超級電容預充電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電能存儲系統技術領域，特別是涉及一種超級電容預充電系統。
【背景技術】
[0002]超級電容器作為儲能元件可實現在能量密度和功率密度上的有機結合，日益展現出其卓越的儲能優勢。與蓄電池相比，超級電容器內阻小，具有較高的功率密度。與傳統的電容器相比，其能量密度較大，可以解決傳統電容器儲能少的問題。另外，超級電容器還具有循環壽命長、充放電效率高、功率密度大、高低溫性能好以及對脈動負載適應能力強等優點。超級電容器與蓄電池并聯使用可以大大提升儲能系統的性能，并具有無需維護和環境友好等優點，已逐步應用于變電站直流電源系統。安裝調試超級電容時，需要對其進行預充電。
[0003]目前，在對超級電容進行預充電的技術方案中，為了防止因充電回路電流過大，對電路元器件構成損壞，一般在預充電裝置中設置限流電阻。在充電過程中，限流電阻與超級電容串聯，保證了流經超級電容和充電回路的電流在一定范圍內，以確保充電回路的安全。預充電結束后，超級電容通過二極管與鉛酸電池并聯。
[0004]然而，超級電容器預充電回路中的限流電阻發熱量較大，在預充電過程結束后，限流電阻持續發熱，導致預充電裝置的溫度過高，降低預充電裝置的安全性，減少預充電裝置使用壽命，也會造成能源的浪費。為了降低預充電裝置的整體溫度，通常會在限流電阻上加一個熱交換器，但是安裝熱交換器會增加預充電裝置的成本。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種超級電容器預充電方法及裝置，以解決現有技術中超級電容預充電系統中能源浪費問題。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明公開了如下技術方案:
[0007]—種超級電容預充電系統，包括超級電容器、電壓傳感器、基準電壓、電壓比較器、第一接觸器、限流電阻、第二接觸器和恒定電流源；
[0008]恒定電流源與所述超級電容器連接，為所述超級電容器充電；
[0009]電壓傳感器與超級電容器并聯，檢測超級電容器兩端電壓；
[0010]電壓比較器輸入端分別與電壓傳感器與基準電壓相連，比較超級電容器兩端電壓值與基準電壓電壓值大小；
[0011]電壓比較器輸出端與第一接觸器與第二接觸器相連，控制第一接觸器與第二接觸器閉合與斷開；
[0012]第一接觸器與第二接觸器并聯；
[0013]第一接觸器與限流電阻串聯，控制電路通斷;限流電阻與所述恒定電流源相連；
[0014]第二接觸器與恒定電流源相連，控制電路通斷。
[0015]優選的，恒定電流源為鉛酸電池或鋰電池。
[0016]優選的，超級電容預充電系統包括熱交換器;熱交換器套于所述限流電阻外。
[0017]優選的，超級電容預充電系統包括指示燈;指示燈與限流電阻并聯。
[0018]優選的，超級電容預充電系統包括二極管;二極管與所述第二接觸器串聯;二極管負極與恒定電流源正極相連。
[0019]由以上技術方案可見，本發明提供的超級電容預充電系統，包括超級電容器、電壓傳感器、基準電壓、電壓比較器、第一接觸器、限流電阻、第二接觸器和恒定電流源;恒定電流源與為超級電容器充電；電壓傳感器檢測超級電容器兩端電壓，并輸入至電壓比較器;電壓比較器比較超級電容器兩端電壓值與基準電壓電壓值大小，控制第一接觸器與所述第二接觸器通斷;第一接觸器與限流電阻串聯后與第二接觸器并聯。充電時接通含有限流電阻的電路，超級電容器通過限流電阻與恒定電流源并聯;充電結束后，含有限流電阻的電路斷開，超級電容器通過旁路與恒定電流源并聯。本發明的實施可以有效避免超級電容器預充電完成后，限流電阻等發熱器件在系統中持續發熱，造成能源浪費的現象。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本發明提供的一種超級電容預充電系統電路示意圖；
[0022]圖2為本發明提供的一種超級電容器預充電方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本技術領域的人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將結合本發明實施例的附圖，對發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。
[0024]參見圖1，為本發明實施例提供的一種超級電容預充電系統電路示意圖，包括超級電容器101、電壓傳感器102、基準電壓103、電壓比較器104、第一接觸器105、限流電阻107、第二接觸器106和恒定電流源111。
[0025]恒定電流源111與超級電容器101相連，為超級電容器101充電。恒定電流源選擇鉛酸電池或鋰電池的一種，這是因為超級電容的單體工作電壓不高，大多在1V-4V之間，并且超級電容器充電電流選擇范圍較大，超級電容器充電過程需要持續穩定的電流源提供電流輸出。鉛酸蓄電池與鋰電池電壓穩定、價格便宜，可以提供2伏，4伏，6伏，8伏，12伏，24伏等不同電壓充電，可以滿足一個或多個超級電容器串聯預充電的需要。
[0026]超級電容器101兩端并聯有電壓傳感器102，檢測預充電時超級電容器101兩端電壓大小，并將接受到的電壓轉化成輸出信號輸送至電壓比較器104。電壓比較器104對輸入的超級電容器兩端電壓和基準電壓輸入信號進行鑒別與比較。當電壓差在閾值以上時，輸出低電平信號，第一接觸器閉合，第二接觸器斷開，接通含有限流電阻107的電路。充電過程中，限流電阻與超級電容器串聯，保證了流經超級電容器101和充電回路的電流在一定范圍內。當電壓差在閾值以下時，輸出高電平信號，第二接觸器閉合，第一接觸器斷開。在本實施例中，閾值設定為0.1V，實際應用中，閾值范圍由超級電容器工作電壓與基準電壓的大小決定。當恒定電流源電壓大于超級電容器兩端電壓時，基準電壓設定為超級電容器兩端電壓；當超級電容器兩端電壓大于恒定電流源電壓時，基準電壓設定為恒定電流源電壓。
[0027]本實施例中，超級電容預充電系統還包括套于限流電阻107外的熱交換器108。熱交換器108能夠降低預充電裝置的整體溫度，保證充電過程中超級電容的安全以及提高預充電裝置的安全性使用壽命。
[0028]本實施例中，超級電容預充電系統還包括與限流電阻107并聯的指示燈109，在超級電容器充電，即第一接觸器閉合時，指示燈109亮起;在超級電容器充電結束后，即第一接觸器斷開時，指示燈109熄滅。
[0029]本實施例中，超級電容預充電系統還包括與第二接觸器106串聯的二極管110，二極管110負極與恒定電流源111正極相連。當超級電容器110充電完成后，第二接觸器閉合，超級電容器101電流會發生向恒定電流源111倒灌的情況，二極管110的設置可以確保恒定電流源111和超級電容器101不受電路中過大的瞬間電流的影響，正常工作。
[0030]與本發明提供的超級電容預充電系統實施例相對應，本發明還提供了一種超級電容預充電方法，圖2為本發明實施例提供的預充電方法的流程示意