一種超級(jí)電容測(cè)試方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)、微控技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種超級(jí)電容測(cè)試方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)電容具有超級(jí)儲(chǔ)電能力，可提供強(qiáng)大的脈沖功率的物理二次電源，具有可靠性高、超低溫特性好、環(huán)保無污染的特點(diǎn)，是一種新型儲(chǔ)能系統(tǒng)，是解決現(xiàn)有電池充電功率不足問題的有效途徑，同時(shí)也在新能源汽車、電力、電梯、煤礦和工程機(jī)械等各行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]然而由于單體超級(jí)電容電壓較低，所以在實(shí)際使用中，需要大規(guī)模串并聯(lián)使用。若某節(jié)單體失效，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)能源系統(tǒng)無法正常工作，所以研宄超級(jí)電容老化特性十分重要。由于超級(jí)電容本身壽命較長，設(shè)計(jì)一款自動(dòng)的加速超級(jí)電容老化的測(cè)試設(shè)備顯得十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種超級(jí)電容測(cè)試方法及裝置。本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種超級(jí)電容測(cè)試方法及裝置，能夠加速超級(jí)電容老化，并且能夠測(cè)量超級(jí)電容的電壓、電流、荷電狀態(tài)(SOC)等參數(shù)。全程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，方便日后開展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)工作。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種超級(jí)電容測(cè)試裝置，包括:充電電路、多路選擇器、電子負(fù)載、控制模塊、采集模塊、上位機(jī)；所述的充電電路和待測(cè)試超級(jí)電容通過多路選擇器相連；超級(jí)電容和電子負(fù)載通過多路選擇器相連；控制模塊和多路選擇器連接，控制模塊用來定時(shí)控制多路選擇器，選擇超級(jí)電容單體連接、串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)的連接方式，并在充電回路或者放電回路之間切換；采集模塊包括多路采集通道，采集模塊用于采集超級(jí)電容的端電壓，電流和溫度；控制模塊和采集模塊分別與上位機(jī)相連；充電電路采取恒流轉(zhuǎn)恒壓式充電；電子負(fù)載提供超級(jí)電容放電回路；上位機(jī)顯示超級(jí)電容壽命，電壓，荷電狀態(tài)參量。
[0007]優(yōu)選的，所述多路選擇器用來切換充電回路和放電回路以及實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容之間在單體連接、并聯(lián)連接、串聯(lián)連接以及混聯(lián)連接狀態(tài)下充放電，所述的多路選擇器包括充電電路接口、放電電路接口和多個(gè)超級(jí)電容接口，各接口均包括兩個(gè)可實(shí)現(xiàn)電連接的引腳，充電電路接口的兩個(gè)引腳和放電電路接口的兩個(gè)引腳之間通過第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)線連接，第一導(dǎo)線和超級(jí)電容接口的第一引腳之間通過第三導(dǎo)線連接，第一導(dǎo)線和第三導(dǎo)線連接形成第一連接點(diǎn)，第二導(dǎo)線和超級(jí)電容接口的第二引腳之間通過第四導(dǎo)線連接，第二導(dǎo)線和第四導(dǎo)線連接形成第二連接點(diǎn)；在所述第一導(dǎo)線上，在第三導(dǎo)線與第一導(dǎo)線的第一連接點(diǎn)之間、該第一連接點(diǎn)和充電電路接口之間、該第一連接點(diǎn)和放電電路接口之間均連接繼電器，通過繼電器控制電路的連通和斷開；在該第一連接點(diǎn)和超級(jí)電容的第一引腳之間均設(shè)置繼電器；所述第二連接點(diǎn)和超級(jí)電容接口的第二引腳之間設(shè)置繼電器，所述超級(jí)電容的第二引腳和與之相鄰的另一個(gè)超級(jí)電容的第一引腳之間設(shè)置繼電器；通過不同繼電器的閉合、斷開控制超級(jí)電容之間在單體連接、并聯(lián)連接、串聯(lián)連接以及混聯(lián)連接狀態(tài)下充放電，進(jìn)行老化測(cè)試。
[0008]優(yōu)選的，若要實(shí)現(xiàn)單體連接充電，閉合單個(gè)超級(jí)電容的第一引腳和第一導(dǎo)線、第二引腳和第二導(dǎo)線之間的繼電器，閉合該超級(jí)電容對(duì)應(yīng)的第一連接點(diǎn)和充電電路接口之間的所有繼電器；若要實(shí)現(xiàn)單體連接放電，閉合所述超級(jí)電容的第一引腳和第二引腳與第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線之間的繼電器，斷開該超級(jí)電容對(duì)應(yīng)的第一連接點(diǎn)和充電電路接口之間的所有繼電器，閉合該超級(jí)電容對(duì)應(yīng)的第一連接點(diǎn)和放電電路接口之間的所有繼電器；
[0009]優(yōu)選的，若要實(shí)現(xiàn)并聯(lián)連接充電，閉合各個(gè)需要并聯(lián)的超級(jí)電容的第一引腳和第一導(dǎo)線、第二引腳和第二導(dǎo)線之間的繼電器，閉合各個(gè)超級(jí)電容對(duì)應(yīng)的第一連接點(diǎn)和充電電路接口之間的所有繼電器；若要實(shí)現(xiàn)并聯(lián)連接放電，閉合各個(gè)超級(jí)電容的第一引腳和第一導(dǎo)線、第二引腳和第二導(dǎo)線之間的繼電器，斷開各個(gè)超級(jí)電容對(duì)應(yīng)的第一連接點(diǎn)和充電電路接口之間的所有繼電器，閉合各個(gè)超級(jí)電容對(duì)應(yīng)的第一連接點(diǎn)和放電電路接口之間的所有繼電器；
[0010]優(yōu)選的，若要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)連接充電，閉合位于串聯(lián)開始位置的超級(jí)電容的第一引腳和第一導(dǎo)線之間的繼電器，閉合串頭位置的超級(jí)電容的第一連接點(diǎn)至充電電路接口之間的繼電器，閉合位于串聯(lián)結(jié)尾的超級(jí)電容的第二引腳和第二導(dǎo)線之間的繼電器，同時(shí)閉合各個(gè)相鄰串聯(lián)超級(jí)電容的第二引腳和第一引腳之間的繼電器；若要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)連接放電，閉合位于串聯(lián)開始位置的超級(jí)電容的第一引腳和第一導(dǎo)線之間的繼電器，閉合串頭位置的超級(jí)電容的第一連接點(diǎn)至放電電路接口之間的繼電器，閉合位于串聯(lián)結(jié)尾的超級(jí)電容的第二引腳和第二導(dǎo)線之間的繼電器，同時(shí)閉合各個(gè)串聯(lián)超級(jí)電容的第二引腳和第一引腳之間的繼電器；
[0011]優(yōu)選的，若要實(shí)現(xiàn)混連連接，多個(gè)串聯(lián)后并聯(lián)一個(gè)或多個(gè):閉合位于串聯(lián)開始位置的超級(jí)電容的第一引腳和第一導(dǎo)線之間的繼電器，閉合位于串聯(lián)結(jié)尾的超級(jí)電容的第二引腳和第二導(dǎo)線之間的繼電器，同時(shí)閉合各個(gè)相鄰串聯(lián)超級(jí)電容的第二引腳和第一引腳之間的繼電器；將需要并聯(lián)的超級(jí)電容器的第一引腳和第一導(dǎo)線、第二引腳和第二導(dǎo)線之間的繼電器閉合。
[0012]優(yōu)選的，若要實(shí)現(xiàn)混連連接充電，進(jìn)一步閉合串頭位置的超級(jí)電容的第一連接點(diǎn)至充電電路接口之間的繼電器，閉合各個(gè)超級(jí)電容對(duì)應(yīng)的第一連接點(diǎn)和充電電路接口之間的所有繼電器；若要實(shí)現(xiàn)混連連接放電，進(jìn)一步閉合串頭位置的超級(jí)電容的第一連接點(diǎn)至放電電路接口之間的繼電器，閉合各個(gè)超級(jí)電容對(duì)應(yīng)的第一連接點(diǎn)和放電電路接口之間的所有繼電器。
[0013]基于上述所述超級(jí)電容測(cè)試裝置的超級(jí)電容測(cè)試方法，包括以下步驟:
[0014]Al:根據(jù)上位機(jī)設(shè)定的相關(guān)參數(shù)，控制相應(yīng)的繼電器通斷，并記錄通斷時(shí)間；
[0015]A2:采集模塊采集超級(jí)電容的電壓、電流、溫度等信息；
[0016]A3:測(cè)試超級(jí)電容的容量，并將所測(cè)超級(jí)電容容量與額定容量之比與0.8比較；小于0.8，測(cè)試結(jié)束；大于0.8，跳轉(zhuǎn)值步驟A4 ；
[0017]A4:測(cè)試超級(jí)電容的開路電壓(OCV)、荷電狀態(tài)(SOC)、負(fù)載電壓(CCV)參數(shù)，并對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行充放電循環(huán)；充放電循環(huán)之后，重新將容量之比與0.8比較，小于0.8，測(cè)試結(jié)束，大于0.8，重復(fù)充放電循環(huán)；上位機(jī)根據(jù)采集模塊和控制模塊提供的信息，記錄存儲(chǔ)各種參數(shù)。
[0018]優(yōu)選的，測(cè)超級(jí)電容容量的方法，包括以下步驟:
[0019]B1:控制多路選擇器中的繼電器開關(guān)通斷，實(shí)現(xiàn)充電電路和單體超級(jí)電容的連接，以恒流I1對(duì)所測(cè)試超級(jí)電容進(jìn)行充電，每15S記錄超級(jí)電容的端電壓；單片機(jī)記錄繼電器開關(guān)的通斷時(shí)間；
[0020]B2:當(dāng)采集模塊檢測(cè)單體超級(jí)電容達(dá)到額定電壓后，保持充電回路30分鐘；
[0021]B3:控制模塊中的單片機(jī)控制多路選擇器中的繼電器，連通電子負(fù)載和單體超級(jí)電容，設(shè)置電子負(fù)載恒流I2放電，每15s記錄超級(jí)電容的端電壓；
[0022]B4:測(cè)量超級(jí)電容兩端電壓從仏到U 2的時(shí)間t 12，根據(jù)下式計(jì)算電容量值:Ci=I2*(trt2)/(U1-U2) W1為充電電壓的80%值，U2為充電電壓的40%值;
[0023]B5:重復(fù)步驟B1-B4共3次，獲得電容值C2，C3，取平均值，得到所測(cè)試超級(jí)電容容量C = (C^CfC3)/3 O
[0024]優(yōu)選的，所述的加速超級(jí)電容老化，即充放電循環(huán)的方法，包括如下步驟:
[0025]Dl:控制相應(yīng)的繼電器閉合，實(shí)現(xiàn)充電電路和單體超級(jí)電容的連接，以恒流I1對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行充電，每15s記錄超級(jí)電容的端電壓；記錄繼電器開關(guān)的通斷時(shí)間；
[0026]D2:控制相應(yīng)的繼電器閉合，連通電子負(fù)載和單體超級(jí)電容，設(shè)置電子負(fù)載恒流I2放電，每15s記錄超級(jí)電容的端電壓；
[0027]D3:重復(fù)步驟D1-D2，直到到達(dá)設(shè)定的時(shí)間。
【附圖說明】
[0028]圖1為超級(jí)電容測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖2為控制模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)；
[0030]圖3為多路選擇器內(nèi)部結(jié)構(gòu)；
[0031]圖4為多路選擇器內(nèi)部繼電器開關(guān)動(dòng)作圖；
[0032]圖5為超級(jí)電容測(cè)試流程；
[0033]圖6為測(cè)超級(jí)電容容量步驟；
[0034]圖7為充放電循環(huán)步驟；
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0036]一種超級(jí)電容測(cè)試方法如下:首先根據(jù)IEC62391-1-2006超級(jí)電容器標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試超級(jí)電容的容量，之后不斷的充放電循環(huán)，加速超級(jí)電容老化。經(jīng)過設(shè)定時(shí)間t后，上位機(jī)收集采集模塊采集的信息和單片機(jī)獲得的多路選擇器通斷時(shí)間信息，最終得到荷電狀態(tài)，負(fù)載電壓，開路電壓等量值，并根據(jù)這些量值繪制相應(yīng)曲線。同時(shí)開始進(jìn)行下一次循環(huán)，測(cè)試超級(jí)電容的容量，持續(xù)充放電，周而復(fù)始，直到達(dá)到超級(jí)電容老化失效標(biāo)準(zhǔn)。老化失效以當(dāng)前容量與額定容量之比為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前容量與額定容量之比小于80%，即認(rèn)為此超級(jí)電容報(bào)廢。
[0037]一種超級(jí)電容測(cè)試裝置，如圖1和圖2所示，其包括: