本發(fā)明涉及超級(jí)電容技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于超級(jí)電容的電壓均衡方法。本發(fā)明還涉及一種用于超級(jí)電容的電壓均衡電路。本發(fā)明涉及一種具有該電壓均衡電路的超級(jí)電容。并且本發(fā)明涉及一種具有該超級(jí)電容的車輛。

背景技術(shù)：

由于超級(jí)電容特性的分散性，串并聯(lián)組合成的超級(jí)電容模組一般都配有電壓均衡電路，使超級(jí)電容單體的電壓處于一個(gè)相對(duì)平衡的狀態(tài)，以延長(zhǎng)超級(jí)電容的使用壽命。

電壓均衡方法主要有：穩(wěn)壓管電壓均衡法、開關(guān)電阻法及DC/DC雙向變換法等。

針對(duì)穩(wěn)壓管均衡法，其是在每一個(gè)超級(jí)電容器都并聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓管，當(dāng)電容器的工作電壓超過穩(wěn)壓管的擊穿電壓時(shí)，充電電流就會(huì)從穩(wěn)壓管上流過，電容器的電壓不再上升。這種方法缺點(diǎn)是充電能量完全消耗在穩(wěn)壓管上，穩(wěn)壓管會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱，能量浪費(fèi)嚴(yán)重；穩(wěn)壓管的擊穿電壓精度低，分散性差，使電壓均衡電路的工作可靠性降低。

針對(duì)開關(guān)電阻法，其是在每一個(gè)超級(jí)電容器與一個(gè)由電阻和開關(guān)串聯(lián)組成的支路并聯(lián)，當(dāng)電容器的工作電壓達(dá)到額定值時(shí)，開關(guān)閉合，充電電流就會(huì)從電阻和開關(guān)上旁路，不再給電容器充電。這種方法的缺點(diǎn)是耗費(fèi)能量，電阻發(fā)熱量大。

針對(duì)上述DC/DC雙向變換法，是指在每?jī)蓚€(gè)相鄰電容器之間都有一個(gè)BUCK/BOOST變換器。通過比較相鄰電容器之間的電壓，將電壓高的電容器的能量通過DC/DC變換器轉(zhuǎn)移到電壓低的電容器中去。這種方法的缺點(diǎn)是一個(gè)DC/DC變換器故障會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的均衡，同時(shí)均衡效果低，倘若其中一個(gè)DC/DC變換器發(fā)生故障，將會(huì)切斷相應(yīng)的均衡電路，導(dǎo)致整個(gè)均衡電路的中斷；此外，對(duì)于間隔較遠(yuǎn)的兩個(gè)電容器，倘若兩者的電壓差較大，需要通過較多次數(shù)的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換效率慢及能量損耗大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于超級(jí)電容的電壓均衡方法，該電壓均衡方法可以提升了均衡速率，避免了因某一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障而造成的整個(gè)均衡電路的切斷。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于超級(jí)電容的電壓均衡電路。本發(fā)明的再一目的是提供一種包括上述電壓均衡電路的超級(jí)電容。本發(fā)明的還一目的是提供一種包括上述超級(jí)電容的車輛。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于超級(jí)電容的電壓均衡方法，包括如下步驟：

依次對(duì)相鄰的兩個(gè)電容器之間設(shè)置一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，且全部所述一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)；

依次對(duì)相鄰的兩個(gè)所述一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，且全部所述二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)。

相對(duì)于上述背景技術(shù)，本發(fā)明提供的電壓均衡方法，采用多層次的能量轉(zhuǎn)移均衡方法，依次對(duì)相鄰的兩個(gè)電容器之間設(shè)置一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，并且每一個(gè)一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)；即，任意兩個(gè)一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間無相同的電容器，不存在一個(gè)電容器與兩個(gè)一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器相連的情況；并且依次對(duì)相鄰的兩個(gè)所述一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，同樣地，不存在一個(gè)一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器與兩個(gè)二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器相連的情況；如此設(shè)置，能夠有效提升均衡速率，減少轉(zhuǎn)移次數(shù)，并降低能量的損耗，同時(shí)也避免了因某一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障而造成的整個(gè)均衡電路的切斷。

優(yōu)選地，還包括如下步驟：

依次對(duì)相鄰的兩個(gè)所述二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置三級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，且全部所述三級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)。

優(yōu)選地，還包括如下步驟：

依次對(duì)相鄰的兩個(gè)包含所述電容器的模組之間設(shè)置一級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器，且全部所述一級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)；

優(yōu)選地，還包括如下步驟：

依次對(duì)相鄰的兩個(gè)所述一級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置二級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器，且全部所述二級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)。

本發(fā)明還提供一種用于超級(jí)電容的電壓均衡電路，包括：

相互串聯(lián)的多個(gè)電容器；

多個(gè)一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器；多個(gè)所述一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器依次設(shè)置于相鄰的兩個(gè)所述電容器之間，且全部所述一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)；

多個(gè)二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器；多個(gè)所述二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器依次設(shè)置于相鄰的兩個(gè)所述一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間，且全部所述二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)。

優(yōu)選地，還包括：

多個(gè)三級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器；多個(gè)所述三級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器依次設(shè)置于相鄰的兩個(gè)所述二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間，且全部所述三級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)。

優(yōu)選地，還包括：

多個(gè)一級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器；多個(gè)所述一級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器依次設(shè)置于相鄰的兩個(gè)包含所述電容器的模組之間，且全部所述一級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)。

優(yōu)選地，還包括：

多個(gè)二級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器；多個(gè)所述二級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器依次設(shè)置于相鄰的兩個(gè)包含所述一級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器之間，且全部所述二級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)。

本發(fā)明提供的一種超級(jí)電容，包括上述任一項(xiàng)所述的電壓均衡電路。

本發(fā)明提供的一種車輛，包括上述的超級(jí)電容。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的電壓均衡方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的電壓均衡電路的均衡原理框圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的電壓均衡電路的模組之間的均衡原理框圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的超級(jí)電容的整體模組的正視圖；

圖5為圖4的俯視圖；

圖6為圖4的左視圖；

圖7為圖4的右視圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

請(qǐng)參考圖1至圖7，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的電壓均衡方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的電壓均衡電路的均衡原理框圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的電壓均衡電路的模組之間的均衡原理框圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的超級(jí)電容的整體模組的正視圖；圖5為圖4的俯視圖；圖6為圖4的左視圖；圖7為圖4的右視圖。

本發(fā)明提供一種用于超級(jí)電容的電壓均衡方法，如說明書附圖1所示，包括如下步驟：

S1、依次對(duì)相鄰的兩個(gè)電容器之間設(shè)置一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，且全部所述一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)；

S2、依次對(duì)相鄰的兩個(gè)所述一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，且全部所述二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)。

通過上述可知，本發(fā)明的核心在于多層次的能量轉(zhuǎn)移均衡，首先依次對(duì)相鄰的兩個(gè)電容器之間設(shè)置一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，且全部一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)，這樣一來，每一個(gè)一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器對(duì)應(yīng)不同的兩個(gè)電容器，且全部電容器均與相應(yīng)的一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器連接；其次，依次對(duì)相鄰的兩個(gè)所述一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，且全部所述二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)；與上述相類似地，每一個(gè)二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器對(duì)應(yīng)不同的兩個(gè)一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，且全部一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器均與相應(yīng)的二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器連接。

采用如上設(shè)置方式，能夠有效提升均衡速率，減少轉(zhuǎn)移次數(shù)，并降低能量的損耗，同時(shí)也避免了因某一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障而造成的整個(gè)均衡電路的切斷。

除此之外，針對(duì)電容器的個(gè)數(shù)較多的情況，還可以依次對(duì)相鄰的兩個(gè)所述二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置三級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，且全部所述三級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)。與上述相類似地，本文此處將不再贅述。

針對(duì)具有電容器的模組，還可以依次對(duì)相鄰的兩個(gè)包含所述電容器的模組之間設(shè)置一級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器，且全部所述一級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)。倘若模組個(gè)數(shù)較多，還可以依次對(duì)相鄰的兩個(gè)所述一級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置二級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器，且全部所述二級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)。

本發(fā)明還提供一種用于超級(jí)電容的電壓均衡電路，主要包括相互串聯(lián)的多個(gè)電容器，并且將多個(gè)所述一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器依次設(shè)置于相鄰的兩個(gè)所述電容器之間，且全部所述一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)；多個(gè)所述二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器依次設(shè)置于相鄰的兩個(gè)所述一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間，且全部所述二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)。

與上述方法相類似地，本發(fā)明的電壓均衡電路還可以設(shè)置多個(gè)三級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，并且多個(gè)所述三級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器依次設(shè)置于相鄰的兩個(gè)所述二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間，且全部所述三級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的電壓均衡電路的均衡原理框圖；可以看出，以8個(gè)電容器為例，C1～C8分別為串聯(lián)的8個(gè)電容器，且C1與C2之間連接一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器Q1，C3與C4之間連接Q2，C5與C6之間連接Q3，C7與C8之間連接Q4；Q1～Q4均為一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器；Q5與Q6為二級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，Q1與Q2之間連接Q5，Q3與Q4之間連接Q6；Q7為三級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，Q7連接Q5與Q6；倘若C8電壓偏低，C1電壓偏高時(shí)，Q1、Q4、Q5、Q6、Q7同時(shí)工作，均衡速率是原有系統(tǒng)的6倍，轉(zhuǎn)移次數(shù)為5次，能量損耗比原有系統(tǒng)降低30％左右。同時(shí)由于采用了多層次的能量轉(zhuǎn)移方法，如某一個(gè)一級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器故障，不會(huì)切斷整個(gè)均衡通路，只會(huì)影響局部的均衡效率，不會(huì)影響系統(tǒng)的均衡，從而提升了系統(tǒng)的冗余性。

針對(duì)模組來說，可以設(shè)置多個(gè)一級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器；多個(gè)一級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器依次設(shè)置于相鄰的兩個(gè)包含所述電容器的模組之間，且全部所述一級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)。

除此之外，還可以包括多個(gè)二級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器；多個(gè)所述二級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器依次設(shè)置于相鄰的兩個(gè)包含所述一級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器之間，且全部所述二級(jí)模組DC/DC轉(zhuǎn)換器之間串聯(lián)。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的電壓均衡電路的模組之間的均衡原理框圖；可以看出，為解決模組之間的電壓均衡問題，在模組電壓均衡單元之間加裝模組與模組之間的DC/DC變換器，如圖3所示；如模組之間電壓差異超過均衡設(shè)計(jì)值，將通過Q40、Q80、Q120來實(shí)現(xiàn)電壓均衡，其它模組之間的均衡原理相同。需要說明的是，上述圖2與圖3只是給出了一種實(shí)施方式。

說明書附圖4～附圖7給出了超級(jí)電容的整體模組的示意圖；可以看出，多個(gè)超級(jí)電容1并排設(shè)置，兩側(cè)設(shè)置模組側(cè)板2，通過緊固螺釘3將模組側(cè)板2與底板9固定，多個(gè)超級(jí)電容1放置于底板9；兩個(gè)模組側(cè)板2分別設(shè)置銅排正極5與負(fù)極4；包括上述電壓均衡電路的均衡單元6設(shè)置于超級(jí)電容1之上，且通過模組螺釘7固定于拉桿8，每個(gè)超級(jí)電容1之間還設(shè)置隔離件9，避免超級(jí)電容1的發(fā)熱量過大。當(dāng)然，超級(jí)電容的整體模組還可以有其他設(shè)置方式，本發(fā)明將不再贅述。

本發(fā)明所提供的一種具有電壓均衡電路的超級(jí)電容；并且本發(fā)明提供的具有超級(jí)電容的車輛也可以為不同類型的車輛，本文將不再贅述。

需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體與另外幾個(gè)實(shí)體區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的車輛、超級(jí)電容、電壓均衡電路與電壓均衡方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。