[發(fā)明專利]超級電容器的過熱保護(hù)方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210770045.1
• 申請日: 2022-07-01
• 公開（公告）號: CN115001106A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛磊;孫鋼虎;兀鵬越;寇水潮;楊沛豪;陳輝;鄭昀;徐超群;胡國杰;段欣邑;姜濱;李兆祥;李晨光
• 申請（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司;華能羅源發(fā)電有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/34;H01G11/18
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙迪

本公開提出一種超級電容器的過熱保護(hù)方法和系統(tǒng)，該方法包括獲取超級電容器的表面溫度和超級電容器的充放電過程的充放電電流；對充放電電流在頻域進(jìn)行分解后得到多個頻段；基于各頻段的充放電電流和對應(yīng)頻段的超級電容器的等效串聯(lián)電阻獲得充放電過程的目標(biāo)熱量；基于表面溫度、目標(biāo)熱量、熱時間常數(shù)計算當(dāng)前時刻的超級電容器的第一內(nèi)部溫度，若第一內(nèi)部溫度到達(dá)第一溫度閾值，則停止對超級電容器充放電。根據(jù)本公開的方法，能夠準(zhǔn)確獲得超級電容器內(nèi)部溫度，從而能夠及時對超級電容進(jìn)行過熱保護(hù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及儲能系統(tǒng)管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超級電容器的過熱保護(hù)方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前在電力系統(tǒng)中，儲能技術(shù)在“源、網(wǎng)、荷、用”等領(lǐng)域均發(fā)揮巨大作用，傳統(tǒng)儲能技術(shù)多采用鋰離子電池儲能，然而鋰離子電池存在循環(huán)壽命短，安全性能差和功率密度低等問題，嚴(yán)重影響儲能工程的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性。與鋰離子電池相比，超級電容器具有充放電速度快、功率密度大、循環(huán)壽命長、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，這使得超級電容器是電力調(diào)頻技術(shù)的新選擇。

超級電容器在實(shí)際工作中，會產(chǎn)生大量的熱，這些熱量的產(chǎn)生與焦耳熱有關(guān)。例如對于2600F的超級電容器來說，即使等效串聯(lián)電阻值低于0.4mΩ，但反復(fù)地對超級電容器進(jìn)行充放電，仍會引起明顯的發(fā)熱。發(fā)熱帶來的溫度的增加會造成以下影響：(1)超級電容器性能的惡化，特別是等效串聯(lián)電阻、自放電、壽命，這些都將影響電容器的可靠性和電化學(xué)性能；(2)超級電容器內(nèi)部壓力增加；(3)反復(fù)的加熱和溫度的明顯變化會加速金屬電極的氧化，導(dǎo)致接觸電阻增大；(4)如果溫度超過電解液的沸點(diǎn)，會造成電解液的蒸發(fā)以及超級電容器的破壞。因此，在超級電容器運(yùn)行時對其進(jìn)行過熱保護(hù)是有必要的。

現(xiàn)有技術(shù)多采用溫度傳感器檢測超級電容器的表面溫度實(shí)現(xiàn)對超級電容器的溫度安全檢測，然而超級電容器內(nèi)部溫度一般高于表面溫度且無法在超級電容內(nèi)部加裝傳感器，因此，現(xiàn)有的檢測方法無法準(zhǔn)確獲得超級電容器內(nèi)部溫度，從而導(dǎo)致現(xiàn)有的溫度檢測方法準(zhǔn)確性不高、不能及時對超級電容進(jìn)行過熱保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容

本公開提供了一種超級電容器的過熱保護(hù)方法和系統(tǒng)，主要目的在于準(zhǔn)確獲得超級電容器內(nèi)部溫度，從而能夠及時對超級電容進(jìn)行過熱保護(hù)。

根據(jù)本公開的第一方面實(shí)施例，提供了一種超級電容器的過熱保護(hù)方法，包括：

獲取超級電容器的表面溫度和所述超級電容器的充放電過程的充放電電流；

對所述充放電電流在頻域進(jìn)行分解后得到多個頻段；

基于各頻段的所述充放電電流和對應(yīng)頻段的所述超級電容器的等效串聯(lián)電阻獲得充放電過程的目標(biāo)熱量；

基于所述表面溫度、所述目標(biāo)熱量、熱時間常數(shù)計算當(dāng)前時刻的所述超級電容器的第一內(nèi)部溫度，若所述第一內(nèi)部溫度到達(dá)第一溫度閾值，則停止對超級電容器充放電。

在本公開的一個實(shí)施例中，所述基于所述表面溫度、所述目標(biāo)熱量、熱時間常數(shù)計算當(dāng)前時刻的所述超級電容器的第一內(nèi)部溫度，包括：設(shè)置檢測時間間隔，所述表面溫度設(shè)置為初始時刻的所述超級電容器的第一內(nèi)部溫度，定義上一時刻為當(dāng)前時刻減去所述檢測時間間隔；采用遞歸算法計算當(dāng)前時刻的所述超級電容器的第一內(nèi)部溫度，其中所述當(dāng)前時刻的所述超級電容器的第一內(nèi)部溫度基于所述上一時刻的超級電容器的第一內(nèi)部溫度、所述目標(biāo)熱量、熱時間常數(shù)獲得。

在本公開的一個實(shí)施例中，所述當(dāng)前時刻的所述超級電容器的第一內(nèi)部溫度基于所述上一時刻的超級電容器的第一內(nèi)部溫度、所述目標(biāo)熱量、熱時間常數(shù)獲得，包括：基于所述檢測時間間隔與所述熱時間常數(shù)獲得第一比值；基于所述第一比值、所述目標(biāo)熱量和所述上一時刻的超級電容器的第一內(nèi)部溫度計算得到所述當(dāng)前時刻的所述超級電容器的第一內(nèi)部溫度。