专利名称：超级电容的均压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及新能源汽车、特种车辆电控系统，尤其是该类车辆启动供电系统中使用的超级电容的均匀技术。
背景技术：
随着环境问题的突出要求以及新技 术的发展，新能源汽车、特种车辆应运而生，这些车辆启动供电系统大量使用超级电容来解决瞬间大功率问题，从而大幅提高蓄电池使用寿命，针对超级电容的均压技术是目前急需解决的问题。在超级电容均压技术中，常用的均压方法是限幅型均压电路，采用电阻分压超级电容电压与设置的保护点进行比较，通过比较电路翻转控制放电电路进行均压。其缺点一是均压范围窄，只有在超级电容均压点到后才对其均压，在充电的大部分过程中均压电路是不工作的；二是均压效果差，当超级电容在大电流充电过程中，均压电路的均压速度太慢，会使超级电容很快就进入过压保护，使超级电容大电流充放电使用受到限制。
发明内容本实用新型的目的是提供一种可靠的宽范围超级电容的均压装置，通过采样超级电容的电压，在工作电压范围内全程实施均压，加长了均压时间，降低了均压电流，有利于均压电路的热设计和提高可靠性。为实现上述发明目的，本实用新型的技术方案如下一种超级电容的均压装置，其特征在于取样调理单元的输入端采集超级电容电压，经差分放大后接至信号处理控制单元，处理控制单元输出控制信号控制均压执行单元，均压执行单元控制超级电容均压。本实用新型具有以下优点1、适用不同电压等级的超级电容串联均压。根据串联超级电容数量选择均压电路的路数即可；2、均压范围宽，超级电容电压超过IV后，均压电路就可以工作；3、可靠性高，均压时间长，可以适当降低均压电流，降低均压电路热容量设计，降低了均压电路温升，提高了可靠性。
图I是本实用新型的原理框图；图2是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
结合图1、2，一种超级电容的均压装置，取样调理单元10的输入端采集超级电容电压，经差分放大后接至信号处理控制单元20，处理控制单元20输出控制信号控制均压执行单元30，均压执行单元30控制超级电容均压。更为具体的方案是，所述的取样调理单元10包括运放器，运放器包括运放N1A、运放N1B，经过运放N1A、运放NlB差分取样和放大后由运放NlB输出端接至信号处理控制单元20的AD输入端。包括有精密电阻和精密运放组成的差分和放大电路，超级电容电压通过差分放大电路接入单片机AD采样口，信号处理控制单元20可以采用单片机，单片机I/O 口接光耦的控制口，光耦的输出控制放电电路的驱动三极管，驱动三极管直接驱动放电三极管对超级电容进行均压。具体方案是，处理控制单元20的输出端接构成均压执行单元30的光耦N3的输入端，均压执行单元30还包括与光耦N3的输出端相连的 三极管VTl、三极管VT2，三极管VTl的E极接到三极管VT2的B极，三极管VT2的E接到超级电容的负极。结合图2具体说明电路原理，超级电容正极接电阻R1，电阻Rl另一端接到运放NlA的5脚、电阻R2及二极管Dl正极，R2另一端接地，二极管Dl负极接到5V电源正极；超级电容负极接到电阻R3，电阻R3另一端接到运放NlA的放6脚、电阻R5及二极管D2正极，二极管D2负极接到5V电源正极，电阻R5再接到运放NlA输出端7脚和电阻Rll ;运放NlA电源输入正极8脚接5V电源正极，运放NlA电源输入地4脚接5V电源的地，电容Cl接到5V电源正负极；电阻Rll的另一端接到运放NlB同向输入端3脚和电容C2，电容C2的另一端接到5V电源的地和电阻R6，电阻R6的另一端接到运放NlB反向输入端2脚和电阻R7，电阻R7另一端接到运放NlB输出端I脚和电阻R12，电阻R12的另一端接到双向TVS管N4的3脚、电容C3及构成处理控制单元(20)的单片机N2的26脚，双向TVS管N4的2脚和I脚分别接到电源3. 3V电源的正极和地，电容C3的另一端接3. 3V电源的地，其中5V电源和3. 3V电源共地。所述的光耦N3的4脚接电阻R8，电阻R8另一端接到超级电容的正极，光耦N3的3脚接VTl的B和电阻R9，电阻R9另一端接到超级电容的负极，三极管VTl的C、三极管VT2的C和电阻RlO相连，电阻RlO另一端接到超级电容的正极，三极管VTl的E接到三极管VT2 的 B。本实用新型取样调理单元10可以选用精密电阻及精密运放0PA2365，经差分取样和放大后，送到10位AD采样单片机P89LPC938FDH，采样超级电容电压低于IV，FD为0，放电三极管截止，不进行均压动作；当采样超级电容电压超过IV且串联超级电容的电压不相等，将相应FD置I对超级电容电压高的进行均压，从而实现宽范围的动态均压。以下简述本实用新型的工作原理超级电容C的电压经电阻R1、R2、R3、R5，二极管Dl、D2和运放NlA差分采样，差分取样超级电容电压再经电阻R11、R6、R7，电容C2、和运放NlB比例放大，差分、比例放大后超级电容电压值经电阻R12、电容C3送到10位AD采样精度单片机N2，单片机N2采样超级电容电压低于IV或者超级电容无不均压情况，FD为1，放电管VTl和VT2截止，不进行均压动作；当单片机N2采样超级电容电压超过IV且串联超级电容的电压不相等，将FD置0，通过电阻R4、R8、R9、R10、光耦N3开通放电管VTl和VT2，对超级电容电压高的进行均压，从而实现宽范围的动态均压。
权利要求1.一种超级电容的均压装置，其特征在于取样调理单元(10)的输入端采集超级电容电压，经差分放大后接至信号处理控制单元(20)，处理控制单元(20)输出控制信号控制均压执行单元(30 )，均压执行单元(30 )控制超级电容均压。
2.根据权利要求I所述的超级电容的均压装置，其特征在于所述的取样调理单元(10)包括运放器,运放器包括运放N1A、运放NlB,经过运放N1A、运放NlB差分取样和放大后由运放NlB输出端接至信号处理控制单元(20)的AD输入端。
3.根据权利要求I或2所述的超级电容的均压装置，其特征在于处理控制单元(20)的输出端接构成均压执行单元(30)的光耦N3的输入端，均压执行单元(30)还包括与光耦N3的输出端相连的三极管VTl、三极管VT2，三极管VTl的E极接到三极管VT2的B极，三极管VT2的E接到超级电容的负极。
4.根据权利要求2所述的超级电容的均压装置，其特征在于超级电容正极接电阻R1，电阻Rl另一端接到运放NlA的5脚、电阻R2及二极管Dl正极，R2另一端接地，二极管Dl负极接到5V电源正极；超级电容负极接到电阻R3，电阻R3另一端接到运放NlA的放6脚、电阻R5及二极管D2正极，二极管D2负极接到5V电源正极，电阻R5再接到运放NlA输出端7脚和电阻Rll ;运放NlA电源输入正极8脚接5V电源正极，运放NlA电源输入地4脚接5V电源的地，电容Cl接到5V电源正负极；电阻Rl I的另一端接到运放NlB同向输入端3脚和电容C2，电容C2的另一端接到5V电源的地和电阻R6，电阻R6的另一端接到运放NlB反向输入端2脚和电阻R7，电阻R7另一端接到运放NlB输出端I脚和电阻R12，电阻R12的另一端接到双向TVS管N4的3脚、电容C3及构成处理控制单元(20)的单片机N2的26脚，双向TVS管N4的2脚和I脚分别接到电源3. 3V电源的正极和地，电容C3的另一端接3.3V电源的地，其中5V电源和3. 3V电源共地。
5.根据权利要求3所述的超级电容的均压装置，其特征在于所述的光耦N3的4脚接电阻R8，电阻R8另一端接到超级电容的正极，光耦N3的3脚接VTl的B和电阻R9，电阻R9另一端接到超级电容的负极，三极管VTl的C、三极管VT2的C和电阻RlO相连，电阻RlO另一端接到超级电容的正极，三极管VTl的E接到三极管VT2的B。
专利摘要本实用新型涉及新能源汽车、特种车辆电控系统，尤其是该类车辆启动供电系统中使用的超级电容的均匀技术。本实用新型在取样调理单元的输入端采集超级电容电压，经差分放大后接至信号处理控制单元，处理控制单元输出控制信号控制均压执行单元，均压执行单元控制超级电容均压。本实用新型适用不同电压等级的超级电容串联均压。根据串联超级电容数量选择均压电路的路数即可；2、均压范围宽，超级电容电压超过1V后，均压电路就可以工作；3、可靠性高，均压时间长，可以适当降低均压电流，降低均压电路热容量设计，降低了均压电路温升，提高了可靠性。
文档编号H02J15/00GK202444331SQ20112056455
公开日2012年9月19日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者张红, 彭松柏, 顾进超, 马兰新 申请人:合肥同智机电控制技术股份有限公司