Superkondensatormodulestehen oft vor dem Problem eines Spannungsungleichgewichts zwischen Zellen.Das sogenannte Superkondensatormodul ist ein Modul, das mehrere Superkondensatoren enthält;Da es schwierig ist, die Parameter des Superkondensators vollständig konsistent zu halten, tritt leicht ein Spannungsungleichgewicht auf, und einige Superkondensatoren können eine Überspannung erfahren, die die Ausgangseigenschaften und die Lebensdauer des Superkondensators ernsthaft beeinträchtigt und sogar zu einem Ausfall führt.
Bei der Anwendung von Superkondensatoren ist ein Spannungsausgleich erforderlich.Die bestehende Spannungsausgleichstechnologie wird hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: passiver Ausgleich und aktiver Ausgleich.
Passives Balancing
Beim passiven Ausgleich werden Widerstände und Halbleiterschalter oder Dioden verwendet, um die Spannung auszugleichen und die Rolle des Überspannungsschutzes zu spielen, indem die überschüssige Energie des Hochspannungs-Superkondensators verbraucht wird.Zu den gebräuchlichsten gehören der Abgleich von Parallelwiderständen, der Abgleich von Schaltwiderständen und der Abgleich von Spannungsreglerröhren.
Hier sprechen wir hauptsächlich über den einfachsten Parallelwiderstandsspannungsausgleich (dynamische Eigenschaften sind nicht sehr gut):
Req ist ein Ausgleichswiderstand, der direkt parallel zur Superkondensatorzelle geschaltet ist.Während des Ladevorgangs des Moduls entlädt sich die Zelle auch durch Req, und die Zelle mit Hochspannung entlädt sich schnell und spielt somit die Rolle des Ausgleichsschutzes.Auch hier gibt es je nach unterschiedlichen Ladeverfahren (Konstantspannungsladung und Konstantstromladung, die beide in der Praxis umfassend einsetzbar sind) Unterschiede in den Kriterien zur Auswahl von Req.
Laden mit konstanter Spannung
Unter der Annahme, dass die Ladespannung U ist, da die Spannung des Superkondensatormoduls im stationären Zustand im Wesentlichen gemäß dem EPR verteilt ist (ungefähr Leerlauf, nachdem C vollständig geladen ist und der ESR sehr klein ist), kann dies nach dem Hinzufügen von Req der Fall sein eigentlich so verstanden werden, dass EPR durch Req ersetzt wird, also muss Req Widerstände mit gleichem Widerstandswert und kleiner als EPR wählen, damit die Parallelschaltung eine führende Rolle spielen kann (im Allgemeinen 0,01 ~ 0,1 EPR).Die Spannung des Superkondensators im stationären Zustand ist ReqU/(nReq).
Laden mit konstantem Strom
Unter der Annahme, dass der Ladestrom I ist, bilden jede Superkondensatorzelle und Req eine separate Schleife.Wenn die Spannung der Kondensatorzelle ansteigt, fällt der Strom, der durch die Kondensatorzelle fließt, und der Strom, der durch Req fließt, steigt an.Wenn der Kondensator vollständig geladen ist, ist der Strom des Kondensators 0 und die Zellenspannung des Kondensators ist ReqI, das heißt, wenn die Zellenspannungen aller Serienkondensatoren ReqI erreichen, ist der Ausgleich abgeschlossen.Daher ist der Wert des Symmetrierwiderstands Req=U(rated)/I.
Aktives Balancieren
Beim aktiven Ausgleich wird die Energie der Zelle mit höherer Spannung oder des gesamten Moduls auf andere Zellen übertragen, bis die Spannung aller Zellen ausgeglichen ist.Im Allgemeinen ist der Verlust relativ gering, aber das Design wird komplizierter.Gängige sind DC/DC-Wandlerausgleich, spezielle Superkondensator-Management-Chips usw.
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Postzeit: 17. August 2022