所述的第一限流电阻、第二限流电阻、第三限流电阻、第四限流电阻、第五限流电阻和第六限流电阻的阻值相等。
进一步的，上述的一种超级电容蓄电池中：所述的第一限流电阻、第二限 流电阻、第三限流电阻、第四限流电阻、第五限流电阻和第六限流电阻的阻值为470千欧姆。
进一步的，上述的一种超级电容蓄电池中：所述的第一限流电阻与第四限流电阻阻值相等；所述的第二限流电阻、第二限流电阻、第五限流电阻和第六限流电阻的阻值相等。
更进一步的，上述的一种超级电容蓄电池中：所述的MOS管内有体二极管，其阻值为毫安级。
本发明具有以下优点：
1.保证超级电容电极优先于电池负极板(而非同步)充电和放电，承受瞬时的大电流的冲击，减少电池负极板的工作时间和频次，减少其衰退，从而增加体系的循环寿命
2.超级电容电极承受充放电初期的大电压的极化，通过电压大幅变化释放电荷，从而保证超级电容活性材料及其电容性能的充分发挥，并间接降低超级电容材料的用量，提高体系的能量密度。
3.当超级电容电极的容量释放到一定程度，并联导通，负极开始对超级电容器充电并与之同步工作，反之亦然。从而保证电池工作的连续性。
下面通过结合具体实施例与附图对本发明的技术方案进行较为详细的描述。
附图说明
图1是本发明实施例超级电容蓄电池结构示意图。
图2为本实施例中的控制电路图。
图中：1、电池正极板，2、隔板，3、超级电容电极，4、电池负极板，5、正极，6、负极。
具体实施方式
如图1所示，本实施例是一种超级电容蓄电池，与传统的超级电容蓄电池一样，本实施例的超级电容蓄电池包括电池正极板1、隔板2、电池负极板4以及与电池负极板4并联的超级电容电极3，隔板2设置在电池正极板1与电池负极板4和超级电容电极3之间，在蓄电池的输出电极中，正极5与电池正极板1电连接，负极6分别与并联的电池负极板4和超级电容电极3电连接。本实施例充分发挥超级电容蓄电池中超级电容电极的作用是在电池负极板4和超级电容电极3之间设置控制电路，通过控制电路控制超级电容电极优先于所述的电池负极板充电和放电。控制电路如图2所示，包括MOS管Q1和与MOS管Q1栅极相连的第一比较器IC1和第二比较器IC2；
控制电路中各元器件连接方式如下：MOS管Q1的源极与超级电容电极3相连，MOS管Q1的漏极与电池负极板4相连；MOS管Q1的栅极分别与所述的第一比较器IC1和第二比较器IC2的输出相连；如图所示，超级电容电极3表示图中的TA，TB则表示电池负极板4。
第一比较器IC1的同相输入端接超级电容电极3，第一比较器IC1的异相输入端接电池负极板4。同样，第二比较器IC2的同相输入端接电池负极板4，第一比较器IC1的异相输入端接超级电容电极3。
另外，本实施例中：
在第一比较器IC1的输出端串连有第一限流电阻R1，同相输入端和异相输入端分别串连有第二限流电阻R2和第三限流电阻R3；
在第二比较器IC2的输出端串连有第四限流电阻R4，同相输入端和异相输入端分别串连有第五限流电阻R5和第六限流电阻R6。第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第三限流电阻R3、第四限流电阻R4、第五限流电阻R5和第六限 流电阻R6的阻值为470千欧姆。
另外，在其它实施例中根据需要，第一限流电阻R1第四限流电阻R4阻值相等；第二限流电阻R2，第二限流电阻R3、第五限流电阻R5和第六限流电阻R6的阻值相。
下面分析本实施例的电路工作：
参见图2所示，在充电状态时，当VB＞VA，此时比较器电路IC1起作用，Q1将导通。实现超级电容电极3和电池负极板4共同作用。且超级电容电极3有时称为碳极由于Q1的作用实现先充电。充电到电压抬高到设定值后，再将电池负极板4引入，直到VB＝VA为止，电池负极板4也称为铅电极。
在放电状态时，当VA＞VB，由于Q1有体二极管，会增加一定的电阻(毫欧极)。此时放电电流首先从超级电容电极3也就是碳电极流出。随着超级电容电极电荷减少，电压也降低。VA＞VB时比较器电路IC2起作用，Q1导通，实现电池铅负极也就是电池负极板和超级电容电极共同放电。
Claims (7)
1.一种超级电容蓄电池，包括电池正极板(1)、隔板(2)、电池负极板(4)以及与所述的电池负极板(4)并联的超级电容电极(3)，所述的隔板(2)设置在所述的电池正极板(1)与电池负极板(4)和超级电容电极(3)之间，所述的蓄电池的输出电极中，正极(5)与所述的电池正极板(1)电连接，负极(6)分别与并联的电池负极板(4)和超级电容电极(3)电连接，其特征在于：在所述的电池负极板(4)和超级电容电极(3)之间设置控制电路，所述的控制电路控制所述的超级电容电极(3)优先于所述的电池负极板(4)充电和放电。
2.根据权利要求1所述的超级电容蓄电池，其特征在于：所述的控制电路包括MOS管(Q1)和与所述的MOS管(Q1)栅极相连的第一比较器(IC1)和第二比较器(IC2)；
所述的MOS管(Q1)的源极与所述的超级电容电极(3)相连，所述的MOS管(Q1)的漏极与所述的电池负极板(4)相连；所述的MOS管(Q1)的栅极分别与所述的第一比较器(IC1)和第二比较器(IC2)的输出相连；
所述的第一比较器(IC1)的同相输入端接所述的超级电容电极(3)，所述的第一比较器(IC1)的异相输入端接所述的电池负极板(4)；
所述的第二比较器(IC2)的同相输入端接所述的电池负极板(4)，所述的第二比较器(IC2)的异相输入端接所述的超级电容电极(3)。
3.根据权利要求2所述的一种超级电容蓄电池，其特征在于：
在所述的第一比较器(IC1)的输出端串连有第一限流电阻(R1)，同相输入端和异相输入端分别串连有第二限流电阻(R2)和第三限流电阻(R3)；
在所述的第二比较器(IC2)的输出端串连有第四限流电阻(R4)，同相输入端和异相输入端分别串连有第五限流电阻(R5)和第六限流电阻(R6)。
4.根据权利要求3所述的一种超级电容蓄电池，其特征在于：所述的第一限流电阻(R1)、第二限流电阻(R2)、第三限流电阻(R3)、第四限流电阻(R4)、第五限流电阻(R5)和第六限流电阻(R6)的阻值相等。
5.根据权利要求4所述的一种超级电容蓄电池，其特征在于：所述的第一限流电阻(R1)、第二限流电阻(R2)、第三限流电阻(R3)、第四限流电阻(R4)、第五限流电阻(R5)和第六限流电阻(R6)的阻值为470千欧姆。
6.根据权利要求3所述的一种超级电容蓄电池，其特征在于：所述的第一限流电阻(R1)与第四限流电阻(R4)阻值相等；所述的第二限流电阻(R2)、第二限流电阻(R3)、第五限流电阻(R5)和第六限流电阻(R6)的阻值相等。
7.根据权利要求2-6中任一所述的一种超级电容蓄电池，其特征在于：所述的MOS管(Q1)内有体二极管，其阻值为毫安级。
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