一种超级电容测试方法及装置的制造方法_2

文档序号:8317917阅读:来源:国知局
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。
[0038]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。
[0039]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;
[0040]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;
[0041]若要实现串联连接充电,闭合位于串联开始(串头)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(串尾)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(串头)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(串尾)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弓丨脚和第一引脚之间的继电器;
[0042]若要实现混连连接充电,以先多个串联后并联一个或多个为例:闭合位于串联开始(串头)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(串尾)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,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;
[0043]参考图3所示的多路选择器具体电路原理图,充电电路接口的两个引脚01、02和放电电路接口的两个引脚09,010之间通过第一导线A、第二导线B连接,第一导线A和超级电容接口的第一引脚之间通过第三导线C连接,第一导线A和第三导线C连接形成第一连接点Ql-Qn,第二导线和超级电容接口的第二引脚之间通过第四导线D连接,第二导线和第四导线连接形成第二连接点Pl-Pn ;在所述第一导线上,在第三导线C与第一导线A的第一连接点Ql-Qn之间、该第一连接点Ql-Qn和充电电路接口 01之间、该第一连接点Ql-Qn和放电电路接口 010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Ql-Qn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Pl-Pn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;01、02引脚连接充电电路;03,04引脚连接单体超级电容I的两端;05、06引脚连接单体超级电容2的两端;07、08引脚连接单体超级电容η的两端;09、010引脚连接电子负载。继电器开关ΚΜ1、ΚΜ2...ΚΜ12的通断由单片机控制。单片机通过组合继电器开关的通断可以实现单体连接、串联、并联、混联等连接方式,可以实现充电、静置、放电等工作模式。
[0044]多路选择器内部的继电器相应动作见图4(超级电容简称超容),首先根据测试机器的操作指令选择连接方式。本设备有4种连接方式,包括单体连接、串联、并联、混联。其中单体连接和并联方式的区别是,并联将所连的超级电容看做是统一的一个整体进行性能测试;单体连接方式中,每个超级电容都作为独立的个体而存在,针对每个单体超级电容做性能测试。当选择单体连接时(以超容I和超容2单体连接为例),闭合继电器开关ΚΜ2、ΚΜ3 ;当选择并联方式时(以超容I和超容2并联为例),闭合继电器开关ΚΜ2、ΚΜ3、ΚΜ5、ΚΜ6、KMl2 ;当选择串联方式时(以超容I和超容2串联为例),闭合ΚΜ2、ΚΜ4、ΚΜ6 ;混联(以超容I超容2串联,超容η并联为例),闭合ΚΜ2、ΚΜ4、ΚΜ6、ΚΜ8、ΚΜ9、ΚΜ11、ΚΜ12。然后确立充放电模式。
[0045]确立充放电模式各继电器开关动作如下:单体连接模式下,充分利用各单体的静置时间,进行其他单体的充放电。首先判断超容I是否需要充电,如果需要充电,则闭合KMlΚΜ2 ΚΜ3 ;如果不需要充电,则进行下一步。当超级电容I充满之后,判断超级电容I是否要静置,如果超级电容I需要静置,则给超级电容2充电,闭合KMl、ΚΜ5、ΚΜ6、KMl2,断开ΚΜ2、ΚΜ3。如果不需要静置,则进行下一步。当超级电容2充满电之后,则判断超级电容2需要静置,如果要静置,断开ΚΜ5、ΚΜ6。此时,查看超级电容I是否静置完成,如果没有完成,就等待其静置完成。然后查看超级电容I是否需要放电,如果不需要放电,则进行一下步。否则闭合謂2、謂3、謂10、謂11、謂12,即超级电容I放电,直到放电完成。此时如果超级电容2静置时间未到,则等待直到静置时间到,如果静置时间已到,则判断超级电容2是否需要放电,如果需要,则闭合ΚΜ5、ΚΜ6、ΚΜ10、KMll超容2静置;否则进行下一步。循环以上步骤,直至实验结束。
[0046]串联、并联、混联模式下,充放电流程基本相似。首先判断是否需要充电,如果需要充电闭合KMl,断开KM10。如果充电完成,则需判断是否需要静置,如果需要静置,则断开KMl, KMlO ;如果不需要,则进行下一步。静置完成后,判断是否需要放电,如果需要,则断开KM1,闭合KMlO ;如果不需要,则进行下一步。而后,判断循环次数是否到达指定次数,如果循环次数到达指定次数,实验完成,则停止;如果实验没有完成,循环上述步骤。
[0047]整个测试单体超级电容的流程如图5所示,流程如下:
[0048]Al:根据上位机设定的相关参数(超级电容连接方式等),单片机控制相应的继电器通断,并记录通断时间;
[0049]A2:采集模块采集超级电容的电压、电流、温度等信息。
[0050]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 ;
[0051]A4:测试超级电容的开路电压(OCV)、荷电状态(SOC)、负载电压(CCV)等参数,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,重复循环。最后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。
[0052]测超级电容容量具体步骤如下(图6):
[0053]B1:控制模块中的单片机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。
[0054]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;
[0055]B3:控制模块中的单片机控制
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