[发明专利]高效大功率超级电容器模组电压均衡装置及方法

摘要

本发明公开了一种高效大功率超级电容器模组电压均衡装置，包括能量管理系统和由n个超级电容器单体C组成的超级电容器模组；超级电容器模组中的超级电容器单体C设置有一一对应的DC/DC转换模块；装置内还设置有辅助电源、采样报警电路以及CAN总线通讯模块；辅助电源的输入侧取自n个超级电容器单体C的串联总电压，并输出各级直流电压分别供DC/DC转换模块、采样报警电路以及CAN总线通讯模块使用；采样报警电路接收辅助电源的电压输出，并将超级电容器单体C的温度输出数据通过CAN总线通讯模块上传到能量管理系统；能量管理系统通过CAN总线通讯模块向DC/DC转换模块发出控制指令，并通过该控制指令触发对应的DC/DC转换模块开通或关闭。

主权项

一种高效大功率超级电容器模组电压均衡装置，包括能量管理系统(11)和由n个超级电容器单体C组成的超级电容器模组(10)；其特征是：所述超级电容器模组(10)中的超级电容器单体C设置有一一对应的DC/DC转换模块(4)；所述装置内还设置有辅助电源(3)、采样报警电路(2)以及CAN总线通讯模块(1)；所述辅助电源(3)的输入侧取自n个超级电容器单体C的串联总电压，并输出各级直流电压分别供DC/DC转换模块(4)、采样报警电路(2)以及CAN总线通讯模块(1)使用；所述采样报警电路(2)接收辅助电源(3)的电压输出，并将超级电容器单体C的温度输出数据通过CAN总线通讯模块(1)上传到能量管理系统(11)；所述能量管理系统(11)通过CAN总线通讯模块(1)向DC/DC转换模块(4)发出控制指令，并通过该控制指令触发对应的DC/DC转换模块(4)开通或关闭；所述DC/DC转换模块(4)包括推挽逆变开关管S1、S2，高频降压变压器T，同步整流开关管S3、S4，软硬开关控制电路(41)，推挽逆变控制及驱动电路(42)以及同步整流控制及驱动电路(43)；所述高频降压变压器T由均有三个抽头的一次侧和二次侧组成；所述一次侧中心抽头与超级电容器模组(10)的正极相连，一次侧同名端与推挽逆变开关管S2漏极相连，一次侧异名端与推挽逆变开关管S1漏极相连，推挽逆变开关管S1和S2源极相连，并接到超级电容器模组(10)的负极；所述二次侧中心抽头与对应的超级电容器单体C正极相连，二次侧同名端与同步整流开关管S3漏极相连，二次侧异名端与同步整流开关管S4漏极相连，同步整流开关管S3和S4源极相连，并接到对应的超级电容器单体C负极；所述推挽逆变控制及驱动电路(42)的核心为集成推挽控制芯片；同步整流控制及驱动电路(43)的核心为同步整流控制芯片；所述软硬开关控制电路(41)包括硬件开关电路(410)和三极管(419)；所述硬件开关电路(410)包括分压电路(411)、关闭偏置电路(412)、开启偏置电路(416)、共模衰减模块(415)、开启电压比较器(417)、关闭电压比较器(413)、禁止电路(414)以及D触发器(418)；所述CAN总线通讯模块(1)、D触发器(418)的正相输出端以及禁止电路(414)的反相输出端汇总到三极管(419)的基极；三极管(419)的开通与关断同时控制推挽逆变控制及驱动电路(42)的集成推挽控制芯片以及同步整流控制及驱动电路(43)的同步整流控制芯片的开启与关闭；分压电路(411)的输出端分别和关闭偏置电路(412)的同相输入端和开启偏置电路(416)的反相输入端相连接；共模衰减模块(415)分别和关闭电压比较器(413)的反相输入端和开启电压比较器(417)的同相输入端相连接；关闭电压比较器(413)的输出端和D触发器(418)的R极相连接；开启电压比较器(417)的输出端分别和D触发器(418)的S极相连接；关闭电压比较器的输出端(413)还和禁止电路(414)的输入端相连接；超级电容器模组(10)的串联总电压和分压电路(411)的输入端相连接；超级电容器单体C的单体端电压和共模衰减模块(415)的输入端相连接。