[发明专利]超级电容器的充电装置及充电方法

权利要求书

1. 一种超级电容器的充电装置，其特征在于该装置包括：

检测单元（201）包括电压传感器、电流传感器，检测超级电容器C_L的端电压、充电电流和充电电源最大充电功率；

充电控制芯片（202）包括内核、采样保持器、脉宽调制模块、通用接口；充电控制芯片（202）中的采样保持器与检测单元相连，根据检测到的电压、电流和功率值，计算对超级电容器C_L的充电电流；脉宽调制模块的输出端接直流斩波电路（203）中的开关器件Q的控制端，向直流斩波电路（203）中的开关器件Q发出控制指令，并通过通用接口控制短路开关（205）的通断； 

直流斩波电路（203）由稳压电容C_bus、开关器件Q、续流二极管D、电感L组成，用于获得设定的充电电流；直流斩波电路（203）中的开关器件Q的漏极D连接到续流二极管D的阴极和电感L，开关器件Q的栅极G连接到脉宽调制模块，限流电阻（204）与超级电容器C_L串联；

限流电阻（204）接在短路开关（205）的发射极与集电极之间，用于在充电开始阶段限制充电电流；短路开关（205）为继电器、直流接触器或电子开关，用于在限流充电方式开始时短路限流电阻（204）。

2. 根据权利要求1所述的超级电容器的充电装置，其特征在于：所述的开关器件Q为电力场效应管MOSFET、电力晶体管GTR或绝缘栅双极晶体管IGBT的半导体开关管；所述的续流二极管D为肖特基二极管或超快恢复二极管。

3. 一种如权利要求1所述的超级电容器的充电装置的充电方法，其特征在于该充电方法具体为：

预设有第一电压阈值、第二电压阈值和第三电压阈值，且所述第一电压阈值小于第二电压阈值，第二电压阈值小于第三电压阈值；

a．在充电开始阶段，使用软启动充电方式；

b．在超级电容器端电压和其能承受的最大充电电流的乘积小于充电电源所能提供的最大充电功率时，使用限流充电方式；

c．在超级电容器端电压和其能承受的最大充电电流的乘积大于等于充电电源所能提供的最大充电功率时，使用恒功率充电方式。

4. 根据权利要求3所述的超级电容器的充电装置的充电方法，其特征在于：当超级电容器C_L电压低于第一电压阈值时，使用软启动充电方式；当超级电容器电压高于第一电压阈值低于第二电压阈值时，使用限流充电方式；当超级电容器电压高于第二电压阈值低于第三电压阈值时，使用恒功率充电方式。

5. 根据权利要求3所述的超级电容器的充电装置的充电方法，其特征在于：在步骤a中，软启动充电方式通过和超级电容器串联的一个限流电阻实现；在步骤b中，限定的充电电流为超级电容器所能承受的最大充电电流乘以0.5~0.8；在步骤c中，充电电流的参考值由充电电源的最大充电功率和损耗功率之差乘以0.8~0.9获得。