超級電容模組的電壓均衡方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及儲能裝置技術領域，尤其涉及一種超級電容模組的電壓均衡方法及系統。
【背景技術】
[0002]超級電容，即電化學雙層電容，是近幾年發展起來的一種專門用于儲能的特種電容器，是介于傳統物理電容器和電池特性之間的一種新型儲能器件。與傳統的電解電容器相比，超級電容的儲能密度高、漏電流小、充電時間短、循環使用壽命長，其反復充電使用的極限壽命可以達到10萬次以上，可應用的領域非常廣泛，而且其適用的溫度范圍也寬，是健康綠色環保型儲能器件。
[0003]但是，由于超級電容的電壓比較低，其根本不能滿足應用工況，例如電動汽車，的電壓需求，若想滿足要求，就必須將多個超級電容單體串聯起來，形成超級電容模組。現階段對超級電容模組在電動汽車上的使用，僅限于在超級電容模組裝車前進行超級電容單體容值的匹配。但是在長期使用過程中，可能因超級電容單體內部結構的差異，導致超級電容單體的電壓存在差異，隨著使用時間的推移，這種差異會越來越大，最終有可能導致某個或者某些超級電容單體出現過充的現象，嚴重影響了超級電容模組的使用壽命，也可能會出現超級電容模組內部短路，甚至會出現燃燒、爆炸等重大安全事故。
[0004]現有技術中超級電容管理系統一般只是對超級電容單體的電壓和溫度進行檢測，作為超級電容模組保護的依據，但是無法滿足對超級電容單體的電壓進行主動均衡，對超級電容單體的使用處于盲目狀態，無法及時避免超級電容單體過充的現象，安全可靠性低。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是現有技術中超級電容管理系統只是對超級電容單體的電壓和溫度進行檢測，而未對超級電容單體的電壓進行均衡，從而導致超級電容單體有可能出現過充的現象，安全可靠性低。
[0006]為解決上述技術問題，本發明提供了一種能夠及時防止超級電容單體過充現象的超級電容模組的電壓均衡方法及系統。
[0007]本發明的技術方案為:
[0008]一種超級電容模組的電壓均衡方法,包括:
[0009]實時獲取超級電容模組中所有超級電容單體的電壓；
[0010]根據各所述超級電容單體的電壓，確定具有最聞電壓的第一超級電容單體和具有最低電壓的第二超級電容單體；
[0011]判斷所述第一超級電容單體的電壓與所述第二超級電容單體的電壓之差是否大于設定的第一電壓閾值；
[0012]如果是，則獲取所述超級電容模組當前的充電電流或者放電電流；
[0013]判斷所述充電電流是否小于設定的充電電流閾值，或者所述放電電流是否小于設定的放電電流閾值；
[0014]如果是，則對所述第一超級電容單體和所述第二超級電容單體進行電壓均衡處理，以使所述第一超級電容單體在電壓均衡處理后的電壓和所述第二超級電容單體在電壓均衡處理后的電壓之差的絕對值小于設定的第二電壓閾值，所述第一電壓閾值大于所述第二電壓閾值。
[0015]優選的是，所述對所述第一超級電容單體和所述第二超級電容單體進行電壓均衡處理，以使所述第一超級電容單體在電壓均衡處理后的電壓和所述第二超級電容單體在電壓均衡處理后的電壓之差的絕對值小于設定的第二電壓閾值包括:
[0016]步驟al:將所述第一超級電容單體與一初始電壓為O的中間超級電容單體并聯連接，直到所述第一超級電容單體當前的電壓等于所述中間超級電容單體當前的電壓時，斷開所述第一超級電容單體與所述中間超級電容單體的連接；
[0017]步驟a2:將所述中間超級電容單體與所述第二超級電容單體并聯連接，直到所述中間超級電容單體當前的電壓等于所述第二超級電容單體當前的電壓時，斷開所述中間超級電容單體與所述第二超級電容單體的連接；
[0018]步驟a3:計算所述第一超級電容單體當前的電壓與所述第二超級電容單體當前的電壓之差的絕對值，得到絕對電壓差；
[0019]步驟a4:循環執行步驟al至步驟a3，直到連續兩次計算得到的絕對電壓差均小于所述第二電壓閾值時為止。
[0020]優選的是，所述對所述第一超級電容單體和所述第二超級電容單體進行電壓均衡處理，以使所述第一超級電容單體在電壓均衡處理后的電壓和所述第二超級電容單體在電壓均衡處理后的電壓之差的絕對值小于設定的第二電壓閾值包括:
[0021]步驟bl:將所述第一超級電容單體與所述第二超級電容單體并聯連接；
[0022]步驟b2:每隔設定的采樣間隔計算所述第一超級電容單體當前的電壓與所述第二超級電容單體當前的電壓之差的絕對值，得到絕對電壓差；
[0023]步驟b3:循環執行步驟b2，直到連續兩次計算得到的絕對電壓差均小于所述第二電壓閾值時，斷開所述第一超級電容單體和所述第二超級電容單體的連接。
[0024]一種超級電容模組的電壓均衡系統,包括:
[0025]電壓獲取單元，用于實時獲取超級電容模組中所有超級電容單體的電壓；
[0026]超級電容單體選擇單元，用于根據各所述超級電容單體的電壓，確定具有最高電壓的第一超級電容單體和具有最低電壓的第二超級電容單體；
[0027]第一判斷單元，用于判斷所述第一超級電容單體的電壓與所述第二超級電容單體的電壓之差是否大于設定的第一電壓閾值；
[0028]充放電電流獲取單元，用于在所述第一超級電容單體的電壓與所述第二超級電容單體的電壓之差大于設定的第一電壓閾值的情況下，獲取所述超級電容模組當前的充電電流或者放電電流；
[0029]第二判斷單元，用于判斷所述充電電流是否小于設定的充電電流閾值，或者所述放電電流是否小于設定的放電電流閾值；
[0030]電壓均衡處理單元，用于在所述充電電流小于設定的充電電流閾值，或者所述放電電流小于設定的放電電流閾值的情況下，對所述第一超級電容單體和所述第二超級電容單體進行電壓均衡處理，以使所述第一超級電容單體在電壓均衡處理后的電壓和所述第二超級電容單體在電壓均衡處理后的電壓之差的絕對值小于設定的第二電壓閾值，所述第一電壓閾值大于所述第二電壓閾值。
[0031]優選的是，所述電壓均衡處理單元包括:
[0032]第一并聯連接執行單元，用于將所述第一超級電容單體與一初始電壓為O的中間超級電容單體并聯連接，直到所述第一超級電容單體當前的電壓等于所述中間超級電容單體當前的電壓時，斷開所述第一超級電容單體與所述中間超級電容單體的連接；
[0033]第二并聯連接執行單元，用于將所述中間超級電容單體與所述第二超級電容單體并聯連接，直到所述中間超級電容單體當前的電壓等于所述第二超級電容單體當前的電壓時，斷開所述中間超級電容單體與所述第二超級電容單體的連接；
[0034]第一絕對電壓差確定單元，用于計算所述第一超級電容單體當前的電壓與所述第二超級電容單體當前的電壓之差的絕對值，得到絕對電壓差；
[0035]第一循環控制單元，用于依次控制所述第一并聯連接執行單元、所述第二并聯連接執行單元和所述第一絕對電壓差確定單元動作，直到所述第一絕對電壓差確定單元連續兩次計算得到的絕對電壓差均小于所述第二電壓閾值時為止。
[0036]優選的是，所述第一并聯連接執行單元包括第一繼電器和第二繼電器，其中，所述第一超級電容單體的第一端通過所述第一繼電器的常開觸點連接所述中間超級電容單體的第一端，所述第一超級電容單體的第二端通過所述第二繼電器的常開觸點連接所述中間超級電容單體的第二端；
[0037]所述第二并聯連接執行單元包括第三繼電器和第四繼電器，其中，所述第二超級電容單體的第一端通過所述第三繼電器的常開觸點連接所述中間超級電容單體的第一端，所述第二超級電容單體的第二端通過所述第四繼電器的常開觸點連接所述中間超級電容單體的第二端；
[0038]所述第一繼電器的線圈、所述第二繼電器的線圈、所述第三繼電器的線圈和所述第四繼電器的線圈均與所述第一循環控制單元電連接。
[0039]優選的是，所述電壓均衡處理單元包括:
[0040]第三并聯連接執行單元，用于將所述第一超級電容單體與所述第二超級電容單體并聯連接，以及用于斷開所述第一超級電容單體和所述第二超級電容單體的連接；
[0041]第二絕對電壓差確定單元，用于每隔設定的采樣間隔計算所述第一超級電容單體當前的電壓與所述第二超級電容單體當前的電壓之差的絕對值，得到絕對電壓差；
[0042]第二循環控制單元，用于控制所述第三并聯連接執行單元將所述第一超級電容單體和所述第二超級電容單體并聯連接，直到所述第二絕對電壓差確定單元連續兩次計算得到的絕對電壓差均小于所述第二電壓閾值時，控制所述第三并聯連接執行單元斷開所述第一超級電容單體和所述第二超級電容單體的連接。
[0043]優選的是，所述第三并聯連接執行單元包括第五繼電器和第六繼電器，其中，所述第一超級電容單體的第一端通過所述第五繼電器的常開觸點連接所述第二超級電容單體的第二端，所述第一超級電容單體的第二端通過所述第六繼電器的常開觸點連接所述第二