引起充電/放電裝置的過(guò)熱而危害操作者和如果存在于其中的電氣電路，并且充電/放電電流超過(guò)約一百安培，如果這持續(xù)幾秒鐘，將會(huì)損害傳統(tǒng)電池并且由于高電流對(duì)AGM(吸收玻璃隔板)電池過(guò)度充電。
[0035]便利地，總體等效電阻Req的最小值可以相應(yīng)的增加至標(biāo)稱充電電壓高于12V。
[0036]由于應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的超級(jí)電容器組的總?cè)萘扛哂诩s一百法拉，便利地，雙極電阻電路等效電阻Req將不會(huì)高于lOOhms，以避免過(guò)于長(zhǎng)的充電/放電時(shí)間。
[0037]當(dāng)增加超級(jí)電容器組的總?cè)萘繒r(shí)，以成反比的方式減少等效電阻Req的最大值是方便的。例如，如果使用大約一千法拉容量的超級(jí)電容器組，等效電阻Req將方便地不超過(guò)10hmo
[0038]因此，與普遍認(rèn)同的相反，無(wú)源雙極電阻電路的等效電阻Req可以被采用的范圍很小，并且為此在如今應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的超級(jí)電容器組的充電/放電完全安全的操作實(shí)施是可能的，其具有大約十伏特的充電電壓和大約幾百法拉的容量。
[0039]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，雙極電阻電路將具有0.50hms的等效電阻Req。這個(gè)值代表了在限制充電/放電操作時(shí)的功率消耗和快速完成后者的沖突的需求之間極好的折衷。
[0040]圖2示出了如何將此處公開(kāi)的裝置同連接至發(fā)動(dòng)機(jī)Μ的起動(dòng)器ES、連接至汽車的鑰匙點(diǎn)火電路的電路線SK的超級(jí)電容器UC1，……，UC6組UM的終端J2、汽車的電池Β的終端J1以及地相連接。此圖也示出了給電池Β充電的交流發(fā)電機(jī)Α，連接至汽車的內(nèi)部線PW、超級(jí)電容器上的充電分配器AUX，其用以使得超級(jí)電容器一起充電和放電、以及它的相關(guān)控制電路C0N5，其只有在超級(jí)電容器組充電和必須提供點(diǎn)火時(shí)吸收的高峰值電流時(shí)通過(guò)直接連接至與電池平行的超級(jí)電容器組的繼電器控制開(kāi)關(guān)K3的關(guān)閉，由此減輕電池應(yīng)力。當(dāng)點(diǎn)火發(fā)生時(shí)，電池和交流發(fā)電機(jī)以蓄能方式工作，由此補(bǔ)償超級(jí)電容器組的相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的電壓下降，其用作在短時(shí)間內(nèi)傳送高電流和功率的蓄能池。
[0041]當(dāng)超級(jí)電容器組被放電和必須充電時(shí)，或者它充了電必須放電時(shí)，開(kāi)關(guān)K3打開(kāi)且此處公開(kāi)的充電/放電裝置如圖所示被連接，由此保持三相開(kāi)關(guān)在中心位置OFF以使得不產(chǎn)生火花和放電。然后，此開(kāi)關(guān)根據(jù)超級(jí)電容器組是必須充電還是放電被移動(dòng)到極限位置0N1 或 0N2o
[0042]中心零開(kāi)關(guān)可以例如為具有30A接觸極或者甚至具有兩個(gè)15A或20A平行連接的接觸極的類型。
[0043]本公開(kāi)內(nèi)容的充電/放電裝置的一個(gè)實(shí)施例示于圖3中。該雙極電阻電路在此處由三個(gè)平行地電氣連接且安裝在散熱器D，例如由大面積暴露于環(huán)境的陽(yáng)極電鍍鋁制成的翅片式板上的功率電阻器組成。功率電阻器可以具有1.50hms的電阻且構(gòu)成以每個(gè)消耗最大為100W的功率，散熱器D可以具有160mmX 100mmX40mm的尺寸?？蛇x擇地，雙極電阻電路可以由兩個(gè)10hm電阻平行構(gòu)成以每個(gè)消耗最大為150W的功率，如圖4所示，也安裝在散熱器D上。
[0044]300W的最大總功率可以被消耗，在一個(gè)例子描述的情況下，適用于具有大約幾百法拉的容量和具有12V標(biāo)稱充電電壓的超級(jí)電容器組。根據(jù)等效電阻Req的最大和最小值的限制和通過(guò)使用功率電阻器來(lái)得到雙極電阻電路，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇散熱器D的材料和尺寸來(lái)消耗在具有不同容量和標(biāo)稱充電電壓的超級(jí)電容器組內(nèi)積累的能量，以使得避免達(dá)到對(duì)操作者危險(xiǎn)的溫度。
[0045]在圖3的實(shí)施例中，充電/放電裝置包括DC-DC直流調(diào)整器REG，由供電端P0S可獲得的電池電壓供電，其在內(nèi)部分配線上產(chǎn)生控制的DC電壓VCC。具有照明顯示器的數(shù)字電壓計(jì)，例如數(shù)字式面板表DPM，具有連接至內(nèi)部分配線的正向供電接口 V+和連接至裝置的接地端的負(fù)向功率供電V-接口，配置為測(cè)量超級(jí)電容器組的充電電壓。為此，連接于輸出端UCAP和接地端GND之間的電阻分壓器Rl、R2將在其中央接口產(chǎn)生超級(jí)電容器組的充電電壓的按比例縮小的電壓重復(fù)，其將應(yīng)用于數(shù)字式面板表DPM的測(cè)量接口 Vin。電阻分壓器R1、R2總是連接在輸出端UCAP和接地端GND之間，因此即使開(kāi)關(guān)SW在中央位置0FF，充電/放電裝置能檢測(cè)到超級(jí)電容器組的充電電壓。
[0046]便利地，電阻R1和R2將為很高的值，典型地大約為k Ω以及更高，以使得吸收超級(jí)電容器組的幾乎可以忽略的電流。
[0047]可選擇地，但不是必要地，DC-DC電壓調(diào)整器REG可以配合有低通濾波電容器C1、C2，來(lái)減少控制的電壓V0UT的任何波動(dòng)。
[0048]示于圖3中的裝置也具有信號(hào)LED的控制電路U2?？刂齐娐酚煽刂频碾妷篤0UT供電，接收輸入由電阻分壓器提供的超級(jí)電容器組的充電電壓的按比例縮小的電壓重復(fù)，其可以和數(shù)字式面板表的電阻分壓器Rl、R2 一樣或者實(shí)際上相同，并且其可以被配置成打開(kāi)、關(guān)上和至少一個(gè)LED可能地閃爍以指示超級(jí)電容器組的完全/不完全充電/放電的狀態(tài)。這樣的控制電路可以選擇性地由跳線J4啟動(dòng)/關(guān)閉。
[0049]需要注意的是，示于圖3的DC-DC電壓調(diào)整器REG只用于提供比汽車的電池電壓低的控制電壓V0UT:它只需要給數(shù)字式面板表DPM和控制LED的電子電路U2供電。事實(shí)上，電池(以及因此也有超級(jí)電容器組)典型地提供完全充電的12V電壓，因此它不能直接連接至電路塊DPM和U2，其典型地以5V電壓工作。這樣的一個(gè)調(diào)整器由此更易于實(shí)施并且比如今用于超級(jí)電容器組的電壓交換調(diào)整器有相當(dāng)?shù)厣俚膰?yán)格設(shè)計(jì)限制，這是因?yàn)樗旧鲜枪β屎艿偷难b置。如下面所示的，它可以由簡(jiǎn)單的電壓跟隨器組成。
[0050]圖5示出了詳細(xì)的根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的充電/放電裝置的工作原型的詳細(xì)電路圖，適用于具有12V標(biāo)稱充電電壓的超級(jí)電容器組的充電/放電電壓。圖5中的部件也在圖4中出現(xiàn)的以相同的標(biāo)記表示。電阻器和電容器的數(shù)值以及使用的電氣組件的代碼，應(yīng)被考慮為純粹用于說(shuō)明。
[0051]可選擇地，一個(gè)終端開(kāi)關(guān)RT1也被示出與雙極電阻電路串聯(lián)，該開(kāi)關(guān)，當(dāng)打開(kāi)時(shí)，當(dāng)雙極電路的溫度超過(guò)預(yù)定的最大溫度時(shí)中斷超級(jí)電容器組的充電/放電。優(yōu)選地，該最大溫度為55°C，其被認(rèn)為是承擔(dān)長(zhǎng)時(shí)間接觸的最大溫度。
[0052]在該圖示出的實(shí)施例中，生成控制電壓V0UT和給數(shù)字式面板表DPM供電的電壓調(diào)整器是運(yùn)算放大器U1A，配置為生成在充電/放電裝置的供電端P0S和接地端GND之間耦接的具有三個(gè)接口的電阻分壓器R4、R5、R6、R7的中間接口上供電電壓的控制重復(fù)V0UT的電壓跟隨器。與參照?qǐng)D4中描述的不同，低通濾波電容器C2連接至運(yùn)算放大器U1A的輸入而不是它的輸出，這在電壓跟隨器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中是典型的。
[0053]進(jìn)一步地，二極管D1、D5，優(yōu)選地具有低的傳導(dǎo)下降的肖特基二極管被示出并分別地插入在裝置的內(nèi)部電氣充電線以及在這條線和雙極電阻電路的終端之間，以使得避免在的裝置終端的反極性連接至電池的正向端、至超級(jí)電容器組的正向端和至地相的情況下的環(huán)流。
[0054]該示出的裝置還包括兩個(gè)LED，例如紅R和綠V，以及相關(guān)的控制電路，它的可能的電氣圖詳細(xì)示出，其可以通過(guò)在正極G和R上應(yīng)用合適的電壓來(lái)打開(kāi)/關(guān)閉LED。
[0055]LED的控制電路包括第一閾值比較器，由運(yùn)算放大器U1B和相關(guān)的偏壓電阻器R3和R10組成，其將在輸出端UCAP可獲得的超級(jí)電容器的充電電壓與在分壓電阻器R4、R5、R6、R7的上接口可獲得的上閾限進(jìn)行比較，以及第二閾值比較器，由運(yùn)算放大器U1C和相關(guān)的偏壓電阻器R3和R13組成，其將這個(gè)充電電壓與在電阻分壓器R4、R5、R6、R7的下接口可獲得的下閾限進(jìn)行比較?？刂齐娐放渲脼楫?dāng)?shù)谝婚撝当容^器U1B調(diào)至高時(shí)以固定的方式打開(kāi)兩個(gè)LED中的一個(gè)，一般地紅色LED R，指示充電電壓大于上閾限(因此超級(jí)電容器組實(shí)際上被充電)，當(dāng)?shù)诙撝当容^器U1C調(diào)至高，以固定的方式打開(kāi)另一個(gè)LED，一般地