[实用新型]一种串联超级电容器组的过/欠压检测保护电路

说明书

技术领域

本实用新型属于超级电容器的电力储能技术领域，具体涉及一种串联超级电容器组的过/欠压检测保护电路。

背景技术

为保证直流电源供电的可靠性，必须对超级电容器组运行参数进行合理的在线监测。近年来关于蓄电池组过/欠压检测电路研究已相对成熟，已有较多国际/家专利和科技成果，而在超级电容器过/欠压检测的领域研究相对匮乏。

目前，对串联超级电容器组电压检测大致以下三种思路：使用继电器切换选通单体电容、光电隔离结合模拟开关选通电容和使用高精度差分放大器结合模拟开关选通电容等，但是这些思路各有优缺点，采用继电器选通单体电容，由于响应速度慢、使用久触点不易清洗、易有误动作等缺点，目前已很少使用；而采用后两种方法必须选用高精度的电压/流霍尔传感器或互感器，以及A/D转换芯片，再经过相应的采样调理电路实时送入控制芯片中。虽然可靠性提高，但大大增加了成本的同时，还降低了过/欠压检测电路的易操作性。

实用新型内容

本实用新型提供了一种串联超级电容器组的过/欠压检测保护电路，解决了现有光电隔离结合模拟开关选通电容和高精度差分放大器结合模拟开关选通电容成本高、操作性不好的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种串联超级电容器组的过/欠压检测保护电路，包括依次连接的超级电容串联储能单元、分压电路、30路模拟开关、滤波电路、过/欠压检测保护电路及计数器，计数器的另一端还与30路模拟开关相连接。

本实用新型的特点还在于，其中的滤波电路采用RC低通滤波器。

本实用新型的有益效果是：

①时钟电路可设定方波周期，迅速扫描确定故障单元，并实现过/欠压保护，可靠性高；②不占用CPU通道，节省资源，简单易操作；③未用霍尔传感器，仅用到逻辑门器件，成本大大降低。

附图说明

图1是本实用新型串联超级电容器组的过/欠压检测保护电路的结构示意图；

图2是串联电阻分压原理图；

图3是30进制计数器的输出时序图，其中（a）是计数器个位波形，（b）是计数器十位波形；

图4是计数器电路图；

图5是通道扩展原理图；

图6是过/欠判定电路原理图；

图7是保护电路原理图。

图中，1.超级电容串联储能单元，2.分压电路，3.30路模拟开关，4.滤波电路，5.过/欠压检测保护电路，6.计数器。

具体实施方式

本实用新型串联超级电容器组的过/欠压检测保护电路的结构，如图1所示，包括依次连接的超级电容串联储能单元1、分压电路2、30路模拟开关3、滤波电路4、过/欠压检测保护电路5及计数器6。计数器6的另一端还与30路模拟开关3相连接。

超级电容串联储能单元1为电力储能系统采用的储能装置；分压电路2可将30路模拟开关3的串联电容电压分压到基准值（3V）左右，便于过/欠压检测电路5进行判定及保护；30路模拟开关3一端连接串联的单体电容器，另外一端连接计数器6，用于串联超级电容器的顺序选通，此模块电路是整个检测电路的核心；滤波电路4采用RC低通滤波器，抗干扰性强，并且有较好的低频性能；过/欠压检测保护电路5的主要功能就是逻辑判定，准确区分正常工作及过/欠压故障工况，并为计数器6产生复位保护信号，实现串联超级电容的过/欠压判定保护。

图2是串联分压电路的原理图，由串联分压公式得出分压比ki；分压电路接入电阻较多，因此应控制电阻功率耗散＜1/8W，由功率公式求得总阻值R=R₁+R₂>8U²，计算列出表1串联分压电路精密电阻阻值表：

表1串联分压电路精密电阻阻值表