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車載超級電容基于單片機的系統(tǒng)設(shè)計測試（上）
隨著科技的進步，電動汽車技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展;相比內(nèi)燃機汽車，電動汽車具有零排放、高能量效率、低噪聲、低熱輻射、易操縱和易維護等優(yōu)點，將是未來汽車發(fā)展的方向，也是現(xiàn)行研究的熱點。
電動汽車的動力電池有如下三類：燃料電池、蓄電池和超級電容，而對于車載用電源，為達到較高功率和能量，超級電容往往采用多塊單體串聯(lián)的形式。但隨著電容串級的提升，電池整體電壓也隨之提高，然而這樣高峰值的電壓引起的波動會帶來強烈的電磁干擾，為電容組件的檢測帶來很大的困難。
同時由于串聯(lián)超級電容往往采用大電流充放電(通常在50A～150A之間)，電壓、電流變化十分迅速，這樣迅速的充放電速度和幅度帶來的噪音影響也是十分巨大。因此針對超級電容特殊的工作狀況，本文給出了一種利用單片機設(shè)計的超級電容電池測試系統(tǒng)方案。
1.測試系統(tǒng)原理
超級電容管理系統(tǒng)可實現(xiàn)對超級電容工作電流和電壓的實時采集，整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。系統(tǒng)共由3個主要模塊組成：現(xiàn)場電壓、電流、采集與調(diào)理模塊(即采集模塊)，信號隔離與MCU信號處理模塊(即中央處理模塊)，電源管理模塊。
采集模塊內(nèi)，霍爾電壓、霍爾電流傳感器分別對超級電容電壓和電流進行現(xiàn)場采集，采集信號經(jīng)過儀用放大，然后轉(zhuǎn)化為4mA～20mA電流信號并發(fā)送到中央處理模塊。中央處理模塊內(nèi)，采集模塊發(fā)送的4mA～20mA電流信號，經(jīng)過電流電壓變換后，再進行隔離放大、AD轉(zhuǎn)換并送到MCU;MCU將數(shù)據(jù)處理后通過CAN接口傳送到上位機;當檢測到數(shù)據(jù)異常時MCU輸出故障信號，以便工作人員能即時采取措施。電源管理模塊為各功能模塊提供穩(wěn)定隔離的電壓。增加RS232通信串口，以便MCU程序燒錄。
圖1 超級電容管理系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖
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