[实用新型]一种锂离子电容器的管理模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电源管理模块，具体是一种锂离子电容器的管理模块。

背景技术

由于锂离子电池的生产工艺限制，锂离子电池单体之间存在容量、电压、内阻等等的不一致，即使在同一批电池中也会存在差异。另外，即使是电池组在出厂的时候一致性比较好，在以后的使用过程中，这种不一致会随着电池组的循环次数的增加而增加。锂离子电池组中，单体不一致会造成电池组无法发挥最大容量，而且会极大地缩短电池组的使用寿命。另外，由于锂离子电池的特殊性，在使用中如果发生过充、过放及过流等，会对电池造成不可逆的损坏，甚至造成安全事故。所以，锂离子电池组在使用之前，首先要解决的问题之一就是对电池组的管理。

电池管理系统的主要作用是检测并保护电池，提高其使用效率和使用寿命，从而提高使用电池的设备年限。

电池管理系统为满足电池使用的要求需要具有如下功能：（1）高精度的单电池电压快速采集及处理。（2）较高精度的电池组电压和电流快速采集及处理。（3）充电过压（高于电压上限值）及放电过压（低于电压下限值）保护。（4）充电及放电过电流保护；其电流的大小与SOC的关系趋势具体数字应根据试验标定。（5）电池箱内温度检测及过热保护。（6）电池组内的所有单体电池SOC与电压均衡。（7）与外部设备通信功能。

基于电池管理系统要具备的功能，系统应该包含的模块有：用于消除电池组各单体电池电量不一致的均衡电路模块；用于电池电压、电流和温度测量的测量模块；用于实现模块间通信的接口模块；负责对系统中各个模块的数据进行处理和监控的管理模块；用于人机交互的人机接口模块，以及电池的保护模块等。

随着科学技术的进步和环境保护的需求，超级电容器因其容量大、寿命长、放电速度快、工作温度范围宽、可以串并联使用等优点，在电动汽车、智能微网等领域得到广泛关注。

单体超级电容器的额定电压低，为获得较高电压，因此需要许多单体超级电容器进行串联使用。然而，各单体超级电容器由于内部结构特殊性复杂，工艺上很难保证很高的一致性，因此存在容量偏差、漏电流偏差和ESR的不一致，这些原因都会导致各单体超级电容器充电电压不均衡，如果不采取必要均压措施，会导致整个电容器模组的储能效率降低。另外，过高的电压、温度都会降低超级电容器的寿命。因此，超级电容器模组管理系统对于提高超级电容器的使用寿命和储能效率是十分必要的。

超级电容器模组管理系统应具有对超级电容器模组的单体电压与温度等信息的检测、电压均衡、过压与过流保护和数据通信等功能。

锂离子电容器是一种新兴的新能源储能器件，是采用锂离子电池和超级电容器混合结构，其正极采用超级电容器的正极，负极采用锂离子电池的负极结构，兼具超级电容器的高功率密度（其功率密度远大于铅酸蓄电池）、长寿命特性和锂离子电池高能量密度的特性。本身具有很高的电压保持能力，常温25℃放置3个月，电压下降≤5%；宽使用温度范围（-40℃~70℃）的运行安全性、可靠性。因此，应该综合锂离子电池管理系统和超级电容器的管理模块设计出锂离子电容器的管理模块，才能够让锂离子电容器更好地发挥其功效。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种锂离子电容器的管理模块，该管理模块采集、判断锂离子电容器模组中电芯的电压是否异常，并将电压、温度等信号传输给外部控制器进行处理，可使锂离子电容器模组能够长时间稳定安全的运行。

为解决以上技术问题，本实用新型所述锂离子电容器的管理模块，包括

连接锂离子电容器模组的电芯正、负极，检测每个电芯的电压的信号输入端；

连接外部控制器，将电压、温度信号传输给外部控制器的信号输出端；

用于采集锂离子电容器模组中的温度信号并通过信号输出端传输给外部控制器的温度输出端；

用于采集锂离子电容器模组中各个电芯的电压并输出，防止各个电芯的电压出现过压或欠压的情况的电压采集模块；

用于采集锂离子电容器模组中各个电芯的电压并做出判断，再决定是否起电压均衡作用的电压均衡模块；

将电压采集模块和电压均衡模块输出的信号转换为外部控制器可处理的信号的逻辑控制模块；

用于将经过逻辑控制模块处理后的信号向外部控制器传输的通信模块；

用于将来自于锂离子电容器的直流电经过转换后为整个管理模块供电的系统供电模块。

进一步地，所述管理模块还包括用于对锂离子电容器模组中电芯进行放电处理的耗电部件。