[发明专利]超级电容器组单体电压巡检模块

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器组的单体电压巡检技术，特别是涉及一种超级电容器组单体电压巡检模块。

背景技术

目前，面向超级电容器组单体电压的巡检方法大致可以分为两大类：电阻分压的方法和采用继电器实现浮地的测量方法。

电阻分压的方法：通过分压电阻把整个超级电容器组的电压调节到A/D转换器可以接受的电压范围以内，再经过A/D转换，进行测量。采取这种方法，一方面，由于电阻的精度不能做得很高，即使通过逐路标定可以实现较高的精度，但是在批量生产中，由于标定的过程过于繁琐，精度则很难保证，整个巡检系统的精度会受此影响，另一方面，分压电阻会在一定程度上消耗超级电容器组的能量，增加测试系统的功耗。

采用继电器实现浮地的测量方法：无论是传统的机械式继电器，还是目前比较流行的固态继电器，开关动作时间都较长，影响巡检速度。机械式继电器开关次数有限，影响整个巡检系统的寿命。另外，继电器的体积通常较大，很难把巡检系统的体积做得小巧。

目前的巡检方法一般都需要外部电源独立供电，但由于每个超级电容器组的测试地不同，故需在每个测试单元上安装隔离电源模块，这样随着整个超级电容储能系统的电压越高，对该电源模块的隔离电压性能要求就越高，这为应用超级电容储能系统带来很多不便，而且在一些无法提供外部电源的特殊场合，这些巡检方法根本不能使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超级电容器组单体电压巡检模块。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：超级电容器组单体电压巡检模块，其特征在于，包括用于连接超级电容组的接线端，由超级电容组供电的多个模拟开关、运算放大器、A/D转换器、单片机，以及总线通信模块，所述的多个模拟开关的独立输入/输出端均与接线端连接，该多个模拟开关的公共输入/输出端均与运算放大器的输入端连接，该运算放大器的输出端与A/D转换器的输入端连接，该A/D转换器的输出端通过单片机与总线通信模块连接，所述的单片机的数字I/O端口与模拟开关的控制脚连接。

所述的A/D转换器集成于单片机上。

本发明还包括DC/DC转换器，其将超级电容的电压或部分电压转换成A/D转换器、单片机以及总线通信模块的工作电压。

所述的模拟开关和模拟放大器的正电源、负电源以及接地端均分别与超级电容器组的正极、负极以及中点连接。

所述的模拟开关和模拟放大器的正电源均与超级电容器组的正极连接，模拟开关和模拟放大器的负电源、接地端均与超级电容器组的负极连接。

所述的DC/DC转换器采用非隔离型转换器，该非隔离型转换器具有电压输入端、接地端、电压输出端，电压输入端、接地端与超级电容器组的正极以及一低电位点连接，所述的A/D转换器、单片机和总线通信模块的正电源、接地端均分别与DC/DC转换器的电压输出端、接地端连接。

所述的DC/DC转换器采用隔离型转换器，该隔离型转换器具有电压输入端、输入地端、电压输出端、输出地端，电压输入端、输入地端与超级电容器组的正极以及一低电位点连接，所述的A/D转换器、单片机和总线通信模块的正电源、接地端均分别与DC/DC转换器的电压输出端、输出地端连接。

所述的运算放大器采用仪表放大器或差分放大器。

所述的A/D转换器为12位A/D转换器。

所述的总线通信模块采用CAN通信模块或485通信模块。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明由于没有使用分压电阻，而是通过模拟开关，仪表运放(差分运放)，直接将每节超级电容的电压送入A/D转换器，故整个巡检模块的精度只取决于运放和A/D转换器的精度，如使用误差为千分之五的仪表运放(差分运放)，12位的A/D转换器计算，整个巡检模块的精度可以达到2mV；

2.本发明用模拟开关取代继电器完成每节超级电容的选通工作，而一般情况下，模拟开关的开通时间和关断时间都很短，甚至可以忽略不计，故可以在很短的时间内即可完成超级电容器组单体电压的巡检工作，本巡检模块的巡检速度可以达到，平均巡检一节超级电容的时间为20μs，使用模拟开关取代继电器的另一个好处是，大大增加了整个巡检模块的使用寿命，而且由于采用了模拟开关芯片，整个巡检电路可以做得体积小巧；

3.本发明的功耗非常低，正常工作时，工作电流小于10mA；

4.本发明采用测试对象--超级电容供电，故连线方便，不需要额外电源，更适合于车载等没有外部电源供电的场合下使用。

附图说明

图1为本发明的实施例的示意图；