随着科技的进步,电动汽车技术也得到了迅速的发展;相比内燃机汽车,电动汽车具有零排放、高能量效率、低噪声、低热辐射、易操纵和易维护等优点,将是未来汽车发展的方向,也是现行研究的热点。
电动汽车的动力电池有如下三类:燃料电池、蓄电池和超级电容,而对于车载用电源,为达到较高功率和能量,超级电容往往采用多块单体串联的形式。但随着电容串级的提升,电池整体电压也随之提高,然而这样高峰值的电压引起的波动会带来强烈的电磁干扰,为电容组件的检测带来很大的困难。
同时由于串联超级电容往往采用大电流充放电(通常在50A~150A之间),电压、电流变化十分迅速,这样迅速的充放电速度和幅度带来的噪音影响也是十分巨大。因此针对超级电容特殊的工作状况,本文给出了一种利用单片机设计的超级电容电池测试系统方案。
1.测试系统原理
超级电容管理系统可实现对超级电容工作电流和电压的实时采集,整体结构框图如图1所示。系统共由3个主要模块组成:现场电压、电流、采集与调理模块(即采集模块),信号隔离与MCU信号处理模块(即中央处理模块),电源管理模块。
采集模块内,霍尔电压、霍尔电流传感器分别对超级电容电压和电流进行现场采集,采集信号经过仪用放大,然后转化为4mA~20mA电流信号并发送到中央处理模块。中央处理模块内,采集模块发送的4mA~20mA电流信号,经过电流电压变换后,再进行隔离放大、AD转换并送到MCU;MCU将数据处理后通过CAN接口传送到上位机;当检测到数据异常时MCU输出故障信号,以便工作人员能即时采取措施。电源管理模块为各功能模块提供稳定隔离的电压。增加RS232通信串口,以便MCU程序烧录。
图1 超级电容管理系统整体结构图