[发明专利]一种超级电容器模组内能量转移的均衡装置及方法

说明书

本发明公开了一种超级电容器模组内能量转移的均衡装置及方法，涉及超级电容器领域，所述装置包括：超级电容器模组、MCU模块、能量转移电路，其中，超级电容器模组包括若干个超级电容器单体，一个超级电容器单体对应一个能量转移电路；MCU模块，用于采集超级电容器模组中各超级电容器单体的单体电压，并在单体电压小于模组内单体平均电压，且单体电压与单体平均电压的差值大于预设电压阀值时，输出控制信号控制对应的能量转移电路导通并将超级电容器模组释放的能量通过能量转移电路对该超级电容器单体进行充电，本发明通过超级电容器模组本身释放的能量对该超级电容器单体进行充电，解决了现有技术中通过对电压过高的超级电容器单体进行主动或被动放电进行单体均衡而导致超级电容器模组内的能量消耗较大的问题。

技术领域

本发明涉及超级电容器领域，尤其涉及一种超级电容器模组内能量转移的均衡装置及方法。

背景技术

超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。超级电容器与蓄电池和传统物理电容器相比，其具有功率密度高、循环寿命长、工作温限宽、免维护、绿色环保等特点，因此其应用越来越广泛。在辅助峰值功率、备用电源、存储再生能量、替代电源等领域，超级电容器以其优异的性能被认为是当前最有应用前景的储能方式之一，超级电容器一般要串联或并联使用，以提供更多的能量和更大的功率。由于超级电容器在制造过程中参数具有不一致性，在使用过程中这种不一致性会越来越明显。在超级电容器组充放电过程中，当任意一个超级电容器单体的电压过高或过低时都会影响整组电容器的使用寿命。由此可见，如果电容器组中的单体电容器电压不均衡，那么整组电容器的使用容量会大大降低，同时其寿命也会大大缩短，而目前提供的大多数电压均衡装置(即，使各超级电容器单体的电压保持一致的装置)或者均衡电路中，均是通过额外的外部电源或者电机给电压过低的超级电容器单体进行充电，或者通过均衡电路对电压过高的超级电容器单体进行主动或被动放电，其结构相对复杂、均衡过程中对超级电容器模组内的能量也消耗较大，而本发明提供了一种超级电容器模组内能量转移的均衡装置，其主要目的在于提高模组内超级电容器单体电压的一致性、增加超级电容器循环使用寿命的同时，降低模组内超级电容器在均衡过程中的能量消耗，且该装置结构简单明了，电路设计简洁，便于生产，节省了大量人力物力。

发明内容

为了解决现有技术中通过额外的外部电源或者电机给电压过低的超级电容器单体进行充电，或者通过均衡电路对电压过高的超级电容器单体进行主动或被动放电，其均衡装置的结构相对复杂、且在均衡过程中对超级电容器模组内的能量消耗较大的问题，本发明提出了一种超级电容器模组内能量转移的均衡装置，包括：

超级电容器模组、MCU模块、能量转移电路，其中，

超级电容器模组包括若干个超级电容器单体，一个超级电容器单体对应一个能量转移电路；

MCU模块，用于采集超级电容器模组中各超级电容器单体的单体电压，并在单体电压小于模组内单体平均电压，且单体电压与单体平均电压的差值大于预设电压阀值时，输出控制信号控制对应的能量转移电路导通并将超级电容器模组释放的能量通过能量转移电路对该超级电容器单体进行充电。

进一步地，所述能量转移电路中包括能量转移模块，所述能量转移模块包括使能输入端EN、正极输入端Vin、接地端GND、正极电压输出端Vo+、负极电压输出端0V以及控制信号输出端QD；

所述正极电压输出端Vo+连接能量转移电路对应电容的正极；控制信号输出端QD通过第一电阻R1连接场效应管的栅极；负极电压输出端0V连接场效应管的源极，并通过第二电阻R2连接场效应管的栅极；场效应管的漏极连接能量转移电路对应电容的负极；使能输入端EN连接MCU的控制信号输出端；正极输入端Vin连接超级电容组的正极输出端；接地端GND连接超级电容组的负极输出端。

进一步地，所述均衡装置还包括：供电电源，用于给均衡装置提供工作电源。