一種超級(jí)電容器的電容量測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超級(jí)電容器的電容量測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法，它包括可程控精密直流電源V1、可程控直流電子負(fù)載I1以及多組電容器測(cè)試電路，所述的電容器測(cè)試電路由待檢測(cè)電容器、充電支路、放電支路、AD采集支路以及繼電器組成，其中，充電支路并聯(lián)接在可程控精密直流電源V1上，放電支路串聯(lián)接在可程控直流電子負(fù)載I1上，充電支路和放電支路通過(guò)繼電器切換。本發(fā)明的有益效果是：采用并聯(lián)充電-串聯(lián)放電、自動(dòng)切換、差分輸入以及同步掃描，大大提高了雙電層電容器的測(cè)試效率和檢測(cè)的自動(dòng)化程度，并具有測(cè)量條件一致性好、測(cè)量速度快、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，適合工業(yè)化大生產(chǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種超級(jí)電容器的電容量測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超級(jí)電容器的電容量測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法，屬于電容器檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，不可再生能源如石油、天然氣、煤等加速消耗，人類(lèi)將面臨能源枯竭的巨大挑戰(zhàn)。在這種背景下，各國(guó)積極尋求和開(kāi)發(fā)新的替代能源如太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源技術(shù)。在可再生能源技術(shù)中，需要將各類(lèi)形式的能量轉(zhuǎn)換成電能，并將其貯存起來(lái)，在需要的時(shí)候輸出給外部電路，而電能貯存不可或缺的元件之一就是貯能電容器。
[0003]超級(jí)電容器稱(chēng)為多通道雙電層電容器，也稱(chēng)法拉級(jí)電容器，為了貯存較高能量的電能，一般忙能電容器選用雙電層電容器，其電容量為法拉級(jí)。由于該類(lèi)電容器與傳統(tǒng)電容器(微法級(jí)別)有較大的區(qū)別，無(wú)法用普通數(shù)字電橋進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的測(cè)量。如何高效準(zhǔn)確對(duì)其電容量進(jìn)行測(cè)量是雙電層電容器的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用面臨的一個(gè)重要課題。為解決該類(lèi)電容器的電容量測(cè)試問(wèn)題，相應(yīng)公司開(kāi)發(fā)了各類(lèi)測(cè)試儀器，提供了相應(yīng)的測(cè)試解決方案。
[0004]比如國(guó)內(nèi)某超級(jí)電容器容量測(cè)試儀，采用恒流法測(cè)試,容量測(cè)試范圍0.1F-300F,測(cè)試精度±2%，但充電電流不能數(shù)控調(diào)節(jié)，且只有一個(gè)通道，無(wú)法滿(mǎn)足規(guī)?；焖贉y(cè)量以及各類(lèi)不同測(cè)試條件的測(cè)試需求。
[0005]比如國(guó)外某超級(jí)電容器測(cè)試儀，最多通道為12通道，其主要優(yōu)點(diǎn)是采用LAN方式進(jìn)行通信，電壓電流同時(shí)采樣時(shí)間可達(dá)到1ms，具備恒電流、恒電壓、恒功率等多種充電和放電方式，但該測(cè)試儀器價(jià)格昂貴，且其測(cè)試軟件為專(zhuān)用軟件，不能進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，通道數(shù)最多為12通道，不能擴(kuò)展，不利于規(guī)?；瘻y(cè)試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種超級(jí)電容器的電容量測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法，能克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高電容器的測(cè)試效率和檢測(cè)的自動(dòng)化程度。
[0007]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種超級(jí)電容器的電容量測(cè)試系統(tǒng)，它包括可程控精密直流電源V1、可程控直流電子負(fù)載Il以及多組電容器測(cè)試電路，所述的電容器測(cè)試電路由待檢測(cè)電容器、充電支路、放電支路、AD采集支路以及繼電器組成，其中，充電支路、放電支路以及AD采集支路分別與待檢測(cè)電容器的正、負(fù)極相連，充電支路以將對(duì)應(yīng)電容器的正極應(yīng)連接在一起作為正端、負(fù)極連在一起作為負(fù)端的方式并聯(lián)接在可程控精密直流電源Vl上，放電支路以將前一個(gè)電容器的正極與后一個(gè)電容器的負(fù)極相連的方式串聯(lián)接在可程控直流電子負(fù)載Il上，充電支路和放電支路通過(guò)繼電器切換。
[0008]所述的可程控精密直流電源Vl上設(shè)置有控制開(kāi)關(guān)J3。
[0009]所述的可程控直流電子負(fù)載Il的電流分辨率要求不低于±lmA，誤差不低于
0.5%，電流范圍只取決于單只電容器的放電電流。[0010]所述的可程控精密直流電源Vl的電壓分辨率要求不低于±lmV，誤差不低于
0.5%，電壓范圍只取決于單只電容器的最高充電電壓。
[0011]一種超級(jí)電容器的電容量測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法，它包含以下步驟:
[0012](I)、同時(shí)切換繼電器，將電容器與可程控精密直流電源Vl并聯(lián)，采用并聯(lián)充電的方法對(duì)多只電容器進(jìn)行同步充電，由于充電時(shí)電容器為并聯(lián)連接，保證了充電電壓的高度一致性；
[0013](2)、當(dāng)電容器電壓達(dá)到規(guī)定值后，恒定規(guī)定的時(shí)間；
[0014](3)、當(dāng)恒壓時(shí)間到后，先斷開(kāi)可程控精密直流電源Vl的控制開(kāi)關(guān)J3，接著同時(shí)切換繼電器，使電容器連接成串聯(lián)方式，采用串聯(lián)放電的方法對(duì)多只電容器進(jìn)行同步放電，保證了電容器放電電流的高度一致性；
[0015](4)、啟動(dòng)可程控直流電子負(fù)載II，以預(yù)設(shè)恒流電流I開(kāi)始放電，放電的同時(shí)采用通過(guò)AD采集支路的AD采集卡同步掃描實(shí)現(xiàn)對(duì)多只電容器放電電壓的同步采集，減少巡回掃描方式產(chǎn)生的時(shí)間延遲；
[0016](5)、開(kāi)始對(duì)監(jiān)測(cè)電壓和時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，即當(dāng)電壓下降到Vl值時(shí)，記錄該時(shí)刻tl，當(dāng)電壓下降到V2,記錄該時(shí)刻t2 ；
[0017](6)、按IEC62391-1中規(guī)定的電容量計(jì)算公式
[0018]C=I* (t2-tl) / (U1-U2)
[0019]計(jì)算電容量；
[0020](7)、完成電容量測(cè)試后，可根據(jù)需要，調(diào)節(jié)恒流電子負(fù)載放電電流，以達(dá)到快速放電的目的。
[0021]本發(fā)明的有益效果在于:采用并聯(lián)充電-串聯(lián)放電、自動(dòng)切換、差分輸入以及同步掃描，大大提高了雙電層電容器的測(cè)試效率和檢測(cè)的自動(dòng)化程度，并具有測(cè)量條件一致性好、測(cè)量速度快、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，適合工業(yè)化大生產(chǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)充電的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明系統(tǒng)放電的結(jié)構(gòu)示意圖
[0024]圖3為本發(fā)明系統(tǒng)的充電的示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明系統(tǒng)放電的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。
[0027]如圖1、圖2，一種超級(jí)電容器的電容量測(cè)試系統(tǒng)，以?xún)赏ǖ罏槔?，它包括可程控精密直流電源V1、可程控直流電子負(fù)載Il以及多組電容器測(cè)試電路，可程控精密直流電源V1、可程控直流電子負(fù)載Il分別連接到計(jì)算機(jī)通訊口，所述的電容器測(cè)試電路由待檢測(cè)電容器、充電支路、放電支路、AD采集支路以及繼電器組成，其中，充電支路、放電支路以及AD采集支路分別與待檢測(cè)電容器的正、負(fù)極相連，充電支路以將對(duì)應(yīng)電容器的正極應(yīng)連接在一起作為正端、負(fù)極連在一起作為負(fù)端的方式并聯(lián)接在可程控精密直流電源Vl上，放電支路以將前一個(gè)電容器的正極與后一個(gè)電容器的負(fù)極相連的方式串聯(lián)接在可程控直流電子負(fù)載Il上，充電支路和放電支路通過(guò)繼電器切換。
[0028]所述的可程控精密直流電源Vl上設(shè)置有控制開(kāi)關(guān)J3。
[0029]所述的可程控直流電子負(fù)載Il的電流分辨率要求不低于±lmA，誤差不低于為0.5%。
[0030]一種超級(jí)電容器的電容量測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法，它包含以下步驟:
[0031](I)、如圖3，同時(shí)切換繼電器Jl和J2，將電容器與可程控精密直流電源Vl并聯(lián)，采用并聯(lián)充電的方法對(duì)多只電容器進(jìn)行同步充電。
[0032](2)、當(dāng)電容器電壓達(dá)到規(guī)定值后，恒定規(guī)定的時(shí)間；
[0033](3)、如圖4，當(dāng)恒壓時(shí)間到后，先斷開(kāi)可程控精密直流電源Vl的控制開(kāi)關(guān)J3，接著同時(shí)切換繼電器Jl和J2，使電容器連接成串聯(lián)方式，采用串聯(lián)放電的方法對(duì)多只電容器進(jìn)行同步放電；
[0034](4)、啟動(dòng)可程控直流電子負(fù)載II，以預(yù)設(shè)恒流電流I開(kāi)始放電，放電的同時(shí)采用通過(guò)AD采集支路的AD采集卡同步掃描實(shí)現(xiàn)對(duì)多只電容器放電電壓的同步采集，減少巡回掃描方式產(chǎn)生的時(shí)間延遲。此外，放電時(shí)通過(guò)AD采集支路的AD采集卡差分輸入實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)采集卡對(duì)串聯(lián)放電時(shí)對(duì)多只電容器進(jìn)行同步采集，監(jiān)測(cè)電容器電壓，這個(gè)過(guò)程無(wú)需對(duì)放電時(shí)電容器兩端的電壓信號(hào)進(jìn)行額外的信號(hào)調(diào)理；
[0035](5)、開(kāi)始對(duì)監(jiān)測(cè)電壓和時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，即當(dāng)電壓下降到Vl值時(shí)，記錄該時(shí)刻tl，當(dāng)電壓下降到V2,記錄該時(shí)刻t2 ；
[0036](6)、按IEC62391-1中規(guī)定的電容量計(jì)算公式
[0037]C=I* (t2-tl) / (U1-U2)
[0038]計(jì)算電容量；
[0039](7)、完成電容量測(cè)試后，可根據(jù)需要，調(diào)節(jié)恒流電子負(fù)載放電電流，以達(dá)到快速放電的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種超級(jí)電容器的電容量測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:它包括可程控精密直流電源V1、可程控直流電子負(fù)載Il以及多組電容器測(cè)試電路，所述的電容器測(cè)試電路由待檢測(cè)電容器、充電支路、放電支路、AD采集支路以及繼電器組成，其中，充電支路、放電支路以及AD采集支路分別與待檢測(cè)電容器的正、負(fù)極相連，充電支路以將對(duì)應(yīng)電容器的正極應(yīng)連接在一起作為正端、負(fù)極連在一起作為負(fù)端的方式并聯(lián)接在可程控精密直流電源Vl上，放電支路以將前一個(gè)電容器的正極與后一個(gè)電容器的負(fù)極相連的方式串聯(lián)接在可程控直流電子負(fù)載Il上，充電支路和放電支路通過(guò)繼電器切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器的電容量測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的可程控精密直流電源Vl上設(shè)置有控制開(kāi)關(guān)J3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器的電容量測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的可程控直流電子負(fù)載Il的電流分辨率要求不低于±lmA，誤差不低于0.5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器的電容量測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述的可程控精密直流電源Vl的電壓分辨率要求不低于±lmV，誤差不低于0.5%。
5.一種超級(jí)電容器的電容量測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法，其特征在于:它包含以下步驟: (I )、同時(shí)切換繼電器，將電容器與可程控精密直流電源Vl并聯(lián)，采用并聯(lián)充電的方法對(duì)多只電容器進(jìn)行同步充電； (2)、當(dāng)電容器電壓達(dá)到規(guī)定值后，恒定規(guī)定的時(shí)間； (3)、當(dāng)恒壓時(shí)間到后，先斷開(kāi)可程控精密直流電源Vl的控制開(kāi)關(guān)J3，接著同時(shí)切換繼電器，使電容器連接成串聯(lián)方式，采用串聯(lián)放電的方法對(duì)多只電容器進(jìn)行同步放電； (4)、啟動(dòng)可程控直流電子負(fù)載II，以預(yù)設(shè)恒流電流I開(kāi)始放電，放電的同時(shí)采用通過(guò)AD采集支路的AD采集卡同步掃描實(shí)現(xiàn)對(duì)多只電容器放電電壓的同步采集，減少巡回掃描方式產(chǎn)生的時(shí)間延遲； (5)、開(kāi)始對(duì)監(jiān)測(cè)電壓和時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，即當(dāng)電壓下降到Vl值時(shí)，記錄該時(shí)刻tl，當(dāng)電壓下降到V2，記錄該時(shí)刻t2; (6)、按IEC62391-1中規(guī)定的電容量計(jì)算公式
C=I* (t2-tl) / (U1-U2) 計(jì)算電容量； (7)、完成電容量測(cè)試后，可根據(jù)需要，調(diào)節(jié)恒流電子負(fù)載放電電流，以達(dá)到快速放電的目的。
【文檔編號(hào)】G01R27/26GK103487663SQ201310349381
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】潘齊鳳, 馮建華, 陳德舜, 楊立明, 彭永燃, 黃小山, 彭丹 申請(qǐng)人:中國(guó)振華（集團(tuán)）新云電子元器件有限責(zé)任公司