[发明专利]超级电容直流内阻测试方法、切换时间算法及可读介质

说明书

本发明旨在提供超级电容直流内阻测试方法、切换时间算法及可读介质，以解决现有技术方案中超级电容直流内阻测试不准确的问题。涉及超级电容内阻测试领域，该超级电容直流内阻测试方法包括：获取第一电压‑时间数据，基于第一电压‑时间数据进行线性拟合以获取第一拟合函数；获取超级电容放电过程中电压的切换时间；根据第一拟合函数和切换时间计算获得超级电容器在切换时间的电压；根据第一恒定电流、额定电压以及超级电容器在切换时间的电压计算获得直流内阻。超级电容直流内阻测试方法、切换时间算法及可读介质可以获得相对于现有技术更为准确的直流内阻，克服了现有技术中存在的问题。

技术领域

本发明涉及超级电容内阻测试领域，具体涉及一种超级电容直流内阻测试方法、切换时间算法及可读介质。

背景技术

超级电容器是利用电极材料与电解质之间形成的界面双电层来存储能量的一种新型储能元件。当外加电场施加在两个电极上后，溶液中的阴、阳离子会在电场的作用下分别向正、负电极迁移，而在电极表面形成所谓的双电层；当外加电场撤销后，电极上具有的正、负电荷与溶液中具有相反电荷的离子会互相吸引而使双电层变得更加稳定，这样就会在正、负极间产生稳定的电位差。这是一个纯粹的物理现象，带电离子的迁移速度很快，使得超级电容具有很高的输出功率。同时双电荷层的距离非常小(一般0.5nm以下)，再加之采用特殊电极结构，使电极表面积成万倍的增加，从而产生极大的电容量。

基于超级电容器的大容量、高功率特点，它在智能仪表领域有两个主要的应用，第一个是利用它大容量的特点，它充当临时备用电源和短时间供电的应急电源，给时钟芯片供电；第二个是利用它高功率的特点，它充当峰值功率电源，辅助电池给智能仪表输出大的功率(如开关阀、通讯等)，减弱智能仪表对电池提供峰值功率的要求，这样就可以大大延长电池的寿命，并减小了电池的整体尺寸。针对以上两个主要应用，超级电容器的容量和直流内阻是评价其质量的最重要指标，人们也经常用这两个参数来计算超级电容放电终点的电压值，从而指导超级电容的选型。

目前，IEC 62391.1-2015《Fixed electric double-layer capacitors for usein electronic equipment-Part 1Generic specification》和DL/T1652-2016《电能计量设备用超级电容器技术规范》已经对容量和直流内阻的测试做了明确的规定。它们采用相同的容量测试方法，且得到行业的普遍认同；然而，它们测试直流内阻的方法并不相同，并且这两种方法都存在一些问题。

现在研究理论认为，超级电容器的直流内阻主要来自于集流体、电极和电解液三部分，其中集流体和电极的内阻取决于电子在这类导体中的迁移速度，由于电子在这两类物质中的迁移速度很大，因此，电子通过的时间会可以忽略不计。而电解液内阻取决于带电粒子在电解液中的迁移速度，它会受到很多因素的影响，诸如温度、电解液粘度等，带电粒子迁移的时间并不能忽略，一般在几十μs至几十ms之间。

方法一：IEC 62391.1-2015

(a)测试流程

首先以恒定电流将超级电容器充电至额定电压U_R，保持额定电压30分钟，然后以恒定电流I将超级电容器完全放电。将放电时电压变化曲线(见图1)的直线段反向延长，和放电开始的时间相交于一点，此点和放电开始的电压变化定义为ΔU₃，直流内阻(DCR)可以由以下公式计算：DCR＝ΔU₃/I

(b)存在的问题

这种测试方法测出来的内阻主要来自于集流体和电极两部分，大部分的电解液内阻基本上都被忽略了，测出来的值往往较小。在超级电容的应用中，通过这个内组和容量计算出来放电终点的电压值往往高于测试结果，并不能很好的指导超级电容的选型。

方法二：DL/T 1652-2016

(a)测试流程