[发明专利]超级电容器电压均衡电路、单级和二级超级电容器模块

说明书

技术领域

本发明涉及蓄电装置领域，具体的说，涉及了一种超级电容器电压均衡电路、单级和二级超级电容器模块。

背景技术

目前，被大量使用的蓄电装置主要是铅酸电池、镍镉电池，以及近年来迅速发展起来的镍氢电池和锂离子电池。随着人们对储能产品的性能需求越来越高，以及对环境质量的要求越来越高，现用的蓄电装置所暴露出的问题越来越突出，其中，尤其突出的问题是蓄电装置使用寿命短和重金属污染物的回收处理问题。

超级电容器，也就是电化学双层电容，是近几年才发展起来的一种专门用于储能的特种电容器，是介于传统物理电容器和电池特性之间的一种新型储能器件。与传统的电解电容器相比，超级电容器的储能密度高、漏电流小、充电时间短、循环使用寿命长，其反复充电使用的极限寿命可以达到10万次以上，可应用的领域非常广泛，而且其适用的温度范围也宽，是健康绿色环保型储能器件。

但是，由于超级电容器的单体电压比较低，其根本不能满足应用工况的电压需求。要想满足要求，就必须将多个单体超级电容器串联起来，可是单体超级电容器之间存在着差异，电压不能均衡地分配给每个单体超级电容器，这就会使得超级电容器的储能量明显下降，而且还会加速容量相对小的超级电容器的性能变坏。因此，采用适当的方法使每个单体超级电容器均能达到额定电压并且不产生过压现象，是将超级电容器作为储能装置必须解决的问题。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、实用性强、性能稳定的超级电容器电压均衡电路，还提供了一种单级超级电容器模块和一种二级超级电容器模块。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种超级电容器电压均衡电路，它包括有两个运算放大器和两个N沟道增强型MOS管；其中，第一N沟道增强型MOS管的栅极连接第一运算放大器的输出端，第二N沟道增强型MOS管的栅极连接第二运算放大器的输出端；第一运算放大器的反相输入端连接第二运算放大器的同相输入端，第二运算放大器的反相输入端连接第一运算放大器的同相输入端。

基于上述，第一N沟道增强型MOS管和第二N沟道增强型MOS管的漏极分别连接有一个限流电阻。

基于上述，一种单级超级电容器模块，它包括有所述超级电容器电压均衡电路、两个超级电容器和四个分压电阻；其中，第一超级电容器的一端接第一分压电阻的一端，第一分压电阻的另一端接第二分压电阻的一端，第二分压电阻的另一端接第一超级电容器的另一端，第二超级电容器的一端接第三分压电阻的一端，第三分压电阻的另一端接第四分压电阻的一端，第四分压电阻的另一端接第二超级电容器的另一端，第一超级电容器的另一端与第二超级电容器的一端相连；所述超级电容器电压均衡电路的第一运算放大器的同相输入端接到第一分压电阻和第二分压电阻之间，所述超级电容器电压均衡电路的第二运算放大器的同相输入端接到第三分压电阻和第四分压电阻之间；所述超级电容器电压均衡电路的第一N沟道增强型MOS管的漏极和源极分别连接到第一超级电容器的两端，所述超级电容器电压均衡电路的第二N沟道增强型MOS管的漏极和源极分别连接到第二超级电容器的两端；第一超级电容器的一端作为单级超级电容器模块的a引出端，第二超级电容器的另一端作为单级超级电容器模块的b引出端。

基于上述，一种二级超级电容器模块，它包括有所述超级电容器电压均衡电路和两个所述单级超级电容器模块，其中，第一单级超级电容器模块的b引出端连接第二单级超级电容器模块的a引出端；所述超级电容器电压均衡电路的第一运算放大器的同相输入端接到第一单级超级电容器模块的第二分压电阻和第三分压电阻之间，所述超级电容器电压均衡电路的第二运算放大器的同相输入端接到第二单级超级电容器模块的第二分压电阻和第三分压电阻之间；所述超级电容器电压均衡电路的第一N沟道增强型MOS管的漏极和源极分别连接到第一单级超级电容器模块的a引出端和b引出端，所述超级电容器电压均衡电路的第二N沟道增强型MOS管的漏极和源极分别连接到第二单级超级电容器模块的a引出端和b引出端。