超级电容电路、充放电方法及电力集中器超级电容系统与流程

本技术涉及储能电源领域，具体而言，涉及一种超级电容电路、充放电方法及电力集中器超级电容系统。

背景技术：

1、超级电容器是能够快速存储和供应高功率电力的电化学装置，具有更高的能量密度和更低的电压限制。在实际应用的过程中，超级电容有可能存在受限于自身单体额定电压低，难以满足实际使用需求的情况。

2、目前的通常的做法是将多个超级电容以串联的方式形成超级电容组来提高超级电容电压级别。但是，在这种方式下对超级电容组中超级电压的一致性要求较高，通常会设置均压电路来保证各个超级电容的电压一致性，成本较高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例的目的在于提供一种超级电容电路、充放电方法及电力集中器超级电容系统，能够降低超级电容电路成本。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种超级电容电路，包括：多个超级电容和多个开关组；每个所述超级电容相应连接至少一个所述开关组；相邻两个所述超级电容通过所述开关组连接；其中，所述多个开关组配置为，通过断开或闭合各个所述多个开关组中的各个开关，控制所述多个超级电容串联或并联；所述超级电容电路在所述多个超级电容串联时放电，所述超级电容电路在所述多个超级电容并联时充电。

3、在上述实现过程中，通过设置多个开关组，且每个超级电容相应连接至少一个开关组，可以通过控制开关组中各个开关的断开或闭合来控制相应超级电容接入超级电容电路中的连接方式，以使得多个超级电容在并联时充电，串联时放电。即，该超级电容电路中的多个超级电容在充电时，相互独立充电，可以降低对各个超级电容的电压一致性要求，不需要设置均压电路，降低超级电容电路结构，降低超级电容电路成本。另外，该超级电容电路中的多个超级电容在放电时，各个超级电容可以释放到更低的电压，可以降低对单个超级电容的容量要求，降低单个超级电容的成本，进而超级电容电路整体成本。

4、在一个实施例中，所述开关组包括：第一开关、第二开关和第三开关；所述第一开关的第一端和所述第二开关的第一端连接前一相邻超级电容的正极；所述第三开关的第一端连接前一相邻超级电容相应的第三开关的第一端并接地；所述第一开关的第二端连接相应所述超级电容的正极；所述第二开关的第二端和所述第三开关的第二端连接相应所述超级电容的负极；其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关配置为通过其断开和闭合，以切换相应所述多个超级电容的连接方式。

5、在上述实现过程中，由于开关的结构简单，成本低，通过在各个开关组中设置第一开关、第二开关和第三开关，可以通过切换该第一开关、第二开关和第三开关中的断开和闭合状态进行切换相应的超级电容与其他超级电容以及该超级电容电路的连接方式，进而实现对超级电容电路中的多个超级电容的连接方式的切换，可以降低该超级电容电路的复杂度，同时降低成本。另外，通过第一开关、第二开关和第三开关配合还可以将异常的超级电容从超级电容电路中切除，避免异常超级电容影响其他正常超级电容，提高电路整体的稳定性和安全性。

6、在一个实施例中，其中，首个超级电容相应的所述开关组中仅包括所述第三开关；所述首个超级电容相应的所述第三开关的第一端连接后一相邻超级电容相应的第三开关的第一端并接地；所述首个超级电容相应的所述第三开关的第二端连接所述首个超级电容的负极；其中，所述首个超级电容相应的第三开关配置为通过其断开和闭合，以切换所述首个超级电容的连接方式。

7、在上述实现过程中，对于首个超级电容来说，仅需要考虑是否接入该超级电容电路，无需考虑与其他超级电容的连接方式，因而只需要设置第三开关，用于控制首个超级电容接入或断开与超级电容的连接，减少了首个超级电容相应的首个开关组的开关设置，进而降低了首个开关组的成本。

8、在一个实施例中，还包括：多个电压采样电路；每个电压采样电路并联设置在每个所述超级电容两端；其中，所述电压采样电路配置为检测相应的超级电容是否存在异常。

9、在上述实现过程中，通过为每个超级电容设置相应的电压采样电路，以用于采集每个超级电容的电压，进而判断相应超级电容是否存在异常，以监测各个超级电容是否存在异常，有利于及时将故障超级电容断开，提高超级电容电路整体的稳定性和安全性。

10、在一个实施例中，所述电压采样电路，包括：第一电阻、第二电阻和电容；所述第一电阻的第一端连接相应超级电容的正极；所述第二电阻的第一端连接所述第一电阻的第二端和所述电容的第一端；所述电容的第二端连接相应超级电容的负极和所述电容的第二端并接地；其中，所述第一电阻和第二电阻配置为对相应超级电容上的电压进行分压。

11、在上述实现过程中，通过设置第一电阻、第二电阻对相应超级电容上的电压进行分压，可以将超级电容的电压分压到adc采样模块能够处理的电压范围，防止电压过高损坏adc采样模块，提高电压采样电路的安全性和稳定性。

12、在一个实施例中，还包括：多个恒流限压电路；每个所述恒流限压电路的第一端连接外部电源，每个所述恒流限压电路的第二端连接相应超级电容的正极；所述恒流限压电路配置为限制进入相应超级电容的电压和电流。

13、在上述实现过程中，通过设置多个恒流限压电路，且每个恒流限压电路都相应连接一个超级电容，可以使得每个超级电容在充电时，都能保持恒定的充电电流以及能够承受的充电电压，提高超级电容充电安全性和稳定性。

14、第二方面，本技术实施例还提供一种电力集中器超级电容系统，包括：电源切换电路以及根据第一方面，或第一方面的任一种可能的实施方式中的超级电容电路；所述超级电容电路的一端连接外部电源；所述电源切换电路的一端连接所述超级电容电路的另一端和所述外部电源；所述电源切换电路的另一端连接电力集中器；其中，所述电源切换电路配置为切换所述超级电容电路或所述外部电源为所述电力集中器供电。

15、在上述实现过程中，通过设置电源切换电路，该电源切换电路通过切换外部电源和超级电容电路在不同情况下为电力集中器供电，以在外部电源异常时，可以通过超级电容电路为电力集中器供电，提高了电力集中器的供电稳定性。

16、第三方面，本技术实施例还提供一种超级电容电路充放电方法，包括：确定第一方面，或第一方面的任一种可能的实施方式中的超级电容电路中的多个超级电容中的异常超级电容；通过控制所述异常超级电容相应的开关组中的开关断开或闭合控制所述异常超级电容断开连接；根据所述超级电容电路的工作状态，控制除所述异常超级电容之外的正常超级电容相应的所述开关组中各个开关断开或闭合，以控制所述正常超级电容串联或并联；其中，所述超级电容电路在所述正常超级电容串联时放电，所述超级电容电路在所述正常超级电容并联时充电。

17、在上述实现过程中，在对该超级电容电路进行充电或放电时，先确定该超级电容电路中各个超级电容的异常情况，并将异常的超级电容从超级电容电路中切除，进而防止异常超级电容对该超级电容电路中其他正常超级电容的影响，提高该超级电容电路的安全性和稳定性。

18、在一个实施例中，当所述超级电容电路需要切换为充电状态的情况下，所述确定所述超级电容电路中的多个超级电容中的异常超级电容，包括：通过切换所述开关组中各个开关断开或闭合控制所述多个超级电容并联连接；根据并联连接中每个所述超级电容的电压信息确定所述多个超级电容中的异常超级电容。

19、在上述实现过程中，通过在超级电容电路中的各个超级电容处于并联状态时判断各个超级电容的是否为异常超级电容，可以使得各个超级电容的异常情况判断相互独立，互不影响，可以提高判断准确性。另外，在并联时判断各个超级电容的是否为异常超级电容，可以同时对各个超级电容的异常情况进行判断，提高异常判断的效率。

20、在一个实施例中，当所述超级电容电路需要切换为放电状态的情况下，所述确定所述超级电容电路中的多个超级电容中的异常超级电容，包括：将所述充电状态时的异常超级电容确定为所述放电状态时的异常超级电容。

21、在上述实现过程中，在超级电容电路进行放电之前，通过各个超级电容在充电时标记的异常情况，先检测各个超级电容是否为异常超级电容，以防止异常超级电容接入该超级电容电路中，影响其他正常超级电容的工作，提高超级电容电路的安全性和稳定性。

22、第四方面，本技术实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述第三方面，或第三方面的任一种可能的实施方式中的方法的步骤。

23、第五方面，本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述第三方面，或第三方面的任一种可能的实施方式中超级电容电路充放电方法的步骤。

24、为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

25、附图说明

26、为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

27、图1为本技术实施例提供的超级电容电路的电路示意图；

28、图2为本技术实施例提供的超级电容电路作为电力集中器的备用电源的电路示意图；

29、图3为本技术实施例提供的设置电压采样电路和恒流限压电路的超级电容电路的电路示意图；

30、图4为本技术实施例提供的电力集中器超级电容系统示意图；

31、图5为本技术实施例提供的超级电容电路充放电方法的流程图；

32、图6为本技术实施例提供的超级电容电路充电流程图；

33、图7为本技术实施例提供的超级电容电路放电流程图；

34、图8为本技术实施例提供的超级电容电路充放电装置的功能模块示意图；

35、图9为本技术实施例提供的电子设备的方框示意图。