一種用于保護(hù)超級電容器（1）的方法包括：監(jiān)控電容器（1）的充電電平，監(jiān)控電容器（1）的溫度，當(dāng)溫度在預(yù)定水平以上時(shí)使電容器（1）放電，或者當(dāng)電容器（1）已保持被充電至預(yù)定電平之上的時(shí)間長于預(yù)定時(shí)間段時(shí)，對電容器（1）放電而降至所述預(yù)定電平，以及將來自電容器（1）的放電功率引到用于冷卻超級電容器（1）的冷卻設(shè)備（2）。此外，超級電容器系統(tǒng)（3）包括至少一個(gè)超級電容器（1）、控制單元（4）、以及用于監(jiān)控電容器（1）的溫度和充電電平的裝置（5）。系統(tǒng)（3）還包括連接到超級電容器（1）的用于冷卻超級電容器（1）的冷卻設(shè)備（2）。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及監(jiān)控電容器的充電電平和電容器的溫度的方法以及超級電容器系統(tǒng)，且其中該信息由控制單元處理。
技術(shù)介紹
也稱為超電容器或雙層電容器的超級電容器因?yàn)槠渚哂蟹浅８叩碾娙荻煌诔Ｒ?guī)電容器。與電化學(xué)反應(yīng)相反，電容器借助于靜電荷來存儲能量。將電壓差施加在正極板和負(fù)極板上來對電容器進(jìn)行充電。這類似于當(dāng)在地毯上行走時(shí)電荷的逐漸積聚。觸摸對象時(shí)通過手指釋放能量。在1957年，工程師開始采用雙電層電容器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這導(dǎo)致早期類型的超級電容器的發(fā)展。那時(shí)并沒有已知的商業(yè)應(yīng)用。在1966年，當(dāng)從事于實(shí)驗(yàn)性燃料電池設(shè)計(jì)時(shí)，工程師再次偶然發(fā)現(xiàn)雙層電容器的效應(yīng)。在1978年，該技術(shù)作為用于計(jì)算機(jī)存儲備份的“超級電容器”被銷售。直到1990年在材料和制造方法中的進(jìn)步才導(dǎo)致提高的性能和較低的成本。現(xiàn)代超級電容器本身不是電池，而是通過使用特殊電極和電解質(zhì)越過邊界進(jìn)入到電池技術(shù)中。已嘗試了幾種類型的電極。所有電容器都具有電壓限制。較高電平的電壓是可行的，但使用壽命則通常減小。為了實(shí)現(xiàn)更高的電壓，幾個(gè)超級電容器串聯(lián)連接。然而，這存在缺點(diǎn)。例如，串聯(lián)連接減小了總電容，且多于三個(gè)電容器的串需要電壓平衡以防止任何電池進(jìn)入過電壓狀態(tài)。這類似于在鋰離子電池中的保護(hù)電路。超級電容器的特定 能量很低，且范圍從I到30Wh/kg。雖然相比于常規(guī)電容器是高的，但30Wh/kg是消費(fèi)品鋰離子電池的能量的五分之一。放電曲線是另一缺點(diǎn)。超級電容器的電壓在線性標(biāo)度上從全電壓降低到零電壓，然而電化學(xué)電池在可用的功率帶中提供了穩(wěn)定的電壓。這減小了可用功率譜，且所存儲的大部分能量被留下。超級電容器并非作為單獨(dú)的能量存儲設(shè)備來操作，而是作為對橋短功率中斷(bridgeshort power interruption)的低維修存儲備份來良好工作。超級電容器也嚴(yán)重侵入了電動動力系統(tǒng)。一經(jīng)請求則立即響應(yīng)的超高速充電和高電流輸送的優(yōu)點(diǎn)使超級電容器作為對混合車輛以及燃料電池應(yīng)用的峰值負(fù)載增強(qiáng)器的理想候選器件。超級電容器的充電時(shí)間為大約10秒鐘。充電特性類似于電化學(xué)電池，且充電電流在很大程度上受充電器限制。初始充電可進(jìn)行得非常快，且最高充電(topping charge)將花費(fèi)額外的時(shí)間。當(dāng)對空超級電容器進(jìn)行充電時(shí)，必須作出規(guī)定來限制初始電流涌入。超級電容器不能變得過度充電，且不需要完全充電檢測；當(dāng)電容器充滿時(shí)，電流僅停止了流動。超級電容器可實(shí)際上被充電和放電無限次數(shù)。與具有限定了循環(huán)壽命的電化學(xué)電池不同，通過對超級電容器循環(huán)具有很少的損耗。老化也不影響設(shè)備，因?yàn)樗梢宰鳛殡姵亍Ｔ谡l件下，超級電容器在10年中從原始的100%容量衰退到80%。施加比規(guī)定電壓高的電壓將縮短壽命。此外，較長時(shí)間保持完全充電以及溫度太高也將降低壽命。CN101076240A公開了電池或超級電容器。它具有覆蓋所述電池和超級電容器的散熱片的特征，其中電池或超級電容器的兩端未被覆蓋。多個(gè)電池或超級電容器相組合以形成電池組艙或超級電容器艙。散熱片可用于冷卻電池或電容器。CN101357592A公開了屬于車輛型功率和電氣控制技術(shù)的領(lǐng)域的用于電機(jī)車輪驅(qū)動車輛的驅(qū)動車輛型能量以及電動車輛和驅(qū)動控制系統(tǒng)。車輛型功率存儲部件布置在包括串聯(lián)和并聯(lián)連接的超級電容器電池的防爆箱中，其中防爆箱處于串聯(lián)連接。它還包括壓力檢測和監(jiān)控系統(tǒng)、溫度檢測和監(jiān)控系統(tǒng)、能量平衡管理系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)器散熱通道、以及防爆接線插頭。電控箱被包括，且車輛型能量與DC電機(jī)斬波控制組件、液壓系統(tǒng)控制電動組件、空氣泵頻率轉(zhuǎn)換單元、空氣調(diào)節(jié)頻率轉(zhuǎn)換單元、駕駛室除霜電動系統(tǒng)以及DC-DC功率相連接。優(yōu)點(diǎn)為:顯著的節(jié)能效應(yīng)、明顯的環(huán)境保護(hù)和放電減小、高效的再生制動能量反饋和存儲、燃料獨(dú)立性、快速的充電速度、極大減小的設(shè)備故障率、低維修成本以及長使用壽命。W02007/018778A1公開了存儲控制器，其具有用于存儲能量以在主要功率損耗期間供應(yīng)功率的電容器組、感測電容器組溫度的溫度傳感器、以及當(dāng)在第一電壓值處操作時(shí)檢測到電容器組的溫度已上升到預(yù)定閾值以上并確定電容器組的設(shè)計(jì)壽命是否小于保證壽命的CPU。如果設(shè)計(jì)壽命小于保證壽命，則CPU將電容器組的操作電壓減小到第二電壓，以便增加電容器組壽命。在一個(gè)實(shí)施例中，如果電容器組的累積的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行時(shí)間大于累積的日歷運(yùn)行時(shí)間，則CPU減小電壓。在另一實(shí)施例中，如果電容器組的百分比電容下降大于日歷百分比電容下降，則CPU減小電壓。超級電容器就每瓦的成本來說是昂貴的。然而，超級電容器和化學(xué)電池并不存在競爭；確切地說，它們是服務(wù)于獨(dú)特應(yīng)用的不同產(chǎn)品。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供用于提高超級電容器的壽命的方法和系統(tǒng)。該目的采用如在所附權(quán)利要求中闡述的方法和系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)本專利技術(shù)，提供了用于保護(hù)超級電容器的方法。該方法包括:監(jiān)控電容器的充電電平；監(jiān)控電容器的溫度；當(dāng)溫度在預(yù)定水平以上時(shí)對電容器放電；或者當(dāng)電容器已保持被充電至預(yù)定電平之上的時(shí)間長于預(yù)定的時(shí)間段時(shí)，對電容器放電而降至所述預(yù)定電平；以及將來自電容器的放電功率引到用于冷卻超級電容器的冷卻設(shè)備。因此，為了增加電容器的壽命，“最高的”充電功率用于將電容器冷卻下來。可替換地，如果電容器的溫度被認(rèn)為太高，則將存儲在電容器中的功率用來將電容器冷卻下來，而無論電容器是否被完全充電。執(zhí)行上述方法的超級電容器系統(tǒng)包括至少一個(gè)超級電容器、控制單元、以及用于監(jiān)控電容器的溫度和充電電平的裝置。此外，它包括連接到超級電容器的用于冷卻超級電容器的冷卻設(shè)備。冷卻設(shè)備可以是幾個(gè)備選設(shè)備中的任一個(gè)。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，來自電容器的放電功率被饋送到風(fēng)扇。優(yōu)選地，在超級電容器系統(tǒng)中包括風(fēng)扇。更優(yōu)選地，風(fēng)扇是使用來自電容器的功率能夠良好工作的DC風(fēng)扇。DC風(fēng)扇優(yōu)于AC風(fēng)扇的另一優(yōu)點(diǎn)是較長的壽命，因?yàn)镈C風(fēng)扇需要較少的功率，并因此不像AC風(fēng)扇那樣變熱。風(fēng)扇的溫度越高，壽命就越短。此外，DC風(fēng)扇可能是現(xiàn)今針對該應(yīng)用而言最小成本的現(xiàn)有冷卻設(shè)備。根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，溫度傳感器是接觸式溫度傳感器。這種類型的傳感器通常非常準(zhǔn)確。接觸式溫度傳感器測量其自己的溫度。通過假設(shè)或知道傳感器和傳感器所接觸的對象處于熱平衡中，即，在它們之間沒有熱流動來推斷傳感器所接觸的對象的溫度。根據(jù)本專利技術(shù)的可替換方面，溫度傳感器是非接觸式溫度傳感器。非接觸式溫度傳感器包括許多不同的類型，但它們所有均共享一組獨(dú)特的特征:它們常常涉及材料的被稱為光譜發(fā)射率或光譜發(fā)射度的光學(xué)特性。它們都運(yùn)行于或基于同一物理學(xué)定律一輻射的熱發(fā)射的普朗克定律。因此，不需要如在接觸式傳感器的情況中所必需的在傳感器與測量的對象之間的熱平衡來獲得溫度測量。具有所使用的以下各種名稱:例如，IR溫度計(jì)、輻射溫度計(jì)、IR高溫計(jì)、紅外溫度計(jì)、現(xiàn)場溫度計(jì)(spot thermometer)、現(xiàn)場福射計(jì)(spot thermometer)、行掃描儀、福射高溫計(jì)、單波段高溫計(jì)、雙波段高溫計(jì)、比高溫計(jì)、雙色溫度計(jì)、雙色高溫計(jì)、福射計(jì)、光譜福射計(jì)、IR熱電偶、總輻射高溫計(jì)、光纖高溫計(jì)、熱絲掩蓋式光測高溫計(jì)、定量熱成像儀、dfp、光學(xué)pyro以及多波長高溫計(jì)。測量溫度的另一可替換方案可以是通過監(jiān)控經(jīng)過超級電容器的電阻。嚴(yán)格地說，它是一種測量在0.65 μ m附近的電磁光譜的視本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于保護(hù)超級電容器（1）的方法，所述方法包括：a)監(jiān)控所述超級電容器（1）的充電電平；b)監(jiān)控所述超級電容器（1）的溫度；c)當(dāng)所述溫度在預(yù)定水平以上時(shí)對所述超級電容器（1）放電，或者當(dāng)所述電容器（1）已保持被充電至預(yù)定電平之上的時(shí)間長于預(yù)定的時(shí)間段時(shí)，對所述超級電容器（1）放電而降至所述預(yù)定電平；以及d)將來自所述超級電容器（1）的放電功率引到用于冷卻所述超級電容器（1）的冷卻設(shè)備（2）。
【技術(shù)特征摘要】
2012.01.25 EP 12152462.31.一種用于保護(hù)超級電容器(I)的方法，所述方法包括: a)監(jiān)控所述超級電容器(I)的充電電平； b)監(jiān)控所述超級電容器(I)的溫度； c)當(dāng)所述溫度在預(yù)定水平以上時(shí)對所述超級電容器(I)放電，或者 當(dāng)所述電容器(I)已保持被充電至預(yù)定電平之上的時(shí)間長于預(yù)定的時(shí)間段時(shí)，對所述超級電容器(I)放電而降至所述預(yù)定電平；以及 d)將來自所述超級電容器(I)的放電功率引到用于冷卻所述超級電容器(I)的冷卻設(shè)備⑵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，來自所述電容器(I)的所述放電功率被饋送到風(fēng)扇⑵。3.一種超級電容器系統(tǒng)(3)，包括至少一個(gè)超級電容器(I)、控制單元(4)、以及用于監(jiān)控所述電容器(I)的溫度和充電電平的裝置(5)， ...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：D·米迪霍爾姆，T·拉松，F·烏爾姆哈格，
申請(專利權(quán))人：沃爾沃汽車公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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