[实用新型]一种用于超级电容系统中电容单体管理的控制系统

说明书

本实用新型请求保护一种用于超级电容系统中电容单体管理的控制系统，属于储能技术领域，包括：高压负载设备、高压电气接口、低压电气接口、低压负载设备、BDU高压分段盒、高压控制板、BDU主板、LDU从控制板及对应的若干超级电容模组，其中高压负载设备通过高压电气接口与BDU高压分段盒相连接，BDU高压分段盒与高压控制板相连接，所述高压控制板与BDU主板相连接，所述BDU主板还与低压电气接口相连接，低压电气接口与低压负载设备相连接，BDU主板与n个LDU从控制板相连接，所述n个LDU从控制板分别与n组超级电容模组相连接。

技术领域

本实用新型属于供电技术领域，尤其涉及超级电容储能技术领域。

背景技术

现在的节能环保产品中，对于电源的要求主要有：功率密度、使用寿命、充放电所需时间、电源系统成本、以及使用中的安全性等。由于超级电容单体电压过低，为了满足大功率储能系统对于容量及电压的需求，通常将多个超级电容进行串联或并联组合成超级电容组件使用。多个超级电容的串联电性组合将造成电压不均衡，进而导致超级电容发生过充电、过放电、电容过压击穿、或系统失控等问题。并且超级电容的使用寿命、安全性、使用效率都会大受影响。由上可知，现有技术中存在多个超级电容的串联电性组合时存在电压不均衡的现象。

现有技术虽然解决了一定的安全问题，但是其均存在充放电过程不均衡的问题，其效能及使用寿命，优化其电容管理能力。 本实用新型超级电容管理系统BMS为一套保护动力超级电容使用安全的控制系统，时刻监控超级电容的使用状态，BMS控制系统的工作流就是：采集电芯的电压、温度等信号，传递给控制系统，对超级电容状态（SOC、SOH等进行估算，用于BMS的控制功能。控制功能主要包括了故障报警、热管理、均衡管理、充放电管理等。提高了BMS控制系统充放电效率和安全性。

实用新型内容

本实用新型旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种提高充放电均衡性及延长寿命的用于超级电容系统中电容单体管理的控制系统。本实用新型的技术方案如下：

一种用于超级电容系统中电容单体管理的控制系统，其包括：高压负载设备、高压电气接口、低压电气接口、低压负载设备、BDU高压分段盒、高压控制板、BDU主板、LDU从控制板及对应的若干超级电容模组，其中高压负载设备通过高压电气接口与BDU高压分段盒相连接，BDU高压分段盒与高压控制板相连接，所述高压控制板与BDU主板相连接，所述BDU主板还与低压电气接口相连接，低压电气接口与低压负载设备相连接，BDU主板与n个LDU从控制板相连接，所述n个LDU从控制板分别与n组超级电容模组相连接。

进一步的，所述n为30。

进一步的，所述BDU高压分段盒通过快速线束与高压电气接口、高压负载设备相连接，其中BDU高压分段盒包括预充电器、总正继电器、总负继电器及快充继电器。

进一步的，所述BDU主板采集电容模块包括剩余容量、电流、电压、温度状态在内的参数，并处理从控制器和高压控制器上报的信息，同时根据上报信息计算超级电容充电状态SOC、健康状态SOH、功率状态SOP进行估算，判断和控制动力超级电容运行状态，实现故障诊断和处理。

本实用新型的优点及有益效果如下：

本实用新型通过对充电状态SOC、健康状态SOH、功率状态SOP进行估算，并且采用对SOC和SOH联合估计的方法，采用基于卡尔曼滤波的多时间尺度算法，将等效电路模型与可用容量的变化联系起来，建立了SOC 与SOH 联合估算的超级电容集总参数模型，基于模型提出一种多尺度扩展卡尔曼滤波，考虑到SOH 的缓慢变化特性和SOC 的快速变化特性采用宏观尺度对超级电容SOH 进行估算，微观尺度对超级电容SOC 进行估算，用两个估算器与多尺度估算理论有效的融合来自不同时间尺度的测量信息，在NEDC 工况下完成超级电容SOC 与SOH 的联合估算，估算精度高，收敛速度快，对于充放电过程的均匀与否判断。

附图说明