容量是超级电容器的一个重要参数。容量的变化能反映电容器的内部状态。例如,当介质受潮、元件击穿短路时,电容量将大于正常值。因此,测量电容器的电容量,能够判断电容器的运行状态,从而防止电容器发生故障。
目前常见的测量方法有恒电流放电法和恒电阻放电法,本文将对其进行简要介绍。
- 恒电流放电法
(一)电路图
图1 − 恒电流放电法电路
(二)测试步骤
- 如果恒定电流/恒定电压电源的直流电压未在标准中指定,则设定为额定电压(UR)。
- 将恒流放电器的恒定电流值设置为放电条件表格(表1)所规定的放电电流。
- 将开关S转到直流电源,,在恒流/恒压电源达到额定电压后,施加电压和充电30分钟。(具体标准另有规定的除外)
- 30分钟的充电完成后,将开关S切换到恒定电流放电器,并且以恒定电流放电。
- 测量放电时电容器端子之间的电压从U1减小到U2的时间t1和t2(如图所示),并通过以下公式计算电容值:(具体标准另有规定的除外)
图2:电容器两端的电压特性变化曲线
C 容量 (F); I 放电电流(A);
U1 启动电压测量值(V); U2终端电压测量值 (V);
t1 放电开始达到 U1的时间 (s); t2放电开始达到 U1的时间U(s).
- 放电电流I、电压U1和U2在放电电压下降时,按下表进行。
注释 放电电流I应根据以下条件进行设置:
如果∆U3超过5%(0.05×UR)的充电电压的初始特性,电流值可以减少一半,五分之一或十分之一。
- 放电电流值为10 A或10以下的一位数;第二位数应舍入。
- 放电电流值超过10 A的有效数字应为两位数,计算值的第三位数应舍入。
- 恒阻充电法
(一)电路图
图3:恒阻充电法电路图
(二)测量方法
- 测量之前,电容器端子之间的短路时间为30分钟以上,并保证充足放电。
- 测量的时间常数(T),即直流电压达到UR所需的充电时间,并通过以下公式计算电容值
C 为电容值 (F); T为电压达到0,632 UR所需的充电时间(s); R为串联电阻 (Ω).
- 设定R的值,使T在60秒-120秒之间。
总结:因恒电流放电方法可以实现自动化,具有测试时间短的特点,而恒电阻无法实现自动化测量,故多数厂家采用恒电流方法,浙江中车新能源亦采用该测量方法。
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浙江中车新能源,智造卓越。
浙江中车新能源公司介绍
浙江中车新能源专注于超级电容领域,现已发展成为一家极具国际品质的超级电容器件生产商和超级电容系统解决方案提供商。截至目前,浙江中车新能源的超级电容产品已在风能和太阳能、新能源汽车、轨道交通、智能电网、智能微网、工程机械、工业节能等12个行业领域得到了广泛应用,客户遍布亚洲、欧洲、北美等23个国家和地区,成为中国本土超级电容市场的典型代表,并推动中国市场应用规模迅速扩大。
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