超級(jí)電容模組間均衡管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開并提供了模組化負(fù)載直通式的超級(jí)電容均衡管理系統(tǒng)。它包括主控單元、外部DC/DC、主功率母線、低壓供電母線、CAN總線、N個(gè)均衡單元及與之對(duì)應(yīng)的N個(gè)超級(jí)電容模組，所述均衡單元分別包括模組均衡電路、DC/DC、MCU，MCU分別連接所述DC/DC和所述模組均衡電路及所述CAN總線，MCU控制超級(jí)電容模組中的各個(gè)超級(jí)電容實(shí)施充放電進(jìn)行超級(jí)電容模組內(nèi)均衡管理。主控單元通過(guò)所述CAN總線與各所述均衡單元中的MCU連接，控制各均衡單元間的充放電實(shí)施各超級(jí)電容模組間的均衡管理。各超級(jí)電容模組、各均衡單元中的DC/DC及外部DC/DC均連接低壓供電母線，低壓供電母線可連接至負(fù)載。
【專利說(shuō)明】
超級(jí)電容模組間均衡管理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及超級(jí)電容均衡管理系統(tǒng)，尤其涉及超級(jí)電容模組間均衡管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)電容作為能量存儲(chǔ)的元器件，它具有可大電流充、放電，能提供超大功率輸出、循環(huán)次數(shù)多等優(yōu)越性，在大功率電力電子領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在實(shí)際使用中，由于單節(jié)電容電壓較低和容量有限，一般是采用多節(jié)電容串聯(lián)和并聯(lián)成電容組使用。但由于生產(chǎn)工藝的限制，每節(jié)電容的容量很難做到完全一致，即使在出廠時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格配對(duì)，在使用過(guò)程中亦會(huì)造成容量的改變，如果不進(jìn)行均衡保護(hù)，個(gè)別電容的性能劣化會(huì)造成整組電容性能下降，甚至于無(wú)法使用，因此在電容組的應(yīng)用中需優(yōu)先考慮均衡保護(hù)，涉及模組內(nèi)均衡和模組間均衡，這就需要超級(jí)電容管理系統(tǒng)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的超級(jí)電容管理系統(tǒng)較多涉及模組內(nèi)均衡，而對(duì)模組間的均衡涉及較少，但在應(yīng)用中這兩種均衡都不可欠缺。通常采用的均衡方式有電阻放電式和高低轉(zhuǎn)移式，前者是將較高電壓的電容并聯(lián)電阻放電降壓，存在著發(fā)熱量大、能量損耗大等缺點(diǎn)，會(huì)造成設(shè)備整體溫升偏高，嚴(yán)重降低可靠性;后者是將較高電壓的電容中的電量向較低電壓的電容中轉(zhuǎn)移，需多級(jí)變換整體效率低、降低電容壽命、同樣有較大損耗存在。因而需要發(fā)明更進(jìn)步的超級(jí)電容管理系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供損耗小、效率高的超級(jí)電容模組間均衡管理系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:超級(jí)電容模組間均衡管理系統(tǒng)，它包括主控單元、夕卜部DC/DC、主功率母線、低壓供電母線、CAN總線、N個(gè)均衡單元及與之對(duì)應(yīng)的N個(gè)超級(jí)電容模組，所述N個(gè)均衡單元及與之對(duì)應(yīng)的N個(gè)超級(jí)電容模組對(duì)應(yīng)連接，所述N個(gè)超級(jí)電容模組串聯(lián)在所述主功率母線中，所述N個(gè)均衡單元分別與所述低壓供電母線、CAN總線連接，所述外部DC/DC連接所述低壓供電母線，所述主控單元分別與所述低壓供電母線和CAN總線連接，所述均衡單元控制與之連接的所述超級(jí)電容模組實(shí)行模組內(nèi)均衡管理，所述主控單元控制各所述超級(jí)電容模組之間的均衡管理。
[0006]所述均衡單元分別包括模組均衡電路、DC/DC、M⑶，所述模組均衡電路連接所述超級(jí)電容模組中的各個(gè)超級(jí)電容，所述DC/DC連接在所述超級(jí)電容模組的兩端，所述MCU分別連接所述DC/DC和所述模組均衡電路及所述CAN總線，所述MCU控制超級(jí)電容模組中的各個(gè)超級(jí)電容實(shí)施充放電進(jìn)行超級(jí)電容模組內(nèi)均衡管理。
[0007]所述主控單元通過(guò)所述CAN總線與各所述均衡單元中的MCU連接，所述主控單元通過(guò)所述低壓供電母線與各所述均衡單元中的DC/DC連接，同時(shí)連接外部DC/DC，所述主控單元控制各均衡單元間的充放電實(shí)施各超級(jí)電容模組間的均衡管理。
[0008]所述各超級(jí)電容模組、各均衡單元中的DC/DC及外部DC/DC均連接低壓供電母線，所述低壓供電母線可連接至負(fù)載。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:由于本發(fā)明它包括主控單元、外部DC/DC、主功率母線、低壓供電母線、CAN總線、N個(gè)均衡單元及與之對(duì)應(yīng)的N個(gè)超級(jí)電容模組，所述N個(gè)均衡單元及與之對(duì)應(yīng)的N個(gè)超級(jí)電容模組對(duì)應(yīng)連接，所述N個(gè)超級(jí)電容模組串聯(lián)在所述主功率母線中，所述N個(gè)均衡單元分別與所述低壓供電母線、CAN總線連接，所述外部DC/DC連接所述低壓供電母線，所述主控單元分別與所述低壓供電母線和CAN總線連接，所述均衡單元分別包括模組均衡電路、DC/DC、MCU，所述模組均衡電路連接所述超級(jí)電容模組中的各個(gè)超級(jí)電容，所述DC/DC連接在所述超級(jí)電容模組的兩端，所述MCU分別連接所述DC/DC和所述模組均衡電路及所述CAN總線，所述MCU控制超級(jí)電容模組中的各個(gè)超級(jí)電容實(shí)施充放電進(jìn)行超級(jí)電容模組內(nèi)均衡管理。所述主控單元通過(guò)所述CAN總線與各所述均衡單元中的M⑶連接，所述主控單元通過(guò)所述低壓供電母線與各所述均衡單元中的DC/DC連接，同時(shí)連接外部DC/DC，所述主控單元控制各均衡單元間的充放電實(shí)施各超級(jí)電容模組間的均衡管理。所述各超級(jí)電容模組、各均衡單元中的DC/DC及外部DC/DC均連接低壓供電母線，所述低壓供電母線可連接至負(fù)載。所以本發(fā)明具有多種均衡方式和直通負(fù)載的優(yōu)點(diǎn)，是損耗小、效率高的超級(jí)電容模組間均衡管理系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)方框示意圖；
圖2是本發(fā)明超級(jí)電容模組內(nèi)部均衡原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖1、圖2所示，本發(fā)明它包括主控單元、外部DC/DC、主功率母線、低壓供電母線、CAN總線、N個(gè)均衡單元及與之對(duì)應(yīng)的N個(gè)超級(jí)電容模組，所述N個(gè)均衡單元及與之對(duì)應(yīng)的N個(gè)超級(jí)電容模組對(duì)應(yīng)連接，所述N個(gè)超級(jí)電容模組串聯(lián)在所述主功率母線中，所述N個(gè)均衡單元分別與所述低壓供電母線、CAN總線連接，所述外部DC/DC連接所述低壓供電母線，所述主控單元分別與所述低壓供電母線和CAN總線連接，所述均衡單元控制與之連接的所述超級(jí)電容模組實(shí)行模組內(nèi)均衡管理，所述主控單元控制各所述超級(jí)電容模組之間的均衡管理。
[0012]所述均衡單元分別包括模組均衡電路、DC/DC、M⑶，所述模組均衡電路連接所述超級(jí)電容模組中的各個(gè)超級(jí)電容，所述DC/DC連接在所述超級(jí)電容模組的兩端，所述MCU分別連接所述DC/DC和所述模組均衡電路及所述CAN總線，所述MCU控制超級(jí)電容模組中的各個(gè)超級(jí)電容實(shí)施充放電進(jìn)行超級(jí)電容模組內(nèi)均衡管理。
[0013]所述主控單元通過(guò)所述CAN總線與各所述均衡單元中的MCU連接，所述主控單元通過(guò)所述低壓供電母線與各所述均衡單元中的DC/DC連接，同時(shí)連接外部DC/DC，所述主控單元控制各均衡單元間的充放電實(shí)施各超級(jí)電容模組間的均衡管理。
[0014]所述各超級(jí)電容模組、各均衡單元中的DC/DC及外部DC/DC均連接低壓供電母線，所述低壓供電母線可連接至負(fù)載。
[0015]本實(shí)施例中提供了模組化負(fù)載直通式的超級(jí)電容均衡方式，主要涉及模組間均衡，減少了變換級(jí)數(shù)及變換器數(shù)量，是新型的超級(jí)電容管理系統(tǒng)。它由主控單元、N個(gè)均衡單元、CAN總線、低壓供電母線、外部DC/DC模塊等部分組成;均衡單元包含模組均衡電路、MCU、內(nèi)部DC/DC模塊、隔離二極管等部分。主控單元與N個(gè)均衡單元通過(guò)CAN總線相互通訊，低壓供電母線給主控單元及N個(gè)均衡單元供電。N個(gè)超級(jí)電容模組串聯(lián)構(gòu)成主功率回路，給主功率部件供電，其中各個(gè)電容模組先通過(guò)各自對(duì)應(yīng)的模組均衡電路進(jìn)行組內(nèi)均衡，電壓較高的電容模組由主控單元控制通過(guò)均衡單元內(nèi)的內(nèi)部DC/DC模塊把多余的能量送至低壓供電母線，供各單元使用，以達(dá)到模組間均衡的效果。本發(fā)明直接將高電壓電容之電力向負(fù)載輸送從而達(dá)到降壓的均衡方法。提高了效率，延長(zhǎng)了電容壽命。很好地解決了超級(jí)電容組的均衡問(wèn)題，極大地提高了電容組的壽命及應(yīng)用效果，前景廣闊。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.超級(jí)電容模組間均衡管理系統(tǒng)，其特征在于:它包括主控單元、外部DC/DC、主功率母線、低壓供電母線、CAN總線、N個(gè)均衡單元及與之對(duì)應(yīng)的N個(gè)超級(jí)電容模組，所述N個(gè)均衡單元及與之對(duì)應(yīng)的N個(gè)超級(jí)電容模組對(duì)應(yīng)連接，所述N個(gè)超級(jí)電容模組串聯(lián)在所述主功率母線中，所述N個(gè)均衡單元分別與所述低壓供電母線、CAN總線連接，所述外部DC/DC連接所述低壓供電母線，所述主控單元分別與所述低壓供電母線和CAN總線連接，所述均衡單元控制與之連接的所述超級(jí)電容模組實(shí)行模組內(nèi)均衡管理，所述主控單元控制各所述超級(jí)電容模組之間的均衡管理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容模組間均衡管理系統(tǒng)，其特征在于:所述均衡單元分別包括模組均衡電路、DC/DC、MCU，所述模組均衡電路連接所述超級(jí)電容模組中的各個(gè)超級(jí)電容，所述DC/DC連接在所述超級(jí)電容模組的兩端，所述MCU分別連接所述DC/DC和所述模組均衡電路及所述CAN總線，所述MCU控制超級(jí)電容模組中的各個(gè)超級(jí)電容實(shí)施充放電進(jìn)行超級(jí)電容模組內(nèi)均衡管理。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超級(jí)電容模組間均衡管理系統(tǒng)，其特征在于:所述主控單元通過(guò)所述CAN總線與各所述均衡單元中的MCU連接，所述主控單元通過(guò)所述低壓供電母線與各所述均衡單元中的DC/DC連接，同時(shí)連接外部DC/DC，所述主控單元控制各均衡單元間的充放電實(shí)施各超級(jí)電容模組間的均衡管理。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超級(jí)電容模組間均衡管理系統(tǒng)，其特征在于:所述各超級(jí)電容模組、各均衡單元中的DC/DC及外部DC/DC均連接低壓供電母線，所述低壓供電母線可連接至負(fù)載。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK106058977SQ201610455104
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】劉煒, 張偉華, 孫眾, 梁可銳, 鄧毅, 鄭拓
【申請(qǐng)人】珠海金電電源工業(yè)有限公司