Vyrovnávací obvody pro superkapacitory

Lukáš Bartoš

Master's thesis

Balancing Circuits for Supercapacitors

Abstract:

Superkapacitor je v principu elektrolytický kondenzátor vyrobený za účelem dosažení vysoké kapacity řádu tisíců Faradů při zachování vlastností kondenzátoru. Tato technologie je založena na tzv. elektrochemické dvouvrstvě, proto se superkapacitory označují také zkratkou EDLC. Omezením pro superkapacitor je hodnota provozního napětí cca , avšak je vhodný pro ukládání a rychlé dodávání elektrické energie. Pro větší napětí je nutné řadit superkapacitory do série, což ovšem vyžaduje použití ochranných vyrovnávacích obvodů. Vyrovnávací obvody rozdělujeme na pasivní a aktivní. Tato práce teoreticky pojednává o obou typech obvodů a popisuje také vliv vyrovnávání na životnost superkapacitorů. Podstatou je pak popis, vysvětlení činosti a realizace aktivního vyrovnávání. Výsledky správné funkce vyrovnávání jsou potvrzeny měřením a testováním obvodu.

Abstract:

A supercapacitor is in principle an electrolytic condenser produced to gain high capacity of thousands Farads and to keep parameters of a condenser in the same time. This technology is based on so-called electrochemical double-layer and therefore these supercapacitors are called EDLC. The supercapacitor limitation is a value of operation voltage cca 2.5 V, but it is applicable for storage and fast supply of electric energy. For higher operation voltages there is necessary to stack supercapacitors in series but it demands usage of protective balancing circuits. Balancing circuits are active or passive. This thesis deals theoretically with both types of these circuits and it describes also balancing circuit effect to supercapacitors operating life. The core is description and clarification of operation and implementation of active compensation. Results of the proper active compensation are proved by measurements and circuit testing.

Keywords

Superkapacitor, článek, modul, kapacita, vyrovnávání, pasivní vyrovnávání, aktivní vyrovnávání, nabíjení, proudový zdroj, tranzistor, komparátor, napěťový detektor, snižovací – zvyšovací, blokující, měnič

Keywords

Supercapacitor, cell, modul, capacity, balancing, passive balancing, active balancing, charging, current source, transistor, comparator, voltage detector, buck – boost, flyback, converter

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 5. 2012

Thesis defence

• Date of defence: 28. 5. 2012
• Supervisor: Tomáš Pavelek
• Reader: Petr Vaculík

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Master programme / field:
Elektrotechnika / Elektronika