一種超級電容測試方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力電子技術、微控技術領域，具體是一種超級電容測試方法及裝置。
【背景技術】
[0002]超級電容具有超級儲電能力，可提供強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、環保無污染的特點，是一種新型儲能系統，是解決現有電池充電功率不足問題的有效途徑，同時也在新能源汽車、電力、電梯、煤礦和工程機械等各行業得到了廣泛應用。
[0003]然而由于單體超級電容電壓較低，所以在實際使用中，需要大規模串并聯使用。若某節單體失效，可能會導致整個能源系統無法正常工作，所以研宄超級電容老化特性十分重要。由于超級電容本身壽命較長，設計一款自動的加速超級電容老化的測試設備顯得十分必要。
【發明內容】
[0004]本發明提出了一種超級電容測試方法及裝置。本發明的目的是設計一種超級電容測試方法及裝置，能夠加速超級電容老化，并且能夠測量超級電容的電壓、電流、荷電狀態(SOC)等參數。全程實現自動化監測，方便日后開展狀態監測工作。
[0005]為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案:
[0006]一種超級電容測試裝置，包括:充電電路、多路選擇器、電子負載、控制模塊、采集模塊、上位機；所述的充電電路和待測試超級電容通過多路選擇器相連；超級電容和電子負載通過多路選擇器相連；控制模塊和多路選擇器連接，控制模塊用來定時控制多路選擇器，選擇超級電容單體連接、串聯、并聯、混聯的連接方式，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相連；充電電路采取恒流轉恒壓式充電；電子負載提供超級電容放電回路；上位機顯示超級電容壽命，電壓，荷電狀態參量。
[0007]優選的，所述多路選擇器用來切換充電回路和放電回路以及實現超級電容之間在單體連接、并聯連接、串聯連接以及混聯連接狀態下充放電，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超級電容接口，各接口均包括兩個可實現電連接的引腳，充電電路接口的兩個引腳和放電電路接口的兩個引腳之間通過第一導線、第二導線連接，第一導線和超級電容接口的第一引腳之間通過第三導線連接，第一導線和第三導線連接形成第一連接點，第二導線和超級電容接口的第二引腳之間通過第四導線連接，第二導線和第四導線連接形成第二連接點；在所述第一導線上，在第三導線與第一導線的第一連接點之間、該第一連接點和充電電路接口之間、該第一連接點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；在該第一連接點和超級電容的第一引腳之間均設置繼電器；所述第二連接點和超級電容接口的第二引腳之間設置繼電器，所述超級電容的第二引腳和與之相鄰的另一個超級電容的第一引腳之間設置繼電器；通過不同繼電器的閉合、斷開控制超級電容之間在單體連接、并聯連接、串聯連接以及混聯連接狀態下充放電，進行老化測試。
[0008]優選的，若要實現單體連接充電，閉合單個超級電容的第一引腳和第一導線、第二引腳和第二導線之間的繼電器，閉合該超級電容對應的第一連接點和充電電路接口之間的所有繼電器；若要實現單體連接放電，閉合所述超級電容的第一引腳和第二引腳與第一導線和第二導線之間的繼電器，斷開該超級電容對應的第一連接點和充電電路接口之間的所有繼電器，閉合該超級電容對應的第一連接點和放電電路接口之間的所有繼電器；
[0009]優選的，若要實現并聯連接充電，閉合各個需要并聯的超級電容的第一引腳和第一導線、第二引腳和第二導線之間的繼電器，閉合各個超級電容對應的第一連接點和充電電路接口之間的所有繼電器；若要實現并聯連接放電，閉合各個超級電容的第一引腳和第一導線、第二引腳和第二導線之間的繼電器，斷開各個超級電容對應的第一連接點和充電電路接口之間的所有繼電器，閉合各個超級電容對應的第一連接點和放電電路接口之間的所有繼電器；
[0010]優選的，若要實現串聯連接充電，閉合位于串聯開始位置的超級電容的第一引腳和第一導線之間的繼電器，閉合串頭位置的超級電容的第一連接點至充電電路接口之間的繼電器，閉合位于串聯結尾的超級電容的第二引腳和第二導線之間的繼電器，同時閉合各個相鄰串聯超級電容的第二引腳和第一引腳之間的繼電器；若要實現串聯連接放電，閉合位于串聯開始位置的超級電容的第一引腳和第一導線之間的繼電器，閉合串頭位置的超級電容的第一連接點至放電電路接口之間的繼電器，閉合位于串聯結尾的超級電容的第二引腳和第二導線之間的繼電器，同時閉合各個串聯超級電容的第二引腳和第一引腳之間的繼電器；
[0011]優選的，若要實現混連連接，多個串聯后并聯一個或多個:閉合位于串聯開始位置的超級電容的第一引腳和第一導線之間的繼電器，閉合位于串聯結尾的超級電容的第二引腳和第二導線之間的繼電器，同時閉合各個相鄰串聯超級電容的第二引腳和第一引腳之間的繼電器；將需要并聯的超級電容器的第一引腳和第一導線、第二引腳和第二導線之間的繼電器閉合。
[0012]優選的，若要實現混連連接充電，進一步閉合串頭位置的超級電容的第一連接點至充電電路接口之間的繼電器，閉合各個超級電容對應的第一連接點和充電電路接口之間的所有繼電器；若要實現混連連接放電，進一步閉合串頭位置的超級電容的第一連接點至放電電路接口之間的繼電器，閉合各個超級電容對應的第一連接點和放電電路接口之間的所有繼電器。
[0013]基于上述所述超級電容測試裝置的超級電容測試方法，包括以下步驟:
[0014]Al:根據上位機設定的相關參數，控制相應的繼電器通斷，并記錄通斷時間；
[0015]A2:采集模塊采集超級電容的電壓、電流、溫度等信息；
[0016]A3:測試超級電容的容量，并將所測超級電容容量與額定容量之比與0.8比較；小于0.8，測試結束；大于0.8，跳轉值步驟A4 ；
[0017]A4:測試超級電容的開路電壓(OCV)、荷電狀態(SOC)、負載電壓(CCV)參數，并對超級電容進行充放電循環；充放電循環之后，重新將容量之比與0.8比較，小于0.8，測試結束，大于0.8，重復充放電循環；上位機根據采集模塊和控制模塊提供的信息，記錄存儲各種參數。
[0018]優選的，測超級電容容量的方法，包括以下步驟:
[0019]B1:控制多路選擇器中的繼電器開關通斷，實現充電電路和單體超級電容的連接，以恒流I1對所測試超級電容進行充電，每15S記錄超級電容的端電壓；單片機記錄繼電器開關的通斷時間；
[0020]B2:當采集模塊檢測單體超級電容達到額定電壓后，保持充電回路30分鐘；
[0021]B3:控制模塊中的單片機控制多路選擇器中的繼電器，連通電子負載和單體超級電容，設置電子負載恒流I2放電，每15s記錄超級電容的端電壓；
[0022]B4:測量超級電容兩端電壓從仏到U 2的時間t 12，根據下式計算電容量值: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:重復步驟B1-B4共3次，獲得電容值C2，C3，取平均值，得到所測試超級電容容量C = (C^CfC3)/3 O
[0024]優選的，所述的加速超級電容老化，即充放電循環的方法，包括如下步驟:
[0025]Dl:控制相應的繼電器閉合，實現充電電路和單體超級電容的連接，以恒流I1對超級電容進行充電，每15s記錄超級電容的端電壓；記錄繼電器開關的通斷時間；
[0026]D2:控制相應的繼電器閉合，連通電子負載和單體超級電容，設置電子負載恒流I2放電，每15s記錄超級電容的端電壓；
[0027]D3:重復步驟D1-D2，直到到達設定的時間。
【附圖說明】
[0028]圖1為超級電容測試裝置結構圖；
[0029]圖2為控制模塊內部結構；
[0030]圖3為多路選擇器內部結構；
[0031]圖4為多路選擇器內部繼電器開關動作圖；
[0032]圖5為超級電容測試流程；
[0033]圖6為測超級電容容量步驟；
[0034]圖7為充放電循環步驟；
【具體實施方式】
[0035]以下結合具體實施例，對本發明進行詳細說明。
[0036]一種超級電容測試方法如下:首先根據IEC62391-1-2006超級電容器標準測試超級電容的容量，之后不斷的充放電循環，加速超級電容老化。經過設定時間t后，上位機收集采集模塊采集的信息和單片機獲得的多路選擇器通斷時間信息，最終得到荷電狀態，負載電壓，開路電壓等量值，并根據這些量值繪制相應曲線。同時開始進行下一次循環，測試超級電容的容量，持續充放電，周而復始，直到達到超級電容老化失效標準。老化失效以當前容量與額定容量之比為標準，當前容量與額定容量之比小于80%，即認為此超級電容報廢。
[0037]一種超級電容測試裝置，如圖1和圖2所示，其包括: