一种串联电容器组共振式电压均衡充电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种串联电容器组共振式电压均衡充电装置，所述装置包括串联电容器组和直流充电电源；串联电容器组中的每个电容器单体的两端并联的电压均衡单元包括电压检测单元、脉冲调制单元、互补驱动单元、缓冲开关、释放开关、LC串联储能单元；电压检测单元的输入端连接在电容器单体的两端，电压检测单元的输出端连接脉冲调制单元，脉冲调制单元连接互补驱动单元，互补驱动单元的两个输出端分别连接缓冲开关和释放开关，LC串联储能单元与释放开关和缓冲开关连接，分别构成RLC降压释放电路和RLC电能储存电路。本实用新型专利技术可防止电容器串联充电过程中的电容器单体端电压不均衡现象，具有能耗低、结构可扩展性强等优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种串联电容器组共振式电压均衡充电装置。
技术介绍
超级电容是一种利用双电层原理实现的新型储能元件，单体容量不仅可达数万法拉，同时具有循环寿命长、温度范围宽、充放电速度快、绿色环保等优点，由于超级电容单体的额定电压较低，因此在实际应用过程需要将多个单体串联，以满足容量及工作电压等级的现场需要。然而由于生产材料及制造工艺等的限制，即使标称参数完全一致的单体，其实际的等效串联内阻、容量、充放电速率等参数一般会存在显著的差异，因此在多超级电容串联使用过程中，个体的端电压会呈现典型的不均衡性，这种现象不仅降低了能量的存储效率，同时可能导致单体的过充发生，严重影响了超级电容的使用寿命和可靠性。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种保持串联电容器组中每个电容器单体的充电电压均衡的、能够延长电容器单体的使用寿命的、节能效果显著的串联电容器组共振式电压均衡充电装置。本技术的目的通过下述技术方案予以实现:所述装置包括串联电容器组和直流充电电源；串联电容器组中的每个电容器单体(I)的两端并联电压均衡单元(2);所述电压均衡单元(2)包括电压检测单元、脉冲调制单元、互补驱动单元、缓冲开关、释放开关、LC串联储能单元；电压检测单元的输入端连接在电容器单体(I)的两端，电压检测单元的输出端连接脉冲调制单元，脉冲调制单元连接互补驱动单元，互补驱动单元的两个输出端分别连接缓冲开关和释放开关，LC串联储能单元与释放开关和缓冲开关连接，分别构成RLC降压释放电路和RLC电能储存电路。所述电压检测单元采用BL8506集成芯片；互补驱动单元采用TPS28225集成芯片；缓冲开关Gl和释放开关G2均采用Mosfet开关管。每个Mosfet开关管的源极和漏极间并联一个电容。与现有技术相比，本技术具有以下优点:能够保持串联电容器组中每个电容器单体的充电电压均衡，能够有效地延长电容器单体的使用寿命，能量损耗低，节能效果显著，结构可扩展性强。附图说明图1为本技术系统一实施例电气原理框图；图2为I的电压均衡单元一实施例的主电路图；图中:1-电容器单体，2-电压均衡单元。.具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明:所述装置包括串联电容器组和直流充电电源；串联电容器组中的每个电容器单体Cl)的两端并联电压均衡单元(2);所述电压均衡单元(2)包括电压检测单元、脉冲调制单元、互补驱动单元、缓冲开关、释放开关、LC串联储能单元；电压检测单元的输入端连接在电容器单体(I)的两端，电压检测单元的输出端连接脉冲调制单元，脉冲调制单元连接互补驱动单元，互补驱动单元的两个输出端分别连接缓冲开关和释放开关，LC串联储能单元与释放开关和缓冲开关连接，分别构成RLC降压释放电路和RLC电能储存电路。所述电压检测单元采用BL8506集成芯片；互补驱动单元采用TPS28225集成芯片；缓冲开关Gl和释放开关G2均采用Mosfet开关管。每个Mosfet开关管的源极和漏极间并联一个电容。该电容是根据对应的RLC串联电路所决定的共振周期、电流及电压过零特性和电气特性来确定，用来确保Mosfet开关管工作在软开关状态，降低Mosfet开关管的开关损耗。实施例:参见附图3，所述系统主要由串联电容器组、直流充电电源和电压均衡单元2组成；串联电容器组中的每个电容器单体I的两端并联电压均衡单元2 ;所述电压均衡单元2包括BL8506集成芯片的电压检测单元、TPS28225集成芯片的互补驱动单元、Mosfet开关管Gl的缓冲开关、Mosfet开关管G2的释放开关、LC电路的LC串联储能|旲块；电压检测单兀的输入端连接在电容器单体I的两端，电压检测单元的输出端顺序连接555集成芯片的脉冲调制单元和TPS28225集成芯片的互补驱动单元，互补驱动单元的两个输出端分别连接Gl和G2，G1和G2的源极和漏极间分别并联电容Cl和C2 ；LC串联储能单元与G2组成对LC串联储能单元的C进行放电的RLC释放电路；LC串联储能单元与Gl组成对LC串联工作原理:在直流充电电源DC给串联电容器组充电的过程中，流经每个电容器单体I的电流是相同的，由于电容器单体I的个体内阻值的存在差异，每个电容器单体I分配的电压不是相同的。当某级电容器单体I的电压均衡单元2的BL8506集成芯片的电压检测模块检测到其端电压超出设定的阀值时，BL8506集成芯片的输出端输出高电平，驱使555集成芯片的振荡模块，555集成芯片输出具有特定频率及占空比的控制信号，经TPS28225集成芯片的互补驱动产生开关驱动信号并控制Gl、G2互补导通。当Gl导通G2截止时，电容器单体I通过Gl、L向LC串联储能单元中的电容器C充电并使得本级电容器单体I的端电压下降；Gl截止时G2导通，LC串联储能单元中的电容器C通过L、G2向下一串联电容器单体放电，放电的结果是提高了本级电容器单体I的B端的电位，即提高了下级电容器单体I的A端的电位。电压均衡单元2充分利用了 RLC回路的谐振特性，当谐振电流或电压过零时开关管才完成导通或截止动作。同时Mosfet开关管Gl、G2分别并联的电容Cl、C2可有效确保零电压截至，而串联的小电感L可有效确保Mosfet开关管零电流导通，以上措施实现了软开关功能，可有效降低Mosfet开关管的开关损耗，提高旁路分流降压的系统效率。另外，电压均衡策略在本质上是过压保护策略，即在串联电容器组的充电过程中，只有在充电过程即将结束或者由于串联电容器单体I的实际参数偏差过大的原因导致某个体的端电压超过给定阀值的情况下，对应的电压均衡单元2才会工作，同时结合软开关技术，可实现串联电容器组的低能耗过压降压保护策略。本技术不仅通过两个关联的欠阻尼RLC串联电路实现了串联电容器的充电电压均衡，同时配合驱动信号时序等使开关管工作在软开关状态，有效降低了开关损耗并具有良好的结构可扩展性。权利要求1.一种串联电容器组共振式电压均衡充电装置，所述装置包括串联电容器组和直流充电电源；串联电容器组中的每个电容器单体(I)的两端并联电压均衡单元(2);其特征在于:所述电压均衡单元(2)包括电压检测单元、脉冲调制单元、互补驱动单元、缓冲开关、释放开关、LC串联储能单元；电压检测单元的输入端连接在电容器单体(I)的两端，电压检测单元的输出端连接脉冲调制单元，脉冲调制单元连接互补驱动单元，互补驱动单元的两个输出端分别连接缓冲开关和释放开关，LC串联储能单元与释放开关和缓冲开关连接，分别构成RLC降压释放电路和RLC电能储存电路。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述电压检测单元采用BL8506集成芯片；互补驱动单元采用TPS28225集成芯片；缓冲开关Gl和释放开关G2均采用Mosfet开关管。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于:每个Mosfet开关管的源极和漏极间并联一个电容。专利摘要本技术公开了一种串联电容器组共振式电压均衡充电装置，所述装置包括串联电容器组和直流充电电源；串联电容器组中的每个电容器单体的两端并联的电压均衡单元包括电压检测单元、脉冲调制单元、互补驱动单元、缓冲开关、释放开关、LC串联储能单元；电压检测单元的输入端连接在电容器单体的两端，电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联电容器组共振式电压均衡充电装置，所述装置包括串联电容器组和直流充电电源；串联电容器组中的每个电容器单体（1）的两端并联电压均衡单元（2）；其特征在于：所述电压均衡单元（2）包括电压检测单元、脉冲调制单元、互补驱动单元、缓冲开关、释放开关、LC串联储能单元；电压检测单元的输入端连接在电容器单体（1）的两端，电压检测单元的输出端连接脉冲调制单元，脉冲调制单元连接互补驱动单元，互补驱动单元的两个输出端分别连接缓冲开关和释放开关，LC串联储能单元与释放开关和缓冲开关连接，分别构成RLC降压释放电路和RLC电能储存电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，张航，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：实用新型
国别省市：