一种用于电动汽车上的超级电容能量监测系统的制作方法
【技术领域】：
[0001] 本实用新型涉及电源控制系统，具体涉及一种用于电动汽车上的超级电容能量监 测系统。
【背景技术】：
[0002] 复合能源电动汽车在驱动和制动中超级电容起着重要作用，在汽车行驶过程中， 由于频繁地启动、加速、减速、停车，超级电容会瞬时大电流充放电，超级电容内分压高的单 体电容已经充满时，分压低的单体还处于未充满状态，若不对超级电容进行实时监测的话， 在汽车行驶过程中将对超级电容性能造成极大影响，会减少超级电容的使用寿命，所以安 装超级电容能量监测系统，使驾驶人员实时了解超级电容的健康状态，对保障电动汽车安 全行驶来说是十分必要的。
【发明内容】
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[0003] 本实用新型为克服现有技术的不足，提供了一种用于电动汽车上的超级电容能量 监测系统，其能检测并显示超级电容的电压、电流和温度，若超级电容内部温度发生异常时 可进行灯光报警，从而使驾驶员实时了解超级电容的工作状态和健康程度，还可为超级电 容进行降温，延长超级电容的使用寿命。
[0004] 本实用新型的用于电动汽车上的超级电容能量监测系统，为实现上述目的所采用 的技术方案在于：包括超级电容、供电单元和微处理器，所述超级电容分别连接供电单元、 电流传感器、电压传感器、温度传感器、报警单元和风冷单元，电流传感器、电压传感器和温 度传感器连接微处理器，微处理器连接显示单元，所述供电单元分别连接报警单元、电流传 感器、电压传感器、温度传感器、信号调理电路、微处理器和显示单元。
[0005] 作为本实用新型的进一步改进，所述电流传感器、电压传感器和温度传感器分别 通过信号调理电路连接微处理器，各传感器采集到的微弱信号经信号调理电路调整放大后 传送给微处理器。
[0006] 作为本实用新型的进一步改进，所述温度传感器由NTC热电偶和电压检测器构 成，NTC热电偶的两端连接电压检测器，NTC热电偶处于超级电容的内部，电压检测器处于 超级电容的外部，电压检测器通过信号调理电路连接微处理器。通过电压检测器检测到NTC 热电偶两端的电压并传送给微处理器，微处理器将采集的电压进行计算后得到对应的NTC 热电偶的电阻值与微处理器中的设定值进行对比分析，从而得到NTC热电偶的对应温度。
[0007]作为本实用新型的进一步改进，所述NTC热电偶的两端从超级电容内引出后与风 冷单元的输入端相连。根据超级电容内部的温度变化自动调节风冷单元中风扇的转速。
[0008] 作为本实用新型的进一步改进，所述报警单元是由光耦三极管6N137、电阻R1和 发光二极管LED1构成的灯光报警器，光耦三极管6N137安装在超级电容内部并与处于超级 电容外部的电阻R1和发光二极管LED1依次串联后连接供电单元，发光二极管LED1安装在 驾驶室内，方便驾驶员观看。
[0009] 作为本实用新型的进一步改进，所述信号调理电路包括依次连接的第一运算放大 器、第二运算放大器、第三运算放大器和第四运算放大器，对各传感器采集的信号进行分级 放大。
[0010] 作为本实用新型的进一步改进，所述电压传感器与超级电容的出线正负极两端连 接，电压传感器为莱姆电压传感器DVL50,用来检测超级电容两端的电压；
[0011] 作为本实用新型的进一步改进，所述电流传感器与超级电容的出线正极端连接， 用来检测超级电容充放电电流，电流传感器为莱姆电流传感器LT208-S7,电流传感器的输 出端连接有电阻，以便将电流信号转换为电压信号。
[0012] 作为本实用新型的进一步改进，所述供电单元为DC/DC转换电源，通过供电单元 为能量监测系统提供电源。
[0013] 作为本实用新型的进一步改进，所述显示单元为IXD液晶屏。微处理器将接收到 的信号进行处理并通过LCD液晶屏进行显示。
[0014] 作为本实用新型的进一步改进，所述NTC热电偶的两端连接有电压检测器，电压 检测器通过信号调理电路连接微控制器，通过电压检测器来检测NTC热电偶两端的电压 值，并将信号经信号调理电路放大后传送给微控制器。
[0015] 本实用新型的有益效果是：本实用新型通过电压传感器、电流传感器和温度传感 器来采集超级电容的电压、电流及温度信号，采集的各个信号分别经过信号调理电路转换 为电压信号传给微处理器进行处理后由LCD液晶屏以图像和数字的形式进行显示，供给驾 驶员观看，为驾驶员判别超级电容的健康性能评估提供依据，本实用新型的供电电源均来 自超级电容，系统接近一体化，当驾驶人员通过查看LCD液晶屏发现超级电容电量偏低时 可以及时给超级电容充电，以免汽车在行驶途中电量不足。此外本实用新型增设了报警单 元，当超级电容模块内部任何一个单体电容发生过压情况时，报警单元启动点亮发光二极 管，以便驾驶员能够及时观看到。再者超级电容旁增设了风冷单元，当超级电容内部的温度 过高时，风冷单元启动，迅速为其降温。
【附图说明】：
[0016] 图1为本实用新型的电路原理图；
[0017] 图2是报警单元、温度传感器和风冷单元的连接电路图；
[0018] 图3是信号调理电路图；
[0019] 图4是供电单元电路图。
【具体实施方式】：
[0020] 参照图1，该用于电动汽车上的超级电容能量监测系统，包括超级电容1、供电单 元2和微处理器9,所述超级电容1分别连接供电单元2、电流传感器3、电压传感器4、温度 传感器5、报警单元6和风冷单元7,电流传感器3、电压传感器4和温度传感器5分别通过 信号调理电路8连接微处理器9,微处理器9连接显示单元10,所述供电单元2分别连接报 警单元6、电流传感器3、电压传感器4、温度传感器5、信号调理电路8、微处理器9和显示单 元10〇
[0021] 所述供电单元2为DC/DC电源模块，其可输出±12V、±15V、5V等几档供电电压， 所述显示单元10为IXD液晶屏，所述超级电容1选用BM0D0165-P048,其额定电压为48V， 容量为165F;电压传感器4为莱姆电压传感器DVL50,其额定电压为50V，精度为0. 5 %，安 装在超级电容1出线正负极的两端，供电电压为±15V，供电两端连接供电单元2。电流传 感器3采用莱姆电流传感器LT208-S7,额定电流200A，转换率为1:2000,精度0. 5 %，安装 在超级电容1出线的正极端，供电电压为±15V，供电两端连接供电单元2。温度传感器5 由NTC热电偶和电压检测器51构成，NTC热电偶的两端连接电压检测器51，NTC热电偶处 于超级电容1的内部，电压检测器51处于超级电容1的外部，电压检测器51通过信号调理 电路8连接微处理器9。
[0022] 参照图2,所述温度传感器5由NTC热电偶和电阻R2构成，所述报警单元6由光耦 三极管6N137、电阻R1、发光二极管LED1构成，所述风冷单元7由电阻R3、电阻R4、电阻R5、 电阻R6、三极管Q1、风扇M及双运算放大器LM358构成，NTC热电偶和光耦三极管6N137处 于超级电容1内部，光耦三极管6N137的集电极通过超级电容1外部的引脚12与R1串联 后连接发光二极管LED1的负极，发光二极管LED1的正极连接+15V电源，光耦三极管6N137 的发射极通过超级电容1外部的引脚11连接NTC热电偶的一端，NTC热电偶的另一端通过 超级电容1外部的引脚14与电阻R2串联后连接+15V电源，NTC热电偶的另一端还通过引 脚14连接双运算放大器LM358的正极，双运算放大器LM358的负极同时连接电阻R3的一 端和电阻R4的一端，电阻R3的另一端同时连接双运算放大器LM358的引脚78、电阻R5的 一端、三极管Q1的发射极、电阻R6的一端及+12V电源，电阻R4的另一端同时连接双运算 放大器LM358的引脚74和风扇M的负极，双运算放大器LM358的引脚71分别连接电阻R5 的另一端和三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极分别连接电阻R6的另一端和风扇M的正 极，电阻R4的另一端和超级电容1的外部引脚11接地。
[0023] 参照图3,所述信号调理电路8包括第一运算放大器81、第二运算放大器82、第三 运算放大器83和第四运算放大器84,第一运算放大器81的引脚813分别连接电流传感器 2、电压传感器4和温度传感器5的输出端及电阻R7 -端，电阻R7另一端接地，第一运算放 大器81的引脚818同时连接电容C1 一端和+12V电源，电容C1另一端接地，第一运算放大 器81的引脚814同时连接电容C2-端和-12V电源，电容C2另一端接地，第一运算放大器 81的引脚811分别连接第一运算放大器81的引脚812和电阻R8-端，电阻R8另一端同时 连接电容C3 -端和电阻R9 -端，电容C3另一端同时连接第二运算放大器82的引脚826 和引脚827,第二运算放大器82的引脚825同时连接电阻R9另一端和电容C4的一端，电容 C4的另一端接地，第二运算放大器82的引脚827连接电阻R10的一端，第二运算放大器82 的引脚824和引脚828悬空，第三运算放大器83的引脚832同时连接电阻R10另一端和可 调电阻R11的一端，第三运算放大器83的引脚831同时连接可调电阻R11的另一端和电阻 R14的一端，第三运算放大器83的引脚833连接电阻R12 -端，电阻R12另一端接地，第三 运算放大器83引脚838同时连接电容C5 -端和+12V电源，电容C5的另一端接地，第三运 算放大器83的引脚834同时连接-12V电源和电容C6的一端，电容C6的另一端接地，第四 运算放大器84的引脚846同时连接电阻R14的另一端、电阻R13的一端和电阻R16的一端， 电阻R13的另一端接电源，第四运算放大器84的引脚844和引脚848悬空，第四运算放大 器8