超级电容器电压均衡装置及该装置的控制方法制造方法及图纸
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超级电容器的储能技术。
技术介绍
超级电容器是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种。但超级电容器也存在一些问题，例如各个并联节电压不一致，缩短了超级电容器的使用寿命等。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决超级电容器各个并联节电压不一致，导致超级电容器使用寿命缩短的问题，提供一种超级电容器电压均衡装置及该装置的控制方法。本专利技术所述的超级电容器电压均衡装置包括主控制器、总电流/电压检测单元、多个平衡控制器和DC-DC电源模块；DC-DC电源模块为主控制器、总电流/电压检测单元以及多个平衡控制器提供工作电源；主控制器连接所述的多个平衡控制器和总电流/电压检测单元；每个平衡控制器用于测量超级电容器的n个并联节的端电压并为所述n个并联节充电；总电流/电压检测单元用于检测超级电容器输出端口的总电压和总电流。平衡控制器包括n个并联节平衡单元、m个模拟切换电路、AD处理电路、均衡控制处理器、温度信号处理电路、光耦隔离通讯电路和隔离电源,m小于n；每个并联节平衡单元用于为一个并联节充电，并联节平衡单元的控制信号输入端连接均衡控制处理器的充电控制信号输出端；每个模拟切换电路用于测量多个并联节的端电压，m个模拟切换电路共测量n个并联节...
【技术保护点】
超级电容器电压均衡装置，其特征在于：它包括主控制器(1)、总电流/电压检测单元(2)、多个平衡控制器(3)和DC‑DC电源模块(4)；DC‑DC电源模块(4)为主控制器(1)、总电流/电压检测单元(2)以及多个平衡控制器(3)提供工作电源；主控制器(1)连接所述的多个平衡控制器(3)和总电流/电压检测单元(2)；每个平衡控制器(3)用于测量超级电容器的n个并联节的端电压并为所述n个并联节充电；总电流/电压检测单元(2)用于检测超级电容器输出端口的总电压和总电流。
【技术特征摘要】
1.超级电容器电压均衡装置，其特征在于：它包括主控制器(1)、总电流/电压检测
单元(2)、多个平衡控制器(3)和DC-DC电源模块(4)；
DC-DC电源模块(4)为主控制器(1)、总电流/电压检测单元(2)以及多个平衡控制
器(3)提供工作电源；
主控制器(1)连接所述的多个平衡控制器(3)和总电流/电压检测单元(2)；
每个平衡控制器(3)用于测量超级电容器的n个并联节的端电压并为所述n个并联节
充电；
总电流/电压检测单元(2)用于检测超级电容器输出端口的总电压和总电流。
2.根据权利要求1所述的超级电容器电压均衡装置，其特征在于：所述的平衡控制器
(3)包括n个并联节平衡单元(3-1)、m个模拟切换电路(3-2)、AD处理电路(3-3)、均
衡控制处理器(3-4)、温度信号处理电路(3-5)、光耦隔离通讯电路(3-6)和隔离电源,m
小于n；
每个并联节平衡单元(3-1)用于为一个并联节充电，并联节平衡单元(3-1)的控制
信号输入端连接均衡控制处理器(3-4)的充电控制信号输出端；
每个模拟切换电路(3-2)用于测量多个并联节的端电压，m个模拟切换电路(3-2)共
测量n个并联节的端电压，并将测量结果通过AD处理电路(3-3)发送至均衡控制处理器
(3-4)；
温度信号处理电路(3-5)的输出端连接均衡控制处理器(3-4)的温度信号输入端，
温度信号处理电路(3-5)的输入端用于连接温度传感器(3-7)；
温度传感器(3-7)用于测量储能单元的温度，并将测量结果通过温度信号处理电路
(3-5)发送至均衡控制处理器(3-4)，所述储能单元包括平衡控制器(3)和与该平衡控
制器(3)相连接的并联节；
均衡控制处理器(3-4)制冷控制信号输出端用于连接风机(3-8)的控制信号输入端；
均衡控制处理器(3-4)通过CAN信号传输线与主控制器(1)进行数据传输。
3.根据权利要求2所述的超级电容器电压均衡装置，其特征在于：所述的AD处理电
路(3-3)包括模拟处理电路(3-3-1)、模拟/数字转换模块(3-3-2)和数字隔离模块(3-3-3)；
模拟处理电路(3-3-1)的m个信号输入端分别连接m个模拟切换电路(3-2)的信号
输出端，模拟处理电路(3-3-1)的信号输出端连接模拟/数字转换模块(3-3-2)的模拟信
号输入端，模拟/数字转换模块(3-3-2)的数字信号输出端通过数字隔离模块(3-3-3)连
接均衡控制处理器(3-4)的并联节电压信号输入端，数字隔离模块(3-3-3)的通道选择
\t控制信号输出端连接m个模拟切换电路(3-2)的通道选择控制信号输入端。
4.根据权利要求2所述的超级电容器电压均衡装置，其特征在于：所述的均衡控制处
理器(3-4)内嵌入由软件实现的均衡控制中断子模块，该模块包括以下单元：
并联节电压读取单元：不断读取并存储m个模拟切换电路(3-2)发来的n个并联节电
压值；并在该单元运行结束之后启动并联节电压排序单元；
并联节电压排序单元：对所述的n个并联节电压值按照由高到底的顺序进行排序；并
在该单元运行结束之后启动整体充电指令判断单元；
整体充电指令判断单元：判断是否接收到主控制器(1)发来的整体充电指令，并在判
断结果为是时启动整体充电指令发送单元，在判断结果为否时启动第一最大电压差判断单
元；
整体充电指令发送单元：向n个并联节平衡单元(3-1)发送充电指令；并在该单元运
行结束之后启动整体充电结束指令判断单元；
整体充电结束指令判断单元：判断是否收到主控制器(1)发来的整体充电结束指令，
并在判断结果为是时启动停止整体充电指令发送单元；在判断结果为否时重新启动整体充
电结束指令判断单元；
停止整体充电指令发送单元：向n个并联节平衡单元(3-1)发送停止充电指令；并在
该单元运行结束之后启动第一最大电压差判断单元；
第一最大电压差判断单元：判断n个并联节电压值中的最大值与最小值之差是否大于
ΔU,并在判断结果为是时启动选择性充电指令发送单元，在判断结果为否时启动辨识单元；
选择性充电指令发送单元：向电压值最低的三个并联节所对应的并联节平衡单元(3-1)
发送充电指令；并在该单元运行结束之后启动第二最大电压差判断单元；
第二最大电压差判断单元：判断n个并联节电压值中的最大值与最小值之差是否大于
ΔU,并在判断结果为是时重新启动第二最大电压差判断单元，在判断结果为否时启动停止
选择性充电指令发送步骤；
停止选择性充电指令发送步骤：向三个并联节所对应的并联节平衡单元(3-1)发送停
止充电指令；并在该单元运行结束之后启动辨识单元；
辨识单元：计算超级电容的容量和内阻；并在该单元运行结束之后启动辨识结果发送
单元；
辨识结果发送单元：将辨识单元计算得到的并联节容量和内阻发送至主控制器(1)；
并在该单元运行结束之后启动温控单元；
温控单元：控制储能单元的温度在其正常工作的温度范围内；并在该单元运行结束之
后启动整体充电指令判断单元。
5.根据权利要求4所述的超级电容器电压均衡装置，其特征在于：所述的温控单元包
括以下单元：
温度信号读取单元：读取并存储温度信号处理电路(3-5)发来的温度值；并在该单元
运行结束之后启动温度判断单元；
第一温度判断单元：判断所述的温度值是否高于T0，并在判断结果为是时启动风机启
动单元，在判断结果为否时停止均衡控制中断子模块的运行；
所述的ΔU与T0均为预先设定好的值，T0为储能单元能够正常工作的温度上限；
风机启动单元：向风机(3-8)发送启动指令；并在该单元运行结束之后启动第二温度
判断单元；
第二温度判断单元：判断所述的温度值是否高于T0，并在判断结果为是时重新启动第
二温度判断单元，在判断结果为否时启动风机停止单元；
风机停止单元：向风机(3-8)发送停止运行指令，并在该单元运行结束之后结束均衡
控制中断子模块的运行。
6.根据权利要求4所述的超级电容器电压均衡装置，其特征在于：所述的辨识单元包
括以下单元：
超级电容端电压及输入电流读取单元：不断读取并存储主控制器(1)发来的超级电容
的端电压和输入电流；并在该单元运行结束之后启动端电压及输入电流平均值计算单元；
端电压及输入电流平均值计算单元：计算最新的电压平均值u3及最新的输入电流平均
值i3，u3为最近p次读取的超级电容的端电压的平均值，i3为最近p次读取的超级电容的
输入电流的平均值；p为...
【专利技术属性】
技术研发人员：段建东，李树生，孙力，王志刚，国海峰，王令金，李寻迹，郭安东，张润松，刘龙海，赵克，吴凤江，安群涛，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。