一种基于超级电容器的恒压源供电装置的制作方法

本实用新型涉及新能源领域的智能控制
技术领域：
，特别是涉及一种基于超级电容器的恒压源供电装置。
背景技术：
：超级电容器又称为电化学电容器，其性能介于化学电池和传统电容器之间，同时具有二者的一些特点。根据超级电容的储能机理不同可分为四种类型：双电层超级电容器（electricdoublelayercapacitors，简称edlc）；法拉第电容(又叫赝电容器，faradiccapacitor)；混合型电容（hybridcapacitor）和锂离子电容器（lithium-ioncapacitor）。超级电容器一般由电极、隔膜、正负极电极材料、电解液和铝塑包装膜组成。其中，隔膜位于两电极之间，浸在电解液中，起到阻止两电极之间的电子传导、防止内部短路的作用，同时能够使电解液中离子尽量自由地通过的作用；正负极由电极材料和集流体组成，常用的有炭基类电极材料、过渡金属氧化物、氢氧化物、硫化物、导电聚合物；电解液在很大程度上决定了超级电容器的电势窗口，进而影响到超级电容器的能量密度，也是超级电容器的一个重要的组成部分。不同的结构、电极材料及电解液、生产工艺等决定了其外部特性。比较而言，这四种超级电容器各有所长。双电层超级电容器的充放电过程是一种纯物理的吸附过程，所以充放速度最快，即功率密度大且寿命长；法拉第电容的能量密度大。超级电容器的研究源于上世纪60年代，并于80年代逐渐走向市场。自1957年申报的第一项超级电容专利以来，超级电容器的发展就不断推陈出新。在2000年之前，超级电容器研发的重点是对称型双电层电容器，2000年之后，超级电容器的研究重点又增加了新的储能机制和器件设计，目标是发展高电压和高能量密度的超级电容器。十年前研制出的超级电容器的单体容量1000f以下，能量密度(10～20wh/kg)远远低于常规蓄电池(100～150wh/kg)，这也是当时超级电容器在实际中难以获得广泛应用的瓶颈。五年前，超级电容器单体容量可达到万法拉级以上，能量密度和功率密度不断提升，最新的研究报道，在电极材料和工作机理方面有了新的突破，实验室已经研制出能量密度更高、寿命更长的新型超级电容器——其电极材料的能量密度已达到257wh/kg，最大功率密度超过30kw/kg，其充放循环15000次后，容量保持率达79.2%。该类型超级电容器的能量密度是目前超级电容器产品的10倍左右，成本约为目前超级电容器产品的十分之一，在车用动力储能系统和电网储能系统应用方面展示出巨大的技术优势和应用前景。尽管目前还处在研究阶段，但是可以肯定不久将进入市场、进入更广阔的应用领域，如军事、混合动力系统、风光电蓄能系统等，逐步成为储能的主要装置获得广泛应用。目前，关于超级电容器的研究主要集中在超级电容的电极材料和制备工艺方面，研究的焦点是超级电容器的性能指标，很少有关于超级电容器安全使用的研究。而超级电容器作为用电装置的能源，其自身的安全运行直接决定用电装置的性能，另一方面，超级电容器及其组件的成本较高。因此，在超级电容器电极材料及制备工艺研究不断深入、成果不断涌现的时候，研究超级电容广泛应用必须的安全技术对完善技术体系、充分发挥超级电容的作用、推动经济社会发展有着重要的现实意义。超级电容器的端电压和蓄电量成正比，当超级电容器作为电源为负载供电时，随着放电的进行其端电压将随之降低。在实际使用中存在三种情况：一是其端电压超过负载的额定电压的上限，二是满足负载对电源的需求，三是在工作过程中其端电压随着工作时间的推移而降低，甚至低于负载正常工作所需电源的下限电压。因此，超级电容器在作为电源为负载供电时，其输出电压的不稳定性可能导致负载无法可靠工作。技术实现要素：鉴于以上所述现有技术的缺陷和各种不足之处，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种基于超级电容器的恒压源供电装置，能够稳定地为负载供电。为实现上述目的，本实用新型提供一种基于超级电容器的恒压源供电装置，包括超级电容器、负载、检测电路、第一连接电路、第二连接电路、第三连接电路、以及控制器，所述检测电路与超级电容器相连、用于检测超级电容器的端电压，所述检测电路与负载相连、用于实测输出电压，所述第一连接电路、第二连接电路和第三连接电路并联连接在超级电容器和负载之间，所述第一连接电路上设置有相连的第一可控开关和降压开关电路，所述第二连接电路上设置有第二可控开关，所述第三连接电路上设置有相连的第三可控开关和升压开关电路，所述检测电路、第一可控开关、第二可控开关、以及第三可控开关都与控制器相连，所述控制器内预存有负载标准电压。进一步地，所述控制器与超级电容器相连。进一步地，还包括备用电池，所述备用电池与控制器相连。进一步地，还包括报警器，所述报警器与控制器相连。优选地，所述报警器为一声光报警器。本实用新型涉及的基于超级电容器的恒压源供电装置具有以下有益效果：本申请能够根据超级电容器的端电压的大小来选择是否降压或升压超级电容器的输出电压，从而稳定地为负载供电，保证负载可靠地工作。上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图对本专利进行详细说明。附图说明图1为本申请中基于超级电容器的恒压源供电装置的结构示意图。元件标号说明1超级电容器2负载3检测电路4第一可控开关5降压开关电路6第二可控开关7第三可控开关8升压开关电路9控制器具体实施方式下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细介绍。本实用新型提供一种基于超级电容器的恒压源供电装置，用于为用电负载2相连，将超级电容器1的输出电压转换为恒压源输出给用电负载2，保证用电负载2在超级电容器1的可工作期间内安全运行。如图1所示，本实用新型涉及的恒压源供电装置包括超级电容器1、负载2、检测电路3、第一连接电路、第二连接电路、第三连接电路、以及控制器9，所述检测电路3与超级电容器1相连、用于检测超级电容器1的端电压，所述检测电路3与负载2相连、用于实测输出电压，所述第一连接电路、第二连接电路和第三连接电路并联连接在超级电容器1和负载2之间，所述第一连接电路上设置有相连的第一可控开关4和降压开关电路5，所述第二连接电路上设置有第二可控开关6，所述第三连接电路上设置有相连的第三可控开关7和升压开关电路8，所述检测电路3、第一可控开关4、第二可控开关6、以及第三可控开关7都与控制器9相连，所述控制器9内预存有负载标准电压，负载标准电压也是负载2的正常工作电压、为一范围，两端分别为允许电压上限和允许电压下限。上述恒压源供电装置的工作原理如下：所述第一可控开关4、第二可控开关6和第三可控开关7都为无触点开关、都受控于控制器9，控制器9通过控制第一可控开关4、第二可控开关6和第三可控开关7的闭合和断开可实现第一连接电路、第二连接电路、第三连接电路的通断，从而实现超级电容器1通过第一连接电路、或第二连接电路、或第三连接电路为负载2提供电源，第一连接电路为降压连接电路，第二连接电路为正常连接电路，第三连接电路为升压连接电路。具体控制方式为：检测电路3检测超级电容器1的端电压、并将超级电容器1的端电压发送给控制器9；当控制器9判断超级电容器1的端电压大于负载标准电压的允许电压上限时，控制器9控制第一可控开关4闭合、第二可控开关6和第三可控开关7都断开，则超级电容器1通过第一连接电路与负载2相连，并经第一连接电路上的降压开关电路5降压转换后为负载2供电，超级电容器1处于降压供电状态。当控制器9判断超级电容器1的端电压等于负载标准电压时，控制器9控制第二可控开关6闭合、第一可控开关4和第三可控开关7都断开，则超级电容器1通过第二连接电路与负载2相连，超级电容器1的端电压不进行降压或升压转换，超级电容器1处于对负载2直接供电状态。当控制器9判断超级电容器1的端电压小于负载标准电压的允许电压下限时，控制器9控制第三可控开关7闭合、第一可控开关4和第二可控开关6都断开，则超级电容器1通过第三连接电路与负载2相连，并经第三连接电路上的升压开关电路8升压转换后为负载2供电，超级电容器1处于升压供电状态。因此，本申请能够根据超级电容器1的端电压的大小来选择是否降压或升压超级电容器1的输出电压，将超级电容器1转换为满足负载2需求的稳压源，从而稳定地为负载2供电，保证负载2可靠地工作；另外，超级电容器1作为稳压源具有过流保护的功能。进一步地，如图1所示，所述控制器9与超级电容器1相连，超级电容器1为控制器9提供电源，作为控制器9的主电源。另外，本实用新型涉及的恒压源供电装置还包括备用电池，所述备用电池与控制器9相连，备用电池也能为控制器9提供电源，作为控制电路启动时的短时电源，控制器9也可以根据超级电容器1和负载2的电压选择超级电容器1或备用电池作为自身的工作电源。进一步地，如图1所示，本实用新型涉及的恒压源供电装置还包括报警器，所述报警器与控制器9相连。当控制器9根据检测电路3反馈的超级电容器1的端电压来判断超级电容器1能量不足时，控制器9控制报警器报警，促使用户更换新的超级电容器1，使得本实用新型具有超级电容器1不能正常供电时自动报警的功能。优选地，所述报警器为一声光报警器。进一步地，所述超级电容器1的数量可以为一个，也可以为多个；当超级电容器1为多个时，则构成超级电容器组。所述降压开关电路5和升压开关电路8还都具有稳压功能，故降压开关电路5优选为一降压开关稳压电路，升压开关电路8优选为一升压开关稳压电路。综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值，实现对超级电容器的安全应用，促进超级电容新技术发展及成果的推广。以上对本实用新型实施例所提供的一种基于超级电容器的恒压源供电装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制，凡依本实用新型设计思想所做的任何改变都在本实用新型的保护范围之内。当前第1页12