一种基于BW6101的超级电容模组均衡电路

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一种基于BW6101的超级电容模组均衡电路
摘要:随着我国经济的迅速发展,城市化程度日益提高,轨道交通系统、电动大巴在未来城市公共交通体系中逐渐扮演起更加重要的角。超级电容作为储能装置在公共交通中的应用也日益增多,它具备绿、环保、低碳、高效等优势,为社会带来了巨大的效益。超级电容器不仅具有充电速度快,输出功率大,用于电动车辆行驶时起步快,爬坡能力强的优势。还具有较宽泛的工作温度,可以在-40℃至+70℃,这对于提高车辆在高寒地区的起动性能是非常有意义的。机动车在-15℃时启动已经非常困难,无法正常启动或需多次才能成功启动,而使用超级电容器即使是在-30℃时,仍能顺利启动,其优势十分明显。在超级电容器组的模组或者系统中,增加超级电容均衡电路,可高效保证单体电压的一致性,保证高级电容器充放电次数可达到10000次的长寿命特点,免除大量的维修成本。
关键词:超级电容器;公共交通;均衡电路
1.引言
网带窑超级电容器由于单体电压较低,在储能系统使用时通常采用多个超级电容器串联以达到系统
要求的电压及功率,在超级电容器串联使用时,由于单体的初始电压、容量、内阻、自放电等差异造成单体见电压差,这些电压差若不及时消除,随着时间积累电压高的单体寿命会受到严重的影响甚至导致超级电容组失效,因此在超级电容串联时,增加均衡电路,控制各单体之间的差压对于超级电容组十分有意义。
本文介绍了一种电动大巴中使用的48V超级电容模组均衡方案,此均衡电路基于超级电容保护芯片BW610,可实现对2.5V与2.7V电容进行保护,精度高,可靠性好,电路简单,成本易于测试,性能稳定。
1.均衡电路设计方案
本模组均衡方案总结构图如图1所示:包含单体电压采集电路:、一级均衡电路、二级均衡报警信号输出电路和过压过温信号输出电路;其中:
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图1 均衡电路结构框图
单体电压采集电路的主要任务为:连接超级电容单体与均衡板;
一级均衡电路功能是:当单体电压超过某一值(2.5V或者2.7V),通过芯片内置功率对单体进行放电,将电压过高的单体能量消耗,达到过压阈值以下(2.5V或者2.7V);婴儿印泥
荧光球二级均衡电路功能是:一级均衡电路的电流不足以将单体电压降低到预期水平,此时增加二级均衡回路,加大均衡电流,是单体更快的耗能,同时输出报警信号。
1.均衡原理设计
拉长虾均衡电路电压采集电路,一级均衡电路,二级均衡报警电路组成,原理图见图2:木纤维袜子
图2:均衡电路原理图
单体电压经过线束采集直接与均衡电路连接,C1为滤波电阻,D2为防反接二极管,有效防止单体反接造成的均衡电路器件击穿;
BW6101专门针对超级电容串联模组的电容单体过压保护而设计的一款高性能、低价格芯片,电压精度高,它采用高精度内部电压基准,确保保护电压精度在1%以内,内置功率管可以提供大电流泄放能力,在没有外部扩流管的条件下,可以提供200mA的电流泄放能力,电路中在BW6101泄放端设置R5,得到想要的均衡电流,同事,设计LED1为红发光二极管,当一级均衡开启时发光二极管灯亮起,可观察均衡状态;
二级均衡电路由R18、R19分压设置二级均衡报警开启电压,电压比较器选择XC2602,当R19上的分压高于Q1的比较电压,Q1驱动Q3开启,R6上有电流流过,增加整个单体的均衡电流,同时,Q5开启,输出过压报警信号,此信号经过光耦可传输客户端,根据具体工况设计是否需要切断总电源或进行故障分析。
1.结论
随着超级电容器的广泛使用,超级电容模组技术越高越有竞争力,均衡技术也成了不可或
缺一部分,尤其是在批量生产的产品中,均衡技术越来越要求效果佳、成本低、易于测量,本文所介绍的均衡电路,结构简单,芯片成本低,可靠性高,已在市场中大范围使用。
参考文献
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