[实用新型]一种超级电容用混合损耗型均压电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于超级电容的混合损耗型均压电路。

背景技术

目前储能器件在迅猛发展，但是归根结底主流还是各种化学电池。不管如何，化学电池带来的污染问题和安全问题还是不好解决。基于电化学反应充放电，就注定其有较大的充电限制和放电限制。而超级电容基于物理效应充放电没有复杂的化学反应过程，基本上没有多大限制，所以比较适合吸收浪涌，瞬间制动能量等突发峰值能量。同样也比较适合突发释放较大的瞬间能量。所以一般应用在地铁减速发电能量回收，港口重型起重设备，电梯等诸多能量回收再利用领域。特别是地铁制动时大比例的反向电流，可以使用超级电容来回收。据相关行业数据，采用能源再生技术的电梯，一年可节约上万度的电能，是比较合适的节能减排方案。

但是超级电容也有类似电池的问题，就是单体耐压较低。比如说2.7V。为了获得较高的使用电压采用串接方式。但是串联充电就要求产品单体在整个生命周期中，容值等特性一致，如果有差异，会导致在几个充放电循环后个别单体会超过使用上限电压。所以需要有一个均衡电路来限制单体电压。目前常见的电压均衡电路主要是动态均压和限幅均压。他们各有优点，限幅电路简单成本低，当电压超过门限电压后才开始动作。如果充电电流在充电曲线后期还较大的话（几倍于均压电路的均压能力），个别电容将超过限定幅值，当然最终还是会被均压电路均衡掉。而动态均压会从IC的最低工作电压开始到均衡两两之间的电压差异。而不像限幅电路一样把不平衡积累到最后解决。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种超级电容用混合损耗型均压电路，结合两种电路的优势，改进均压能力，使得快速充电能力，适用性更强，均压曲线趋于合理。同时更快的平衡容值差异造成的电压差异，可以尽可能地压制单体电容不超过限定电压，从而延长单体的使用寿命。

实现上述目的的技术方案是：

一种超级电容用混合损耗型均压电路，连接N个超级电容的串联电路，N≥2且为整数，所述混合损耗型均压电路包括N个限幅均压电路和N-1个动态均压电路，其中：

N个限幅均压电路与N个超级电容一一对应并联；

N-1个动态均压电路与每相邻两个超级电容的串联支路一一对应并联，同时每个动态均压电路的输出端连接其对应的相邻两个超级电容的串接端。

进一步地，所述N个限幅均压电路结构相同，以其中一个为例，包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、三极管Q1、三极管Q3、三极管Q5、电容C1和基准电压源IC,其中：

所述电阻R2一端连接所述限幅均压电路的第一端口，另一端通过所述电阻R7连接所述限幅均压电路的第二端口；

所述基准电压源IC的第一端通过所述电阻R3连接所述限幅均压电路的第一端口，所述基准电压源IC的第一端通过电容C1连接所述电阻R2和电阻R7的相接端，所述基准电压源IC的第二端连接所述限幅均压电路的第二端口；所述基准电压源IC的REF端连接所述电阻R2和电阻R7的相接端；

所述三极管Q1的发射极连接所述限幅均压电路的第一端口，集电极通过所述电阻R8连接所述限幅均压电路的第二端口，基极通过所述电阻R4连接所述基准电压源IC的第一端；

所述三极管Q3的集电极连接所述限幅均压电路的第二端口，发射极通过所述电阻R9连接所述三极管Q5的基极，三极管Q3的基极通过所述电阻R6连接所述三极管Q1的集电极；

所述三极管Q5的集电极通过所述电阻R1连接所述限幅均压电路的第一端口，发射极连接所述限幅均压电路的第二端口。

进一步地，所述N-1动态均压电路结构相同，以一个为例，包括：运算放大器、电阻R5、电阻R18、电阻R74、电阻R19、三极管Q2、三极管Q7、电阻R15和电阻R10，其中：

所述运算放大器的同相输入端通过所述电阻R5连接所述动态均压电路的第一端，同相输入端还通过所述电阻R18连接所述动态均压电路的第二端，反相输入端通过所述电阻R15连接所述动态均压电路的输出端；所述运算放大器的输出端通过所述电阻R74分别连接所述三极管Q2的基极和三极管Q7的基极；所述运算放大器的输出端还通过所述电阻R19连接所述运算放大器的反相输入端；

所述三极管Q2的集电极连接所述动态均压电路的第一端，发射极通过所述电阻R10连接所述动态均压电路的输出端；

所述三极管Q7的集电极连接所述动态均压电路的第二端，发射极连接所述三极管Q2的发射极。

进一步地，所述N为6。