CN111628546B - 一种超级电容器充放电方法以及超级电容器充放电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种超级电容器充放电方法及超级电容器充放电装置。所述超级电容器充放电方法包括：获取待测超级电容器的状态以及状态参数；根据所述待测超级电容器的状态以及状态参数生成真值信息；根据所述待测超级电容器的状态获取对应的控制数据库；根据所述真值信息与所述控制数据库控制所述开关组运动。本申请的超级电容器充放电方法通过预设控制数据库以及真值信息来对开关组进行控制，从而控制充放电装置与待测超级电容器的连接，从而控制待测超级电容器的充电以及放电，实现了对超级电容器的充放电的智能控制。

Description

一种超级电容器充放电方法以及超级电容器充放电装置
技术领域
本申请涉及超级电容器检测技术领域，特别是涉及一种超级电容器充放电方法以及超级电容器充放电装置。
背景技术
超级电容器已经被广泛用于电力系统、智能微网系统、舰船、航空航天、轨道交通等诸多工业领域，发挥着巨大的作用。但是其测试方法以及测试标准却一直存在争议，目前国内执行国标GB/T34870，和企标QC/T741以及各个超级电容器厂家自定义的标准，在国际上也没有一个统一的大家均认可的国际标准，当前IEC标准，USABC标准以及一些国外电容厂家自定义的标准也同时并存，大家都认为自己的标准最符合科学原理，并排斥其他标准，因此没有一个标准可以得到广泛的共识。各个标准是否科学也没有评判标准。
因此，现有技术中没有一种能够根据使用者的实际需求自定义的控制超级电容器充放电的方法。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的在于提供一种超级电容器充放电方法来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
为实现上述目的，本申请提供一种超级电容器充放电方法，用于超级电容测试设备，所述超级电容测试设备包括充放电装置以及开关组，所述充放电装置通过所述开关组与待测超级电容器连接，所述充放电装置用于受到所述开关组的控制，以连通或者断开与所述待测超级电容器的连接，所述超级电容器充放电方法包括：
获取待测超级电容器的状态以及状态参数；
根据所述待测超级电容器的状态以及状态参数生成真值信息；
根据所述待测超级电容器的状态获取对应的控制数据库；
根据所述真值信息与所述控制数据库控制所述开关组运动。
可选地，所述待测超级电容器的状态包括充电状态以及放电状态；
根据所述待测超级电容器的状态以及状态参数生成真值信息包括：
根据所述充电状态以及状态参数生成充电状态真值信息；或，
根据所述放电状态以及状态参数生成放电状态真值信息。
可选地，根据所述待测超级电容器的状态获取对应的控制数据库包括：
根据所述充电状态获取充电数据库，其中，所述充电数据库包括充电状态信息以及充电开关动作信息，一个充电状态信息映射一个充电开关动作信息；或，
根据所述放电状态获取放电数据库，其中，所述放电数据库包括放电状态信息以及放电开关动作信息，一个放电状态信息映射一个放电开关动作信息。
可选地，所述根据所述真值信息与所述控制数据库控制所述开关组运动包括：
根据所述充电状态真值信息与所述充电数据库控制所述开关组运动；或，
根据所述放电状态真值信息与所述放电数据库控制所述开关组运动。
可选地，所述根据所述充电状态以及状态参数生成充电状态真值信息包括：
根据所述充电状态获取充电参数阈值；
根据所述充电参数阈值与所述状态参数生成充电状态真值信息；
所述根据所述放电状态以及状态参数生成放电状态真值信息包括：
根据所述放电状态获取放电参数阈值；
根据所述放电参数阈值与所述状态参数生成放电状态真值信息。
可选地，所述充电状态包括充电电压检测信息、充电电流检测信息、充电温度检测信息以及充电循环测试状态信息；
所述根据所述充电状态获取充电参数阈值包括：
根据所述充电电压检测信息获取充电电压阈值；
根据所述充电电流检测信息获取充电电流阈值；
根据所述充电温度检测信息获取充电温度阈值；
根据所述充电循环测试状态信息获取充电循环测试阈值；
所述放电状态包括放电电压检测信息、放电电流检测信息、放电温度检测信息以及放电循环测试状态信息；
所述根据所述放电状态获取放电参数阈值包括：
根据所述放电电压检测信息获取放电电压阈值；
根据所述放电电流检测信息获取放电电流阈值；
根据所述放电温度检测信息获取放电温度阈值；
根据所述放电循环测试状态信息获取放电循环测试阈值。
可选地，所述根据所述充电参数阈值与所述状态参数生成充电状态真值信息包括：
根据所述充电电压阈值获取充电电压真值；
根据所述充电电流阈值获取充电电流真值；
根据所述充电温度阈值获取充电温度真值；
根据所述充电循环测试阈值获取充电循环测试真值；
所述根据所述放电参数阈值与所述状态参数生成放电状态真值信息包括：
根据所述放电电压阈值获取放电电压真值；
根据所述放电电流阈值获取放电电流真值；
根据所述放电温度阈值获取放电温度真值；
根据所述放电循环测试阈值获取放电循环测试真值。
可选地，每条所述充电状态信息包括充电电压真值信息、充电电流真值信息、超级电容温度真值信息以及循环测试真值信息；
所述根据所述充电状态真值信息与所述充电数据库控制所述开关组运动包括：
判断所述充电电压真值与每条充电状态信息中的充电电压真值信息是否相同、所述充电电流真值与每条充电状态信息中的充电电流真值信息是否相同、所述充电温度真值与每条充电状态信息中的超级电容温度真值信息是否相同、所述充电循环测试真值与每条充电状态信息中的循环测试真值信息是否相同；若有一条充电状态真值信息满足判断，则
获取该所述充电状态信息所映射的充电开关动作信息；
根据所述充电开关动作信息控制所述开关组运动。
可选地，每条所述放电状态信息包括放电电压真值信息、放电电流真值信息、超级电容温度真值信息以及循环测试真值信息；
所述根据所述放电状态真值信息与所述放电数据库控制所述开关组运动包括：
判断所述放电电压真值与每条放电状态信息中的放电电压真值信息是否相同、所述放电电流真值与每条放电状态信息中的放电电流真值信息是否相同、所述放电温度真值与每条放电状态信息中的超级电容温度真值信息是否相同、所述放电循环测试真值与每条放电状态信息中的循环测试真值信息是否相同；若有一条放电状态真值信息满足判断，则
获取该所述放电状态信息所映射的放电开关动作信息；
根据所述放电开关动作信息控制所述开关组运动。
本申请还提供了一种超级电容器充放电装置，所述超级电容器充放电装置包括：
获取模块，所述获取模块用于获取待测超级电容器的状态以及状态参数；
真值信息生成模块，所述真值信息生成模块用于根据所述待测超级电容器的状态以及状态参数生成真值信息；
控制数据库获取模块，所述控制数据库获取模块用于根据所述待测超级电容器的状态获取对应的控制数据库；
运动控制模块，所述运动控制模块用于根据所述真值信息与所述控制数据库控制所述开关组运动。
本申请的超级电容器充放电方法通过预设控制数据库以及真值信息来对开关组进行控制，从而控制充放电装置与待测超级电容器的连接，从而控制待测超级电容器的充电以及放电，实现了对超级电容器的充放电的智能控制。
附图说明
图1是根据本申请一实施例的超级电容器检测装置的结构示意图。
图2是图1所示的超级电容器检测装置中的控制器模块的结构示意图。
图3是图1所示的超级电容器检测装置中的测试模块的结构示意图。
图4是图3所示测试模块中的自动切换模块的结构示意图。
图5是图1所示的测试模块中的电源模块的结构示意图。
图6是图1所示的根据本申请一实施例的超级电容器充放电方法的流程示意图。
图7是图6所示的超级电容器充放电方法中的充电数据库的示意图。
图8是图6所示的超级电容器充放电方法中的放电数据库的示意图。
附图标记
Figure 19233DEST_PATH_IMAGE001
具有实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
图6是图1所示的根据本申请一实施例的超级电容器充放电方法的流程示意图。
如图6所示的超级电容器充放电方法，用于超级电容测试设备，如图1至图5所示，超级电容测试设备包括充放电装置（充放电装置包括充电模块302、放电模块304、传感器模块305）以及开关组（K3、K2、K1），充放电装置通过开关组与待测超级电容器连接，充放电装置用于受到开关组的控制，以连通或者断开与待测超级电容器的连接，所述超级电容器充放电方法包括：
步骤1：获取待测超级电容器的状态以及状态参数；
步骤2：根据待测超级电容器的状态以及状态参数生成真值信息；
步骤3：根据待测超级电容器的状态获取对应的控制数据库；
步骤4：根据真值信息与控制数据库控制开关组运动。
本申请的超级电容器充放电方法通过预设控制数据库以及真值信息来对开关组进行控制，从而控制充放电装置与待测超级电容器的连接，从而控制待测超级电容器的充电以及放电，实现了对超级电容器的充放电的智能控制。
在本实施例中，待测超级电容器的状态包括充电状态以及放电状态；
在本实施例中，根据待测超级电容器的状态以及状态参数生成真值信息包括：
根据所述充电状态以及状态参数生成充电状态真值信息；或，
根据所述放电状态以及状态参数生成放电状态真值信息。
在本实施例中，根据所述待测超级电容器的状态获取对应的控制数据库包括：
根据所述充电状态获取充电数据库，其中，所述充电数据库包括充电状态信息以及充电开关动作信息，一个充电状态信息映射一个充电开关动作信息；或，
根据所述放电状态获取放电数据库，其中，所述放电数据库包括放电状态信息以及放电开关动作信息，一个放电状态信息映射一个放电开关动作信息。
在本实施例中，所述根据所述真值信息与所述控制数据库控制所述开关组运动包括：
根据所述充电状态真值信息与所述充电数据库控制所述开关组运动；或，
根据所述放电状态真值信息与所述放电数据库控制所述开关组运动。
在本实施例中，所述根据所述充电状态以及状态参数生成充电状态真值信息包括：
根据所述充电状态获取充电参数阈值；
根据所述充电参数阈值与所述状态参数生成充电状态真值信息；
所述根据所述放电状态以及状态参数生成放电状态真值信息包括：
根据所述放电状态获取放电参数阈值；
根据所述放电参数阈值与所述状态参数生成放电状态真值信息。
在本实施例中，所述充电状态包括充电电压检测信息、充电电流检测信息、充电温度检测信息以及充电循环测试状态信息；
所述根据所述充电状态获取充电参数阈值包括：
根据所述充电电压检测信息获取充电电压阈值；
根据所述充电电流检测信息获取充电电流阈值；
根据所述充电温度检测信息获取充电温度阈值；
根据所述充电循环测试状态信息获取充电循环测试阈值；
所述放电状态包括放电电压检测信息、放电电流检测信息、放电温度检测信息以及放电循环测试状态信息；
所述根据所述放电状态获取放电参数阈值包括：
根据所述放电电压检测信息获取放电电压阈值；
根据所述放电电流检测信息获取放电电流阈值；
根据所述放电温度检测信息获取放电温度阈值；
根据所述放电循环测试状态信息获取放电循环测试阈值。
在本实施例中，所述根据所述充电参数阈值与所述状态参数生成充电状态真值信息包括：
根据所述充电电压阈值获取充电电压真值；
根据所述充电电流阈值获取充电电流真值；
根据所述充电温度阈值获取充电温度真值；
根据所述充电循环测试阈值获取充电循环测试真值；
所述根据所述放电参数阈值与所述状态参数生成放电状态真值信息包括：
根据所述放电电压阈值获取放电电压真值；
根据所述放电电流阈值获取放电电流真值；
根据所述放电温度阈值获取放电温度真值；
根据所述放电循环测试阈值获取放电循环测试真值。
在本实施例中，每条所述充电状态信息包括充电电压真值信息、充电电流真值信息、超级电容温度真值信息以及循环测试真值信息；
所述根据所述充电状态真值信息与所述充电数据库控制所述开关组运动包括：
判断所述充电电压真值与每条充电状态信息中的充电电压真值信息是否相同、所述充电电流真值与每条充电状态信息中的充电电流真值信息是否相同、所述充电温度真值与每条充电状态信息中的超级电容温度真值信息是否相同、所述充电循环测试真值与每条充电状态信息中的循环测试真值信息是否相同；若有一条充电状态真值信息满足判断，则
获取该所述充电状态信息所映射的充电开关动作信息；
根据所述充电开关动作信息控制所述开关组运动。
在本实施例中，每条所述放电状态信息包括放电电压真值信息、放电电流真值信息、超级电容温度真值信息以及循环测试真值信息；
所述根据所述放电状态真值信息与所述放电数据库控制所述开关组运动包括：
判断所述放电电压真值与每条放电状态信息中的放电电压真值信息是否相同、所述放电电流真值与每条放电状态信息中的放电电流真值信息是否相同、所述放电温度真值与每条放电状态信息中的超级电容温度真值信息是否相同、所述放电循环测试真值与每条放电状态信息中的循环测试真值信息是否相同；若有一条放电状态真值信息满足判断，则
获取该所述放电状态信息所映射的放电开关动作信息；
根据所述放电开关动作信息控制所述开关组运动。
下面以举例的方式对本申请的超级电容器充放电方法进行进一步详细阐述，可以理解的是，该举例并不构成对本申请的任何限制。
参见图7，图7提供了一种充电数据库的示意图。
在本实施例中，充电循环测试阈值为1，若大于1则认定充电循环测试真值为1，若等于1或者小于1则认定充电循环测试真值为0。
在本实施例中，充电温度阈值为是否大于一个预设的温度值Kmax，这个值可以自行设定，例如，50°，70°。在本实施例中，大于Kmax则充电温度真值为1，若小于则为0。
在本实施例中，充电电压阈值为获取到的电压值U是否≤待测超级电容器的额定电压UR，若小于等于则充电电压真值为0，若大于等于则为1。
在本实施例中，充电电流阈值为获取到的电流值U是否≤待测超级电容器的额定最小电流Imin，若小于等于则充电电流真值为0，若大于等于则为1。
举例来说，当通过上述的方法获取到充电电压真值为1、充电电流真值为1、充电温度真值为0、充电循环测试真值0时，满足该表的竖着数的第四行，则此时获取映射的充电开关动作信息，即开关K1位于0位（闭位）、开关K2位于0位（闭位）、开关K3位于1位（开位），并根据该充电开关动作信息对开关组（K1、K2、K3）发送相应的控制信号控制他们按照上边的位置动作。
参见图8，图8提供了一种放电数据库的示意图。
在本实施例中，放电循环测试阈值为1，若大于1则认定放电循环测试真值为1，若等于1或者小于1则认定放电循环测试真值为0.
在本实施例中，放电温度阈值为是否大于一个预设的温度值Kmax，这个值可以自行设定，例如，50°，70°。在本实施例中，大于Kmax则放电温度真值为1，若小于则为0。
在本实施例中，放电电压阈值为获取到的电压值U是否≥待测超级电容器的最小电压Umin，若小于等于则放电电压真值为1，若大于等于则为0。
在本实施例中，放电电流阈值为获取到的电流值U是否＜或者＝待测超级电容器的额定电流Icc，若小于则充电电流真值为1，若等于则为0。
举例来说，当通过上述的方法获取到放电电压真值为1、放电电流真值为1、放电温度真值为0、放电循环测试真值0时，满足该表的竖着数的第四行，则此时获取映射的充电开关动作信息，即开关K1位于1位（开位）、开关K2位于0位（闭位）、开关K3位于1位（开位），并根据该放电开关动作信息对开关组（K1、K2、K3）发送相应的控制信号控制他们按照上边的位置动作。
本申请还提供了一种超级电容器充放电装置，超级电容器充放电装置包括获取模块、真值信息生成模块、控制数据库获取模块以及运动控制模块，获取模块用于获取待测超级电容器的状态以及状态参数；真值信息生成模块用于根据待测超级电容器的状态以及状态参数生成真值信息；控制数据库获取模块用于根据待测超级电容器的状态获取对应的控制数据库；运动控制模块用于根据真值信息与控制数据库控制开关组运动。
需要说明的是，前述对方法实施例的解释说明也适用于本实施例的装置，此处不再赘述。
如图1所示的所述超级电容器检测装置包括控制器模块101以及至少两个测试模块102，控制器模块101与各个测试模块102分别连接；每个测试模块102与一个被测超级电容103连接；其中，
每个测试模块102被配置为根据控制器模块101所传递的控制信号的控制，对与其自身连接的待测超级电容103进行测试。
本申请的超级电容器检测装置可以根据需要而增加或者检测测试模块，从而根据使用者的需要而同时测试多个待测超级电容，且每个测试模块受控制器模块的单独控制，这样，可以同时为各个待测超级电容进行不同的测试。
参见图2，在本实施例中，每个测试模块包括充电模块302，充电模块302的充电输入端与控制器模块101连接，充电模块302的充电输出端与待测超级电容103连接，充电模块302被配置为根据控制器模块的控制为待测超级电容充电。
参见图2，在本实施例中，每个测试模块进一步包括放电模块304，放电模块304的放电输入端与控制器模块101连接，放电模块304的放电输出端与待测超级电容103连接，放电模块304被配置为根据控制器模块101的控制为待测超级电容放电。
参见图2，在本实施例中，每个测试模块进一步包括传感器模块305，传感器模块305分别与待测超级电容103以及控制器模块101连接，传感器模块305被配置为检测待测超级电容103的状态信息并将状态信息传递给控制器模块。
在本实施例中，传感器模块包括温度传感器、电压传感器以及电流传感器，温度传感器分别与待测超级电容以及控制器模块连接，温度传感器被配置为检测待测超级电容的温度信息并将温度信息传递给控制器模块；电压传感器分别与待测超级电容以及控制器模块连接，电压传感器被配置为检测待测超级电容的电压信息并将电压信息传递给控制器模块；电流传感器分别与待测超级电容以及控制器模块连接，电流传感器被配置为检测待测超级电容的电流信息并将电流信息传递给控制器模块。
参见图4，在本实施例中，每个测试模块进一步包括自动切换模块303，自动切换模块303包括第一输入端、第二输入端、控制端以及自动切换输出端，充电模块302的充电输出端与第一输入端连接，放电模块304的放电输出端与第二输出端连接，控制器模块101与控制端连接，自动切换输出端与待测超级电容连接；其中，自动切换模块303被配置为在控制器模块101的控制下使第一输入端与自动切换输出端接通或在控制器模块101的控制下使第一输入端与自动切换输出端接通。
参见图4，在本实施例中，每个测试模块进一步包括电源模块306，电源模块306分别与充电模块302、放电模块304、传感器模块305以及自动切换模块303连接，电源模块306被配置为为充电模块302、放电模块304、传感器模块305以及自动切换模块303供电。
参见图2，在本实施例中，控制器模块包括PXI总线背板201以及控制器主模块，控制器主模块安装在PXI总线背板上，控制器主模块分别与各个测试模块连接。
参见图2，在本实施例中，控制器主模块包括总控制器204、数模转换单元202以及模数转换单元203，总控制器204安装在PXI总线背板201上；数模转换单元202安装在PXI总线背板201上，数模转换单元202的输入端通过PXI总线背板201与总控制器204连接，数模转换单元202的输出端分别与充电模块以及放电模块连接；其中，数模转换单元202被配置为将总控制器204传递的为充电模块302提供的数字信号转换成模拟信号后传递给充电模块302以及将总控制器204传递的为放电模块304提供的数字信号转换成模拟信号传递给放电模块。
参见图2，在本实施例中，控制器主模块进一步包括模数转换单元203安装在PXI总线背板201上，模数转换单元203的第一输入端通过PXI总线背板201与总控制器204连接，模数转换单元203的第一输出端与自动切换模块的控制端连接，模数转换单元203的第二输入端与传感器模块305连接，模数转换单元203的第二输出端通过PXI总线背板201与总控制器204连接；其中，模数转换单元被配置为将总控制器传递给自动切换模块的控制信号转换成数字控制信号后传递给自动切换模块以及将传感器模块输出的状态信号转换成状态信息传递给总控制器。
参见图4，在本实施例中，自动切换模块303包括三个相互串联的控制开关，分别称为第一控制开关、第二控制开关以及第三控制开关，第一控制开关包括第一控制开关输入端、第一控制开关控制端以及第一控制开关输出端、第二控制开关包括第二控制开关输入端、第二控制开关控制端以及第二控制开关输出端、所述第三控制开关包括第三控制开关输入端、第三控制开关控制端以及第三控制开关输出端；其中，
第一控制开关的第一控制开关输入端为第一输入端，第二控制开关输入端为所述第二输入端；
第一控制开关输出端与第二控制开关输入端连接，第二控制开关输出端与第三控制开关输入端连接，第三控制开关输出端与待测超级电容连接；
第一控制开关控制端、第二控制开关控制端以及第三控制开关控制端组成控制端。
本申请的超级电容器检测装置进一步包括：上位机，上位机与控制器模块101连接，用于控制控制器模块以及用于人机交互。
参见图1，本申请的超级电容器检测装置包括：用于数据显示、参数配置、测试控制的笔记本电脑100（上位机），输出模拟小信号、控制信号，并对外部回采信号进行运算的控制模块101，接收模拟小信号并放大为功率信号给待测超级电容充电，当待测超级电容充满电时切换到负载进行放电，并采集充放电循环各项数据的测试模块102。
参见图2，其显示了控制模块101的内部结构，控制模块101包括了PXI总线背板201；数模转换模块202；模数转换模块203；总控制器204，上述各模块均有统一的PCIe接口，经由公共驱动程序统一驱动，各模块根据性能高低衍生出针对不同测试需求的模块系列，同时还有丰富的各种功能模块可对装置功能进行扩展和升级，通过PXI总线背板模块201与其他模块连接；数模转换模块202主要将数字信号转换成用于测试的电压、电流模拟小信号并传给测试模块102 ；模数转换模块203主要将测试模块102回采的外部物理量模拟小信号转换成数字信号并传送给控制器模块204进行运算；总控制器204是由基于X86架构的工控机构成，内置Windows操作系统与RT实时操作系统，通过100/1000M以太网口与笔记本电脑100通讯，计算生成的数字信号，并对外部回采信号进行运算。
在本发明的实施例中，总控制器204采用Intel Core i7-820QM 4核处理器，并配有2GB DDR3-1333MHz RAM, 500G硬盘，搭配PXI总线背板模块201使得装置数据总吞吐量达到8GB/s；数模转换模块202集成了信号调理功能和通道间数据隔离功能，采用16位8通道DA芯片转换率250kS/s；模数转换模块203集成了信号调理功能和通道间数据隔离功能，采用16位AD芯片，64通道，采样率1.25MS/s。
参见图3，其显示了测试模块102的内部结构，测试模块102包括了：背板总线模块301、充电模块302、自动切换模块303、放电模块304、传感器模块305以及电源模块306。上述各模块均有统一的接口，各模块根据性能高低衍生出针对不同测试需求的模块系列，同时还有丰富的各种功能模块可对装置功能进行扩展和升级，通过背板总线模块301与其他模块连接；充电模块302将控制模块101传过来的±10V的测试电压、电流小信号放大成功率信号，加载到被测超级电容的正负极两端，对超级电容进行恒流或者恒压充电；自动切换模块303连接着充电模块302和放电模块304，受控于控制模块101，当超级电容充电达到额定电压UR时，控制切换到电子负载放电，当超级电容放电到最小工作电压Vmin时控制切换到充电模块进行充电，当超级电容过热时切断回路，停止充电，保护被测设备；放电模块304主要当被测超级电容充满电时切换到负载进行放电；传感器模块305由磁调制电流传感器，高精度取样电阻、温度传感器、调理电路等构成，主要将测试过程中的电压、电流、温度等物理量进行采集并由模数转换电路送至控制器模块；电源模块306通过背板总线模块301与其他模块相连，为其他模块供电。
在本发明的实施例中，充电模块302采用6通道电流放大器，电流输出范围0~32A，电压输出范围0~7V，精度0.05%，输出功率210VA/通道，各通道相互独立，1路0~7V RMS小信号输入接口，1路Aurora协议的光口；自动切换模块303采用IGBT器件组成开关阵列，导通电阻小于2.4mΩ，动作时间小于1us；放电模块304内部开关器件采用高速IGBT器件，可实现微妙（us）级别的开关，切换速度快，可实现恒压、恒流模式下的无极调节，采用闭环控制，控制精度高；传感器模块305采用了磁调制原理的直流电流传感器，测试精度达到5ppm、稳定性5ppm以及温度稳定性为3ppm的高精度电阻；
参见图5，其显示了电源模块306的内部结构，电源模块306实现宽范围输入，将外部交流电源经过低通滤波电路，功率因素校准电路后生成的直流输出到背板给充电模块使用，另一路通过低通滤波以后，进过DC-DC变换降压输出到背板给各模块供电。
在本发明的实施例中，滤波电路采用LC低通滤波器，通过PFC电路实现功率因素校准，保证在90~264V交流电源下达到功率因素0.95，在通过LC低通滤波器进行滤波然后通过DC-DC降压斩波电路生产12V直流到背板，给其他模块供电。
参见图4，其显示了自动切换模块303的内部结构，自动切换模块303通过背板供电，同时受控于控制模块101实现对被测超级电容器的充放电以及保护功能，当给待测超级电容实施恒流充电时处于常闭状态，即第一控制开关、K1第二控制开关K2以及第三控制开关K3均不动做，充电模块302通过电流功率接口603给被测超级电容器实施恒流充电；当处于常闭状态的开关K1、K2均不动作、K3动作，此时充电模块302通过电压功率接口602给被测超级电容器实施恒压充电；当处于常闭状态的开关仅K2动作，K1、K3均不动作时被测超级电容通过放电模块304进行放电，当检测到被测超级电容温度过高时，需要停止测试，处于常闭状态的开关K1动做、K2、K3均不动作。
在本发明的实施例中，电流功率接口603采用6通道电流放大器，电流输出范围0~32A，电压输出范围0~7V，精度0.05%，输出功率210VA/通道，各通道相互独立，1路0~7V RMS小信号输入接口，1路Aurora协议的光口；电压功率接口（602）采用6通道电压放大器，电压输出范围0~120V,电压精度0.05%，输出功率75VA/通道，各通道相互独立，1路0~7V RMS小信号输入接口，1路Aurora协议的光口；开关K1、K2、K3均采用IGBT器件，开通关断时间小于1us,导通阻抗小于2.4mΩ可实现各个状态之间勿扰切换。
本发明所提供的基于PXI总线结构的高精度超级电容器检测的实现方法，具体如下：
所述实现方法包括：设置被测超级电容参数、如额定容量、额定电压、最小可用电压、质量、体积等；根据测试方式选择手动测试或者自动测试；如选自动测试应该选择测试遵循的标准；如果选择手动测试应该设置测试触发条件，添加测试状态，根据开放的软件平台，测试人员可以通过编辑不同的测试状态来自定义测试内容与测试标准；测试过程中通过控制模块内置专家控制算法进行充放电控制；完成测试生成检测报告，导出数据，分析检测结果。
所述通过编辑不同测试状态来自定义测试内容与测试标准方法，具体包括：可以自定义超级电容充放电步骤，例如：根据国标GB/T34870中规定超级电容器容量测试方法和步骤是：a) 电容器单体以恒定电流I充电到额定电压UR;
b) 电容器单体以恒定电流I放电到最低工作电压Umin;
c) 重复步骤a)~b)3次，记录电容器电压从额定值的90%至最低工作电压Umin的放电时间t;
d) 按式（1）计算每次循环电容器单体的电容，取其平均值。
（1）
Figure 372854DEST_PATH_IMAGE003
而对于企业标准QC/T741中规定超级电容器容量测试方法和步骤是：
a) 电容器单体以恒定电流I充电到额定电压UR;
b) 电容器单体以恒定电流I放电到最低工作电压Umin;
c) 重复步骤a)~b)5次，记录电容器电压从额定值的80%至最低工作电压Umin的放电时间t;
d) 按式（1）计算每次循环电容器单体的电容，取其平均值。
（2）
Figure 436625DEST_PATH_IMAGE005
其中：C：电容，单位为法拉（F）；I：充放电电流，单位为安（A）; t:充电时间，单位为秒（s）; UR：额定电压，单位为伏（V）；Umin:最低工作电压，单位为伏（V）
对于使用人员如果采用标准测试就不得不按照标准中规定，进行3次充放电循环（GB/T）,或者5次充放电循环（QC/T），而且记录是从0.8UR~Umin的时间(GB/T)，还是记录0.9UR~Umin的时间作为t来计算（QC/T）目前还有很多争议，也没有一个公认的标准。如果测试人员认为既不是0.8UR也不是0.9UR而是0.85UR或者0.7UR的话，就目前市面上的所有测试设备没法按照使用人员的想法而进行测试了，而本发明所公开的测试装置能够通过开放的软件平台使得使用人员自己修改测试条件和测试流程，从而达到可以自定义测试。
又例如在企业标准QC/T741中规定，室温下，超级电容器单体内阻测试方法：
a) 电容器单体以恒定电流I充电到额定电压UR，记录时刻为t0;
b) 电容器单体以恒定电流I放电到最低工作电压Umin，记录t0+30ms时的电压Ui;
c) 重复步骤a)~b)3次
d) 按式（3）计算第3次的直流内阻，作为电容器单体的内阻。
Figure 166684DEST_PATH_IMAGE007
（3）
但是现在很多使用人员却表示对于记录Ui这个时刻有各种不同的看法，譬如某测试人员甲认为记录时间应该是t0+Xms才合理，如果要实现甲的测试就必须精准控制记录时间，这时需要调整模数转换模块203的采样率，确保采样时间比Xms高出至少1个数量级才行，而现在市面上的测试设备模数转换功能是封闭且固化的，使用人员无法进行修改，而本发明可以通过开放的软件平台对当前使用的模数转换模块203采样率进行在线修改，同时也可以通过PXI架构的和模块化的硬件实现硬件修改，更换采样率更高的模数转换模块（203）。
所述的充放电智能切换专家控制算法，具体包括：首先确定切换电源、负载以及停止测试所对应的外部切换条件；其次根据被测超级电容厂家提供的参数，建立专家规则库，无论系统处于何种状态专家库中均有对应的专家规则执行；然后通过构造切换控制函数，该函数能准确调用该状态下专家库对应的专家规则，确保自动切换的进行。该专家控制算法的主体是一个解决本系统自动切换控制的指令规则集合，通过检测外界切换条件并做出逻辑判断以控制被测超级电容器的各种检测状态。
本发明的有益效果是：（1）采用了PXI总线和模块化设计，所有模块通过公共驱动程序统一驱动，方便系统功能扩展与性能配置。（2）通过开放的软件平台，可以使用图形化设计语言很方便的修改测试逻辑和自定义测试标准，为研究超级电容器性能提供了灵活的工具。（3）采用线性放大器技术、磁调制电流传感器技术使设备在输出测试信号以及采集信号等各个环节保证超高的精度、分辨率、采样率极大的提高了超级电容器各项性能测试的准确性和可靠性。（4）采用独特充放电切换技术，实现充放电状态勿扰切换，测试过程无需更换接线，全自动测试。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种超级电容器充放电方法，用于超级电容测试设备，所述超级电容测试设备包括充放电装置以及开关组，所述充放电装置通过所述开关组与待测超级电容器连接，所述充放电装置用于受到所述开关组的控制，以连通或者断开与所述待测超级电容器的连接，其特征在于，所述超级电容器充放电方法包括：
获取待测超级电容器的状态以及状态参数；
根据所述待测超级电容器的状态以及状态参数生成真值信息；
根据所述待测超级电容器的状态获取对应的控制数据库；
根据所述真值信息与所述控制数据库控制所述开关组运动；
所述待测超级电容器的状态包括充电状态以及放电状态；
根据所述待测超级电容器的状态以及状态参数生成真值信息包括：
根据所述充电状态以及状态参数生成充电状态真值信息；或，
根据所述放电状态以及状态参数生成放电状态真值信息；
根据所述待测超级电容器的状态获取对应的控制数据库包括：
根据所述充电状态获取充电数据库，其中，所述充电数据库包括充电状态信息以及充电开关动作信息，一个充电状态信息映射一个充电开关动作信息；或，
根据所述放电状态获取放电数据库，其中，所述放电数据库包括放电状态信息以及放电开关动作信息，一个放电状态信息映射一个放电开关动作信息；
所述根据所述真值信息与所述控制数据库控制所述开关组运动包括：
根据所述充电状态真值信息与所述充电数据库控制所述开关组运动；或，
根据所述放电状态真值信息与所述放电数据库控制所述开关组运动；
所述根据所述充电状态以及状态参数生成充电状态真值信息包括：
根据所述充电状态获取充电参数阈值；
根据所述充电参数阈值与所述状态参数生成充电状态真值信息；
所述根据所述放电状态以及状态参数生成放电状态真值信息包括：
根据所述放电状态获取放电参数阈值；
根据所述放电参数阈值与所述状态参数生成放电状态真值信息；所述充电状态包括充电电压检测信息、充电电流检测信息、充电温度检测信息以及充电循环测试状态信息；
所述根据所述充电状态获取充电参数阈值包括：
根据所述充电电压检测信息获取充电电压阈值；
根据所述充电电流检测信息获取充电电流阈值；
根据所述充电温度检测信息获取充电温度阈值；
根据所述充电循环测试状态信息获取充电循环测试阈值；
所述放电状态包括放电电压检测信息、放电电流检测信息、放电温度检测信息以及放电循环测试状态信息；
所述根据所述放电状态获取放电参数阈值包括：
根据所述放电电压检测信息获取放电电压阈值；
根据所述放电电流检测信息获取放电电流阈值；
根据所述放电温度检测信息获取放电温度阈值；
根据所述放电循环测试状态信息获取放电循环测试阈值；
所述根据所述充电参数阈值与所述状态参数生成充电状态真值信息包括：
根据所述充电电压阈值获取充电电压真值；
根据所述充电电流阈值获取充电电流真值；
根据所述充电温度阈值获取充电温度真值；
根据所述充电循环测试阈值获取充电循环测试真值；
所述根据所述放电参数阈值与所述状态参数生成放电状态真值信息包括：
根据所述放电电压阈值获取放电电压真值；
根据所述放电电流阈值获取放电电流真值；
根据所述放电温度阈值获取放电温度真值；
根据所述放电循环测试阈值获取放电循环测试真值；
每条所述充电状态信息包括充电电压真值信息、充电电流真值信息、超级电容温度真值信息以及循环测试真值信息；
所述根据所述充电状态真值信息与所述充电数据库控制所述开关组运动包括：
判断所述充电电压真值与每条充电状态信息中的充电电压真值信息是否相同、所述充电电流真值与每条充电状态信息中的充电电流真值信息是否相同、所述充电温度真值与每条充电状态信息中的超级电容温度真值信息是否相同、所述充电循环测试真值与每条充电状态信息中的循环测试真值信息是否相同；若有一条充电状态真值信息满足判断，则
获取该所述充电状态信息所映射的充电开关动作信息；
根据所述充电开关动作信息控制所述开关组运动；
每条所述放电状态信息包括放电电压真值信息、放电电流真值信息、超级电容温度真值信息以及循环测试真值信息；
所述根据所述放电状态真值信息与放电数据库控制所述开关组运动包括：
判断所述放电电压真值与每条放电状态信息中的放电电压真值信息是否相同、所述放电电流真值与每条放电状态信息中的放电电流真值信息是否相同、所述放电温度真值与每条放电状态信息中的超级电容温度真值信息是否相同、所述放电循环测试真值与每条放电状态信息中的循环测试真值信息是否相同；若有一条放电状态真值信息满足判断，则
获取该所述放电状态信息所映射的放电开关动作信息；
根据所述放电开关动作信息控制所述开关组运动。
2.一种超级电容器充放电装置，其特征在于，所述超级电容器充放电装置包括：
获取模块，所述获取模块用于获取待测超级电容器的状态以及状态参数；
真值信息生成模块，所述真值信息生成模块用于根据所述待测超级电容器的状态以及状态参数生成真值信息；
控制数据库获取模块，所述控制数据库获取模块用于根据所述待测超级电容器的状态获取对应的控制数据库；
运动控制模块，所述运动控制模块用于根据所述真值信息与所述控制数据库控制开关组运动；其中，
所述待测超级电容器的状态包括充电状态以及放电状态；
根据所述待测超级电容器的状态以及状态参数生成真值信息包括：
根据所述充电状态以及状态参数生成充电状态真值信息；或，
根据所述放电状态以及状态参数生成放电状态真值信息；
根据所述待测超级电容器的状态获取对应的控制数据库包括：
根据所述充电状态获取充电数据库，其中，所述充电数据库包括充电状态信息以及充电开关动作信息，一个充电状态信息映射一个充电开关动作信息；或，
根据所述放电状态获取放电数据库，其中，所述放电数据库包括放电状态信息以及放电开关动作信息，一个放电状态信息映射一个放电开关动作信息；
所述根据所述真值信息与所述控制数据库控制所述开关组运动包括：
根据所述充电状态真值信息与所述充电数据库控制所述开关组运动；或，
根据所述放电状态真值信息与所述放电数据库控制所述开关组运动；
所述根据所述充电状态以及状态参数生成充电状态真值信息包括：
根据所述充电状态获取充电参数阈值；
根据所述充电参数阈值与所述状态参数生成充电状态真值信息；
所述根据所述放电状态以及状态参数生成放电状态真值信息包括：
根据所述放电状态获取放电参数阈值；
根据所述放电参数阈值与所述状态参数生成放电状态真值信息；所述充电状态包括充电电压检测信息、充电电流检测信息、充电温度检测信息以及充电循环测试状态信息；
所述根据所述充电状态获取充电参数阈值包括：
根据所述充电电压检测信息获取充电电压阈值；
根据所述充电电流检测信息获取充电电流阈值；
根据所述充电温度检测信息获取充电温度阈值；
根据所述充电循环测试状态信息获取充电循环测试阈值；
所述放电状态包括放电电压检测信息、放电电流检测信息、放电温度检测信息以及放电循环测试状态信息；
所述根据所述放电状态获取放电参数阈值包括：
根据所述放电电压检测信息获取放电电压阈值；
根据所述放电电流检测信息获取放电电流阈值；
根据所述放电温度检测信息获取放电温度阈值；
根据所述放电循环测试状态信息获取放电循环测试阈值；
所述根据所述充电参数阈值与所述状态参数生成充电状态真值信息包括：
根据所述充电电压阈值获取充电电压真值；
根据所述充电电流阈值获取充电电流真值；
根据所述充电温度阈值获取充电温度真值；
根据所述充电循环测试阈值获取充电循环测试真值；
所述根据所述放电参数阈值与所述状态参数生成放电状态真值信息包括：
根据所述放电电压阈值获取放电电压真值；
根据所述放电电流阈值获取放电电流真值；
根据所述放电温度阈值获取放电温度真值；
根据所述放电循环测试阈值获取放电循环测试真值；
每条所述充电状态信息包括充电电压真值信息、充电电流真值信息、超级电容温度真值信息以及循环测试真值信息；
所述根据所述充电状态真值信息与充电数据库控制所述开关组运动包括：
判断所述充电电压真值与每条充电状态信息中的充电电压真值信息是否相同、所述充电电流真值与每条充电状态信息中的充电电流真值信息是否相同、所述充电温度真值与每条充电状态信息中的超级电容温度真值信息是否相同、所述充电循环测试真值与每条充电状态信息中的循环测试真值信息是否相同；若有一条充电状态真值信息满足判断，则
获取该所述充电状态信息所映射的充电开关动作信息；
根据所述充电开关动作信息控制所述开关组运动；
每条所述放电状态信息包括放电电压真值信息、放电电流真值信息、超级电容温度真值信息以及循环测试真值信息；
所述根据所述放电状态真值信息与放电数据库控制所述开关组运动包括：
判断所述放电电压真值与每条放电状态信息中的放电电压真值信息是否相同、所述放电电流真值与每条放电状态信息中的放电电流真值信息是否相同、所述放电温度真值与每条放电状态信息中的超级电容温度真值信息是否相同、所述放电循环测试真值与每条放电状态信息中的循环测试真值信息是否相同；若有一条放电状态真值信息满足判断，则
获取该所述放电状态信息所映射的放电开关动作信息；
根据所述放电开关动作信息控制所述开关组运动。
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