[发明专利]一种超级电容动态充放电控制方法和装置

摘要

本发明公开了一种超级电容动态充放电控制方法和装置，通过实时监测超级电容器组的荷电状态和双向DC/DC变换器两端电压电流变化，实现超级电容充放电的动态控制调节，提高了超级电容储能装置充放电效率、使用寿命和工作可靠性；一方面根据超级电容的荷电状态，实现超级电容充放电策略的动态选择，以提高超级电容充放电利用率和使用安全；另一方面通过对双向DC/DC变换器两端电压电流的测量，实现超级电容充放电时的电压电流反馈控制，提高储能装置工作可靠性。

主权项

一种超级电容动态充放电控制装置，其特征在于，包括：超级电容储能装置、HV1霍尔电压传感器(2)、HV2霍尔电压传感器(7)、HC1霍尔电流传感器(5)、HC2霍尔电流传感器(8)、继电器开关部分和充放电控制部分；超级电容储能装置包括超级电容器组(1)和双向DC/DC变换器(6)；充放电控制部分包括SOC检测模块(12)、充放电状态选择模块(13)、第一选择开关(14)、充电策略选择模块(15)、第二选择开关(16)、放电策略选择模块(23)、第一减法器(17)、第二减法器(19)、第三减法器(21)、第四减法器(24)、第五减法器(26)、第一PI控制器(18)、第二PI控制器(20)、第三PI控制器(22)、第四PI控制器(25)、第五PI控制器(27)、PWM调制模块(28)、驱动模块(29)、超级电容保护模块(30)、第三选择开关(31)、充电驱动闭锁(32)和放电驱动闭锁(33)；继电器开关部分包括Q1继电器开关(4)、Q2继电器开关(9)、Q3继电器开关(11)、R1电阻(3)、R2电阻(10)、第一继电器驱动(34)和第二继电器驱动(40)；其中，所述双向DC/DC变换器(6)两端分别为低压侧和高压侧，其中，低压侧的一端通过R1电阻(3)与Q1继电器开关(4)的并联结构连接到超级电容器组(1)，另一端直接与超级电容器组(1)连接，双向DC/DC变换器(6)高压侧的一端通过Q2继电器开关(9)串联R2电阻(10)再与Q3继电器开关(11)相并联的结构连接于应用环境的直流母线，另一端直接连接于应用环境的直流母线；所述HV1霍尔电压传感器(2)并接在超级电容器组(1)两端，HC1霍尔电流传感器(5)串接在双向DC/DC变换器(6)的低压侧和R1电阻(3)与Q1继电器开关(4)的并联结构之间，所述HV2霍尔电压传感器(7)并接在双向DC/DC变换器(6)高压侧、HC2霍尔电流传感器(8)串接在双向DC/DC变换器(6)的高压侧和Q2继电器开关(9)串联R2电阻(10)再与Q3继电器开关(11)相并联的结构之间；所述SOC检测模块(12)输入端与HV1霍尔电压传感器(2)输出端相连接，充放电状态选择模块(13)两个输入端分别连接SOC检测模块(12) 的输出端和HV2霍尔电压传感器(7)的输出端，第一选择开关(14)的输入端A0与充放电状态选择模块(13)输出端相连，第一选择开关(14)输出端A1与充电策略选择模块(15)输入端相连，第一选择开关(14)输出端A2与放电策略选择模块(23)输入端相连，充电策略选择模块(15)输出端与第二选择开关(16)输入端B0相连，第二选择开关(16)输出端B1与第一减法器(17)正输入相连，第一减法器(17)负输入与HC1霍尔电流传感器(5)输出端相连，第一减法器(17)输出与第一PI控制器(18)输入端相连，第二选择开关(16)输出端B2与第二减法器(19)正输入相连，第二减法器(19)负输入与HV1霍尔电压传感器(2)输出端相连，第二减法器(19)输出与第二PI控制器(20)输入端相连，第二PI控制器(20)输出端与第三减法器(21)正输入相连，第三减法器(21)负输入与HC1霍尔电流传感器(5)输出端相连，第三减法器(21)输出与第三PI控制器(22)输入端相连，放电策略选择模块(23)输出端与第四减法器(24)正输入相连，第四减法器(24)负输入与HV2霍尔电压传感器(7)输出端相连，第四减法器(24)输出与第四PI控制器(25)输入端相连，第四PI控制器(25)输出端与第五减法器(26)正输入相连，第五减法器(26)负输入与HC2霍尔电流传感器(8)输出端相连，第五减法器(26)输出与第五PI控制器(27)输入端相连，PWM调制模块(28)三个输入端分别与第一PI控制器(18)、第三PI控制器(22)、第五PI控制器的(27)的输出端相连，超级电容保护模块(30)输入端与HV1霍尔电压传感器(2)输出端相连，超级电容保护模块(30)输出端与第三选择开关(31)输入端C0相连，第三选择开关(31)输出端C1与充电驱动闭锁(32)相连，第三选择开关(31)输出端C2与放电驱动闭锁(33)相连，驱动模块(29)输入端分别连接PWM调制模块(28)、充电驱动闭锁(32)、放电驱动闭锁(33)，驱动模块(29)输出端连接双向DC/DC变换器(6)。