電壓平衡及充放電控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電壓平衡及充放電控制裝置，特別是結(jié)合串聯(lián)超電容及儲能電池的電壓平衡及充放電控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]儲能電池主要指使用在例如交通工具、電子電路、發(fā)電裝置等領(lǐng)域上儲蓄能源用的蓄電池，而常見的儲能電池為鉛酸電池，其具有廣闊的應(yīng)用范圍。鉛酸電池具有價格低廉生產(chǎn)簡易等優(yōu)點，但同時亦具有能量小、放電大、重量大、壽命短等缺點。再者鉛和硫酸都有污染環(huán)境的危險。
[0003]近年來運用廣泛的超級電容(超電容)具有使用壽命長、溫度特性好、充電時間短、節(jié)約能源以及綠色環(huán)保等特點，但是超電容在使用上并不能等同于一般儲能電池使用，特別是在將超電容串聯(lián)使用時產(chǎn)生的電壓平衡問題。
[0004]進一步而言，由于每個超電容具有一額定電壓值，但使用串聯(lián)的超電容時，并無法在電路中控制每一個串聯(lián)超電容上的電壓于充電時可以平均地分配電量。因此，一旦在充電的過程中超過其中一個超電容的額定電壓值時，將造成超電容的毀損。
[0005]此外，根據(jù)一般電容的特性，其于初始充電的狀態(tài)視為短路，而超電容亦為相同的原理。因此，在包括超電容的電子電路中，若其電路布局包含例如保險絲或者其它的電子元件將容易因為充電瞬間短路狀態(tài)而產(chǎn)生的大電流燒毀。然而，若為了保護電子電路中的超電容及其它電子元件而增加限流元件，在使用超電容放電時亦將因為限制住其放電的電流量反而造成充電速率降低的問題。
[0006]再者，將超電容運用到具有蓄電池的交通工具時，例如汽車等交通工具，蓄電池則為汽車的電瓶，而電瓶可通過超電容提供的電力充電。此外，點煙器是汽車?yán)锩娴囊粋€電氣裝置，原先設(shè)計為用來點燃卷煙，但現(xiàn)在用來供應(yīng)12伏特直流電(實際上約13.5伏特)的連接接口，用以在車內(nèi)提供攜帶式設(shè)備電源。雖然點煙器目前廣泛地使用于各式汽車內(nèi)，然而，當(dāng)使用者于具有智能感應(yīng)啟閉裝置的車款時，在已經(jīng)關(guān)閉汽車電源的情況下，汽車發(fā)電機的電壓與電瓶仍為導(dǎo)通的狀態(tài)，亦即使用于點煙器上的裝置仍然具有殘留電壓時，汽車將視為車上仍有運作中的裝置而無法進行汽車上鎖的動作。因此，使用者必須將點煙器上的裝置直接拔除以移除殘留電壓，才能完成關(guān)閉車門的動作；或者，使用者必須等待一段時間，經(jīng)由汽車的內(nèi)阻抗消耗掉點煙器上的裝置的殘留電壓時才能完成關(guān)閉車門的動作，因而造成使用者的不便。
[0007]據(jù)此，如何提供一種可結(jié)合儲能電池及超電容的電子電路已成為目前極需克服的冋題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種電壓平衡及充放電控制裝置，其可結(jié)合儲能電池及超電容的電子電路，即提供一種結(jié)合串聯(lián)超電容及儲能電池的電壓平衡及充放電控制裝置。
[0009]為達上述目的，本實用新型提供一種電壓平衡及充放電控制裝置，包括一電壓平衡電路，包含:多個串聯(lián)的超電容；多個串聯(lián)的第一電壓偵測電路，分別電性連接該多個串聯(lián)的超電容，以分別偵測該多個串聯(lián)的超電容的一電壓；及多個串聯(lián)的放電回路，分別電性連接該多個串聯(lián)的超電容及該多個串聯(lián)的第一電壓偵測電路，并于該超電容的該電壓超過一第一電壓預(yù)定值開啟；以及一充放電控制電路，電性連接一電源及該多個串聯(lián)的超電容，包含:一第二電壓偵測電路，電性連接該多個串聯(lián)的超電容，用于偵測該多個串聯(lián)的超電容的該電壓；一限流開關(guān)，電性連接該電源及該多個串聯(lián)的超電容；及一第一切換開關(guān)，并聯(lián)連接于該限流開關(guān)，并于該第二電壓偵測電路偵測該多個串聯(lián)的超電容的該電壓達到一第二電壓預(yù)定值開啟。
[0010]承上所述，本實用新型通過電壓平衡及充放電控制裝置，可在多個串聯(lián)超電容各自的電壓超過一電壓預(yù)定值時，分別以多個放電回路下拉(pull-down)超電容上的電壓，以進一步平衡每一個串聯(lián)超電容上的電壓而達到保護超電容及平衡串聯(lián)超電容電壓的目的，并可減少電子電路中電流的功率損失。
[0011]再者，通過本實用新型的電壓平衡及充放電控制裝置，可針對超電容預(yù)先充電，以避免在無法確知超電容電量的狀態(tài)下，對其充電而產(chǎn)生毀損。再者，在超電容達到充電量的一預(yù)定設(shè)定值時可切換放電路徑，以產(chǎn)生最大的放電電流。據(jù)此，串聯(lián)的超電容與一般儲能電池相互結(jié)合應(yīng)用時，可將超電容的功率特性和儲能電池的高能量存儲特點相互結(jié)合，以在電子電路上達到更優(yōu)良的效果。
[0012]此外，本實用新型電壓平衡及充放電控制裝置應(yīng)用于汽車等交通工具上時，通過平衡及控制電流以改善電路供電的狀態(tài)，進一步達到節(jié)省汽車油耗的功效。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型電壓平衡及充放電控制裝置的示意圖；
[0014]圖2為本實用新型電壓平衡及充放電控制裝置的電路圖；
[0015]圖3為本實用新型電壓平衡及充放電控制裝置的另一電路圖。
[0016]圖中符號說明
[0017]I電壓平衡及充放電控制裝置
[0018]11 電壓平衡電路
[0019]111 第一電壓偵測電路
[0020]112 放電回路
[0021]112A 晶體管
[0022]Rl負(fù)載電阻
[0023]Rg 偏壓電阻
[0024]12 充放電控制電路
[0025]121 第二電壓偵測電路
[0026]122 限流開關(guān)
[0027]123 第一切換開關(guān)
[0028]124 第二切換開關(guān)
[0029]124A第三電壓偵測電路
[0030]124B雙極性接面晶體管
[0031]Rl第一電阻
[0032]R2第二電阻
[0033]D齊納二極管
[0034]Cl?C6超電容
[0035]P電源
【具體實施方式】
[0036]請一并參閱圖1及圖2，為本實用新型電壓平衡及充放電控制裝置的示意圖及電路圖。本實用新型的電壓平衡及充放電控制裝置I包括電壓平衡電路11及充放電控制電路12。電壓平衡電路11包含多個串聯(lián)的超電容Cl?C6、多個串聯(lián)的第一電壓偵測電路111及多個串聯(lián)的放電回路112。充放電控制電路12包含第二電壓偵測電路121、限流開關(guān)122以及第一切換開關(guān)123。
[0037]多個串聯(lián)的第一電壓偵測電路111分別并聯(lián)連接多個串聯(lián)的超電容Cl?C6，以分別偵測多個串聯(lián)超電容Cl?C6的一電壓。多個串聯(lián)的放電回路112分別電性連接多個串聯(lián)的超電容Cl?C6及多個串聯(lián)的第一電壓偵測電路111，并于超電容Cl?C6的電壓超過第一電壓預(yù)定值開啟。
[0038]放電回路包括晶體管112A、負(fù)載電阻&及偏壓電阻Re。于本實用新型的一實施例中，晶體管112A包括金氧半場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor,M0SFET)。負(fù)載電阻&電性連接于晶體管112A的漏極。偏壓電阻Re及第一電壓偵測電路111電性連接于晶體管112A的柵極。
[0039]如現(xiàn)有技術(shù)所述，超電容Cl?C6若以串聯(lián)方式連接，對于串聯(lián)的超電容Cl?C6在充電時并無法確?；蚩刂瞥潆姷碾娏骺梢云骄斎胫撩恳粋€串聯(lián)的超電容Cl?C6上，甚至于若充電的電量超過某一個超電容Cl?C6的額定電壓時則會產(chǎn)生損壞的問題。
[0040]因此，本實用新型的電壓平衡及充放電控制裝置I于每一個串聯(lián)的超電容Cl?C6上個別并聯(lián)連接第一電壓偵測電路111以及放電回路112，并于當(dāng)?shù)谝浑妷簜蓽y電路111偵測到超電容Cl?C6上的電壓超過第一電壓預(yù)定值時，例如，超過0.1伏特時，放電回路112的晶體管112A將因此導(dǎo)通，進一步形成放電路徑，以下拉超電容Cl?C6上的電壓，達到保護每一個超電容Cl?C6及平衡每一個超電容Cl?C6電壓的功效。第一電壓預(yù)定值可根據(jù)實際的電路設(shè)計調(diào)整，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可了解其作動原理，于此不再贅述。此外，于本實用新型的一實施例中，串聯(lián)超電容Cl?C6的個數(shù)包括至少六個，但實際的串聯(lián)個數(shù)可依據(jù)應(yīng)用的電路負(fù)載而改變，于本實用新型中并不以此為限。
[0041]充放電控制電路12電性連接一電源P及上述多個串聯(lián)的超電容Cl?C6。第二電壓偵測電路121電性連接多個串聯(lián)的超電容Cl?C6，用于偵測多個串聯(lián)的超電容Cl?