[實(shí)用新型]大容量超級(jí)電容模組智能報(bào)警系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220491998.6
• 申請(qǐng)日: 2012-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN202770905U
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭兆正;于鵬;曹劍鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 渤海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R19/165
• 分類號(hào): G01R19/165;G01R27/26;G01K7/22
• 代理公司: 錦州遼西專利事務(wù)所 21225
• 代理人: 李輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種能夠有效判斷超級(jí)電容模組的工作情況，對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)提出多種警示，保證系統(tǒng)可靠工作的大容量超級(jí)電容模組智能報(bào)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)

超級(jí)電容器在“充電-放電”過程中，實(shí)現(xiàn)電能-電場能-電能的轉(zhuǎn)換，整個(gè)過程中，沒有任何化學(xué)反應(yīng)，不對(duì)周邊環(huán)境造成污染，是一種理想的儲(chǔ)能器。超級(jí)電容器的功率密度高于現(xiàn)有任何各種蓄電池，并具有高能量密度，大容量超級(jí)電容單體充放電電流可高達(dá)幾百安培。超級(jí)電容器能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電，在極短時(shí)間內(nèi)即可完成對(duì)電容器的充電。工作溫度范圍為-40℃~+50℃，循環(huán)壽命長，性能穩(wěn)定，沒有任何噪音，結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，體積小。超級(jí)電容器可以大電流放電，可以補(bǔ)充主電源（蓄電池或燃料電池）在大功率應(yīng)用如電動(dòng)車輛起動(dòng)時(shí)所需要的峰值電流，減小主電源的負(fù)荷。

但超級(jí)電容單體耐壓一般只有2.5V~3V，要想達(dá)到使用電壓必須串聯(lián)構(gòu)成超級(jí)電容模組使用。超級(jí)電容模組可以將多個(gè)電容串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)小模組單元，以此小模組單元串并聯(lián)可以構(gòu)成更大的模組。這樣使用又引入了新的問題：由于生產(chǎn)工藝及使用時(shí)間等原因，同型號(hào)各單體電容的內(nèi)阻、容量及壽命等參數(shù)不能保證一致，各單體電容在串聯(lián)充放電時(shí)，電壓會(huì)不一致，有時(shí)會(huì)差的越來越大，充電時(shí)導(dǎo)至有的單體電容電壓遠(yuǎn)不夠高，有的卻已經(jīng)超壓，造成損壞，甚至可能造成安全問題。另外超級(jí)電容的工作受高溫影響較大，當(dāng)溫度超過攝氏70度時(shí)，可能會(huì)引起工作不正常。針對(duì)上述問題，有人發(fā)明了各種串聯(lián)電容均壓電路，這些電路在大電流充放電時(shí)作用不大。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種可以實(shí)時(shí)監(jiān)測電容單體電壓、母線電流值和模組溫度，判斷電容單體是否超壓、模組總電壓是否超壓、電容值是否過低和模組的溫度是否超范圍，可發(fā)送各參數(shù)及報(bào)警信息，使應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解電容模組工作情況，保證使用超級(jí)電容模組的系統(tǒng)正常工作的大容量超級(jí)電容模組智能報(bào)警系統(tǒng)。

本實(shí)用新型涉及的大容量超級(jí)電容模組智能報(bào)警系統(tǒng)，包括多個(gè)相互串聯(lián)并與直流母線相連的超級(jí)電容單體，其特殊之處是：所述的超級(jí)電容單體分為一～三個(gè)小模組單元，每個(gè)小模組單元中包括6-20個(gè)超級(jí)電容單體，在直流母線上分別設(shè)有用來測量模組電流的霍爾電流傳感器和用來測量模組總電壓的霍爾電壓傳感器，在每個(gè)超級(jí)電容單體兩端分別接有用來監(jiān)測超級(jí)電容單體是否超壓的電壓監(jiān)測電路，在電壓監(jiān)測電路的輸出端連接有驅(qū)動(dòng)電路，每個(gè)模組單元中的驅(qū)動(dòng)電路輸出端分別接有保護(hù)二極管，保護(hù)二極管負(fù)極并接后連接有一個(gè)光耦器件，所述霍爾電流傳感器、霍爾電壓傳感器和光耦器件輸出端接有中央處理單元，在中央處理單元輸入端還接有用來監(jiān)測模組溫度的熱敏電阻，所述中央處理單元設(shè)有用來發(fā)出超壓、低容值和超溫報(bào)警信號(hào)的串行通訊接口。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：采用熱敏電阻、霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器，可以實(shí)時(shí)測量各模組的溫度值，單體電容是否超壓及模組總電壓是否超壓，模組動(dòng)態(tài)電容值，可提高測量精度；由于霍爾電流傳感器10和霍爾電壓傳感器8與直流母線隔離，可提高中央處理單元的抗干擾能力。由中央處理單元對(duì)模組能否繼續(xù)使用及使用期限預(yù)測，將故障消滅于萌芽狀態(tài)，通過串行方式發(fā)送各參數(shù)及報(bào)警信息，使應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解電容模組工作情況，保證使用超級(jí)電容模組的系統(tǒng)正常工作，本系統(tǒng)既適合小模組單元也適合由小模組單元組合的復(fù)雜模組。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖。

圖中：超級(jí)電容單體1，電壓監(jiān)測電路2，驅(qū)動(dòng)電路3，保護(hù)二極管4，光耦器件5，中央處理單元6，串行通訊接口601，熱敏電阻7，霍爾電壓傳感器8，直流母線9，霍爾電流傳感器10。

具體實(shí)施方式

如圖所示，本實(shí)用新型包括相互串聯(lián)并連接在直流母線9上的超級(jí)電容單體1，所述的超級(jí)電容單體1分為一～三個(gè)小模組單元，每個(gè)小模組單元中包括6個(gè)～20個(gè)超級(jí)電容單體，本實(shí)施例以二個(gè)小模組單元，每個(gè)小模組單元中包括10個(gè)超級(jí)電容單體為例。在直流母線9上分別設(shè)有用來測量模組電流的霍爾電流傳感器10和用來測量模組總電壓的霍爾電壓傳感器8，在每個(gè)超級(jí)電容單體1兩端分別接有用來監(jiān)測超級(jí)電容單體1是否超壓的電壓監(jiān)測電路2，在電壓監(jiān)測電路2的輸出端連接有驅(qū)動(dòng)電路3，每個(gè)模組單元中的驅(qū)動(dòng)電路3輸出端分別接保護(hù)二極管4，保護(hù)二極管4負(fù)極并聯(lián)后與光耦器件5連接，光耦器件5輸出正端通過電阻R1接電源Vcc，所述霍爾電流傳感器10、霍爾電壓傳感器8和光耦器件5輸出端接有中央處理單元6，在中央處理單元6輸入端還接有用來監(jiān)測模組溫度的熱敏電阻7，所述中央處理單元5設(shè)有用來發(fā)出超壓、低容值和超溫報(bào)警信號(hào)的串行通訊接口601。