[发明专利]一种串联锂离子电容器系统的主动均衡装置及方法

权利要求书

1.一种串联锂离子电容器系统的主动均衡装置，其特征在于，该装置包括二级模块均衡电路以及与二级模块均衡电路连接用以调节均衡电流的模糊控制器，每个二级模块均衡电路内包括多个相互独立的一级电容单体均衡电路。

2.根据权利要求1所述的一种串联锂离子电容器系统的主动均衡装置及方法，其特征在于，在每个一级电容单体均衡电路中包括多个串联的电容单体，每两个相邻的电容单体间通过一级Buck-Boost均衡电路结构实现电容单体间的均衡，即单体均衡。

3.根据权利要求2所述的一种串联锂离子电容器系统的主动均衡装置及方法，其特征在于，对于每两个相邻的电容单体，所述的一级Buck-Boost均衡电路由第一MOS管(Q1)、第二MOS管(Q2)、第一单体二极管(D1)、第二单体二极管(D2)、电感(L1)和电阻(R1)构成，所述的第一MOS管(Q1)、电感(L1)、电阻(R1)、第一单体二极管(D1)与第一电容单体(Cell1)构成第一回路，第二MOS管(Q2)、电感(L1)、电阻(R1)、第二单体二极管(D2)和第二电容单体(Cell2)构成第二回路，第一回路和第二回路共用电感(L1)。

4.根据权利要求3所述的一种串联锂离子电容器系统的主动均衡装置及方法，其特征在于，将每个一级电容单体均衡电路视作一个电容单体，二级模块均衡电路通过二级Buck-Boost均衡电路结构实现一级电容单体均衡电路间的均衡，即模块间的均衡。

5.根据权利要求1所述的一种串联锂离子电容器系统的主动均衡装置及方法，其特征在于，所述的模糊控制器包括依次连接的输入输出变量确定模块、精准量的模糊化模块、模糊规则集建立模块和输出量反模糊化模块。

6.一种应用如权利要求1至5任一项所述串联锂离子电容器系统的主动均衡装置的均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)连接整个电容器串联系统并上电；

2)通过电流、电压传感器获得每个电容单体的电压以及电流参数，并通过安时积分法估计出电容单体的起始剩余电量SOC，具体计算公式为：

其中，SOC(t)为所估计的电容单体起始剩余电量，SOC(0)为初始时刻的SOC，C_N为电容的总容量，η为充放电效率，i(t)为充放电电流，以充电电流方向为正，放电电流方向为负；

3)分别获取一级电容单体均衡电路内相邻两个电容单体的SOC差值ΔSOC和相邻两个电容单体的SOC平均值并获取相邻两个一级电容单体均衡电路之间SOC平均值的差值ΔSOC′；

4)分别设定单体均衡和模块间的均衡对应的一级均衡阈值和二级均衡阈值，所述的一级均衡阈值和二级均衡阈值分别包括启动阈值和停止阈值；

5)将ΔSOC和ΔSOC′分别与设定的均衡阈值相比较，当ΔSOC大于设定的一级均衡启动阈值时，开启单体均衡，通过一级Buck-Boost均衡电路实现，当ΔSOC小于等于设定的一级均衡启动阈值时，则停止单体均衡；当ΔSOC′大于设定的二级均衡启动阈值时，开启模块间的均衡，通过二级Buck-Boost均衡电路实现，当ΔSOC′小于等于设定的二级均衡启动阈值时，停止模块间的均衡。

7.根据权利要求6所述的一种串联锂离子电容器系统的主动均衡方法，其特征在于，所述的模糊控制器以ΔSOC和作为输入，以均衡电流I_equ作为输出，其模糊控制规则表如下：

其中，ΔSOC分为五个等级，分别为VL、L、M、S、VS，SOC均值分为三个等级，分别为L、M、S，均衡电流I_equ分为五个等级，分别为VL、L、M、S、VS。

8.根据权利要求6所述的一种串联锂离子电容器系统的主动均衡方法，其特征在于，所述的步骤5)中，一级Buck-Boost均衡电路与二级Buck-Boost均衡电路相互独立工作，互不干扰。