[发明专利]一种镍碳超级电容器活化方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种超级电容器的活化方法及装置，尤其是一种镍碳超级电容器组的双向、均衡充放电方法及装置，属于电动汽车领域。

背景技术

镍碳超级电容器是基于镍碳等新材料的高效率电容，将活性碳材料引入镍氢电池负极，使普通超级电容器与电池结合为一体。与传统电容和传统动力电池相比，高能镍碳超级电容器具有能量密度大、功率密度高、充放电效率高、温度适应性好、循环寿命长、安全环保、性价比高等技术优势，正是由于上述优点，使得镍碳超级电容器成为电动汽车动力电源的首选。

镍碳超级电容器本质上也是一种蓄电池。目前，蓄电池的充放电活化方法是通过对蓄电池的反复充放电，使其容量得到激活。充电电路主要由：PWM驱动电路，检测电路，辅助电源等部分组成，整个充电过程分为恒流充电、恒压充电以及恒流充电三个阶段，如专利号为200910144107.2公开的一种蓄电池智能激活方法，通过MCU不断检测蓄电池的状态，实现智能激活。这种方法的放电过程是通过连接大功率电阻使蓄电池的电能转化成热能释放出来，这种大功率负载体积庞大、笨重，使得搬运和调试不便，放电时产生的大量热能不仅影响了蓄电池的正常运行环境，而且带来了安全隐患。

专利号为200910189417.6公开的一种超级电容器均衡双向充电方法，以低通滤波器串接成旁路方式，用可充电电池回收系统的能量，实现超级电容器的双向充电。该发明仅实现了超级电容器的充电，且各超级电容器单体都处于充电状态，对电网的冲击较大，耗能严重。

为此，如何提高能源的利用效率，降低活化装置对电网的影响，有效实现镍碳超级电容器的活化，已成为业界的主要任务之一。

发明内容

本发明旨在提供一种节能型的镍碳超级电容器的活化方法及装置，可以同时对多个镍碳超级电容器单体进行充、放电活化，各个镍碳超级电容器单体的充放电状态均由PC机控制，提高了能源的利用效率，降低活化装置对电网的影响。

为实现上述目的，本发明镍碳超级电容器活化方法采取以下技术方案：1）由PC机发出指令给MCU控制半数活化单元分别处于充电状态与放电状态；2）当镍碳超级电容器E1单体充电时，MCU发出控制信号使开关管Q1截止，同时发出PWM控制信号驱动开关管Q2工作；在PWM高电平期间，开关管Q2导通，充电电流由母排依次流经镍碳超级电容器E1、电流互感器P、电感L1和开关管Q2，再由母排流回直流充电电源，电感L1不断的积蓄电能，充电电池给镍碳超级电容器E1提供能量；在PWM低电平期间，开关管Q2关断，电感L1的电能通过二极管D1流经镍碳超级电容器E1和电流互感器P给镍碳超级电容器E1充电；3）当镍碳超级电容器E1单体放电时，MCU发出控制信号使开关管Q2截止，同时发出PWM控制信号驱动开关管Q1工作：在PWM高电平期间，开关管Q1导通，放电电流流经开关管Q1、电感L1和镍碳超级电容器E1，电感L1不断的积蓄电能；在PWM低电平期间，开关管Q1截止，放电电流从镍碳超级电容器E1正极由母排流向可充电电池，再流经二极管D2、电感L1、电流互感器P后回到镍碳超级电容器E1，可充电电池吸收镍碳超级电容器E1放电时放出的能量。

本发明镍碳超级电容器活化装置采用的技术方案是：直流充电电源的两端并接可充电电池，可充电电池通过母排并联n个活化单元，每个活化单元均经通讯总线连接PC机；单个所述活化单元包括镍碳超级电容器E1和MCU，每个MCU内置有电压检测单元、电流检测单元、PWM信号控制单元和通讯接口，MCU通过PWM信号控制端口连接开关管Q1、Q2 的控制极，开关管Q1的输入端分别与镍碳超级电容器E1的阳极、母排的正极、二极管D1的输出端并接，镍碳超级电容器E1的阴极与电流互感器P输入端相连，电流互感器P的输出端与电感L1一端相连，电感L1的另一端分别并接开关管Q1的输出端、开关管Q2的输入端、二极管D1的输入端以及二极管D2输出端；二极管D1的输入端串接二极管D2的输出端；开关管Q2的输出端与二极管D2的输入端以及母排的负极相连。

本发明具有的有益效果是：

1、由于是由安装在PC机中的活化管理系统控制n个活化单元的工作状态（充电、放电），因此可使n/2个活化单元处于放电状态，n/2个活化单元处于充电，这样所需电网的功率降低，从而降低充电装置对电网的冲击作用。