[发明专利]一种可控型电容能量泄放电路

说明书

本发明实施例提供一种可控型电容能量泄放电路，当外部电源正常供电是，电压检测器件对超级电容的电量进行检测，如果超级电容模组的电压为额定值时，双向DC‑DC变换器不工作，不对超级电容模组充电，如果超级电容模组电压低于模组的额定电压，双向DC‑DC变换器工作，给超级电容模组充电，直到达到模组的额定电压。当外部电源停电是，控制器通过外部电源掉电检测器件感知掉电后，启动DC‑DC变换器，超级电容模组作为电源，通过逆变器给负载供电，当DC‑DC变换器的输出电压低于逆变器要求的最低电压是，就停止输出；解决了现有技术中直接进行串联充放电可能会使某些单体过充，严重危害超级电容器的使用寿命的问题。

技术领域

本发明涉及电容充放电技术领域，更具体地，涉及一种可控型电容能量泄放电路。

背景技术

超级电容是一种高效、环保、实用的能量存储装置，在绿色环保、混合动力、清洁能源、消费性电子产品等众多领域有着巨大的应用价值和潜力，填补了普通电容器与电池之间的比能量与比功率空白，具有高至数千法拉的电容量。超级电容是近年发展快速的一种大容量储能器件，具有功率密度高、充放电时间短、效率高、使用寿命长、清洁环保等特点。超级电容具有90％以上的充放电效率，充放电电流可达数安培至数百安培，充放电寿命可达10万次以上。在电动汽车、UPS等产品上有很好的应用前景。

但是超级电容器参数存在离散性，即使是同一型号同一规格的超级电容器在其电压、内阻、容量等参数上都存在着不一致性，这是由制造过程中工艺和材质不均造成的。而在使用中需要采用串联的方式提高整体的输出电压，充电时大多采用先恒流后恒压的充电方式，如图1所示。充电前期采用恒流充电，当电容电压达到一定值后，即t₀时刻，再采用恒压充电，因为超级电容器的离散性，各单体到达t₀时刻的时间就会不同，如果直接进行串联充电可能会使某些单体过充，而某些单体又欠充，严重危害超级电容器的使用寿命，放电时同样如此，会出现某些单体过放现象。因此保证各单体的均衡充放电，对有效发挥所储存的能量有着非常重要的意义。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种可控型电容能量泄放电路，解决了现有技术中直接进行串联充放电可能会使某些单体过充，而某些单体又欠充，严重危害超级电容器的使用寿命的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种可控型电容能量泄放电路，包括整流滤波电路、双向DC-DC变换器、逆变电路、控制器、电压检测电路、过压保护电路；

所述整流滤波电路、双向DC-DC变换器、逆变电路依次连接，所述逆变电路连接负载，所述整流滤波电路连接外部供电电源，所述双向DC-DC变换器通过过压保护电路连接控制器，所述控制器连接电压检测电路，所述电压检测电路连接超级电容，所述超级电容还连接双向DC-DC变换器，所述控制器通过外部电源掉电检测电路连接外部电源；

当外部供电电源正常供电时，所述电压检测电路对超级电容的电量进行检测，若超级电容的电压为额定值时，所述双向DC-DC变换器不工作，不对所述超级电容充电；若超级电容的电压低于额定值时，所述双向DC-DC变换器工作，并对超级电容供电，直至超级电容的电压达到额定值；

当外部供电电源停电时，所述控制器通过所述外部电源掉电检测电路感知掉电后，启动所述双向DC-DC变换器，以超级电容作为电源，通过所述逆变电路给负载供电，当所述双向DC-DC变换器的输出电压低于逆变电路要求的最低电压时，超级电容停止放电。

作为优选的，所述双向DC-DC变换器为双向Buck-Boost电路，所述双向Buck-Boost电路包括第一开关管、第二开关管、电感和电容，所述第一开关管、第二开关管与整流滤波电路串联，所述电容和电感与所述第二开关管并联；所述第一开关管包括并联的第一MOS管和第一二极管，所述第二开关管包括并联的第二MOS管和第二二极管。

作为优选的，所述第一二极管、第二二极管为快速恢复二极管FRD。