CN105471010B - 超级电容模组的电压均衡方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超级电容模组的电压均衡方法及系统，方法包括：实时获取所有超级电容单体的电压；根据各超级电容单体的电压，确定最高电压的第一超级电容单体和最低电压的第二超级电容单体；判断两超级电容单体的电压差是否大于第一电压阈值；如果是则获取超级电容模组当前的充电电流或者放电电流；判断充电电流是否小于充电电流阈值或放电电流是否小于放电电流阈值；如果是则对两超级电容单体进行电压均衡处理，以使两者电压均衡处理后的电压之差的绝对值小于第二电压阈值。本发明有效缩小了超级电容模组内超级电容单体电压的差异，避免了超级电容单体在使用过程中出现意外，使模组长期工作在合理安全的电压范围内，延长了模组的寿命。

Description

超级电容模组的电压均衡方法及系统

技术领域

本发明涉及储能装置技术领域，尤其涉及一种超级电容模组的电压均衡方法及系统。

背景技术

超级电容，即电化学双层电容，是近几年发展起来的一种专门用于储能的特种电容器，是介于传统物理电容器和电池特性之间的一种新型储能器件。与传统的电解电容器相比，超级电容的储能密度高、漏电流小、充电时间短、循环使用寿命长，其反复充电使用的极限寿命可以达到10万次以上，可应用的领域非常广泛，而且其适用的温度范围也宽，是健康绿色环保型储能器件。

但是，由于超级电容的电压比较低，其根本不能满足应用工况，例如电动汽车，的电压需求，若想满足要求，就必须将多个超级电容单体串联起来，形成超级电容模组。现阶段对超级电容模组在电动汽车上的使用，仅限于在超级电容模组装车前进行超级电容单体容值的匹配。但是在长期使用过程中，可能因超级电容单体内部结构的差异，导致超级电容单体的电压存在差异，随着使用时间的推移，这种差异会越来越大，最终有可能导致某个或者某些超级电容单体出现过充的现象，严重影响了超级电容模组的使用寿命，也可能会出现超级电容模组内部短路，甚至会出现燃烧、爆炸等重大安全事故。

现有技术中超级电容管理系统一般只是对超级电容单体的电压和温度进行检测，作为超级电容模组保护的依据，但是无法满足对超级电容单体的电压进行主动均衡，对超级电容单体的使用处于盲目状态，无法及时避免超级电容单体过充的现象，安全可靠性低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中超级电容管理系统只是对超级电容单体的电压和温度进行检测，而未对超级电容单体的电压进行均衡，从而导致超级电容单体有可能出现过充的现象，安全可靠性低。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种能够及时防止超级电容单体过充现象的超级电容模组的电压均衡方法及系统。

本发明的技术方案为：

一种超级电容模组的电压均衡方法，包括：

实时获取超级电容模组中所有超级电容单体的电压；

根据各所述超级电容单体的电压，确定具有最高电压的第一超级电容单体和具有最低电压的第二超级电容单体；

判断所述第一超级电容单体的电压与所述第二超级电容单体的电压之差是否大于设定的第一电压阈值；

如果是，则获取所述超级电容模组当前的充电电流或者放电电流；

判断所述充电电流是否小于设定的充电电流阈值，或者所述放电电流是否小于设定的放电电流阈值；

如果是，则对所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体进行电压均衡处理，以使所述第一超级电容单体在电压均衡处理后的电压和所述第二超级电容单体在电压均衡处理后的电压之差的绝对值小于设定的第二电压阈值，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。

优选的是，所述对所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体进行电压均衡处理，以使所述第一超级电容单体在电压均衡处理后的电压和所述第二超级电容单体在电压均衡处理后的电压之差的绝对值小于设定的第二电压阈值包括：

步骤a1：将所述第一超级电容单体与一初始电压为0的中间超级电容单体并联连接，直到所述第一超级电容单体当前的电压等于所述中间超级电容单体当前的电压时，断开所述第一超级电容单体与所述中间超级电容单体的连接；

步骤a2：将所述中间超级电容单体与所述第二超级电容单体并联连接，直到所述中间超级电容单体当前的电压等于所述第二超级电容单体当前的电压时，断开所述中间超级电容单体与所述第二超级电容单体的连接；

步骤a3：计算所述第一超级电容单体当前的电压与所述第二超级电容单体当前的电压之差的绝对值，得到绝对电压差；

步骤a4:循环执行步骤a1至步骤a3，直到连续两次计算得到的绝对电压差均小于所述第二电压阈值时为止。

优选的是，所述对所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体进行电压均衡处理，以使所述第一超级电容单体在电压均衡处理后的电压和所述第二超级电容单体在电压均衡处理后的电压之差的绝对值小于设定的第二电压阈值包括：

步骤b1：将所述第一超级电容单体与所述第二超级电容单体并联连接；

步骤b2：每隔设定的采样间隔计算所述第一超级电容单体当前的电压与所述第二超级电容单体当前的电压之差的绝对值，得到绝对电压差；

步骤b3:循环执行步骤b2，直到连续两次计算得到的绝对电压差均小于所述第二电压阈值时，断开所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体的连接。

一种超级电容模组的电压均衡系统，包括：

电压获取单元，用于实时获取超级电容模组中所有超级电容单体的电压；

超级电容单体选择单元，用于根据各所述超级电容单体的电压，确定具有最高电压的第一超级电容单体和具有最低电压的第二超级电容单体；

第一判断单元，用于判断所述第一超级电容单体的电压与所述第二超级电容单体的电压之差是否大于设定的第一电压阈值；

充放电电流获取单元，用于在所述第一超级电容单体的电压与所述第二超级电容单体的电压之差大于设定的第一电压阈值的情况下，获取所述超级电容模组当前的充电电流或者放电电流；

第二判断单元，用于判断所述充电电流是否小于设定的充电电流阈值，或者所述放电电流是否小于设定的放电电流阈值；

电压均衡处理单元，用于在所述充电电流小于设定的充电电流阈值，或者所述放电电流小于设定的放电电流阈值的情况下，对所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体进行电压均衡处理，以使所述第一超级电容单体在电压均衡处理后的电压和所述第二超级电容单体在电压均衡处理后的电压之差的绝对值小于设定的第二电压阈值，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。

优选的是，所述电压均衡处理单元包括：

第一并联连接执行单元，用于将所述第一超级电容单体与一初始电压为0的中间超级电容单体并联连接，直到所述第一超级电容单体当前的电压等于所述中间超级电容单体当前的电压时，断开所述第一超级电容单体与所述中间超级电容单体的连接；

第二并联连接执行单元，用于将所述中间超级电容单体与所述第二超级电容单体并联连接，直到所述中间超级电容单体当前的电压等于所述第二超级电容单体当前的电压时，断开所述中间超级电容单体与所述第二超级电容单体的连接；

第一绝对电压差确定单元，用于计算所述第一超级电容单体当前的电压与所述第二超级电容单体当前的电压之差的绝对值，得到绝对电压差；

第一循环控制单元，用于依次控制所述第一并联连接执行单元、所述第二并联连接执行单元和所述第一绝对电压差确定单元动作，直到所述第一绝对电压差确定单元连续两次计算得到的绝对电压差均小于所述第二电压阈值时为止。

优选的是，所述第一并联连接执行单元包括第一继电器和第二继电器，其中，所述第一超级电容单体的第一端通过所述第一继电器的常开触点连接所述中间超级电容单体的第一端，所述第一超级电容单体的第二端通过所述第二继电器的常开触点连接所述中间超级电容单体的第二端；

所述第二并联连接执行单元包括第三继电器和第四继电器，其中，所述第二超级电容单体的第一端通过所述第三继电器的常开触点连接所述中间超级电容单体的第一端，所述第二超级电容单体的第二端通过所述第四继电器的常开触点连接所述中间超级电容单体的第二端；

所述第一继电器的线圈、所述第二继电器的线圈、所述第三继电器的线圈和所述第四继电器的线圈均与所述第一循环控制单元电连接。

优选的是，所述电压均衡处理单元包括：

第三并联连接执行单元，用于将所述第一超级电容单体与所述第二超级电容单体并联连接，以及用于断开所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体的连接；

第二绝对电压差确定单元，用于每隔设定的采样间隔计算所述第一超级电容单体当前的电压与所述第二超级电容单体当前的电压之差的绝对值，得到绝对电压差；

第二循环控制单元，用于控制所述第三并联连接执行单元将所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体并联连接，直到所述第二绝对电压差确定单元连续两次计算得到的绝对电压差均小于所述第二电压阈值时，控制所述第三并联连接执行单元断开所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体的连接。

优选的是，所述第三并联连接执行单元包括第五继电器和第六继电器，其中，所述第一超级电容单体的第一端通过所述第五继电器的常开触点连接所述第二超级电容单体的第二端，所述第一超级电容单体的第二端通过所述第六继电器的常开触点连接所述第二超级电容单体的第一端；

所述第五继电器的线圈和所述第六继电器的线圈均与所述第二循环控制单元电连接。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

应用本发明实施例所述的超级电容模组的电压均衡方法及系统，通过在线进行电压最高的第一超级电容单体和电压最低的第二超级电容单体之间的电压均衡，有效缩小了超级电容模组内超级电容单体电压的差异，有效避免了超级电容单体在使用过程中出现意外事故(例如由于过充带来的安全风险)，可以使超级电容模组长期工作在一个合理安全的电压范围内，在很大程度上延长了超级电容模组以及超级电容单体的使用寿命。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了本发明实施例超级电容模组的电压均衡方法的流程图；

图2示出了本发明实施例中对第一超级电容单体和第二超级电容单体进行电压均衡处理的一种流程图；

图3示出了本发明实施例中对第一超级电容单体和第二超级电容单体进行电压均衡处理的另一种流程图；

图4示出了本发明实施例超级电容模组的电压均衡系统的结构示意图；

图5示出了本发明实施例中电压均衡处理单元的一种结构示意图；

图6示出了本发明实施例中第一并联连接执行单元和第二并联连接执行单元的结构示意图；

图7示出了本发明实施例中电压均衡处理单元的另一种结构示意图；

图8示出了本发明实施例中第三并联连接执行单元的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

为解决现有技术中超级电容管理系统只是对超级电容单体的电压和温度进行检测，而未对超级电容单体的电压进行均衡，从而导致超级电容单体有可能出现过充的现象，安全可靠性低，本发明实施例提供了一种超级电容模组的电压均衡方法。

如图1所示，是本发明实施例超级电容模组的电压均衡方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤101：实时获取超级电容模组中所有超级电容单体的电压。

具体地，述超级电容模组中包括顺次串联连接的多个超级电容单体，每个超级电容单体为一个超级电容器。由于现有技术中的超级电容管理系统具有实时检测/获取超级电容模组中所有超级电容单体的电压的功能，所以在本文中不再对如何获取各个超级电容单体的电压做展开说明。

步骤102：根据各所述超级电容单体的电压，确定具有最高电压的第一超级电容单体和具有最低电压的第二超级电容单体。

具体地，在获取超级电容模组中所有超级电容单体的电压后，选择出电压最高的超级电容单体和电压最低的超级电容单体，将电压最高的超级电容单体标记为第一超级电容单体，将电压最低的超级电容单体标记为第二超级电容单体，并且记录第一超级电容单体的电压以及第二超级电容单体的电压。

步骤103：判断所述第一超级电容单体的电压与所述第二超级电容单体的电压之差是否大于设定的第一电压阈值。

具体地，在本步骤中，首先计算第一超级电容单体的电压与第二超级电容单体的电压的电压差，然后判断电压差与设定的第一电压阈值之间的大小关系：当该电压差大于设定的第一电压阈值时，意味着超级电容模组中的超级电容单体的电压存在较大的差异(即存在电压的不均衡)，此时有必要进行电压的均衡，若不进行电压的均衡，则超级电容单体之间的电压差异很有可能越来越来，最终导致某些或某个超级电容单体过充，严重影响了超级电容模组的使用寿命；当该电压差小于或者等于设定的第一电压阈值时，意味着超级电容模组中的超级电容单体的电压存在的差异不大，此时可以不进行电压的均衡。

步骤104：如果是，则获取所述超级电容模组当前的充电电流或者放电电流。

步骤105：判断所述充电电流是否小于设定的充电电流阈值，或者所述放电电流是否小于设定的放电电流阈值。

具体地，在进行后续电压均衡处理之前，首先要确认整个超级电容模组本身是否进行充放电过程，以及具体地充电电流(对应充电过程)或者放电电流(对应放电过程)是否满足要求：当超级电容模组无大电流充放电时，才可以进行后续的电压均衡处理过程。

步骤106：如果是，则对所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体进行电压均衡处理，以使所述第一超级电容单体在电压均衡处理后的电压和所述第二超级电容单体在电压均衡处理后的电压之差的绝对值小于设定的第二电压阈值，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。

具体地，当超级电容模组无大电流充放电时，即当超级电容模组的充电电流小于设定的充电电流阈值(对应充电过程)，或者所述放电电流小于设定的放电电流阈值(对应放电过程)时，对第一超级电容单体和第二超级电容单体进行电压均衡处理，这里，所述电压均衡处理的方法将在下文中结合图2和图3进行详细地说明，通过对电压最高的第一超级电容单体和电压最低的第二超级电容单体进行电压均衡处理，使得第一超级电容单体和第二超级电容单体之间的电压差下降到无过充风险的安全范围内，即使得两者的电压差小于设定的第二电压阈值。这里，第一电压阈值大于第二电压阈值，本领域技术人员在具体实施过程中，可以根据实际需要具体设定第一电压阈值和第二电压阈值。

如图2所示，是本发明实施例中对第一超级电容单体和第二超级电容单体进行电压均衡处理的一种流程图，所述对第一超级电容单体和第二超级电容单体进行电压均衡处理的方法包括以下步骤：

步骤201：将所述第一超级电容单体与一初始电压为0的中间超级电容单体并联连接，直到所述第一超级电容单体当前的电压等于所述中间超级电容单体当前的电压时，断开所述第一超级电容单体与所述中间超级电容单体的连接。

本步骤主要进行第一超级电容单体和起中间过渡作用的中间超级电容单体之间的电压均衡，具体地：首先将第一超级电容单体与起中间过渡作用的中间超级电容单体并联起来，中间超级电容单体的初始电压为0，使得第一超级电容单体向中间超级电容单体进行充电，这样在一定程度上减小了第一超级电容单体的电压。

实时检测第一超级电容单体的电压和中间超级电容单体的电压，当第一超级电容单体的电压和中间超级电容单体的电压相等时，即两超级电容单体的电压一致时，切断第一超级电容单体和中间超级电容单体之间的并联连接关系。

步骤202：将所述中间超级电容单体与所述第二超级电容单体并联连接，直到所述中间超级电容单体当前的电压等于所述第二超级电容单体当前的电压时，断开所述中间超级电容单体与所述第二超级电容单体的连接。

类似于步骤201，在本步骤中，主要进行中间超级电容单体和第二超级电容单体之间的电压均衡。具体地，首先将中间超级电容单体与第二超级电容单体并联起来，使得中间超级电容单体向第二超级电容单体进行充电，或者(由于不清楚与第一超级电容单体进行电压均衡的中间超级电容单体的电压是否大于第二超级电容单体的电压)第二超级电容单体向中间超级电容单体进行充电。

实时检测中间超级电容单体的电压和第二超级电容单体的电压，当中间超级电容单体的电压和第二超级电容单体的电压相等时，即两超级电容单体的电压一致时，切断中间超级电容单体和第二超级电容单体之间的并联连接关系。

通过步骤201和步骤202，实现了电压在第一超级电容单体、中间超级电容单体和第二超级电容单体之间的均衡。

步骤203：计算所述第一超级电容单体当前的电压与所述第二超级电容单体当前的电压之差的绝对值，得到绝对电压差。

具体地，在顺次执行步骤201和步骤202后，获取当前第一超级电容单体的电压和当前第二超级电容单体的电压，并计算两超级电容单体之间的电压差的绝对值，将该绝对值命名为绝对电压差，记录该绝对电压差。

步骤204:循环执行步骤201至步骤203，直到连续两次计算得到的绝对电压差均小于所述第二电压阈值时为止。

具体地，循环执行步骤201至203，当连续两次得到的绝对电压差均小于设定的第二电压阈值时，认为对第一超级电容单体和第二超级电容单体的电压均衡处理完成，退出电压均衡程序。

在本实施例中，利用起中间过渡作用的中间超级电容单体，实现了电压在第一超级电容单体和第二超级电容单体之间的均衡，从而有效减少了第一超级电容单体和第二超级电容单体之间的电压差，缩小了超级电容模组内超级电容单体电压的差异，有效避免了超级电容单体由于过充带来的安全风险。

本发明的下一实施例在不采用中间超级电容单体的基础上实现第一超级电容单体和第二超级电容单体之间的电压均衡。

如图3所示，是本发明实施例中对第一超级电容单体和第二超级电容单体进行电压均衡处理的另一种流程图，所述对所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体进行电压均衡处理包括以下步骤：

步骤301：将所述第一超级电容单体与所述第二超级电容单体并联连接。

具体地，在本实施例中，直接将电压最高的第一超级电容单体和电压最低的第二超级电容单体进行并联，直接实现第一超级电容单体和第二超级电容单体之间的电压均衡。

步骤302：每隔设定的采样间隔计算所述第一超级电容单体当前的电压与所述第二超级电容单体当前的电压之差的绝对值，得到绝对电压差。

具体地，在执行步骤301后，每隔设定的采样间隔获取当前第一超级电容单体的电压和当前第二超级电容单体的电压，并计算两超级电容单体之间的电压差的绝对值，将该绝对值命名为绝对电压差，记录对应当前采样时刻的绝对电压差。

步骤303:循环执行步骤302，直到连续两次计算得到的绝对电压差均小于所述第二电压阈值时，断开所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体的连接。

具体地，在第一超级电容单体和第二超级电容单体始终保持并联连接的过程中，每隔设定的采样间隔计算一次两超级电容单体之间的绝对电压差，当连续两次(即连续两个采样时刻)计算得到的绝对电压差均小于设定的第二电压阈值时，认为对第一超级电容单体和第二超级电容单体的电压均衡处理完成，退出电压均衡程序。

在本实施例中，利用直接并联第一超级电容单体和第二超级电容单体的方式，实现了电压在第一超级电容单体和第二超级电容单体之间的均衡，从而有效减少了第一超级电容单体和第二超级电容单体之间的电压差，缩小了超级电容模组内超级电容单体电压的差异，有效避免了超级电容单体由于过充带来的安全风险。

综上所述，应用本发明实施例所述的超级电容模组的电压均衡方法，通过在线进行电压最高的第一超级电容单体和电压最低的第二超级电容单体之间的电压均衡，有效缩小了超级电容模组内超级电容单体电压的差异，有效避免了超级电容单体在使用过程中出现意外事故(例如由于过充带来的安全风险)，可以使超级电容模组长期工作在一个合理安全的电压范围内，在很大程度上延长了超级电容模组以及超级电容单体的使用寿命。

相应地，本发明实施例还提供一种超级电容模组的电压均衡系统，如图4所示，是本发明实施例超级电容模组的电压均衡系统的结构示意图，该系统包括：

电压获取单元401，用于实时获取超级电容模组中所有超级电容单体的电压；

超级电容单体选择单元402，用于根据各所述超级电容单体的电压，确定具有最高电压的第一超级电容单体和具有最低电压的第二超级电容单体；

第一判断单元403，用于判断所述第一超级电容单体的电压与所述第二超级电容单体的电压之差是否大于设定的第一电压阈值；

充放电电流获取单元404，用于在所述第一超级电容单体的电压与所述第二超级电容单体的电压之差大于设定的第一电压阈值的情况下，获取所述超级电容模组当前的充电电流或者放电电流；

第二判断单元405，用于判断所述充电电流是否小于设定的充电电流阈值，或者所述放电电流是否小于设定的放电电流阈值；

电压均衡处理单元406，用于在所述充电电流小于设定的充电电流阈值，或者所述放电电流小于设定的放电电流阈值的情况下，对所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体进行电压均衡处理，以使所述第一超级电容单体在电压均衡处理后的电压和所述第二超级电容单体在电压均衡处理后的电压之差的绝对值小于设定的第二电压阈值，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。

进一步地，如图5所示，是本发明实施例中电压均衡处理单元406的一种结构示意图，本实施例对应上述采用中间超级电容单体实现第一超级电容单体和第二超级电容单体之间的电压均衡的方案，所述电压均衡处理单元406包括：

第一并联连接执行单元501，用于将所述第一超级电容单体与一初始电压为0的中间超级电容单体并联连接，直到所述第一超级电容单体当前的电压等于所述中间超级电容单体当前的电压时，断开所述第一超级电容单体与所述中间超级电容单体的连接；

第二并联连接执行单元502，用于将所述中间超级电容单体与所述第二超级电容单体并联连接，直到所述中间超级电容单体当前的电压等于所述第二超级电容单体当前的电压时，断开所述中间超级电容单体与所述第二超级电容单体的连接；

第一绝对电压差确定单元503，用于计算所述第一超级电容单体当前的电压与所述第二超级电容单体当前的电压之差的绝对值，得到绝对电压差；

第一循环控制单元504，用于依次控制所述第一并联连接执行单元501、所述第二并联连接执行单元502和所述第一绝对电压差确定单元503动作，直到所述第一绝对电压差确定单元503连续两次计算得到的绝对电压差均小于所述第二电压阈值时为止。

如图6所示，是本发明实施例中第一并联连接执行单元501和第二并联连接执行单元502的结构示意图。在本实施例中，主要采用继电器实现超级电容单体之间的并联连接。具体地，所述第一并联连接执行单元501包括第一继电器和第二继电器，其中，所述第一超级电容单体C1的第一端通过所述第一继电器的常开触点K1连接所述中间超级电容单体C0的第一端，所述第一超级电容单体C1的第二端通过所述第二继电器的常开触点K2连接所述中间超级电容单体C0的第二端。

所述第二并联连接执行单元502包括第三继电器和第四继电器，其中，所述第二超级电容单体C2的第一端通过所述第三继电器的常开触点K3连接所述中间超级电容单体C0的第一端，所述第二超级电容单体C2的第二端通过所述第四继电器的常开触点K4连接所述中间超级电容单体C0的第二端。

所述第一继电器的线圈、所述第二继电器的线圈、所述第三继电器的线圈和所述第四继电器的线圈均与所述第一循环控制单元504电连接。

第一循环控制单元504通过控制第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器的线圈的得电与失电，来控制各继电器的常开触点的闭合与断开，从而实现接通/切断相对应的超级电容单体之间的并联连接。

如图7所示，是本发明实施例中电压均衡处理单元406的另一种结构示意图，本实施例对应上述通过直接并联的方式实现第一超级电容单体C1和第二超级电容单体C2之间的电压均衡的方案，所述电压均衡处理单元406包括：

第三并联连接执行单元601，用于将所述第一超级电容单体C1与所述第二超级电容单体C2并联连接，以及用于断开所述第一超级电容单体C1和所述第二超级电容单体C2的连接；

第二绝对电压差确定单元602，用于每隔设定的采样间隔计算所述第一超级电容单体C1当前的电压与所述第二超级电容单体C2当前的电压之差的绝对值，得到绝对电压差；

第二循环控制单元603，用于控制所述第三并联连接执行单元601将所述第一超级电容单体C1和所述第二超级电容单体C2并联连接，直到所述第二绝对电压差确定单元602连续两次计算得到的绝对电压差均小于所述第二电压阈值时，控制所述第三并联连接执行单元601断开所述第一超级电容单体C1和所述第二超级电容单体C2的连接。

如图8所示，是本发明实施例中第三并联连接执行单元601的结构示意图。在本实施例中，同样主要采用继电器实现超级电容单体之间的并联连接。具体地，所述第三并联连接执行单元601包括第五继电器和第六继电器，其中，所述第一超级电容单体C1的第一端通过所述第五继电器的常开触点K5连接所述第二超级电容单体C2的第二端，所述第一超级电容单体C2的第二端通过所述第六继电器的常开触点K6连接所述第二超级电容单体C2的第一端；所述第五继电器的线圈和所述第六继电器的线圈均与所述第二循环控制单元603电连接。

第二循环控制单元603通过控制第五继电器和第六继电器的线圈的得电与失电，来控制各继电器的常开触点的闭合与断开，从而实现接通/切断第一超级电容单体C1和第二超级电容单体C2之间的并联连接。

上述各单元的具体处理过程可参照前面本发明实施例的方法中的描述，在此不再赘述。

综上所述，应用本发明实施例所述的超级电容模组的电压均衡系统，通过在线进行电压最高的第一超级电容单体和电压最低的第二超级电容单体之间的电压均衡，有效缩小了超级电容模组1内超级电容单体电压的差异，有效避免了超级电容单体在使用过程中出现意外事故(例如由于过充带来的安全风险)，可以使超级电容模组1长期工作在一个合理安全的电压范围内，在很大程度上延长了超级电容模组1以及超级电容单体的使用寿命。

本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种超级电容模组的电压均衡方法，其特征在于，包括：

实时获取超级电容模组中所有超级电容单体的电压；

根据各所述超级电容单体的电压，确定具有最高电压的第一超级电容单体和具有最低电压的第二超级电容单体；

判断所述第一超级电容单体的电压与所述第二超级电容单体的电压之差是否大于设定的第一电压阈值；

如果是，则获取所述超级电容模组当前的充电电流或者放电电流；

判断所述充电电流是否小于设定的充电电流阈值，或者所述放电电流是否小于设定的放电电流阈值；

如果是，则对所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体进行电压均衡处理，以使所述第一超级电容单体在电压均衡处理后的电压和所述第二超级电容单体在电压均衡处理后的电压之差的绝对值小于设定的第二电压阈值，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体进行电压均衡处理，以使所述第一超级电容单体在电压均衡处理后的电压和所述第二超级电容单体在电压均衡处理后的电压之差的绝对值小于设定的第二电压阈值包括：

步骤a1：将所述第一超级电容单体与一初始电压为0的中间超级电容单体并联连接，直到所述第一超级电容单体当前的电压等于所述中间超级电容单体当前的电压时，断开所述第一超级电容单体与所述中间超级电容单体的连接；

步骤a2：将所述中间超级电容单体与所述第二超级电容单体并联连接，直到所述中间超级电容单体当前的电压等于所述第二超级电容单体当前的电压时，断开所述中间超级电容单体与所述第二超级电容单体的连接；

步骤a3：计算所述第一超级电容单体当前的电压与所述第二超级电容单体当前的电压之差的绝对值，得到绝对电压差；

步骤a4:循环执行步骤a1至步骤a3，直到连续两次计算得到的绝对电压差均小于所述第二电压阈值时为止。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体进行电压均衡处理，以使所述第一超级电容单体在电压均衡处理后的电压和所述第二超级电容单体在电压均衡处理后的电压之差的绝对值小于设定的第二电压阈值包括：

步骤b1：将所述第一超级电容单体与所述第二超级电容单体并联连接；

步骤b2：每隔设定的采样间隔计算所述第一超级电容单体当前的电压与所述第二超级电容单体当前的电压之差的绝对值，得到绝对电压差；

步骤b3:循环执行步骤b2，直到连续两次计算得到的绝对电压差均小于所述第二电压阈值时，断开所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体的连接。

4.一种超级电容模组的电压均衡系统，其特征在于，包括：

电压获取单元，用于实时获取超级电容模组中所有超级电容单体的电压；

超级电容单体选择单元，用于根据各所述超级电容单体的电压，确定具有最高电压的第一超级电容单体和具有最低电压的第二超级电容单体；

第一判断单元，用于判断所述第一超级电容单体的电压与所述第二超级电容单体的电压之差是否大于设定的第一电压阈值；

充放电电流获取单元，用于在所述第一超级电容单体的电压与所述第二超级电容单体的电压之差大于设定的第一电压阈值的情况下，获取所述超级电容模组当前的充电电流或者放电电流；

第二判断单元，用于判断所述充电电流是否小于设定的充电电流阈值，或者所述放电电流是否小于设定的放电电流阈值；

电压均衡处理单元，用于在所述充电电流小于设定的充电电流阈值，或者所述放电电流小于设定的放电电流阈值的情况下，对所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体进行电压均衡处理，以使所述第一超级电容单体在电压均衡处理后的电压和所述第二超级电容单体在电压均衡处理后的电压之差的绝对值小于设定的第二电压阈值，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电压均衡处理单元包括：

第一并联连接执行单元，用于将所述第一超级电容单体与一初始电压为0的中间超级电容单体并联连接，直到所述第一超级电容单体当前的电压等于所述中间超级电容单体当前的电压时，断开所述第一超级电容单体与所述中间超级电容单体的连接；

第二并联连接执行单元，用于将所述中间超级电容单体与所述第二超级电容单体并联连接，直到所述中间超级电容单体当前的电压等于所述第二超级电容单体当前的电压时，断开所述中间超级电容单体与所述第二超级电容单体的连接；

第一绝对电压差确定单元，用于计算所述第一超级电容单体当前的电压与所述第二超级电容单体当前的电压之差的绝对值，得到绝对电压差；

第一循环控制单元，用于依次控制所述第一并联连接执行单元、所述第二并联连接执行单元和所述第一绝对电压差确定单元动作，直到所述第一绝对电压差确定单元连续两次计算得到的绝对电压差均小于所述第二电压阈值时为止。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述第一并联连接执行单元包括第一继电器和第二继电器，其中，所述第一超级电容单体的第一端通过所述第一继电器的常开触点连接所述中间超级电容单体的第一端，所述第一超级电容单体的第二端通过所述第二继电器的常开触点连接所述中间超级电容单体的第二端；

所述第二并联连接执行单元包括第三继电器和第四继电器，其中，所述第二超级电容单体的第一端通过所述第三继电器的常开触点连接所述中间超级电容单体的第一端，所述第二超级电容单体的第二端通过所述第四继电器的常开触点连接所述中间超级电容单体的第二端；

所述第一继电器的线圈、所述第二继电器的线圈、所述第三继电器的线圈和所述第四继电器的线圈均与所述第一循环控制单元电连接。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电压均衡处理单元包括：

第三并联连接执行单元，用于将所述第一超级电容单体与所述第二超级电容单体并联连接，以及用于断开所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体的连接；

第二绝对电压差确定单元，用于每隔设定的采样间隔计算所述第一超级电容单体当前的电压与所述第二超级电容单体当前的电压之差的绝对值，得到绝对电压差；

第二循环控制单元，用于控制所述第三并联连接执行单元将所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体并联连接，直到所述第二绝对电压差确定单元连续两次计算得到的绝对电压差均小于所述第二电压阈值时，控制所述第三并联连接执行单元断开所述第一超级电容单体和所述第二超级电容单体的连接。