一种可控充放电装置，包括：DC/DC变换器1、充电放电电路2、超级电容3、控制电路4、辅助电源5。该DC/DC变换器1提供直流能量，在充电放电电路2处于充电状态时给超级电容3充电。超级电容3储存和提供能量并在充电放电电路2工作时对应的被充电或者被放电。控制电路4接收到信号输入端的信号后输出相应的控制信号到通路输出端“Output 1”和“Output 2”，来控制充电放电电路2执行相应的充电工作或者放电工作。辅助电源5为控制电路4提供能量。本发明专利技术的有益效果在于：实现串联超级电容组中的单体超级电容的两端电压接近相等的均压效果，并且充放电可快速控制、漏电流小、待机时可防止超级电容电压反灌，从而提升串联的超级电容组的可靠性和使用寿命。本发明专利技术的装置可以适用于为超级电容组或者电池组的进行充电的应用场合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超级电容组或电池组的充放电装置，特别涉及通过控制装置本身工作状态来实现超级电容组中或电池组中各单体的超级电容或者电池的电压均衡的可控充放电装置及基于此装置的超级电容的均压电路。现有技术常见的超级电容大多是双电层结构，具有比静电电容器高得多的能量密度和比电池高得多的功率密度，并具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点。近年来，超级电容器作为瞬时、高功率密度储能器件，已经用于电力机车启动、备份电源、城市公交等多种场合，未来还会在城市轨道交通等方面发挥重要作用。由于工艺原因，超级电容的额定电压一般比较低，单体超级电容的额定工作电压一般在2.8V左右，所以大多数情况下需要串联使用；并联可以增加容量，但其端电压仍很低，仍被视作一个“单体”超级电容；由于应用中常需要大电流充电、放电，又由于串联回路每个单体容量很难保证100 %相同，也很难保证每个单体漏电也相同，这样，在充电时可能会出现某个单体电压超过其耐压上限。超级电容器单体长期工作在过压状态，会缩短使用寿命，进而影响模组的性能，可能会导致电容过压损坏，严重时可能会发生爆炸。因此，超级电容串联使用需要注意的问题是串联的超级电容之间的电压均衡问题，也就是本专利技术所说的“均压”问题。现有方案中，有些方案是通过并联大功率小阻值电阻对超级电容进行放电的方法解决均压问题，如图1所示，每个超级电容并联一个大功率小阻值电阻，这样漏电流也随之大幅增加，损耗加大，而且放电速度比较慢，均压效果较差，去掉充电器后漏电流造成的损耗依然存在；还有一些方案是通过充电器为超级电容组充电，再在每一个超级电容上并联一个DC/DC变换器，通过控制对应的DC/DC变换器的工作来对单体超级电容进行补充充电从而实现相对均压，如图2所示，由于检测到单体超级电容的电压不均信号后控制DC/DC变换器从关闭状态到DC/DC变换器重新建立恒流充电需要的开机时间大约需要1ms左右乃至更长，故这种方法响应速度较慢，而且DC/DC变换器被控制关断后，超级电容上的电压还会通过DC/DC变换器的输出等效电阻和输出等效电容反灌到DC/DC变换器上，形成反灌电流，如图3所示，将影响到DC/DC模块的可靠性，而且DC/DC变换器只能对超级电容进行充电，无法放电。针对现有为超级电容充电的均压技术中存在的漏电流大、充放电响应速度慢、DC/DC变换器被控制关断时超级电容电压反灌等不足是目前需要解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述为超级电容充电的均压技术中存在的漏电流大、充放电响应速度慢、DC/DC变换器被控制关断后超级电容电压反灌等问题，本专利技术提供了一种可控充放电装置，通过对该装置输入不同的控制信号去控制该装置对单体超级电容执行充电、放电、待机三种工作状态来控制单体超级电容的两端电压，从而实现使被充放电的单体超级电容相对于串联超级电容组中的其它单体超级电容的两端电压接近相等的均压效果，以此来解决串联的超级电容组里面单体超级电容之间的均压问题。与此相应，本专利技术还提供一种基于此可控充放电装置的超级电容的均压电路。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下:—种可控充放电装置，用于超级电容的均压控制，包括电源输出端及与电源输出端并联连接的超级电容的正端和负端，该电源输出端包括输出正端和输出负端，其特征在于:还包括充电放电电路、控制电路和辅助电源，所述充电放电电路，包括充电单元和放电单元，该充电单元分别连接电源输出正端及超级电容的正端，该放电单元分别连接超级电容的正端、负端及电源输出负端；所述辅助电源，与控制电路连接，用以为控制电路提供直流偏置电压Vcc ;所述控制电路，包括两个信号输入端和受信号输入端控制的两个通路，该第一通路形成于辅助电源与充电单元之间，第二通路形成于辅助电源与放电单元之间，当第一信号输入端为低电平信号，第二信号输入端为高电平信号时，开通第一通路，使辅助电源的直流偏置电压Vcc经第一通路施加于充电单元，则充电单元导通，电源通过导通的充电单元以为超级电容进行充电；同时，第二通路被拉低为电源输出负端电位，放电单元关断；当第一信号输入端为高电平信号，第二信号输入端为低电平信号时，第一通路被拉低为电源输出负端电位，充电单元关断；同时，第二通路开通，使辅助电源的直流偏置电压Vcc经第二通路施加于放电单元，则放电单元开通，以为超级电容进行放电；当第一信号输入端和第二信号输入端均为高电平信号时，两个通路均被拉低为电源输出负端电位，以切断辅助电源与充电放电电路，则该可控充放电装置处于既不充电也不放电的待机状态，同时使电源处于输出空载的工作状态；当第一信号输入端和第二信号输入端均为低电平信号时，关断两个通路，则该可控充放电装置处于既不充电也不放电的待机状态，同时使电源处于输出空载的工作状态。优选的，所述充电放电电路，包括主要由MOS管S5和MOS管S6构成的充电单元，及主要由MOS管S7、二极管Dl和电阻R7构成的放电单元，所述MOS管S5的源极连接电源输出正端，MOS管S5的漏极和MOS管S6的漏极相连，MOS管S5的栅极和MOS管S6的栅极相连并连接到控制电路的第一通路输出端，所述MOS管S6的源极与MOS管S7的漏极相连并且连接到超级电容的正端，MOS管S7的栅极连接到控制电路的第二通路输出端，MOS管S7的源极连接二极管Dl的阳极，二极管Dl的阴极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端分别连接电源输出负端Vo-及超级电容的负端；当控制电路的第一通路开通时，辅助电源的直流偏置电压Vcc经第一通路施加于MOS管S5的栅极和MOS管S6的栅极，使MOS管S5和MOS管S6导通，则电源能量经充电单元为超级电容进行充电；当控制电路的第二通路开通时，辅助电源的直流偏置电压Vcc经第二通路施加于MOS管S7的栅极，使MOS管S7导通，则超级电容的能量经放电单元进行放电；当控制电路的两个通路处于切断或关断状态时，MOS管S5、S6、S7均处于截止，则该可控充放电装置处于既不充电也不放电的待机状态，同时使电源处于输出空载的工作状态。优选的，所述控制电路，包括MOS管SUMOS管S2、M0S管S3、MOS管S4和电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6，所述MOS管SI的漏极分别与MOS管S2的漏极、电阻Rl的一端、电阻R2的一端及辅助电源的输出端Vcc相连，MOS管SI的栅极、MOS管S3的栅极、电阻Rl的另一端、电阻R5的一端与控制电路的第一信号输入端相连；M0S管SI的源极和MOS管S2的源极、电阻R3的一端、电阻R4的一端相连；M0S管S2的栅极、MOS管S4的栅极、电阻R2的另一端、电阻R6的一端与控制电路的第二输入信号端相连；M0S管S3的漏极与电阻R3的另一端、电阻R5的另一端相连，并引出作为第一通路输出端；M0S管S4的漏极与电阻R4的另一端、电阻R6的另一端相连，并引出作为第二通路输出端；M0S管S3的源极和MOS管S4的源极分别连接到电源输出负端，当第一信号输入端为低电平信号，第二信号输入端为高电平信号时，MOS管S1、MOS管S3截止，MOS管S2、MOS管S4导通，辅助电源的直流偏置电压Vcc通过MOS管S2、电阻R3所形成的第一通路输出到本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可控充放电装置，用于超级电容的均压控制，包括电源输出端及与电源输出端并联连接的超级电容的正端和负端，该电源输出端包括输出正端和输出负端，其特征在于：还包括充电放电电路、控制电路和辅助电源，所述充电放电电路，包括充电单元和放电单元，该充电单元分别连接电源输出正端及超级电容的正端，该放电单元分别连接超级电容的正端、负端及电源输出负端；所述辅助电源，与控制电路连接，用以为控制电路提供直流偏置电压Vcc；所述控制电路，包括两个信号输入端和受信号输入端控制的两个通路，该第一通路形成于辅助电源与充电单元之间，第二通路形成于辅助电源与放电单元之间，当第一信号输入端为低电平信号，第二信号输入端为高电平信号时，开通第一通路，使辅助电源的直流偏置电压Vcc经第一通路施加于充电单元，则充电单元导通，电源通过导通的充电单元以为超级电容进行充电；同时，第二通路被拉低为电源输出负端电位，放电单元关断；当第一信号输入端为高电平信号，第二信号输入端为低电平信号时，第一通路被拉低为电源输出负端电位，充电单元关断；同时，第二通路开通，使辅助电源的直流偏置电压Vcc经第二通路施加于放电单元，则放电单元开通，以为超级电容进行放电；当第一信号输入端和第二信号输入端均为高电平信号时，两个通路均被拉低为电源输出负端电位，以切断辅助电源与充电放电电路，则该可控充放电装置处于既不充电也不放电的待机状态，同时使电源处于输出空载的工作状态；当第一信号输入端和第二信号输入端均为低电平信号时，关断两个通路，则该可控充放电装置处于既不充电也不放电的待机状态，同时使电源处于输出空载的工作状态。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李永昌，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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