碎碎念

本文只是作者闲得慌，想对比测试一下不同品牌之间电容组的性能差异，同时为了给2024赛季挑选合适的电容组而做的测试，测试过程并非十分严谨，但测试环境相同，具有一定的相对参考价值。

在2025赛季末，作者获得了一些超级电容样品，故对本文进行内容扩充，并进行更加详细的测试。

在本文中，作者进行几个名词的定义：

这些名词仅为本文中用于规范表述做的定义，与RoboMaster制作规范中出现的相关名词无任何关系，制作规范中的名词以RoboMaster组委会定义的为主。

【额定电压】：Ur指单体额定电压，UR指电容组额定电压。这个是超级电容手册中标注的额定电压，而非BW610x保护芯片中的保护电压。本文中多指电容组整体的额定电压，即单体额定电压 * 串数。

【耗尽电压】：U0。当达到这个电压时，认为超级电容剩余的能量近乎耗尽。单体0.1V电压，也就是电容组0.7V电压，单位V；

【截止电压】：U1。30%额定电压。当电容组放电至此电压的时候，认为其已经释放出了绝大部分能量。

【额定能量】：使用手册中的电容单体额定电压、额定电荷量代入公式：0.5 * Ur^2 * C，此公式的计算结果为电容单体的能量。由于使用的时候电容组是串联使用，其整体电荷量应为：C / 串数。其额定电压会相应进行提高，并且计算时为平方：(串数 * Ur)^2。化简后，电容组的额定能量计算公式为：0.5 * Ur^2 * C * 串数。

【实际能量】：本数据参考Vishay手册中测量电荷量的方式进行测试。超级电容组移除超级电容均衡板/保护板，对超级电容组充电至额定电压21V（本文为7串3V）后，等待电源显示的充电电流小于0.05A，即认为其充满了（手册里说要等30min，我嫌太久了）。然后使用电子负载进行0.6A的恒流放电，放电至单体0.1V，总体0.7V（本文是7串电容组），统计从21V下降至0.7V所需的时间，然后对功率进行积分或者使用梯形面积计算公式近似计算出所释放的实际能量。

我想的是，既然电荷量是根据这个方法进行测量的，然后额定能量又是根据电荷量计算得出，所以我觉得，在这个测试方式下释放出来的能量可以作为电容组实际能量的一个”标准值“。

公式：(UR + U0) * T / 2 * Id

UR：电容组额定电压，单位V
U0：耗尽电压，电容组0.7V，也就是单体0.1V，单位V；
T：从21V下降至0.7V所需的时间，单位S；
Id：恒流放电电流，根据单体电荷量进行计算，10ma/F（这是Vishay手册中定义的，希望我没理解错），单位A。

测试方式.png

这里提供一个简易的实际容量自测方法，使用电子负载的电池测试模式，设定截止电压在单体0.1V*串数的电压，此时电子负载会记录 Id * T，但是其单位为Ah，或者mAh，需要转换一下，1h = 3600s，再带入上式即可，我用此方式计算出来的能量与使用功率积分测出来的能量差不多。

【释放能量】：在恒功率输出的工况下，电容组放电到截止电压所释放的能量。

【有效能量】：电容组放电到截止电压所释放的能量。在实际使用的时候，由于电容组电压随着能量的释放而降低，恒功率的时候电压的降低呈现非线性，电压降低的同时又引起电流提升，故后半段的能量利用起来较为困难，且收益不大。本文中所定义的截止电压，是根据理论能量利用率决定的，电容组电压从额定电压下降到30%额定电压时，其理论能量利用率为 1 - 0.3^2 * 100% = 91%。

【理论能量利用率】：使用理论释放能量/额定能量即可算出，理论释放能量，即额定能量 - 剩余能量。剩余能量就把UR替换成剩余的电压（记为UL）即可：0.5 * UL^2 * C / 串数。若使用剩余电压与额定电压的比值（记为X）进行带入，则其他所有项全被约掉，理论能量利用率的公式仅剩下 1 - X^2。

【能量利用率】：有效能量 / 释放能量。

【功率衰减比】：释放能量 / 实际能量。

测试条件

示波器：鼎阳SDS804X HD

电子负载：美尔诺M9712

电源：同门eTM-K3030SPL

电源、与电容组之间使用12AWG，50cm的硅胶线进行连接，然后使用8AWG的线将电源与电子负载相连。

若电子负载具备远端补偿功能，请务必将远端补偿线接入电容组输出端口。

使用示波器X1探头接入电容组输出端口进行电压的测量，电流测量测是直接使用电子负载自带的电流输出端口接入示波器进行同步测量。

若是采用其他方式进行电压与电流的测量，请务必保证数据的同步。

测试接线图如下：

测试连接拓扑.png

示波器进行电压电流的采样，读数准吗？

使用示波器来进行电压电流的测量，确实是图一乐的程度，传统示波器垂直分辨率只有8位，SDS804虽然有12位的垂直分辨率，我使用的垂直档位为5V/div，探头增益为X1，全量程（屏幕最大显示）为40Vpp，那么此时1LSB = 40 / 2^12 ≈ 0.01 V。保守估计，他读到的0.1V是准的，那么他的全量程精度也仍然有 0.1 / 40 = 0.25%

至于电流的测量，由于电子负载的电流输出端口没有标注其输出精度，只说明了“0-满量程电流，对应0-10V输出”。但是电子负载本身的电流精度如下：

恒流负载模式：0-30A分辨率：1ma；精度：0.03%+0.05%FS。
电流测量值：0-30A分辨率：1ma；精度：0.05%+0.1%FS。

经过我的实际测量，在20A以下误差在0.1A以内，超过20A的时候线性度下降了，在电子负载回读显示30A时，其电流输出端口的电压经过转换为29A左右。

综上所述，本文所测量的电压电流值，绝对精度应该在1%以内。而最终计算出来的功率、能量值，绝对精度应该在5%以内。

但是不用担心，由于所有电容组均使用同一套设备、处在相同的环境、使用相同的测试流程，所以本文所有测试的相对精度更为准确。

另外，值得一提的是，示波器作为时域测量仪器，其超高的采样率可以更加还原真实的放电电压、电流曲线。但是由于本次测试单位都是秒，而示波器在“秒”级别的时基下，受制于存储深度的影响，其采样率也不会太高。

在0.6A恒流放电测试中，由于小功率恒流放电的时候超级电容放电曲线近似线性，且较为平缓，我使用50S/div的时基，水平记录长度为500秒，使用10Kpts存储深度，此时的采样率为：10Kpts / 500S = 20Sa/S。

而在50-200W的恒功率放电中，其电压电流变化较快，为了捕捉更多细节，我使用5S/div的时基，水平记录长度为50秒，使用100Kpts的存储深度，此时的采样率为：100Kpts / 50S = 2KSa/S

更高的采样率可以为能量的积分提供更高的精度，但是也会带来更大的计算量，由于我这小破轻薄本性能不太好，所以没有开太高的采样率。

测试数据

电容组手册数据对比：

品牌-系列	永铭-SDB	Vishay-230EDLC	捷容	合众汇能	ETN-TV	CDA-CXP
电压-容量	3V-60F	3V-60F	3V-60F	3V-60F	3V-60F	3V-60F
电容误差	-10%~+30%	-20%~+50%	-10%~+30%	-10%~+30%	-10%~+30%	-10%~+30%
交流内阻1Khz/mR	13	13	14	16	/	15
直流内阻mR	/	22	20	22	13	20
峰值电流A	33	35	41	50	51	41
持续电流A	13	/	15	17	6.7	2
来源	官网样品	官网样品	立创商城	立创商城	淘宝	淘宝
购入价格（元/颗）	/	/	15	9	6	15

由于合众汇能与永铭查询不到3V60F电容数据手册，且立创商城也没有提供（但是有卖），所以本参数是根据3V70F与3V50F电容的手册平均值进行填写的。
由于ETN与CDA是淘宝买的，无法确保其是否原厂正品，测试结果仅图一乐（也可以作为在淘宝选购的参考？）。
由于各品牌手册中的数据测试条件不尽相同，具体测试条件请查阅相应的数据手册，所以手册数据的差异可提供的参考有限。

为什么不用某某某电容？

没钱，你送我就测。

0.6A恒流放电

使用0.6A恒流进行放电是为了测量电容组电荷量与额定电荷量之间的差异，也可以进一步计算出存储的实际能量与额定能量之间的差异。

品牌	YMIN	HCCCAP	VISHAY	JIERONG	CDA
实际能量J	2195	2372	1838	1623	1486
额定能量J	1890	1890	1890	1890	1890
能量误差	+16.1%	+25.5%	-2.8%	-14.1%	-21.4%
持续时间S	329	364	270	238	238

由于时间跨度久远，ETN的电容组在2024赛季中被使用，性能有所下降，且由于只购入了一组作为测试组，故无法重新进行测试，以之前所测的数据来看，其性能与VISHAY或者捷容相当。

50W恒功率放电

图中的小圆点为截止电压点。
功率偏大，以及后面上翘是没使用远端补偿线导致的电子负载的电压由于线损而测量值偏小，导致了电流偏大，乘上实际电压之后就偏大了。

品牌	YMIN	HCCCAP	VISHAY	JIERONG	CDA
释放能量J	2115	2210	1775	1559	1317
有效能量J	1988	2082	1676	1470	1226
能量利用率%	94.0	94.2	94.4	94.3	93.1
有效能量释放时间S	37.2	37.6	31.8	28.0	23.8
功率衰减比	0.964	0.932	0.966	0.961	0.886

由于时间跨度久远，ETN的电容组在2024、2025赛季中被使用，性能有所下降，且由于只购入了一组作为测试组，故无法重新进行测试，以之前所测的数据来看，其性能与VISHAY或者捷容相当。

100W恒功率放电

图中的小圆点为截止电压点。
图中电流有一段为直线是因为电子负载最大电流为30A。
功率偏大，以及后面上翘是没使用远端补偿线导致的电子负载的电压由于线损而测量值偏小，导致了电流偏大，乘上实际电压之后就偏大了。

品牌	YMIN	HCCCAP	VISHAY	JIERONG	CDA
释放能量J	1917	1904	1630	1459	1184
有效能量J	1780	1753	1519	1364	1084
能量利用率%	92.8	92.1	93.2	93.5	91.5
有效能量释放时间S	16.9	16.2	14.4	12.9	10.4
功率衰减比	0.873	0.803	0.887	0.899	0.797

由于时间跨度久远，ETN的电容组在2024、2025赛季中被使用，性能有所下降，且由于只购入了一组作为测试组，故无法重新进行测试，以之前所测的数据来看，其性能与VISHAY或者捷容相当。

150W恒功率放电

图中的小圆点为截止电压点。
图中电流有一段为直线是因为电子负载最大电流为30A。
功率偏大，以及后面上翘是没使用远端补偿线导致的电子负载的电压由于线损而测量值偏小，导致了电流偏大，乘上实际电压之后就偏大了。

品牌	YMIN	HCCCAP	VISHAY	JIERONG	CDA
释放能量J	1777	1706	1536	1381	1062
有效能量J	1578	1474	1382	1247	915
能量利用率%	88.8	86.4	89.9	90.3	86.1
有效能量释放时间S	9.9	9.1	8.7	7.7	5.8
功率衰减比	0.810	0.719	0.836	0.851	0.715

由于时间跨度久远，ETN的电容组在2024、2025赛季中被使用，性能有所下降，且由于只购入了一组作为测试组，故无法重新进行测试，以之前所测的数据来看，其性能与VISHAY或者捷容相当。

200W恒功率放电

图中的小圆点为截止电压点。
图中电流有一段为直线是因为电子负载最大电流为30A。
功率偏大，以及后面上翘是没使用远端补偿线导致的电子负载的电压由于线损而测量值偏小，导致了电流偏大，乘上实际电压之后就偏大了。

品牌	YMIN	HCCCAP	VISHAY	JIERONG	CDA
释放能量J	1688	1555	1455	1319	952
有效能量J	1476	1300	1292	1182	779
能量利用率%	87.5	83.5	88.8	89.6	81.8
有效能量释放时间S	9.9	9.1	8.7	7.7	5.8
功率衰减比	0.769	0.656	0.792	0.813	0.641

由于时间跨度久远，ETN的电容组在2024、2025赛季中被使用，性能有所下降，且由于只购入了一组作为测试组，故无法重新进行测试，以之前所测的数据来看，其性能与VISHAY或者捷容相当。

总结

没什么好总结的，自己看数据。。

还有一点

我队2024赛季、2025赛季均使用合众汇能的电容组共计五组，使用时长未知（只打了联盟赛与区域赛），自2024年3月至2025年6月期间，其初始容量从2200J衰减至1700J~1800J不等（所使用的测试方式与本文有所差异，但是两次的测试方法相同）。以我队的使用情况来看，3~5年更换一次超级电容组即可。

附件

数据以及MATLAB程序.zip

本人的MATLAB使用的不是很熟练，这个程序大部分是AI写的，若有错误还请指出。

修订历史

1.0.2416：首次发布。
1.1.2436：论坛改版，修复格式错误。
1.2.2531：更新测试数据。

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