CN114264886B - 一种用于超级电容参数的快速测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于超容性能测量的技术领域，公开了一种用于超级电容参数的快速测量方法，采用正负脉冲交替工作的恒流脉冲激励对超级电容进行充放电，完成超级电容的容量和内阻测试，测试前后超级电容的电压保持不变，所述恒流脉冲激励采用正脉冲间隔预定时间再施加负脉冲的方式对超级电容进行充放电。采用本发明的测量方法可以极大的缩短了超级电容的容量内阻测试时间，提升了测试效率，尤其是为批量生产测试节省了大量的时间成本。
Description
技术领域
本发明属于超容性能测量的技术领域，具体涉及一种用于超级电容参数的快速测量方法。
背景技术
超级电容作为一种储能器件，具有充放电效率高，功率大，响应速率快，内阻小等特点，当前被广泛应用于电子产品和汽车领域，如：存储设备的短时后备电源、为一般燃油汽车的启停动作提供能量、应用于刹车能量回收系统，回收汽车的刹车能量以及在汽车主动悬挂系统的中的应用等。
根据实际应用场景的不同，超级电容的容量范围覆盖1F～10000F，内阻从0.1mΩ到百十mΩ，不同的电容量对应着不同的内阻值，常规的LCR电桥和电池测试仪器只能测量其交流内阻，电容量无法测出，其直流内阻和电容量只能在常规的充放电设备上测量，超级电容的容量越大，相应的充放电时间越长，测试效率极低，对产品质量管理和过程控制非常不方便。
发明内容
本发明提供了一种用于超级电容参数的快速测量方法，解决了现有超级电容直流内阻和容量等参数测量时间长，测试效率低等问题。
本发明可通过以下技术方案实现：
一种用于超级电容参数的快速测量方法，采用正负脉冲交替工作的恒流脉冲激励对超级电容进行充放电，完成超级电容的容量值和内阻值测试，测试前后超级电容的电压保持不变。
进一步，所述恒流脉冲激励采用正脉冲间隔预定时间再施加负脉冲的方式对超级电容进行充放电。
进一步，使用脉冲电流对超级电容进行第一次瞬时放电，间隔预定时间，再进行第一次瞬时充电，静置指定时间，然后使用脉冲电流对超级电容进行第二次瞬时放电，间隔预定时间，再进行第二次瞬时充电，同时使用数据采集仪测量对应的电压和电流值，计算超级电容的内阻值。
进一步，记第一次瞬时放电结束时刻的电压值为U1d，第一次瞬时充电结束时刻的电压值为U1c，第二次瞬时放电结束时刻的电压值为U2d，第二次瞬时充电结束时刻的电压值为U2c，脉冲电流的幅值为I，利用如下方程式，计算超级电容的内阻值R。
进一步，使用脉冲电流持续放电和持续充电的时间相同，均不大于1秒，间隔预定时间也不大于1秒，静置指定时间不小于40秒，脉冲电流的幅值不小于0.5C。
进一步，在室温环境下采用厂商规定方式满充，再在被测环境下充分搁置后采用1C倍率放电至截止电压，计算不同电压下对应的容量修正系数，绘制修正曲线，根据第一次瞬时放电或者第二次瞬时放电对应的脉冲电流和放电时间，计算对应的容量值，并根据修正曲线，对所述容量值进行修正。
本发明有益的技术效果如下：
以脉冲电流的方式测试超级电容的容量内阻参数，测试完成前后超容的电压值并不会发生变化，避免了当前长时间恒流测试过程中将超容电压放电至UR/2，再继续充电至UR的过程，大大缩短了测试时间，有效的提升了测试效率，尤其在大批量的大容量超容测试时效果显得尤其突出，节省测试成本。
附图说明
图1为本发明的总体流程示意图图。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施案例详细说明本发明的具体实施方式。
参照附图1，本发明提供了一种用于超级电容参数的快速测量方法，采用正负脉冲交替工作的恒流脉冲激励对超级电容进行充放电，完成对超级电容的容量值和内阻值测试，测试前后超级电容的电压保持不变，这样极大的缩短了超级电容的容量内阻测试时间，提升了测试效率，尤其是为批量生产测试节省了大量的时间成本。具体如下：
步骤一、在室温环境下采用厂商规定方式满充，再在被测环境下充分搁置后采用1C倍率放电至截止电压，计算不同电压下对应的容量修正系数，绘制修正曲线即电压与容量修正系数之间的曲线，可以通过拟合等方式实现；
步骤二、在被测环境下，将超级电容充电至额定电压，再采用正负脉冲交替工作的恒流脉冲激励对超级电容进行充放电，该恒流脉冲激励采用正脉冲间隔预定时间再施加负脉冲的方式对超级电容进行充放电，我们可以使用脉冲电流对超级电容进行第一次瞬时放电，间隔预定时间，再进行第一次瞬时充电，静置指定时间，然后使用脉冲电流对超级电容进行第二次瞬时放电，间隔预定时间，再进行第二次瞬时充电，同时使用数据采集仪测量对应的电压和电流值，以便计算超级电容的内阻值，其中，使用脉冲电流持续放电和持续充电的时间相同，均不大于1秒，间隔预定时间也不大于1秒，静置指定时间不小于40秒，脉冲电流的幅值需不小于0.5C。
该数据采集仪可以采用24bit的高精度AD采样系统，为了保证采样系统的灵敏度满足uV级别的准确测量，选择了24bit的过采样AD，最高测量分辨率可以到0.3uV，完全满足在测量大容量极低内阻超容时候低于mV级别的电压信号，保证测量精度满足需要。
由于测试方式为恒流源，在探针和超容接触不良时，会有电火花现场。为避免该现象，在正式施加激励信号前，只有在检测到回路接触电阻满足规定门限值后，再输出设定的脉冲电流进入正式测试阶段。同时，采用大电流探针，来保证和超容的接触点低电阻，并且探针接触面采用梅花针的端面，对接触面表面有轻微刺破效果，能有效降低探针和超级电容表面接触电阻，降低接触面的温升。
当用户移走探针时，如果探针正在输出恒流，会出现暂时电压上升阶段，设备在输出脉冲电流时也在不间断检测回路电阻值，当测量值高于门限值后，会很快关闭脉冲输出，避免打火现象的发生。关闭输出脉冲后，仪器会自动进入接触状态检测流程，只到下次回路接触电阻低于门限值后，仪器才会又进入脉冲测量流程。
记第一次瞬时放电结束时刻的电压值为U1d，第一次瞬时充电结束时刻的电压值为U1c，第二次瞬时放电结束时刻的电压值为U2d，第二次瞬时充电结束时刻的电压值为U2c，脉冲电流的幅值为I，利用如下方程式，计算超级电容的内阻值R。
当然，也可以采用三次以上的重复放电-间隔-充电的过程，这样测量结果会更加准确一些，但是花费的时间会多，具体可以根据实际情况而定，另外，我们还可以进行充电-间隔-放电的重复过程以计算超级电容的内阻值，前者是放电过程中的内阻值，而后者是充电过程中的内阻值。
步骤三、根据第一次瞬时放电或者第二次瞬时放电对应的脉冲电流和放电时间，计算对应的容量值，并根据步骤一得到的修正曲线，对该容量值进行修正，以提高计算的准确性。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。
Claims (3)
1.一种用于超级电容参数的快速测量方法，其特征在于：采用正负脉冲交替工作的恒流脉冲激励对超级电容进行充放电，完成超级电容的容量值和内阻值测试，测试前后超级电容的电压保持不变；
所述恒流脉冲激励采用正脉冲间隔预定时间再施加负脉冲的方式对超级电容进行充放电；
使用脉冲电流对超级电容进行第一次瞬时放电，间隔预定时间，再进行第一次瞬时充电，静置指定时间，然后使用脉冲电流对超级电容进行第二次瞬时放电，间隔预定时间，再进行第二次瞬时充电，同时使用数据采集仪测量对应的电压和电流值，计算超级电容的内阻值；
在室温环境下采用厂商规定方式满充，再在被测环境下充分搁置后采用1C倍率放电至截止电压，计算不同电压下对应的容量修正系数，绘制修正曲线，根据第一次瞬时放电或者第二次瞬时放电对应的脉冲电流和放电时间，计算对应的容量值，并根据修正曲线，对所述容量值进行修正。
2.根据权利要求1所述的用于超级电容参数的快速测量方法，其特征在于：记第一次瞬时放电结束时刻的电压值为U1d，第一次瞬时充电结束时刻的电压值为U1c，第二次瞬时放电结束时刻的电压值为U2d，第二次瞬时充电结束时刻的电压值为U2c，脉冲电流的幅值为I，利用如下方程式，计算超级电容的内阻值R：
。
3.根据权利要求1所述的用于超级电容参数的快速测量方法，其特征在于：使用脉冲电流持续放电和持续充电的时间相同，均不大于1秒，间隔预定时间也不大于1秒，静置指定时间不小于40秒，脉冲电流的幅值不小于0.5C。
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