超級電容充電器并聯(lián)使用控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及超級電容充電器并聯(lián)使用控制方法，首先在超級電容器的兩端分別并聯(lián)n個超級電容充電器Pi;其次在每個超級電容充電器中安裝一個控制器；每個控制器中預設啟動電壓Ustart、超級電容器兩端的端電壓與啟動電壓之間壓差AU和超級電容器的最大容量；第三當P0檢測到超級電容器兩端的端電壓U0彡Ustart時啟動P0，否則判斷Pi檢測到端電壓是否滿足Ui^Ustart+AU，滿足則繼續(xù)判斷UiMJmin是否滿足，滿足啟動Pi，最后當超級電容器的容量等于最大容量時，結束充電。該方法實現(xiàn)了將不具備均流控制和通訊功能的超級電容充電器進行兩級及以上的并聯(lián)運行，增加了充電功率，縮短充電時間，提局了充電效率。
【專利說明】超級電容充電器并聯(lián)使用控制方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及超級電容器，具體指超級電容充電器并聯(lián)使用控制方法。

【背景技術】
[0002] 超級電容器又叫雙電層電容器，是一種新型儲能裝置，與傳統(tǒng)的儲能設備相比具 有充電電流大、充電時間短、大電流放電能力強、使用壽命長、溫度特性好、綠色環(huán)保無污染 等特點。近年來，在交通、電力、醫(yī)藥以及國防工業(yè)等領域得到廣泛使用，而且隨著研究的深 入，其性能將不斷提高，應用范圍也將越來越廣。
[0003] 既為儲能裝置，則需要有與其配套使用的充電裝置。由于超級電容所具有的上述 特性，其充電裝置也與電池超級電容充電器不同，根據(jù)能量守恒定律，由于充電時間很短， 所以要求超級電容充電器的輸出功率相對較大，但是由于成本和技術的原因，超級電容充 電器的功率不可能無限制增大，采用超級電容充電器并聯(lián)工作的方法則成為一種必然的選 擇。
[0004] 超級電容的壽命是以充放電次數(shù)來確定的，即超級電容的充放電次數(shù)是固定不變 的，在相同時間內(nèi)充放電次數(shù)越少，則其時間壽命越長。除了工作環(huán)境溫度的影響外，如何 減少充放電次數(shù)以延長使用時間是提高超級電容使用效率的關鍵。
[0005] 目前，超級電容的充電方式主要有兩種，即浮充和循環(huán)充電方式，兩種方式各有優(yōu) 劣，適用于不同的場合，但都需要進行反復充電，充電電流的控制都是以超級電容的端電壓 為依據(jù)，即必須對超級電容端電壓進行實時檢測，具體方式就是當端電壓低于某一設定值 時，輸出相應的電流對其進行充電。當兩臺或兩臺以上超級電容充電器在沒有均流控制和 相互通訊又需要并聯(lián)工作時，由于不同的超級電容充電器檢測到的超級電容端電壓存在誤 差，則首先檢測到端電壓滿足條件的超級電容充電器會率先啟動，將導致端電壓向滿足超 級電容充電器啟動條件的反方向變化，使其他超級電容充電器永遠達不到啟動條件，從而 始終只能有一臺超級電容充電器工作，最終導致并聯(lián)工作方式失敗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術存在的上述問題，本發(fā)明的目的是實現(xiàn)超級電容充電器在沒有均流 控制和相互通訊的條件下對超級電容進行并聯(lián)充電。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：超級電容充電器并聯(lián)使用控制方法， 包括如下步驟： 51 :在超級電容器的兩端分別并聯(lián)η個超級電容充電器…Ρ/··Ρη，i=l，2，… η ； 52 :在每個超級電容充電器中安裝一個控制器，該控制器用于控制超級電容充電器的 啟動和停止，還用于對超級電容的充電電流和端電壓進行檢測；在每個控制器中預設啟動 電壓Ustart、超級電容器兩端的端電壓與啟動電壓之間壓差AU和超級電容器的最大容量 Cmax, AU>0 ； 53 :n個超級電容充電器…Ρ/··Ρη的啟動過程具體如下，Umin為超級電容器兩 端的端電壓在下降過程中的最小值： 1) 令 i-Ο ; 2) 當?shù)谝粋€超級電容充電器匕的控制器檢測到超級電容器兩端的端電壓％ < Ustart 時，啟動第一個超級電容充電器P〇給超級電容器充電，否則執(zhí)行步驟2 ); 3) i-/+l，執(zhí)行步驟4); 4) 當?shù)趇個超級電容充電器P,.的控制器檢測到超級電容器兩端的端電壓 A < Ustart+AU時，執(zhí)行步驟5);否則返回步驟1); 5) 當?shù)趇個超級電容充電器P,.的控制器檢測到超級電容器兩端的端電壓UAUmin時， 啟動第i個超級電容充電器P,.給超級電容器充電，否則返回步驟1); 6) 當i=/?時，結束； 54 :判斷超級電容器的容量C與最大容量Cmax之間的關系，當C= Cmax時，控制器控 制對應的超級電容充電器停止工作，充電結束。
[0008] 相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下優(yōu)點： 1、本發(fā)明提供的控制方法由于設置了層級的超級電容充電器的啟動條件，當?shù)谝粋€超 級電容充電器滿足條件啟動后，還控制方法還會繼續(xù)檢測下一層啟動條件是否滿足，如果 滿足則啟動并聯(lián)的其他超級電容充電器，從而實現(xiàn)了將不具備均流控制和通訊功能的超級 電容充電器進行兩級及兩級以上的并聯(lián)運行，增加了充電功率，縮短超級電容器的充電時 間，提1? 了充電效率。
[0009] 2、該控制方法還解決大功率超級電容充電器的技術和成本問題，而且該控制方法 技術風險低，實施簡單，具有很強的實用性，市場空間大，具有較高的經(jīng)濟價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1為超級電容器并聯(lián)充電控制原理。
[0011] 圖2為本發(fā)明控制方法的控制流程圖。
[0012] 圖3為安裝在超級電容充電器中的控制器的工作原理圖。

【具體實施方式】
[0013] 下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0014] 參見圖1和圖2,超級電容充電器并聯(lián)使用控制方法，包括如下步驟： 51 :在超級電容器的兩端分別并聯(lián)η個超級電容充電器…Ρ/··Ρη; 52 :在每個超級電容充電器中安裝一個控制器，該控制器用于控制超級電容充電器的 啟動、停止以及電壓電流進行控制，還用于對超級電容的充電電流和端電壓進行檢測；在每 個控制器中預設啟動電壓Ustart、超級電容器兩端的端電壓與啟動電壓之間壓差AU和超 級電容器的最大容量Cmax，△ U>0 (可根據(jù)超級電容器的最大容量和超級電容充電器的功率 即充電電流確定）； 53 :n個超級電容充電器…Ρ/··Ρη的啟動過程具體如下，Umin為超級電容器兩 端的端電壓在下降過程中的最小值： 1)令 i-Ο ; 2) 當?shù)谝粋€超級電容充電器匕的控制器檢測到超級電容器兩端的端電壓％ < Ustart 時，啟動第一個超級電容充電器P〇給超級電容器充電，否則執(zhí)行步驟2 ); 3) i-/+l，執(zhí)行步驟4); 4) 當?shù)趇個超級電容充電器P,.的控制器檢測到超級電容器兩端的端電壓 A < Ustart+AU時，執(zhí)行步驟5);否則返回步驟1); 5) 當?shù)趇個超級電容充電器P,.的控制器檢測到超級電容器兩端的端電壓UAUmin時， 啟動第i個超級電容充電器P,.給超級電容器充電，否則返回步驟1); 6) 當時，結束； S4 :判斷超級電容器的容量C與最大容量Cmax之間的關系，當C= Cmax時，控制器控 制對應的超級電容充電器停止工作，充電結束。
[0015] 如圖1所示，Ρ。、Ρρ Ρ2?Ρ/··Ρη分別為相互并聯(lián)的充電器在tQ時刻檢測到的超級 電容器兩端的端電壓，當?shù)谝粋€充電器P〇檢測到超級電容器兩端的端電壓小于或等于啟動 電壓Ustart，第一個充電器匕啟動，當匕啟動后，超級電容器兩端的端電壓不再下降開始 回升，超級電容充電器P,.檢測到超級電容兩端的端電壓下降趨勢改變后，將進一步對檢測 到的超級電容兩端的端電壓與Ustart進行比較，如果其差值小于等于Λ U，則還需要再進 一步比較超級電容兩端的端電壓與端電壓下降過程中的最小值之間的關系，當超級電容兩 端的端電壓大于端電壓下降過程中的最小值時，確定為符合啟動條件，啟動Ρ,。
[0016] 參見圖3,安裝在超級電容充電器內(nèi)的控制器的工作原理：超級電容器、功率輸出 控制和控制開關Κ1依次連接形成超級電容器充電回路，在超級電容器充電回路中連接控 制器，控制器具有電壓信號控制輸出端，電流信號控制輸出端及與超級電容負極連接的輸 出端，電壓信號控制輸出端和電流信號控制輸出端分別與功率輸出控制對應的電壓信號控 制信號輸入端和電流控制信號輸入端連接，控制開關Κ1與超級電容器的正極之間設有互 感器和用于測量超級電容器端電壓的電壓計，所述互感器的信號輸出端與控制器的電流信 號輸入端連接，電壓計的電壓信號輸出端與控制器的電壓信號輸入端連接?？刂破鬟€具有 一個與超級電容器負極連接的輸出端，控制器與超級電容器負極之間還連接有輸出控制的 開關Κ2?？刂破鞲鶕?jù)反饋回來的電壓信號和電流信號控制功率輸出控制部分輸出適當?shù)墓?率為超級電容器充電。
[0017] 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技 術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本 發(fā)明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.超級電容充電器并聯(lián)使用控制方法，其特征在于：包括如下步驟： 51 :在超級電容器的兩端分別并聯(lián)η個超級電容充電器…Ρ/··Ρη，i=l，2，… η ； 52 :在每個超級電容充電器中安裝一個控制器，該控制器用于控制超級電容充電器的 啟動和停止，還用于對超級電容的充電電流和端電壓進行檢測；在每個控制器中預設啟動 電壓Ustart、超級電容器兩端的端電壓與啟動電壓之間壓差AU和超級電容器的最大容量 Cmax, AU>0 ； 53 :η個超級電容充電器…Ρ/··Ρη的啟動過程具體如下，Umin為超級電容器兩 端的端電壓在下降過程中的最小值： 令 i 二〇 ; 當?shù)谝粋€超級電容充電器P〇的控制器檢測到超級電容器兩端的端電壓％ SUstart 時，啟動第一個超級電容充電器P〇給超級電容器充電，否則執(zhí)行步驟2 ); ?+l，執(zhí)行步驟4 ); 當?shù)趇個超級電容充電器Ρ,.的控制器檢測到超級電容器兩端的端電壓 A < Ustart+AU時，執(zhí)行步驟5);否則返回步驟1); 當?shù)趇個超級電容充電器P,.的控制器檢測到超級電容器兩端的端電壓PUmin時，啟 動第i個超級電容充電器P,.給超級電容器充電，否則返回步驟1); 當時，結束； 54 :判斷超級電容器的容量C與最大容量Cmax之間的關系，當C= Cmax時，控制器控 制對應的超級電容充電器停止工作，充電結束。
【文檔編號】H02J7/00GK104218647SQ201410489286
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權日:2014年9月23日
【發(fā)明者】胡小華, 謝敬朗, 張成萬, 楊林, 周偉 申請人:重慶舸海機電有限公司