专利名称：一种超级电容自动平衡控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电学领域，尤其涉及电容组，特别是一种超级电容自动平 衡控制系统。
背景技术：
超级电容可用于储存电能。现有技术中，为了累积较多能量和较高电 压，经常将多个超级电容串联成组，以得到600V以上的电压。但是随着 充放电过程的反复，各个单体超级电容之间的容量不一致，在高压系统中 会产生超级电容的损坏，包括爆炸和燃烧。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超级电容自动平衡控制系统，所述的这种 一种超级电容自动平衡控制系统要解决现有技术的超级电容组中单体超级 电容之间容量不一致的技术问题。
本发明的这种超级电容自动平衡控制系统由驱动选择单元、电压测量 单元、驱动升压单元、驱动开关单元和限流回馈单元构成，其中，所述的 驱动选择单元的输出端与电压测量单元、驱动开关单元连接，电压测量单 元的输出端与驱动升压单元连接，驱动升压单元的输出端与驱动开关单元 连接，限流反馈单元的输入端与驱动开关单元的输出端连接，限流反馈单 元的输出端与驱动升压单元连接，限流反馈单元与电压测量单元连接，电 压测量单元和驱动升压单元之间还设置有一个发光指示电路，驱动选择单 元由光纤信号接收器和一个第一 MOS管连接构成，电压测量单元由电压检 测芯片、电容器和可变电阻器连接构成，驱动升压单元由直流-直流转换器 和外围电容器、电感器和一个稳压二极管连接构成，驱动开关单元由至少 一个第二 MOS管构成，限流回馈单元由三极管和电流取样电阻器连接构成。
进一歩的，所述的驱动开关单元由两个第二 M0S管并联构成。进一步的，所述的发光指示电路由 一个三极管、 一个电阻器和一个发 光二极管连接构成。具体的，所述的光纤信号接收器采用R2521集成电路，第-M0S管采 用NTR4101PT1G型号。所述的电压检测芯片采用STM1061N集成电路。直流 -直流转换器采用MAX761集成电路。所述的第二M0S管均采用F3415S型号。光纤信号接收器R2521集成电路和NTR4101PT1G型M0S管的连接方式 采用现有技术中的公知方案，电压检测芯片STM1061N集成电路和电容器、 可变电阻器的连接方式采用现有技术中的公知方案。直流-直流转换器 MAX761集成电路和外围电容器、电感器和稳压二极管的连接方式采用现有 技术中的公知方案，F3415S型M0S管的连接方式采用现有技术中的公知 方案。本发明的工作原理是将第一 M0S管和电路的接地端的分别接到一个 单体超级电容的两端，光纤信号接收器和MOS开关管构成开关，光纤信号 接收器接受外部的光纤感光信号，当有信号时，激活整个电路，没有信号 允许时，电路处于关闭状态，功耗为零，当光纤讯号允许时，第一M0S开 关管被开通，整个电路开始工作。可变电阻器、电容器和电压测量芯片构 成电压自动检测部分，通过可变电阻器的调节，可以使电压测量芯片输出 控制在所需要的设定点，当电压测量芯片被启动时，电压测量芯片的l脚 输出高电平，通过一个三级管，输出为低电平，这个低电平输出给下一级 电路，形成了一个开关讯息。收到上述开关讯息的直流-直流转换器，在器 外围连接的电容器、电感器、稳压二极管和电阻器的共同配合下产生12 伏的正电压，这个电压可保证下级的M0S管开关电路的开通。M0S管开关 电路被开通后，将兆欧级的电阻器下降为毫欧级，形成一个很大的电流释 放环节，使电容两端趋近平衡，释放的目标为下一个单体超级电容，最终 实现整组超级电容中各个单体的均衡。为了分散功耗，本发明采用2个M0S 管并联。开通后的电流将以大泄流的方式释放，如果没有闭环控制，将损.坏其驱动管，三极管和电流取样电阻器和一个电容器构成负反馈电路，当 电流大时，能有效抑制MOS管的无序上升。三极管、电阻器和发光二极管 构成电路动作的指示环节，当电路启动时发光二极管即亮，反之侧暗。进 一步的，本发明加工成小型印板，将其安装在超级电容的模块中，能实现48伏模块和125伏模块内的自动平衡。本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明利用驱动选 择单元、电压测量单元、驱动升压单元、驱动开关单元和限流回馈单构成 超级电容单体容量的自动平衡控制装置，当串联过程的超级电容发生容量 不一致时，通过检测电路检测出电压差异，测量到较高的电压时，通过驱 动开关单元将电流释放，释放的目标为下一个超级电容，最终实现整组超 级电容各个单体的均衡。稳定性好，使用方便。
图1是本发明的一种超级电容自动平衡控制系统的原理框图。图2是本发明的一种超级电容自动平衡控制系统的电路结构图。
具体实施例方式实施例1:如图1和图2所示，本发明的一种超级电容自动平衡控制系统由驱动 选择单元l、电压测量单元2、驱动升压单元3、驱动开关单元4和限流回 馈单元5构成，所述的驱动选择单元1与超级电容组6的- 个单体电容的 两极相连，所述的电压测量单元2与所述的驱动选择单元1相连，所述的 电压测量单元2的输出端与所述的驱动升压单元3相连，所述的电压测量 单元2和驱动升压单元3之间还设置有一个发光二极管81，所述的驱动升 压单元3的输出端与所述的驱动开关单元4相连，所述的限流反馈单元5 的输入端与所述的驱动开关单元4的输出端相连，所述的限流反馈单元5 的输出端与所述的驱动升压单元3相连，整个电路通过TPl+和TP2-接入超 级电容组6的一个单体的两极，通过驱动选择单元1的选择在电路中形成释放电流I。进一步的，所述的驱动选择单元1由光纤信号接收器11和M0S开关管 12构成。光纤信号接收器ll接受外部的光纤感光信号，当有信号时，才 会激活整个电路，当没有信号允许时，本电路处于关闭状态，功耗为零， 当光纤讯号允许时，12被开通，整个电路开始工作。进一步的，所述的驱动选择单元1由R2521型号光纤信号接收器和 NTR4101PT1GMOS型号开关管构成。进一步的，所述的电压测量单元2由电压检测芯片23和可变电阻器 21构成，在电压测量回路中还设置有一个电容器22，通过可变电阻器21 的调节，可以使电压检测芯片23输出控制在所需要的设定点，当电压检测 芯片23被启动时，电压检测芯片23的OUT脚输出高电平，接通三极管24， 输出为低电平，这个低电平输出给下---级电路，形成了一个开关信号。进一步的，所述的驱动升压单元3由芯片35和外接电容31、电感器 32和一个稳压二极管33构成，芯片35的参考引脚与另一个电容34相连， 芯片35的电压输出端通过一个电阻器36与驱动开关单元4相连。进一步的，所述的驱动开关单元4由M0S管构成。进一步的，所述的驱动开关单元由M0S管41和M0S管42并联构成。进一步的，所述的限流回馈单元5由三极管52和电流取样电阻器51 构成，反馈电压通过另一个电阻器53和电容54的并联回路与所述的驱动开 关单元4的输入相连。具体的，发光二极管81构成本电路工作的指示环节。
权利要求
1.一种超级电容自动平衡控制系统，由驱动选择单元、电压测量单元、驱动升压单元、驱动开关单元和限流回馈单元构成，其特征在于所述的驱动选择单元的输出端与电压测量单元、驱动开关单元连接，电压测量单元的输出端与驱动升压单元连接，驱动升压单元的输出端与驱动开关单元连接，限流反馈单元的输入端与驱动开关单元的输出端连接，限流反馈单元的输出端与驱动升压单元连接，限流反馈单元与电压测量单元连接，电压测量单元和驱动升压单元之间还设置有一个发光指示电路，驱动选择单元由光纤信号接收器和一个第一MOS管连接构成，电压测量单元由电压检测芯片、电容器和可变电阻器连接构成，驱动升压单元由直流-直流转换器和外围电容器、电感器和一个稳压二极管连接构成，驱动开关单元由至少一个第二MOS管构成，限流回馈单元由三极管和电流取样电阻器连接构成。
2. 如权利要求l所述的一种超级电容自动平衡控制系统，其特征在于所述的驱动开关单元由两个第二 M0S管并联构成。
全文摘要
一种超级电容自动平衡控制系统，由驱动选择单元、电压测量单元、驱动升压单元、驱动开关单元和限流回馈单元构成，驱动选择单元的输出端与电压测量单元、驱动开关单元连接，电压测量单元的输出端与驱动升压单元连接，驱动升压单元的输出端与驱动开关单元连接，限流反馈单元的输入端与驱动开关单元的输出端连接，限流反馈单元的输出端与驱动升压单元连接，限流反馈单元与电压测量单元连接。当串联过程的超级电容发生容量不一致时，通过检测电路检测出电压差异，测量到较高的电压时，通过驱动开关单元将电流释放，释放的目标为下一个超级电容，最终实现整组超级电容各个单体的均衡。稳定性好，使用方便。
文档编号H02J15/00GK101621218SQ20081003993
公开日2010年1月6日 申请日期2008年6月30日 优先权日2008年6月30日
发明者乐 孙, 方翔宇, 陆政德 申请人:上海三玖电气设备有限公司