超级电容器充放电特性研究.pdf

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1、V01．31No．42011．4船电技术I控制技术超级电容器充放电特性研究王贤泉1郑中华2(1．海军驻武汉七一二所军事代表室，武汉430064；2．中国船舶重工集团公司七一二研究所，武汉430064)摘要：通过不同充电电流对容量的影响分析，发现超级电容器放电容量受充电电流影响显著，充电电流越大，储能越小。在充电制度中加入恒压充电步骤，既能改善大电流充电时的放电容量，又能提高各单体间的一致性。此外通过单体工艺与结构优化，可降低超级电容器单体内阻，减小大电流放电压降，提高了单体的大电流放电功率特性。关键词：超级电容器功率特性充放电特性中图分类号：TM53文献标示码：A文章编号：1003-4862

2、(2011)04—0055-03ResearchOnCharging／DischaringBehaviorofSupercapacitorsWangXianquanl，ZhengZhonghua2(1．NavalRepresentativeOfficeof712ResearchInstitute，Wuhan430064，China；2．WuhanInstituteofMarineElectricPropulsions，CSIC，Wuhan430064，China)Abstract：Accordingtotheanalysisofdifferentchargingcurrent,thedisc

3、hargingcapacityofsupercapacitor缸significantlyaffectedbychargingcurrent,andtheenergystorageissmallerwhenthechargingcurrentislarger．Itispossiblenotonlytoimprovethedischargingcapacityduringhighratedischarge,butalsoenhancethecoherenceofdifferentmonomer．Throughthetechnologyandstructureoptimizationofindi

4、vidualsupercapacitor,theinnerresistanceandthevoltagedropduringhighratedischargeofindividualsupercapacitorisreduced,andthepowerperformanceduringhighratedischargeisimproved．Keywords：super-capacitor；powerperformance；chargingzdischargingcharacteristic；l引言超级电容器因具有能量转换效率高、质量轻、电流密度高、启动速度快、工作温度范围宽和环境友好等特点，

5、能有效补充常规动力电池在高功率输出、快速充电、充放电循环寿命等性能方面的不足，在电动／混合动力车辆、移动储能器件和UPS等方面的应用成为一种趋势【1。2】。超级电容器的储能原理不同于常规动力蓄电池，其充放电过程的容量状态有其自身的特点，受充放电电流、温度、充放电循环次数等因素的影响，其中充放电电流是最主要的影响因素【3】。笔者通过12W60F超级电容器充放电特性试收稿日期：2010-ll一22作者简介：王贤泉(1970-)，男，工程师。研究方向：动力蓄电池。验，确定了超级电容器电能容量与充电电流的关系，探讨超级电容器的放电能力与充电方式间的关系，为超级电容器充放电参数的选择和充放电方法的研究

6、提供依据。2超级电容器储能容量状态计算方法超级电容器的能量存储在多孔材料“电栅溶液”界面的双电层和电极内部，所存能量E是电容C和内阻R的函数【4】。若采用恒流充电，电容C不随超级电容器的端电压变化，则最大储能密度可表示为：点’max=eUR2／(2m)其中，％为额定电压(V)，m为电容器质量(kg)，G为额定容量(F)。而额定容量是根据恒流放电方法测试得出，计算公式如下：55船电技术I控制技术V01．31No．42011．4e吐x(h-t2)／(UI-u2)，阢=o．8％，u2=o．2UR其中巴为额定容量(F)；Ie为额定容量测量时对应的放电电流(A)；矾为测量的初始电压(V)；巩为测量的终

7、止电压(V)；tl为放电初始到电压到达“的时间(s)；t2为放电初始到电压达到％的时间(S)。3充电制度对放电容量的影响12V／60F超级电容器能够进行快速充电，以下分别以25A、50A电流对12V／60F样机进行充电测试，试验结果见图1。由图1可知，大电流充电虽能减少充电时间，但是放电压降也随之增大，放电实际容量会随之降低，这充分说明超级电容器双电层的形成过程是需要时间来建立电势平衡的。为了进一步提高超级电