專利名稱：一種車載超級(jí)電容管理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車載超級(jí)電容管理系統(tǒng)及方法，屬于新能源車輛技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有汽車工業(yè)中，燃油車仍然占絕對(duì)多數(shù)。然而燃油汽車的大量應(yīng)用，引發(fā)了嚴(yán)重的環(huán)境污染、全球氣候變暖和人類生存的危機(jī)；由于燃油汽車的大量應(yīng)用，導(dǎo)致了地球石油資源的迅速遞減，以致最終枯竭。因此，新能源汽車的發(fā)展勢(shì)在必行。在新能源汽車中，無(wú)論是純電動(dòng)或者混合動(dòng)力車輛，大都是以動(dòng)力電池、燃料電池、超級(jí)電容或者兩者混用作為動(dòng)力源，以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的。但由于動(dòng)力電池和燃料電池在安全性、壽命、續(xù)駛里程方面沒(méi)有重大突破，再加上充電服務(wù)設(shè)施以及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)不健全，目前以電池為動(dòng)力源的純電動(dòng)或混合動(dòng)力車發(fā)展速度較慢。超級(jí)電容以其在功率、壽命、相對(duì)安全方面的相對(duì) 優(yōu)勢(shì)已在混合動(dòng)力車中普遍應(yīng)用。超級(jí)電容作為動(dòng)力源是混合動(dòng)力車上核心零部件，其安全性、一致性、可靠性等問(wèn)題直接影響著整車的安全性和整個(gè)生命周期的成本。超級(jí)電容系統(tǒng)，有多個(gè)電容模塊串并聯(lián)組成，單個(gè)電容模塊有多個(gè)電容單體串聯(lián)組成，模塊內(nèi)有負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)單體是否過(guò)壓的控制單元，對(duì)外輸出過(guò)壓信號(hào)。若電容系統(tǒng)一致性不好，在整車行駛過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致電壓偏高的電容模塊過(guò)充，以至發(fā)生漏液，直接和間接產(chǎn)生的危害，嚴(yán)重威脅整車及人身安全。若電容系統(tǒng)在過(guò)溫或者溫差過(guò)大條件下使用，將會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)電容系統(tǒng)的一致性和造成電容壽命的衰減，使整個(gè)壽命周期內(nèi)的電容的成本相應(yīng)增加。目前市場(chǎng)上的超級(jí)電容監(jiān)控模塊，要么只是簡(jiǎn)單的對(duì)電容模塊內(nèi)單體過(guò)壓信號(hào)輸出，并不能有效檢測(cè)模塊過(guò)壓、模塊壓差以及溫差等告警或者故障信息，很難保證系統(tǒng)的安全性、可靠性，長(zhǎng)遠(yuǎn)角度考慮，也很難降低成本。要么過(guò)于復(fù)雜，類似于電池管理系統(tǒng)，對(duì)超級(jí)電容模組的所有信息都進(jìn)行監(jiān)控，造成整個(gè)管理系統(tǒng)比較復(fù)雜，成本高，可靠性低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種車載超級(jí)電容管理系統(tǒng)及方法，以解決目前車載電容系統(tǒng)只是簡(jiǎn)單的對(duì)電容模塊內(nèi)單體過(guò)壓信號(hào)輸出，并不能有效檢測(cè)模塊過(guò)壓、模塊壓差以及溫差等告警或者故障信息，造成的車載電容的安全性和可靠性低的問(wèn)題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而提供一種車載超級(jí)電容管理系統(tǒng)，該電容管理系統(tǒng)包括電壓檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊、控制器和報(bào)警模塊，電壓檢測(cè)模塊和溫度檢測(cè)模塊的輸出端都與控制器的輸入端相連，電壓檢測(cè)模塊的輸入端用于與車載電容中的各個(gè)電容模塊相連，溫度檢測(cè)模塊的輸入端用于與車載電容中的各個(gè)電容模塊上的溫度傳感器相連，控制器的輸出端控制連接報(bào)警模塊，控制器中設(shè)置有比較單元，用于檢測(cè)車載電容中各個(gè)電容模塊是否出現(xiàn)過(guò)壓、過(guò)溫、壓差過(guò)大、或者溫差過(guò)大的現(xiàn)象，當(dāng)系車載超級(jí)電容統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)壓、過(guò)溫、壓差過(guò)大、或者溫差過(guò)大時(shí)進(jìn)行報(bào)警。所述的控制器的輸入端還連接有負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)單體是否過(guò)壓的控制單元，當(dāng)控制器檢測(cè)到控制單元有過(guò)壓信號(hào)時(shí)，控制器控制報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。所述的控制器上還設(shè)置有CAN通訊接口，控制器通過(guò)該CAN通訊接口用于與整車控制器的CAN網(wǎng)絡(luò)通訊連接。所述的控制器在控制報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)時(shí)可以根據(jù)過(guò)壓、過(guò)溫、壓差、或者溫差超出標(biāo)準(zhǔn)不同的幅度而發(fā)出不同級(jí)別的報(bào)警。所述的控制器的輸出端還控制連接有顯示模塊，用于顯示報(bào)警信息。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題還提供了一種車載超級(jí)電容管理方法，該車載超級(jí)電容管理方法的步驟如下
1).實(shí)時(shí)采集車載超級(jí)電容中的各個(gè)電容模塊的電壓和溫度，并計(jì)算出每個(gè)電容模塊相應(yīng)的壓差和溫差；
2).將采集到的各個(gè)電容模塊電壓和溫度分別與電容模塊的標(biāo)準(zhǔn)電壓和標(biāo)準(zhǔn)溫度進(jìn)行比較，判斷是否有電容模塊出現(xiàn)過(guò)壓或過(guò)溫現(xiàn)象，并將計(jì)算出的各個(gè)電容模塊的壓差和溫差分別與標(biāo)準(zhǔn)的壓差和溫差進(jìn)行比較，判斷是否有電容模塊出現(xiàn)壓差過(guò)大或溫差過(guò)大的現(xiàn)象；
3).當(dāng)有電容模塊出現(xiàn)上述任一種情況時(shí)，發(fā)出報(bào)警信息，提醒駕乘人員對(duì)該超級(jí)電容進(jìn)行降功率或者停車檢查，以實(shí)現(xiàn)對(duì)超級(jí)電容系統(tǒng)的保護(hù)。所述的管理方法中還需要判斷是否有電容模塊中的單體電容出現(xiàn)過(guò)壓現(xiàn)象，如果出現(xiàn)單體電容過(guò)壓現(xiàn)象，同樣也需要發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)判斷到有電容模塊出現(xiàn)需要報(bào)警的情況時(shí)，可通過(guò)CAN總線將該報(bào)警信息傳輸?shù)秸嚳刂破鞯腃AN網(wǎng)絡(luò)中。所述的步驟3)中在發(fā)出報(bào)警信息時(shí)，可以根據(jù)過(guò)壓、過(guò)溫、壓差、或者溫差超出標(biāo)準(zhǔn)不同的幅度而發(fā)出不同級(jí)別的報(bào)警。所述的報(bào)警信息內(nèi)容可以顯示出來(lái)，供駕乘人員進(jìn)行后續(xù)處理。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過(guò)利用帶電壓檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊和控制器的車載電容管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電容模塊電壓、模塊溫度及過(guò)壓信號(hào)的采集，并經(jīng)過(guò)內(nèi)部計(jì)算，當(dāng)車載超級(jí)電容出現(xiàn)過(guò)壓、過(guò)溫、壓差過(guò)大、或者溫差過(guò)大時(shí)進(jìn)行報(bào)警，提醒駕駛員及時(shí)采取處理措施，從而保證車載電容的一致性、安全性和可靠性，延長(zhǎng)車載電容壽命，降低成本。


圖I是本發(fā)明車載電容系統(tǒng)實(shí)施例一的結(jié)構(gòu) 圖2是本發(fā)明車載電容管理系統(tǒng)實(shí)施例二的結(jié)構(gòu) 圖3是本發(fā)明的車載電容管理系統(tǒng)的工作流程 圖4是本發(fā)明實(shí)施例二的車載電容管理系統(tǒng)的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明的一種車載超級(jí)電容管理系統(tǒng)的實(shí)施例一
如圖I所示，本發(fā)明的車載電容裝置包括N個(gè)電容模塊和一個(gè)電容管理系統(tǒng)，每個(gè)電容模塊內(nèi)設(shè)置有負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)單體是否過(guò)壓的控制單元，電容管理系統(tǒng)包括電壓檢測(cè)單、溫度檢測(cè)單元和控制器，電壓檢測(cè)單元和溫度檢測(cè)單元的輸入端分別與N個(gè)電容模塊相連，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)這N個(gè)電容模塊的電壓值和溫度值，電壓檢測(cè)單元和溫度檢測(cè)單元的輸出端都與控制器相連，控制器設(shè)置有比較單元，比較單元中預(yù)設(shè)有這N個(gè)電容模塊的標(biāo)準(zhǔn)電壓值和標(biāo)準(zhǔn)溫度值，控制器將采集到的電容模塊的電壓值和溫度值分別與比較單元中預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓值和溫度值進(jìn)行比較，控制器根據(jù)比較結(jié)果發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，控制器上設(shè)置有CAN通訊接口，用于通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)與整車對(duì)接，控制器上還連接報(bào)警模塊，一旦有電容模塊的電壓或溫度超過(guò)其設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值，控制器控制報(bào)警模塊發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，也可以通過(guò)其CAN通訊接口與車載管理器連接，電容管理系統(tǒng)的輸出端通過(guò)其CAN通訊接口與車載管理器通信連接，車載管理器控制整車運(yùn)行。本發(fā)明的一種車載超級(jí)電容管理系統(tǒng)的實(shí)施例二
該車載電容系統(tǒng)由16個(gè)電容模塊串并組成，總電壓為384伏，單個(gè)模塊電壓為48伏，其中單個(gè)電容模塊有18個(gè)電容單體串聯(lián)組成，單個(gè)電容電壓為2. 7伏，單個(gè)電容模塊內(nèi)有負(fù)責(zé)檢測(cè)單體是否過(guò)壓的控制單元，電容管理系統(tǒng)包括電壓檢測(cè)單、溫度檢測(cè)單元和控制器，電壓檢測(cè)單元和溫度檢測(cè)單元的輸入端分別與16個(gè)電容模塊相連，控制器設(shè)置有比較單元，比較單元中預(yù)設(shè)有這16個(gè)電容模塊的標(biāo)準(zhǔn)電壓值為49伏，標(biāo)準(zhǔn)溫度值為60°C，電容模塊標(biāo)準(zhǔn)壓差為4伏，標(biāo)準(zhǔn)溫差為8°C，控制器根據(jù)采集到的電容模塊的電壓值和溫度值分別計(jì)算每個(gè)電容模塊的壓差和溫差，控制器將采集到的電容模塊的電壓值和溫度值分別與比較單元中預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓值和溫度值進(jìn)行比較，并通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)與整車控制器對(duì)接.在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，CMS系統(tǒng)負(fù)責(zé)檢測(cè)超級(jí)電容系統(tǒng)電壓和溫度信息，并作內(nèi)部判斷和邏輯計(jì)算。當(dāng)CMS系統(tǒng)檢測(cè)某個(gè)模塊電壓高于49伏、或者模塊溫度高于60°C、或者模塊壓差大于4伏、或者模塊溫差大于8°C時(shí)，CMS發(fā)出一級(jí)告警,將信息通知整車控制器,并在儀表顯示，整車控制器接到報(bào)警信息后，進(jìn)行功率限制，將功率降至電容系統(tǒng)原來(lái)輸出能力的50%。當(dāng)上述報(bào)警取消時(shí)，恢復(fù)電源系統(tǒng)動(dòng)力輸出能力。當(dāng)CMS系統(tǒng)檢測(cè)某個(gè)模塊電壓高于50伏、或者模塊溫度高于65°C、或者模塊壓差大于5伏、或者模塊溫差大于10°C、或者CMS檢測(cè)到單體過(guò)壓信號(hào)時(shí)，CMS發(fā)出二級(jí)告警，并將信息通知整車，并在儀表顯示，整車接到告警信息后，立即停車，通知駕駛員逐條排查原因，并做維護(hù)，無(wú)故障后再運(yùn)行，其具體流程如圖3和圖4所示。本發(fā)明的一種車載超級(jí)電容管理方法的實(shí)施例
我們以由16個(gè)電容模塊串并組成的車載超級(jí)電容系統(tǒng)為例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的車載超級(jí)電容管理方法，該電容系統(tǒng)的總電壓為384伏，單個(gè)模塊電壓為48伏，其中每個(gè)電容模塊有18個(gè)電容單體串聯(lián)組成，每個(gè)電容單體的電壓為2. 7伏，這16個(gè)電容模塊的標(biāo)準(zhǔn)電壓值為49伏，標(biāo)準(zhǔn)溫度值為60°C,電容模塊標(biāo)準(zhǔn)壓差為4伏，標(biāo)準(zhǔn)溫差為8°C，每個(gè)電容模塊內(nèi)有負(fù)責(zé)檢測(cè)單體是否過(guò)壓的控制單元，該車載超級(jí)電容管理方法的具體步驟如下
I.實(shí)時(shí)采集16個(gè)電容模塊的電壓和溫度，并將采集到的各個(gè)電容模塊電壓和溫度進(jìn)行比較分別計(jì)算每個(gè)電容模塊的壓差和溫差。2.將采集到的各個(gè)電容模塊電壓和溫度分別與這16個(gè)電容模塊的標(biāo)準(zhǔn)電壓值為9伏和標(biāo)準(zhǔn)溫度值60°C進(jìn)行比較，判斷是否有電容模塊是否出現(xiàn)過(guò)壓或過(guò)溫的現(xiàn)象，同時(shí)將計(jì)算得到的每個(gè)電容模塊的壓差和溫差分別與電容模塊標(biāo)準(zhǔn)壓差4伏標(biāo)準(zhǔn)溫差為8°C進(jìn)行比較，判斷是否有電容模塊的壓差或溫差超過(guò)其標(biāo)準(zhǔn)值，并檢測(cè)是否有單體過(guò)壓的信號(hào)。3.當(dāng)有電容模塊出現(xiàn)上述任一種情況時(shí)，例如某個(gè)模塊電壓高于49伏、或者模塊溫度高于60°C、或者模塊壓差大于4伏、或者模塊溫差大于8°C時(shí)，發(fā)出一級(jí)告警，將信息通知整車控制器，并在儀表顯示，整車控制器接到報(bào)警信息后，進(jìn)行功率限制，將功率降至電容系統(tǒng)原來(lái)輸出能力的50%，當(dāng)上述報(bào)警取消時(shí)，恢復(fù)電源系統(tǒng)動(dòng)力輸出能力；如果檢 測(cè)某個(gè)模塊電壓高于50伏、或者模塊溫度高于65 °C、或者模塊壓差大于5伏、或者模塊溫差大于10°C、或者CMS檢測(cè)到單體過(guò)壓信號(hào)時(shí)，CMS發(fā)出二級(jí)告警，并將信息通知整車，并在儀表顯示，整車接到告警信息后，立即停車，通知駕駛員逐條排查原因，并做維護(hù)，無(wú)故障后再運(yùn)行，其具體流程如圖3和圖4所示。
權(quán)利要求
1.一種車載超級(jí)電容管理系統(tǒng)，其特征在于該電容管理系統(tǒng)包括電壓檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊、控制器和報(bào)警模塊，電壓檢測(cè)模塊和溫度檢測(cè)模塊的輸出端都與控制器的輸入端相連，電壓檢測(cè)模塊的輸入端用于與車載電容中的各個(gè)電容模塊相連，溫度檢測(cè)模塊的輸入端用于與車載電容中的各個(gè)電容模塊上的溫度傳感器相連，控制器的輸出端控制連接報(bào)警模塊，控制器中設(shè)置有比較單元，用于檢測(cè)車載電容中各個(gè)電容模塊是否出現(xiàn)過(guò)壓、過(guò)溫、壓差過(guò)大、或者溫差過(guò)大的現(xiàn)象，當(dāng)系車載超級(jí)電容統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)壓、過(guò)溫、壓差過(guò)大、或者溫差過(guò)大時(shí)進(jìn)行報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車載超級(jí)電容管理系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器的輸入端還連接有負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)單體是否過(guò)壓的控制單元，當(dāng)控制器檢測(cè)到控制單元有過(guò)壓信號(hào)時(shí)，控制器控制報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車載超級(jí)電容管理系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器上還設(shè)置有CAN通訊接口，控制器通過(guò)該CAN通訊接口用于與整車控制器的CAN網(wǎng)絡(luò)通訊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車載超級(jí)電容管理系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器在控制報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)時(shí)可以根據(jù)過(guò)壓、過(guò)溫、壓差、或者溫差超出標(biāo)準(zhǔn)不同的幅度而發(fā)出不同級(jí)別的報(bào)警。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車載超級(jí)電容管理系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器的輸出端還控制連接有顯示模塊，用于顯示報(bào)警信息。
6.一種車載超級(jí)電容管理方法，其特征在于該車載超級(jí)電容管理方法的步驟如下 1).實(shí)時(shí)采集車載超級(jí)電容中的各個(gè)電容模塊的電壓和溫度，并計(jì)算出每個(gè)電容模塊相應(yīng)的壓差和溫差； 2).將采集到的各個(gè)電容模塊電壓和溫度分別與電容模塊的標(biāo)準(zhǔn)電壓和標(biāo)準(zhǔn)溫度進(jìn)行比較，判斷是否有電容模塊出現(xiàn)過(guò)壓或過(guò)溫現(xiàn)象，并將計(jì)算出的各個(gè)電容模塊的壓差和溫差分別與標(biāo)準(zhǔn)的壓差和溫差進(jìn)行比較，判斷是否有電容模塊出現(xiàn)壓差過(guò)大或溫差過(guò)大的現(xiàn)象； 3).當(dāng)有電容模塊出現(xiàn)上述任一種情況時(shí)，發(fā)出報(bào)警信息，提醒駕乘人員對(duì)該超級(jí)電容進(jìn)行降功率或者停車檢查，以實(shí)現(xiàn)對(duì)超級(jí)電容系統(tǒng)的保護(hù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的車載超級(jí)電容管理方法，其特征在于所述的管理方法中還需要判斷是否有電容模塊中的單體電容出現(xiàn)過(guò)壓現(xiàn)象，如果出現(xiàn)單體電容過(guò)壓現(xiàn)象，同樣也需要發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車載超級(jí)電容管理方法，其特征在于當(dāng)判斷到有電容模塊出現(xiàn)需要報(bào)警的情況時(shí)，可通過(guò)CAN總線將該報(bào)警信息傳輸?shù)秸嚳刂破鞯腃AN網(wǎng)絡(luò)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的車載超級(jí)電容管理方法，其特征在于所述的步驟3)中在發(fā)出報(bào)警信息時(shí)，可以根據(jù)過(guò)壓、過(guò)溫、壓差、或者溫差超出標(biāo)準(zhǔn)不同的幅度而發(fā)出不同級(jí)別的報(bào)警。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車載超級(jí)電容管理方法，其特征在于所述的報(bào)警信息內(nèi)容可以顯示出來(lái)，供駕乘人員進(jìn)行后續(xù)處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車載超級(jí)電容管理系統(tǒng)及方法，該電容管理系統(tǒng)包括電壓檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊、控制器和報(bào)警模塊，電壓檢測(cè)模塊和溫度檢測(cè)模塊的輸出端都與控制器的輸入端相連，電壓檢測(cè)模塊進(jìn)而溫度檢測(cè)模塊的輸入端用于與車載電容中的各個(gè)電容模塊相連，控制器的輸出端控制連接報(bào)警模塊，控制器中設(shè)置有比較單元，用于檢測(cè)車載電容中各個(gè)電容模塊是否出現(xiàn)過(guò)壓、過(guò)溫、壓差過(guò)大、或者溫差過(guò)大的問(wèn)題。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)車載電容出現(xiàn)過(guò)壓、過(guò)溫、壓差過(guò)大、或者溫差過(guò)大時(shí)進(jìn)行報(bào)警，提醒駕駛員及時(shí)采取處理措施，從而保證車載電容的一致性、安全性、可靠性，延長(zhǎng)車載電容壽命，降低成本。
文檔編號(hào)B60L11/18GK102729835SQ20121018244
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者游祥龍, 郭忠杰 申請(qǐng)人:鄭州宇通客車股份有限公司