一種超級(jí)電容組中電容單體故障定位裝置和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于航空機(jī)載電子【技術(shù)領(lǐng)域】，應(yīng)用于記錄器獨(dú)立電源，特別是涉及一種超級(jí)電容組中電容單體故障定位裝置和方法。本發(fā)明通過(guò)微控制器控制電壓監(jiān)測(cè)和電流監(jiān)測(cè)電路，采集流過(guò)每一組超級(jí)電容器的電流和每個(gè)電容單體的電壓，通過(guò)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，可以進(jìn)行每個(gè)超級(jí)電容容量的計(jì)算，然后將每個(gè)超級(jí)電容容量計(jì)算值與其容量額定值比對(duì)，如果超出允許的范圍，則可判定該超級(jí)電容故障。本發(fā)明由于超級(jí)電容的故障檢測(cè)電路和定位算法嵌入到航空機(jī)載電子設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)超級(jí)電容在線檢測(cè)和報(bào)故，相較于現(xiàn)有的方式，能夠盡早的識(shí)別超級(jí)電容故障，并大大的提高了獨(dú)立電源的維修效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種超級(jí)電容組中電容單體故障定位裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于航空機(jī)載電子【技術(shù)領(lǐng)域】，應(yīng)用于記錄器獨(dú)立電源，特別是涉及一種超 級(jí)電容組中電容單體故障定位裝置和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 國(guó)內(nèi)航空座艙音頻記錄器（俗稱(chēng)：黑匣子）獨(dú)立電源上，采用超級(jí)電容作為儲(chǔ)能 介質(zhì)。然而，超級(jí)電容主要面向工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，如用于新能源（風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等）系統(tǒng) 中做電能貯存，其可靠性并不如軍用的鉭電解電容。而且，由于超級(jí)電容屬于液態(tài)電解電容 器，根據(jù)其密封情況，一定時(shí)間后，其電解液會(huì)逐步揮發(fā)，導(dǎo)致電容器容量下降，甚至失效。
[0003] 對(duì)于超級(jí)電容器失效的檢測(cè)，可以通過(guò)專(zhuān)用的超級(jí)電容測(cè)試儀來(lái)測(cè)試，主要是電 容量的測(cè)試。由于超級(jí)電容器容量過(guò)大，其容量一般采用恒流充放電，根據(jù)電壓隨時(shí)間的變 化量來(lái)計(jì)算，而非一般電容器采用交流激勵(lì)測(cè)試等效阻抗的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，其測(cè)試時(shí)間 較長(zhǎng)，效率較低。
[0004] 對(duì)于超級(jí)電容的應(yīng)用，一般采用串聯(lián)加并聯(lián)的方式，構(gòu)成一個(gè)更高耐壓、更高容量 的超級(jí)電容組來(lái)儲(chǔ)存能量。如果一個(gè)超級(jí)電容損壞，則需要對(duì)所有超級(jí)電容進(jìn)行檢查，以定 位失效電容，便于維修。對(duì)于典型的記錄器獨(dú)立電源應(yīng)用，其內(nèi)部有12只400F超級(jí)電容器， 采用人工測(cè)試，每一只按標(biāo)準(zhǔn)的1A充電和放電各一次，各需要時(shí)間約18分鐘，完成12只電 容的測(cè)試則需要7. 2小時(shí)，一般測(cè)試時(shí)，還要進(jìn)行高溫和低溫下的測(cè)試，則耗時(shí)約3個(gè)工作 日，當(dāng)然，采用多通道充電，可以大幅縮減定位時(shí)間。
[0005] 目前，針對(duì)航空機(jī)載電子設(shè)備，如果在使用過(guò)程中能夠定位故障電容單體，則可以 大大減小地面維修時(shí)間。因此，在航空機(jī)載電子設(shè)備中內(nèi)嵌超級(jí)電容的故障定位功能，能夠 在超級(jí)電容異常時(shí)，給出提示信息并定位，則可以避免獨(dú)立電源失效對(duì)機(jī)載功能的影響，同 時(shí)提高了維修效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是給出一種超級(jí)電容組中電容單體故障檢測(cè)裝置和方 法，基于該裝置和方法實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容單體的故障定位。
[0007] 技術(shù)方案：一種超級(jí)電容組中電容單體故障定位裝置，包括微控制器11、電壓監(jiān) 測(cè)13和電流監(jiān)測(cè)12,其中電流監(jiān)測(cè)12-端接充電電路和放電電路，另一端接串聯(lián)電容組正 端，電流監(jiān)測(cè)12監(jiān)測(cè)輸出接電壓監(jiān)測(cè)13監(jiān)測(cè)輸入CI0,串聯(lián)電容組所有電容兩端依次接入 電壓監(jiān)測(cè)13的監(jiān)測(cè)輸入CI1?CIn，每組串聯(lián)電容組配置的電壓監(jiān)測(cè)13的數(shù)據(jù)控制總線與 微控制器11連接。
[0008] -種超級(jí)電容組中電容單體故障定位方法，利用上述故障定位裝置，包括以下步 驟：
[0009] 步驟1 :串聯(lián)超級(jí)電容組充電或放電，等間隔定時(shí)At采集充電電流lx以及每個(gè) 超級(jí)電容的電壓Unx共m+1次，n為電容序號(hào)，x為采集序號(hào)，分別對(duì)應(yīng)0、1、2、......、m;m 的值為實(shí)際充放電次數(shù)；
[0010] 步驟2:根據(jù)m+1次采樣結(jié)果計(jì)算一段時(shí)間mXAt后各個(gè)超級(jí)電容充入的能量 的容量，公式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種超級(jí)電容組中電容單體故障定位裝置，包括微控制器[11]、電壓監(jiān)測(cè)[13]和電 流監(jiān)測(cè)[12]，其中電流監(jiān)測(cè)[12] -端接充電電路和放電電路，另一端接串聯(lián)電容組正端， 電流監(jiān)測(cè)[12]監(jiān)測(cè)輸出接電壓監(jiān)測(cè)[13]監(jiān)測(cè)輸入CIO,串聯(lián)電容組所有電容兩端依次接入 電壓監(jiān)測(cè)[13]的監(jiān)測(cè)輸入CIl?CIn，每組串聯(lián)電容組配置的電壓監(jiān)測(cè)[13]的數(shù)據(jù)控制總 線與微控制器[11]連接。
2. -種超級(jí)電容組中電容單體故障定位方法，利用到權(quán)利要求1所述的故障定位裝 置，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1 :串聯(lián)超級(jí)電容組充電或放電，等間隔定時(shí)A t采集充電電流Ix以及每個(gè)超級(jí) 電容的電壓Unx共m+1次，n為電容序號(hào)，X為采集序號(hào)，分別對(duì)應(yīng)0、1、2、......、m ; 步驟2 :根據(jù)m+1次采樣結(jié)果計(jì)算一段時(shí)間mX A t后各個(gè)超級(jí)電容充入的能量的容 量，公式為：
步驟4 :對(duì)所有超級(jí)電容器進(jìn)行故障判斷，對(duì)每個(gè)超級(jí)電容器，當(dāng)該超級(jí)電容的計(jì)算容 量低于額定容量允許偏差下限時(shí)，或該超級(jí)電容的計(jì)算容量高于額定容量允許偏差上限 時(shí)，認(rèn)為該超級(jí)電容故障。
【文檔編號(hào)】G01R27/26GK104330666SQ201410587954
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】田軍 申請(qǐng)人:陜西千山航空電子有限責(zé)任公司