CN202854258U - 一种超级电容组劣化动态监测器 - Google Patents

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吴立锋
关永
唐武兵
王国辉
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Abstract

本实用新型公开了一种超级电容组劣化动态监测器，包括MCU微控制器，及设置在MCU微控制器内的采集控制器、数据处理器、GPIO接口和数据总线，所述采集控制器、数据处理器、GPIO接口连接到数据总线上，设置在MCU微控制器内且连接到数据总线上还有数据通信接口、存储器和开关控制器，所述采集控制器外部连接有数据采集装置。本实用新型能够动态监控超级电容组的工作状态，并能预测劣化状态趋势，当电容组工作状态异常时，及时发出报警信号，可有效提高电容组的可靠性。

Description

一种超级电容组劣化动态监测器
技术领域
本实用新型涉及一种超级电容组劣化动态监测器。
背景技术
超级电容器是通过极化电解质来储能的双层电容，其储能的过程并不发生化学反应，储能过程是可逆，因此可以反复充放电数十万次。并且由于超级电容容量大，功率密度高，充电时间短等特点，已成为重点发展的新型储能产品之一，越来越多的国家和企业争相研制和生产。
由于超级电容的串联特性以及其单体的额定工作电压很低，超级电容的应用常以电容组的形式出现，又因为制造工艺与材质不均，超级电容存在不一致性，如果超级电容直接串就会出现单体电容电压不均衡现象，这会对整个超级电容组的容量与使用寿命带来负面影响。
对于以超级电容组为储能单元来构成冗余电源的系统，若能动态监测其劣化状态，即可实现“即情”维护。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种以超级电容组为储能单元的，可在野外、露天无人值守的苛刻环境下工作，不间断工作的电源系统的超级电容组劣化状态动态监测器。
为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案来实现的：一种超级电容组劣化动态监测器，包括MCU微控制器，及设置在MCU微控制器内的采集控制器、数据处理器、GPIO接口和数据总线，所述采集控制器、数据处理器、GPIO接口连接到数据总线上，设置在MCU微控制器内且连接到数据总线上还有数据通信接口、存储器和开关控制器，所述采集控制器外部连接有数据采集装置。
进一步地，所述数据采集装置包括电压传感器、整形放大电路、A/D转换器和温度传感器，所述电压传感器、整形放大电路通过A/D转换器连接到采集控制器的输入端，所述温度传感器连接到采集控制器的输入端。
进一步地，所述GPIO接口的输入端连接有按键，所述GPIO接口的输出端连接有报警器和LCD显示屏。
进一步地，所述开关控制器为继电器开关组，所述继电器开关组由一个以上的超级电容阻和放电电阻组成。
进一步地，所述存储器为SRAM存储器。
进一步地，所述数据通信接口为RS485串口通信。
本实用新型的超级电容组劣化动态监测器有以下优点：
1.能够在线、动态的对电容组进行监控，实时获取电容组的工作状态。
2.前瞻性的对电容组的劣化程度及趋势进行预估，在其发生故障之前进行预警，降低因电容组故障带来的风险。
3.提供快速检测与自动巡检两种模式。
附图说明
图1为本实用新型超级电容组劣化动态监测器的结构示意图；
图2为本实用新型超级电容组结构示意图。
具体实施方式
本实施例中，参照图1和图2所示，本实用新型的一种超级电容组劣化动态监测器，包括MCU微控制器，及设置在MCU微控制器内的采集控制器、数据处理器、GPIO接口和数据总线，所述采集控制器、数据处理器、GPIO接口连接到数据总线上，设置在MCU微控制器内且连接到数据总线上还有数据通信接口、存储器和开关控制器，所述采集控制器外部连接有数据采集装置。
所述数据采集装置包括电压传感器、整形放大电路、A/D转换器和温度传感器，所述电压传感器、整形放大电路通过A/D转换器连接到采集控制器的输入端，所述温度传感器连接到采集控制器的输入端。
所述GPIO接口的输入端连接有按键，按键输入实现手动设置检测模式；所述GPIO接口的输出端连接有报警器和LCD显示屏，LCD显示屏显示电容组动态工作状态和系统预估的劣化趋势。
所述开关控制器为继电器开关组，所述继电器开关组由一个以上的超级电容阻和放电电阻组成，本实施例中，有四个超级电容阻。
所述存储器为SRAM存储器。
所述数据通信接口为RS485串口通信。
本实用新型监控功能打开时，电压传感器S2将采集的电压模拟信号通过整形放大电路放大后传给A/D转换器，将A/D转换后的数据传送给MCU微控制器；温度传感器将采集的数据传给MCU微控制器；MCU微控制器通过将采集的电压数据与相应温度下的阈值进行对比来判断超级电容组工作是否正常，如果超出阈值，则向报警模块发送报警信号，并将采集的数据和分析结果存储到存储器中。
本实用新型状态趋势预测功能打开时，MCU微控制器向继电器开关组发送控制信号，将第一组电容组单独与放电电阻形成一回路，电压传感器S1将采集的电压模拟信号通过整形放大电路放大后传给A/D转换器，将A/D转换后的数据传送给MCU微控制器，MCU微控制器将采集的数据存入存储器中，采集结束后，MCU微控制器根据电容组的放电曲线与预存的标准数据的对比结果进行劣化状态预估和劣化程度分析，如果发现劣化程度达到预设阈值，则向报警器发送报警信号，并将采集的数据和分析结果存储到存储器中，以相同的方法依次巡检余下各电容组。
当有上位机与本实用新型通信时，根据上位机发送的控制信号进行配置或数据传输。
图2中，每一组超级电容阻由两个继电器开关k1、k2控制，电容组处于工作状态时，k2闭合，k1断开；电容组处于检测状态时k1闭合，k2断开，将该电容组与放电电阻形成一回路，电压传感器S1采集放电电阻两端的电压。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种超级电容组劣化动态监测器，其特征在于：包括MCU微控制器，及设置在MCU微控制器内的采集控制器、数据处理器、GPIO接口和数据总线，所述采集控制器、数据处理器、GPIO接口连接到数据总线上，设置在MCU微控制器内且连接到数据总线上还有数据通信接口、存储器和开关控制器，所述采集控制器外部连接有数据采集装置。
2.根据权利要求1所述的超级电容组劣化动态监测器，其特征在于：所述数据采集装置包括电压传感器、整形放大电路、A/D转换器和温度传感器，所述电压传感器、整形放大电路通过A/D转换器连接到采集控制器的输入端，所述温度传感器连接到采集控制器的输入端。
3.根据权利要求1所述的超级电容组劣化动态监测器，其特征在于：所述GPIO接口的输入端连接有按键，所述GPIO接口的输出端连接有报警器和LCD显示屏。
4.根据权利要求1所述的超级电容组劣化动态监测器，其特征在于：所述开关控制器为继电器开关组，所述继电器开关组由一个以上的超级电容阻和放电电阻组成。
5.根据权利要求1所述的超级电容组劣化动态监测器，其特征在于：所述存储器为SRAM存储器。
6.根据权利要求1所述的超级电容组劣化动态监测器，其特征在于：所述数据通信接口为RS485串口通信。
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