【技术实现步骤摘要】
本技术涉及超级电容和电源，更具体地，涉及一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置。
技术介绍
1、目前配网侧设备备用电源比较单一，多以传统铅酸电池或者锂电池为主，存在功率密度低、循环寿命短、安全性能差和全寿命周期维护成本高等问题，难以兼顾能量、功率、寿命和安全等特性，已不能满足新型电网发展的要求。超级电容器具有高功率密度、长循环寿命、宽工作温度、安全可靠等特点，在全气候、分钟级、瞬时大电流和长寿命免维护供能场景下优势明显。完全可以替换传统铅酸电池或锂电池。
2、然而目前大部分设备终端基本上都没有配备相应的超级电容充电设施，只能使用已有的锂电池或者铅酸电池配套的充电电源。但是这些充电电源不具备低压充电功能，也没有为超级电容器配套的浮充管理功能和均压功能；并缺乏基本安全保护功能。如果用已有的充电电源给超级电容充电，需要采用额外的技术或者装置进行接口。因此，开发一种新的充电技术，且能够适配现有充电电源为超级电容进行充电是行业发展的迫切需要，这种技术也具备很好的市场应用价值。
3、现有技术中公开了一种用于配网自动化的蓄电储能电路及装置，所述蓄电储能电路包括充电调控单元、限流电阻、超级电容组件及稳压单元；充电调控单元包括电压输入端、使能输入端及电压输出端，电压输入端用于接收输入电压，使能输入端用于接收使能调控信号，电压输出端经限流电阻与稳压单元的阴极端连接，用于在使能调控信号的控制下将接收到的输入电压传输给稳压单元；稳压单元的阳极端与超级电容组件的正极端连接，超级电容组件的负极端接地，用于通过稳压单元在输入电压的作
技术实现思路
1、本技术为克服上述现有技术中超级电容电源的充电技术存在无法进行浮充管理的缺陷，提供一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，能够适配已有配网侧设备电源模块，为超级电容模组提供直流充电，且能够实现浮充管理。
2、为解决上述技术问题，本技术的技术方案如下：
3、一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，包括：超级电容模组、充电管理模块和均压管理模块；
4、所述超级电容模组包括若干组并联的超级电容电芯组，每组超级电容电芯组均包括若干个串联的超级电容单体电芯；
5、所述充电管理模块包括浮充管理单元、恒流二极管阵列和切换控制单元；
6、所述浮充管理单元的输入端与充电电源电连接，浮充管理单元的输出端与切换控制单元的输入端电连接，切换控制单元的输出端与超级电容模组的正极电连接，超级电容模组的负极接地；
7、所述恒流二极管阵列包括若干个并联的恒流二极管，所述恒流二极管阵列的正极与切换控制单元电连接，负极与超级电容模组的正极电连接；
8、所述超级电容模组的正极还分别与浮充管理单元和切换控制单元电连接，用于分别对超级电容模组两端的电压进行采样；
9、所述均压管理模块包括与超级电容单体电芯数量相同的若干个均压管理电路，每个所述均压管理电路并联在对应的超级电容单体电芯两端。
10、优选地，所述超级电容模组中的超级电容单体电芯材料为活性炭和铝离子电解液。
11、优选地，所述浮充管理单元包括：ne555定时器芯片、电阻r1、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r11、电阻r16、电阻r23、电容c1、电容c2、npn三极管q3、pmos管q1、二极管d1和发光二极管led1；
12、所述ne555定时器芯片的1号引脚接地；2号引脚分别与电阻r8和电阻r16的一端连接，电阻r8的另一端与超级电容模组1的正极连接，电阻r16的另一端接地；3号引脚分别与电阻r5、电阻r9和电阻r23的一端连接，电阻r5的另一端连接外部5v电源，电阻r9的另一端接地，电阻r23的另一端与npn三极管q3的基极连接；4号引脚与电阻r4连接，电阻r4的另一端连接外部5v电源；5号引脚与电容c2的一端连接，电容c2的另一端接地；6号引脚分别与电阻r7和电阻r11的一端连接，电阻r7的另一端与超级电容模组的正极连接，电阻r11的另一端接地；7号引脚与电阻r6的一端连接，电阻r6的另一端与8号引脚连接；8号引脚还分别与外部5v电源和电容c1的一端连接，电容c1的另一端接地；
13、所述npn三极管q3的发射极与发光二极管led1的正极连接，发光二极管led1的负极接地；npn三极管q3的集电极与电阻r3的一端连接，电阻r3的另一端分别与电阻r1的一端和pmos管q1的栅极连接，电阻r1的另一端分别与pmos管q1的源极和二极管d1的负极连接，二极管d1的正极作为所述浮充管理单元的输入端与充电电源电连接；pmos管q1的漏极作为所述浮充管理单元的输出端与切换控制单元的输入端电连接。
14、优选地，所述切换控制单元包括：电压比较器、电阻r2、电阻r10、电阻r12、电阻r21、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电阻r27、电阻r28、电阻r34、电容c5、电容c8、npn三极管q9、pnp三极管q10、pmos管q2、发光二极管led2和发光二极管led3；
15、所述电压比较器的正输入端分别连接电阻r25和电阻r28的一端，电阻r25的另一端与所述超级电容模组1的正极电连接，电阻r28的另一端接地；电压比较器的负输入端分别连接电阻r24和电阻r27的一端，电阻r24的另一端连接外部5v电源，电阻r27的另一端接地；电压比较器的供电端分别连接外部5v电源和电容c5的一端，电容c5的另一端连接电压比较器的接地端；电压比较器的接地端接地；电压比较器的输出端分别连接电容c8、电阻r10、电阻r26和电阻r34的一端，电容c8和电阻r10的另一端接地，电阻r26的另一端与pnp三极管q10的基极连接，电阻r34的另一端与npn三极管q9的基极连接；
16、所述pnp三极管q10的集电极接地，pnp三极管q10的发射极与发光二极管led3的负极连接，发光二极管led3的正极与电阻r21的一端连接，电阻r21的另一端连接外部5v电源；
17、所述npn三极管q9的发射极与发光二极管led2的正极连接，发光二极管led2的负极接地；npn三极管q9的集电极与电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端分别与pmos管q2和电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端分别连接pmos管q1的漏极和pmos管q2的源极，pmos管q2的漏极与所述超级电容模组的正极电连接。
18、优选地，所述恒流二极管阵列的正极与pmos管q2的源极连接，恒流二极管阵列的负极与超级电容模组的正极连接。
19、优选地，所述恒流二极管阵列包括12个并联的恒流二极管，每个恒流二极管的输出电流范围均为10ma-50ma。...
【技术保护点】
1.一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，其特征在于，包括：超级电容模组(1)、充电管理模块(2)和均压管理模块(3)；
2.根据权利要求1所述的一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，其特征在于，所述超级电容模组(1)中的超级电容单体电芯材料为活性炭和铝离子电解液。
3.根据权利要求1所述的一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，其特征在于，所述浮充管理单元(21)包括：NE555定时器芯片、电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R11、电阻R16、电阻R23、电容C1、电容C2、NPN三极管Q3、PMOS管Q1、二极管D1和发光二极管LED1；
4.根据权利要求3所述的一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，其特征在于，所述切换控制单元(23)包括：电压比较器、电阻R2、电阻R10、电阻R12、电阻R21、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R34、电容C5、电容C8、NPN三极管Q9、PNP三极管Q10、PMOS管Q2、发光二极管LED2和发光二极管LED
5.根据权利要求4所述的一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，其特征在于，所述恒流二极管阵列(22)的正极与PMOS管Q2的源极连接，恒流二极管阵列(22)的负极与超级电容模组(1)的正极连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，其特征在于，所述恒流二极管阵列(22)包括12个并联的恒流二极管，每个恒流二极管的输出电流范围均为10mA-50mA。
7.根据权利要求6所述的一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，其特征在于，所述均压管理模块(3)中的所有均压管理电路结构相同，每个均压管理电路均包括：LHCIA6010芯片、电容C4、电阻R13、电阻R17、电阻R18、电阻R20、电阻R32和NMOS管Q6；
8.根据权利要求7所述的一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，其特征在于，每个所述均压管理电路还包括电阻R33和发光二极管LED5，所述LHCIA6010芯片的4号引脚与电阻R33的一端连接，电阻R33的另一端与发光二极管LED5的正极连接，发光二极管LED5的负极接地。
9.根据权利要求8所述的一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，其特征在于，所述NMOS管Q6的具体型号为NCE2302型MOS管。
10.根据权利要求9所述的一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，其特征在于，所述恒流二极管阵列(22)中的所有恒流二极管均为L-2227型恒流二极管。
...【技术特征摘要】
1.一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，其特征在于，包括：超级电容模组(1)、充电管理模块(2)和均压管理模块(3)；
2.根据权利要求1所述的一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，其特征在于，所述超级电容模组(1)中的超级电容单体电芯材料为活性炭和铝离子电解液。
3.根据权利要求1所述的一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，其特征在于，所述浮充管理单元(21)包括：ne555定时器芯片、电阻r1、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r11、电阻r16、电阻r23、电容c1、电容c2、npn三极管q3、pmos管q1、二极管d1和发光二极管led1；
4.根据权利要求3所述的一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，其特征在于，所述切换控制单元(23)包括：电压比较器、电阻r2、电阻r10、电阻r12、电阻r21、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电阻r27、电阻r28、电阻r34、电容c5、电容c8、npn三极管q9、pnp三极管q10、pmos管q2、发光二极管led2和发光二极管led3；
5.根据权利要求4所述的一种基于恒流二极管的超级电容电源充电装置，其特征在于，所述恒流二极管阵列(22)的正极与pmos管q2的源极连...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，曹雷，王领良，陈杰，郭华，何家盛，林佳周，徐鹏，
申请(专利权)人：广州南方电力集团科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：
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