一种超级电容器放电电路及新能源汽车的制作方法

本发明涉及一种超级电容器的放电电路及含有该放电电路的新能源汽车。

背景技术：

超级电容具有充放电速度快、充放电次数高、寿命长等优点，是能量转换效率高的功率型储能器，近年来广泛应用于新能源汽车、军事和各种机电设备上。在新能源汽车应用中，通过串并联的形式将超级电容进行组合以提高电压平台和储能容量，用于电机控制器驱动电机。

在新能源汽车发生故障需要对超级电容进行检修维护时，因超级电容组具有高电压平台，使得维修人员在检修维护过程中带电操作，人身安全得不到保障，因此需要对超级电容进行放电至安全电压才能进行相关工作。目前现有的新能源汽车用超级电容放电设备，有的结构复杂、体积较大，有的价格昂贵，有的放电速度慢、安全性不高。如附图1，为现有技术利用单一电阻耗能的超级电容放电电路，该电路放电速度慢，安全性不高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种能够功能实用、安全可靠、结构简单的超级电容器放电电路及含有该放电电路的新能源汽车。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术电路：

本发明提供一种超级电容器放电电路，包括电压比较单元、放电控制单元、放电电阻单元、总开关、正极接口以及负极接口；其中，电压比较单元、放电控制单元及放电电阻单元顺序连接；所述放电控制单元根据所述电压比较单元输出的电平高低来控制所述放电电阻单元形成不同阻值；所述放电电阻单元包括第一双刀双掷开关、第二双刀双掷开关以及第一电阻器至第六电阻器，所述第一电阻器和所述第三电阻器并联设置于第一节点和第二节点之间，所述第二电阻器和所述第四电阻器并联设置于所述第二节点和第三节点之间，所述第五电阻器和所述第六电阻器串联设置于所述第三节点和所述第二双刀双掷开关上端的第一静触点，所述第三节点与所述第一双刀双掷开关上端的第一静触点连接，所述第一双刀双掷开关下端的第二静触点及所述第一双刀双掷开关上端的第一动触点与所述总开关连接，所述第一节点、所述第一双刀双掷开关上端的第二动触点以及所述第二双刀双掷开关上端的第一动触点与所述超级电容负极连接，所述第二节点与所述第一双刀双掷开关下端的第二动触点及所述第二双刀双掷开关上端的第二动触点连接。

优选的，所述电压比较单元包括运算放大器和第七电阻器至第十电阻器，其中，所述第七电阻器和所述第九电阻器串联于所述正极接口和GND之间，所述第八电阻器和所述第十电阻器串联于所述电源和GND之间，所述运算放大器负向输入端连接所述第七电阻器和所述第九电阻器之间，所述运算放大器正向输入端连接所述第八电阻器和所述第十电阻器之间，所述运算放大器输出端连接所述放电控制单元。

优选的，所述放电控制单元包括晶体三极管、第十一电阻器、第十二电阻器、单刀单掷开关、第一继电器、第二继电器、第三继电器，其中，所述第十一电阻器连接在所述运算放大器输出端和所述晶体三极管的基极之间，所述晶体三极管的发射极接GND，所述第十二电阻器连接在所述运算放大器的输出端和GND之间，所述第三继电器连接在所述晶体三极管的集电极和所述电源之间，所述单刀单掷开关的动触点连接所述电源，所述第一继电器及所述第二继电器均连接在所述单刀单掷开关的静触点和GND之间，所述第一继电器用于控制所述第一双刀双掷开关，所述第二继电器用于控制所述第二双刀双掷开关，所述第三继电器用于控制所述单刀单掷开关。

优选的，所述第一电阻器至第四电阻器阻值相同，所述第五、第六电阻器阻值相同。

优选的，所述的晶体三极管为NPN型三极管。

优选的，所述的超级电容器放电电路包括电压表，所述电压表设置在所述超级电容正极接口、负极接口之间，用于实时显示超级电容电压。

优选的，所述的电源，是车载12V铅酸电池电源。

优选的，所述的总开关另一端连接所述正极接口。

优选的，所述第一电阻器至第四电阻器为1.5千瓦35欧姆电阻，所述第五、第六电阻器为1.5千瓦25欧姆电阻。

优选的，所述运算放大器型号为LM358。

本发明还提供一种包括超级电容器的新能源汽车，包括所述超级电容器放电电路，所述超级电容器放电电路包括电压比较单元、放电控制单元、放电电阻单元、总开关、正极接口以及负极接口；其中，电压比较单元、放电控制单元及放电电阻单元顺序连接；所述放电控制单元根据所述电压比较单元输出的电平高低来控制所述放电电阻单元形成不同阻值；所述放电电阻单元包括第一双刀双掷开关、第二双刀双掷开关以及第一电阻器至第六电阻器，所述第一电阻器和所述第三电阻器并联设置于第一节点和第二节点之间，所述第二电阻器和所述第四电阻器并联设置于所述第二节点和第三节点之间，所述第五电阻器和所述第六电阻器串联设置于所述第三节点和所述第二双刀双掷开关上端的第一静触点，所述第三节点与所述第一双刀双掷开关上端的第一静触点连接，所述第一双刀双掷开关下端的第二静触点及所述第一双刀双掷开关上端的第一动触点与所述总开关连接，所述第一节点、所述第一双刀双掷开关上端的第二动触点以及所述第二双刀双掷开关上端的第一动触点与所述超级电容负极连接，所述第二节点与所述第一双刀双掷开关下端的第二动触点及所述第二双刀双掷开关上端的第二动触点连接。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

本发明提供的超级电容器放电电路及含有该放电电路的新能源汽车，放电控制单元可以根据所述电压比较单元输出的电平高低来控制所述放电电阻单元形成不同阻值，从而使超级电容器可以保持较高功率放电，提高放电效率。本发明提供的超级电容器放电电路还具有结构简单、成本低、安全可靠等特点。

附图说明

附图1为现有技术利用单一电阻耗能的超级电容器放电电路图。

附图2为本发明的超级电容器放电电路的电路图。

附图3为本发明的超级电容器放电电路放电一阶段的放电电阻等效电路图。

附图4为本发明的超级电容器放电电路放电二阶段的放电电阻等效电路图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

图2为本发明的超级电容器放电电路的电路图。所述的超级电容器放电电路，包括电压比较单元100、放电控制单元200、放电电阻单元300、总开关400、正极接口500以及负极接口600，其中，电压比较单元100、放电控制单元200及放电电阻单元300顺序连接；所述放电控制单元200根据所述电压比较单元100输出的电平高低来控制所述放电电阻单元300形成不同阻值；所述放电电阻单元300包括第一双刀双掷开关K1、第二双刀双掷开关K2以及第一电阻器R1至第六电阻器R6，所述第一电阻器R1和所述第三电阻器R3并联设置于第一节点301和第二节点302之间，所述第二电阻器R2和所述第四电阻器R4并联设置于所述第二节点302和第三节点303之间，所述第五电阻器R5和所述第六电阻器R6串联设置于所述第三节点303和所述第二双刀双掷开关K2上端的第一静触点K21，所述第三节点303与所述第一双刀双掷开关K1上端的第一静触点K11连接，所述第一双刀双掷开关K1下端的第二静触点K12及所述第一双刀双掷开关K1上端的第一动触点K13与所述总开关400连接，所述第一节点301、所述第一双刀双掷开关K1上端的第二动触点K14以及所述第二双刀双掷开关K2上端的第一动触点K23与所述超级电容负极600连接，所述第二节点302与所述第一双刀双掷开关K1下端的第二动触点K16及所述第二双刀双掷开关K2上端的第二动触点K24连接。

所述电压比较单元100包括运算放大器U和第七电阻器R7至第十电阻器R10，其中，所述第七电阻器R7和所述第九电阻器R9串联于所述正极接口500和GND之间，所述第八电阻器R8和所述第十电阻器R10串联于所述电源和GND之间，所述运算放大器U负向输入端连接所述第七电阻器R7和所述第九电阻器R9之间，所述运算放大器U正向输入端连接所述第八电阻器R8和所述第十电阻器R10之间，所述运算放大器U输出端连接所述放电控制单元200。

所述放电控制单元200包括晶体三极管Q、第十一电阻器R11、第十二电阻器R12、单刀单掷开关K3、第一继电器J1、第二继电器J2、第三继电器J3，其中，所述第十一电阻器R11连接在所述运算放大器U输出端和所述晶体三极管Q的基极之间，所述晶体三极管Q的发射极接GND，所述第十二电阻器R12连接在所述运算放大器U的输出端和GND之间，所述第三继电器J3连接在所述晶体三极管Q的集电极和所述电源之间，所述单刀单掷开关K3的动触点K31连接所述电源，所述第一继电器J1及所述第二继电器J2均连接在所述单刀单掷开关K3的静触点和GND之间，所述第一继电器J1用于控制所述第一双刀双掷开关K1，所述第二继电器J2用于控制所述第二双刀双掷开关K2，所述第三继电器J3用于控制所述单刀单掷开关K3。

所述第一电阻器R1至第四电阻器R4阻值相同，所述第五电阻器R5及第六电阻器R6阻值相同。

所述的晶体三极管Q为NPN型三极管。

所述的电压表V，设置在所述的超级电容器正极接口500、负极接口600之间，用于实时显示所述超级电容器的电压。

所述的电源，是车载12V铅酸电池电源，为电路供电。

所述的总开关400另一端连接所述正极接口500。

所述的运算放大器型号为LM358。

所述的继电器可以为电压继电器或电流继电器。

所述的超级电容器放电电路根据所述运算放大器U正向输入端电压大于负向输入端电压时输出高电平，正向输入端电压小于负向输入端电压时输出低电平的原理，设置所述第七电阻R7器至第十电阻器R10合适阻值。

这里我们取所述第一电阻器R1至所述第四电阻器R4为1.5千瓦35欧姆电阻，所述第五电阻器R5及第六电阻器R6为1.5千瓦25欧姆电阻。所述第七电阻器R7至所述第十电阻器R10阻值分别为215千欧、10千欧、6千欧、10千欧，所述第十一电阻器R11阻值为2千欧，第十二电阻器R12阻值为20千欧。

当所述的超级电容器需要放电时，闭合所述总开关400，所述的超级电容器放电分为两个阶段，放电一阶段：所述超级电容器的电压高于221伏时，所述运算放大器U输出低电平，所述晶体三极管Q不导通，所述第三继电器J3不工作，所述单刀单掷开关K3不吸合，所述第一继电器J1不工作即所述第一双刀双掷开关K1不吸和，所述第一双刀双掷开关K1上端的第一静触点K11与所述第一双刀双掷开关K1上端的第一动触点K13连接，所述第一双刀双掷开关K1下端的第二静触点K12与所述第一双刀双掷开关K1下端的第一动触点K15连接；所述第二继电器J2不工作即所述第二双刀双掷开关K2不吸和，即所述所述第二双刀双掷开关K2上端的第一静触点K21与所述第二双刀双掷开关K2上端的第一动触点K23连接，所述第二双刀双掷开关K2下端的第二静触点K22与所述第二双刀双掷开关K2下端的第一静触点K25连接。此时，所述的放电电阻单元300以高电阻值对超级电容器进行放电，等效电路图如图3所示。放电二阶段：所述超级电容器的电压低于221伏时，所述运算放大器U输出高电平，驱动所述晶体三极管Q导通，所述第三继电器J3控制所述单刀单掷开关K3吸合，继而使所述第一继电器J1控制所述第一双刀双掷开关K1吸和，即所述第一双刀双掷开关K1上端的第一静触点K11与所述第一双刀双掷开关K1上端的第二动触点K14连接，所述第一双刀双掷开关K1下端的第二静触点K12与所述第一双刀双掷开关K1下端的第二动触点K16连接；所述第二继电器J2控制所述第二双刀双掷开关K2吸和，即所述所述第二双刀双掷开关K2上端的第一静触点K21与所述第二双刀双掷开关K2上端的第二动触点K24连接，所述第二双刀双掷开关K2下端的第二静触点K22与所述第二双刀双掷开关K2下端的第二静触点K26连接。此时，所述的放电电阻单元300以低电阻值对超级电容器进行放电，等效电路图如图4所示。如此，在所述超级电容器放电期间，所述放电电阻单元300大部分时间工作在高功率的区间，加快了所述超级电容器的放电速度。

本发明提出的一种新能源汽车，包括超级电容器以及超级电容器放电电路，包括电压比较单元100、放电控制单元200、放电电阻单元300、总开关400、正极接口500以及负极接口600，其中，电压比较单元100、放电控制单元200及放电电阻单元300顺序连接；所述放电控制单元200根据所述电压比较单元100输出的电平高低来控制所述放电电阻单元300形成不同阻值；所述放电电阻单元300包括第一双刀双掷开关K1、第二双刀双掷开关K2以及第一电阻器R1至第六电阻器R6，所述第一电阻器R1和所述第三电阻器R3并联设置于第一节点301和第二节点302之间，所述第二电阻器R2和所述第四电阻器R4并联设置于所述第二节点302和第三节点303之间，所述第五电阻器R5和所述第六电阻器R6串联设置于所述第三节点303和所述第二双刀双掷开关K2上端的第一静触点K21，所述第三节点303与所述第一双刀双掷开关K1上端的第一静触点K11连接，所述第一双刀双掷开关K1下端的第二静触点K12及所述第一双刀双掷开关K1上端的第一动触点K13与所述总开关400连接，所述第一节点301、所述第一双刀双掷开关K1上端的第二动触点K14以及所述第二双刀双掷开关K2上端的第一动触点K23与所述超级电容负极600连接，所述第二节点302与所述第一双刀双掷开关K1下端的第二动触点K16及所述第二双刀双掷开关K2上端的第二动触点K24连接。

当含有该放电电路的新能源汽车对所述超级电容器放电时，所述放电控制单元可以根据所述电压比较单元输出的电平高低来控制所述放电电阻单元形成不同阻值，从而使超级电容器可以保持较高功率放电，提高放电效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。