一种超级电容模组寿命延长的控制方法

摘要

本发明公开了一种超级电容模组寿命延长的控制方法，具体包括如下步骤：步骤1：设备的基本处理和相关自检，步骤2：被动均压调节，步骤3：主动均压调节，步骤4：单体电压控制，本发明涉及超级电容技术领域。该超级电容模组寿命延长的控制方法，对电容器进行容量筛选，确保组成模组的电容器恒流充电时电压均衡，为了消除电容器自放电影响，每个电容器并联一定阻值电阻，使得每个电容器自放电达到一致，从而带电存储一段时间后的电容器电压相同，避免了反复充放电后的电容器压差变大，保证了压差一致，进而提高了模组寿命，主动均压电路中的电阻能够有效保证超级电容模组各个电容间的压差在长期反复充放电后保证一致。

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容技术领域，具体为一种超级电容模组寿命延长的控制方法。

背景技术

两个相互靠近的导体，中间夹一层不导电的绝缘介质，这就构成了电容器。当电容器的两个极板之间加上电压时，电容器就会储存电荷。电容器的电容量在数值上等于一个导电极板上的电荷量与两个极板之间的电压之比。电容器在调谐、旁路、耦合、滤波等电路中起着重要的作用。晶体管收音机的调谐电路要用到它，彩色电视机的耦合电路、旁路电路等也要用到它。随着电子信息技术的日新月异，数码电子产品的更新换代速度越来越快，以平板电视、笔记本电脑、数码相机等产品为主的消费类电子产品产销量持续增长，带动了电容器产业增长。超级电容器又叫双电层电容器、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应。

随着经济的发展越来越快，超级电容模组越来越多的在生产中投入使用，传统的超级电容模组在长时间使用时，控制方法较为单一，往往因为内部每个独立电容的压差不等导致充分电次数降低，严重影响超级电容模组的整体使用寿命。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种超级电容模组寿命延长的控制方法，解决了超级电容模组在长时间使用时，控制方法较为单一，往往因为内部每个独立电容的压差不等导致充分电次数降低，严重影响超级电容模组整体使用寿命的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种超级电容模组寿命延长的控制方法，具体包括如下步骤：

步骤1：设备的基本处理和相关自检：设备元器件被正式安装控制前，测量观察和确定各个实际电容的电压电流等实际物理量，并且将相关物理量及时保存记录；

步骤2：被动均压调节：对电容器进行筛选，选用恒流充电时电压相等的电容构成相关模组，同时，在每个电容器的两端都并联一个30-200Ω电阻，然后对每个电容器工作时的漏电电流进行全面监测，将每个时间点的测量值全面记载；

步骤3：主动均压调节：在构成电容模组的每个电容器两端并联一个均压电路，使用电压比较器，电压比较器的设定值为2.5-2.7V，当电容器单体电压低于设定值时，放电电路不工作，电容器单体电压超过设定值时，电压比较器一端导通，将放电电阻并联到电容器单体两端，使电容器通过电阻放电，因此使单体电压下降；而当电压降至设定值以下时，电压比较器切换至另一侧，则电容器单体与电阻断开不再放电；

步骤4：单体电压控制：对电容模组的单体电压进行监测，当电容中的单体电压升高后，对其放电，降低电压，反之，升高其电压；

步骤5：过压报警：在单体电容两端并联一个过压报警回路，使用电压比较器，过压回路电压比较器电压设定值比均压电压比较器设定值高0.1-0.2V，当电容器单体电压低于设定值时，过压报警电路不工作，电容器单体电压超过设定值时，电压比较器一端导通，导通信号通过光耦输出过压报警信号。

步骤6：极性防反接：整个超级电容模块配备防反接回路，当模组充电正负极接反时，电路启动，发出报警信号。

优选的，所述步骤1中，设备元器件使用前进行逐个检测。

优选的，所述步骤2中，电容器构成模组时，对每个电容器进行标号管理。

优选的，所述步骤2中，对电容器与电阻构成的独立电路进行逐个检测。

优选的，所述步骤2中，对电容器进行逐个操作，区分成相同数量的若干独立工作组。

优选的，所述步骤3中，电压比较器的设定值在接入电路前应当设置完毕。

优选的，所述步骤3中，电压比较器在使用前应当检测。

优选的，所述步骤5中，报警电路应当独立供电。

(三)有益效果

本发明提供了一种超级电容模组寿命延长的控制方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：

(1)、该超级电容模组寿命延长的控制方法，通过步骤1：设备的基本处理和相关自检：设备元器件被正式安装控制前，测量观察和确定各个实际电容的电压电流等实际物理量，并且将相关物理量及时保存记录；步骤2：被动均压调节：对电容器进行筛选，选用恒流充电时电压相等的电容构成相关模组，同时，在每个电容器的两端都并联一个30-200Ω电阻，然后对每个电容器工作时的漏电电流进行全面监测，将每个时间点的测量值全面记载，通过步骤1和步骤2的设置，对电容器进行容量筛选，确保组成模组的电容器恒流充电时电压均衡，并联电阻为了消除自放电影响，使得每个电容器自放电达到一致，从而带电存储一段时间后的电容器电压相同，避免了反复充放电后的电容器压差变大，保证了压差一致，进而提高了模组寿命。

(2)、该超级电容模组寿命延长的控制方法，通过步骤3：主动均压调节：在构成电容模组的每个电容器两端并联一个均压电路，使用电压比较器，电压比较器的设定值为2.5-2.7V，当电容器单体电压低于设定值时，放电电路不工作，电容器单体电压超过设定值时，电压比较器一端导通，将放电电阻并联到电容器单体两端，使电容器通过电阻放电，因此使单体电压下降；而当电压降至设定值以下时，电压比较器切换至另一侧，则电容器单体与电阻断开不再放电，通过步骤3的设置，主动均压电路中的电阻能够有效保证超级电容模组各个电容间的压差在长期反复充放电后保证一致，避免了个别电容器电压超过额定电压，保证了电路的安全性，提高了超级电容器模组的寿命。

(3)、该超级电容模组寿命延长的控制方法，通过步骤4：单体电压控制：对电容模组的单体电压进行监测，当电容中的单体电压升高后，对其放电，降低电压，反之，升高其电压；步骤5：过压报警：在单体电容两端并联一个过压报警回路，使用电压比较器，过压回路电压比较器电压设定值比均压电压比较器设定值高0.1-0.2V，当电容器单体电压低于设定值时，过压报警电路不工作，电容器单体电压超过设定值时，电压比较器一端导通，导通信号通过光耦输出过压报警信号。步骤6：极性防反接：整个超级电容模块配备防反接回路，当模组充电正负极接反时，电路启动，发出报警信号，通过步骤4、步骤5和步骤6的联合设置，能够有效的在对超级电容模组进行安装和控制时，提高电容模组的整体安全性，避免因为个别电子元器件的安装和操作问题导致最终整体失误，有效的提高了操作控制时的可靠性。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附表，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅表1，本发明实施例提供三种技术方案：一种超级电容模组寿命延长的控制方法，具体包括以下实施例：

实施例1

步骤1：设备的基本处理和相关自检：设备元器件被正式安装控制前，测量观察和确定各个实际电容的电压电流等实际物理量，并且将相关物理量及时保存记录；

步骤2：被动均压调节：对电容器进行筛选，选用恒流充电时电压相等的电容构成相关模组，同时，在每个电容器的两端都并联一个30Ω电阻，然后对每个电容器工作时的漏电电流进行全面监测，将每个时间点的测量值全面记载；

步骤3：主动均压调节：在构成电容模组的每个电容器两端并联一个均压电路，使用电压比较器，电压比较器的设定值为2.5V，当电容器单体电压低于设定值时，放电电路不工作，电容器单体电压超过设定值时，电压比较器一端导通，将放电电阻并联到电容器单体两端，使电容器通过电阻放电，因此使单体电压下降；而当电压降至设定值以下时，电压比较器切换至另一侧，则电容器单体与电阻断开不再放电；

步骤4：单体电压控制：对电容模组的单体电压进行监测，当电容中的单体电压升高后，对其放电，降低电压，反之，升高其电压；

步骤5：过压报警：在单体电容两端并联一个过压报警回路，使用电压比较器，过压回路电压比较器电压设定值比均压电压比较器设定值高0.1V，当电容器单体电压低于设定值时，过压报警电路不工作，电容器单体电压超过设定值时，电压比较器一端导通，导通信号通过光耦输出过压报警信号。

步骤6：极性防反接：整个超级电容模块配备防反接回路，当模组充电正负极接反时，电路启动，发出报警信号。

实施例2

步骤1：设备的基本处理和相关自检：设备元器件被正式安装控制前，测量观察和确定各个实际电容的电压电流等实际物理量，并且将相关物理量及时保存记录；

步骤2：被动均压调节：对电容器进行筛选，选用恒流充电时电压相等的电容构成相关模组，同时，在每个电容器的两端都并联一个115Ω电阻，然后对每个电容器工作时的漏电电流进行全面监测，将每个时间点的测量值全面记载；

步骤3：主动均压调节：在构成电容模组的每个电容器两端并联一个均压电路，使用电压比较器，电压比较器的设定值为2.6V，当电容器单体电压低于设定值时，放电电路不工作，电容器单体电压超过设定值时，电压比较器一端导通，将放电电阻并联到电容器单体两端，使电容器通过电阻放电，因此使单体电压下降；而当电压降至设定值以下时，电压比较器切换至另一侧，则电容器单体与电阻断开不再放电；

步骤4：单体电压控制：对电容模组的单体电压进行监测，当电容中的单体电压升高后，对其放电，降低电压，反之，升高其电压；

步骤5：过压报警：在单体电容两端并联一个过压报警回路，使用电压比较器，过压回路电压比较器电压设定值比均压电压比较器设定值高0.15V，当电容器单体电压低于设定值时，过压报警电路不工作，电容器单体电压超过设定值时，电压比较器一端导通，导通信号通过光耦输出过压报警信号。

步骤6：极性防反接：整个超级电容模块配备防反接回路，当模组充电正负极接反时，电路启动，发出报警信号。

实施例3

步骤1：设备的基本处理和相关自检：设备元器件被正式安装控制前，测量观察和确定各个实际电容的电压电流等实际物理量，并且将相关物理量及时保存记录；

步骤2：被动均压调节：对电容器进行筛选，选用恒流充电时电压相等的电容构成相关模组，同时，在每个电容器的两端都并联一个200Ω电阻，然后对每个电容器工作时的漏电电流进行全面监测，将每个时间点的测量值全面记载；

步骤3：主动均压调节：在构成电容模组的每个电容器两端并联一个均压电路，使用电压比较器，电压比较器的设定值为2.7V，当电容器单体电压低于设定值时，放电电路不工作，电容器单体电压超过设定值时，电压比较器一端导通，将放电电阻并联到电容器单体两端，使电容器通过电阻放电，因此使单体电压下降；而当电压降至设定值以下时，电压比较器切换至另一侧，则电容器单体与电阻断开不再放电；

步骤4：单体电压控制：对电容模组的单体电压进行监测，当电容中的单体电压升高后，对其放电，降低电压，反之，升高其电压；

步骤5：过压报警：在单体电容两端并联一个过压报警回路，使用电压比较器，过压回路电压比较器电压设定值比均压电压比较器设定值高0.2V，当电容器单体电压低于设定值时，过压报警电路不工作，电容器单体电压超过设定值时，电压比较器一端导通，导通信号通过光耦输出过压报警信号。

步骤6：极性防反接：整个超级电容模块配备防反接回路，当模组充电正负极接反时，电路启动，发出报警信号。

通过步骤1和步骤2的设置，对电容器进行容量筛选，确保组成模组的电容器恒流充电时电压均衡，并联电阻为了消除自放电影响，使得每个电容器自放电达到一致，从而带电存储一段时间后的电容器电压相同，避免了反复充放电后的电容器压差变大，保证了压差一致，进而提高了模组寿命，通过步骤3的设置，主动均压电路中的电阻能够有效保证超级电容模组各个电容间的压差在长期反复充放电后保证一致，避免了个别电容器电压超过额定电压，保证了电路的安全性，提高了超级电容器模组的寿命，通过步骤4、步骤5和步骤6的联合设置，能够有效的在对超级电容模组进行安装和控制时，提高电容模组的整体安全性，避免因为个别电子元器件的安装和操作问题导致最终整体失误，有效的提高了操作控制时的可靠性。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

对比实验

现有生产厂家根据权利要求1，可以对三种超级电容模组进行控制，对三种超级电容模组进行无干扰处理后，将三种超级电容模组与普通的超级电容模组的进行使用寿命和超级电容模组充放电次数的对比实验，由表1知，经过实验室测试三个实施例中使用寿命最短的是96次，较对比例增加11次，三个实施例中，充放电次数最少的是97.5万次，较对比例高7.2万次。

表1：超级电容模组使用寿命和充放电次数与对比例对比表

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。