用于监控电容器单元的系统技术方案

提供了一种用于监控电容器模块中串联的多个电容器单元（３２ｕ，３２ｕ－１，３２ｕ－２，３２ｉ）的系统，所述多个电容器单元用作能量存储设备中的电能存储装置，并能够同样地通过流过所有所述电容器单元的充电电流进行充电以及通过放电电流进行放电，这克服了因单个单元容量的改变导致的问题，该系统包括：测量单元（５２），所述测量单元能够通过对电压进行测量来确定施加到单独的电容器单元上的电压；评估单元（１００），其能够为电容器单元设定标称电压；以及至少一个放电支路，其可连接到每个电容器单元并可由放电控制单元（８０　１－８０ｎ）进行控制，所述放电控制单元依赖于设定的标称电压和施加的电压来使各个电容器单元向所述放电支路进行放电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于监控电容器模块中串联的多个电容器单元的系统，所述多个电容器单元用作能量存储设备中的电能存储装置，并能够通过流过所有电容器单元的充电电流同样地进行充电以及通过放电电流进行放电。
技术介绍
这种类型的串联电容器单元的问题在于，它们的容量会因老化过程而改变或者会出现寄生放电，因此对于单独的电容器单元而言会随着时间产生不成比例的电压，这最终对用于存储能量的电容器模块的容量产生了负面影响。因此，本专利技术的目的是提供一种用于监控这种电容器单元的系统，其避免了因单独单元容量的改变导致的这种问题。
技术实现思路
根据本专利技术，通过上述类型的系统来实现该目的，该系统包括测量单元，其能够通过对电压进行测量来确定施加到单独的电容器单元上的电压；评估单元，其能够为电容器单元设定标称电压；以及至少一个放电支路，其连接到每个电容器单元并由放电控制单元进行控制，所述放电控制单元依赖于设定的标称电压和施加的电压来使各个电容器单元向所述放电支路进行放电。本专利技术解决方案的优点在于，提供了降低电容器单元的不均衡充电的可能性，从而改善了电容器模块的能量存储能力。对评估单元的操作没有进行更为具体的阐述。因此，根据本专利技术的解决方案使得评估单元能够为各个电容器单元设置有效的标称电压。有许多不同的方式来确定各个电容器单元的标称电压。例如，可以在参数字段中将有效标称电压存储为操作时间或充电循环次数的函数。另一有利的解决方案使得评估单元能够确定在电容器单元上识别的电压与平均电压之间的偏差。然后，这些与平均电压值的偏差能够用于确定是否需要对单独的电容器单元进行放电以及需要将该单独的电容器单元放电到什么样的标称电压。特别地，与有效平均电压的偏差还允许为各个电容器单元确定有效电压。确定标称电压的简单方式是将平均标称电压设定为标称电压，从而呈现更高电压的电容器单元的电压将在所有情况中都被调整成所有电容器单元的平均电压。如果以这种方式(例如，在将电容器模块充电到其最大的满电压之前地多次)来调整所有电容器单元的平均电压，则这确保了没有一个单独的电容器单元将具有比最大电压高的电压。特别有利的实施方式使得评估单元能够根据电容器模块的识别到的总电压以及被指定将电容器模块充电到其最大满电压的最大电压，来确定单独的电容器单元的标称电压。在最简单的情况中，能够指定标称电压，以便在电容器模块被完全充电时，为呈现出比最大电压高的电压的电容器单元仅设置一次标称电压。然而，特别有利的是，评估单元能够确定电容器单元的标称电压，以便当电容器模块被充电到最大满电压时，所有的电容器单元同时达到最大电压。为了增加评估单元的精度，优选使得评估单元把单独的电容器单元的容量计算在内(factor in)。从而，能够预测量并在表格中存储容量。然而，特别有利的是，评估单元能够通过测量来确定电容器单元的容量关系。从而该容量关系指示电容器模块的总容量与每个单独的电容器单元的容量之间的关系。理想地，该容量关系通过在两个不同的充电状态处测量电容器单元电压来确定。至今还没有阐述与确定电容器单元上的电压相关的更为具体的细节。理论上将能够设想到设计该测量单元，以便其直接地测量每个电容器单元上的电压。为了降低同时测量所有电容器单元上的所有电压的复杂性，在该情况中，能够想到使用将测量单元从一个电容器单元切换到另一个电容器单元的多路复用设备，以便连续地测量单独的电容器单元上的电压。另一有利的解决方案使得测量单元能够测量电容器模块的所有电容器单元的电压。进一步优选地，使得测量单元能够在两个分别的电容器单元之间的中间抽头处测量电压。中间抽头处的电压允许有可能测量单独的电容器单元上的单独电压。特别地，一个有利的可能性使得测量单元能够测量各个中间抽头与地之间的电压。优选地，获得施加到电容器单元上的单独电压的简单方式使得测量单元能够从在各个中间抽头处测量到的电压中减去在最接近地端的中间抽头处测量到的电压，以便能够确定布置在该中间抽头与最接近地端的中间抽头之间的电容器单元上的电压。理论上，测量单元能够同时测量所有的电压。为了能够最经济有效地测量可能的中间抽头上的电压，测量单元被设计使得在连续测量相位中测量中间抽头处的电压。在单独测量相位中测量中间抽头处的电压能够优选地通过将测量单元分配到将各个中间抽头连接到测量单元的开关网络中来实现。优选地，这种开关网络可通过解码器来控制。特别地，使得测量单元能够在连续测量相位中同步的测量周期中测量所有中间抽头处的电压。例如，测量单元能够连续地确定电容器单元的电压。然而，为了不会不必要地中断本专利技术能量存储设备的操作，优选使得测量单元能够在固定的时间间隔处确定电压。从而，时间间隔能够依赖于电容器模块的总电压。例如，给定电容器模块的低的总电压，则其中一个电容器单元将超过最大电压的风险是比较低的，而电容器模块的总电压越接近于电容器模块的最大总电压，风险就越大。出于该原因，优选使得测量单元测量电容器单元的电压的时间间隔是固定的，时间间隔为电容器模块的总电压的函数。例如，确定电容器单元的电压的时间间隔继续缩短，则电容器模块的总电压越接近于最大充电电压。结合本专利技术解决方案的之前描述，还没有针对所提供的放电支路进行任何具体描述。因此，有利的解决方案使得放电支路被分配给每个电容器单元。从而，放电支路能够一起被激活。特别有利地是单独地激活每个放电支路。例如，在能量存储设备的每个操作模式中，放电支路可以是激活的。然而，为了能够在对电容器单元进行均衡时以最低可能的电流进行操作，优选使得放电支路能够在非充电或非放电状态中激活。这种非充电或非放电状态例如是能量存储设备的非可操作状态，例如在车辆不操作时。最后，还没有具体阐述与本专利技术解决方案相结合的测量单元的类型。 附图说明本专利技术的进一步的特征和优点是下面的描述以及实施方式的说明性表示考虑的问题。附图示出了图1是本专利技术能量存储设备的示意性电路图；图2是随着时间在中间抽头处电压的测量周期表示；图3是本专利技术系统的操作的流程图；以及图4是在时间轴上测量周期和均衡周期的表示。具体实施例方式图1中绘出的根据本专利技术的用于存储电能的能量存储设备10的实施方式包括连接到供电网络VN(例如，车辆的供电网络)的触点12。触点12允许该用于存储电能的设备接收来自供电网络VN的能量或者向供电网络 VN放电。为了这个目的，提供了变压器(整体上用14表示)，该变压器能够将供电网络中的电压UN转换成与所述供电网络电压UN不同的换能器电压UW。这种变压器的示例(被设计为降压-升压变压器(Busk-Boost transformer))包括连接到触点12的电感器22以及位于电感器22的与所述触点相反一侧的抽头M，从抽头M向外延伸的是位于抽头M与地14之间的第一开关沈以及位于抽头M与电容器模6块30之间的第二开关28，电容器模块30包括串联的多个单独的电容器单元32，从而具有串联电容器单元32的电容器模块30位于连接到地14的第一触点34处并通过第二触点36 连接到第二开关观。这样，来自供电网络VN的电能能够在电容器模块30中进行存储，并在以后供电网络VN中需要能量时被反馈给供电网络VN。单独的电容器单元32被配置为例如电化学双层电容器,诸如寿克斯韦技术公司 (Maxwell Technolo本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于监控电容器模块（３０）中串联的多个电容器单元（３２）的系统，所述多个电容器单元（３２）用作能量存储设备（１０）中的电能存储装置，并能够同样地通过流过所有所述电容器单元（３２）的充电电流进行充电或通过放电电流进行放电，其特征在于，该系统（５０）包括：测量单元（５２），该测量单元（５２）能够通过对电压进行测量来确定施加到单独的电容器单元（３２）上的电压（Ｕｃ）；评估单元（１００），该评估单元（１００）能够为所述电容器单元（３２）设定标称电压（Ｕｃｓ）；以及至少一个放电支路（８０），该至少一个放电支路（８０）能连接到每个电容器单元（３２）并能由放电控制单元（１０２）进行控制，所述放电控制单元（１０２）依赖于设定的标称电压（Ｕｃｓ）和施加的电压（Ｕｃ）来使各个电容器单元（３２）向所述放电支路（８０）进行放电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·黑尔克，
申请(专利权)人：伟创力国际有限公司，
类型：发明
国别省市：HU