[发明专利]一种超级电容器主被动混合均衡系统

说明书

本申请公开了一种超级电容器主被动混合均衡系统，其中的储能电源包括第一预设数量的模组，每个所述模组内包括串联的第二预设数量的超级电容器，相邻的两个超级电容器的共用端和各自的非共用端共同连接至第一电压均衡模块，第一电压均衡模块用于比较与其连接的两个超级电容器的电压并将电量从电压高的超级电容器转移至电压低的超级电容器，每个模组均连接有第二电压均衡模块，用于当与其连接的模组的电压高于其他模组时进行降压。上述系统能够有效的结合主动均衡技术与被动均衡技术，取长补短，提高超级电容器均衡系统的可靠性和安全性，而且能提高超级电容器的使用寿命。

技术领域

本发明属于轨道交通设备技术领域，特别是涉及一种超级电容器主被动混合均衡系统。

背景技术

超级电容器是一种新型的储能器件，利用多孔材料的高比表面积特性和电解液离子极化形成的双电层来存储电能，具有大容量、大功率、寿命长、绿色节能等优点。目前，超级电容器产品已应用于轨道交通、混合动力汽车、风力发电、太阳能发电、军工、智能电网、工业UPS等领域。由于超级电容器单体额定电压一般小于3V，因而通常由多支超级电容器通过串、并联的方式构成储能装置，来满足储存能量和电压等级的需求。但是，超级电容器内部参数不一致，导致单体间电压不一致，进而影响超级电容器的使用，因此，超级电容器电压均衡技术对于超级电容器的应用是十分必要和关键的。

目前，工程上应用较多的是以开关电阻法为代表的被动均衡技术或者是以DC/DC变换器法为代表的主控均衡技术，上述两种均衡技术单一运用均存在一定问题：被动均衡技术发热量大，能量利用率低、存在安全隐患，同时因为热量大导致环境温度升高，进而影响超级电容使用寿命；主动均衡技术实现复杂，对均衡系统的可靠性要求高，同时成本高。在超级电容器大规模串并联应用场合，例如城市轨道交通领域，上述问题会更加突出。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种超级电容器主被动混合均衡系统，能够有效的结合主动均衡技术与被动均衡技术，取长补短，提高超级电容器均衡系统的可靠性和安全性，而且能提高超级电容器的使用寿命。

本发明提供的一种超级电容器主被动混合均衡系统，其中的储能电源包括第一预设数量的模组，每个所述模组内包括串联的第二预设数量的超级电容器，相邻的两个超级电容器的共用端和各自的非共用端共同连接至第一电压均衡模块，所述第一电压均衡模块用于比较与其连接的两个超级电容器的电压并将电量从电压高的超级电容器转移至电压低的超级电容器，每个所述模组均连接有第二电压均衡模块，用于当与其连接的模组的电压高于其他模组时进行降压。

优选的，在上述超级电容器主被动混合均衡系统中，

所述第一电压均衡模块包括第一端与所述相邻的两个超级电容器的共用端连接的电感、第一端分别与两个超级电容器的非共用端连接的第一开关和第二开关，所述第一开关的第二端和所述第二开关的第二端共同连接至所述电感的第二端，当两个超级电容器的电压差大于第一预设阈值时，分别导通所述第一开关和所述第二开关，将电量从电压高的超级电容器转移至电压低的超级电容器，直到两个超级电容器的电压差小于第二预设阈值。

优选的，在上述超级电容器主被动混合均衡系统中，

所述第二电压均衡模块中包括功率电阻，用于当与其连接的模组的电压高于其他模组时进行放电并以热量形式消耗掉多余的能量，直至与其连接的模组的电压与其他模组的电压差小于第三预设阈值。

优选的，在上述超级电容器主被动混合均衡系统中，

所述第一开关和所述第二开关均为具有N沟道的MOS管。

优选的，在上述超级电容器主被动混合均衡系统中，

所述功率电阻用于以不大于2A的电流进行放电，以热量形式消耗掉多余的能量。

优选的，在上述超级电容器主被动混合均衡系统中，