CN204230998U - 一种电池延寿增容超级电容保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池延寿增容超级电容保护器，包括外壳、单体电池均流保护电路、均流均压接升降电路、电压均衡电路、放电温度稳定电路，本实用新型元器件数量少，有源器件的额定电压和额定电流小、可靠性高、且效率也高、不发热、减少能量损失。

Description

一种电池延寿增容超级电容保护器

技术领域

本实用新型涉及一种电池保护装置，尤其是一种用于电动汽车、电动摩托车化学电池的延寿增容超级电容的保护器。

背景技术

由于石油资源日趋短缺，燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重，因此人们投入较大的人力、物力进行在替代内燃机的新型能源装置研发，燃料电池，化学电池产品及应用开发取得了一定成效。但目前化学电池污染环境，化学电池在使用中容易产生各单体电池电压不均一，时有大电流放电，使用寿命短，温度特性差，系统复杂，造价高昂等致命弱点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种为使化学电池的寿命延长，降低化学电池在大电流放电时发热和低温放电不足的问题的电池延寿增容超级电容的保护器。本实用新型的目的通过下述技木方案来实现：本实用新型包括外壳、单体电池均流保护电路、均流均压接升降电路、电压均衡电路、放电温度稳定电路，其特征在于：单体电流保护电路由二极管与场效应管及电容串并联后形成单元电路，多个单元电路并联后与电阻及电感并联后形成多个单体电流保护电路；均流均压接升降电路由二极管与电阻串联后与场效应管及电感连接而成，二极管与电阻串联与场效应管并联，再与超级电容器或超级电容器组并联，形成模块，多个模块串联后与电阻并联，形成大模块组，电容与电阻串联后与电感并联，形成整流模块，大模块组与整流模块串联，形成超级电容器均流均压电路；功率场效应晶体管与二节管并联，基级串联电阻电容形成模块，功率场效应晶体管对管与并联形成模块基级板块二负极连接，两模块并联，形成DC－DC升降压变换器模块电路，双向电流分流器电路拓扑，单体分流器模块由功率效应晶体管开关和电容组成与二极管并联，再与电池并联，电阻并联，形成均流均压，功率场效应晶体管基级串联二极管，可与几个或几十个单体分流模块并联，形成电池均压均流的电路；上述电路并联，形成超级电容电池延寿增容器电路。

本实用新型的原理如下：在恒压V_dc的电压下，电池分流均流电路DC－DC变换器把电能转到相邻的电池，每一个分流器电两个场效应晶体管开关（Q₁、Q₅）和（Q₃、Q₇）、（Q₄、Q₈），和一个二极管D₁、D₂、D₃、D₄和一个储能元件，C₁、C₂、C₃、C₄、C₅组成。电荷即可以被转移到充电电池上面的电池里，也可以转移到过充电电池下面的电池里，分流器、模块和与它跨接的两个电池组形成一个馈送电容负载的半桥式变换器。正常工作时，分流器模块不工作（Q₅、D₆断开），当监测到有电池过充电时，对应的功率场效应晶体管开关导通，将电通过从过充电电池转移到电容里。当开关断开时，电容里存储的电能，根据电容的位置被转移到过充电电池上面或下面的电池里。这样设计，元器件数量少，有源器件的额定电压和额定电流小、可靠性高、且效率也高、不发热、减少能量损失。对超级电容器C₁、C₂…C_n，串联的电压均衡设计，通过具有锐拐点的齐纳钳位二极管（D₁、D₂…D_n），每个电容器实现充电电流二极管分流，达到每个电容及电容组的电压均衡。当电容电压达到充电设计电压时，齐纳钳位二极管就会击穿，可实现晶体管的导通，此时电阻接入分流回路，实现电流的分流。由于超级电容器，大电流放电能力超强，功率密度高与电池并联可解决电池大电流放电发热问题和利用超级电容器大电流放电，能量消耗快而设计升降压装置。利用Q₈、Q₉场效对管和D₆、D₅二节管和电容C₆、C₇元件，当超级电容器放电时，Q₈、D₅工作。当超级电容能量减少后，在很短时间（1－3秒钟）内，电池很快补充Q₉、D₆工作。这样，电池在放电过程中电流电压平稳，低电流放电频率稳定，因此不会发热。从上述情况可知，本实用新型的目的是可以实现的。

附图说明

图1为本实用新型单体电池均流保护电路；

图2为本实用新型均流均压接升降电路；

图3为本实用新型电压均衡电路；

图4为本实用新型放电温度稳定电路。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，本实用新型包括外壳、单体电池均流保护电路、电流分流电路、均流均压接升降电路、放电温度稳定电路，其特征在于：单体电流保护电路由二极管D₁－D₈与场效应管Q₁－Q₁₆及电容C₅－C₉串并联后形成单元电路，多个单元电路并联后与电阻R_1、R₂及电感L₁并联后形成多个单体电流保护电路；均流均压接升降电路由二极管与电阻串联后与场效应管及电感连接而成，二节管D₁与电阻R₃串联与场效应管Q₁并联，再与超级电容器C₁（或超级电容器组）并联，形成模块，再与多个模块串联，后与电阻R₆并联，形成大模块组。电容C₃与电阻R₁串联后与电感L₂并联，形成整流模块。大模块组与整流模块串联，形成超级电容器均流均压电路。功率场效应晶体管Q₃与二节管D₄并联，基级串联电阻R₈电容C₄、R₂形成模块，功率场效应晶体管对管Q₄与D₃并联形成模块基级板块二负极连接，两模块并联，形成DC－DC升降压变换器模块电路。双向电流分流器电路拓扑，单体分流器模块由Q₅、Q₆功率效应晶体管开关和电容C₆、C₈组成与二节管D₅并联，再与电池并联，R₆、R₇并联，形成均流均压电路，为满足充电时工作，放电时不工作。功率场效应晶体管基级串联一个二节管D₇、D₈。可与几个或几十个单体分流模块并联，形成电池均压均流的电路。上述电路并联，形成超级电容电池延寿增容器电路。

Claims (1)

1.一种电池延寿增容超级电容保护器，包括外壳、单体电池均流保护电路、均流均压接升降电路、电压均衡电路、放电温度稳定电路，其特征在于：单体电流保护电路由二极管D₁－D₈与场效应管Q₁－Q₁₆及电容C₅－C₉串并联后形成单元电路，多个单元电路并联后与电阻R₁、R₂及电感L₁并联后形成多个单体电流保护电路，均流均压接升降电路由二极管与电阻串联后与场效应管及电感连接而成，二节管D₁与电阻R₃串联与场效应管Q₁并联，再与超级电容器C₁或超级电容器组并联，形成模块，多个模块串联后与电阻R₆并联，形成大模块组，电容C₃与电阻R₁串联后与电感L₂并联，形成整流模块，大模块组与整流模块串联，形成超级电容器均流均压电路，功率场效应晶体管Q₃与二节管D₄并联，基级串联电阻R₈电容C₄、R₂形成模块，功率场效应晶体管对管Q₄与D₃并联形成模块基级板块二负极连接，两模块并联，形成DC—DC升降压变换器模块电路，双向电流分流器电路拓扑，单体分流器模块由Q₅、Q₆功率效应晶体管开关和电容C₆、C₈组成与二节管D₅并联，再与电池并联，R₆、R₇并联，形成均流均压电路，上述电路并联，形成超级电容电池延寿增容器电路。