[发明专利]一种超级电容组的过电压保护电路及方法

说明书

本发明公开了一种超级电容组的过电压保护电路及方法，所述电路包括至少两组防短路超级电容单元、第一充电电路、第二充电电路、放电单元和能量转移单元，防短路超级电容单元包括超级电容，各个超级电容串联连接，各组防短路超级电容单元依次串联连接，第一充电电路的两端分别连接在串联后的两组防短路超级电容单元的两个非串联端，放电单元和能量转移单元并联连接，第二充电电路的两端分别连接在并联后的放电单元和能量转移单元的两端，第二充电电路的两端还分别经过防短路超级电容单元的内部电路后与防短路超级电容单元的超级电容的两端连接。本发明提供多种过电压保护方式，减少能量消耗，提高充电效率、整体供电时间、使用寿命和供电性能。

技术领域

本发明涉及超级电容保护电路技术领域，具体涉及一种超级电容组的过电压保护电路及方法。

背景技术

目前在电力系统中，储能技术在“源、网、荷、用”等领域均发挥巨大作用，传统储能技术多采用锂离子电池储能。由于工业级产品环境温度使用要求在-40～70℃这个温度范围内，锂电池作为备用电源需需采用加热处理，以解决低温充放电问题，这增加系统的复杂度和维护成本，并且锂电池由于内部结构原因受制于充放电次数，无法长时间重复使用，严重影响储能工程的质量和经济性。与锂离子电池相比，超级电容作为一种无源器件，介于电池与普通电容之间，具有电容的大电流快速充放电特性，同时也有电池的储能特性，并且重复使用寿命长，放电时利用移动导体间的电子(而不依靠化学反应)释放电流，从而为设备提供电源，成为设备备用电源的一种较好的选择。目前超级电容器模组(也即是多个超级电容构成的超级电容组)通过串并联接入系统，就会存在电压在串联的超级电容之间分布不均匀的现象，加之超级电容器模组对电压比较敏感，很容易由于过压而发生失效。例如常规的超级电容器模组的最高电压(即安全工作电压)限制在2.5～2.7V，而自身单体电压(即单个的超级电容两端的电压)较低，需要串并联使用，同时由于材料、制造水平等因素的制约，超级电容器单体间的等效容值、等效串联电阻值等参数存在明显的不一致性，直接应用在备用电源系统会导致超级电容器组性能因木桶效应受特性最差的单体制约，还会随时间和循环次数不断增大，影响超级电容器的输出特性和使用寿命，甚至引发故障。因此需要对超级电容的过电压进行保护。

在现有技术中，超级电容的过电压保护通常是在每一个超级电容上分别并联对应的一个或多个电阻，例如，公告号为CN216794653U的中国专利，其即是为串联后的各个超级电容两端分别并联上一个电阻。当超级电容的单体电压超过阈值时，通过与超级电容相应并联的电阻去泄放电流以保护相对应的超级电容，此种方案仅依靠电阻放电，存在泄放电流小的问题，当过压范围过大时不能有效的保护超级电容组。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种超级电容组的过电压保护电路及方法，其能够解决背景技术所提到的问题。

实现本发明的目的的技术方案为：一种超级电容组的过电压保护电路，包括至少两组防短路超级电容单元、第一充电电路、第二充电电路、放电单元和能量转移单元，防短路超级电容单元包括超级电容，各个超级电容串联连接，各组防短路超级电容单元依次串联连接，第一充电电路的两端分别连接在串联后的两组防短路超级电容单元的两个非串联端，

放电单元和能量转移单元并联连接，

第二充电电路的两端分别连接在并联后的放电单元和能量转移单元的两端，

第二充电电路的两端还分别经过防短路超级电容单元的内部电路后与防短路超级电容单元的超级电容的两端连接，以使得第二充电电路和任一防短路超级电容单元构成回路，并且第二充电电路、串联后的两组防短路超级电容单元、并联后的放电单元和能量转移单元也构成回路。