來源：電子技術應用 作者：劉顯文 雷金紅 賈志軍 李小民

    伴隨著科技的進步，電動汽車技術得到迅速的發展，相比內燃機汽車，電動汽車具有零排放、高性能效率、低噪聲、低熱輻射、易操縱和易維護等優點，將是未來汽車發展的方向，也是現行研究的熱點。

    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。燃料電池、蓄電池和超級電容在能量密度和功率密度上有互補性[1]。單一使用蓄電池、繞料電池或者超級電容，難以用作電動汽車的動力源。混合電池是一比較理想的解決方法，采用混合電池驅動系統，特別利用超級電容快速充放電能實現汽車制動能量回收，以及燃料電池超大能量密度支持汽車持久行駛，使得燃料電池/超級電容組成的混合驅動系統成為電動車驅動的最佳方案[2]。

    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的形式，伴隨著電容串級的提升，電池整體電壓也隨之提高，對于車載電池，超級電容工作電壓常達到幾百伏，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，如中型客車用超級電容以150a電流放電時，端電壓會在1分鐘之內由300v減到70v，而200v恒壓沖電時電流也會在幾分鐘內由50a增大到150a左右，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。

    針對超級電容特殊的工作狀況，本論文給出一種超級電容電池檢測系統，通過對超級電容組件進行充放電循環試驗采集其電壓、電流參數、并與標準參數對比，從而驗證出本檢測系統能在強電壓電流變化情況下快速實現較高的檢測精度。

    1 檢測系統原理及各模塊實現

    1.1 檢測對象

    測試用超級電容采用上海奧威科技開發有限公司提供的兩組串聯不對稱電極雙電層超級電容組件。

    1.2 系統原理介紹

    超級電容管理系統可以實現對超級電容工作電流和電壓的實時采集，超級電容管理系統整體結構框圖如圖1所示，系統共由3個主要模塊組成：現場電壓、電流、采集與調理模塊（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、霍爾電壓、霍爾電流傳感器分別為超級電容電壓和電流進行現場采集，采集信號經過儀用放大、然后轉化為4ma-20ma電流信號并發送到中央處理模塊，中央處理模塊內，采集模塊發送的4ma-20ma電流信號，經過電流電壓變換后，再進行隔離放大、ad轉換并送到mcu，mcu將數據處理后通過can接口傳送到上位機，當檢測到數據異常時mcu輸出故障信號，以便工作人員能及時采取措施，電源管理模塊為各功能模塊提供穩定隔離的電壓，增加rs232通信串口，以便mcu程序燒錄。

    1.3 各主要模塊的實現

    本測試系統分別采用四塊電路板，以實現三大功能模塊——采集模塊、中央處理模塊和電源管理模塊。即電壓采集與初調理板、中央處理板以及電源板，下邊著重介紹電壓、電流采集模塊和中央處理模塊的實現。

    1.3.1 采集模塊的實現

    采集模塊包括總線電流的采集、總線電壓的采集兩個部分，圖2即為電流采集原理圖，采用霍爾電流傳感器隔離被測系統，比傳統的基于電阻采樣的電流分壓電路精度高，安全性能好，抗干擾能力強，本文選用honywell公司的基于磁補償原理的霍爾閉環電流傳感器csnk591，測量范圍±1200a，線性精度達到0.1%，總體精度達到0.5%，響應速度小于1μs，完全滿足了系統的要求。采集信號經精密電阻轉變為電壓信號，再由儀用放大器放大為±5v雙極性電壓信號，系統選用ad620br儀用放大芯片，該芯片在增益較低時具有較大的共模抑制比（g=10時，共模抑制比最小為100db），能較強地抑制由于溫度、電磁噪聲等因素引起的共模干擾，放大信號通過op27gs芯片抬升