一种超级电容器组的充电控制方法

本发明属于超级电容器，特别涉及一种超级电容器组的充电控制方法。

背景技术：

1、串联超级电容器组的循环使用寿命远远不及单体超级电容器的循环使用寿命，也达不到厂商标称值。造成这一现象的主要原因就在于串联超级电容器组内各个超级单体电容器容量的不一致。超级电容器的单体工作电压不高，大多在1v到4v之间，为了达到一定的电压、功率和能量等级，混合动力车用超级电容器需要将多个单体电容串联使用。由于制造误差等因素的存在，单体电容在初始容量、电压、内阻、运行温度以及湿度等因素方面会存在差异。因此，在使用过程中，对某些储存容量或者荷电量较高或较低的单体电容来说，即使流过每个单体电容的电流相同，也会造成其过充电或者过放电现象的发生，严重时会直接损坏电容。在充电过程中，电量较高的单体电容首先被充满，而其他单体则未被充满。若继续对该超级电容器组进行整体充电，则会造成先被充满的单体电容产生过充电现象；若停止对电容器组充电，又会造成其他电容器出现电量没有充满的现象，从而影响整个超级电容器组的可用容量。如果不对其加以适当的管理，最终会严重影响超级电容器组的安全性能和使用寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供了一种超级电容器组的充电控制方法，其能够在超级电容器组充电过程中，对各单体电容器的电容进行调节，使各单体电容器的电容量实现均衡，从而提高超级电容器组的安全性能和使用寿命。

2、本发明还有一个目的是，根据单体电容器的soc和环境温度对单体电容器的电容的调节值进行补偿，从而进一步提高各单体电容器的电容量的均衡效果。

3、本发明提供的技术方案为：

4、一种超级电容器组的充电控制方法，包括：

5、将单体电容器的电压与超级电容器组中单体电容器的平均电压的差值△v和充电电流i作为模糊控制模型的输入量进行模糊分级；将对应的单体电容器的电容量差值△c作为模糊控制模型的输出量进行模糊分级，并建立隶属度函数；

6、在超级电容器组充电过程中，获取实时的充电电流i及单体电容器i的电压与超级电容器组中单体电容器的平均电压的差值△vi输入模糊控制模型，模糊控制模型输出单体电容器i的电容量差值△ci；

7、根据电容量差值△ci对单体电容器i进行充电或放电。

8、优选的是，建立隶属度函数时，两端选择梯形隶属度函数，其余选择三角形隶属度函数。

9、优选的是，在模糊控制模型中，单体电容器的电压与平均电压的差值△v分为9级，模糊论域为[0,130]，充电电流分为6级，模糊论域为[20,120]。

10、优选的是，在模糊控制模型中，单体电容器的电容量差值△c分为7级，模糊论域为[0,350]。

11、优选的是，以△ci为电容调节量对单体电容器i进行充电或放电。

12、优选的是，所述的超级电容器组的充电控制方法，还包括：

13、根据超级电容器组周围环境温度和单体电容器i的soc对△ci进行补偿，得到电容调节量δci′，按照电容调节量δci′对单体电容器i进行充电或放电。

14、优选的是，当环境温度t＝20℃～25℃时：

15、如果单体电容器i的soc≤30％，则：

16、δci′＝δci；

17、如果单体电容器i的soc＞30％，则：

18、δci′＝(1-α)δci；

19、其中，α表示调节系数，α的取值范围为0.02～0.03。

20、优选的是，当环境温度t＜20℃时：

21、如果单体电容器i的soc≤30％，则：

22、

23、如果单体电容器i的soc＞30％，则：

24、

25、其中，t0表示温度的标准值，soc0表示soc的标准值。

26、优选的是，当环境温度t＞25℃时：

27、如果单体电容器i的soc≤30％，则：

28、

29、如果单体电容器i的soc＞30％，则：

30、

31、其中，t0表示温度的标准值，soc0表示soc的标准值。

32、优选的是，t0＝25℃，soc0＝30％。

33、本发明的有益效果是：

34、本发明提供的超级电容器组的充电控制方法，能够在超级电容器组充电过程中，对各单体电容器的电容进行调节，使各单体电容器的电容量实现均衡，从而提高超级电容器组的安全性能和使用寿命。

35、本发明提供的超级电容器组的充电控制方法，根据单体电容器的soc和环境温度对单体电容器的电容的调节值进行补偿，从而进一步提高各单体电容器的电容量的均衡效果。

技术特征：

1.一种超级电容器组的充电控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的超级电容器组的充电控制方法，其特征在于，建立隶属度函数时，两端选择梯形隶属度函数，其余选择三角形隶属度函数。

3.根据权利要求2所述的超级电容器组的充电控制方法，其特征在于，在模糊控制模型中，单体电容器的电压与平均电压的差值△v分为9级，模糊论域为[0,130]，充电电流分为6级，模糊论域为[20,120]。

4.根据权利要求3所述的超级电容器组的充电控制方法，其特征在于，在模糊控制模型中，单体电容器的电容量差值△c分为7级，模糊论域为[0,350]。

5.根据权利要求3或4所述的超级电容器组的充电控制方法，其特征在于，以△ci为电容调节量对单体电容器i进行充电或放电。

6.根据权利要求3或4所述的超级电容器组的充电控制方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的超级电容器组的充电控制方法，其特征在于，当环境温度t＝20℃～25℃时：

8.根据权利要求7所述的超级电容器组的充电控制方法，其特征在于，当环境温度t＜20℃时：

9.根据权利要求8所述的超级电容器组的充电控制方法，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的超级电容器组的充电控制方法，其特征在于，t0＝25℃，soc0＝30％。

技术总结
本发明公开了一种超级电容器组的充电控制方法，包括：将单体电容器的电压与超级电容器组中单体电容器的平均电压的差值△V和充电电流I作为模糊控制模型的输入量进行模糊分级；将对应的单体电容器的电容量差值△C作为模糊控制模型的输出量进行模糊分级，并建立隶属度函数；在超级电容器组充电过程中，获取实时的充电电流I及单体电容器i的电压与超级电容器组中单体电容器的平均电压的差值△V<subgt;i</subgt;输入模糊控制模型，模糊控制模型输出单体电容器i的电容量差值△C<subgt;i</subgt;；根据电容量差值△C<subgt;i</subgt;对单体电容器i进行充电或放电。

技术研发人员：张忠洋,孙晓帮,臧庆一,刘翔
受保护的技术使用者：辽宁工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16