超级电容测试方法

超级电容测试方法

1．静电容量测试方法：

⑴测试原理

超级电容器静电容量的测试，是采用对电容器恒流放电的方法测试，并按下列公式计算；

C=It/(U1－U2)

式中：C——静电容量，F；

I——恒定放电电流，A；

U1 、U2——采样电压，V；

t——U1 到U2所需的放电时间，S。

⑵测试程序

用100A的电流对电容器充电，电容器充电到最高工作电压止并恒压10秒，然后，以100A的电流对电容器放电，取U1 为1.2V, U2为1.0V，记录该电压范围内的放电时间，共循环3次。计算每次循环的静电容量，取平均值。

2．储存能量测试

⑴测试原理：

超级电容器能量的测试，是采用以电容器给定的电压范围，对电容器进行恒功率放电到1/2工作电压的方法进行。电容器的输出能量W是由恒定放电功率P和放电时间t关系得到的，即：

W = P•t

⑵测试工序

用恒定电流100A对电容器充电到最高工作电压，然后，恒压至充电电流下降到规定电流（牵引型10A，启动型1A），静止5秒后，以恒定功率对电容器放电到1/2工作电压，录放电时间并计算能量值。循环3次测量，取平均值。

注：恒定功率值确定方法是以标称能量确定的，牵引型2W/KJ，启动型5W/KJ。3．等效串联电阻测试（DC）

⑴测试原理

电容器的内阻是根据电容器断开恒流充电电路10毫秒内，电压的突变来测量的。即：式中：R——电容器的内阻；

U0——电容器切断充电前的电压；

Ui——切断充电后10毫秒内的电压；

I——切断充电前的电流。

⑵测量工序

对电容器以恒定电流100A充电，充电至最高工作电压的80%时断开充电电路，用采样机分

别记录电容器断电后10毫秒内的电压变化值，并计算内阻，重复3次，取平均值。

4．漏电流测试

将电容器以恒电流100A充电至额定电压，在此电压值下恒压充电3h，记录充电过程的电流值。

5．自放电测试

将电容器以恒电流100A充电至额定电压后，在此电压值下恒压充电30min，然后开路搁置72h。在最初的三个小时内，每一分钟记录一次电压值，在剩余的时间内，每十分钟记录一次电压值。

计算自放电能量损失，SDLF(self-discharge energy loss factor)=1-(V/Vw)2，计算时间点分别为：

0.5，1，8，24，36，72h。

注：电压测试仪须具备高输入阻抗，将放电影响降低到最小。

6．温度特性测试

⑴测试条件：

电容器依次进行25±3℃—65±3℃—-30±3℃—25±3℃的温度特性测试。电容器在一个环境温度下，与环境温度达到平衡后（即低温16小时，高温4小时，高低温恢复到室温的时间为6小时），进行性能测试。

⑵测试方法：

电容器恒电流100A充电至额定电压，转恒压充电10s，然后以恒电流100A放电至额定电压的0.5倍，依此循环3次。计算第二次、第三次循环的容量值的平均值，为电容器的测试容量。

7．循环寿命试验

电容器在20℃±5℃下，以恒流充电100A至额定电压转恒压充电10s，然后以恒电流100A放电至额定电压的0.5倍，完成一次循环。循环100次记录一次数据，若某个循环的放电时间小于初始放电时间的70%，则停止循环寿命试验。

1法拉电容

法拉电容属于双电层电容器，它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种，其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。

2特点

超级电容的特点：

（1）充电速度快，充电10秒～10分钟可达到其额定容量的95%以上；

（2）循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1~50万次，没有“记忆效应”，也不存在过度放电的问题；

（3）大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率≥90%；（4）功率密度高，可达300W/KG~5000W/KG，相当于电池的5~10倍；

（5）产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环保电源；

（6）充电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，长期使用免维护；

（7）超低温特性好，温度范围宽-40℃～+70℃；

（8）检测方便，剩余电量可直接读出；

（9）容量范围通常0.01F--1000F ，而耐压往往偏低（几伏特到十多伏，新开发出的也不过二十多伏）。

超级电容可做成超级电容模组，适合高容量的需求。

缺点：

（1）目前超级电容的耐压均不高。实际使用中过压保护电路必不可少。有人经常将二个到多个超级电容串接来接入大电压环境中。这种做法是不对的。因为随着电容的漏电，而电容的品质又不尽相同，在后期多次的充放电后容易造成局部单元过充而击穿的现象。

（2）超级电容毕竟不是电池，存在电压随着放电而逐渐下降的问题，所以需要较复杂的输出电路。

3应用

◆法拉电容的低阻抗对于当今许多高功率应用是必不可少的。对于快速充放电，法拉电容器小的ESR意味着更大的功率输出。[1]

◆瞬时功率脉冲应用，重要存储、记忆系统的短时间功率支持。

应用举例

1、快速充电应用，几秒钟充电，几分钟放电。例如电动工具、电动玩具；

2、在UPS系统中，超级电容器提供瞬时功率输出，作为发动机或其它不间断系统的备用电源的补充；

3、应用于能量充足，功率匮乏的能源，如太阳能；

4、当公共汽车从一种动力源切换到另一动力源时的功率支持；

5、小电流，长时间持续放电，例如计算机存储器后备电源；

4国内生产企业

国内法拉电容生产厂家大大小小有几十家，领头的有锦州凯美、北京集星、万裕、北京合众汇能等等，

应用中，很多用户都遇到相同的问题，就是怎样计算一定容量的超级电容在以一定电流放电时的放电时间，或者根据放电电流及放电时间，怎么选择超级电容的容量，下面我们给出简单的计算公司，用户根据这个公式，就可以简单地进行电容容量、放电电流、放电时间的推算，十分地方便。

C(F)：超电容的标称容量；

R(Ohms)：超电容的标称内阻；

ESR(Ohms)：1KZ下等效串联电阻；

Vwork(V)：正常工作电压

Vmin(V)：截止工作电压；

t(s)：在电路中要求持续工作时间；

Vdrop(V)：在放电或大电流脉冲结束时，总的电压降；

I(A)：负载电流；

超电容容量的近似计算公式，

保持所需能量=超级电容减少的能量。

保持期间所需能量=1/2I(Vwork+ Vmin)t；

超电容减少能量=1/2C(Vwork2 -Vmin2)，

因而，可得其容量(忽略由IR引起的压降)

C=(Vwork+ Vmin)It/( Vwork2 -Vmin2)

举例如下：

如单片机应用系统中，应用超级电容作为后备电源，在掉电后需要用超级电容维持100mA 的电流，持续时间为10s,单片机系统截止工作电压为4.2V，那么需要多大容量的超级电容能够保证系统正常工作？