超級(jí)電容模組的電壓均衡方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儲(chǔ)能裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超級(jí)電容模組的電壓均衡方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)電容，即電化學(xué)雙層電容，是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種專(zhuān)門(mén)用于儲(chǔ)能的特種電容器，是介于傳統(tǒng)物理電容器和電池特性之間的一種新型儲(chǔ)能器件。與傳統(tǒng)的電解電容器相比，超級(jí)電容的儲(chǔ)能密度高、漏電流小、充電時(shí)間短、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)，其反復(fù)充電使用的極限壽命可以達(dá)到10萬(wàn)次以上，可應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛，而且其適用的溫度范圍也寬，是健康綠色環(huán)保型儲(chǔ)能器件。
[0003]但是，由于超級(jí)電容的電壓比較低，其根本不能滿足應(yīng)用工況，例如電動(dòng)汽車(chē)，的電壓需求，若想滿足要求，就必須將多個(gè)超級(jí)電容單體串聯(lián)起來(lái)，形成超級(jí)電容模組?，F(xiàn)階段對(duì)超級(jí)電容模組在電動(dòng)汽車(chē)上的使用，僅限于在超級(jí)電容模組裝車(chē)前進(jìn)行超級(jí)電容單體容值的匹配。但是在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，可能因超級(jí)電容單體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異，導(dǎo)致超級(jí)電容單體的電壓存在差異，隨著使用時(shí)間的推移，這種差異會(huì)越來(lái)越大，最終有可能導(dǎo)致某個(gè)或者某些超級(jí)電容單體出現(xiàn)過(guò)充的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了超級(jí)電容模組的使用壽命，也可能會(huì)出現(xiàn)超級(jí)電容模組內(nèi)部短路，甚至?xí)霈F(xiàn)燃燒、爆炸等重大安全事故。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中超級(jí)電容管理系統(tǒng)一般只是對(duì)超級(jí)電容單體的電壓和溫度進(jìn)行檢測(cè)，作為超級(jí)電容模組保護(hù)的依據(jù)，但是無(wú)法滿足對(duì)超級(jí)電容單體的電壓進(jìn)行主動(dòng)均衡，對(duì)超級(jí)電容單體的使用處于盲目狀態(tài)，無(wú)法及時(shí)避免超級(jí)電容單體過(guò)充的現(xiàn)象，安全可靠性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中超級(jí)電容管理系統(tǒng)只是對(duì)超級(jí)電容單體的電壓和溫度進(jìn)行檢測(cè)，而未對(duì)超級(jí)電容單體的電壓進(jìn)行均衡，從而導(dǎo)致超級(jí)電容單體有可能出現(xiàn)過(guò)充的現(xiàn)象，安全可靠性低。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能夠及時(shí)防止超級(jí)電容單體過(guò)充現(xiàn)象的超級(jí)電容模組的電壓均衡方法及系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0008]一種超級(jí)電容模組的電壓均衡方法,包括:
[0009]實(shí)時(shí)獲取超級(jí)電容模組中所有超級(jí)電容單體的電壓；
[0010]根據(jù)各所述超級(jí)電容單體的電壓，確定具有最聞電壓的第一超級(jí)電容單體和具有最低電壓的第二超級(jí)電容單體；
[0011]判斷所述第一超級(jí)電容單體的電壓與所述第二超級(jí)電容單體的電壓之差是否大于設(shè)定的第一電壓閾值；
[0012]如果是，則獲取所述超級(jí)電容模組當(dāng)前的充電電流或者放電電流；
[0013]判斷所述充電電流是否小于設(shè)定的充電電流閾值，或者所述放電電流是否小于設(shè)定的放電電流閾值；
[0014]如果是，則對(duì)所述第一超級(jí)電容單體和所述第二超級(jí)電容單體進(jìn)行電壓均衡處理，以使所述第一超級(jí)電容單體在電壓均衡處理后的電壓和所述第二超級(jí)電容單體在電壓均衡處理后的電壓之差的絕對(duì)值小于設(shè)定的第二電壓閾值，所述第一電壓閾值大于所述第二電壓閾值。
[0015]優(yōu)選的是，所述對(duì)所述第一超級(jí)電容單體和所述第二超級(jí)電容單體進(jìn)行電壓均衡處理，以使所述第一超級(jí)電容單體在電壓均衡處理后的電壓和所述第二超級(jí)電容單體在電壓均衡處理后的電壓之差的絕對(duì)值小于設(shè)定的第二電壓閾值包括:
[0016]步驟al:將所述第一超級(jí)電容單體與一初始電壓為O的中間超級(jí)電容單體并聯(lián)連接，直到所述第一超級(jí)電容單體當(dāng)前的電壓等于所述中間超級(jí)電容單體當(dāng)前的電壓時(shí)，斷開(kāi)所述第一超級(jí)電容單體與所述中間超級(jí)電容單體的連接；
[0017]步驟a2:將所述中間超級(jí)電容單體與所述第二超級(jí)電容單體并聯(lián)連接，直到所述中間超級(jí)電容單體當(dāng)前的電壓等于所述第二超級(jí)電容單體當(dāng)前的電壓時(shí)，斷開(kāi)所述中間超級(jí)電容單體與所述第二超級(jí)電容單體的連接；
[0018]步驟a3:計(jì)算所述第一超級(jí)電容單體當(dāng)前的電壓與所述第二超級(jí)電容單體當(dāng)前的電壓之差的絕對(duì)值，得到絕對(duì)電壓差；
[0019]步驟a4:循環(huán)執(zhí)行步驟al至步驟a3，直到連續(xù)兩次計(jì)算得到的絕對(duì)電壓差均小于所述第二電壓閾值時(shí)為止。
[0020]優(yōu)選的是，所述對(duì)所述第一超級(jí)電容單體和所述第二超級(jí)電容單體進(jìn)行電壓均衡處理，以使所述第一超級(jí)電容單體在電壓均衡處理后的電壓和所述第二超級(jí)電容單體在電壓均衡處理后的電壓之差的絕對(duì)值小于設(shè)定的第二電壓閾值包括:
[0021]步驟bl:將所述第一超級(jí)電容單體與所述第二超級(jí)電容單體并聯(lián)連接；
[0022]步驟b2:每隔設(shè)定的采樣間隔計(jì)算所述第一超級(jí)電容單體當(dāng)前的電壓與所述第二超級(jí)電容單體當(dāng)前的電壓之差的絕對(duì)值，得到絕對(duì)電壓差；
[0023]步驟b3:循環(huán)執(zhí)行步驟b2，直到連續(xù)兩次計(jì)算得到的絕對(duì)電壓差均小于所述第二電壓閾值時(shí)，斷開(kāi)所述第一超級(jí)電容單體和所述第二超級(jí)電容單體的連接。
[0024]一種超級(jí)電容模組的電壓均衡系統(tǒng),包括:
[0025]電壓獲取單元，用于實(shí)時(shí)獲取超級(jí)電容模組中所有超級(jí)電容單體的電壓；
[0026]超級(jí)電容單體選擇單元，用于根據(jù)各所述超級(jí)電容單體的電壓，確定具有最高電壓的第一超級(jí)電容單體和具有最低電壓的第二超級(jí)電容單體；
[0027]第一判斷單元，用于判斷所述第一超級(jí)電容單體的電壓與所述第二超級(jí)電容單體的電壓之差是否大于設(shè)定的第一電壓閾值；
[0028]充放電電流獲取單元，用于在所述第一超級(jí)電容單體的電壓與所述第二超級(jí)電容單體的電壓之差大于設(shè)定的第一電壓閾值的情況下，獲取所述超級(jí)電容模組當(dāng)前的充電電流或者放電電流；
[0029]第二判斷單元，用于判斷所述充電電流是否小于設(shè)定的充電電流閾值，或者所述放電電流是否小于設(shè)定的放電電流閾值；
[0030]電壓均衡處理單元，用于在所述充電電流小于設(shè)定的充電電流閾值，或者所述放電電流小于設(shè)定的放電電流閾值的情況下，對(duì)所述第一超級(jí)電容單體和所述第二超級(jí)電容單體進(jìn)行電壓均衡處理，以使所述第一超級(jí)電容單體在電壓均衡處理后的電壓和所述第二超級(jí)電容單體在電壓均衡處理后的電壓之差的絕對(duì)值小于設(shè)定的第二電壓閾值，所述第一電壓閾值大于所述第二電壓閾值。
[0031]優(yōu)選的是，所述電壓均衡處理單元包括:
[0032]第一并聯(lián)連接執(zhí)行單元，用于將所述第一超級(jí)電容單體與一初始電壓為O的中間超級(jí)電容單體并聯(lián)連接，直到所述第一超級(jí)電容單體當(dāng)前的電壓等于所述中間超級(jí)電容單體當(dāng)前的電壓時(shí)，斷開(kāi)所述第一超級(jí)電容單體與所述中間超級(jí)電容單體的連接；
[0033]第二并聯(lián)連接執(zhí)行單元，用于將所述中間超級(jí)電容單體與所述第二超級(jí)電容單體并聯(lián)連接，直到所述中間超級(jí)電容單體當(dāng)前的電壓等于所述第二超級(jí)電容單體當(dāng)前的電壓時(shí)，斷開(kāi)所述中間超級(jí)電容單體與所述第二超級(jí)電容單體的連接；
[0034]第一絕對(duì)電壓差確定單元，用于計(jì)算所述第一超級(jí)電容單體當(dāng)前的電壓與所述第二超級(jí)電容單體當(dāng)前的電壓之差的絕對(duì)值，得到絕對(duì)電壓差；
[0035]第一循環(huán)控制單元，用于依次控制所述第一并聯(lián)連接執(zhí)行單元、所述第二并聯(lián)連接執(zhí)行單元和所述第一絕對(duì)電壓差確定單元?jiǎng)幼?，直到所述第一絕對(duì)電壓差確定單元連續(xù)兩次計(jì)算得到的絕對(duì)電壓差均小于所述第二電壓閾值時(shí)為止。
[0036]優(yōu)選的是，所述第一并聯(lián)連接執(zhí)行單元包括第一繼電器和第二繼電器，其中，所述第一超級(jí)電容單體的第一端通過(guò)所述第一繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)連接所述中間超級(jí)電容單體的第一端，所述第一超級(jí)電容單體的第二端通過(guò)所述第二繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)連接所述中間超級(jí)電容單體的第二端；
[0037]所述第二并聯(lián)連接執(zhí)行單元包括第三繼電器和第四繼電器，其中，所述第二超級(jí)電容單體的第一端通過(guò)所述第三繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)連接所述中間超級(jí)電容單體的第一端，所述第二超級(jí)電容單體的第二端通過(guò)所述第四繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)連接所述中間超級(jí)電容單體的第二端；
[0038]所述第一繼電器的線圈、所述第二繼電器的線圈、所述第三繼電器的線圈和所述第四繼電器的線圈均與所述第一循環(huán)控制單元電連接。
[0039]優(yōu)選的是，所述電壓均衡處理單元包括:
[0040]第三并聯(lián)連接執(zhí)行單元，用于將所述第一超級(jí)電容單體與所述第二超級(jí)電容單體并聯(lián)連接，以及用于斷開(kāi)所述第一超級(jí)電容單體和所述第二超級(jí)電容單體的連接；
[0041]第二絕對(duì)電壓差確定單元，用于每隔設(shè)定的采樣間隔計(jì)算所述第一超級(jí)電容單體當(dāng)前的電壓與所述第二超級(jí)電容單體當(dāng)前的電壓之差的絕對(duì)值，得到絕對(duì)電壓差；
[0042]第二循環(huán)控制單元，用于控制所述第三并聯(lián)連接執(zhí)行單元將所述第一超級(jí)電容單體和所述第二超級(jí)電容單體并聯(lián)連接，直到所述第二絕對(duì)電壓差確定單元連續(xù)兩次計(jì)算得到的絕對(duì)電壓差均小于所述第二電壓閾值時(shí)，控制所述第三并聯(lián)連接執(zhí)行單元斷開(kāi)所述第一超級(jí)電容單體和所述第二超級(jí)電容單體的連接。
[0043]優(yōu)選的是，所述第三并聯(lián)連接執(zhí)行單元包括第五繼電器和第六繼電器，其中，所述第一超級(jí)電容單體的第一端通過(guò)所述第五繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)連接所述第二超級(jí)電容單體的第二端，所述第一超級(jí)電容單體的第二端通過(guò)所述第六繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)連接所述第二