CN101423032B - 一种电动汽车超级电容管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种电动汽车超级电容管理系统，属于电动汽车电源技术领域。该系统包括平衡电阻R1～Rn、电流传感器I、温度传感器T1～Tm、预充电开关K1、输出开关K2、控制单元和超级电容C1～Cn等；平衡电阻阻值相同；与超级电容数目相同，每个平衡电阻和每个超级电容并联；预充电电阻R0和预充电开关K1串联，再和输出开关K2并联后，然后与超级电容组串联；预充电开关K1和预充电电阻R0串联后和输出开关K2并联，并一起和超级电容串联；控制单元与电流传感器相连，控制开关K1和K2，通过CAN通讯接口与外界进行通讯。本发明可以完成对超级电容电压、温度、电流以及汽车底盘绝缘强度的检测；可以保证超级电容不受到破坏。

Description

一种电动汽车超级电容管理系统
技术领域
本发明涉及一种超级电容管理系统，具体地说，是电动汽车超级电容的管理系统，属于电动汽车电源技术领域。
背景技术
由于电动汽车与传统的内燃机车辆相比，具有节能、环保和运行安静的优良工作性能而成为当前新一代汽车研发技术中的热点。目前，电动汽车的电能存储装置主要有蓄电池和超级电容两种。由于超级电容具有内阻小、效率高、循环寿命长、重量轻的特点，被普遍认为是电动汽车电能存储装置的最佳选择。
由于超级电容目前单体电压都比较低(一般为2.3~2.7V)，在电动汽车上使用时，往往将多个超级电容单体串联组成超级电容组使用。这种情况下会产生以下几个问题：
1.超级电容组各单体的参数很难做到完全一致，因此，各超级电容的工作状态会出现不一致的情况，对个别超级电容单体的使用寿命产生不良影响，如果超级电容电压过高，会在瞬间损害超级电容；
2.超级电容对温度要求很高，若其工作温度过高，也会损坏超级电容；
3.由于超级电容内阻比较小(通常小于1mΩ)，而电动汽车上的负载输入端往往接有一个几千甚至上万μF的电解电容，当超级电容组与电解电容直接连接的瞬间，超级电容组和连接二者的导线会留有上千安培的电容，这个电流对超级电容会产生损害；
4.由于电动汽车所使用的超级电容数目多，同时超级电容的内阻较小，因此，当超级电容与电动汽车底盘的绝缘强度下降时，会对司乘人员的安全产生威胁。
针对以上问题，本发明提供了一种电动汽车超级电容的管理系统，该系统在超级电容使用过程中可以保证各单体的电压保持均衡，同时可以对模块工作环境温度、各超级电容单体与底盘绝缘情况进行实时监测。由于该系统具有预充电功能，因此可以保证超级电容与电动汽车其它负载相连接过程时，将充放电电流控制在允许范围之内。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种电动汽车超级电容的管理系统，使超级电容能够在电动汽车上可靠、安全地工作。
为了达到上述目的，本发明提出了一种电动汽车超级电容的管理系统，该管理系统包括与每个超级电容单体并联的电阻、与超级电容组串联的电阻、位于超级电容周围的温度传感器、位于超级电容输出导线上的电流传感器、预充电开关、输出开关以及控制单元。
一种电动汽车超级电容管理系统，其特征在于，该系统包括平衡电阻R1～Rn、预充电电阻R0、电流传感器I、温度传感器T1～Tm、预充电开关K1、输出开关K2、控制单元和超级电容C1～Cn；n为电动汽车所使用的超级电容单体数目，m为使用的温度传感器的个数；
平衡电阻R1～Rn的数目和超级电容C1～Cn数目相同，平衡电阻R1～Rn的阻值相同；每个平衡电阻和每个超级电容并联；预充电电阻R0和预充电开关K1串联，再和输出开关K2并联后，和超级电容组串联；预充电开关Kt和预充电电阻R0串联后和输出开关K2并联，并一起和超级电容串联；
控制单元与电流传感器相连，控制单元通过电流传感器I检测超级电容的充放电电流；
控制单元实时检测超级电容和汽车底盘的绝缘强度，当发现绝缘强度低于一定设定阈值时，打开开关K1和K2；
控制单元实时采集各超级电容模块电压，如果发现模块电压出现严重不均衡超过设定一定阈值时的情况，打开开关K1和K2。
控制单元可以通过超级电容的充放电电流、超级电容电压来计算超级电容的储能情况，并可以通过自身的CAN通讯接口和整车控制器或车载计算机进行数据通讯。
利用本系统，通过控制预充电开关和输出开关，可以完成超级电容和负载的安全连接；可以完成对超级电容电压、温度、电流以及超级电容和汽车底盘绝缘强度的检测，当超级电容模块电压出现不均衡或超级电容和汽车底盘绝缘强度下降的情况下，可以断开超级电容的负载，进而保证超级电容不受到破坏。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
图1为本发明的结构示意图。如图1所示，电动汽车超级电容管理系统由与每个超级电容C1～Cn相并联的平衡电阻R1～Rn、和超级电容相串联的预充电电阻R0、电流传感器I、温度传感器T1～Tm、预充电开关K1和输出开关K2以及控制单元构成。
电阻R1～Rn的阻值相同，为100Ω，分别和超级电容C1～Cn相并联，其中n为电动汽车所使用的超级电容单体数目。电阻R1～Rn可以起到均衡超级电容C1～Cn电压的目的。
预充电开关K1和预充电电阻R0串联后和输出开关K2并联，并一起和超级电容串联。当超级电容和负载相连接时，控制单元控制预充电开关K1合上，超级电容通过预充电电阻R0和负载相连，达到对负载的电解电容预先充电的目的，当控制单元检测到负载两端电压和超级电容组两端电压的差值小于10V的时候，控制单元控制输出开关K2合上，完成超级电容和负载之间的直接连接。
控制单元通过电流传感器I检测超级电容的充放电电流。
控制单元将每五个超级电容单位为一模块，检测模块电压和模块的工作环境温度，若超级电容个数不是5的倍数，则最后一模块为余下的超级电容数目。
控制单元实时检测超级电容和汽车底盘的绝缘强度，当发现绝缘强度较低时，打开开关K1和K2。
控制单元实时采集各超级电容模块电压，如果发现模块电压出现严重不均衡的情况，打开开关K1和K2，停止向负载供电。
控制单元可以通过超级电容的充放电电流、超级电容电压来计算超级电容的储能情况，并可以通过自身的CAN通讯接口和整车控制器或车载计算机进行数据通讯。
本发明可以完成对超级电容电压、温度、电流以及汽车底盘绝缘强度的检测；可以保证超级电容不受到破坏。

Claims (2)

1.一种电动汽车超级电容管理系统，其特征在于，该系统包括平衡电阻R1～Rn、预充电电阻R0、电流传感器I、温度传感器T1～Tm、预充电开关K1、输出开关K2、控制单元和超级电容C1～Cn；n为电动汽车所使用的超级电容单体数目，m为使用的温度传感器的个数；
平衡电阻R1～Rn的数目和超级电容C1～Cn数目相同，平衡电阻R1～Rn的阻值相同；每个平衡电阻和每个超级电容并联；预充电电阻R0和预充电开关K1串联，再和输出开关K2并联后和超级电容组串联；预充电开关K1和预充电电阻R0串联后和输出开关K2并联，并一起和超级电容串联；
控制单元与电流传感器相连，控制单元通过电流传感器I检测超级电容的充放电电流；
控制单元实时检测超级电容和汽车底盘的绝缘强度；
控制单元实时采集各超级电容模块电压；
控制单元通过超级电容的充放电电流、超级电容电压计算超级电容的储能情况；
控制单元与预充电开关K1、输出开关K2相连并控制开关K1和K2。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车超级电容管理系统，其特征在于，所述控制单元通过自身的CAN通讯接口和整车控制器或车载计算机进行数据通讯。
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