摘 要:基于 AＲM － comtex － M3 内核的 STM32F105 细微处理方式，它是通过在车辆正常运行的情况下，把充电的过程进行固定，从而计算出被固定的时间长度和储能电源内阻的特征。为了保持车辆的安全运行状态，需要将内阻一致性的结果计算出来，以避免在在线检测环节时，其中的超级电容内阻和及时定位内阻之间发生冲突，将会最终导致冲突演变为超级电容变体。
关键词: 超级电容; 储能电源; 内阻一致性; 在线检测
引言
随着化学能源助燃原材料的大肆开采和应用，其可用量正在日益减少，尤其是石油方面，可以说是人类即将面临“坐吃山空”的局面产生，如果在这样的情况下不加以节约利用和开采，终会在不久的将来看到这样的局面。我们都知道，化学能源助燃材料通过加速燃烧会产生大量烟雾颗粒，同时也会产生废气，这对地球环境的空气质量造成了一定的不良影响。因此，人类需要在保护地球环境和节约能源材料的同时，需求可替代其能源转换方式，以及储能技术手段，而车辆运行机制大功率、高性比、高储能的电源装置受到了诸多研究专家的关注和青睐，将它不断应用在轨道交通、机械装备、智能电网等领域。随着超级电容储能技术的不断研究和推进，超级电容储能式有轨电车已经开始在广州、深圳、武汉等城市均有使用。
1 研究背景及意义
1.1储能电源概述
当我们提到储能电源，往往就会在第一时间想到超级电容储能电源，它是将多个3V以下的超级电容单体进行串并联，然后构成一个能够满足基本电压等级需要的电容量，它的特性是能够进行储能，并且所储备的电容量是巨大的。
不过，因为当下的超级电容储能电源技术的应用还不是很完善，在每个超级电容单体的电容量储存的性能没有达到电源电阻的统一性，这样就很容易造成因为电阻性的不一致而导致电流在通过电容单体时出现电压高低起伏的变化，这样也会连带性地出现发热功率等指标出现差异性。造成这种差异性的另一种客观原因是在充电的过程中，电容单体的饱和度与总电压的变压量没有能够实现截止条件的客观要求。也就是说，车辆在在充电过程中，因为总电压的变压量没有发生变化的原因，而导致持续充电，充电时间过长就会出现总电压的输出功率过高而被破坏了电容单体的电阻的统一性，其内部的电解质也会随之完全分解，最终的结果不仅是减少了使用寿命，也有可能带来极大的燃爆危害产生。因此，储能电源的电容单体达到电阻的一致性是非常必要的，这样就能形成总电压的充电运行功率达到正常。
1.2目前存在的问题
就目前而言，储能电源在实时监控中所体现的数据信息主要是电压和电容量的稳定性状态基本能够达到正常运行标准，但是采用均衡计算方法和在线识别方法的过程中，其电源管理系统的储能电源模组在非实时在线检测阶段所呈现的内阻数据信息是不稳定的，尤其是当车辆在平面道路中处于静止停放状态充电时，车辆的模组或储能电源释放的电阻、电容量的数值是很微小的，它是不会导致电容内阻突发改变的。而当车辆一旦启动运行之后，电阻和电容量水平会集中在储能电源箱内，能否造成电容内阻突发改变是没有爆发准确判断的。想要充分判断和检测出车辆的储能电源内阻一致性的问题，需要安排专业的维修和检测人员利用专业的检测设备进行定期的维护和检测，该类车辆的保养是需要长期进行细心处理和维护的，如果车辆的储能电源内阻没有能够达到一致性，就会很容易在使用的过程中产生很多突发性的问题，如车辆载荷运动能力降低和启动运行的滞后性等。
2 储能电源内阻一致性在线检测
储能电源内阻一致性在线检测的方法的应用原理，主要是由 2个储能电源模板并联344串(共 688 个)超级电容器所组成的。其中，每2 并 8 串构成一个模组，共 43 个模组。每个模组均安装基于 AＲM － comtex － M3 内核的 STM32F105 细微处理器的采样控制单元(以下简称 SCU)。当设备处于实时在线检测状态时，电压温度信息是恒定的，而且它的数据通信功能非常顺畅。一般来说，在进行数据取样的过程中，要以 100 ms为一个周期，总共需要经历的通信周期时长为 1 000 ms。
2.1内阻一致性在线检测原理
在对超级电容RC进行等效模型的构建时，还要同步在电容两端 ESＲ的地方进行等效串联电阻，从而就构建出了一个完整的超级电容模型，且是等效状态下的RC模型。该模型的原理其实并不复杂，基本精通电源和电阻传输原理的人都可以进行成功建模。而建立该模型的意义在于可以准确呈现出超级电容在车辆充电和停放两种不同状态下所产生的电容电阻的一致性的数据情况，并将它们汇总分析和计算，以得出最终符合内阻检测标准的数据结果。此模型如图 1 所示。
.png)
在图2当中我们可以看出，超级电容在充电和停放状态下所表达的曲线是存在差异的，它们在造成充电以后的状态都会达到U3这一数值，而且是趋于直线的表达。根据等效模型列式 1，其中I 为储能电源电流，U 为模组总电压，Uc 为电容电压，Ｒesr 为等效内阻值。U = I × Ｒ esr + U c (1)
在两种不同状态下的充电时长结束以后，会出现电容内阻与电压之间没有发生突发改变，就会很容易得出ΔU = ΔI × Ｒ esr(2)
对于运行中的车辆来说，所进行的实时在线检测数据结果会有所偏差，内阻的数值将会或高或低，尤其是在面对交通状况较为复杂的时间段，数据结果的准确性有待参考。
2.2内阻一致性在线检测实现
为了能够更好地实现内阻一致性的实时在线检测的结果，我们将车辆在不同的环境和运行状态、停放状态下的数据，以区间结果的方式是来进行准确计算和判断，然而，想要得到准确性的计算结果，就要对车辆的实时工况进行分析，以三次采集的数据信息做比对，通过分析比对工况信息数据来判断出车辆在释放电源内阻时的基本情况。如此一来，就把在释放电源内阻期间的电能量所带来的干扰数据进行剔除。根据上文分析车辆电源的使用环境，确定内阻检测算法步骤如图 3 所示。
3结束语
超级电容储能电压内阻一致性检测的结果，最终是符合标准的，其间并未发生过多的突变。并且，超级电容单体可以实现精确定位和预警信息，在为车辆正常运行起到保障措施的同时，也能有效避免燃爆等危险紧急情况的产生。
参考文献
[1] 刘友梅． 储能式轻轨车—通向节能、环保和智能化［J］．城市轨道交通研究，2012，15(10): I0004．
[2]罗显光，杨颖，杜求茂，等． 基于数据分析的超级电容连接诊断研究及应用［J］． 电力机车与城轨车辆，2017，40(6):1 －3．