專利名稱：超級(jí)電容的均壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新能源汽車、特種車輛電控系統(tǒng)，尤其是該類車輛啟動(dòng)供電系統(tǒng)中使用的超級(jí)電容的均勻技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)境問題的突出要求以及新技術(shù)的發(fā)展，新能源汽車、特種車輛應(yīng)運(yùn)而生，這些車輛啟動(dòng)供電系統(tǒng)大量使用超級(jí)電容來解決瞬間大功率問題，從而大幅提高蓄電池使用壽命，針對(duì)超級(jí)電容的均壓技術(shù)是目前急需解決的問題。在超級(jí)電容均壓技術(shù)中，常用的均壓方法是限幅型均壓電路，采用電阻分壓超級(jí)電容電壓與設(shè)置的保護(hù)點(diǎn)進(jìn)行比較，通過比較電路翻轉(zhuǎn)控制放電電路進(jìn)行均壓。其缺點(diǎn)一是均壓范圍窄，只有在超級(jí)電容均壓點(diǎn)到后才對(duì)其均壓，在充電的大部分過程中均壓電路是不工作的；二是均壓效果差，當(dāng)超級(jí)電容在大電流充電過程中，均壓電路的均壓速度太慢，會(huì)使超級(jí)電容很快就進(jìn)入過壓保護(hù)，使超級(jí)電容大電流充放電使用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可靠的寬范圍超級(jí)電容的均壓裝置，通過采樣超級(jí)電容的電壓，在工作電壓范圍內(nèi)全程實(shí)施均壓，加長(zhǎng)了均壓時(shí)間，降低了均壓電流，有利于均壓電路的熱設(shè)計(jì)和提高可靠性。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種超級(jí)電容的均壓裝置，其特征在于取樣調(diào)理單元的輸入端采集超級(jí)電容電壓，經(jīng)差分放大后接至信號(hào)處理控制單元，處理控制單元輸出控制信號(hào)控制均壓執(zhí)行單元，均壓執(zhí)行單元控制超級(jí)電容均壓。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、適用不同電壓等級(jí)的超級(jí)電容串聯(lián)均壓。根據(jù)串聯(lián)超級(jí)電容數(shù)量選擇均壓電路的路數(shù)即可；2、均壓范圍寬，超級(jí)電容電壓超過IV后，均壓電路就可以工作；3、可靠性高，均壓時(shí)間長(zhǎng)，可以適當(dāng)降低均壓電流，降低均壓電路熱容量設(shè)計(jì)，降低了均壓電路溫升，提高了可靠性。


圖1是本發(fā)明的原理框圖；圖2是本發(fā)明的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1、2，一種超級(jí)電容的均壓裝置，取樣調(diào)理單元10的輸入端采集超級(jí)電容電壓，經(jīng)差分放大后接至信號(hào)處理控制單元20，處理控制單元20輸出控制信號(hào)控制均壓執(zhí)行單元30，均壓執(zhí)行單元30控制超級(jí)電容均壓。更為具體的方案是，所述的取樣調(diào)理單元10包括運(yùn)放器，運(yùn)放器包括運(yùn)放mA、運(yùn)放mB，經(jīng)過運(yùn)放mA、運(yùn)放NlB差分取樣和放大后由運(yùn)放NlB輸出端接至信號(hào)處理控制單元20的AD輸入端。包括有精密電阻和精密運(yùn)放組成的差分和放大電路，超級(jí)電容電壓通過差分放大電路接入單片機(jī)AD采樣口，信號(hào)處理控制單元20可以采用單片機(jī)，單片機(jī)I/O 口接光耦的控制口，光耦的輸出控制放電電路的驅(qū)動(dòng)三極管，驅(qū)動(dòng)三極管直接驅(qū)動(dòng)放電三極管對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行均壓。具體方案是，處理控制單元20的輸出端接構(gòu)成均壓執(zhí)行單元30的光耦N3的輸入端，均壓執(zhí)行單元30還包括與光耦N3的輸出端相連的三極管VT1、三極管VT2，三極管VTl的E極接到三極管VT2的B極，三極管VT2的E接到超級(jí)電容的負(fù)極。結(jié)合圖2具體說明電路原理，超級(jí)電容正極接電阻R1，電阻Rl另一端接到運(yùn)放NlA的5腳、電阻R2及二極管Dl正極，R2另一端接地，二極管Dl負(fù)極接到5V電源正極；超級(jí)電容負(fù)極接到電阻R3，電阻R3另一端接到運(yùn)放WA的放6腳、電阻R5及二極管D2正極，二極管D2負(fù)極接到5V電源正極，電阻R5再接到運(yùn)放NlA輸出端7腳和電阻Rll ；運(yùn)放NlA電源輸入正極8腳接5V電源正極，運(yùn)放WA電源輸入地4腳接5V電源的地，電容Cl接到5V電源正負(fù)極；電阻Rll的另一端接到運(yùn)放NlB同向輸入端3腳和電容C2，電容C2的另一端接到5V電源的地和電阻R6，電阻R6的另一端接到運(yùn)放NlB反向輸入端2腳和電阻R7，電阻R7另一端接到運(yùn)放NlB輸出端1腳和電阻R12，電阻R12的另一端接到雙向TVS管N4的3腳、電容C3及構(gòu)成處理控制單元(20)的單片機(jī)N2的沈腳，雙向TVS管N4的2腳和1腳分別接到電源3. 3V電源的正極和地，電容C3的另一端接3. 3V電源的地，其中5V電源和3. 3V電源共地。所述的光耦N3的4腳接電阻R8，電阻R8另一端接到超級(jí)電容的正極，光耦N3的3腳接VTl的B和電阻R9，電阻R9另一端接到超級(jí)電容的負(fù)極，三極管VTl的C、三極管VT2的C和電阻RlO相連，電阻RlO另一端接到超級(jí)電容的正極，三極管VTl的E接到三極管VT2 的 B。本發(fā)明取樣調(diào)理單元10可以選用精密電阻及精密運(yùn)放0PA2365，經(jīng)差分取樣和放大后，送到10位AD采樣單片機(jī)P89LPC938FDH，采樣超級(jí)電容電壓低于IV，F(xiàn)D為0，放電三極管截止，不進(jìn)行均壓動(dòng)作；當(dāng)采樣超級(jí)電容電壓超過IV且串聯(lián)超級(jí)電容的電壓不相等，將相應(yīng)FD置1對(duì)超級(jí)電容電壓高的進(jìn)行均壓，從而實(shí)現(xiàn)寬范圍的動(dòng)態(tài)均壓。以下簡(jiǎn)述本發(fā)明的工作原理超級(jí)電容C的電壓經(jīng)電阻Rl、R2、R3、R5，二極管Dl、D2和運(yùn)放NlA差分采樣，差分取樣超級(jí)電容電壓再經(jīng)電阻Rll、R6、R7，電容C2、和運(yùn)放NlB比例放大，差分、比例放大后超級(jí)電容電壓值經(jīng)電阻R12、電容C3送到10位AD采樣精度單片機(jī)N2，單片機(jī)N2采樣超級(jí)電容電壓低于IV或者超級(jí)電容無不均壓情況，F(xiàn)D為1，放電管VTl和VT2截止，不進(jìn)行均壓動(dòng)作；當(dāng)單片機(jī)N2采樣超級(jí)電容電壓超過IV且串聯(lián)超級(jí)電容的電壓不相等，將FD置0，通過電阻R4、R8、R9、RlO、光耦N3開通放電管VT1和VT2，對(duì)超級(jí)電容電壓高的進(jìn)行均壓，從而實(shí)現(xiàn)寬范圍的動(dòng)態(tài)均壓。
權(quán)利要求
1.一種超級(jí)電容的均壓裝置，其特征在于取樣調(diào)理單元(10)的輸入端采集超級(jí)電容電壓，經(jīng)差分放大后接至信號(hào)處理控制單元(20)，處理控制單元(20)輸出控制信號(hào)控制均壓執(zhí)行單元(30 )，均壓執(zhí)行單元(30 )控制超級(jí)電容均壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容的均壓裝置，其特征在于所述的取樣調(diào)理單元(10)包括運(yùn)放器，運(yùn)放器包括運(yùn)放mA、運(yùn)放mB，經(jīng)過運(yùn)放mA、運(yùn)放mB差分取樣和放大后由運(yùn)放NlB輸出端接至信號(hào)處理控制單元(20)的AD輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超級(jí)電容的均壓裝置，其特征在于處理控制單元(20)的輸出端接構(gòu)成均壓執(zhí)行單元(30)的光耦N3的輸入端，均壓執(zhí)行單元(30)還包括與光耦N3的輸出端相連的三極管VT1、三極管VT2，三極管VTl的E極接到三極管VT2的B極，三極管VT2的E接到超級(jí)電容的負(fù)極。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超級(jí)電容的均壓裝置，其特征在于超級(jí)電容正極接電阻R1，電阻Rl另一端接到運(yùn)放WA的5腳、電阻R2及二極管Dl正極，R2另一端接地，二極管Dl負(fù)極接到5V電源正極；超級(jí)電容負(fù)極接到電阻R3，電阻R3另一端接到運(yùn)放NlA的放6腳、電阻R5及二極管D2正極，二極管D2負(fù)極接到5V電源正極，電阻R5再接到運(yùn)放NlA輸出端 腳和電阻Rl 1 ；運(yùn)放WA電源輸入正極8腳接5V電源正極，運(yùn)放WA電源輸入地4腳接5V電源的地，電容Cl接到5V電源正負(fù)極；電阻Rl 1的另一端接到運(yùn)放WB同向輸入端3腳和電容C2，電容C2的另一端接到5V電源的地和電阻R6，電阻R6的另一端接到運(yùn)放NlB反向輸入端2腳和電阻R7，電阻R7另一端接到運(yùn)放NlB輸出端1腳和電阻R12，電阻R12的另一端接到雙向TVS管N4的3腳、電容C3及構(gòu)成處理控制單元(20)的單片機(jī)N2的沈腳，雙向TVS管N4的2腳和1腳分別接到電源3. 3V電源的正極和地，電容C3的另一端接3. 3V電源的地，其中5V電源和3. 3V電源共地。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超級(jí)電容的均壓裝置，其特征在于所述的光耦N3的4腳接電阻R8，電阻R8另一端接到超級(jí)電容的正極，光耦N3的3腳接VTl的B和電阻R9，電阻R9另一端接到超級(jí)電容的負(fù)極，三極管VTl的C、三極管VT2的C和電阻RlO相連，電阻RlO另一端接到超級(jí)電容的正極，三極管VTl的E接到三極管VT2的B。
全文摘要
超級(jí)電容的均壓裝置。本發(fā)明涉及新能源汽車、特種車輛電控系統(tǒng)，尤其是該類車輛啟動(dòng)供電系統(tǒng)中使用的超級(jí)電容的均勻技術(shù)。本發(fā)明在取樣調(diào)理單元的輸入端采集超級(jí)電容電壓，經(jīng)差分放大后接至信號(hào)處理控制單元，處理控制單元輸出控制信號(hào)控制均壓執(zhí)行單元，均壓執(zhí)行單元控制超級(jí)電容均壓。本發(fā)明適用不同電壓等級(jí)的超級(jí)電容串聯(lián)均壓。根據(jù)串聯(lián)超級(jí)電容數(shù)量選擇均壓電路的路數(shù)即可；2、均壓范圍寬，超級(jí)電容電壓超過1V后，均壓電路就可以工作；3、可靠性高，均壓時(shí)間長(zhǎng)，可以適當(dāng)降低均壓電流，降低均壓電路熱容量設(shè)計(jì)，降低了均壓電路溫升，提高了可靠性。
文檔編號(hào)H02J15/00GK102570622SQ201110451910
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者張紅, 彭松柏, 顧進(jìn)超, 馬蘭新 申請(qǐng)人:合肥同智機(jī)電控制技術(shù)股份有限公司