CN109450021A - 应用于超级电容电池的高倍率充放电控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力电子技术控制领域，具体涉及一种应用于超级电容电池的高倍率充放电控制装置及方法，该装置包括开关板和控制板，开关板包括若干并联的NMOS管和一只单极性霍尔开关HS1，NMOS管的D极和S极分别与入、出端母线铜排连接，单极性霍尔开关HS1贴卧在入端母线铜排一侧；控制板包括检测逻辑电路、稳压电路、升压电路和待机辅助电源，检测逻辑电路根据电池状态切换稳压电路的投切状态，稳压电路为升压电路提供稳定的直流电压，升压电路的输出电压的幅值等于NMOS管的驱动电压与电池端电压之和；待机辅助电源待机时为单极性霍尔开关HS1供电。本发明在满足大电流充放电和低成本要求的同时保障超级电容电池较高的放电深度。

Description

应用于超级电容电池的高倍率充放电控制装置及方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术控制领域，具体涉及一种应用于超级电容电池的高倍率充放电控制装置及方法。

背景技术

目前，我国的超级电容电池研制取得了重大进展，越来越多的大容量超级电容电池作为动力电池应用到了电动车、以及各种电力启动器上。在实际使用中，超级电容电池允许高倍率充放电，即既可以在一定的充电电压下以至少3C的电流快速充电，也可以以较高的倍率放电。现在常规的电池充放电控制多采用直流接触器和电力二极管配合使用。在充电时直流接触器吸合，其主触头接通，充电电流从充电机正极流出，经过直流接触器主触头，进入电池的正极。电池充满后，满电传感器开关断开，接触器释放。放电时，闭合负荷开关后，源自电池的放电电流通过电力二极管自然流向负载。

上述装置存在的主要问题有：

1)接触器线圈的电流消耗，有的可能高达2A以上，在有些小电流(20A以内)充电场合，则意味着充电效率降低。

2)因电力二极管正向饱和压降的影响，导致超级电容电池的放电深度不够，有效容量变小。

3)由大电流规格的直流继电器和电力二极管带来的装置成本较高。

4)放电期间，例如，通过240A放电电流时，电力二极管压降1V以上，除了引起装置损耗过大外，更会降低电池的放电深度。

总之，无论从效率、效能上说，传统的动力电池充放电控制装置都不能满足现代设备要求的高效率、高性能和低成本的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种应用于超级电容电池的高倍率充放电控制装置及方法，在满足大电流充放电和低成本的要求的同时保障超级电容电池具有较高的放电深度。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述应用于超级电容电池的高倍率充放电控制装置，超级电容电池内置满电开关，该装置包括开关板和控制板，其中，

开关板包括入端母线铜排、若干只并联的功率NMOS管、出端母线铜排、一只单极性霍尔开关HS1以及NMOS管的驱动电路，NMOS管的D极均与入端母线铜排连接，NMOS管的S极均与出端母线铜排连接，入端母线铜排与充电机的正极输出线连接，出端母线铜排与超级电容电池的正极连接，超级电容电池负极与充电机的负极连接，单极性霍尔开关HS1贴卧在开关板上的入端母线铜排一侧；

控制板包括检测逻辑电路、稳压电路、升压电路和待机辅助电源；

所述检测逻辑电路受控于以下两个信号：对电池放电电流进行判断的单极性霍尔开关HS1输出信号，以及反映超级电容电池充满电的满电信号，两路信号之间是“或”逻辑关系，任何一个信号有效，稳压电路都启动工作；

所述稳压电路主要为升压电路提供稳定的工作电源，也为超级电容电池放电过程中的单极性霍尔开关HS1供电；

所述升压电路的输出电压的幅值等于NMOS管的驱动电压与超级电容电池端电压之和；

所述待机辅助电源只在待机时为单极性霍尔开关HS1供电。

优选地，所述检测逻辑电路包括光电隔离器OP2、三极管VT3、三极管VT2，单极性霍尔开关HS1的电源端和接地端之间接待机辅助电源，单极性霍尔开关HS1输出端接光电隔离器一次侧OP2A，光电隔离器二次侧OP2B一端连接待机辅助电源，另一端串联电阻R2后接地，光电隔离器二次侧OP2B和电阻R2之间通过电阻R21连接至三极管VT3的基极，三极管VT3发射极接地，三极管VT3集电极通过电阻R3、R4连接至三极管VT2基极，三极管VT2发射极连接至入端母线铜排，三极管VT2集电极连接至稳压电路的电压输入端和升压电路输入端，三极管VT2作稳压电路和升压电路的电源开关，三极管VT3发射极和集电极之间还与满电开关并接。单极性霍尔开关HS1用于实现对电池放电电流的检测，单极性霍尔开关HS1安装在入端母线铜排的一侧，与入端母线铜排安装在一个平面，超级电容电池放电电流产生的磁感线正好垂直穿过其敏感面，其输出就变为低电平。单极性霍尔开关HS1对入端母线中的充电电流没有反应。单极性霍尔开关HS1输出的低电平信号可使光电隔离器一次侧OP2A的发光二极管发光，亦即可使光电隔离器二次侧OP2B内的光电三极管的导通，通过光电三级管的电流在电阻R2上产生压降，可使三极管VT3导通。总之，在待机状态，如果入端母线中流过电池的放电电流，则霍尔开关输出低电平，三极管VT3立即导通。三极管VT3导通后，其集电极电流也流过三极管VT2的基极，使三极管VT2导通。由于三极管VT3的C、E极与满电开关并联，“电池放电”信号和“满电”信号可共同控制稳压电路输入PNP三极管VT2的导通与截止，两个信号的作用是“或”逻辑关系。检测逻辑电路开通三极管VT2的条件是：要么超级电容电池没充满(满电开关处于闭合状态)；要么检测到入端母线铜排中有放电电流(单极性霍尔开关HS1输出低电平)。与此相反，检测逻辑电路关闭三极管VT2的条件是超级电容电池停止放电，或超级电容电池被充满。

优选地，所述稳压电路包括BUCK降压电路U1、滤波电感L1、续流二极管VD1，BUCK降压电路U1的电源输入端接三极管VT2的集电极，BUCK降压电路U1的输出端接滤波电感L1的一端，滤波电感L1的另一端接滤波电容C6、C7的正极，电容C6、C7并联，电容C6、C7两端电压就是稳压电路的输出电压，BUCK降压电路U1采用高耐压的BUCK变换器芯片，稳压电路可适应入端母线铜排电压的大范围波动，在28-100V的范围内，输出保持15V基本不变。

所述升压电路包括升压芯片和取样电路，所述取样电路包括齐纳二极管ZD3、电阻R101、光电隔离器OP1和隔离二极管VD5，升压芯片输出端连接二极管VD3阳极，二极管VD3阴极连接两条并联支路，一条支路为串联的二极管VD4和电阻R100，电阻R100连接至NMOS管G极，另一条支路为顺次连接的齐纳二极管ZD3、光电隔离器一次侧OP1A、电阻R101和二极管VD5，电阻R104并接在NMOS管的G、S极之间，二极管VD4阳极接在二极管VD3阴极和齐纳二极管ZD3阴极形成的节点上，二极管VD4阴极接在电阻R100和二极管ZD4阴极之间的节点上，二极管VD3和二极管VD4之间还接电容C13正极，电容C13负极接地，光电隔离器二次侧OP1B接在升压芯片的参考电压输出端和反馈电压端之间，升压芯片的反馈电压端和地之间串接电阻R12，三极管VT2集电极通过升压电感L2连接至升压电路开关管VT1的漏极。

升压电路的基本作用是为开关板上的功率NMOS管提供合适的驱动电压。在充电期间以及放电期间(除去放电的初始阶段)，功率NMOS管的驱动电压均由升压电路提供。

功率NMOS管导通后，由于每只管子的沟道电阻都极低，即使充电电流很大，D、S极间的压降也很低，入端母线铜排对地电压基本上等同于超级电容电池两端电压，亦即功率NMOS管的D极、S极和超级电容电池的正极基本等电位。又由于NMOS管工作的必要条件是必须为其提供合乎要求的驱动电压(通常G、S极间电压为+15V)，即功率NMOS管的栅极电位必须比源极S高15V左右。换言之，升压电路为功率NMOS管提供驱动电压，其输出电压应至少比入端母线电压高15V。因功率NMOS管与电池是串联的，升压电路的输出电压是功率NMOS管的驱动电压(二极管ZD3的阴极对NMOS管源极S的电压)与超级电容电池端电压之和。为保证驱动电压的稳定，取样信号须取自于NMOS管驱动电压，取样电路的基本控制原理是：驱动电压偏高，流过齐纳二极管ZD3的电流增加，光电隔离器OP1A中的发光管亮度增加，OP1B中的光电三极管更趋导通，电阻R12上的电压升高，升压芯片内部的开关驱动脉冲占空比变窄，升压电路的输出电压就降低，驱动电压回落到正常值。由于取样信号仅与功率NMOS管的驱动电压有关，与超级电容电池的端电压无关，所以，不管电池端电压升高(充电期间)还是降低(放电期间)，只要功率NMOS管工作，驱动电压就保持稳定，这就能保证功率NMOS管工作在良好的低导通阻抗(R_ON)区域，在该区域，功率NMOS管的功耗最低。在取样电路中，二极管ZD4优选齐纳二极管，用于对功率NMOS管栅-源极间的过压保护。

优选地，所述待机辅助电源包括降压电阻R102、稳压二极管ZD100电和电容C100，电阻R102一端接入端母线铜排，电阻R102另一端接C100的正极，稳压二极管ZD100与电容C100并联，C100两端的电压就是待机辅助电源的输出电压，单极性霍尔开关HS1并联在电容C100两端，通过二极管VD100将稳压电路的输出电压引入到电容C100的正极。

待机辅助电源的输出功率很小，仅满足于待机时霍尔开关的微弱消耗。在放电期间，单极性霍尔开关HS1输出变低，通过VD100将稳压电路的输出电压引入到电容C100的正极，保证霍尔开关输出低电平时的电流消耗。

本发明还提供一种应用装置进行上述进行充放电的方法，控制逻辑如下：

1)超级电容电池电量不足时，满电开关是闭合的，充电时，检测逻辑电路导通稳压电路，稳压电路为升压电路提供工作电压，升压电路为功率NMOS管提供驱动电压，开关板上的功率NMOS管导通，充电电流从充电机的正极流出，经功率NMOS管的D、S极到超级电容电池的正极；

2)超级电容电池充满后，满电开关断开，检测逻辑电路切断稳压电路的供电回路，升压电路停止输出电压，功率NMOS管因失去驱动电压而截止，装置进入待机模式；

3)超级电容电池放电开始时，放电电流先自然流经NMOS管内部的体二极管，相当于从功率NMOS管的S极流向D极，单极性霍尔开关HS1检测到放电电流时，输出变为低电平，检测逻辑电路导通稳压电路，稳压电路为升压电路提供工作电压，升压电路为功率NMOS管提供驱动电压，功率NMOS管在得到驱动电压后，立即逆向导通，由于功率NMOS管的沟道导通电阻更低，NMOS管内部的体二极管被旁路，放电电流的主路径切换到功率NMOS沟道中。

待机模式下通过待机辅助电源为单极性霍尔开关HS1供电。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明在满足大电流充放电和装置低成本要求的同时，还可保障超级电容电池具有较高的放电深度。利用低压功率NMOS管的导通后沟道阻抗低的优良特性，以及内含体二极管的特殊结构，在充电时，控制电路让功率NMOS管正向导通。充电完毕后，令功率NMOS管截止。在放电时，电流先流过功率NMOS管内部的体二极管，霍尔开关检测到放电电流后，输出立即变低，控制电路的电源接通，升压电路的输出再次启动功率NMOS管，使其逆向导通。由于功率NMOS管逆向导通时沟道电阻压降远低于体二极管的压降，二极管被自动旁路，从负载电压的角度看，这种开关使得电容电池具有较高的放电深度，整个装置放电损耗也低。

附图说明

图1本发明整体电路结构图。

图2检测逻辑电路原理图。

图3稳压电路原理图。

图4升压及驱动电路原理图。

图5待机辅助电源原理图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，本实施例所述应用于超级电容电池的高倍率充放电控制装置，超级电容电池内置满电开关，该装置包括开关板和控制板，其中，

开关板包括入端母线铜排、若干只并联的功率NMOS管、出端母线铜排、一只单极性霍尔开关HS1以及NMOS管的驱动电路，NMOS管的D极均与入端母线铜排连接，NMOS管的S极均与出端母线铜排连接，入端母线铜排与充电机的正极输出线连接，出端母线铜排与超级电容电池的正极连接，超级电容电池负极与充电机的负极连接，单极性霍尔开关HS1贴卧在开关板上的入端母线铜排一侧；

控制板包括检测逻辑电路、稳压电路、升压电路和待机辅助电源；

所述检测逻辑电路受控于以下两个信号：对电池放电电流进行判断的单极性霍尔开关HS1输出信号，以及反映超级电容电池充满电的满电信号，两路信号之间是“或”逻辑关系，任何一个信号有效，稳压电路都启动工作；

所述稳压电路主要为升压电路提供稳定的工作电源，也为超级电容电池放电过程中的单极性霍尔开关HS1供电；

所述升压电路的输出电压的幅值等于NMOS管的驱动电压与超级电容电池端电压之和；

所述待机辅助电源只在待机时为单极性霍尔开关HS1供电。

如图2所示，所述检测逻辑电路包括光电隔离器OP2、三极管VT3、三极管VT2，单极性霍尔开关HS1的电源端和接地端之间接待机辅助电源，单极性霍尔开关HS1输出端接光电隔离器一次侧OP2A，光电隔离器二次侧OP2B一端连接待机辅助电源，另一端串联电阻R2后接地，光电隔离器二次侧OP2B和电阻R2之间通过电阻R21连接至三极管VT3的基极，三极管VT3发射极接地，三极管VT3集电极通过电阻R3、R4连接至三极管VT2基极，三极管VT2发射极连接至入端母线铜排，三极管VT2集电极连接至稳压电路的电压输入端和升压电路输入端，三极管VT2作稳压电路和升压电路的电源开关，三极管VT3发射极和集电极之间还与满电开关并接。单极性霍尔开关HS1用于实现对电池放电电流的检测，单极性霍尔开关HS1霍尔开关安装在入端母线的一侧，与入端母线铜排安装在一个平面，放电电流产生的磁感线正好垂直穿过其敏感面，其输出变为低电平，单极性霍尔开关HS1对入端母线中的充电电流没有反应。单极性霍尔开关HS1输出的低电平信号可使光电隔离器一次侧OP2A的发光二极管发光，亦即间接影响光电隔离器二次侧OP2B的光电三极管的导通，三极管VT3的C、E极与满电开关并联，都可对稳压电路和升压电路的控制三极管VT2有控制作用，三极管VT2导通后，稳压电路和升压电路才能有输出。检测逻辑电路开始工作的条件是：要么超级电容电池没充满；要么检测到入端母线有放电电流。检测逻辑电路停止工作的条件是超级电容电池被充满电，满电开关断开。

如图3所示，稳压电路包括BUCK降压电路U1、滤波电感L1、续流二极管VD1，BUCK降压电路U1的电源输入端接三极管VT2的集电极，BUCK降压电路U1的输出端接滤波电感L1的一端，滤波电感L1的另一端接滤波电容C6、C7的正极，电容C6、C7并联，电容C6、C7两端电压就是稳压电路的输出电压，BUCK降压电路U1的输出经过滤波电感L1后，变成稳定的直流电压，BUCK降压电路U1采用高耐压的BUCK变换器芯片，稳压电路可适应入端母线铜排电压的大范围波动，在28-100V的范围内，输出保持15V基本不变。

如图4所示，升压电路包括升压控制芯片和取样电路。所述取样电路包括齐纳二极管ZD3和光电隔离器OP1，升压电路的基本作用是为主电路中的功率NMOS管提供合适的驱动电压，功率NMOS管串接在入端母线和出端母线之间，出端母线与电池正极相接。在充电时，功率NMOS管导通，由于良好的导通特性，其D、S极间的压降很低，入端母线对地电压基本上等同于电池两端电压。由于NMOS管工作的必要条件是必须为其提供一定幅值的V_GS(通常为+12V)，可以认定，功率NMOS管的栅极电位必须比入端母线电位高，而且在电池充电时电池的端电压不断升高，或者在电池放电时电池端电压不断下降的过程中，V_GS也必须保持稳定，以保证功率NMOS管工作在饱和导通状态，防止出现驱动不足或过驱动的情况。

升压芯片输出端连接二极管VD3正极，二极管VD3负极连接两条并联支路，一条支路为串联的二极管VD4和电阻R100，电阻R100连接至NMOS管G极，另一条支路为顺次串联的齐纳二极管ZD3、光电隔离器一次侧OP1A、电阻R101、二极管VD5和电阻R104，电阻R104并接在电阻R100和NMOS管G极之间，齐纳二极管VD4一端并接在二极管VD4和电阻R100之间，另一端并接在电阻R104和二极管VD5之间，二极管VD3和二极管VD4之间还并接电容C13正极，电容C13负极接地，光电隔离器二次侧OP1B串接在升压芯片的电压输入端和反馈电压端之间，升压芯片的电压输入端连接稳压电路输出端，升压芯片的反馈电压端和地之间串接电阻R12。

升压芯片采用市面现售产品，升压芯片的输出电压是功率NMOS管的驱动电压与超级电容电池端电压之和，升压芯片反馈电压端的取样信号来自于NMOS管的驱动电压，假设因为超级电容电池输出电压的升高而造成驱动电压降低时，反馈电路的反馈信号幅值变低，升压芯片会增加输出脉冲的占空比，使升压电路的输出变高，驱动电压恢复正常值。总之，不管超级电容电池端电压升高还是降低，只要功率NMOS管工作，驱动电路就能保持稳定，使功率NMOS管工作在良好的低导通阻抗(R_ON)区域，在该区域，功率NMOS管的功耗最低。

如图5所示，待机辅助电源包括降压电阻R102、稳压二极管ZD100电和电容C100，电阻R102一端接入端母线铜排，电阻R102另一端接C100的正极，稳压二极管ZD100与电容C100并联，C100两端的电压就是待机辅助电源的输出电压，单极性霍尔开关HS1并联在电容C100两端，通过二极管VD100将稳压电路的输出电压引入到电容C100的正极。

待机辅助电源的输出功率很小，仅满足于待机时霍尔开关的微弱消耗。在放电期间，单极性霍尔开关HS1输出变低，通过VD100将稳压电路的输出电压引入到电容C100的正极，保证霍尔开关输出低电平时的电流消耗。

在电池充满电后，满电开关断开，前述的稳压电路输入电源开关三极管VT2关闭，稳压电路、升压电路都将关闭，整个控制装置进入待机状态。在没有放电电流的时间，单极性霍尔开关HS1呈关闭状态(高电平输出)，由于消耗的电流极小，待机辅助电源从入端母线铜排中吸取的微弱电流基本不超过电池漏电流的极限值。在超级电容电池放电电流流过入端母线铜排时，单极性霍尔开关HS1导通(输出低电平)，有电流流过光电隔离器OP2，根据前面的分析，光电隔离器二次侧OP2B将导通，通过检测逻辑电路，控制稳压电路电源输入的三极管VT2将导通，稳压电路开始工作。在放电的初始阶段，流过光电隔离器一次侧OP2A的电流由滤波电容C100供给，待稳压电路启动后，稳压电路的通过二极管VD100为单极性霍尔开关HS1供电。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上提供超级电容电池的充放电的方法，控制逻辑如下：

1)超级电容电池电量不足时，满电开关是闭合的，充电时，检测逻辑电路导通稳压电路，稳压电路为升压电路提供工作电压，升压电路为功率NMOS管提供驱动电压，开关板上的功率NMOS管导通，充电电流从充电机的正极流出，经功率NMOS管的D、S极到超级电容电池的正极；

2)超级电容电池充满后，满电开关断开，检测逻辑电路切断稳压电路的供电回路，升压电路停止输出电压，功率NMOS管因失去驱动电压而截止，装置进入待机模式；

3)超级电容电池放电开始时，放电电流先自然流经NMOS管内部的体二极管，相当于从功率NMOS管的S极流向D极，单极性霍尔开关HS1检测到放电电流时，输出变为低电平，检测逻辑电路导通稳压电路，稳压电路为升压电路提供工作电压，升压电路为功率NMOS管提供驱动电压，功率NMOS管在得到驱动电压后，立即逆向导通，由于功率NMOS管的沟道导通电阻更低，NMOS管内部的体二极管被旁路，放电电流的主路径切换到功率NMOS沟道中；

4)待机模式下通过待机辅助电源为单极性霍尔开关HS1供电。

Claims (7)

1.一种应用于超级电容电池的高倍率充放电控制装置，超级电容电池内置满电开关，其特征在于，该装置包括开关板和控制板，其中，

开关板包括入端母线铜排、若干只并联的功率NMOS管、出端母线铜排、一只单极性霍尔开关HS1以及NMOS管的驱动电路，NMOS管的D极均与入端母线铜排连接，NMOS管的S极均与出端母线铜排连接，入端母线铜排与充电机的正极输出线连接，出端母线铜排与超级电容电池的正极连接，超级电容电池负极与充电机的负极连接，单极性霍尔开关HS1贴卧在开关板上的入端母线铜排一侧；

控制板包括检测逻辑电路、稳压电路、升压电路和待机辅助电源；

所述检测逻辑电路受控于以下两个信号：对电池放电电流进行判断的单极性霍尔开关HS1输出信号，以及反映超级电容电池充满电的满电信号，两路信号之间是“或”逻辑关系，任何一个信号有效，稳压电路都启动工作；

所述稳压电路主要为升压电路提供稳定的工作电源，也为超级电容电池放电过程中的单极性霍尔开关HS1供电；

所述升压电路的输出电压的幅值等于NMOS管的驱动电压与超级电容电池端电压之和；

所述待机辅助电源只在待机时为单极性霍尔开关HS1供电。

2.根据权利要求1所述的应用于超级电容电池的高倍率充放电控制装置，其特征在于，所述检测逻辑电路包括光电隔离器OP2、三极管VT3、三极管VT2，单极性霍尔开关HS1的电源端和接地端之间接待机辅助电源，单极性霍尔开关HS1输出端接光电隔离器一次侧OP2A，光电隔离器二次侧OP2B一端连接待机辅助电源，另一端串联电阻R2后接地，光电隔离器二次侧OP2B和电阻R2之间通过电阻R21连接至三极管VT3的基极，三极管VT3发射极接地，三极管VT3集电极通过电阻R3、R4连接至三极管VT2基极，三极管VT2发射极连接至入端母线铜排，三极管VT2集电极连接至稳压电路的电压输入端和升压电路输入端，三极管VT2作稳压电路和升压电路的电源开关，三极管VT3发射极和集电极之间还与满电开关并接。

3.根据权利要求2所述的应用于超级电容电池的高倍率充放电控制装置，其特征在于，所述稳压电路包括BUCK降压电路U1、滤波电感L1、续流二极管VD1，BUCK降压电路U1的电源输入端接三极管VT2的集电极，BUCK降压电路U1的输出端接滤波电感L1的一端，滤波电感L1的另一端接滤波电容C6、C7的正极，电容C6、C7并联，电容C6、C7两端电压就是稳压电路的输出电压。

4.根据权利要求2所述的应用于超级电容电池的高倍率充放电控制装置，其特征在于，所述升压电路包括升压芯片和取样电路，所述取样电路包括齐纳二极管ZD3、电阻R101、光电隔离器OP1和隔离二极管VD5，升压芯片输出端连接二极管VD3阳极，二极管VD3阴极连接两条并联支路，一条支路为串联的二极管VD4和电阻R100，电阻R100连接至NMOS管G极，另一条支路为顺次连接的齐纳二极管ZD3、光电隔离器一次侧OP1A、电阻R101和二极管VD5，电阻R104并接在NMOS管的G、S极之间，二极管VD4阳极接在二极管VD3阴极和齐纳二极管ZD3阴极形成的节点上，二极管VD4阴极接在电阻R100和二极管ZD4阴极之间的节点上，二极管VD3和二极管VD4之间还接电容C13正极，电容C13负极接地，光电隔离器二次侧OP1B接在升压芯片的参考电压输出端和反馈电压端之间，升压芯片的反馈电压端和地之间串接电阻R12，三极管VT2集电极通过升压电感L2连接至升压电路开关管VT1的漏极。

5.根据权利要求1所述的应用于超级电容电池的高倍率充放电控制装置，其特征在于，所述待机辅助电源包括降压电阻R102、稳压二极管ZD100电和电容C100，电阻R102一端接入端母线铜排，电阻R102另一端接C100的正极，稳压二极管ZD100与电容C100并联，C100两端的电压就是待机辅助电源的输出电压，单极性霍尔开关HS1并联在电容C100两端，通过二极管VD100将稳压电路的输出电压引入到电容C100的正极。

6.一种采用权利要求1-5任一项所述的应用于超级电容电池的高倍率充放电控制装置进行充放电的方法，其特征在于，控制逻辑如下：

1)超级电容电池电量不足时，满电开关是闭合的，充电时，检测逻辑电路导通稳压电路，稳压电路为升压电路提供工作电压，升压电路为功率NMOS管提供驱动电压，开关板上的功率NMOS管导通，充电电流从充电机的正极流出，经功率NMOS管的D、S极到超级电容电池的正极；

2)超级电容电池充满后，满电开关断开，检测逻辑电路切断稳压电路的供电回路，升压电路停止输出电压，功率NMOS管因失去驱动电压而截止，装置进入待机模式；

3)超级电容电池放电开始时，放电电流先自然流经NMOS管内部的体二极管，相当于从功率NMOS管的S极流向D极，单极性霍尔开关HS1检测到放电电流时，输出变为低电平，检测逻辑电路导通稳压电路，稳压电路为升压电路提供工作电压，升压电路为功率NMOS管提供驱动电压，功率NMOS管在得到驱动电压后，立即逆向导通，由于功率NMOS管的沟道导通电阻更低，NMOS管内部的体二极管被旁路，放电电流的主路径切换到功率NMOS沟道中。

7.根据权利要求6所述的应用于超级电容电池的高倍率充放电控制装置进行充放电的方法，其特征在于，待机模式下通过待机辅助电源为单极性霍尔开关HS1供电。