CN103487663B - 一种超级电容器的电容量测试***及其测试方法 - Google Patents

一种超级电容器的电容量测试***及其测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超级电容器的电容量测试***及其测试方法，它包括可程控精密直流电源V1、可程控直流电子负载I1以及多组电容器测试电路，所述的电容器测试电路由待检测电容器、充电支路、放电支路、AD采集支路以及继电器组成，其中，充电支路并联接在可程控精密直流电源V1上，放电支路串联接在可程控直流电子负载I1上，充电支路和放电支路通过继电器切换。本发明的有益效果是：采用并联充电-串联放电、自动切换、差分输入以及同步扫描，大大提高了双电层电容器的测试效率和检测的自动化程度，并具有测量条件一致性好、测量速度快、成本低廉的优点，适合工业化大生产。

Description

一种超级电容器的电容量测试***及其测试方法
技术领域
本发明涉及一种超级电容器的电容量测试***及其测试方法，属于电容器检测技术领域。
背景技术
进入21世纪后，随着世界各国经济发展，不可再生能源如石油、天然气、煤等加速消耗，人类将面临能源枯竭的巨大挑战。在这种背景下，各国积极寻求和开发新的替代能源如太阳能、风能等可再生能源技术。在可再生能源技术中，需要将各类形式的能量转换成电能，并将其贮存起来，在需要的时候输出给外部电路，而电能贮存不可或缺的元件之一就是贮能电容器。
超级电容器称为多通道双电层电容器，也称法拉级电容器，为了贮存较高能量的电能，一般贮能电容器选用双电层电容器，其电容量为法拉级。由于该类电容器与传统电容器（微法级别）有较大的区别，无法用普通数字电桥进行快速、准确的测量。如何高效准确对其电容量进行测量是双电层电容器的研制、生产和应用面临的一个重要课题。为解决该类电容器的电容量测试问题，相应公司开发了各类测试仪器，提供了相应的测试解决方案。
比如国内某超级电容器容量测试仪，采用恒流法测试，容量测试范围0.1F-300F，测试精度±2%，但充电电流不能数控调节，且只有一个通道，无法满足规模化快速测量以及各类不同测试条件的测试需求。
比如国外某超级电容器测试仪，最多通道为12通道，其主要优点是采用LAN方式进行通信，电压电流同时采样时间可达到1ms，具备恒电流、恒电压、恒功率等多种充电和放电方式，但该测试仪器价格昂贵，且其测试软件为专用软件，不能进行二次开发，通道数最多为12通道，不能扩展，不利于规模化测试。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超级电容器的电容量测试***及其测试方法，能克服现有技术的不足，提高电容器的测试效率和检测的自动化程度。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种超级电容器的电容量测试***，它包括可程控精密直流电源V1、可程控直流电子负载I1以及多组电容器测试电路，所述的电容器测试电路由待检测电容器、充电支路、放电支路、AD采集支路以及继电器组成，其中，充电支路、放电支路以及AD采集支路分别与待检测电容器的正、负极相连，充电支路以将对应电容器的正极应连接在一起作为正端、负极连在一起作为负端的方式并联接在可程控精密直流电源V1上，放电支路以将前一个电容器的正极与后一个电容器的负极相连的方式串联接在可程控直流电子负载I1上，充电支路和放电支路通过继电器切换。
所述的可程控精密直流电源V1上设置有控制开关J3。
所述的可程控直流电子负载I1的电流分辨率要求不低于±1mA，误差不低于0.5%，电流范围只取决于单只电容器的放电电流。
所述的可程控精密直流电源V1的电压分辨率要求不低于±1mV，误差不低于0.5%，电压范围只取决于单只电容器的最高充电电压。
一种超级电容器的电容量测试***及其测试方法，它包含以下步骤：
（1）、同时切换继电器，将电容器与可程控精密直流电源V1并联，采用并联充电的方法对多只电容器进行同步充电，由于充电时电容器为并联连接，保证了充电电压的高度一致性；
（2）、当电容器电压达到规定值后，恒定规定的时间；
（3）、当恒压时间到后，先断开可程控精密直流电源V1的控制开关J3，接着同时切换继电器，使电容器连接成串联方式，采用串联放电的方法对多只电容器进行同步放电，保证了电容器放电电流的高度一致性；
（4）、启动可程控直流电子负载I1，以预设恒流电流I开始放电，放电的同时采用通过AD采集支路的AD采集卡同步扫描实现对多只电容器放电电压的同步采集，减少巡回扫描方式产生的时间延迟；
（5）、开始对监测电压和时间进行计算，即当电压下降到V1值时，记录该时刻t1，当电压下降到V2，记录该时刻t2；
（6）、按IEC62391-1中规定的电容量计算公式
C=I*（t2-t1）/（U1-U2）
计算电容量；
（7）、完成电容量测试后，可根据需要，调节恒流电子负载放电电流，以达到快速放电的目的。
本发明的有益效果在于：采用并联充电-串联放电、自动切换、差分输入以及同步扫描，大大提高了双电层电容器的测试效率和检测的自动化程度，并具有测量条件一致性好、测量速度快、成本低廉的优点，适合工业化大生产。
附图说明
图1为本发明***充电的结构示意图；
图2为本发明***放电的结构示意图
图3为本发明***的充电的示意图；
图4为本发明***放电的示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1、图2，一种超级电容器的电容量测试***，以两通道为例，它包括可程控精密直流电源V1、可程控直流电子负载I1以及多组电容器测试电路，可程控精密直流电源V1、可程控直流电子负载I1分别连接到计算机通讯口，所述的电容器测试电路由待检测电容器、充电支路、放电支路、AD采集支路以及继电器组成，其中，充电支路、放电支路以及AD采集支路分别与待检测电容器的正、负极相连，充电支路以将对应电容器的正极应连接在一起作为正端、负极连在一起作为负端的方式并联接在可程控精密直流电源V1上，放电支路以将前一个电容器的正极与后一个电容器的负极相连的方式串联接在可程控直流电子负载I1上，充电支路和放电支路通过继电器切换。
所述的可程控精密直流电源V1上设置有控制开关J3。
所述的可程控直流电子负载I1的电流分辨率要求不低于±1mA，误差不低于为0.5%。
一种超级电容器的电容量测试***及其测试方法，它包含以下步骤：
（1）、如图3，同时切换继电器J1和J2，将电容器与可程控精密直流电源V1并联，采用并联充电的方法对多只电容器进行同步充电。
（2）、当电容器电压达到规定值后，恒定规定的时间；
（3）、如图4，当恒压时间到后，先断开可程控精密直流电源V1的控制开关J3，接着同时切换继电器J1和J2，使电容器连接成串联方式，采用串联放电的方法对多只电容器进行同步放电；
（4）、启动可程控直流电子负载I1，以预设恒流电流I开始放电，放电的同时采用通过AD采集支路的AD采集卡同步扫描实现对多只电容器放电电压的同步采集，减少巡回扫描方式产生的时间延迟。此外，放电时通过AD采集支路的AD采集卡差分输入实现多通道数据采集卡对串联放电时对多只电容器进行同步采集，监测电容器电压，这个过程无需对放电时电容器两端的电压信号进行额外的信号调理；
（5）、开始对监测电压和时间进行计算，即当电压下降到V1值时，记录该时刻t1，当电压下降到V2，记录该时刻t2；
（6）、按IEC62391-1中规定的电容量计算公式
C=I*（t2-t1）/（U1-U2）
计算电容量；
（7）、完成电容量测试后，可根据需要，调节恒流电子负载放电电流，以达到快速放电的目的。

Claims (4)

1.一种超级电容器的电容量测试***，其特征在于：它包括可程控精密直流电源V1、可程控直流电子负载I1以及多组电容器测试电路，所述的电容器测试电路由待检测电容器、充电支路、放电支路、AD采集支路以及继电器组成，其中，充电支路、放电支路以及AD采集支路分别与待检测电容器的正、负极相连，充电支路以将对应电容器的正极应连接在一起作为正端、负极连在一起作为负端的方式并联接在可程控精密直流电源V1上，放电支路以将前一个电容器的正极与后一个电容器的负极相连的方式串联接在可程控直流电子负载I1上，充电支路和放电支路通过继电器切换；
所述超级电容器的电容量测试***的测试方法，其特征在于：它包含以下步骤：
(1)、同时切换继电器，将电容器与可程控精密直流电源V1并联，采用并联充电的方法对多只电容器进行同步充电；
(2)、当电容器电压达到规定值后，恒定规定的时间；
(3)、当恒压时间到后，先断开可程控精密直流电源V1的控制开关J3，接着同时切换继电器，使电容器连接成串联方式，采用串联放电的方法对多只电容器进行同步放电；
(4)、启动可程控直流电子负载I1，以预设恒流电流I开始放电，放电的同时采用通过AD采集支路的AD采集卡同步扫描实现对多只电容器放电电压的同步采集，减少巡回扫描方式产生的时间延迟；
(5)、开始对监测电压和时间进行计算，即当电压下降到V1值时，记录该时刻t1，当电压下降到V2，记录该时刻t2；
(6)、按IEC62391-1中规定的电容量计算公式
C＝I*(t2-t1)/(V1-V2)
计算电容量；
(7)、完成电容量测试后，根据需要，调节可程控直流电子负载放电电流，以达到快速放电的目的。
2.根据权利要求1所述的超级电容器的电容量测试***，其特征在于：所述的可程控精密直流电源V1上设置有控制开关J3。
3.根据权利要求1所述的超级电容器的电容量测试***，其特征在于：所述的可程控直流电子负载I1的电流分辨率要求不低于±1mA，误差不低于0.5％。
4.根据权利要求1所述的超级电容器的电容量测试***，其特征在于：所述的可程控精密直流电源V1的电压分辨率要求不低于±1mV，误差不低于0.5％。
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