一种超级电容测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超级电容测试方法及装置，包括：充电电路、多路选择器、电子负载、控制模块、采集模块、上位机；所述的充电电路和待测试超级电容通过多路选择器相连；待测试超级电容和电子负载通过多路选择器相连；控制模块和多路选择器连接，控制模块用来定时控制多路选择器，选择超级电容单体连接、串联、并联、混联的连接方式，并在充电回路或者放电回路之间切换；采集模块包括多路采集通道，采集模块用于采集超级电容的端电压，电流和温度；本发明专利技术的超级电容测试方法及装置，能够加速超级电容老化，并且能够测量超级电容的电压、电流、荷电状态(soc)等参数。全程实现自动化监测，方便日后开展状态监测工作。

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容测试方法及装置
本专利技术涉及电力电子技术、微控
，具体是一种超级电容测试方法及装置。
技术介绍
超级电容具有超级储电能力，可提供强大的脉冲功率的物理二次电源，具有可靠性高、超低温特性好、环保无污染的特点，是一种新型储能系统，是解决现有电池充电功率不足问题的有效途径，同时也在新能源汽车、电力、电梯、煤矿和工程机械等各行业得到了广泛应用。然而由于单体超级电容电压较低，所以在实际使用中，需要大规模串并联使用。若某节单体失效，可能会导致整个能源系统无法正常工作，所以研究超级电容老化特性十分重要。由于超级电容本身寿命较长，设计一款自动的加速超级电容老化的测试设备显得十分必要。
技术实现思路
本专利技术提出了一种超级电容测试方法及装置。本专利技术的目的是设计一种超级电容测试方法及装置，能够加速超级电容老化，并且能够测量超级电容的电压、电流、荷电状态(soc)等参数。全程实现自动化监测，方便日后开展状态监测工作。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种超级电容测试装置，包括：充电电路、多路选择器、电子负载、控制模块、采集模块、上位机；所述的充电电路和待测试超级电容通过多路选择器相连；超级电容和电子负载通过多路选择器相连；控制模块和多路选择器连接，控制模块用来定时控制多路选择器，选择超级电容单体连接、串联、并联、混联的连接方式，并在充电回路或者放电回路之间切换；采集模块包括多路采集通道，采集模块用于采集超级电容的端电压，电流和温度；控制模块和采集模块分别与上位机相连；充电电路采取恒流转恒压式充电；电子负载提供超级电容放电回路；上位机显示超级电容寿命，电压，荷电状态参量。优选的，所述多路选择器用来切换充电回路和放电回路以及实现超级电容之间在单体连接、并联连接、串联连接以及混联连接状态下充放电，所述的多路选择器包括充电电路接口、放电电路接口和多个超级电容接口，各接口均包括两个可实现电连接的引脚，充电电路接口的两个引脚和放电电路接口的两个引脚之间通过第一导线、第二导线连接，第一导线和超级电容接口的第一引脚之间通过第三导线连接，第一导线和第三导线连接形成第一连接点，第二导线和超级电容接口的第二引脚之间通过第四导线连接，第二导线和第四导线连接形成第二连接点；在所述第一导线上，在第三导线与第一导线的第一连接点之间、该第一连接点和充电电路接口之间、该第一连接点和放电电路接口之间均连接继电器，通过继电器控制电路的连通和断开；在该第一连接点和超级电容的第一引脚之间均设置继电器；所述第二连接点和超级电容接口的第二引脚之间设置继电器，所述超级电容的第二引脚和与之相邻的另一个超级电容的第一引脚之间设置继电器；通过不同继电器的闭合、断开控制超级电容之间在单体连接、并联连接、串联连接以及混联连接状态下充放电，进行老化测试。优选的，若要实现单体连接充电，闭合单个超级电容的第一引脚和第一导线、第二引脚和第二导线之间的继电器，闭合该超级电容对应的第一连接点和充电电路接口之间的所有继电器；若要实现单体连接放电，闭合所述超级电容的第一引脚和第二引脚与第一导线和第二导线之间的继电器，断开该超级电容对应的第一连接点和充电电路接口之间的所有继电器，闭合该超级电容对应的第一连接点和放电电路接口之间的所有继电器；优选的，若要实现并联连接充电，闭合各个需要并联的超级电容的第一引脚和第一导线、第二引脚和第二导线之间的继电器，闭合各个超级电容对应的第一连接点和充电电路接口之间的所有继电器；若要实现并联连接放电，闭合各个超级电容的第一引脚和第一导线、第二引脚和第二导线之间的继电器，断开各个超级电容对应的第一连接点和充电电路接口之间的所有继电器，闭合各个超级电容对应的第一连接点和放电电路接口之间的所有继电器；优选的，若要实现串联连接充电，闭合位于串联开始位置的超级电容的第一引脚和第一导线之间的继电器，闭合串头位置的超级电容的第一连接点至充电电路接口之间的继电器，闭合位于串联结尾的超级电容的第二引脚和第二导线之间的继电器，同时闭合各个相邻串联超级电容的第二引脚和第一引脚之间的继电器；若要实现串联连接放电，闭合位于串联开始位置的超级电容的第一引脚和第一导线之间的继电器，闭合串头位置的超级电容的第一连接点至放电电路接口之间的继电器，闭合位于串联结尾的超级电容的第二引脚和第二导线之间的继电器，同时闭合各个串联超级电容的第二引脚和第一引脚之间的继电器；优选的，若要实现混连连接，多个串联后并联一个或多个：闭合位于串联开始位置的超级电容的第一引脚和第一导线之间的继电器，闭合位于串联结尾的超级电容的第二引脚和第二导线之间的继电器，同时闭合各个相邻串联超级电容的第二引脚和第一引脚之间的继电器；将需要并联的超级电容器的第一引脚和第一导线、第二引脚和第二导线之间的继电器闭合。优选的，若要实现混连连接充电，进一步闭合串头位置的超级电容的第一连接点至充电电路接口之间的继电器，闭合各个超级电容对应的第一连接点和充电电路接口之间的所有继电器；若要实现混连连接放电，进一步闭合串头位置的超级电容的第一连接点至放电电路接口之间的继电器，闭合各个超级电容对应的第一连接点和放电电路接口之间的所有继电器。基于上述所述超级电容测试装置的超级电容测试方法，包括以下步骤：A1：根据上位机设定的相关参数，控制相应的继电器通断，并记录通断时间；A2：采集模块采集超级电容的电压、电流、温度等信息；A3：测试超级电容的容量，并将所测超级电容容量与额定容量之比与0.8比较；小于0.8，测试结束；大于0.8，跳转值步骤A4；A4：测试超级电容的开路电压(OCV)、荷电状态(SOC)、负载电压(CCV)参数，并对超级电容进行充放电循环；充放电循环之后，重新将容量之比与0.8比较，小于0.8，测试结束，大于0.8，重复充放电循环；上位机根据采集模块和控制模块提供的信息，记录存储各种参数。优选的，测超级电容容量的方法，包括以下步骤：B1：控制多路选择器中的继电器开关通断，实现充电电路和单体超级电容的连接，以恒流I1对所测试超级电容进行充电，每15s记录超级电容的端电压；单片机记录继电器开关的通断时间；B2：当采集模块检测单体超级电容达到额定电压后，保持充电回路30分钟；B3：控制模块中的单片机控制多路选择器中的继电器，连通电子负载和单体超级电容，设置电子负载恒流I2放电，每15s记录超级电容的端电压；B4：测量超级电容两端电压从U1到U2的时间t1和t2，根据下式计算电容量值：C1＝I2*(t1-t2)/(U1-U2)；U1为充电电压的80％值，U2为充电电压的40％值；B5：重复步骤B1-B4共3次，获得电容值C2，C3，取平均值，得到所测试超级电容容量C＝(C1+C2+C3)/3。优选的，所述的加速超级电容老化，即充放电循环的方法，包括如下步骤：D1：控制相应的继电器闭合，实现充电电路和单体超级电容的连接，以恒流I1对超级电容进行充电，每15s记录超级电容的端电压；记录继电器开关的通断时间；D2：控制相应的继电器闭合，连通电子负载和单体超级电容，设置电子负载恒流I2放电，每15s记录超级电容的端电压；D3：重复步骤D1-D2，直到到达设定的时间。附图说明图1为超级电容测试装置结构图；图2为控制模块内部结构；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级电容测试装置，其特征在于，包括：充电电路、多路选择器、电子负载、控制模块、采集模块、上位机；所述的充电电路和待测试超级电容通过多路选择器相连；待测试超级电容和电子负载通过多路选择器相连；控制模块和多路选择器连接，控制模块用来定时控制多路选择器，选择超级电容单体连接、串联、并联、混联的连接方式，并在充电回路或者放电回路之间切换；采集模块包括多路采集通道，采集模块用于采集超级电容的端电压，电流和温度；控制模块和采集模块分别与上位机相连；充电电路采取恒流转恒压式充电；电子负载提供超级电容放电回路；上位机显示超级电容寿命、电压、荷电状态参量。

【技术特征摘要】
1.一种超级电容测试装置，其特征在于，包括：充电电路、多路选择器、电子负载、控制模块、采集模块、上位机；所述的充电电路和待测试超级电容通过多路选择器相连；待测试超级电容和电子负载通过多路选择器相连；控制模块和多路选择器连接，控制模块用来定时控制多路选择器，选择超级电容单体连接、串联、并联、混联的连接方式，并在充电回路或者放电回路之间切换；采集模块包括多路采集通道，采集模块用于采集超级电容的端电压，电流和温度；控制模块和采集模块分别与上位机相连；充电电路采取恒流转恒压式充电；电子负载提供超级电容放电回路；上位机显示超级电容寿命、电压、荷电状态参量；所述多路选择器用来切换充电回路和放电回路以及实现超级电容之间在单体连接、并联连接、串联连接以及混联连接状态下充放电，所述的多路选择器包括充电电路接口、放电电路接口和多个超级电容接口，各接口均包括两个可实现电连接的引脚，充电电路接口的两个引脚和放电电路接口的两个引脚之间通过第一导线、第二导线连接，第一导线和超级电容接口的第一引脚之间通过第三导线连接，第一导线和第三导线连接形成第一连接点，第二导线和超级电容接口的第二引脚之间通过第四导线连接，第二导线和第四导线连接形成第二连接点；在所述第一导线上，在第三导线与第一导线的第一连接点之间、该第一连接点和充电电路接口之间、该第一连接点和放电电路接口之间均连接继电器，通过继电器控制电路的连通和断开；在该第一连接点和超级电容的第一引脚之间均设置继电器；所述第二连接点和超级电容接口的第二引脚之间设置继电器，所述超级电容的第二引脚和与之相邻的另一个超级电容的第一引脚之间设置继电器；通过不同继电器的闭合、断开控制超级电容之间在单体连接、并联连接、串联连接以及混联连接状态下充放电，进行老化测试。2.根据权利要求1所述的超级电容测试装置，其特征在于，若要实现单体连接充电，闭合单个超级电容的第一引脚和第一导线、第二引脚和第二导线之间的继电器，闭合该超级电容对应的第一连接点和充电电路接口之间的所有继电器；若要实现单体连接放电，闭合所述超级电容的第一引脚和第二引脚与第一导线和第二导线之间的继电器，断开该超级电容对应的第一连接点和充电电路接口之间的所有继电器，闭合该超级电容对应的第一连接点和放电电路接口之间的所有继电器。3.根据权利要求1所述的超级电容测试装置，其特征在于，若要实现并联连接充电，闭合各个需要并联的超级电容的第一引脚和第一导线、第二引脚和第二导线之间的继电器，闭合各个超级电容对应的第一连接点和充电电路接口之间的所有继电器；若要实现并联连接放电，闭合各个超级电容的第一引脚和第一导线、第二引脚和第二导线之间的继电器，断开各个超级电容对应的第一连接点和充电电路接口之间的所有继电器，闭合各个超级电容对应的第一连接点和放电电路接口之间的所有继电器。4.根据权利要求1所述的超级电容测试装置，其特征在于，若要实现串联连接充电，闭合位于串联开始位置的超级电容的第一引脚和第一导线之间的继电器，闭合串头位置的超级电容的第一连接点至充电电路接口之间的继电器，闭合位于串联结尾的超级电容的第二引脚和第二导线之...

【专利技术属性】
技术研发人员：周公博，王后连，朱真才，李伟，彭玉兴，李志翔，王朋辉，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32