一种充电装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种充电装置，包括充电电路和超级电容储能组件；所述充电电路将外部输入的交流电流转换为直流电流后，输送到所述超级电容储能组件内；所述超级电容储能组件包括N个超级电容储能单元和2N个转换开关。本实用新型在外界有交流电流输入时，通过转换开关将超级电容储能单元串联，以对超级电容储能单元以高压、相对较小电流方式充电，整个电路无需经过降压环节，即达到快速充电的效果；而充电电流的减少，也减少了充电装置内部电流母线和关键开关器件的额定电流，降低充电装置的体积和电路复杂程度。
【专利说明】
一种充电装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及超级电容充电技术领域，尤其涉及一种超级电容的充电装置。
【背景技术】
[0002]传统的铅酸蓄电池、锂离子蓄电池等储能电池均以化学方式储能，其储能过程也是一个化学反应过程，因此，现有的各种充电装置通常是根据蓄电池的电特性、化学特性等而专门为它们设计的。
[0003]超级电容作为一种新型的充电装置，它的储能过程完全是一种电荷堆积的过程，其充电电流可以很大，可达到化学电池的几百倍甚至上千倍，而且具有充电速度快的特点。而以传统电池方式制作的以超级电容为核心的充电装置，并不能很好的发挥超级电容快速充电的优势。
[0004]目前也有一些改进的以超级电容为核心的充电装置，为了达到快速给超级电容充电的目的，通过加大充电电流的方法来提高充电速度。但是，这种充电装置的工作电流越大，工作母线、开关组件等系列的额定电流也越大，进而使得充电装置的结构越来越复杂，体积也越来越大，从而使得价格也越来越昂贵。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种体积小、电路结构简单、充电效率高的充电装置。
[0006]本实用新型是通过以下技术方案实现的:一种充电装置，包括充电电路和超级电容储能组件;所述充电电路将外部输入的交流电流转换为稳定的直流电流后，输送到所述超级电容储能组件内；所述超级电容储能组件包括N个超级电容储能单元和2N个转换开关；通过所述转换开关，以使该N个超级电容储能单元在无交流电流输入时并联连接，在有交流电流输入时串联连接;其中N〉I，且N为整数。
[0007]相比于现有技术，本实用新型在外界有交流电流输入时，通过转换开关将超级电容储能单元串联，以对超级电容储能单元高压、相对较小电流方式充电，整个电路无需经过降压环节，即达到快速充电的效果;而充电电流的减少，也减少了充电装置内部电流母线和关键开关器件的额定电流，降低充电装置的体积和电路复杂程度。
[0008]进一步地，每个超级电容储能单元的两端分别连接所述转换开关;且在无交流电流输入时，通过所述转换开关将相邻的超级电容储能单元的正极相连，相邻的超级电容储能单元的负极相连，以使该N个超级电容储能单元并联;在有交流电流输入时，通过所述转换开关将相邻的超级电容储能单元中的一个超级电容储能单元的正极与另一个超级电容储能单元的负极相连，以使该N个超级电容储能单元串联。充电时，通过转换开关将N个超级电容储能单元串联，使得在同等功率情况下，本实用新型的充电装置的充电电压提高N倍，充电电流可减少到原来的N分之一，且以N倍电压、相同的充电电流充电时，充入超级电容储能组件同等能量所需时间将会减小到原来所需时间的N分之一，开辟了一条提高超级电容储能组件充电速度的新路径。
[0009]进一步地，所述转换开关包括定触点、弹片、第一动触点和第二动触点；所述弹片一端固定在所述定触点上，另一端根据外部有无输入交流电路而与所述第一动触点或第二动触点连接。根据所述外部输入交流电路的有无，所述弹片可实现第一动触点和第二动触点的自动连接转换，以将N个超级电容储能单元串联或并联连接。
[0010]进一步地，所述充电电路包括限流电路、整流电路、和滤波稳流电路;所述限流电路用于控制充电电流的大小，外部输入的交流电流通过所述限流电路后，输送到所述整流电路内；所述整流电路将交流电流转换为直流电流后，输送到所述滤波稳流电路内；所述滤波稳流电路对电流进行滤波后，向所述超级电容储能组件输送稳定的直流电流。
[0011]进一步地，所述充电电路还包括受控开关和过压分流与保护电路;所述受控开关设置在所述整流电路和滤波稳流电路之间;所述过压分流与保护电路用于对滤波稳流电路的过压脉冲进行分流，同时检测所述超级电容储能组件的总电压，并在超级电容储能组件的电压达到设定的电压时，发送信号关断所述受控开关，以停止向超级电容储能组件充电。
[0012]进一步地，所述充电电路还包括一指示灯;所述指示灯与所述过压分流与保护电路连接，并在超级电容储能组件的电压达到设定的电压时开启，以指示充电装置充满。
[0013]为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
【附图说明】
[0014]图1时本实用新型实施例中充电装置的原理图；
[0015]图2是本实用新型实施例中超级电容储能组件的连接示意图。
【具体实施方式】
[0016]请同时参阅图1和图2，图1时本实用新型实施例中充电装置的原理图；图2是本实用新型实施例中超级电容储能组件的连接示意图。
[0017]本实施例的充电装置包括充电电路I和超级电容储能组件2。所述充电电路I将外部输入的交流电流转换为稳定的直流电流后，输送到所述超级电容储能组件2内。所述超级电容储能组件2包括N个超级电容储能单元21和2N个转换开关22。通过所述转换开关22，以使该N个超级电容储能单元21在无交流电流输入时并联连接，在有交流电流输入时串联连接;其中N>1，且N为整数。
[0018]所述充电电路I包括限流电路11、整流电路12、受控开关13、滤波稳流电路14、过压分流与保护电路15和指示灯16。所述限流电路11用于控制充电电流的大小，外部输入的交流电流通过所述限流电路11后，输送到所述整流电路12内。所述整流电路12将交流电流转换为直流电流，并通过所述受控开关13，输送到所述滤波稳流电路14内。所述滤波稳流电路14对电流进行滤波后，向所述超级电容储能组件2内输送稳定的直流电流。所述过压分流与保护电路15用于对滤波稳流电路14的过压脉冲进行分流，同时检测所述超级电容储能组件2的总电压，并在超级电容储能组件2的电压达到设定的电压时，发送信号关断所述受控开关13，以停止向超级电容储能组件2充电。所述指示灯16与所述过压分流与保护电路15连接，并在超级电容储能组件2的电压达到设定的电压时开启，以指示充电装置充满。
[0019]所述超级电容储能组件2设有充电端口和放电端口；所述充电端口用于与充电电路连接，用于本身充电；所述放电端口用于与外部待充电设备连接，用于放电，即以给外部待充电设备充电。
[0020]所述超级电容储能组件2中，每个超级电容储能单元21的两端分别连接所述转换开关22;且在无交流电流输入时，通过所述转换开关22将相邻的超级电容储能单元21的正极相连，相邻的超级电容储能单元21的负极相连，以使该N个超级电容储能单元21并联。在有交流电流输入时，通过所述转换开关22将相邻的超级电容储能单元中的一个超级电容储能单元21的正极与另一个超级电容储能单元21的负极相连，以使该N个超级电容储能单元21串联。
[0021]所述转换开关22包括定触点J、弹片S、第一动触点NC和第二动触点NO;所述弹片S一端固定在所述定触点J上，另一端根据外部有无输入交流电路而与所述第一动触点NC或第二动触点NO连接。本实施例中，所述转换开关22为单刀双位开关。
[0022]当外部输入220伏交流电源时，对于一个标称为48伏的超级电容储能组件2，可以由4个小的超级电容储能单元21组成，所述4个超级电容储能单元21串联连接，且在同样的充电电流情况下，充电时间将缩小到原来四分之一。由于充电电压升高了四倍，在相同输入功率的情况下，充电电流可以减小到原来的四分之一，对充电装置带来的有益之处是整个充电回路的线径可以减小、关键开关的额定电流可以减小。同样，整个充电装置的电热效应会减小，延长整个设备的寿命。同理，对于一个标称为24伏的超级电容储能组，可以由8个小的超级电容储能单元21组成，所述8个超级电容储能单元21串联连接，在同样的充电电流情况下，充电时间将缩小到原来的八分之一。
[0023]初始使用时，外部无交流电流输入，2N个转换开关22的弹片S均与第一动触点NC连接，进而将相邻的超级电容的同极端相连，从而使该N个超级电容储能单元21并联连接。当外部有交流电流输入时，2N个转换开关22的弹片S均转换成与第二动触点NO连接，进而将相邻的超级电容的其中一个异极端相连，从而使该N个超级电容储能单元21串联连接，实现对充电装置的快速充电。
[0024]相比于现有技术，本实用新型在外界有交流电流输入时，通过转换开关将超级电容储能单元串联，以对超级电容储能单元高压、相对较小电流方式充电，整个电路无需经过降压环节，即达到快速充电的效果;而充电电流的减少，也减少了充电装置内部电流母线和关键开关器件的额定电流，降低充电装置的体积和电路复杂程度。同时在外界无交流电流输入时，通过转换开关将超级电容储能单元并联，实现了低压大电流的储电和放电。
[0025]进一步地，在同等功率情况下，本实用新型的充电装置的充电电压提高N倍，充电电流可减少到原来的N分之一，且以N倍电压、相同的充电电流充电时，充入超级电容储能组件同等能量所需时间将会减小到原来所需时间的N分之一，开辟了一条提高超级电容储能组件充电速度的新路径。
[0026]本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。
【主权项】
1.一种充电装置，其特征在于，包括充电电路和超级电容储能组件;所述充电电路将外部输入的交流电流转换为稳定的直流电流后，输送到所述超级电容储能组件内；所述超级电容储能组件包括N个超级电容储能单元和2N个转换开关;通过所述转换开关，以使该N个超级电容储能单元在无交流电流输入时并联连接，在有交流电流输入时串联连接;其中N〉I，且N为整数。2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，每个超级电容储能单元的两端分别连接所述转换开关;且在无交流电流输入时，通过所述转换开关将相邻的超级电容储能单元的正极相连，相邻的超级电容储能单元的负极相连，以使该N个超级电容储能单元并联;在有交流电流输入时，通过所述转换开关将相邻的超级电容储能单元中的一个超级电容储能单元的正极与另一个超级电容储能单元的负极相连，以使该N个超级电容储能单元串联。3.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，所述转换开关包括定触点、弹片、第一动触点和第二动触点；所述弹片一端固定在所述定触点上，另一端根据有无输入交流电路而与所述第一动触点或第二动触点连接。4.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述充电电路包括限流电路、整流电路、和滤波稳流电路;所述限流电路用于控制充电电流的大小，外部输入的交流电流通过所述限流电路后，输送到所述整流电路内；所述整流电路将交流电流转换为直流电流后，输送到所述滤波稳流电路内；所述滤波稳流电路对电流进行滤波后，向所述超级电容储能组件输送稳定的直流电流。5.根据权利要求4所述的充电装置，其特征在于，所述充电电路还包括受控开关和过压分流与保护电路;所述受控开关设置在所述整流电路和滤波稳流电路之间；所述过压分流与保护电路用于对滤波稳流电路的过压脉冲进行分流，同时检测所述超级电容储能组件的总电压，并在超级电容储能组件的电压达到设定的电压时，发送信号关断所述受控开关，以停止向超级电容储能组件充电。6.根据权利要求5所述的充电装置，其特征在于，所述充电电路还包括一指示灯;所述指示灯与所述过压分流与保护电路连接，并在超级电容储能组件的电压达到设定的电压时开启。7.根据权利要求3所述的充电装置，其特征在于，所述转换开关为单刀双位开关。
【文档编号】H02J7/04GK205725114SQ201620443613
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】刘超英, 刘泳澎, 谢前飞, 马彦斌, 刘习文
【申请人】肇庆学院