电动车超级电容系统循环寿命测试

循环寿命测试的前提是先定义循环电流波形，在不影响原有老化机理的基础上，该波形应兼顾超级电容器本身特性与实际需求，如图6−22所示。循环电流波形满足以下特点：

①充放电电流范围从数十安培到数百安培。

②充放电波形具有周期性。

③脉冲（Ip）持续数百毫秒到数十秒。

图6−22　超级电容器循环电流波形(www.xing528.com)

以混合动力电动汽车为例，一般取Irms为100～300 A，电流周期T0为60 s，而脉宽（τ）取决于实际车型混合比例，如微混车辆持续0.5～2 s，轻混车辆持续 2～10 s。

虽然超级电容器的ESR较低，但循环脉冲电流产生的焦耳热对温度影响很大，因此需要确定初始稳定的自发热温升，并限定循环寿命测试的起始受试温度范围。由于测试通过高温加速老化，最高起始温度（Tmax）需满足如下条件：

式中，Th1为厂商高温限值；α为寿命终结判据中ESR增加倍数；ΔT为初始稳定温升。

若选取相同厂商的超级电容器进行循环寿命测试试验，电流波形必须保持Irms稳定而充电脉冲时间不恒定。换言之，电容器电压达到最大充电电压值时随即停止充电，从而量化峰值电流与脉冲持续时间对超级电容器寿命的影响，原则上电容器的充放电时间越短，温度变化就越激烈，短时间的充放电将加剧受测试电容热应力，加快老化速率。另一方面，若试验选取的超级电容器来自不同的厂商，为了保证老化试验条件的一致性，需要调整电流等参数，使得初始的稳定自发热温升情况一致。循环寿命测试试验是通过周期性脉冲电流波形进行充放电，并且记录电容参数随充放电次数的变化趋势，从而量化初始稳定温升、放电深度等因素的影响。该测试流程具备进行大电流等级测试，同时工况有较强的针对性等优点。但是，在实际的操作过程中，将超级电容器测试到寿命终止较为困难；此外，在实际应用情况中，恒功率放电工况居多，而非循环测试过程中的恒流放电工况；而且，即使是恒流充放电工况，实际电流脉宽在充电与放电时并不完全等价。再加上复杂的控制逻辑、再生现象不能避免等不足存在，使得该测试结果的普适性与准确性不高。