[發(fā)明專利]一種超級電容器的充電控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110277952.4
• 申請日: 2011-09-19
• 公開（公告）號: CN102437596A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余祥懿;黃傳仁;曹輝;齊玉峰;楊國慶
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市今朝時代新能源技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及充電方法，尤其涉及一種帶有充電失效識別與健康狀態(tài)指示功能的超級電容器的充電控制方法。

背景技術(shù)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，超級電容器的應(yīng)用越來越廣泛。超級電容器具有強(qiáng)大的比功率，目前被廣泛應(yīng)用于混合動力新能源汽車、軍工產(chǎn)品的瞬間起動能量提供和制動能量回收系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的后備電源等。超級電容器初始能量的提供需要超級電容器充電機(jī)來完成，超級電容器充電機(jī)和有效的充電控制方法成為該領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

目前所用的充電機(jī)及充電控制方法都無法對充電故障進(jìn)行有效的識別，也不能對超級電容器的健康狀態(tài)進(jìn)行判斷和指示。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種帶有充電失效識別與健康狀態(tài)指示功能的超級電容器的充電控制方法，充電過程包括：充電電流的設(shè)定階段、恒流充電階段、恒壓充電階段、超級電容自放電階段和涓流充電階段；其中，在恒流充電階段、恒壓充電階段還對超級電容器進(jìn)行充電容量檢測，并做異常判斷、健康分析和處理。

根據(jù)實(shí)施例，還可采用以下優(yōu)選的技術(shù)方案：

????所述充電電流的設(shè)定根據(jù)電容器的容值和充電時間計算得到。

所述異常判斷、健康分析和處理包括超級電容器的容量變化率、開路識別和短路識別，以及關(guān)閉充電機(jī)輸出并提示輸出狀態(tài)。

所述容量變化率通過充電容量與額定容量計算得到；所述開路識別和短路識別根據(jù)電壓變化情況得到，具體是：在恒流充電階段，當(dāng)電容器兩端電壓以小于正常三分之一的時間達(dá)到額定充電電壓，則判斷為開路；當(dāng)單位時間內(nèi)電容器兩端電壓不增加，則判斷為短路。

所述恒流充電階段的初始電壓為0V。

充電過程中還對超級電容器進(jìn)行健康分析與處理，具體是：對超級電容兩端的電壓、充電電流、充電能量、電容器容量變化范圍和自放電的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)顯示器上進(jìn)行實(shí)時顯示，同時將所述數(shù)據(jù)通過傳輸接口與外部進(jìn)行通訊。

本發(fā)明的有益效果是：

恒流充電過程可對電容的充電容量進(jìn)行計算和電容器開路、充電器輸出短路檢測，恒壓充電過程可檢測電容器是否充電達(dá)到額定電容值，并將結(jié)果應(yīng)用于健康分析和處理控制模塊，可實(shí)現(xiàn)對負(fù)載、超級電容器充電機(jī)的保護(hù)及有效提升系統(tǒng)的可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例的控制方法流程圖；

圖2為本發(fā)明所述充電控制原理框圖；

圖3為本發(fā)明所述充電方法的充電曲線示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例并對照附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示，是一個優(yōu)選實(shí)施例的控制方法流程圖，該超級電容充電器的充電控制根據(jù)充電時間計算充電電流的大小，并進(jìn)行電流調(diào)節(jié)，其充電過程主要分為五個階段：充電機(jī)充電電流的設(shè)定階段、恒流充電階段、恒壓充電階段、超級電容自放電、涓流充電階段。其中，在恒流、恒壓充電過程中對超級電容器進(jìn)行充電容量檢測，電容故障異常判斷處理和超級電容器的狀態(tài)健康指示；所述自放電階段用以檢測超級電容或模組的漏電流，同時判斷電容模組的自放電是否滿足電容與電路的需求；所述涓流充電則補(bǔ)充自放電階段損失的能量。

與傳統(tǒng)電池的充電機(jī)相比，超級電容器用充電機(jī)不具備充電電壓平臺，拿12V的鉛酸電池來講，鉛酸電池的截止電壓為10V左右，則充電機(jī)以10V開始對電池進(jìn)行恒流充電，而超級電容器的初始充電電壓為0V，超級電容器用充電機(jī)開始對電容器從0V進(jìn)行恒流充電。相應(yīng)的控制策略不局限于恒流、恒壓、電容自放電、涓流充電的過程，該超級電容充電機(jī)還增加了系統(tǒng)校驗(yàn)、超級電容開路，電容容量變化、及超級電容模組的自放電等智能識別、控制功能。

具體是，在電流設(shè)定過程中，用戶可根據(jù)電容的容值和充電時間對充電機(jī)的充電電流進(jìn)行設(shè)定。根據(jù)I*T=△U*C的電容公式，其中充電電壓范圍△U為已知，C為已知的額定容量，根據(jù)所要求的充電時間T，調(diào)節(jié)充電機(jī)的電流I，對超級電容器進(jìn)行充電。

進(jìn)一步的系統(tǒng)自檢過程，對充電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行識別，如無故障則對超級電容進(jìn)行充電，在充電過程中控制處理器實(shí)時查詢各種充電狀態(tài)，如有故障則關(guān)閉充電器輸出，程序執(zhí)行狀態(tài)指示程序。

整個充電過程的充電曲線如圖2所示，包括：

a.?恒流充電階段

b.?恒壓充電階段

c.?充電機(jī)開路狀態(tài)

d.?涓流充電階段

e.?恒壓充電階段