超级电容电压控制方法及系统、储能电车及控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种储能电车超级电容电压控制方法，包括如下步骤：在车辆停机状态下，检测超级电容模块中各个超级电容的电压值；根据各个超级电容的电压值设定第一电压值U0；将各个超级电容的电压值分别与第一电压值U0进行比较，若UA＜U0，则对第i个超级电容进行充电，直到UA＝U0，若UA＞U0，则对第i个超级电容进行放电，直到UA＝U0，若UA＝U0，则不进行处理，直到各个超级电容的电压值均与第一电压值相等。本发明专利技术还提供一种储能电车超级电容电压控制系统、一种储能电车控制系统、一种储能电车。

【技术实现步骤摘要】
超级电容电压控制方法及系统、储能电车及控制系统
本专利技术涉及电动车辆
，更具体地说，涉及一种储能电车超级电容电压控制方法及系统、储能电车控制系统。此外，本专利技术还涉及一种包括上述储能电车控制系统的电车。
技术介绍
目前道路上行驶的汽车大都使用从原油当中提炼的汽油或柴油燃料，相比于这种以化石能源作为动力的内燃汽车，电动汽车具有环保、节能的显著优势，电动汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。采用超级电容作为储能元件的储能电源的车辆解决了使用寿命和大电流充放电的问题，但由于超级电容是功率型器件，其能量密度较低，无法满足车辆续航里程的要求。采用燃料电池和超级电容作为储能电源的电动汽车具有高效和环保的优点。申请号为CN201611047151.8、名称为“一种储能电车控制系统及具有该系统的电车”，公开了一种储能电车控制系统，包括制氢燃料电池、超级电容和用于当超级电容超压时对超级电容进行泄压的泄放电阻；制氢燃料电池与超级电容通过直流斩波器连接，超级电容通过逆变器连接车辆的牵引电机，直流斩波器和逆变器均与控制器连接，控制器用于控制超级电容向牵引电机提供动力，及控制超级电容吸收牵引电机的制动能量。该专利申请以超级电容带动牵引电机，车辆能够获得较好的加速度性能，泄放电阻可以用于当超级电容超压时对超级电容进行泄压，控制器能够在每次车辆制动过程中将制动能量回馈吸收，提高能源利用效率，实现了能源的节约。申请号CN201611058147.1、名称为“一种储能电车控制系统及具有该系统的电车”，公开了一种储能电车控制系统，包括用于产生电能的制氢燃料电池和用于存储电能并为车辆的牵引电机提供电能的超级电容，制氢燃料电池和超级电容连接，还包括用于控制制氢燃料电池输出功率的控制器，控制器根据车辆行驶状态和超级电容的电量控制制氢燃料电池的输出功率。该专利申请通过在制氢燃料电池上加装控制器，以便根据超级电容和车辆状态对制氢燃料电池的输出功率进行调整，减轻了储能电车控制系统的整体重量，实现了对储能电车控制系统能量的有效利用，从而节省了储能电车控制系统中制氢燃料电池的能量，节约环保，优化了结构配置。由于单个超级电容的电压较低，为了满足驱动要求，通常将多个超级电容串联使用。上述专利均将多个超级电容组成的超级电容模块作为一个整体进行考虑，均未考虑超级电容模块本身实际是由多个串联的超级电容，或由多个先并联再串联后的超级电容组成。上述专利仅监测超级电容模块的电压，但经过多个循环的深度充放电，构成超级电容模块的各个超级电容的电压值可能存在不相等的情况。而且，现有的对相互串联的各个超级电容的电压调整仅限于系统工作时的充放电过程中，若车辆停机，则系统停止工作，现有技术中并未考虑再次开机后超级电容电量不等造成的影响。车辆停机后，各个超级电容的电量保持，车辆再次启动后，超级电容模块中的各个超级电容的初始电量即为上次停机时的电量。由于各个超级电容在停机时的电量很可能有很大差别，因此，车辆再次启动后，由于各个超级电容的电量的差异，会对整个超级电容模块的充放电过程造成影响：(1)车辆再次启动后，若对超级电容模块充电，则当初始电容量较大的超级电容充满电时，与之串联的初始电容量较小的其他超级电容还未充满电，由于超级电容的电量容量限制，无法继续充电，使得未充满电的超级电容无法发挥其最大功效，从而影响了整个超级电容模块的性能；(2)车辆再次启动后，若需要由超级电容供电，则初始电容量较小的超级电容会很快放完电，而与之并联的其他容量较大的超级电容仍有电量，若进一步放电，则可能损坏已放完电的超级电容。因此，存在不一致性的超级电容在停机的车辆再次启动后，会进一步造成各个超级电容的电压产生差别，使得不一致性更大，从而影响超级电容的性能，甚至造成损坏，影响系统的正常运行。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是针对现有技术中停机后的车辆再次启动后，由于各个串联的超级电容的容量不同影响对超级电容模块的性能及能量利用率造成影响的问题，提供一种储能电车超级电容电压控制方法和系统以及储能电车超级电容电压控制系统、储能电车。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种储能电车超级电容电压控制方法，储能电车具有超级电容模块，所述超级电容模块包括相互串联的多个超级电容单元，每个超级电容单元为一个超级电容或由相互并联的至少两个超级电容构成或由经过串联及并联组合的多个超级电容构成，所述储能电车超级电容电压控制方法包括如下步骤：(A1)在车辆停机状态下，检测超级电容模块中各个超级电容的电压值；(A2)设定第一电压值U0，其中Umin≤U0≤Umax，Umin为超级电容模块(6)中各个超级电容的最小电压限值中的最大值，Umax为超级电容模块(6)中各个超级电容的最大电压限值中的最小值；(A3)将各个超级电容的电压值分别与第一电压值U0进行比较，若UA(i)＜U0，则对第i个超级电容进行充电，直到UA(i)＝U0，若UA(i)＞U0，则对第i个超级电容进行放电，直到UA(i)＝U0，若UA(i)＝U0，则不进行处理，其中，UA(i)为第i个超级电容的电压，i＝1,2,…N且i的初始值为1，N为超级电容模块中超级电容的个数；(A4)执行步骤(A3)直到各个超级电容的电压值均与第一电压值相等。本专利技术中，在车辆停机状态下，检测超级电容的电压值，再进行调整，使得各个超级电容的电压值均与第一电压值相等，从而在车辆再次启动后，各个超级电容的电压值相同，可以保证车辆以较优的状态开机，可以避免电容量较大的超级电容较快充满使得未充满的超级电容无法发挥最大功效，也可以避免电容量较小的超级电容在放电时更快放电完而可能造成其损坏。上述技术方案中，步骤(A3)中，若UA(j)＞U0且UA(k)＜U0，则利用第j个超级电容对第k个超级电容进行充电，若充电过程中UA(i)＝U0或UA(j)＝U0，则停止充电，其中j≠k。本专利技术中，利用电压大于第一电压值的超级电容对电压小于第一电压值的超级电容进行充电，从而可以达到节能的作用。上述技术方案中，步骤(A2)中，所述第一电压值U0为步骤(A1)中检测得到的各个超级电容的电压值中的最大值或最小值或均值。本专利技术还提供一种储能电车超级电容电压控制系统，储能电车具有超级电容模块，所述超级电容模块包括相互串联的多个超级电容单元，每个超级电容单元为一个超级电容或由相互串并联连接的多个超级电容构成，所述储能电车超级电容电压控制系统包括：多个第一电压检测模块，分别用于检测各个超级电容电压；蓄电池，为第一电压检测模块供电；控制器，用于执行如下步骤：(A1)在车辆停机状态下，控制第一电压检测模块检测超级电容模块中各个超级电容的电压值；(A2)设定第一电压值U0，其中Umin≤U0≤Umax，Umin为超级电容模块(6)中各个超级电容的最小电压限值中的最大值，Umax为超级电容模块(6)中各个超级电容的最大电压限值中的最小值；(A3)将各个超级电容的电压值分别与第一电压值U0进行比较，若UA(i)＜U0，则对第i个超级电容进行充电，直到UA(i)＝U0，若UA(i)＞U0，则对第i个超级电容进行放电，直到UA(i)＝U0，若UA(i)＝U0，则不进行处理，其中，UA(i)为步骤(A1)中检测得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储能电车超级电容电压控制方法，储能电车具有超级电容模块(6)，所述超级电容模块(6)包括相互串联的多个超级电容单元，每个超级电容单元为一个超级电容或由相互并联的至少两个超级电容构成或由经过串联及并联组合的多个超级电容构成，其特征在于，所述储能电车超级电容电压控制方法包括如下步骤：(A1)在车辆停机状态下，检测超级电容模块(6)中各个超级电容的电压值；(A2)设定第一电压值U0，其中Umin≤U0≤Umax，Umin为超级电容模块(6)中各个超级电容的最小电压限值中的最大值，Umax为超级电容模块(6)中各个超级电容的最大电压限值中的最小值；(A3)将各个超级电容的电压值分别与第一电压值U0进行比较，若UA(i)＜U0，则对第i个超级电容进行充电，直到UA(i)＝U0，若UA(i)＞U0，则对第i个超级电容进行放电，直到UA(i)＝U0，若UA(i)＝U0，则不进行处理，其中，UA(i)为第i个超级电容的电压，i＝1,2,…N且i的初始值为1，N为超级电容模块(6)中超级电容的个数；(A4)执行步骤(A3)直到各个超级电容的电压值均与第一电压值相等。

【技术特征摘要】
1.一种储能电车超级电容电压控制方法，储能电车具有超级电容模块(6)，所述超级电容模块(6)包括相互串联的多个超级电容单元，每个超级电容单元为一个超级电容或由相互并联的至少两个超级电容构成或由经过串联及并联组合的多个超级电容构成，其特征在于，所述储能电车超级电容电压控制方法包括如下步骤：(A1)在车辆停机状态下，检测超级电容模块(6)中各个超级电容的电压值；(A2)设定第一电压值U0，其中Umin≤U0≤Umax，Umin为超级电容模块(6)中各个超级电容的最小电压限值中的最大值，Umax为超级电容模块(6)中各个超级电容的最大电压限值中的最小值；(A3)将各个超级电容的电压值分别与第一电压值U0进行比较，若UA(i)＜U0，则对第i个超级电容进行充电，直到UA(i)＝U0，若UA(i)＞U0，则对第i个超级电容进行放电，直到UA(i)＝U0，若UA(i)＝U0，则不进行处理，其中，UA(i)为第i个超级电容的电压，i＝1,2,…N且i的初始值为1，N为超级电容模块(6)中超级电容的个数；(A4)执行步骤(A3)直到各个超级电容的电压值均与第一电压值相等。2.根据权利要求1所述的储能电车超级电容电压控制方法，其特征在于，步骤(A3)中，若UA(j)＞U0且UA(k)＜U0，则利用第j个超级电容对第k个超级电容进行充电，若充电过程中UA(i)＝U0或UA(j)＝U0，则停止充电，其中j≠k。3.根据权利要求1或2所述的储能电车超级电容电压控制方法，其特征在于，所述步骤(A2)中，所述第一电压值U0为各个超级电容的电压值中的最大值或最小值或均值。4.一种储能电车超级电容电压控制系统，储能电车具有超级电容模块(6)，所述超级电容模块(6)包括相互串联的多个超级电容单元，每个超级电容单元为一个超级电容或由相互串并联连接的多个超级电容构成，其特征在于，所述储能电车超级电容电压控制系统包括：多个第一电压检测模块(621)，分别用于检测各个超级电容电压；蓄电池(5)，为第一电压检测模块(621)供电；控制器(3)，用于执行如下步骤：(A1)在车辆停机状态下，控制第一电压检测模块(621)检测超级电容模块(6)中各个超级电容的电压值；(A2)设定第一电压值U0，其中Umin≤U0≤Umax，Umin为超级电容模块(6)中各个超级电容的最小电压限值中的最大值，Umax为超级电容模块(6)中各个超级电容的最大电压限值中的最小值；(A3)将各个超级电容的电压值分别与第一电压值U0进行比较，若UA(i)＜U0，则对第i个超级电容进行充电，直到UA(i)＝U0，若UA(i)＞U0，则对第i个超级电容进行放电，直到UA(i)＝U0，若UA(i)＝U0，则不进行处理，其中，UA...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭钧敏，陈珍宝，林平，熊玉玲，莫文芳，胡楚联，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43