一种超级电容内阻测定方法、装置和计算机可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超级电容内阻测定方法、装置和计算机可读存储介质，所提供的方法步骤包括：S1：向超级电容与取样电阻输入正弦信号U；S2：采集超级电容的输出电压U1和取样电阻的输出电压U2；S3：利用Goertzel算法计算超级电容输出电压U1的相位Δθ；S4：获取取样电阻上的电流值I；S5：根据公式

A method, device and computer readable storage medium for measuring internal resistance of supercapacitor

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容内阻测定方法、装置和计算机可读存储介质
本专利技术主要涉及电子器件检测
，特指一种超级电容内阻测定方法、装置和计算机可读存储介质。
技术介绍
串联等效电阻是超级电容的重要参数之一，是评估超级电容性能的重要指标。超级电容内阻检测为保证其使用过程中的可靠性、安全性、延长超级电容使用寿命提供了依据。现有超级电容内阻检测方法主要分为以下几类：(1)交流注入法利用交流注入法测量超级电容内阻时，需向超级电容注入交流电流信号，其电流有效值为I，然后测量出超级电容的输出电压，其电压有效值为U。以及超级电容输出电压与电流的相位差Δθ，因此超级电容的阻抗可表示为：则超级电容的内阻为：交流注入法不需对超级电容进行放电处理，可实现超级电容内阻的在线测量。由于超级电容的内阻值为几毫欧，因此U的值一般是mV级，信号微弱，测量时极易被噪声淹没。(2)直流注入法直流注入法采用直流恒流源对超级电容进行充电，其电流有效值为I。当充电电压达到超级电容的额定电压时，再对超级电容进行放电处理，其放电瞬间，超级电容的电压会有一个跳跃式的压降ΔU3。则超级电容内阻为：直流注入法不能实现超级电容内阻的在线测量，且离线大电流放电会影响超级电容的使用寿命与质量。目前，超级电容内阻检测装置根据交流注入法的原理设计，其电路设计复杂，测量精度低，且注入信号频率单一，不利于全面了解超级电容内阻。
技术实现思路
针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种超级电容内阻的测定方法、装置和计算机可读存储介质，能提高超级电容内阻测量的准确性，简化检测方法和检测装置设计。为解决上述技术问题，本专利技术第一方面提供了一种超级电容内阻的测定方法，所述方法包括：S1：向超级电容与取样电阻输入正弦信号U；S2：采集超级电容的输出电压U1和取样电阻的输出电压U2；S3：利用Goertzel算法计算超级电容输出电压U1的相位Δθ；S4：获取取样电阻上的电流值I；S5：根据公式获取超级电容的内阻值。作为本专利技术的进一步改进：步骤S1包括：S01：向超级电容与取样电阻输入正弦信号U，将正弦信号U进行V/I转换，获得电流信号；S02：放大电流信号并进行滤波处理，获得恒定电流。作为本专利技术的进一步改进：所述步骤S3的具体步骤为利用Goertzel算法，求取频点的实部与虚部，利用反正切函数求出超级电容输出电压U1的相位Δθ。本专利技术第二方面提供了一种超级电容内阻测定装置，所述装置包括：交流电压源模块，用于向超级电容和取样电阻提供正弦信号U；V-I转换模块，用于将交流电压源模块输入正弦信号U进行V/I转换，获得电流信号；调理模块，用于放大电流信号和滤波处理，获得恒定电流；A/D采集模块，用于采集超级电容的电压U1和取样电阻的电压U2；处理器，用于获取流经取样电阻的电流I，对超级电容的输出电压进行Goertzel计算，获得超级电容的内阻值；所述交流电压源模块与V-I转换模块并联，调理模块与A/D采集模块连接，A/D采集模块与处理器连接。作为本专利技术的进一步改进：所述调理模块包括交流差分放大单元和低通滤波单元，所述交流差分放大单元用于放大电流信号，所述低通滤波单元用于对放大后的电流信号进行滤波处理。作为本专利技术的进一步改进：还包括显示模块，所述显示模块用于显示超级电容的内阻值。本专利技术第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面所述的方法。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的超级电容内阻测定方法，利用Goertzel算法计算超级电容输出电压U1的相位Δθ，获取取样电阻上的电流值I，即可根据公式获取超级电容的内阻值。由于Goertzel算法采用递推的方式简化运算，从而节省计算机的运行时间，提高了算法的效率，适用于对任意单个频点求取幅值和相位。简化了整个测试过程，提高了内阻检测的准确度，采用基于Goertzel算法的超级电容内阻检测装置的重复性误差能满足不超过5％，符合超级电容检测的要求。附图说明图1为本专利技术在具体实施例中超级电容内阻测定方法的流程示意图。图2为本专利技术在具体实施例中超级电容内阻测定装置的结构示意图。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。如图1至图2所示，本专利技术公开了一种超级电容内阻测定方法，步骤包括：S1：向超级电容与取样电阻输入正弦信号U；S2：采集超级电容的输出电压U1和取样电阻的输出电压U；S3：利用Goertzel算法计算超级电容输出电压U1的相位Δθ；S4：获取取样电阻上的电流值I；S5：根据公式获取超级电容的内阻值。本实施例通过向超级电容与取样电阻输入正弦信号U，采集超级电容的输出电压U1和取样电阻的输出电压U2，利用Goertzel算法获取超级电容输出电压的相位Δθ，获取取样电阻上的电流值I，即可根据公式获取超级电容的内阻值。由于利用了Goertzel算法，简化了整个测试过程，提高了内阻检测的准确度，测试重复性误差能满足不超过3％，符合超级电容检测的要求。在较佳实施例中，步骤S1包括：S01：向超级电容与取样电阻输入正弦信号U，将正弦信号U进行V/I转换，获得电流信号；S02：放大电流信号并进行滤波处理，获得恒定电流，确保超级电容和取样电阻两端输出电压稳定。本实施例中，步骤S3的具体步骤为利用Goertzel算法，求取频点的实部与虚部，利用反正切函数求出超级电容输出电压的相位Δθ。Goertzel算法相当于一个二阶滤波器，其传递函数为：对式(1)引入中间变量vk(n)，其z变换为Vk(z)，则：令对式(3)进行z逆变换得：则第N点的傅里叶变换为：目标频率对应的频点数为：其中，Fs为系统的采样频率，N为采样点数，Fn为目标信号的频率，n为采样序列的第n点，由式(5)可知，当n＝N时，所对应频点的实部Real与虚部Imag分别为：由式(6)可知，当n＝N时，所对应频点的相位θ为：由式(7)可知，可从输入信号x(n)中提取第N点的相位值，再将其代入公式即可计算出超级电容的内阻值。本实施例实现超级电容内阻测定的详细流程为：首先将超级电容和取样电阻串联，然后向超级电容与取样电阻输入正弦信号U，例如输入1KHz的正弦波，通过V-I转换进行V/I转换，获得电流信号；然后放大电流信号并进行滤波处理，输出恒定电流；采集超级电容的输出电压U1和取样电阻的输出电压U2；并对超级电容的输出电压U1进行Goertzel计算，求取频点的实部和虚部，利用反正切函数求出相位。本实施例还提供了一种超级电容内阻检测装置，包括：交流电压源模块，用于提供正弦信号U；V-I转换模块，用于将交流电压源模块输入正弦信号U进行V/I转换，获得电流信号；调理模块，用于放大电流信号和滤波处理，获得恒定信号；A/D采集模块，用于采集超级电容的输出电压U1和取样电阻的输出电压U2；处理器，用于获取流经取样电阻的电流I，对超级电容的输出电压进行Goertzel计算，获得超级电容的内阻值；所述交流电压源模块与V-I转换模块并联，调理模块与A/D采集模块连接，A/D采集模块与处理器连接。利用本实施例中的超级电容内阻检测装置对超级电容内阻进行测定，通过交流电压源模块提供正弦信号U，作为V-I转换模块的输入级信号，通过V-I转换模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超级电容内阻测定方法，其特征在于，步骤包括：S1：向超级电容与取样电阻输入正弦信号U；S2：采集超级电容的输出电压U1和取样电阻的输出电压U2；S3：利用Goertzel算法计算超级电容输出电压U1的相位Δθ；S4：获取取样电阻上的电流值I；S5：根据公式

【技术特征摘要】
1.一种超级电容内阻测定方法，其特征在于，步骤包括：S1：向超级电容与取样电阻输入正弦信号U；S2：采集超级电容的输出电压U1和取样电阻的输出电压U2；S3：利用Goertzel算法计算超级电容输出电压U1的相位Δθ；S4：获取取样电阻上的电流值I；S5：根据公式获取超级电容的内阻值。2.根据权利要求1所述的超级电容内阻测定方法，其特征在于，所述步骤S1包括：S01：向超级电容与取样电阻输入正弦信号U，将正弦信号U进行V/I转换，获得电流信号；S02：放大电流信号并进行滤波处理，获得恒定电流。3.根据权利要求1所述的超级电容内阻测定方法，其特征在于，所述步骤S3的具体步骤为：利用Goertzel算法求取频点的实部与虚部，利用反正切函数求出超级电容输出电压的相位Δθ。4.根据权利要求1所述的超级电容内阻测定方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括步骤S001：将超级电容和取样电阻串联。5.一种超级电容内阻检测装置，其特征在于，包括：交流电压源模块，用于向超级电容和取样...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴双双，柏文琦，林海军，黄国良，张蓉，
申请(专利权)人：湖南省计量检测研究院，
类型：发明
国别省市：湖南,43