[實(shí)用新型]一種超級(jí)電容模組智能管理裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220546392.8
• 申請(qǐng)日: 2012-10-24
• 公開（公告）號(hào): CN202997597U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冉建國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 冉建國(guó)
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 北京柏杉松知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11413
• 代理人: 項(xiàng)京;馬敬

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及超級(jí)電容技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超級(jí)電容模組智能管理裝置。

背景技術(shù)

超級(jí)電容模組在實(shí)際應(yīng)用中，是將多個(gè)單只超級(jí)電容串聯(lián)起來(lái)組成模組使用。由于超級(jí)電容模組中各個(gè)單體超級(jí)電容的自放電流、內(nèi)阻、容量存在差異，在多次、長(zhǎng)時(shí)間的使用中，必然產(chǎn)生某些超級(jí)電容充電不足、某些超級(jí)電容過(guò)壓的現(xiàn)象，過(guò)壓對(duì)超級(jí)電容的損害是巨大的，會(huì)使電容的容量迅速減低，嚴(yán)重影響壽命，損壞的超級(jí)電容反過(guò)來(lái)對(duì)好電容造成損害，使整組電容的使用壽命大大降低。

現(xiàn)有技術(shù)采用“限壓”法來(lái)限制單體超級(jí)電容的最高電壓，當(dāng)某個(gè)單體超級(jí)電容電壓上升到設(shè)定值時(shí)(如2.6V)，限壓模塊通過(guò)旁路電阻泄放電流，達(dá)到阻止電壓上升的目的。

限壓方法只有在某個(gè)超級(jí)電容的電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)才能開始限壓，其并沒(méi)有真正測(cè)量到單體超級(jí)電容的實(shí)際電壓值，而且，在充電電流很大時(shí)需要非常大的放電電流才能限住電壓。大電流放電實(shí)現(xiàn)有一定的難度，成本較高，放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，不容易快速散掉，高溫環(huán)境對(duì)超級(jí)電容是不利的，會(huì)減低使用壽命。

利用現(xiàn)有的限壓方法，無(wú)法獲知超級(jí)電容模組在使用時(shí)單體超級(jí)電容的具體電壓值，進(jìn)而無(wú)法對(duì)單體超級(jí)電容的充放電過(guò)程進(jìn)行實(shí)際有效的控制。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型實(shí)施例的目的在于提供一種超級(jí)電容模組智能管理裝置，以獲得超級(jí)電容模組在使用過(guò)程中單體超級(jí)電容的具體電壓值，進(jìn)而主動(dòng)均衡超級(jí)電容模組內(nèi)各個(gè)單體超級(jí)電容的電壓值。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種超級(jí)電容模組智能管理裝置，所述超級(jí)電容模組內(nèi)包括至少一個(gè)電容子模組，每個(gè)電容子模組內(nèi)包括若干個(gè)串聯(lián)的單體超級(jí)電容；所述超級(jí)電容模組智能管理裝置包括：主控模塊和至少一個(gè)電壓檢測(cè)及均衡模塊；

所述主控模塊通過(guò)隔離的總線與各個(gè)電壓檢測(cè)及均衡模塊相連；每個(gè)電壓檢測(cè)及均衡模塊對(duì)應(yīng)連接一個(gè)電容子模組；

所述主控模塊，通過(guò)所述隔離的總線向每個(gè)電壓檢測(cè)及均衡模塊發(fā)送電壓檢測(cè)指令，接收各個(gè)電壓檢測(cè)及均衡模塊反饋的其對(duì)應(yīng)的電容子模組中的單體超級(jí)電容的電壓值，根據(jù)各個(gè)電壓檢測(cè)及均衡模塊反饋的單體超級(jí)電容的電壓值計(jì)算電壓對(duì)比參數(shù)，將所述電壓對(duì)比參數(shù)發(fā)送給每個(gè)電壓檢測(cè)及均衡模塊；

所述電壓檢測(cè)及均衡模塊，根據(jù)來(lái)自主控模塊的電壓檢測(cè)指令，對(duì)其對(duì)應(yīng)的電容子模組內(nèi)的每個(gè)單體超級(jí)電容的電壓分別進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)到的每個(gè)單體超級(jí)電容的電壓值上報(bào)給主控模塊；接收來(lái)自主控模塊的電壓對(duì)比參數(shù)，判斷出檢測(cè)到的每個(gè)單體超級(jí)電容的電壓值與所述電壓對(duì)比參數(shù)之間滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，啟動(dòng)單體超級(jí)電容電壓均衡操作。

其中，所述智能管理裝置還包括：

模組參數(shù)檢測(cè)模塊，通過(guò)隔離的總線與主控模塊連接；根據(jù)來(lái)自主控模塊的模組參數(shù)檢測(cè)指令，對(duì)超級(jí)電容模組狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，獲得模組參數(shù)，將所述模組參數(shù)反饋給主控模塊。

其中，所述智能管理裝置還包括：

至少一個(gè)通訊隔離模塊，每個(gè)通訊隔離模塊串聯(lián)在所述各個(gè)電壓檢測(cè)及均衡模塊與主控模塊之間的總線上，及所述模組參數(shù)檢測(cè)模塊與主控模塊之間的總線上，形成隔離的總線。

其中，所述智能管理裝置還包括：

上位機(jī)，與所述主控模塊連接，接收來(lái)自所述主控模塊的模組參數(shù)及各個(gè)單體超級(jí)電容的電壓值。

其中，所述每個(gè)電壓檢測(cè)及均衡模塊包括：

若干個(gè)減法器，減法器的數(shù)量與電容子模組內(nèi)單體超級(jí)電容的數(shù)量相同，每個(gè)減法器的兩個(gè)輸入端分別與單體超級(jí)電容的正負(fù)極分別連接，輸出所述單體超級(jí)電容的電壓信號(hào)；

濾波器，將所述減法器輸出的電壓信號(hào)濾波后傳送給多路開關(guān)；其中，所述濾波器的個(gè)數(shù)與所述減法器的個(gè)數(shù)相同；

多路開關(guān)，將來(lái)自濾波器的電壓信號(hào)傳送給第一單片機(jī)；

第一單片機(jī)，根據(jù)所述主控模塊實(shí)時(shí)或定時(shí)發(fā)送的電壓檢測(cè)指令，通過(guò)多路開關(guān)選擇與所述檢測(cè)指令對(duì)應(yīng)的來(lái)自濾波器的電壓信號(hào)，將所述電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳送給主控模塊；接收來(lái)自主控模塊的電壓對(duì)比參數(shù)，判斷出所述來(lái)自濾波器的電壓信號(hào)與所述電壓對(duì)比參數(shù)之間滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，啟動(dòng)直流/直流雙向轉(zhuǎn)換模塊；

直流/直流雙向轉(zhuǎn)換模塊，比較相鄰電容的電壓，并使電壓高的電容向電壓低的電容充電。

其中，所述模組參數(shù)包括：模組總電壓值、充放電電流值以及環(huán)境溫度值；

所述模組參數(shù)檢測(cè)模塊包括：

電壓信號(hào)調(diào)理單元，將檢測(cè)到的模組總電壓進(jìn)行調(diào)理后作為模組總電壓值傳送給電壓和充放電電流檢測(cè)模塊；

霍爾傳感器，根據(jù)電流方向輸出表示充放電電流值的電壓，將所輸出的電壓作為充放電電流值傳送給電壓和充放電電流檢測(cè)模塊；