高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置，包括能量管理系統(tǒng)和由n個超級電容器單體C組成的超級電容器模組；超級電容器模組中的超級電容器單體C設置有一一對應的DC/DC轉換模塊；裝置內還設置有輔助電源、采樣報警電路以及CAN總線通訊模塊；輔助電源的輸入側取自n個超級電容器單體C的串聯(lián)總電壓，并輸出各級直流電壓分別供DC/DC轉換模塊、采樣報警電路以及CAN總線通訊模塊使用；采樣報警電路接收輔助電源的電壓輸出，并將超級電容器單體C的溫度輸出數(shù)據(jù)通過CAN總線通訊模塊上傳到能量管理系統(tǒng)；能量管理系統(tǒng)通過CAN總線通訊模塊向DC/DC轉換模塊發(fā)出控制指令，并通過該控制指令觸發(fā)對應的DC/DC轉換模塊開通或關閉。
【專利說明】高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電壓均衡領域，尤其是一種高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置及方法。
【背景技術】
[0002]超級電容器是一種利用活性炭多空電極和電解質組成雙層結構存儲電能的高功率密度儲能器件，其性能介于靜電電容器和蓄電池之間，具有循環(huán)次數(shù)多、工作溫度范圍寬、功率密度大、充放電速度快以及環(huán)境友好等優(yōu)點，單體容量可以到數(shù)萬法拉。
[0003]近年來，超級電容器作為瞬時、高功率密度儲能器件，已經(jīng)用于電力機車啟動、備份電源、城市公交等多種場合，未來還會在城市軌道交通等方面發(fā)揮重要作用。
[0004]超級電容器的單體電壓一般小于2.7V，為滿足電壓等級需要，通常將多個超級電容器串并聯(lián)，組成一個超級電容模組。由于單體參數(shù)的離散性，直接串聯(lián)時，電壓無法在單體間均分，在充電時可能會出現(xiàn)某個單體電壓超過耐壓上限。超級電容器單體長期工作在過壓狀態(tài)，會縮短使用壽命，進而影響模組的性能，嚴重時可能會發(fā)生爆炸。因此，超級電容模組需要加裝額外的電壓均衡電路，使模組能夠安全、穩(wěn)定、健康工作。
[0005]目前已有的幾種超級電容器電壓均衡解決方案有損耗大、均壓速度慢、實用性差等不足。常見的超級電容器電壓均衡方案包括電阻耗能方案、飛渡電容方案、能量回收方案等。電阻能耗方案通過附加功率電阻將電壓高的單體的能量釋放掉，功率損耗最大。飛渡電容方案通過附加一個飛渡電容作為能量傳遞的中介，每個超級電容單體分別與飛渡電容均壓,均壓速度慢,并且飛渡電容本身也會帶來功率損耗。能量回收方案將電壓高的超級電容單體的多余能量經(jīng)過一級DC/DC變換電路反送到總回路中，因超級電容器單體電壓小于
2.7V，需要大功率轉移能量時電流會很大，大電流會極大地增加DC/DC變換電路上的功率損耗，此類方案也不適合用于大功率場合。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種結構簡單的高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置及方法。
[0007]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置，包括能量管理系統(tǒng)和由η個超級電容器單體C組成的超級電容器模組；所述超級電容器模組中的超級電容器單體C設置有一一對應的DC/DC轉換模塊；所述裝置內還設置有輔助電源、采樣報警電路以及CAN總線通訊模塊；所述輔助電源的輸入側取自η個超級電容器單體C的串聯(lián)總電壓，并輸出各級直流電壓分別供DC/DC轉換模塊、采樣報警電路以及CAN總線通訊模塊使用；所述采樣報警電路接收輔助電源的電壓輸出，并將超級電容器單體C的溫度輸出數(shù)據(jù)通過CAN總線通訊模塊上傳到能量管理系統(tǒng)；所述能量管理系統(tǒng)通過CAN總線通訊模塊向DC/DC轉換模塊發(fā)出控制指令，并通過該控制指令觸發(fā)對應的DC/DC轉換模塊開通或關閉。[0008]作為對本發(fā)明所述的高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置的改進:所述DC/DC轉換模塊包括推挽逆變開關管Sp S2,高頻降壓變壓器T，同步整流開關管S3、S4,軟硬開關控制電路，推挽逆變控制及驅動電路以及同步整流控制及驅動電路；所述高頻降壓變壓器T由均有三個抽頭的一次側和二次側組成；所述一次側中心抽頭與超級電容器模組的正極相連，一次側同名端與推挽逆變開關管S2漏極相連，一次側異名端與推挽逆變開關管S1漏極相連，推挽逆變開關管S1和S2源極相連，并接到超級電容器模組的負極；所述二次側中心抽頭與對應的超級電容器單體C正極相連，二次側同名端與同步整流開關管S3漏極相連，二次側異名端與同步整流開關管S4漏極相連，同步整流開關管S3和S4源極相連，并接到對應的超級電容器單體C負極。
[0009]作為對本發(fā)明所述的高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置的進一步改進:所述推挽逆變開關管S1、S2和同步整流開關管S3、S4均采用電力場效應管M0SFET。
[0010]作為對本發(fā)明所述的高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置的進一步改進:所述推挽逆變控制及驅動電路的核心為集成推挽控制芯片；同步整流控制及驅動電路的核心為同步整流控制芯片；所述軟硬開關控制電路包括硬件開關電路和三極管；所述硬件開關電路包括分壓電路、關閉偏置電路、開啟偏置電路、共模衰減模塊、開啟電壓比較器、關閉電壓比較器、禁止電路以及D觸發(fā)器；所述CAN總線通訊模塊、D觸發(fā)器的正相輸出端以及禁止電路的反相輸出端匯總到三極管的基極；三極管的開通與關斷同時控制推挽逆變控制及驅動電路的集成推挽控制芯片以及同步整流控制及驅動電路的同步整流控制芯片的開啟與關閉；分壓電路的輸出端分別和關閉偏置電路的同相輸入端和開啟偏置電路的反相輸入端相連接；共模衰減模塊分別和關閉電壓比較器的反相輸入端和開啟電壓比較器的同相輸入端相連接；關閉電壓比較器的輸出端和D觸發(fā)器的R極相連接；開啟電壓比較器的輸出端分別和D觸發(fā)器的S極相連接；關閉電壓比較器的輸出端還和禁止電路的輸入端相連接；超級電容器模組的串聯(lián)總電壓和分壓電路的輸入端相連接；超級電容器單體C的單體端電壓和共模衰減模塊的輸入端相連接。
[0011]一種高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置的使用方法:所述DC/DC轉換模塊的開通或關閉通過硬件控制控制和軟件控制進行，主要步驟如下:一、硬件控制:1)檢測超級電容器模組串聯(lián)總電壓和對應的超級電容器單體C電壓，串聯(lián)總電壓除以η得到平均單體電壓Vtl ;2)預設開啟偏置電壓Vff，開啟參考電壓為VfVff，對于電壓小于開啟參考電壓的超級電容器單體C，開通DC/DC轉換模塊4輸出；3)預設關閉偏置電壓V#關閉參考電壓為VQ+V#，對于電壓高于關閉參考電壓的超級電容器單體C，關閉DC/DC轉換模塊4輸出；二、軟件控制:由CAN總線通訊模塊接收能量管理系統(tǒng)的控制指令，并觸發(fā)對應的DC/DC轉換模塊開通或關閉；所述的軟件控制和硬件控制發(fā)生矛盾時，以硬件控制為準。
[0012]作為對本發(fā)明所述的高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置的使用方法的改進:所述硬件控制的詳細步驟如下:①超級電容器模組10的串聯(lián)總電壓經(jīng)過l/η分壓電路得到η個超級電容器單體C的平均電壓Vtl ;②每一個超級電容器單體C的單體端電壓經(jīng)過共模衰減模塊的共模衰減后分別送到關閉電壓比較器和開啟電壓比較器開啟偏置電路中預設開啟偏置電壓V，得出開啟參考電壓為平均電壓Vtl+開啟偏置電壓V ;開啟電壓比較器比較單體端電壓與開啟參考電壓，單體端電壓小于開啟參考電壓時，通過D觸發(fā)器控制三極管導通，以開通推挽逆變控制及驅動電路中的集成推挽控制芯片，從而開啟均壓；④關閉偏置電路中預設關閉偏置電壓V，關閉參考電壓為平均電壓Vtl+關閉偏置電壓V，關閉電壓比較器比較單體端電壓與關閉參考電壓，單體端電壓大于關閉參考電壓時，通過D觸發(fā)器關閉三極管，以關閉推挽逆變控制及驅動電路中的集成推挽控制芯片，從而關閉均壓單體端電壓介于開啟參考電壓和關閉參考電壓之間時，通過禁止電路禁止D觸發(fā)器的狀態(tài)改變，使得均壓的開關狀態(tài)不改變。
[0013]作為對本發(fā)明所述的高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置的使用方法的進一步改進:超級電容器模組發(fā)生故障時，通過采樣報警電路發(fā)出故障報警音，并自動關閉輸出。
[0014]本發(fā)明的高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置的每一個超級電容器單體所連接的DC/DC轉換模塊可以獨立控制，對需要均壓的超級電容器單體開啟均壓，對不需要均壓的超級電容器單體關閉均壓，互不影響，且具有大功率輸出的特點，每個DC/DC轉換模塊單路最大輸出均壓電流達到30安培，所有DC/DC轉換模塊可以同時工作在最大均壓電流輸出狀態(tài)。并且，DC/DC轉換模塊的輸入取自超級電容器模組串聯(lián)總電壓，具有低能耗、高效率的特點，采用自然冷卻方式。通過采樣報警電路的設置，可以隨時了解超級電容器單體C的即時溫度。通過溫度、端電壓閾值的設置，具有故障報警功能，發(fā)生故障時發(fā)出故障報警音，并自動關閉輸出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0016]圖1為高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置的示意圖；
[0017]圖2為實例中的軟硬開關控制電路41示意圖；
[0018]圖3為推挽逆變開關管Sp S2和同步整流開關管S3、S4開關時序圖。
【具體實施方式】
[0019]實施例1、圖1~圖3給出了一種高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置；包括能量管理系統(tǒng)11、由η個超級電容器單體C1Xy……(；組成的超級電容器模組10、與超級電容器模組10中超級電容器單體C的數(shù)量相同的η個DC/DC轉換模塊4、CAN總線通訊模塊I (CAN通訊總線)、溫度采樣電路2以及輔助電源3。本實施例中的超級電容器模組10采用八個單體容量為7500法拉的超級電容器單體C串聯(lián)而成，即η的數(shù)量為八，DC/DC轉換模塊4的數(shù)量為八個。
[0020]本發(fā)明的高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置內部由輔助電源3供電，輔助電源3的輸入側取自八個超級電容器單體C的串聯(lián)總電壓，并輸出各級直流電壓分別供DC/DC轉換模塊4、采樣報警電路2以及CAN總線通訊模塊I使用。采樣報警電路2接收輔助電源3的電壓輸出，并隨時獲取超級電容單體C的即時溫度，將超級電容單體C的溫度數(shù)據(jù)通過CAN總線通訊模塊I上傳到能量管理系統(tǒng)11 (通過能量管理系統(tǒng)11，使用者可以隨時監(jiān)控超級電容單體C的 溫度值，確保安全使用)；能量管理系統(tǒng)11通過CAN總線通訊模塊I向DC/DC轉換模塊4發(fā)出控制指令，并通過該控制指令觸發(fā)對應的DC/DC轉換模塊4開通或關閉。以上所述的每一個DC/DC轉換模塊4的輸入端分別連接到超級電容器模組10(八個超級電容器單體C)的串聯(lián)總電壓，每一個DC/DC轉換模塊4的輸出端分別接到對應的超級電容器單體C的正負極。
[0021]以上所述的八個DC/DC轉換模塊4的內部結構均完全相同。以其中一個DC/DC轉換模塊4為例:DC/DC轉換模塊4包括推挽逆變開關管Sp S2,高頻降壓變壓器T，同步整流開關管S3、S4,軟硬開關控制電路41，推挽逆變控制及驅動電路42以及同步整流控制及驅動電路43。高頻降壓變壓器T由一次側和二次側組成，均有三個抽頭，實例中使用的高頻降壓變壓器T的一次側二次側變比為4 (在八個超級電容器單體C串聯(lián)，并且均壓電流為30A的限制下，變比只能是4)。
[0022]一次側中心抽頭與超級電容器模組10 (八個超級電容器單體C串聯(lián)構成)的正極相連，一次側同名端與推挽逆變開關管S2漏極相連，一次側異名端與推挽逆變開關管S1漏極相連，推挽逆變開關管S1和S2源極相連，并接到超級電容器模組10的負極。二次側中心抽頭與對應的超級電容器單體C正極相連，二次側同名端與同步整流開關管S3漏極相連，二次側異名端與同步整流開關管S4漏極相連，同步整流開關管S3和S4源極相連，并接到對應的超級電容器單體C負極。
[0023]推挽逆變開關管S1J2和同步整流開關管S3、S4采用電力場效應管MOSFET，實例中推挽逆變開關管SpS2采用最大電流190安培，導通電阻1.9毫歐的MOSFET，同步整流開關管33、54采用最大電流180安培，導通電阻1.5毫歐的M0SFET。
[0024]以上所述的軟硬開關控制電路41具有兩種控制方式:硬件控制和軟件控制。兩種控制方式的具體步驟如下:
[0025]硬件控制:
[0026]一、檢測超級電容器模組10 (八個超級電容器單體C)串聯(lián)總電壓和對應的超級電容器單體C電壓，串聯(lián)總電壓除以η得到平均單體電壓Vtl ；
[0027]二、預設開啟偏置電壓V ，開啟參考電壓為(Vtl+Vff),對于電壓小于開啟參考電壓的超級電容器單體C，開通DC/DC轉換模塊4輸出；
[0028]三、預設關閉偏置電壓V#，關閉參考電壓(％+V#)，對于電壓高于關閉參考電壓的超級電容器單體C，關閉DC/DC轉換模塊4輸出。
[0029]軟件控制:由CAN總線通訊模塊I接收能量管理系統(tǒng)11的控制指令，并觸發(fā)對應的DC/DC轉換模塊4開通或關閉。
[0030]當以上所述的軟件控制和硬件控制發(fā)生矛盾時，以硬件控制為準。
[0031]以上所述的推挽逆變控制及驅動電路42的核心為集成推挽控制芯片，推挽逆變控制及驅動電路42的功能是利用集成推挽控制芯片，調節(jié)推挽逆變開關管Sp S2的觸發(fā)脈沖寬度，從而調節(jié)高頻降壓變壓器T的一次側電壓，進而調節(jié)傳遞到超級電容器單體C的電壓。同步整流控制及驅動電路43的核心為同步整流控制芯片，同步整流控制及驅動電路43的功能是利用同步整流控制芯片，使同步整流開關管S3觸發(fā)脈沖和推挽逆變開關管S2的觸發(fā)脈沖保持同步，使同步整流開關管S4觸發(fā)脈沖和推挽逆變開關管SI的觸發(fā)脈沖保持同
止/J/ O
[0032]如圖2所示，以上所述的軟硬開關控制電路41包括硬件開關電路410和三極管419組成；硬件開關電路410包括分壓電路411、關閉偏置電路412、開啟偏置電路416、共模衰減模塊415、開啟電壓比較器417、關閉電壓比較器413、禁止電路414以及D觸發(fā)器418 ；CAN總線通訊模塊1、D觸發(fā)器418的正相輸出端以及禁止電路414的反相輸出端匯總到三極管419的基極；三極管419的開通與關斷同時控制推挽逆變控制及驅動電路42的集成推挽控制芯片以及同步整流控制及驅動電路43的同步整流控制芯片的使能(開啟)與關閉；分壓電路411的輸出端分別和關閉偏置電路412的同相輸入端和開啟偏置電路416的反相輸入端相連接；共模衰減模塊415分別和關閉電壓比較器413的反相輸入端和開啟電壓比較器417的同相輸入端相連接；關閉電壓比較器413的輸出端和D觸發(fā)器418的R極相連接；開啟電壓比較器417的輸出端分別和D觸發(fā)器418的S極相連接；關閉電壓比較器的輸出端413還和禁止電路414的輸入端相連接；超級電容器模組10的串聯(lián)總電壓與分壓電路411的輸入端相連接，超級電容器單體C的單體端電壓和共模衰減模塊415的輸入端相連接。
[0033]以上所述的分壓電路411采用高精度電阻；共模衰減模塊415、關閉偏置電路412、開啟偏置電路416的核心器件采用低噪聲的集成運算放大器；開啟電壓比較器417、關閉電壓比較器413的核心器件采用低溫度漂移、高精度的雙通道差分比較器；禁止電路414、D觸發(fā)器418的核心器件采用集成與非門芯片；三極管419采用低功耗NPN型三極管。
[0034]實際使用時候的步驟如下:
[0035]1、超級電容器模組10的串聯(lián)總電壓經(jīng)過1/8分壓電路(分壓電路411)得到8個超級電容器單體C的平均電壓Vtl ；
[0036]2、每一個超級電容器單體C的單體端電壓經(jīng)過共模衰減模塊415的共模衰減后送到兩個電壓比較器(關閉電壓比較器413和開啟電壓比較器417);
[0037]3、開啟偏置電路416中預設的開啟偏置電壓為-0.4V,則開啟參考電壓為(V0-0.4V)，開啟電壓比較器417比較單體端電壓與開啟參考電壓，單體端電壓小于開啟參考電壓時，通過控制D觸發(fā)器418導通三極管419，繼而開通推挽逆變控制及驅動電路42中的集成推挽控制芯片，從而開啟均壓；
[0038]4、關閉偏置電路412中預設的關閉偏置電壓為75mV，關閉參考電壓為(VQ+75mV)，關閉電壓比較器413比較單體端電壓與關閉參考電壓，單體端電壓大于關閉參考電壓時，通過控制D觸發(fā)器418關閉三極管419，繼而關閉推挽逆變控制及驅動電路42中的集成推挽控制芯片，從而關閉均壓。
[0039]5、單體端電壓介于開啟參考電壓和關閉參考電壓之間時，通過禁止電路414禁止D觸發(fā)器418的狀態(tài)改變，使得均壓的開關狀態(tài)不改變。
[0040]以上所述的步驟3中，開啟均壓時，如圖3所示，推挽逆變開關管S1至同步整流開關管S4的開關狀態(tài)如下:推挽逆變開關管S1正向導通時，推挽逆變開關管S2關斷，同步整流開關管S3關斷，同步整流開關管S4反向導通；推挽逆變開關管S2正向導通時，推挽逆變開關管S1關斷，同步整流開關管S3反向導通，同步整流開關管S4關斷；推挽逆變開關管S1和推挽逆變開關管S2交替導通，導通間隙有死區(qū)時間。
[0041]其中，同步整流開關管S3、同步整流開關管S4的源極電壓高于漏極電壓，因此，當它們獲得高電平導通信號時，工作在反向導通狀態(tài)，而推挽逆變開關管S1、推挽逆變開關管S2則工作在正向導通狀態(tài)。
[0042]而本發(fā)明在處于故障狀態(tài)的時候，通過采樣報警電路2發(fā)出故障報警音，并自動關閉輸出，以確保使用的安全。
[0043]實驗中將本發(fā)明用于下述電壓不均衡場合:八個7500法拉的超級電容器單體C串聯(lián)，其中有I個超級電容器單體端電壓為1.0V，其余7個端電壓為2.0V0 45秒后，均壓完成。對超級電容器單體的單路瞬時均壓功率達到100瓦，能量轉換效率超過80%。
[0044]最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的一個具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發(fā)明公開的內容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應認為是本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置，包括能量管理系統(tǒng)(11)和由η個超級電容器單體C組成的超級電容器模組(10);其特征是:所述超級電容器模組(10)中的超級電容器單體C設置有一一對應的DC/DC轉換模塊(4)； 所述裝置內還設置有輔助電源(3)、采樣報警電路(2)以及CAN總線通訊模塊(I)；所述輔助電源(3 )的輸入側取自η個超級電容器單體C的串聯(lián)總電壓，并輸出各級直流電壓分別供DC/DC轉換模塊(4)、采樣報警電路(2)以及CAN總線通訊模塊(I)使用；所述采樣報警電路(2 )接收輔助電源(3 )的電壓輸出，并將超級電容器單體C的溫度輸出數(shù)據(jù)通過CAN總線通訊模塊(I)上傳到能量管理系統(tǒng)(11)； 所述能量管理系統(tǒng)(11)通過CAN總線通訊模塊(I)向DC/DC轉換模塊(4)發(fā)出控制指令，并通過該控制指令觸發(fā)對應的DC/DC轉換模塊(4)開通或關閉。
2.根據(jù)權利要求1所述的高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置，其特征是:所述DC/DC轉換模塊(4)包括推挽逆變開關管Sp S2,高頻降壓變壓器Τ，同步整流開關管S3、S4，軟硬開關控制電路(41)，推挽逆變控制及驅動電路(42)以及同步整流控制及驅動電路(43)； 所述高頻降壓變壓器T由均有三個抽頭的一次側和二次側組成； 所述一次側中心抽頭與超級電容器模組(10)的正極相連，一次側同名端與推挽逆變開關管S2漏極相連，一次側異名端與推挽逆變開關管S1漏極相連，推挽逆變開關管S1和S2源極相連，并接到超級電容器模組(10)的負極； 所述二次側中心抽頭與對應的超級電容器單體C正極相連，二次側同名端與同步整流開關管S3漏極相連，二次側異名端與同步整流開關管S4漏極相連，同步整流開關管S3和S4源極相連，并接到對應的超級電容器單體C負極。
3.根據(jù)權利要求2所述的高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置，其特征是:所述推挽逆變開關管S1、S2和同步整流開關管S3、S4均采用電力場效應管MOSFET。
4.根據(jù)權利要求3所述的高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置，其特征是:所述推挽逆變控制及驅動電路(42)的核心為集成推挽控制芯片；同步整流控制及驅動電路(43)的核心為同步整流控制芯片； 所述軟硬開關控制電路(41)包括硬件開關電路(410)和三極管(419); 所述硬件開關電路(410)包括分壓電路(411)、關閉偏置電路(412)、開啟偏置電路(416)、共模衰減模塊(415)、開啟電壓比較器(417)、關閉電壓比較器(413)、禁止電路(414)以及D觸發(fā)器(418)； 所述CAN總線通訊模塊(1)、D觸發(fā)器(418)的正相輸出端以及禁止電路(414)的反相輸出端匯總到三極管(419)的基極；三極管(419)的開通與關斷同時控制推挽逆變控制及驅動電路(42)的集成推挽控制芯片以及同步整流控制及驅動電路(43)的同步整流控制芯片的開啟與關閉； 分壓電路(411)的輸出端分別和關閉偏置電路(412)的同相輸入端和開啟偏置電路(416)的反相輸入端相連接； 共模衰減模塊(415)分別和關閉電壓比較器(413)的反相輸入端和開啟電壓比較器(417)的同相輸入端相連接； 關閉電壓比較器(413)的輸出端和D觸發(fā)器(418)的R極相連接；開啟電壓比較器(417)的輸出端分別和D觸發(fā)器(418)的S極相連接； 關閉電壓比較器的輸出端(413)還和禁止電路(414)的輸入端相連接； 超級電容器模組(10)的串聯(lián)總電壓和分壓電路(411)的輸入端相連接； 超級電容器單體C的單體端電壓和共模衰減模塊(415)的輸入端相連接。
5.一種高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置的使用方法，其特征是:所述DC/DC轉換模塊(4)的開通或關閉通過硬件控制控制和軟件控制進行，主要步驟如下: 一、硬件控制: 1)檢測超級電容器模組(10)串聯(lián)總電壓和對應的超級電容器單體C電壓，串聯(lián)總電壓除以η得到平均單體電壓Vtl; 2)預設開啟偏置電壓Vff，開啟參考電壓為VfVff，對于電壓小于開啟參考電壓的超級電容器單體C，開通DC/DC轉換模塊4輸出； 3)預設關閉偏置電壓V#，關閉參考電壓為VfVg，對于電壓高于關閉參考電壓的超級電容器單體C，關閉DC/DC轉換模塊4輸出； 二、軟件控制: 由CAN總線通訊模塊(I)接收能量管理系統(tǒng)(II)的控制指令，并觸發(fā)對應的DC/DC轉換模塊(4)開通 或關閉； 所述的軟件控制和硬件控制發(fā)生矛盾時，以硬件控制為準。
6.根據(jù)權利要求5所述的高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置的使用方法，其特征是:所述硬件控制的詳細步驟如下: ①超級電容器模組10的串聯(lián)總電壓經(jīng)過l/η分壓電路(411)得到η個超級電容器單體C的平均電壓Vtl ； ②每一個超級電容器單體C的單體端電壓經(jīng)過共模衰減模塊(415)的共模衰減后分別送到關閉電壓比較器(413)和開啟電壓比較器(417)； ③開啟偏置電路(416)中預設開啟偏置電壓V，得出開啟參考電壓為平均電壓Vtl+開啟偏置電壓V;開啟電壓比較器(417)比較單體端電壓與開啟參考電壓，單體端電壓小于開啟參考電壓時，通過D觸發(fā)器(418)控制三極管(419)導通，以開通推挽逆變控制及驅動電路(42)中的集成推挽控制芯片，從而開啟均壓； ④關閉偏置電路(412)中預設關閉偏置電壓V，關閉參考電壓為平均電壓Vtl+關閉偏置電壓V，關閉電壓比較器(413)比較單體端電壓與關閉參考電壓，單體端電壓大于關閉參考電壓時，通過D觸發(fā)器(418)關閉三極管(419)，以關閉推挽逆變控制及驅動電路(42)中的集成推挽控制芯片，從而關閉均壓； ⑤單體端電壓介于開啟參考電壓和關閉參考電壓之間時，通過禁止電路(414)禁止D觸發(fā)器(418)的狀態(tài)改變，使得均壓的開關狀態(tài)不改變。
7.根據(jù)權利要求6所述的高效大功率超級電容器模組電壓均衡裝置的使用方法，其特征是:超級電容器模組(10)發(fā)生故障時，通過采樣報警電路(2)發(fā)出故障報警音，并自動關閉輸出。
【文檔編號】H02J7/00GK103825328SQ201410072198
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權日:2014年2月28日
【發(fā)明者】金磊, 葉根, 金劍杭 申請人:杭州金恒電源科技有限公司