一种测量超级电容器静电容量的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测量超级电容器静电容量的方法及装置，该方法包括：对超级电容器进行充电，直至超级电容器两端的电压达到额定电压；停止充电，对连接有采样电阻R的放电回路进行放电，实时采集采样电阻两端的电压；根据采样电阻R两端的电压来计算得到超级电容器的静电容量C。该装置包括：充电电源、电压表、采样电阻以及采样器，其中，电压表并联到超级电容器的两端；充电电源与超级电容器构成充电回路；采样电阻与超级电容器构成放电回路；采样器并联到采样电阻的两端。本发明专利技术的测量超级电容器静电容量的方法及装置，与放电电流的稳定性没有关系，对放电曲线的斜率也无要求，进而减小了静电容量的测量误差，提高了测量准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电磁测量领域，特别涉及一种测量超级电容器静电容量的方法及装置。
技术介绍
超级电容器是一种新兴的能量存储器件，它是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新电容器。超级电容器兼具传统电容器和电池的优点。相比电池，由于超级电容器在储能过程不发生化学反应，且储能过程可逆，因此可以反复充放电可以达到数十万次，充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长。另外，相较传统电容器，超级电容通过电极材料里庞大的表面积和极小的电荷分离距离能储存非常大的静电容量，比普通电容器的容量大3-4个数量级。超级电容因其优点，在能量缓冲及其再利用领域、储能领域等得到广泛应用，如新能源汽车、轨道交通、储能电站等场合。超级电容单体耐压较低，额定电压典型值为2.7V，在应用中常需大量串联；为提高超级电容储能系统的容量，需对电容器进行并联。通过串并联构成的超级电容储能模块的性能并不是对单体性能的简单叠加，而是受特性最差的单体电容约束，无法充分发挥其余电容器的性能；单体电容特性存在差别时，其承受的电压应力不同，极有可能造成过充或过放从而损坏电容器；此外，由于电压应力的不同，各单体的老化程度不同，且随着使用时间和充放电循环次数的增加，各单体间性能差异变大，从而影响整个模块的输出性能。控制超级电容单体一致性的重要基础是对其静电容量进行测量。目前，已有的关于超级电容静电容量和等效串联电阻的测量方法相关的标准有《IEC62391-1电子设备用固定式双电层电容器》和《QCT741-2006车用超级电容》,QCT741-2006借鉴了IEC62391-1中的方法。测量静电容量时，上述标准中采用恒流放电方法，原理为：首先用直流电源对超级电容进行充电，至额定电压UR后再恒压充电30分钟，然后进行恒流放电，测量超级电容两端电压从U1(0.8UR)到U2(IEC标准为0.4UR，QCT标准为0.5UR)的时间t1和t2，根据式(1)来计算容量值，充放电过程中的电压变化曲线如图1所示， C = I × ( t 2 - t 1 ) U 1 - U 2 - - - ( 1 ) ]]>采用恒流放电方法测量静电容量时存在着下述缺陷：(1)放电曲线理论为直线，事实上由于内阻、自放电等的影响，放电时电压跌落曲线的斜率不断发生变化，所以计算静电容量时，直接用式(1)的线性方程将会产生误差；(2)其次，恒流放电法对放电电流I的稳定性有较高要求，必须保证整个放电过程中电流I保持不变，即在用公式(1)计算静电容量时，电流参数I默认为一常数。由于超级电容静电容量较大，放电过程会持续较长一段时间，且放电过程中无法保证回路负载阻抗保持不变，所以放电电流I难以保持恒定，对静电容量的准确测量带来一定影响。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中存在的问题，提出一种测量超级电容器静电容量的方法及装置，与放电电流的稳定性没有关系，对放电曲线的斜率也无要求，进而减小了静电容量的测量误差，提高了测量准确度。为解决上述技术问题，本专利技术是通过如下技术方案实现的：本专利技术提供一种测量超级电容器静电容量的方法，其包括以下步骤：S11：对超级电容器进行充电，直至所述超级电容器两端的电压达到额定电压；S12：停止充电，对连接有采样电阻R的放电回路进行放电，实时采集所述采样电阻两端的电压；S13：根据所述采样电阻R两端的电压来计算得到所述超级电容器的静电容量C。较佳地，所述步骤S13具体为：根据任意两时刻的所述采样电阻两端的电压以及该两时刻的时间差来计算得到所述超级电容器的静电容量。较佳地，所述步骤S13具体为：放电时，所述采样电阻R两端的电压U为： U ( t ) = U R 2 l 0 α 2 - ω 0 2 e - t C ( R + r ) = Ae - t C ( R + r ) ; ]]>其中，r为所述超级电容器的内阻，U为放电开始时所述超级电容器两端的初始电压，，l0为所述放电回路中的回路电感。任意选取两时刻t1和t2，该两时刻对应的电压分别为U(t1)和U(t2)分别为： U ( t 1 ) = Ae - t 1 C ( R + r ) , ]]> U ( t 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量超级电容器静电容量的方法，其特征在于，包括以下步骤：S11：对超级电容器进行充电，直至所述超级电容器两端的电压达到额定电压；S12：停止充电，对连接有采样电阻R的放电回路进行放电，实时采集所述采样电阻两端的电压；S13：根据所述采样电阻R两端的电压来计算得到所述超级电容器的静电容量C。

【技术特征摘要】
1.一种测量超级电容器静电容量的方法，其特征在于，包括以下步骤：S11：对超级电容器进行充电，直至所述超级电容器两端的电压达到额定电压；S12：停止充电，对连接有采样电阻R的放电回路进行放电，实时采集所述采样电阻两端的电压；S13：根据所述采样电阻R两端的电压来计算得到所述超级电容器的静电容量C。2.根据权利要求1所述的测量超级电容器静电容量的方法，其特征在于，所述步骤S13具体为：根据任意两时刻的所述采样电阻两端的电压以及该两时刻的时间差来计算得到所述超级电容器的静电容量。3.根据权利要求2所述的测量超级电容器静电容量的方法，其特征在于，所述步骤S13具体为：放电时，所述采样电阻R两端的电压U为：其中，r为所述超级电容器的内阻，U为放电开始时所述超级电容器两端的初始电压，l0为所述放电回路中的回路电感。任意选取两时刻t1和t2，该两时刻对应的电压分别为U(t1)和U(t2)分别为：根据上述两式得出：。4.根据权利要求2或...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯建，李莉，许峰，孙健，秦怡，史小涛，
申请(专利权)人：上海市计量测试技术研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31