[发明专利]一种超级电容器的均衡模块电路及均衡方法

说明书

本发明公开了一种超级电容器的均衡模块电路及均衡方法，包括电源、稳压管TL431、第一PNP开关管Y2、第二NPN开关管E21、PMOS采用S5、放电电阻、超级电容；稳压管TL431的1脚并联接入电阻R1和电阻R2，R1电阻的另一端与电源相连接；电阻R2的另一端与TL431的3脚连接并接地；TL431的2脚与1脚间接入一个电容C1；TL431的2脚与第一PNP开关管的基极相连；并接入一个上拉电阻R3，R3的另一端与第一PNP开关管的发射极相连接；本发明提高了超级电容板的寿命、安全性，提高超级电容的储能效率，增加了电容的承载能力。

技术领域

本发明属于充电电路技术领域，更具体地说，本发明设计一种超级电容器的均衡模块电路及均衡方法。

背景技术

电池在储能系统中的应用比超级电容器早，电池产业也比超级电容器产业成熟，目前，电池仍然在储能产业中占据主要市场，然而，电池体积大、重量大、寿命短、功率密度小等缺点成为了电池发展的瓶颈。超级电容器具有多种电池所不具有的优点:在功率密度方面，超级电容器比电池高得多，可以大功率充放电，在短时间内完成充电；在寿命方面，超级电容器的原理不是基于电极共同参与的电化学反应，所以超级电容器的寿命要比电池寿命长10倍甚至更多；在效率方面，超级电容器的效率比电池的效率高得多，可以达到95％。这些优势使得超级电容器有潜力在储能产业中得到广泛应用。超级电容器为轨道交通、电动汽车等产业的节能储能技术发展提供了重要的创新基础，但由于制造工艺引起的单体容量差异，组合使用的超级电容器极易发生电压不均衡和单体过充现象，影响超级电容器组的系统安全性、系统寿命及效率。超级电容器储能系统的均压控制可以保证超级电容器的安全运行和额定寿命及效率，防止超级电容器单体由于容量不一致引起的过充和功率利用低。本发明在现有超级电容器均压技术的基础上，对其进行了改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种效率高且成本低的超级电容器均衡系统及均衡方法。

为了实现上述目的，本发明提出了一种超级电容器的均衡模块电路，包括电源、稳压管TL431、第一PNP开关管Y2、第二NPN开关管E21、PMOS采用S5、放电电阻、超级电容；

稳压管TL431的1脚并联接入电阻R1和电阻R2，R1电阻的另一端与电源相连接；电阻R2的另一端与TL431的3脚连接并接地；TL431的2脚与1脚间接入一个电容C1；TL431的2脚与第一PNP开关管的基极相连；并接入一个上拉电阻R3，R3的另一端与第一PNP开关管的发射极相连接；第一PNP开关管的集电极与第二NPN开关管E21的基极相连；第二NPN开关管E21的发射极接地；第二NPN开关管E21的集电极与PMOS的栅极相连接；同时接入上拉电阻R4；R4的另一端与PMOS的源极相连，同时与第一PNP开关管的发射极相连接并接入电源；PMOS的漏极并联接入放电电阻R5、R6；在电源和地之间连接有一整体分压电阻R8。

更进一步，所述超级电容器包括60个串联的单体电容。

更进一步，所述的PMOS的漏极并联接入放电电阻R5、R6，并且并联电阻R7和一个绿色发光二极管，并联接地。

更进一步，所述的第一PNP开关管选用Y2型三极管；第二NPN开关管选用E21型三极管；PMOS采用S5型MOS管。

更进一步，所述电阻R1是阻值为5.1kΩ的电阻；电容C1是电容值为1000pF的电容；电阻R2是阻值为120kΩ的电阻；电阻R3是阻值为200Ω的电阻；电阻R4是阻值为1kΩ的电阻；电阻R5、R6是阻值为120Ω的电阻；电阻R7是阻值为510Ω电阻；电阻R8是阻值为100Ω的电阻。