安全快速大功率放電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種瞬時大功率放電裝置，特別涉及一種能夠使電源保持安全可靠工作并且又能夠?qū)崿F(xiàn)對大功率負(fù)載器件快速供電做功的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的進(jìn)步和電子技術(shù)的發(fā)展，越來越多的電子產(chǎn)品或者電子器件被大家發(fā)現(xiàn)或者實用新型，也有越來越多的各種電子電路應(yīng)用在社會生活的各個領(lǐng)域。如電子煙領(lǐng)域，利用電池供電在受控時段內(nèi)加熱發(fā)熱器件，使發(fā)熱器件升溫到需求溫度以霧化各種電子煙油，霧化的電子煙油形成氣霧供吸煙者吸入，達(dá)到了吸煙的效果。其有益效果是避免了明火點燃煙草產(chǎn)生燃燒煙霧產(chǎn)生二手煙危害，進(jìn)而減少了環(huán)境污染，同時經(jīng)過電子煙油的調(diào)配可以極大地降低吸煙危害，有利于吸煙者的身心健康。
[0003]但是，瞬時加熱發(fā)熱器件產(chǎn)生一定的高溫則需要較大的電流，而電池在較大電流放電時會加快反應(yīng)速度，使電池本身的溫度也迅速升高，可能會使電池直接損壞或引起燃燒等，或至少造成電池性能下降，減少使用壽命。
[0004]不僅在電子煙領(lǐng)域是這樣，其它電子產(chǎn)品領(lǐng)域也有這種缺陷，只要是需要瞬時大電流放電的器件，都存在損害電源或者降低電源使用壽命的問題。
[0005]當(dāng)前應(yīng)用電源技術(shù)發(fā)展迅速，但在高能量快速大電流放電條件下，仍然沒有完全解決電源的上述問題，受限于原材料/加工工藝等原因，性能不穩(wěn)定、安全特性等依然存在諸多問題/隱患(如鋰離子/聚合物電池)。
[0006]如今電池技術(shù)相對成熟，但高溫特性、穩(wěn)定性、能量密度小、循環(huán)充放電次數(shù)少等諸多問題依然突出。如電池在實現(xiàn)大電流高能量放電時，設(shè)計體積增大，成本很高，電芯溫度特性受限，循環(huán)充放電次數(shù)受限。
[0007]近近期出現(xiàn)的超級電容是一種可實現(xiàn)高能量快速大電流工作，同時理論上具有無限次充放電循環(huán)(一般達(dá)到數(shù)十萬次)，但不能實現(xiàn)長時間儲能及能量密度相對較小，故本發(fā)明提出了將兩者有效結(jié)合，通過嚴(yán)密精確的控制技術(shù)，經(jīng)過嚴(yán)格精密的制造工藝，實現(xiàn)了安全快速大能量放電。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的在于提供一種可實現(xiàn)安全快速的大功率放電裝置，用以解決瞬時工作的電源需求。
[0009]本實用新型安全快速大功率放電裝置，至少包括一供電電源、一電源開關(guān)、一電能儲存裝置、一放電開關(guān)、一快速大功率放電/負(fù)載部件。其中所述電源、充電控制開關(guān)、電能儲存裝置構(gòu)成充電電路。所述電能儲存裝置、放電控制開關(guān)、快速大功率放電負(fù)載器件構(gòu)成放電電路。所述充電電路與放電電路在電能儲存裝置兩端并聯(lián)連接。
[0010]所述大功率快速放電裝置的電能儲存裝置是超級電容。
[0011]所述超級電容是一個、兩個或者多數(shù)個。
[0012]上述裝置還包括充放電控制電路，串聯(lián)連接在所述電能儲存裝置上，該充放電控制電路包括控制芯片以及與超級電容數(shù)量對應(yīng)的充放電控制開關(guān)，每一個超級電容分別連接一充電控制開關(guān)和一放電控制開關(guān)。
[0013]所述供電電源是干電池、可充電電池以及各種各種滿足供電規(guī)格的直流電源其中之一O
[0014]所述快速大功率負(fù)載是電發(fā)熱器件、電發(fā)光器件以及電動器件其中之一或者它們的組合。
[0015]由于本實用新型采用了多數(shù)超級電容與多路控制開關(guān)電路進(jìn)行充放電時序控制的結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)利用超級電容儲電、放電功能，實現(xiàn)小電壓電源為大功率負(fù)載供電做功的效果，而且充分保證了電源的安全。實現(xiàn)了安全快速的大功率放電的功能。結(jié)構(gòu)簡單，可以使用在不同領(lǐng)域的電路或者電子產(chǎn)品上。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的快速安全大功率放電裝置電路功能原理圖。
【具體實施方式】
[0017]現(xiàn)結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0018]如圖1所示，本實用新型的安全快速大功率放電裝置是一種適用于保證電源安全的小功率電源實現(xiàn)大功率瞬時放電的裝置。
[0019]該裝置電路圖中BAT為儲能電池，精確的說是一種相對于大功率放電負(fù)載來說，是一種小功率電源，在直接為大功率負(fù)載供電時由于存在放電電流增大，容易損壞電源本身的問題。
[0020]Kl為工作開關(guān)，用于控制本裝置的工作狀態(tài)。
[0021]K2為電池放電控制開關(guān)，即充電開關(guān)。
[0022]K3為電容充電控制開關(guān)，通過單片機(jī)CPU芯片進(jìn)行時序充放電控制。
[0023]C1、C2、C3、......Cn為超級電容，S1、S2、S3......Sn分別為對應(yīng)超級電容放電控制開關(guān)。
[0024]Kl為輸出控制開關(guān)，RL為負(fù)載
[0025]CPU為PIC系列單片機(jī)/ARM系列微控制器等。
[0026]本實用新型的裝置的充放電次序和方法是這樣的:
[0027]首先，打開電池放電控制開關(guān)K2，充放電控制電路CPU控制K3使電池依次對Cl、C2、C3......Cn預(yù)充電。
[0028]接著，首次按下Kl工作開關(guān)，K3便跳開與Cl的連接，同時Cl通過接通SI對負(fù)載RL放電。
[0029]再次打開工作開關(guān)Kl，電池接通K2與K3對Cl充電，同時C2通過S2對負(fù)載RL放電。
[0030]第三此次打開工作開關(guān)Kl，電池接通K2與K3對C2充電，同時C3通過S3對負(fù)載RL放電。
[0031]以此類推，可以實現(xiàn)對多個超級電容進(jìn)行多次的充放電，直至第N次打開工作開關(guān)Kl，則電容CN-1充電。通過控制電路時序控制，重復(fù)以上Cl、C2、C3、……Cn沖放電過程。
[0032]上述超級電容的充放電時間和工作功率可以通過如下計算得出:以超級電容LIC1235R 3R8406 為例。
[0033]該超級電容參數(shù)為耐壓3.8V/40F，耐溫85攝氏度，充電閥值為3.8V，放電閥值為2.2V，恒流充電電流為1A0
[0034]初始充滿電時間:
[0035]T = CU/I = 40* (3.8-2.2)/10 = 6.4S
[0036]放電能量:
[0037]P = 0.5CU*U = 0.5*40*1.6*1.6 = 51.2W
[0038]假設(shè)負(fù)載電阻為0.4歐，則需輸出電流為:
[0039]I = 3.8/0.4 = 9.5A
[0040]此時電池理論上在安全工作范圍內(nèi)可滿足輸出需求。
[0041]若負(fù)載為0.2歐電阻，則需輸出電流為:
[0042]I = 3.8/0.2 = 19A
[0043]此時電池本身特性受限較難滿足功率輸出需求，則可以通過超級電容取電同時具備安全可靠性。
[0044]綜合以上功率需求及應(yīng)用安全性，負(fù)載RL能通過超級電容瞬時得到高功率能量，達(dá)到預(yù)想溫度，同時確保電池工作的安全可靠性。
[0045]使用本實用新型超級電容實現(xiàn)能量中繼，理論上無充放電循環(huán)限制，對電池要求大大降低，可選用較小電流較大容量通用電池，極大降低成本的同時提高電池的使用壽命，提尚安全可靠性。
【主權(quán)項】
1.一種安全快速大功率放電裝置，其特征在于:至少包括一供電電源、一電源開關(guān)、一電能儲存裝置、一放電開關(guān)、一大功率放電負(fù)載部件；其中所述電源、電源開關(guān)、電能儲存裝置構(gòu)成充電電路；所述電能儲存裝置、放電開關(guān)、快速大功率放電負(fù)載器件構(gòu)成放電電路；所述充電電路與放電電路在電能儲存裝置兩端并聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全快速大功率放電裝置，其特征在于:所述大功率快速放電裝置的電能儲存裝置是超級電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安全快速大功率放電裝置，其特征在于:所述超級電容是一個、兩個或者多個并聯(lián)且分別獨立控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的安全快速大功率放電裝置，其特征在于:還包括充放電控制電路，串聯(lián)連接在所述電能儲存裝置上，該充放電控制電路包括控制芯片以及與超級電容數(shù)量對應(yīng)的充放電開關(guān)，每一個超級電容分別連接一充電控制開關(guān)和一放電控制開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的安全快速大功率放電裝置，其特征在于:所述供電電源是干電池、可充電電池以及各種符合充電規(guī)格的直流其中之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的安全快速大功率放電裝置，其特征在于:所述快速大功率負(fù)載是電發(fā)熱器件、電發(fā)光器件以及電動器件其中之一或者它們的組合。
【專利摘要】本實用新型公開了一種安全快速大功率放電裝置，至少包括一供電電源、一電源開關(guān)、一電能儲存裝置、一放電開關(guān)、一大功率放電/負(fù)載部件。其中所述電源、電源開關(guān)、電能儲存裝置構(gòu)成充電電路。所述電能儲存裝置、放電開關(guān)、快速大功率放電負(fù)載器件構(gòu)成放電電路。所述充電電路與放電電路在電能儲存裝置兩端并聯(lián)連接。大功率快速放電裝置的電能儲存裝置是超級電容。該裝置還包括充放電控制電路，串聯(lián)連接在所述電能儲存裝置上，該充放電控制電路包括控制芯片以及與超級電容數(shù)量對應(yīng)的充放電開關(guān)，每一個超級電容分別連接一充電控制開關(guān)和一放電控制開關(guān)。
【IPC分類】H02J7-00
【公開號】CN204361739
【申請?zhí)枴緾N201520022388
【發(fā)明人】彭爭戰(zhàn)
【申請人】深圳市新宜康科技有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月13日