超级电容器组的充电/放电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及蓄电池的充电/放电装置，特别地是一种应用于汽车领域的超级电容器组的充电/放电装置。
【背景技术】
[0002]超级电容器，是代替或附加于电池的容量约很多法拉的电容器，由于它们充电和放电的简易性、很多的充电/放电循环数量和它们很轻的重量，在汽车行业得到了越来越多的应用。
[0003]超级电容器越来越多地出现在短时间间隔内需要高功率的应用中，例如在发动机点火期间。基于此原因，超级电容器组越来越多地用来给发动机起动器供电和通过限制电池吸收的电流提供需要的峰值电流，因此延长其寿命。
[0004]由于超级电容器的能量存储机制并不是如电池中发生的化学反应，充电/放电的运行以相同速度发生。进一步地，超级电容器具有很低的等效串联电阻，因此他们可以比一般的电池以更快的速度充电和放电，这使得它们适用于能量回收，例如在回收制动系统中。
[0005]由于超级电容器具有非常低的等效串联电阻，它们引起普通电池的一般充电系统的问题，这是因为它们表现为虚短电路，并且这将损害充电电路。出于此原因，超级电容器如今仅仅通过基于交换调整器的充电/放电系统进行充电和放电。
[0006]例如，应用于汽车行业的超级电容器组，其典型地具有至少100F的总容量，可以通过DC-DC恒流调整器或者通过降压调整器或者也通过升压调整器充电/放电，它们适用于通过逐渐增加/减少用于超级电容器充电的输出电压提供大体上恒定电流，以便调节它至超级电容器组的充电电压。
[0007]然而，当充电时，它们表现出一种对操作者的危险。即使应用于汽车行业的超级电容器组的典型充电电压大约十或几十伏特(典型电压为12、24或48V)，与电池不同的是，它们可以传送几千安培的非常高的电流，甚至比电焊机的电流还高，因此它们能够立刻熔化金属物体，例如螺丝刀和相当大部分的工具，金属薄片、碳纤维、手链、链条和电缆，由此意外地造成严重灼伤和/或起火，这是由绝缘材料例如护套、涂料等燃烧引起的。基于此原因它们应当在未充电时安装(或移除)，并且只在它们在汽车上的时候充电(或放电)。
[0008]—般地，安装于汽车的超级电容器组的充电/放电操作是十分不方便的，因为它需要使用复杂的、相对体积庞大的并且昂贵的、一般主要由220V供电的电子装置来操作，并且从一辆汽车运输至另一辆是十分困难的。然而，基于上面所述的原因，将超级电容器组在充电台架上充电然后安装至汽车是十分危险的。
[0009]需要一种为超级电容器组充电/放电的装置，尤其是应用于汽车领域，其易于以低成本的组件制成，其可以简单地从一辆汽车移动至另一辆并且由操作者安全地操作和保护他不受触电的危险。
[0010]US2012/133309 A1公开了根据权利要求1的前序部分的一种充电/放电装置。
【发明内容】
[0011]尽管公知的，并且甚至在超能电容器的技术文献中记载了(例如麦斯威尔科技的申请号1008981中记录的)，它们必须通过使用交换调整器或者其他特殊且复杂的装置，例如具有使其自身适应于超级电容器需求的编程电阻负载的电子设备来进行充电(由此放电也是)，申请人已经证明了，通过放电电路的特别选择，快速地和安全地给典型地具有大约一百法拉量级容量和大约十伏特标称充电电压的汽车行业的超级电容器组充电/放电，而不使用电压交换调整器是可能的。
[0012]该结果已经通过一主要由低成本无源组件组成的充电/放电装置得到，其允许汽车行业的超级电容器组的充电/放电，而使该设施的操作者和邻近设备免受危险并且没有损害此超级电容器的危险，包括:
[0013]连接至装置的供电端的内部电气充电线；
[0014]连接至装置的接地端的内部电气接地放电线；
[0015]连接至装置的输出端的内部电气输出线；
[0016]开-关-开拨动开关，配置为:
[0017]—在第一极限位置，将所述的内部充电线连接至所述的内部输出线，
[0018]—在中间位置，使所述的内部线互相断开连接，
[0019]一在第二极限位置，将所述的内部接地放电线连接至所述的内部输出线；
[0020]具有介于0.1欧姆至10欧姆之间组成的总电阻且插入所述的内部电气输出线的无源双极电阻电路，包括至少一个安装于散热器上的功率电阻器。
[0021]根据一个实施例，所述的无源双极电阻电路具有每个大约1欧姆的电阻且适用于约150W的最大功率消耗的两个功率电阻器，平行地连接且安装在由阳极电镀铝的翅片板制成的散热器上。
[0022]提交的权利要求是整体的描述且此处通过参照描述的方式整合。
【附图说明】
[0023]图1示出了本发明公开的充电/放电装置的基本的第一实施例。
[0024]图2示出了如何将图1中的装置连接至电池和至连接于发动机起动器的超级电容器组的终端。
[0025]图3示出了本发明公开的具有三个平行功率电阻器的充电/放电装置，配备有数字式面板表和信号LED。
[0026]图4示出了一种电阻双极电路，其可以替代图3中的，其由两个平行安装于散热器的功率电阻器组成。
[0027]图5示出了本发明公开的具有绿色LED和红色信号LED的充电/放电装置的详细电路图，并且具有防御至汽车电池和接地的连接的意外极性反转的二极管。
[0028]图6为此处公开的充电/放电装置的底座的立体图，具有表现为收缩位置的伸缩地可延长的钩子，用来将装置悬挂于汽车的车体。
[0029]图7为图6中示出的装置的立体图，其中钩子在展开位置。
【具体实施方式】
[0030]与技术专家所普遍接受且实践中普遍认同的相反，快速地和安全地给具有至少100F总容量和12V标称充电电压的汽车行业的超级电容器组充电和放电，不使用昂贵而体积庞大的电压交换调整器，而是简单地使用无源低成本组件是可能的。
[0031]根据当前公开的充电/放电装置的一个基本实施例示于图1中。该装置基本上包括连接至电源的终端P0S的内部电气充电线，连接至接地端GND的内部电气接地放电线，连接至输出端UCAP的内部电气输出线，插入所述的内部电气输出线的无源双极电阻电路D、RP，以及开-关-开拨动开关SW。在第一极限位置0N1，开关SW通过在供电端P0S和输出端UCAP之间流通电流将充电线连接至输出线以对连接至其的超级电容器组充电；在中间位置0FF，如图中所示，它使内部电气线互相隔离；在第二极限位置0N2，它通过在输出端UCAP和装置的接地端GND之间流通电流使输出线连接至接地放电线以对超级电容器组放电。
[0032]根据本公开内容的装置在完全安全的条件下对无源双极电阻电路上的超级电容器组进行充电，而不使用有源的和无源的交换调整器，可能也在充电/放电状态提供全部的综合信息。
[0033]本申请已经发现，通过图1中示出，其无源双极电阻电路具有由介于0.lOhms和lOOhms之间组成的总体等效电阻Req且具有安装在散热器上的功率电阻器的装置可以实现在操作者完全安全的情况下超级电容器组的充电/放电操作。出人意料地，已经通过实验证明的是，通过无源双极电阻电路构成的工作原型可以承受应用于汽车领域的超级电容器组的指数充电/放电电流，而不因为充电/放电电流损害到超级电容器本身，并且以一种极为简单、可控和安全的方式，对操作者和装置没有损伤。
[0034]由于双极电阻电路所消耗的功率与其总体等效电阻Req成反比，后者将选择为不小于0.lOhms的合适尺寸。最小值由申请人考虑到应用于汽车行业的超级电容器组具有12V标称充电电压确定。在总体等效电阻Req小于上面确定地最小值时，双极电阻电路的功率消耗将远大于一千瓦，这将