資源描述：
《替代蓄電池的超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊設(shè)計(jì).pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、電憾質(zhì)童管理們飛勺卯替代蓄電池的超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊設(shè)計(jì)王心塵王亞軍杜華夏范正萍李樣福陳煥庭蘇宏?yáng)|蔡國(guó)營(yíng)廈門大學(xué)物理系廈門句眼呀摘要本文介紹了一種替代蓄電池的超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的充電和穩(wěn)壓輸出電路。通過軟件對(duì)充電電流,。,進(jìn)行計(jì)算并采用和芯片進(jìn)行電路設(shè)計(jì)保證電路的效率和輸出的穩(wěn)定可靠隨著超級(jí)電容性能的提升這種模塊有望在部分電路代替蓄電池。敘詞蓄電池超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊芯片比撇、,’、,、飛拌一一一中圖分類號(hào)」仁文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼」文章編號(hào)護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。自年美國(guó)人發(fā)表第一篇關(guān)于超級(jí)電容引言,。的專利以來超級(jí)電容的應(yīng)用范圍越來越廣在直流電氣化鐵電能是當(dāng)代社會(huì)不,而儲(chǔ)能設(shè)備的優(yōu)劣、,可或缺的
2、重要資源路供電等應(yīng)用方向進(jìn)行研究目前已開發(fā)出了和。、直接影響著電力設(shè)備的充分應(yīng)用近年來隨著便攜式設(shè)備不的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)〕利用超級(jí)電容器配合蓄電池作為輔助動(dòng)間斷電源系統(tǒng),,,,以及電動(dòng)車的大量開發(fā)使用蓄電池的使用量日力源促進(jìn)汽車的能源回收提高能源利用率川并出現(xiàn)了超級(jí)。,、。益增加可充電蓄電池特別是鉛酸蓄電池憑借其價(jià)格低廉性電容混合動(dòng)力汽車囚隨著超級(jí)電容性能的提升它將有望在、。能穩(wěn)定沒有記憶功能等卓越特點(diǎn)普遍應(yīng)用在各行各業(yè)但蓄小功耗電子設(shè)備、新能源利用以及其他一些領(lǐng)域中部分取代傳,、、電池受其先天條件的制約存在著循環(huán)壽命差高低溫性能差統(tǒng)蓄電池。、、,充放電過程敏感深度放電容量恢復(fù)困難環(huán)
3、境污染的問題傳,用本文介紹了一種基于超級(jí)電容設(shè)計(jì)的以替代蓄電池。統(tǒng)蓄電池已經(jīng)越來越無法滿足人們對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的要求的超級(jí)電容模塊,通過計(jì)算分析得出模塊的組合結(jié)構(gòu)、最佳充電電,超級(jí)電容是近幾年才批量生產(chǎn)的一種新型電力儲(chǔ)能器件流范圍、充電時(shí)間以及總的輸出能量。該模塊具有壽命長(zhǎng)不造成也稱為電化學(xué)電容。它,,。既具有靜電電容器的高放電功率優(yōu)勢(shì)污染功率和能量密度大等優(yōu)點(diǎn)具有很好的開發(fā)應(yīng)用前景·,’〕又像電池一樣具有較大電荷儲(chǔ)存能力單體的容量目前已經(jīng)。,、超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊的設(shè)計(jì)做到萬法拉級(jí)同時(shí)超級(jí)電容還具有循環(huán)壽命長(zhǎng)功率密度、、、、、,。,二所以大充放電速度快高溫性能好容量配置靈活環(huán)境友好免
4、維由于超級(jí)電容的放電不完全存在最低工作電壓隨一戶。曰吧甲丫卜匕丫—電側(cè)】質(zhì)童管理日州凹】邵單體超級(jí)電容的能量為·一。,其中,。為相應(yīng)芯片的最低啟動(dòng)電。。一、壓告、一音,,二其中為超級(jí)電容的單體電容量陽(yáng)為單體超級(jí)電容充電完相關(guān)電路的設(shè)計(jì)。成的電壓值,、電路的總體構(gòu)成如圖所示它包括充電電路超級(jí)電容儲(chǔ)超級(jí)電容器單體儲(chǔ)存能量有限且耐壓不高,需要通過相應(yīng)能模塊和工作放電電路等部分組成,其設(shè)計(jì)流程如圖所示。的串聯(lián)、并聯(lián)方法擴(kuò)容,擴(kuò)大超級(jí)電容的使用范圍。而通過相應(yīng)。市電充電超級(jí)電容穩(wěn)壓輸出的兀芯片可以提高超級(jí)電容的最低工作電壓假設(shè)超級(jí)電路儲(chǔ)能模塊電路電容以個(gè)串聯(lián),組并聯(lián)的方式構(gòu)成。則每個(gè)超
5、級(jí)電容的能—圖電路設(shè)計(jì)流程量輸出為二一一充電電路告、告。,。。。把超級(jí)電容等效為一個(gè)理想電容器與一個(gè)較小阻值的電其中二一。為芯片的最低啟動(dòng)電壓故超級(jí)電阻等效串聯(lián)阻抗,相串聯(lián),同時(shí)與一個(gè)較大阻值的電阻等,。容陣列的能量總輸出即超級(jí)電容的總能量為城一,。,效并聯(lián)阻抗凡相并聯(lián)的結(jié)構(gòu)如圖所示本文采用丫超級(jí)電容具有較高的功率內(nèi)早、。比能量比和較低的等效串聯(lián)電阻一為了構(gòu)人凡成替代蓄電池的超級(jí)電容模塊,我們采用個(gè)的電容構(gòu)成模塊,采用個(gè)超級(jí)電容單體申聯(lián),兩組并聯(lián)的方式凡構(gòu)成,如圖所示。上一圖超級(jí)電容等效模型刃一土下丁土﹂一甲下土﹂,,。超級(jí)電容可以進(jìn)行大電流充電但是由于串聯(lián)等效電阻中以〕的存
6、在,采用過大電流充電時(shí),超級(jí)電容的充電效率會(huì)有一定程。度的降低,因此需要考慮充電電流對(duì)超級(jí)電容的工作效率的刃《戈」。影響采,如圖所示,,,工娥用恒流充電時(shí)為恒流充電電流值則當(dāng)。入·尺翻圖超級(jí)電容陣列構(gòu)成,“。表示超級(jí)電容器內(nèi)儲(chǔ)存電荷表示超級(jí)電容器端電壓,、、、所決定的電容電壓超級(jí)電容器的特性如功率密度能量密度儲(chǔ)能效率循環(huán)。。,,‘一以一,沖布?jí)勖?取決于器件內(nèi)部的材料、結(jié)構(gòu)和工藝,器件并聯(lián)或串聯(lián)式其中,,一,為超級(jí)電容的初電壓,·,,表示在等效串聯(lián)電阻不會(huì)影響其特性困。其等效串聯(lián)內(nèi)阻。。上的壓降,,。。充電過程中消耗的總電能為凡,,?！啊渲袕臑榇?lián)器件數(shù)從為并聯(lián)支路數(shù)
7、超級(jí)電容器組的等雙午一丁一效電容為超級(jí)電容器存儲(chǔ)的能量為一絲二。。。,、一入告故超級(jí)電容陣列的等效內(nèi)阻尺,,一和等效電容分別為,,。,由能量守恒公式姚二一琳成立理想情況下超級(jí)電容器的恒流充電效率可表示為將,超級(jí)電容模塊的容量與蓄電池的容量參數(shù)比較由往、··甲一一乙萬‘氣·可得到對(duì)應(yīng)于蓄電池安時(shí)數(shù)的超級(jí)電容陣列容量為采用對(duì)超級(jí)電容的充電電流和工作效率進(jìn)行模擬,電沫廿界一—電憾質(zhì)?童?管理日們洲并采用軟件對(duì)結(jié),。果進(jìn)行處理結(jié)果如圖所示由圖式確定,可知超級(jí)電容單體在充電電流為時(shí)保持比較高的充電一又效率,之,隨
