專利名稱：一種車載超級電容管理系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種車載超級電容管理系統(tǒng)及方法，屬于新能源車輛技術領域。
背景技術：
現有汽車工業(yè)中，燃油車仍然占絕對多數。然而燃油汽車的大量應用，引發(fā)了嚴重的環(huán)境污染、全球氣候變暖和人類生存的危機；由于燃油汽車的大量應用，導致了地球石油資源的迅速遞減，以致最終枯竭。因此，新能源汽車的發(fā)展勢在必行。在新能源汽車中，無論是純電動或者混合動力車輛，大都是以動力電池、燃料電池、超級電容或者兩者混用作為動力源，以電動機為驅動裝置的。但由于動力電池和燃料電池在安全性、壽命、續(xù)駛里程方面沒有重大突破，再加上充電服務設施以及相應標準、法律法規(guī)不健全，目前以電池為動力源的純電動或混合動力車發(fā)展速度較慢。超級電容以其在功率、壽命、相對安全方面的相對 優(yōu)勢已在混合動力車中普遍應用。超級電容作為動力源是混合動力車上核心零部件，其安全性、一致性、可靠性等問題直接影響著整車的安全性和整個生命周期的成本。超級電容系統(tǒng)，有多個電容模塊串并聯(lián)組成，單個電容模塊有多個電容單體串聯(lián)組成，模塊內有負責監(jiān)測單體是否過壓的控制單元，對外輸出過壓信號。若電容系統(tǒng)一致性不好，在整車行駛過程中，會導致電壓偏高的電容模塊過充，以至發(fā)生漏液，直接和間接產生的危害，嚴重威脅整車及人身安全。若電容系統(tǒng)在過溫或者溫差過大條件下使用，將會嚴重影響整個電容系統(tǒng)的一致性和造成電容壽命的衰減，使整個壽命周期內的電容的成本相應增加。目前市場上的超級電容監(jiān)控模塊，要么只是簡單的對電容模塊內單體過壓信號輸出，并不能有效檢測模塊過壓、模塊壓差以及溫差等告警或者故障信息，很難保證系統(tǒng)的安全性、可靠性，長遠角度考慮，也很難降低成本。要么過于復雜，類似于電池管理系統(tǒng)，對超級電容模組的所有信息都進行監(jiān)控，造成整個管理系統(tǒng)比較復雜，成本高，可靠性低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種車載超級電容管理系統(tǒng)及方法，以解決目前車載電容系統(tǒng)只是簡單的對電容模塊內單體過壓信號輸出，并不能有效檢測模塊過壓、模塊壓差以及溫差等告警或者故障信息，造成的車載電容的安全性和可靠性低的問題。本發(fā)明為解決上述技術問題而提供一種車載超級電容管理系統(tǒng)，該電容管理系統(tǒng)包括電壓檢測模塊、溫度檢測模塊、控制器和報警模塊，電壓檢測模塊和溫度檢測模塊的輸出端都與控制器的輸入端相連，電壓檢測模塊的輸入端用于與車載電容中的各個電容模塊相連，溫度檢測模塊的輸入端用于與車載電容中的各個電容模塊上的溫度傳感器相連，控制器的輸出端控制連接報警模塊，控制器中設置有比較單元，用于檢測車載電容中各個電容模塊是否出現過壓、過溫、壓差過大、或者溫差過大的現象，當系車載超級電容統(tǒng)出現過壓、過溫、壓差過大、或者溫差過大時進行報警。所述的控制器的輸入端還連接有負責監(jiān)測單體是否過壓的控制單元，當控制器檢測到控制單元有過壓信號時，控制器控制報警器發(fā)出報警信號。所述的控制器上還設置有CAN通訊接口，控制器通過該CAN通訊接口用于與整車控制器的CAN網絡通訊連接。所述的控制器在控制報警器發(fā)出報警信號時可以根據過壓、過溫、壓差、或者溫差超出標準不同的幅度而發(fā)出不同級別的報警。所述的控制器的輸出端還控制連接有顯示模塊，用于顯示報警信息。本發(fā)明為解決上述技術問題還提供了一種車載超級電容管理方法，該車載超級電容管理方法的步驟如下
1).實時采集車載超級電容中的各個電容模塊的電壓和溫度，并計算出每個電容模塊相應的壓差和溫差；
2).將采集到的各個電容模塊電壓和溫度分別與電容模塊的標準電壓和標準溫度進行比較，判斷是否有電容模塊出現過壓或過溫現象，并將計算出的各個電容模塊的壓差和溫差分別與標準的壓差和溫差進行比較，判斷是否有電容模塊出現壓差過大或溫差過大的現象；
3).當有電容模塊出現上述任一種情況時，發(fā)出報警信息，提醒駕乘人員對該超級電容進行降功率或者停車檢查，以實現對超級電容系統(tǒng)的保護。所述的管理方法中還需要判斷是否有電容模塊中的單體電容出現過壓現象，如果出現單體電容過壓現象，同樣也需要發(fā)出報警信號。當判斷到有電容模塊出現需要報警的情況時，可通過CAN總線將該報警信息傳輸到整車控制器的CAN網絡中。所述的步驟3)中在發(fā)出報警信息時，可以根據過壓、過溫、壓差、或者溫差超出標準不同的幅度而發(fā)出不同級別的報警。所述的報警信息內容可以顯示出來，供駕乘人員進行后續(xù)處理。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過利用帶電壓檢測模塊、溫度檢測模塊和控制器的車載電容管理系統(tǒng)，實現對電容模塊電壓、模塊溫度及過壓信號的采集，并經過內部計算，當車載超級電容出現過壓、過溫、壓差過大、或者溫差過大時進行報警，提醒駕駛員及時采取處理措施，從而保證車載電容的一致性、安全性和可靠性，延長車載電容壽命，降低成本。


圖I是本發(fā)明車載電容系統(tǒng)實施例一的結構 圖2是本發(fā)明車載電容管理系統(tǒng)實施例二的結構 圖3是本發(fā)明的車載電容管理系統(tǒng)的工作流程 圖4是本發(fā)明實施例二的車載電容管理系統(tǒng)的工作流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步說明。本發(fā)明的一種車載超級電容管理系統(tǒng)的實施例一
如圖I所示，本發(fā)明的車載電容裝置包括N個電容模塊和一個電容管理系統(tǒng)，每個電容模塊內設置有負責監(jiān)測單體是否過壓的控制單元，電容管理系統(tǒng)包括電壓檢測單、溫度檢測單元和控制器，電壓檢測單元和溫度檢測單元的輸入端分別與N個電容模塊相連，用于實時檢測這N個電容模塊的電壓值和溫度值，電壓檢測單元和溫度檢測單元的輸出端都與控制器相連，控制器設置有比較單元，比較單元中預設有這N個電容模塊的標準電壓值和標準溫度值，控制器將采集到的電容模塊的電壓值和溫度值分別與比較單元中預設的標準電壓值和溫度值進行比較，控制器根據比較結果發(fā)出相應的控制信號，控制器上設置有CAN通訊接口，用于通過CAN網絡與整車對接，控制器上還連接報警模塊，一旦有電容模塊的電壓或溫度超過其設定的標準值，控制器控制報警模塊發(fā)出相應的報警信號，也可以通過其CAN通訊接口與車載管理器連接，電容管理系統(tǒng)的輸出端通過其CAN通訊接口與車載管理器通信連接，車載管理器控制整車運行。本發(fā)明的一種車載超級電容管理系統(tǒng)的實施例二
該車載電容系統(tǒng)由16個電容模塊串并組成，總電壓為384伏，單個模塊電壓為48伏，其中單個電容模塊有18個電容單體串聯(lián)組成，單個電容電壓為2. 7伏，單個電容模塊內有負責檢測單體是否過壓的控制單元，電容管理系統(tǒng)包括電壓檢測單、溫度檢測單元和控制器，電壓檢測單元和溫度檢測單元的輸入端分別與16個電容模塊相連，控制器設置有比較單元，比較單元中預設有這16個電容模塊的標準電壓值為49伏，標準溫度值為60°C，電容模塊標準壓差為4伏，標準溫差為8°C，控制器根據采集到的電容模塊的電壓值和溫度值分別計算每個電容模塊的壓差和溫差，控制器將采集到的電容模塊的電壓值和溫度值分別與比較單元中預設的標準電壓值和溫度值進行比較，并通過CAN網絡與整車控制器對接.在系統(tǒng)運行時，CMS系統(tǒng)負責檢測超級電容系統(tǒng)電壓和溫度信息，并作內部判斷和邏輯計算。當CMS系統(tǒng)檢測某個模塊電壓高于49伏、或者模塊溫度高于60°C、或者模塊壓差大于4伏、或者模塊溫差大于8°C時，CMS發(fā)出一級告警,將信息通知整車控制器,并在儀表顯示，整車控制器接到報警信息后，進行功率限制，將功率降至電容系統(tǒng)原來輸出能力的50%。當上述報警取消時，恢復電源系統(tǒng)動力輸出能力。當CMS系統(tǒng)檢測某個模塊電壓高于50伏、或者模塊溫度高于65°C、或者模塊壓差大于5伏、或者模塊溫差大于10°C、或者CMS檢測到單體過壓信號時，CMS發(fā)出二級告警，并將信息通知整車，并在儀表顯示，整車接到告警信息后，立即停車，通知駕駛員逐條排查原因，并做維護，無故障后再運行，其具體流程如圖3和圖4所示。本發(fā)明的一種車載超級電容管理方法的實施例
我們以由16個電容模塊串并組成的車載超級電容系統(tǒng)為例來詳細說明本發(fā)明的車載超級電容管理方法，該電容系統(tǒng)的總電壓為384伏，單個模塊電壓為48伏，其中每個電容模塊有18個電容單體串聯(lián)組成，每個電容單體的電壓為2. 7伏，這16個電容模塊的標準電壓值為49伏，標準溫度值為60°C,電容模塊標準壓差為4伏，標準溫差為8°C，每個電容模塊內有負責檢測單體是否過壓的控制單元，該車載超級電容管理方法的具體步驟如下
I.實時采集16個電容模塊的電壓和溫度，并將采集到的各個電容模塊電壓和溫度進行比較分別計算每個電容模塊的壓差和溫差。2.將采集到的各個電容模塊電壓和溫度分別與這16個電容模塊的標準電壓值為9伏和標準溫度值60°C進行比較，判斷是否有電容模塊是否出現過壓或過溫的現象，同時將計算得到的每個電容模塊的壓差和溫差分別與電容模塊標準壓差4伏標準溫差為8°C進行比較，判斷是否有電容模塊的壓差或溫差超過其標準值，并檢測是否有單體過壓的信號。3.當有電容模塊出現上述任一種情況時，例如某個模塊電壓高于49伏、或者模塊溫度高于60°C、或者模塊壓差大于4伏、或者模塊溫差大于8°C時，發(fā)出一級告警，將信息通知整車控制器，并在儀表顯示，整車控制器接到報警信息后，進行功率限制，將功率降至電容系統(tǒng)原來輸出能力的50%，當上述報警取消時，恢復電源系統(tǒng)動力輸出能力；如果檢 測某個模塊電壓高于50伏、或者模塊溫度高于65 °C、或者模塊壓差大于5伏、或者模塊溫差大于10°C、或者CMS檢測到單體過壓信號時，CMS發(fā)出二級告警，并將信息通知整車，并在儀表顯示，整車接到告警信息后，立即停車，通知駕駛員逐條排查原因，并做維護，無故障后再運行，其具體流程如圖3和圖4所示。
權利要求
1.一種車載超級電容管理系統(tǒng)，其特征在于該電容管理系統(tǒng)包括電壓檢測模塊、溫度檢測模塊、控制器和報警模塊，電壓檢測模塊和溫度檢測模塊的輸出端都與控制器的輸入端相連，電壓檢測模塊的輸入端用于與車載電容中的各個電容模塊相連，溫度檢測模塊的輸入端用于與車載電容中的各個電容模塊上的溫度傳感器相連，控制器的輸出端控制連接報警模塊，控制器中設置有比較單元，用于檢測車載電容中各個電容模塊是否出現過壓、過溫、壓差過大、或者溫差過大的現象，當系車載超級電容統(tǒng)出現過壓、過溫、壓差過大、或者溫差過大時進行報警。
2.根據權利要求I所述的車載超級電容管理系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器的輸入端還連接有負責監(jiān)測單體是否過壓的控制單元，當控制器檢測到控制單元有過壓信號時，控制器控制報警器發(fā)出報警信號。
3.根據權利要求2所述的車載超級電容管理系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器上還設置有CAN通訊接口，控制器通過該CAN通訊接口用于與整車控制器的CAN網絡通訊連接。
4.根據權利要求3所述的車載超級電容管理系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器在控制報警器發(fā)出報警信號時可以根據過壓、過溫、壓差、或者溫差超出標準不同的幅度而發(fā)出不同級別的報警。
5.根據權利要求4所述的車載超級電容管理系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器的輸出端還控制連接有顯示模塊，用于顯示報警信息。
6.一種車載超級電容管理方法，其特征在于該車載超級電容管理方法的步驟如下 1).實時采集車載超級電容中的各個電容模塊的電壓和溫度，并計算出每個電容模塊相應的壓差和溫差； 2).將采集到的各個電容模塊電壓和溫度分別與電容模塊的標準電壓和標準溫度進行比較，判斷是否有電容模塊出現過壓或過溫現象，并將計算出的各個電容模塊的壓差和溫差分別與標準的壓差和溫差進行比較，判斷是否有電容模塊出現壓差過大或溫差過大的現象； 3).當有電容模塊出現上述任一種情況時，發(fā)出報警信息，提醒駕乘人員對該超級電容進行降功率或者停車檢查，以實現對超級電容系統(tǒng)的保護。
7.根據權利要求6所述的車載超級電容管理方法，其特征在于所述的管理方法中還需要判斷是否有電容模塊中的單體電容出現過壓現象，如果出現單體電容過壓現象，同樣也需要發(fā)出報警信號。
8.根據權利要求7所述的車載超級電容管理方法，其特征在于當判斷到有電容模塊出現需要報警的情況時，可通過CAN總線將該報警信息傳輸到整車控制器的CAN網絡中。
9.根據權利要求8所述的車載超級電容管理方法，其特征在于所述的步驟3)中在發(fā)出報警信息時，可以根據過壓、過溫、壓差、或者溫差超出標準不同的幅度而發(fā)出不同級別的報警。
10.根據權利要求9所述的車載超級電容管理方法，其特征在于所述的報警信息內容可以顯示出來，供駕乘人員進行后續(xù)處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車載超級電容管理系統(tǒng)及方法，該電容管理系統(tǒng)包括電壓檢測模塊、溫度檢測模塊、控制器和報警模塊，電壓檢測模塊和溫度檢測模塊的輸出端都與控制器的輸入端相連，電壓檢測模塊進而溫度檢測模塊的輸入端用于與車載電容中的各個電容模塊相連，控制器的輸出端控制連接報警模塊，控制器中設置有比較單元，用于檢測車載電容中各個電容模塊是否出現過壓、過溫、壓差過大、或者溫差過大的問題。本發(fā)明能夠實現當車載電容出現過壓、過溫、壓差過大、或者溫差過大時進行報警，提醒駕駛員及時采取處理措施，從而保證車載電容的一致性、安全性、可靠性，延長車載電容壽命，降低成本。
文檔編號B60L11/18GK102729835SQ20121018244
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月5日 優(yōu)先權日2012年6月5日
發(fā)明者游祥龍, 郭忠杰 申請人:鄭州宇通客車股份有限公司