[实用新型]超级电容智能充电管理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及超级电容技术领域，具体是指一种超级电容智能充电控制及管理装置。

背景技术

超级电容的比功率和比能量介于常规电容器和充电电池之间的新型器件，具有内阻小、充电速度快、充放电效率高、循环寿命长、无污染等独特的优点，在众多的应用领域里弥补了常规储能器件的单方面缺陷。作为新型储能元件，超级电容所能达到的能量特性已经有目共睹，已在新型清洁能源，室内运输车，频繁启动和制动的城市公交车和大功率的港口机械等领域充分展示了其独特的优越性。

在实际产业化运用中，超级电容涉及的关键技术之一就是电容的充放电。超级电容具有充电速度快、充放电效率高的特点，市场上现有的一些充电装置主要是针对电池应用的，电流偏小。如果使用这种现成的充电装置，客户需要花费很长的时间去给超级电容充电，不能有效地发挥超级电容可大电流充电的优势。同时传统的充电装置都采用了恒流转恒压的模式，若恒流充电过程当中电流设定值很大，在恒流转恒压的过程中，受内阻影响，超级电容电压跌落过多，为了防止过充，必须提前很大裕量转为恒压模式，造成浮充充电时间过长；若恒流充电设定值较小，则在恒流阶段需要花费很长时间。两种方式都造成充电时间过长，储能效率降低，不能很好的利用超级电容的特性。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种超级电容智能充电管理装置，该装置在保证超级电容储能效率的基础上，极大地提高了充电速度，充分发挥了超级电容的优势，是一种智能芯片控制、具有参数自整定功能、隔离式、多级恒流转恒压的超级电容充电管理技术。

为了实现上述目的，本实用新型超级电容智能充电管理装置包括电源滤波及整流单元、功率变换单元、智能芯片控制单元、显示操作单元、通信存储单元、状态量检测保护单元六部分。电源滤波及整流单元输入端连接交流电源，电源滤波及整流单元的输出端连接功率变换单元和状态量检测保护单元，功率变换单元的输入端连接电源滤波及整流单元和智能芯片控制单元，功率变换单元的输出端连接状态量检测保护单元，显示操作单元、通信存储单元和状态量检测保护单元均与智能芯片控制单元连接。

所述电源滤波及整流单元包含低通滤波器以及串联的整流和PFC(功率因数校正)部分构成。

所述功率变换单元包含高频变压器及功率开关，采用隔离式的功率变换拓扑结构。

所述显示操作单元包括LED显示器、工作状态指示器以及工作模式选择器，这三个部分均连接智能芯片控制单元。

所述通信存储单元包含SD卡和上位机控制器，所述SD卡和上位机控制器均连接到智能芯片控制单元。

所述状态量检测保护单元包括电流检测部分、温度检测部分以及电压检测部分，所述电流检测部分的输入连接功率变换单元，所述温度检测部分以及电压检测部分的输入分别连接电源滤波及整流单元，电流检测部分、温度检测部分以及电压检测部分的输出连接所述智能芯片控制单元的中断引脚。

所述电流检测部分及电压检测部分全部采用霍尔传感器，通过12位的数模转换器连接到所述智能芯片控制单元。

系统工作时，外部交流电压输入，经过电源滤波及整流单元转换成直流电压，智能芯片控制单元通过检测当前输出电流或电压信号，与设定值比较，输出PWM控制信号，控制功率变换单元功率管的通断，实现能量从变压器原边到副边的传递。在超级电容充电过程中，智能芯片控制单元实时检测系统的状态，实现多级恒流/恒压的平滑切换，同时防止输入过压、欠压，输出过流、短路，系统过温等异常事件的发生。通信存储单元可以接受上位机的控制命令，设定系统整定参数，并利用SD卡实时记录整个充电过程中超级电容组的状态，便于后期的维护和超级电容性能评估。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用智能控制芯片单元，使用带整定的多级恒流转恒压控制策略，最大限度的节约了充电时间，提高了超级电容组的储能效率；同时，隔离型功率变化拓扑的选择，减少了流过原边开关管的电流，利于开关管的选型，由于小电流高耐压的开关管比较普遍和低廉，所以最终节省了装置的制造成本，利用超级电容智能充电模块的推广。最后，由于本实用新型采用SD卡存储技术实时存储了超级电容工作过程中的电压、电流及故障信息，用户可以通过SD卡记录的数据，配合上位机程序，对超级电容的异常进行诊断、预估超级电容的寿命、提取超级电容的模型参数、完成超级电容充电参数的整定。最大限度的发挥智能超级电容充电装置的性能。

附图说明

图1是本实用新型的一具体实施例的结构图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。