CN105304346B - 一种基于can总线通信的超级电容监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及超级电容领域，尤其涉及一种基于CAN总线通信的超级电容监控系统。通过超级电容管理系统的温度传感器、电压检测模块和电流检测模块分别检测超级电容单体的环境温度、电压以及电流，并结合第一级分类器对获取到的数据进行分类处理，提高后续数据处理的效率；当超级电容单体出现环境温度过高或低、电压值过高或低以及电流值过高或低等异常情况时，通过整车控制器控制调节模块对超级电容单体进行调节，实现实时检测，防止因超级电容异常而引起整车故障，甚至造成的燃烧现象，也提高了电动汽车的稳定可靠性。

Description

一种基于CAN总线通信的超级电容监控系统
技术领域
本发明涉及超级电容领域，尤其涉及一种基于CAN总线通信的超级电容监控系统。
背景技术
随着新能源汽车产业的发展以及相关技术的不断提升与创新，具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等特点的165F48V超级电容被广泛应用于多种混合动力汽车。在国家政策的大力扶持下，新能源车辆数量逐年增加并已运行在全国各地。但近年来发生的储能元件的着火燃烧事件，让人们对新能源车辆的安全产生了担心，对储能元件的安全提出了质疑，关于混合动力汽车的安全性也越来越被社会所关注。超级电容作为混合动力汽车的核心部件，如何安全、可靠、稳定的使用超级电容，提高系统及混合动力汽车的安全性，便成了当下储能设计的重中之重。
为了提升超级电容的安全可靠性，目前市场上设计了众多的控制设备，为了能够更加快速、精确地对超级电容进行监控，该控制设备采用较多的检测设备，导致整个系统的结构较为复杂、数据处理较为缓慢，严重影响混合动力汽车的安全可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于CAN总线通信、结构简单、高传输效率的超级电容监控系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于CAN总线通信的超级电容监控系统，包括通过CAN总线相互连接的超级电容、超级电容管理系统和整车控制器；
所述超级电容包括相互连接的超级电容单体和调节模块；
所述超级电容管理系统包括温度传感器、电压检测模块、电流检测模块、第一级分类器、比较器和控制器；
所述温度传感器，用于检测超级电容单体的环境温度；
所述电压检测模块，用于检测超级电容单体的电压；
所述电流检测模块，用于检测超级电容单体的电流；
所述温度传感器、电压检测模块、电流检测模块分别与第一级分类器连接；
所述第一级分类器、比较器和控制器依次连接；
所述控制器与整车控制器连接；所述整车控制器通过调节模块与超级电容单体连接。
本发明的有益效果在于：通过超级电容管理系统的温度传感器、电压检测模块和电流检测模块分别检测超级电容单体的环境温度、电压以及电流，并结合第一级分类器对获取到的数据进行分类处理，提高后续数据处理的效率；当超级电容单体出现环境温度过高或低、电压值过高或低以及电流值过高或低等异常情况时，通过整车控制器控制调节模块对超级电容单体进行调节，实现实时检测，防止因超级电容异常而引起整车故障，甚至造成的燃烧现象，也提高了电动汽车的稳定可靠性。
附图说明
图1为本发明的基于CAN总线通信的超级电容监控系统的结构示意图；
图2为本发明的第一级分类器的结构示意图；
图3为本发明实施例二的示意图；
标号说明：
1、超级电容；11、超级电容单体；12、调节模块；2、超级电容管理系统；21、温度传感器；22、电压检测模块；23、电流检测模块；24、第一级分类器；241、第一数据传输通道；242、第二数据传输通道；243、第三数据传输通道；25、比较器；26、控制器；27、第二级分类器；3、整车控制器。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：通过超级电容管理系统的温度传感器、电压检测模块和电流检测模块分别检测超级电容单体的环境温度、电压以及电流，并结合第一级分类器对获取到的数据进行分类处理，实现实时对超级电容单体检测的同时提高后续数据处理的效率。
请参照图1-3，本发明提供的一种基于CAN总线通信的超级电容监控系统，包括通过CAN总线相互连接的超级电容1、超级电容管理系统2和整车控制器3；
所述超级电容1包括相互连接的超级电容单体11和调节模块12；
所述超级电容管理系统2包括温度传感器21、电压检测模块22、电流检测模块23、第一级分类器24、比较器25和控制器26；
所述温度传感器21，用于检测超级电容单体的环境温度；
所述电压检测模块22，用于检测超级电容单体的电压；
所述电流检测模块23，用于检测超级电容单体的电流；
所述温度传感器21、电压检测模块22、电流检测模块23分别与第一级分类器24连接；
所述第一级分类器24、比较器25和控制器26依次连接；
所述控制器26与整车控制器3连接；所述整车控制器3通过调节模块12与超级电容单体11连接。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过超级电容管理系统的温度传感器、电压检测模块和电流检测模块分别检测超级电容单体的环境温度、电压以及电流，并结合第一级分类器对获取到的数据进行分类处理，提高后续数据处理的效率；当超级电容单体出现环境温度过高或低、电压值过高或低以及电流值过高或低等异常情况时，通过整车控制器控制调节模块对超级电容单体进行调节，实现实时检测，防止因超级电容异常而引起整车故障，甚至造成的燃烧现象，也提高了电动汽车的稳定可靠性。
进一步的，所述第一级分类器设有三个数据传输通道，分别为第一数据传输通道241、第二数据传输通道242和第三数据传输通道243；所述第一数据传输通道241与温度传感器21连接；所述第二数据传输通道242与电压检测模块22连接；所述第三数据传输通道243与电流检测模块23连接。
由上述描述可知，所述第一级分类器设有三个数据传输通道，将检测到的环境温度数据、电压值以及电流值进行分类处理，可防止数据传输出现错误的同时提高了后续数据处理的效率。
进一步的，数据传输通道之间设有隔离通道。
由上述描述可知，通过设置隔离通道，可防止数据传输通道之间数据或信号相互干扰，产生误码，起到良好的保护作用。
进一步的，所述第一级分类器24与比较器25之间还包括与第一级分类器结构相同的第二级分类器27；两个第一级分类器24与一个第二级分类器27连接；所述第二级分类器27与比较器25连接。
由上述描述可知，增加第二级分类器，使得数据通过两次分类处理后传输给比较器，进而减轻比较器的数据处理压力，实现提升比较器的数据处理效率。经实际实践表明，当第一级分类器与第二级分类器之间的连接比例为2：1时，效率最高。
进一步的，所述超级电容管理系统还包括与控制器连接的存储器，用于记录温度传感器检测到的超级电容单体的环境温度值、电压检测模块检测到的超级电容单体的电压值和电流检测模块检测到的超级电容单体的电流值。
由上述描述可知，通过存储器可记录环境温度值、电压值以及电流值，可供系统查询以及调用。
进一步的，所述超级电容还包括与超级电容单体连接的输出端口；所述输出端口与外置的上位机连接。
由上述描述可知，当超级电容故障时，可通过上位机与输出端口连接进行检修，方便快捷。
请参照图1-3，本发明的实施例一为：
本发明提供的一种基于CAN总线通信的超级电容监控系统，包括通过CAN总线相互连接的超级电容1、超级电容管理系统2和整车控制器3；
所述超级电容1包括相互连接的超级电容单体11和调节模块12；
所述超级电容管理系统2包括温度传感器21、电压检测模块22、电流检测模块23、第一级分类器24、比较器25和控制器26；
所述温度传感器21，用于检测超级电容单体的环境温度；所述电压检测模块22，用于检测超级电容单体的电压；所述电流检测模块23，用于检测超级电容单体的电流；
所述温度传感器21、电压检测模块22、电流检测模块23分别与第一级分类器24连接；所述第一级分类器24、比较器25和控制器26依次连接；所述控制器26与整车控制器3连接；所述整车控制器3通过调节模块12与超级电容单体11连接。
需要说明的是：温度传感器、电压检测模块、电流检测模块可设置在超级电容内部；相互之间采用CAN通讯。
所述第一级分类器24设有三个数据传输通道，分别为第一数据传输通道241、第二数据传输通道242和第三数据传输通道243；所述第一数据传输通道241与温度传感器21连接；所述第二数据传输通道242与电压检测模块22连接；所述第三数据传输通道243与电流检测模块23连接。所述第一级分类器设有三个数据传输通道，将检测到的环境温度数据、电压值以及电流值进行分类处理，可防止数据传输出现错误的同时提高了后续数据处理的效率。
数据传输通道之间设有隔离通道。通过设置隔离通道，可防止数据传输通道之间数据或信号相互干扰，产生误码，起到良好的保护作用。
所述超级电容管理系统还包括与控制器连接的存储器，用于记录温度传感器检测到的超级电容单体的环境温度值、电压检测模块检测到的超级电容单体的电压值和电流检测模块检测到的超级电容单体的电流值。通过存储器可记录环境温度值、电压值以及电流值，可供系统查询以及调用。
所述超级电容还包括与超级电容单体连接的输出端口；所述输出端口与外置的上位机连接。当超级电容故障时，可通过上位机与输出端口连接进行检修，方便快捷。
所述超级电容主要由超级电容单体、围板、PCB盒、均压电路、CAN通信电路，电压采集端子、ESR电阻以及上下基板构成。
3000F 2.7V超级电容单体通过连接铜排串联连接后成模组，每个超级电容单体固定连接有阻燃低压线束，通过上基板的穿孔至PCB盒内的电压采集端子连接，电压采集端子与电压检测模块连接。连接后的超级电容单体放置在围板中固定，通过上下基板密封紧固。
ESR电阻固定在所有超级电容单体的中间位置，总电压采集端子(多个电压采集端子与总电压采集端子连接)固定在正负极耳处。
当超级电容故障时，可通过上位机与超级电容单体的电压采集端子(即为输出端口)连接进行检修，方便快捷，能够准确知道是哪个超级电容单体出现问题。
请参照图1-3，本发明的实施例二为：
本实施例二在上述实施例一的基础上在所述第一级分类器24与比较器25之间增加与第一级分类器结构相同的第二级分类器27；两个第一级分类器24与一个第二级分类器27连接；所述第二级分类器27与比较器25连接。增加第二级分类器，使得数据通过两次分类处理后传输给比较器，进而减轻比较器的数据处理压力，实现提升比较器的数据处理效率。经实际实践表明，当第一级分类器与第二级分类器之间的连接比例为2：1时，效率最高。
综上所述，本发明提供的一种基于CAN总线通信的超级电容监控系统，通过超级电容管理系统的温度传感器、电压检测模块和电流检测模块分别检测超级电容单体的环境温度、电压以及电流，并结合第一级分类器对获取到的数据进行分类处理，提高后续数据处理的效率；当超级电容单体出现环境温度过高或低、电压值过高或低以及电流值过高或低等异常情况时，通过整车控制器控制调节模块对超级电容单体进行调节，实现实时检测，防止因超级电容异常而引起整车故障，甚至造成的燃烧现象，也提高了电动汽车的稳定可靠性。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于CAN总线通信的超级电容监控系统，其特征在于，包括通过CAN总线相互连接的超级电容、超级电容管理系统和整车控制器；
所述超级电容包括相互连接的超级电容单体和调节模块；
所述超级电容管理系统包括温度传感器、电压检测模块、电流检测模块、第一级分类器、比较器和控制器；
所述温度传感器，用于检测超级电容单体的环境温度；
所述电压检测模块，用于检测超级电容单体的电压；
所述电流检测模块，用于检测超级电容单体的电流；
所述温度传感器、电压检测模块、电流检测模块分别与第一级分类器连接；
所述第一级分类器、比较器和控制器依次连接；
所述控制器与整车控制器连接；所述整车控制器通过调节模块与超级电容单体连接；
所述第一级分类器设有三个数据传输通道，分别为第一数据传输通道、第二数据传输通道和第三数据传输通道；所述第一数据传输通道与温度传感器连接；所述第二数据传输通道与电压检测模块连接；所述第三数据传输通道与电流检测模块连接；所述数据传输通道之间设有隔离通道。
2.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线通信的超级电容监控系统，其特征在于，所述第一级分类器与比较器之间还包括与第一级分类器结构相同的第二级分类器；两个第一级分类器与一个第二级分类器连接；所述第二级分类器与比较器连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线通信的超级电容监控系统，其特征在于，所述超级电容管理系统还包括与控制器连接的存储器，用于记录温度传感器检测到的超级电容单体的环境温度值、电压检测模块检测到的超级电容单体的电压值和电流检测模块检测到的超级电容单体的电流值。
4.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线通信的超级电容监控系统，其特征在于，所述超级电容还包括与超级电容单体连接的输出端口；所述输出端口与外置的上位机连接。
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