專利名稱：一種串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電容組控制裝置，尤其涉及一種串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均
衡裝置。
背景技術(shù)：
超級(jí)電容的單體電壓是固定的，但是現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中往往需要提供更高電壓的直 流電壓，所以就必須將超級(jí)電容串聯(lián)使用，但是因?yàn)槌?jí)電容的制造工藝不確定性，造成了 在長(zhǎng)期串聯(lián)充放電使用中容量偏低的超級(jí)電容首先壞掉，降低了整個(gè)超級(jí)電容組的使用壽 命和性能。 現(xiàn)在有通過(guò)在串聯(lián)的兩個(gè)超級(jí)電容間連設(shè)一個(gè)能量裝置，對(duì)兩節(jié)超級(jí)電容的電壓
進(jìn)行比較，當(dāng)出現(xiàn)電壓差別時(shí)，將電壓比較高的超級(jí)電容能量送往電壓較低的超級(jí)電容，使
得兩超級(jí)電容電量均衡的方法。還有通過(guò)并聯(lián)均壓電阻對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行電壓均衡的方法
等。很多的電容監(jiān)控單元只能夠進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理，不具備均衡充電的能力。 但是，現(xiàn)有的電容組控制裝置存在以下缺點(diǎn) 1.串聯(lián)電阻均衡能力有限，有功率損耗； 2.當(dāng)串聯(lián)數(shù)目比較多時(shí)，系統(tǒng)就變得龐大； 3.沒(méi)有把均衡和監(jiān)測(cè)功能有機(jī)的結(jié)合； 4.均衡充電部分電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置， 其目的在于把超級(jí)電容的監(jiān)測(cè)、管理和均衡功能有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，簡(jiǎn)化均衡充電模塊結(jié)構(gòu)， 在提高均衡充電效果的基礎(chǔ)上降低系統(tǒng)復(fù)雜度，降低系統(tǒng)成本。 本實(shí)用新型提供一種串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，其中包括直流母線； 均衡充電單元，其與所述直流母線相連，以使所述直流母線向所述均衡充電單元供電；監(jiān)控 和均衡控制單元，其設(shè)有均衡充電單元入口 ，并通過(guò)所述入口與所述均衡充電單元相連，所 述監(jiān)控和均衡控制單元還設(shè)有均衡充電單元出口，所述均衡充電單元通過(guò)所述出口向所述 串聯(lián)超級(jí)電容組中的電容充電；監(jiān)控中心，所述監(jiān)控中心通過(guò)總線與所述監(jiān)控和均衡控制 單元相連，以接收所述監(jiān)控和均衡控制單元的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)向所述均衡 充電單元發(fā)出是否充電的指令。 本實(shí)用新型的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，其中，所述直流母線為來(lái)自所 述串聯(lián)超級(jí)電容組的最高電壓母線。 本實(shí)用新型的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，其中，所述直流母線為由單獨(dú) 的充電機(jī)提供的動(dòng)力母線。 本實(shí)用新型的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，其中，所述總線為CAN總線。 本實(shí)用新型的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，其中，所述總線為RS458總線。[0015] 本實(shí)用新型的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，其中，所述電容組中包含20個(gè) 電容。 本實(shí)用新型的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，其中，所述電容組中包含10個(gè) 電容。 本實(shí)用新型的的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，其中，所述監(jiān)控中心通過(guò)總
線同時(shí)與兩臺(tái)所述監(jiān)控和均衡控制單元相連。 本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)及有益效果在于 1.將超級(jí)電容組的監(jiān)測(cè)管理和均衡充電結(jié)合為一體； 2.配置了 CAN總線或者RS485工業(yè)總線，可以方便的應(yīng)用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合； 3.檢測(cè)出電壓最低的電容單體，通過(guò)閉合相應(yīng)的繼電器或者電子開(kāi)關(guān)，形成充電
回路，對(duì)特定的電容單體進(jìn)行均衡充電，使得超級(jí)電容組達(dá)到均衡狀態(tài)； 4.通過(guò)監(jiān)測(cè)超級(jí)電容組的參數(shù)，可以控制精確的均衡每一個(gè)單體均衡充電的電流
和電壓，保護(hù)超級(jí)電容組不會(huì)出現(xiàn)過(guò)充現(xiàn)象； 5.可以利用整組超級(jí)電容組的高壓直流母線也可以由地面充電站來(lái)提供相同電 壓范圍的直流母線輸入； 6.在不改動(dòng)任何均衡充電參數(shù)的情況下，可以通過(guò)串聯(lián)的方式進(jìn)行超級(jí)電容組串 聯(lián)數(shù)量的擴(kuò)展。

圖1為本實(shí)用新型的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示 意圖； 圖2為本實(shí)用新型的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu) 示意具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員參照本說(shuō)明 書后能夠據(jù)以實(shí)施。 如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型所述的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，包括直 流母線，其作用是向所述均衡充電單元供電，直流母線可以是單獨(dú)的動(dòng)力母線，也可以是各 自的電容組最高和最低電壓母線；均衡充電單元，其與所述直流母線相連；監(jiān)控和均衡控 制單元，其設(shè)有均衡充電單元入口 ，并通過(guò)所述入口與所述均衡充電單元相連，所述監(jiān)控和 均衡控制單元還設(shè)有均衡充電單元出口，所述均衡充電單元通過(guò)所述出口向所述串聯(lián)超級(jí) 電容組中的電容充電；監(jiān)控中心，所述監(jiān)控中心通過(guò)總線與所述監(jiān)控和均衡控制單元相連， 以接收所述監(jiān)控和均衡控制單元的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)向所述均衡充電單元發(fā) 出是否充電的指令。 所述直流母線為來(lái)自所述串聯(lián)超級(jí)電容組的最高電壓母線。所述直流母線為由單
獨(dú)的充電機(jī)提供的動(dòng)力母線。所述總線可以為CAN總線。 所述總線可以為RS458總線。所述電容組中可以包含20個(gè)電容。 所述電容組中可以包含IO個(gè)電容。所述監(jiān)控中心通過(guò)總線同時(shí)與兩臺(tái)所述監(jiān)控和均衡控制單元相連，如圖1和圖2中所示。 本實(shí)用新型通過(guò)監(jiān)測(cè)控制板監(jiān)測(cè)一定數(shù)量(可變)的超級(jí)電容組的電壓、溫度等 運(yùn)行參數(shù)，把超級(jí)電容組的工作狀態(tài)和報(bào)警信息通過(guò)CAN總線或者485總線通訊送到上位 機(jī)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到單體的電壓差別達(dá)到系統(tǒng)認(rèn)為為不均衡時(shí)，控制均衡充電模塊對(duì)本組超級(jí)電 容最低的哪一個(gè)單體進(jìn)行充電，充到平均準(zhǔn)時(shí)，停止均衡充電。根據(jù)均衡充電部分的工作方 式把他分為兩種一種是長(zhǎng)期工作，不間斷的進(jìn)行均衡充電的叫做在線均衡，另一種就是不 定期或者定期的進(jìn)行均衡充電，叫做離線均衡。
技術(shù)方案1 :應(yīng)用于電動(dòng)車輛超級(jí)電容組的監(jiān)控及在線均衡充電裝置。
如圖1所示整套超級(jí)電容監(jiān)控系統(tǒng)由2組電容監(jiān)控及均衡裝置組成，每組監(jiān)控及
均衡系統(tǒng)監(jiān)測(cè)20組超級(jí)電容的電壓、電流及溫度，均衡充電單元的電能來(lái)源來(lái)自于各自的
電容組最高和最低電壓母線，在監(jiān)控的過(guò)程中根據(jù)電容單體的參數(shù)控制均衡充電的參數(shù)，
實(shí)現(xiàn)在線均衡的過(guò)程。電容組的信息通過(guò)CAN總線接口送到整車控制器。電容單體的電壓
采樣、均衡充電輸出共用同一根電纜，每組的最低和最高一根電壓檢測(cè)線、均衡輸出以及均
衡充電的電流輸入共用同一根電纜，均衡充電的電路如圖3所示。 技術(shù)方案2 :應(yīng)用于通訊站的離線式UPS后備儲(chǔ)能電容組監(jiān)控及均衡裝置。 如圖2所示整套電容組監(jiān)控系統(tǒng)由2組電容監(jiān)控及均衡裝置組成，每組監(jiān)控及均
衡系統(tǒng)監(jiān)測(cè)10節(jié)電容的電壓、電流及溫度參數(shù)，均衡充電部分的動(dòng)力母線由單獨(dú)的220VAC
輸入的充電機(jī)提供，定期對(duì)電容組進(jìn)行均衡充電，監(jiān)控系統(tǒng)的所有信息通過(guò)RS485工業(yè)總
線送到上級(jí)監(jiān)控中心。 盡管本實(shí)用新型的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書和實(shí)施方式中 所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本實(shí)用新型的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言， 可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實(shí) 用新型并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
權(quán)利要求一種串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，其特征在于，包括直流母線；均衡充電單元，其與所述直流母線相連，以使所述直流母線向所述均衡充電單元供電；監(jiān)控和均衡控制單元，其設(shè)有均衡充電單元入口，并通過(guò)所述入口與所述均衡充電單元相連，所述監(jiān)控和均衡控制單元還設(shè)有均衡充電單元出口，所述均衡充電單元通過(guò)所述出口向所述串聯(lián)超級(jí)電容組中的電容充電；監(jiān)控中心，所述監(jiān)控中心通過(guò)總線與所述監(jiān)控和均衡控制單元相連，以接收所述監(jiān)控和均衡控制單元的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)向所述均衡充電單元發(fā)出是否充電的指令。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，其特征在于，所述直流 母線為來(lái)自所述串聯(lián)超級(jí)電容組的最高電壓母線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，其特征在于，所述直流 母線為由單獨(dú)的充電機(jī)提供的動(dòng)力母線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，其特征在于，所述總線 為CAN總線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，其特征在于，所述總線 為RS458總線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，其特征在于，所述電容 組中包含20個(gè)電容。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，其特征在于，所述電容 組中包含IO個(gè)電容。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置，其特征在于，所述監(jiān)控 中心通過(guò)總線同時(shí)與兩臺(tái)所述監(jiān)控和均衡控制單元相連。
專利摘要本實(shí)用新型的串聯(lián)超級(jí)電容組的監(jiān)控及均衡裝置包括直流母線；均衡充電單元，其與直流母線相連，以使直流母線向均衡充電單元供電；監(jiān)控和均衡控制單元，其設(shè)有均衡充電單元入口，并通過(guò)入口與均衡充電單元相連，監(jiān)控和均衡控制單元還設(shè)有均衡充電單元出口，均衡充電單元通過(guò)出口向串聯(lián)超級(jí)電容組中的電容充電；監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過(guò)總線與監(jiān)控和均衡控制單元相連，以接收監(jiān)控和均衡控制單元的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)向均衡充電單元發(fā)出是否充電的指令。本實(shí)用新型的裝置由于含有超級(jí)電容組監(jiān)測(cè)管理功能和均衡充電功能，簡(jiǎn)化了均衡充電單元的結(jié)構(gòu)，可以方便的進(jìn)行容量擴(kuò)展，降低了成本和復(fù)雜度，有利于產(chǎn)品化。
文檔編號(hào)H02J15/00GK201490770SQ200920204490
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者姚軍龍, 張俊峰, 楊國(guó)慶 申請(qǐng)人:深圳市今朝時(shí)代新能源技術(shù)有限公司