一种锂离子电容器的管理模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种锂离子电容器的管理模块，包括连接锂离子电容器模组的电芯正、负极的信号输入端；连接外部控制器的信号输出端；用于采集锂离子电容器模组中的温度信号并通过信号输出端传输给外部控制器的温度输出端；用于采集锂离子电容器模组中各个电芯的电压并输出，防止各个电芯的电压出现过压或欠压的情况的电压采集模块；用于采集锂离子电容器模组中各个电芯的电压并做出判断的电压均衡模块；将电压采集模块和电压均衡模块输出的信号转换为外部控制器可处理的信号的逻辑控制模块；用于将经过逻辑控制模块处理后的信号传输给外部控制器的通信模块；用于将来自于锂离子电容器的直流电经过转换后为整个管理模块供电的系统供电模块。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电源管理模块，具体是一种锂离子电容器的管理模块。
技术介绍
由于锂离子电池的生产工艺限制，锂离子电池单体之间存在容量、电压、内阻等等的不一致，即使在同一批电池中也会存在差异。另外，即使是电池组在出厂的时候一致性比较好，在以后的使用过程中，这种不一致会随着电池组的循环次数的增加而增加。锂离子电池组中，单体不一致会造成电池组无法发挥最大容量，而且会极大地缩短电池组的使用寿命。另外，由于锂离子电池的特殊性，在使用中如果发生过充、过放及过流等，会对电池造成不可逆的损坏，甚至造成安全事故。所以，锂离子电池组在使用之前，首先要解决的问题之一就是对电池组的管理。电池管理系统的主要作用是检测并保护电池，提高其使用效率和使用寿命，从而提高使用电池的设备年限。电池管理系统为满足电池使用的要求需要具有如下功能：（1）高精度的单电池电压快速采集及处理。（2）较高精度的电池组电压和电流快速采集及处理。（3）充电过压（高于电压上限值）及放电过压（低于电压下限值）保护。（4）充电及放电过电流保护；其电流的大小与SOC的关系趋势具体数字应根据试验标定。（5）电池箱内温度检测及过热保护。（6）电池组内的所有单体电池SOC与电压均衡。（7）与外部设备通信功能。基于电池管理系统要具备的功能，系统应该包含的模块有：用于消除电池组各单体电池电量不一致的均衡电路模块；用于电池电压、电流和温度测量的测量模块；用于实现模块间通信的接口模块；负责对系统中各个模块的数据进行处理和监控的管理模块；用于人机交互的人机接口模块，以及电池的保护模块等。随着科学技术的进步和环境保护的需求，超级电容器因其容量大、寿命长、放电速度快、工作温度范围宽、可以串并联使用等优点，在电动汽车、智能微网等领域得到广泛关注。单体超级电容器的额定电压低，为获得较高电压，因此需要许多单体超级电容器进行串联使用。然而，各单体超级电容器由于内部结构特殊性复杂，工艺上很难保证很高的一致性，因此存在容量偏差、漏电流偏差和ESR的不一致，这些原因都会导致各单体超级电容器充电电压不均衡，如果不采取必要均压措施，会导致整个电容器模组的储能效率降低。另外，过高的电压、温度都会降低超级电容器的寿命。因此，超级电容器模组管理系统对于提高超级电容器的使用寿命和储能效率是十分必要的。超级电容器模组管理系统应具有对超级电容器模组的单体电压与温度等信息的检测、电压均衡、过压与过流保护和数据通信等功能。锂离子电容器是一种新兴的新能源储能器件，是采用锂离子电池和超级电容器混合结构，其正极采用超级电容器的正极，负极采用锂离子电池的负极结构，兼具超级电容器的高功率密度（其功率密度远大于铅酸蓄电池）、长寿命特性和锂离子电池高能量密度的特性。本身具有很高的电压保持能力，常温25℃放置3个月，电压下降≤5%；宽使用温度范围（-40℃~70℃）的运行安全性、可靠性。因此，应该综合锂离子电池管理系统和超级电容器的管理模块设计出锂离子电容器的管理模块，才能够让锂离子电容器更好地发挥其功效。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供一种锂离子电容器的管理模块，该管理模块采集、判断锂离子电容器模组中电芯的电压是否异常，并将电压、温度等信号传输给外部控制器进行处理，可使锂离子电容器模组能够长时间稳定安全的运行。为解决以上技术问题，本技术所述锂离子电容器的管理模块，包括连接锂离子电容器模组的电芯正、负极，检测每个电芯的电压的信号输入端；连接外部控制器，将电压、温度信号传输给外部控制器的信号输出端；用于采集锂离子电容器模组中的温度信号并通过信号输出端传输给外部控制器的温度输出端；用于采集锂离子电容器模组中各个电芯的电压并输出，防止各个电芯的电压出现过压或欠压的情况的电压采集模块；用于采集锂离子电容器模组中各个电芯的电压并做出判断，再决定是否起电压均衡作用的电压均衡模块；将电压采集模块和电压均衡模块输出的信号转换为外部控制器可处理的信号的逻辑控制模块；用于将经过逻辑控制模块处理后的信号向外部控制器传输的通信模块；用于将来自于锂离子电容器的直流电经过转换后为整个管理模块供电的系统供电模块。进一步地，所述管理模块还包括用于对锂离子电容器模组中电芯进行放电处理的耗电部件。本技术的锂离子电容器管理模块体积小、性能稳定、采集精度高、成本低、可靠性强等特点。本技术的锂离子电容器管理模块能够快速实现能量的均衡，充分利用每个电芯的能量。本技术的锂离子电容器管理模块可以防止锂离子电容器的过充或过放现象。本技术的锂离子电容器管理模块通过检测锂离子电容器模组的温度，在充放电过程中防止温度过高对电芯造成影响。本技术的锂离子电容器管理模块可用于慢充快放、慢充慢放、快充快放、快充慢放多种情况，适用广。本技术的锂离子电容器管理模块可适用于长期连续运行的应用领域，可批量化生产。附图说明图1为本技术的锂离子电容器管理模块电路原理图；图2为信号输出端电路原理图；图3为信号输入端电路原理图；图4为电压采集模块电路原理图；图5为电压均衡模块电路原理图；图6为温度输出端电路原理图；图7为通信模块电路原理图；图8为逻辑控制模块电路原理图；图9为系统供电模块电路原理图。其中，图1中，1-信号输出端，2-信号输入端，3-电压采集模块，4-电压均衡模块，5-温度输出端，6-通信模块，7-逻辑控制模块，8-系统供电模块。具体实施方式实施例：本技术提出的锂离子电容的管理模块如图1所示，主要包括以下部分：信号输出端1、信号输入端2、电压采集模块3、电压均衡模块4、温度输出端5、通信模块6、逻辑控制模块7、系统供电模块8。信号输入端2如图3所示，该信号输入端2连接锂离子电容器模组的电芯正、负极，检测每个电芯的电压，并将电压传输给电压采集模块3和电压均衡模块4。信号输出端1如图2所示，该信号输出端1连接外部控制器，将电压，温度等信号传输给外部控制器。电压采集模块3如图4所示，该电压采集模块3是采集锂离子电容器模组中各个电芯的电压并输出，防止各个电芯的电压出现过压或欠压的情况。如果检测到电芯的电压出现异常，则会通过逻辑控制模块7将信号处理成外部控制器可处理的信号，然后再传输给通信模块6，通信模块6将信号经过信号输出端1输出给外部控制器进行控制。电压均衡模块4如图5所示，该电压均衡模块4是采集锂离子电容器模组中各个电芯的电压并判断，如果有电芯电压超过均衡电压阀值或两个电芯之间的压差超过一定值，则电压均衡模块4起作用，电压均衡模块4将信息传输给逻辑控制模块7，逻辑控制模块7将信号处理成外部控制器可处理的信号，然后再传输给通信模块6，通信模块6将信号经过信号输出端1输出给外部控制器进行控制，使锂离子电容器模组中各电芯电压均一。温度输出端5如图6所示，该温度输出端5是采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电容器的管理模块，其特征在于：包括连接锂离子电容器模组的电芯正、负极，检测每个电芯的电压的信号输入端；连接外部控制器，将电压、温度信号传输给外部控制器的信号输出端；用于采集锂离子电容器模组中的温度信号并通过信号输出端传输给外部控制器的温度输出端；用于采集锂离子电容器模组中各个电芯的电压并输出，防止各个电芯的电压出现过压或欠压的情况的电压采集模块；用于采集锂离子电容器模组中各个电芯的电压并做出判断，再决定是否起电压均衡作用的电压均衡模块；将电压采集模块和电压均衡模块输出的信号转换为外部控制器可处理的信号的逻辑控制模块；用于将经过逻辑控制模块处理后的信号向外部控制器传输的通信模块；用于将来自于锂离子电容器的直流电经过转换后为整个管理模块供电的系统供电模块。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电容器的管理模块，其特征在于：包括
连接锂离子电容器模组的电芯正、负极，检测每个电芯的电压的信号输入端；
连接外部控制器，将电压、温度信号传输给外部控制器的信号输出端；
用于采集锂离子电容器模组中的温度信号并通过信号输出端传输给外部控制器的温度输出端；
用于采集锂离子电容器模组中各个电芯的电压并输出，防止各个电芯的电压出现过压或欠压的情况的电压采集模块；
用于采集锂离子电容器模组中各个电芯的电压并...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁亚青，廖运平，尹传丰，闵凡奇，
申请(专利权)人：上海展枭新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31