基于單片機的車(chē)載超級電容測試系統設計

1.3 各主要模塊的實(shí)現

本測試系統分別采用四塊電路板，以實(shí)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(zhù)重介紹電壓、電流采集模塊和中央處理模塊的實(shí)現。

1.3.1 采集模塊的實(shí)現

采集模塊包括總線(xiàn)電流的采集、總線(xiàn)電壓的采集兩個(gè)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(huán)電流傳感器CSNK591，測量范圍1200A，線(xiàn)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(mǎn)足了系統的要求。采集信號經(jīng)精密電阻轉變?yōu)殡妷盒盘?，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(shí)具有較大的共模抑制比（G=10時(shí)，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(guò)OP27GS芯片抬升至0-10V單極性信號，經(jīng)過(guò)射極跟隨器送至變送器XTR110KU，轉為4mA-20mA的電流信號送到中央處理模塊，之所以將采集信號轉變?yōu)?mA-20mA電流信號，是考慮到與工業(yè)接口標準的統一，并采用電流傳感抗干擾能力強。

總線(xiàn)電壓的采集同樣選用基于磁補償原理的閉環(huán)霍爾電壓傳感器VSM025A，實(shí)現原理與電流采集相同。

1.3.2 中央處理模塊實(shí)現

中央處理模塊是測試系統的核心部分，包括MCU和AD單元、模擬信號二次調理單元、故障輸出單元和CAN接口單元等，如圖3所示。

采集模塊輸入的4mA-20mA電流信號首先經(jīng)過(guò)模擬信號二次調理單元，進(jìn)行信號的變送、隔離、濾波和放大。模

實(shí)際系統有模擬15V，數字5V，模擬12V供電需求，電源管理模塊在提供系統各部分所需電壓的同時(shí)，進(jìn)行模擬、數字電路隔離，從而避免兩類(lèi)電壓互相影響，各部分電源入口都增加了TVS保護，防止浪涌電壓對系統的損壞，同時(shí)在諸多電源入口處設置相應的濾波電路，如在A(yíng)D供電入口處增加了π形濾波電路，較好地消除電源信號對所供電路的干擾。

另外，外部連線(xiàn)均采用屏蔽線(xiàn)，能較強地屏蔽線(xiàn)路傳輸中的電磁干擾，所有電流板使用型材鋁盒包裝，采用標準航空接頭與外界聯(lián)線(xiàn)，這樣在保護電路板的同時(shí)隔離外界磁場(chǎng)。

2 測試系統實(shí)測結果對比及分析

2.1 測試內容

實(shí)驗選定以70A和150A兩種模式對兩組串聯(lián)的超級電容組件進(jìn)行充放電測試，首先，對電容進(jìn)行恒流充電，當總線(xiàn)電壓達到300V時(shí)，轉為恒壓充電，當總線(xiàn)電流降低到10A時(shí)進(jìn)行70A恒流放電，如此循環(huán)測試5個(gè)周期。

2.2 實(shí)驗結果及分析