一种法拉电容充电系统的制作方法

本发明涉及充放电技术领域，特别是涉及一种法拉电容充电系统。

背景技术：

法拉电容又称超级电容，是一种新型贮能设备，可以作为动力能量的贮存器。

法拉电容和其他电池相比，具有很多优良的特性，如能量密度高，大电流放电率可达90％以上；循环次数多，充电次数可达数万次甚至数十万次；充电速度快，充电时间特短，可以在数分钟内完成；允许大电流充电和放电；对温度耐受性强，可以在低温下正常工作；环保，生产、使用和报废过程中均没有污染，是一种清洁能源贮存器，因此广受青睐。

但是在使用法拉电容进行快速充电时，虽然充电时间短，但是充电电流大，对电网有很大的冲击，导致电网电压瞬间波动大，影响电网的稳定性，给网上的其他电器甚至通信设备带来严重的影响，因此，电网只允许缓慢充电，不允许大电流的快速充电，因此，不能有效发挥法拉电容的优势。

因此，如何实现在不影响电网稳定性的前提下，应用法拉电容进行快速充电，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种法拉电容充电系统，可以实现在不影响电网稳定性的前提下，应用法拉电容进行快速充电。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种法拉电容充电系统，包括：放电部和充电部；所述充电部包括第二法拉电容；所述放电部包括与电网连接，用于向所述第二法拉电容放电的第一法拉电容；其中，所述第一法拉电容的容量大于所述第二法拉电容的容量。

优选地，所述充电部还包括分别设置在所述第二法拉电容两端的充电电极；所述放电部还包括分别设置在所述第一法拉电容两端，用于与对应的充电电极电连接的放电电极。

优选地，所述放电部还包括设置在所述第一法拉电容和任一所述放电电极之间的第一开关；所述充电部还包括设置在所述第二法拉电容和任一所述充电电极之间的第二开关。

优选地，所述第一开关为第一接触器，所述放电部还包括用于控制所述第一接触器开闭，并对所述第一法拉电容进行状态监测、位置监测和通信处理的第一单片机，所述第一单片机与第一通信单元连接；所述第二开关为第二接触器，所述充电部还包括用于控制所述第二接触器开闭，并对所述第二法拉电容进行状态监测、位置监测和通信处理的第二单片机，所述第二单片机与第二通信单元连接。

优选地，所述放电部还包括设置在所述第一法拉电容和任一所述放电电极之间的单向可控硅，所述单向可控硅的控制端和所述第一单片机连接。

优选地，所述放电部还包括设置在所述第一法拉电容和任一所述放电电极之间的电感线圈。

优选地，所述放电部还包括与所述第一法拉电容连接，用于对所述第一法拉电容的能量进行DC/AC转换的DC/AC转换单元，与所述DC/AC转换单元连接的第一谐振单元；所述充电部还包括用于接收所述第一谐振单元发射电磁能量的第二谐振单元，与所述第二谐振单元连接用于将所述第二谐振单元接收的能量进行AC/DC转换的AC/DC转换单元，所述AC/DC单元的输出端和所述第二法拉电容连接。

优选地，所述放电部还包括与所述DC/AC转换单元连接，用于控制所述DC/AC转换单元运行，并对所述第一法拉电容进行状态监测和通信处理的第三单片机，所述第三单片机与第三通信单元连接；所述充电部还包括与所述AC/DC转换单元连接，用于控制所述AC/DC转换单元运行，并对所述第二法拉电容进行状态监测和通信处理的第四单片机，所述第四单片机与第四通信单元连接。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明所提供的一种法拉电容充电系统，包括：放电部和充电部；充电部包括第二法拉电容；放电部包括与电网连接，用于向第二法拉电容放电的第一法拉电容；其中，第一法拉电容的容量大于第二法拉电容的容量。在本发明的技术方案中，在放电部设置第一法拉电容，在应用时，先通过电网对第一法拉电容进行常规充电，即在保证电网稳定性的前提下对第一法拉电容进行充电，当用电设备需要进行充电时，只需将包括充电部的用电设备的第二法拉电容和充好一定电量的第一法拉电容进行对接，此时，第一法拉电容向第二法拉电容快速放电，第二法拉电容快速充电，从而实现对用电设备快速充电，第一法拉电容的容量大于第二法拉电容的容量，且第一法拉电容的电压高于第二法拉电容，以保证第一法拉电容可以向第二法拉电容供电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供的法拉电容充电系统结构示意图；

图2为本发明另一种具体实施方式所提供的法拉电容充电系统结构示意图；

图3为本发明再一种具体实施方式所提供的法拉电容充电系统结构示意图；

图4为本发明一种具体实施方式所提供的无线充电法拉电容充电系统结构示意图；

图5为本发明另一种具体实施方式所提供的无线充电法拉电容充电系统结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种法拉电容充电系统，可以实现在不影响电网稳定性的前提下，应用法拉电容进行快速充电。

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的法拉电容充电系统结构示意图。

本发明的一种具体实施方式提供了一种法拉电容充电系统，包括：放电部1和充电部2；充电部2包括第二法拉电容21；放电部1包括与电网连接，用于向第二法拉电容21放电的第一法拉电容11；其中，第一法拉电容11的容量大于第二法拉电容21的容量。

在本实施方式中，充电部设置在用电设备中以为用电设备提供电能，二放电部设置在充电设备中以为用电设备进行充电。在放电部设置第一法拉电容，在应用时，预先通过电网对第一法拉电容进行常规充电，即在保证电网稳定性的前提下对第一法拉电容进行充电，即此时是对第一法拉电容进行缓慢充电。当用电设备需要进行充电时，只需将包括充电部的用电设备的第二法拉电容和充好电量的第一法拉电容进行对接，此时，第一法拉电容向第二法拉电容快速放电，第二法拉电容快速充电，从而实现对用电设备快速充电，第一法拉电容的容量大于第二法拉电容的容量，由于第一法拉电容和电网连接，第一法拉电容处的电压高于第二法拉电容处的电压，以保证第一法拉电容可以向第二法拉电容供电。

请参考图2，图2为本发明另一种具体实施方式所提供的法拉电容充电系统结构示意图。

在上述实施方式的基础上，本发明的一种实施方式中，充电部2还包括分别设置在第二法拉电容21两端的充电电极22；放电部1还包括分别设置在第一法拉电容11两端，用于与对应的充电电极22电连接的放电电极12。

在本实施方式中，采用接触式快速放电/充电以使放电部对充电部进行放电。当需要对充电部进行充电时，使放电部的放电电极和充电部的充电电极对接，贮存在第一法拉电容中的电荷就会快速流向第二法拉电容内，具体的连接方法是第一法拉电容的正极和第二法拉电容的正极连接，第一法拉电容的负极和第二法拉电容的负极连接。

为了保证放电部对充电部放电过程的安全，放电部1还包括设置在第一法拉电容11和任一放电电极12之间的第一开关13；充电部2还包括设置在第二法拉电容21和任一充电电极22之间的第二开关23。其中，由于第一法拉电容和两个放电电极连接，因此，第一开关可以设置一个，也可以设置两个，当设置两个第一开关时，即在两个放电电极和第一法拉电容之间均设置第一开关。第二开关的设置原理如第一开关，在此不再赘述。当各放电电极和对应的充电电极接触良好时，再闭合第一开关和第二开关，开始为第二法拉电容充电。

请参考图3，图3为本发明再一种具体实施方式所提供的法拉电容充电系统结构示意图。

进一步地，在本发明的一种实施方式中，第一开关13为第一接触器，放电部1还包括用于控制第一接触器开闭并对第一法拉电容11进行状态监测、位置监测和通信处理的第一单片机14，第一单片机14与第一通信单元15连接；第二开关23为第二接触器，充电部2还包括用于控制第二接触器开闭，并对第二法拉电容21进行状态监测、位置监测和通信处理的第二单片机24，第二单片机24与第二通信单元25连接。

更进一步地，放电部1还包括设置在第一法拉电容11和任一放电电极12之间的单向可控硅16，单向可控硅16的控制端和第一单片机14连接。放电部1还包括设置在第一法拉电容11和任一放电电极12之间的电感线圈17。

在本实施方式中，设置第一开关和第二开关为接触器，并设置了相应的单片机进行控制，实现了控制的自动化。接触器在开通的瞬间可能会产生巨大的火花，此时，不仅会烧焦接触器的触点，还户产生火花干扰，在某些场所甚至会引起火灾，因此，在放电输出回路中串联一个单向可控硅，当该单向可控硅导通时，实现无火花放电。为了减轻第一法拉电容在放电时的大电流对第二法拉电容的冲击，因此在放电回路中串联一个电感线圈。

其中，充电部置于用电设备中，如电动汽车、电动AGV中；放电部设置在用电设备外，可以设置在充电桩等设备中。当放电部的放电电极和充电部的充电电极对齐电接触时，第一单片机和第二单片机分别启动对应的接触器，然后第一单片机控制单向可控硅导通，以使第一法拉电容开始放电，第二法拉电容开始充电。在第二法拉电容的充电过程中，第二单片机监测第二法拉电容的状态，并将其状态信息通过第二通信单元发送至第一通信单元，第一通信单元将获取的第二法拉电容的状态信息发送至第一单片机，当第二法拉电容达到额定的电压和容量时，第一单片机控制单向可控硅先关闭，然后第一单片机和第二单片机分别释放两个对应的接触器，完成充放电过程。

需要说明的是，第一单片机和第二单片机分别监测第一法拉电容和第二法拉电容的位置，以保证放电电极和充电电极成功对接，防止电极对接不成功而误进行充放电操作。

采用接触式快速放电/充电，即有线式充放电，电路简单，对第二法拉电容充电过程中损耗小、效率高。

请参考图4，图4为本发明一种具体实施方式所提供的无线充电法拉电容充电系统结构示意图。

在本发明的一种实施方式中，放电部1除却包括第一法拉电容11之外，还包括与第一法拉电容11连接，用于对第一法拉电容11的能量进行DC/AC转换的DC/AC转换单元18，与DC/AC转换单元18连接的第一谐振单元19；充电部2除却包括第二法拉电容21之外，还包括用于接收第一谐振单元19发射的电磁能量的第二谐振单元29，与第二谐振单元29连接用于将第二谐振单元29接收的能量进行AC/DC转换的AC/DC转换单元28，AC/DC单元28的输出端和第二法拉电容21连接。

在本实施方式中，采用无线充电的方式通过第一法拉电容向第二法拉电容供电。预先通过电网对第一法拉电容正常充电，以作备用。当需要对用电设备供电时，第一法拉电容中的能量经过DC/AC转换单元转换，经由第一谐振单元发射出去，然后，第二谐振单元接收该能量，并经由AC/DC转换单元贮存在第二法拉电容中，以实现对第二法拉电容的快速充电。

请参考图5，图5为本发明另一种具体实施方式所提供的无线充电法拉电容充电系统结构示意图。

在本发明的一种实施方式中，为了实现无线充电的自动化，放电部1还包括与DC/AC转换单元18连接，用于控制DC/AC转换单元18运行，并对第一法拉电容11进行状态监测和通信处理的第三单片机101，第三单片机101与第三通信单元102连接；充电部2还包括与AC/DC转换单元28连接，用于控制AC/DC转换单元28运行，并对第二法拉电容21进行状态监测和通信处理的第四单片机201，第四单片机201与第四通信单元202连接。

在本实施方式中，第四单片机监测第二法拉电容的充电状态，并将该状态信息通过第四通信单元发送至第三通信单元，第三通信单元将获取的该状态信息发送至第三单片机。当第二法拉电容达到额定的电压和容量时，第三单片机控制DC/AC转换单元停止运行，第四单片机控制AC/DC转换单元停止运行，以断开第一法拉电容对第二法拉电容的放电。

综上所述，本发明所提供的法拉电容充电系统，先对第一法拉电容按正常充电方式充电以作备用，在通过第一法拉电容对需要充电的第二法拉电容进行放电，以实现第二法拉电容的快速充电。实现了在不影响电网稳定性的前提下，应用法拉电容进行快速充电。当用电设备需要充电时，装配充电部的用电设备可以实现快速充电。

以上对本发明所提供的一种法拉电容充电系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。