CN103187776B - 超级电容模组电压均衡电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超级电容模组电压均衡电路，包括：电压监控电路、过压放电电路和过压报警电路；其中：电压监控电路与超级电容单体连接，实时监控超级电容单体的电压；当超级电容单体的电压超过预设值时，电压监控电路触发与其连接的过压放电电路对超级电容单体进行放电，并触发与其连接的过压报警电路报警；当过压放电电路将超级电容单体的电压放电至预设值以内时，电压监控电路触发所述过压放电电路停止对超级电容单体进行放电。本发明保证了在对超级电容模组进行充电时，每个超级电容单体的充电电压不会超过预设值，进而保证了超级电容模组应用的安全性和可靠性。

Description

超级电容模组电压均衡电路

技术领域

本发明涉及超级电容的技术领域，更具体地说，涉及一种超级电容模组电压均衡电路。

背景技术

超级电容是一种新型的储能元件，能够制造出多种储能装置。超级电容是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双层结构获得的超大容量，其性能介于传统电容和蓄电池之间，具有较高的功率密度和适当的能量密度。在电力、起重设备、铁路、通讯、国防、消费类电子产品等方面有着巨大的应用价值和市场潜力，被世界各国所广泛关注。

由于超级电容单体工作电压一般不高于3V，因此需要将多个超级电容单体串、并联组合构成超级电容器模组，才能满足实际应用系统对电压和能量等级的需要。但是由于模组内每个超级电容单体的容量很难保证完全相同，也很难保证每个超级电容单体漏电也相同，因此会导致每个超级电容单体的充电电压不同，在充电的过程中容易导致电容器过压损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种超级电容模组电压均衡电路，能够实现对超级电容模组内每个超级电容单体的过压保护，保证超级电容模组应用的安全性和可靠性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种超级电容模组电压均衡电路，包括：电压监控电路、过压放电电路和过压报警电路；其中：

所述电压监控电路与超级电容单体连接，实时监控超级电容单体的电压；

当所述超级电容单体的电压超过预设值时，所述电压监控电路触发与其连接的过压放电电路对所述超级电容单体进行放电，并触发与其连接的过压报警电路报警；

当所述过压放电电路将所述超级电容单体的电压放电至所述预设值以内时，所述电压监控电路触发所述过压放电电路停止对所述超级电容单体进行放电。

优选地，所述电压监控电路包括电压检测器；

所述电压检测器与所述超级电容单体连接，实时监控所述超级电容单体的电压，当所述超级电容单体的电压超过预设值时，所述电压检测器输出高电平触发与其连接的所述过压放电电路对所述超级电容单体进行放电，并触发与其连接的过压报警电路报警；

当所述超级电容单体经过放电后的电压在预设值以内时，所述电压检测器触发所述过压放电电路停止对所述超级电容单体进行放电。

优选地，所述过压放电电路包括：功率管、三极管和第一电阻；其中：

所述功率管的基极分别与所述三极管的集电极和电压检测器连接，发射极分别与所述三极管的基极和第一电阻的一端连接；

所述第一电阻的另一端分别与所述三级管的发射极和电压检测器连接。

优选地，所述功率管为达林顿功率管。

优选地，其特征在于，所述过压报警电路包括：场效应管、光耦、第二电阻和第三电阻；其中：

所述场效应管的栅极和源极分别与所述电压检测器连接；

所述第二电阻的一端分别与所述场效应管的漏极和所述光耦连接，另一端分别与所述功率管的集电极和第三电阻的一端连接；

所述第三电阻的另一端与所述光耦连接。

从上述的技术方案可以看出，本发明公开的一种超级电容模组电压均衡电路，通过电压监控电路实时对超级电容单体电压的监控，当超级电容单体的电压超过预设值时，电压监控电路触发与其连接的过压放电电路对超级电容单体进行放电，并触发与其连接的过压报警电路报警，直到超级电容单体经过放电后的电压在预设值以内时，电压监控电路触发过压放电电路停止对超级电容单体进行放电，保证了在对超级电容模组进行充电时，每个超级电容单体的充电电压不会超过预设值，进而保证了超级电容模组应用的安全性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种超级电容模组电压均衡电路的结构示意图；

图2为本发明另一实施例公开的一种超级电容模组电压均衡电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了本发明提供一种超级电容模组电压均衡电路，能够实现对超级电容模组内每个超级电容单体的过压保护，保证超级电容模组应用的安全性和可靠性。

如图1所示，一种超级电容模组电压均衡电路，包括：电压监控电路11、过压放电电路12和过压报警电路13；其中：

电压监控电路11与超级电容单体连接，实时监控超级电容单体的电压；

当超级电容单体的电压超过预设值时，电压监控电路11触发与其连接的过压放电电路12对超级电容单体进行放电，并触发与其连接的过压报警电路13报警；

当过压放电电路12将超级电容单体的电压放电至预设值以内时，电压监控电路11触发过压放电电路12停止对超级电容单体进行放电。

在上述实施例中，超级电容模组中的每个超级电容单体均单独对应一套电压监控电路、过压放电电路和过压报警电路。

通过电压监控电路对与其连接的超级电容单体的电压进行实时监控，当超级电容单体的电压超过电压监控电路中的预设值时，电压监控电路触发与其连接的过压放电电路对超级电容单体进行放电，并触发与其连接的过压报警电路报警，当过压报警电路报警时，操作人员则立即停止对此超级电容单体进行充电，并通过过压放电电路对此超级电容单体进行放电，直到超级电容单体经过放电后的电压在预设值以内时，电压监控电路触发过压放电电路停止对超级电容单体进行放电，因此，本发明实施例提供的超级电容模组电压均衡电路，保证了在对超级电容模组进行充电时，每个超级电容单体的充电电压不会超过预设值，进而保证了超级电容模组应用的安全性和可靠性。

本发明的另一实施例还公开了一种超级电容模组电压均衡电路，如图2所示，包括：电压检测器U1、功率管Q3、三极管Q2、第一电阻R1、场效应管Q1、光耦U2、第二电阻R2和第三电阻R3；其中：

功率管Q3、三极管Q2和第一电阻R1构成过压放电电路，功率管Q3的基极分别与三极管Q2的集电极和电压检测器U1连接，发射极分别与三极管Q2的基极和第一电阻的一端连接；

第一电阻R1的另一端分别与三极管Q2的发射极和电压检测器U1连接；

场效应管Q1、光耦U2、第二电阻R2和第三电阻R3构成过压报警电路，场效应管Q1的栅极和源极分别与电压检测器U1连接；

第二电阻R2的一端分别与场效应管Q1的漏极和光耦U2连接，另一端分别与功率管Q3的集电极和第三电阻R3一端连接；

第三电阻R3的另一端与光耦连接。

具体的，功率管为达林顿功率管。

在上述实施例中，每个电压检测器U1对应一个超级电容单体，实时监控与其连接的超级电容单体的电压，当超级电容单体的电压超过预设值时，电压检测器U1输出高电平触发与其连接的由功率管Q3、三极管Q2和第一电阻R1构成的过压放电电路对超级电容单体进行放电，并触发与其连接的由场效应管Q1、光耦U2、第二电阻R2和第三电阻R3构成的过压报警电路进行报警，当过压报警电路报警时，操作人员则立即停止对此超级电容单体进行充电，当超级电容单体经过放电后的电压在预设值以内时，电压检测器U1触发过压放电电路停止对超级电容单体进行放电。因此，本发明实施例提供的超级电容模组电压均衡电路，保证了在对超级电容模组进行充电时，每个超级电容单体的充电电压不会超过预设值，进而保证了超级电容模组应用的安全性和可靠性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种超级电容模组电压均衡电路，其特征在于，包括：电压监控电路、过压放电电路和过压报警电路；其中：

所述电压监控电路与超级电容单体连接，实时监控超级电容单体的电压；

当所述超级电容单体的电压超过预设值时，所述电压监控电路触发与其连接的过压放电电路对所述超级电容单体进行放电，并触发与其连接的过压报警电路报警；

当所述过压放电电路将所述超级电容单体的电压放电至所述预设值以内时，所述电压监控电路触发所述过压放电电路停止对所述超级电容单体进行放电；

其中，所述电压监控电路包括电压检测器；

所述电压检测器与所述超级电容单体连接，实时监控所述超级电容单体的电压，当所述超级电容单体的电压超过预设值时，所述电压检测器输出高电平触发与其连接的所述过压放电电路对所述超级电容单体进行放电，并触发与其连接的过压报警电路报警；

当所述超级电容单体经过放电后的电压在预设值以内时，所述电压检测器触发所述过压放电电路停止对所述超级电容单体进行放电；

所述过压放电电路包括：功率管、三极管和第一电阻；其中：

所述功率管的基极分别与所述三极管的集电极和电压检测器连接，发射极分别与所述三极管的基极和第一电阻的一端连接；

所述第一电阻的另一端分别与所述三极管的发射极和电压检测器连接。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述功率管为达林顿功率管。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述过压报警电路包括：场效应管、光耦、第二电阻和第三电阻；其中：

所述场效应管的栅极和源极分别与所述电压检测器连接；

所述第二电阻的一端分别与所述场效应管的漏极和所述光耦连接，另一端分别与所述功率管的集电极和第三电阻的一端连接；

所述第三电阻的另一端与所述光耦连接。