超级电容器电压均衡装置及该装置的控制方法

摘要

超级电容器电压均衡装置及该装置的控制方法，涉及超级电容器的储能技术。它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。本发明为每个储能单元配置平衡控制器，平衡控制器由通过主控制器控制，均衡超级电容各并联节的电压，使各并联结电压保持一致，从而延长超级电容的寿命，提升超级电容器的储能品质。本发明具有对超级电容并联节电压检测精确，超级电容充放电效率高，电压均衡速度快，电压一致性好，超级电容容量和内阻辨识准确，模组功率密度高等优点。

主权项

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；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；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单元；所述的ΔU为预先设定好的值；停止选择性充电指令发送单元：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。