CN106058977B - 超级电容模组间均衡管理*** - Google Patents
超级电容模组间均衡管理*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开并提供了模组化负载直通式的超级电容均衡管理***。它包括主控单元、外部DC/DC、主功率母线、低压供电母线、CAN总线、N个均衡单元及与之对应的N个超级电容模组，所述均衡单元分别包括模组均衡电路、DC/DC、MCU，MCU分别连接所述DC/DC和所述模组均衡电路及所述CAN总线，MCU控制超级电容模组中的各个超级电容实施充放电进行超级电容模组内均衡管理。主控单元通过所述CAN总线与各所述均衡单元中的MCU连接，控制各均衡单元间的充放电实施各超级电容模组间的均衡管理。各超级电容模组、各均衡单元中的DC/DC及外部DC/DC均连接低压供电母线，低压供电母线可连接至负载。
Description
技术领域
本发明涉及超级电容均衡管理***，尤其涉及超级电容模组间均衡管理***。
背景技术
超级电容作为能量存储的元器件，它具有可大电流充、放电，能提供超大功率输出、循环次数多等优越性，在大功率电力电子领域应用广泛。在实际使用中，由于单节电容电压较低和容量有限，一般是采用多节电容串联和并联成电容组使用。但由于生产工艺的限制，每节电容的容量很难做到完全一致，即使在出厂时进行严格配对，在使用过程中亦会造成容量的改变，如果不进行均衡保护，个别电容的性能劣化会造成整组电容性能下降，甚至于无法使用，因此在电容组的应用中需优先考虑均衡保护，涉及模组内均衡和模组间均衡，这就需要超级电容管理***。
现有技术中的超级电容管理***较多涉及模组内均衡，而对模组间的均衡涉及较少，但在应用中这两种均衡都不可欠缺。通常采用的均衡方式有电阻放电式和高低转移式，前者是将较高电压的电容并联电阻放电降压，存在着发热量大、能量损耗大等缺点，会造成设备整体温升偏高，严重降低可靠性；后者是将较高电压的电容中的电量向较低电压的电容中转移，需多级变换整体效率低、降低电容寿命、同样有较大损耗存在。因而需要发明更进步的超级电容管理***。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供损耗小、效率高的超级电容模组间均衡管理***。
本发明所采用的技术方案是：超级电容模组间均衡管理***，它包括主控单元、外部DC/DC、主功率母线、低压供电母线、CAN总线、N个均衡单元及与之对应的N个超级电容模组，所述N个均衡单元及与之对应的N个超级电容模组对应连接，所述N个超级电容模组串联在所述主功率母线中，所述N个均衡单元分别与所述低压供电母线、CAN总线连接，所述外部DC/DC连接所述低压供电母线，所述主控单元分别与所述低压供电母线和CAN总线连接，所述均衡单元控制与之连接的所述超级电容模组实行模组内均衡管理，所述主控单元控制各所述超级电容模组之间的均衡管理。
所述均衡单元分别包括模组均衡电路、DC/DC、MCU，所述模组均衡电路连接所述超级电容模组中的各个超级电容，所述DC/DC连接在所述超级电容模组的两端，所述MCU分别连接所述DC/DC和所述模组均衡电路及所述CAN总线，所述MCU控制超级电容模组中的各个超级电容实施充放电进行超级电容模组内均衡管理。
所述主控单元通过所述CAN总线与各所述均衡单元中的MCU连接，所述主控单元通过所述低压供电母线与各所述均衡单元中的DC/DC连接，同时连接外部DC/DC，所述主控单元控制各均衡单元间的充放电实施各超级电容模组间的均衡管理。
所述各超级电容模组、各均衡单元中的DC/DC及外部DC/DC均连接低压供电母线，所述低压供电母线可连接至负载。
本发明的有益效果是：由于本发明它包括主控单元、外部DC/DC、主功率母线、低压供电母线、CAN总线、N个均衡单元及与之对应的N个超级电容模组，所述N个均衡单元及与之对应的N个超级电容模组对应连接，所述N个超级电容模组串联在所述主功率母线中，所述N个均衡单元分别与所述低压供电母线、CAN总线连接，所述外部DC/DC连接所述低压供电母线，所述主控单元分别与所述低压供电母线和CAN总线连接，所述均衡单元分别包括模组均衡电路、DC/DC、MCU，所述模组均衡电路连接所述超级电容模组中的各个超级电容，所述DC/DC连接在所述超级电容模组的两端，所述MCU分别连接所述DC/DC和所述模组均衡电路及所述CAN总线，所述MCU控制超级电容模组中的各个超级电容实施充放电进行超级电容模组内均衡管理。所述主控单元通过所述CAN总线与各所述均衡单元中的MCU连接，所述主控单元通过所述低压供电母线与各所述均衡单元中的DC/DC连接，同时连接外部DC/DC，所述主控单元控制各均衡单元间的充放电实施各超级电容模组间的均衡管理。所述各超级电容模组、各均衡单元中的DC/DC及外部DC/DC均连接低压供电母线，所述低压供电母线可连接至负载。所以本发明具有多种均衡方式和直通负载的优点，是损耗小、效率高的超级电容模组间均衡管理***。
附图说明
图1是本发明电路结构方框示意图；
图2是本发明超级电容模组内部均衡原理示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明它包括主控单元、外部DC/DC、主功率母线、低压供电母线、CAN总线、N个均衡单元及与之对应的N个超级电容模组，所述N个均衡单元及与之对应的N个超级电容模组对应连接，所述N个超级电容模组串联在所述主功率母线中，所述N个均衡单元分别与所述低压供电母线、CAN总线连接，所述外部DC/DC连接所述低压供电母线，所述主控单元分别与所述低压供电母线和CAN总线连接，所述均衡单元控制与之连接的所述超级电容模组实行模组内均衡管理，所述主控单元控制各所述超级电容模组之间的均衡管理。
所述均衡单元分别包括模组均衡电路、DC/DC、MCU，所述模组均衡电路连接所述超级电容模组中的各个超级电容，所述DC/DC连接在所述超级电容模组的两端，所述MCU分别连接所述DC/DC和所述模组均衡电路及所述CAN总线，所述MCU控制超级电容模组中的各个超级电容实施充放电进行超级电容模组内均衡管理。
所述主控单元通过所述CAN总线与各所述均衡单元中的MCU连接，所述主控单元通过所述低压供电母线与各所述均衡单元中的DC/DC连接，同时连接外部DC/DC，所述主控单元控制各均衡单元间的充放电实施各超级电容模组间的均衡管理。
所述各超级电容模组、各均衡单元中的DC/DC及外部DC/DC均连接低压供电母线，所述低压供电母线可连接至负载。
本实施例中提供了模组化负载直通式的超级电容均衡方式，主要涉及模组间均衡，减少了变换级数及变换器数量，是新型的超级电容管理***。它由主控单元、N个均衡单元、CAN总线、低压供电母线、外部DC/DC模块等部分组成；均衡单元包含模组均衡电路、MCU、内部DC/DC模块、隔离二极管等部分。主控单元与N个均衡单元通过CAN总线相互通讯，低压供电母线给主控单元及N个均衡单元供电。N个超级电容模组串联构成主功率回路，给主功率部件供电，其中各个电容模组先通过各自对应的模组均衡电路进行组内均衡，电压较高的电容模组由主控单元控制通过均衡单元内的内部DC/DC模块把多余的能量送至低压供电母线，供各单元使用，以达到模组间均衡的效果。本发明直接将高电压电容之电力向负载输送从而达到降压的均衡方法。提高了效率，延长了电容寿命。很好地解决了超级电容组的均衡问题，极大地提高了电容组的寿命及应用效果，前景广阔。
Claims (3)
1.超级电容模组间均衡管理***，其特征在于：它包括主控单元、外部DC/DC、主功率母线、低压供电母线、CAN总线、N个均衡单元及与之对应的N个超级电容模组，所述N个均衡单元及与之对应的N个超级电容模组对应连接，所述N个超级电容模组串联在所述主功率母线中，所述N个均衡单元分别与所述低压供电母线、CAN总线连接，所述外部DC/DC连接所述低压供电母线，所述主控单元分别与所述低压供电母线和CAN总线连接，所述均衡单元控制与之连接的所述超级电容模组实行模组内均衡管理，所述主控单元控制各所述超级电容模组之间的均衡管理，所述均衡单元分别包括模组均衡电路、DC/DC、MCU，所述模组均衡电路连接所述超级电容模组中的各个超级电容，所述DC/DC连接在所述超级电容模组的两端，所述MCU分别连接所述DC/DC和所述模组均衡电路及所述CAN总线，所述MCU控制超级电容模组中的各个超级电容实施充放电进行超级电容模组内均衡管理，N个超级电容模组串联构成主功率回路，给主功率部件供电，其中各个电容模组先通过各自对应的模组均衡电路进行组内均衡，电压较高的电容模组由主控单元控制通过均衡单元内的内部DC/DC模块把多余的能量送至低压供电母线，供各单元使用，以达到模组间均衡的效果。
2.根据权利要求1所述的超级电容模组间均衡管理***，其特征在于：所述主控单元通过所述CAN总线与各所述均衡单元中的MCU连接，所述主控单元通过所述低压供电母线与各所述均衡单元中的DC/DC连接，同时连接外部DC/DC，所述主控单元控制各均衡单元间的充放电实施各超级电容模组间的均衡管理。
3.根据权利要求2所述的超级电容模组间均衡管理***，其特征在于：所述各超级电容模组、各均衡单元中的DC/DC及外部DC/DC均连接低压供电母线，所述低压供电母线可连接至负载。
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