超级电容直流储能系统
第一章前言
1.1课题背景
1.1.1超级电容直流储能系统的发展概况
由于石油资源日趋短缺，并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重（尤其是在大、中城市），人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。已经进行混合动力、燃料电池、化学电池产品及应用的研究开发，取得了一定的成效。但是由于它们固有的使用寿命短、温度特性差、化学电池污染环境、系统复杂、造价高昂等致命弱点，一直没有很好的解决办法。而超级电容器以其优异的特性扬长避短，可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源，并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。正因为如此，世界各国（特别是西方发达国家）都不遗余力地对超级电容器进行研究与开发。其中美国、日本和俄罗斯等国家不仅在研发生产上走在前面，而且还建立了专门地国家管理机构（如：美国的USABC、日本的SUN、俄罗斯的REVA等），制定国家发展计划，由国家投入巨资和人力，积极推进。就超级电容器技术水平而言，目前俄罗斯走在世界前面，其产品已经进行商业化生产和应用，并被第17届国际电动车年会（EVS—17）评为最先进产品，日本、德国、英国、法国、澳大利亚等国家也在急起直追，目前各国推广应用超级电容器的领域已相当广泛。在我国推广使用超级电容器，能够减少石油消耗，减轻对石油进口的依赖，有利于国家石油安全；有效地解决城市尾气污染和铅酸电池污染问题；有利于解决战车的低温启动问题。目前，国内主要有10余家企业在进行超级电容器的研发。
1.2 超级电容在国内外相关技术发展现状
1.2.1 国外超级电容的生产及发展状况
目前,在超级电容产业化方面，美国、日本、俄罗斯处于领先地位，几乎占据了整个超级电容市场。这些国家的超级电容产品在功率、容量、价格等方面各有自己的特点与优势。
1.2.2 国内超级电容的研究现状
1.2. 3 超级电容的应用研究现状
1.2.3.1 超级电容做混合型电动机车的启动或加速用辅助电源目前，大部分内燃机车、混合动力汽车、电动汽车、车辆低温启动、轨道车辆能量回收、航天航空、电动叉车、起重机
1.2.3.2 超级电容是方便可靠的储能设备超级电容放电速度快、体积小、重量轻，可以为众多电子产品和存储器提供电源或后备电源，同时又可以提供大功率的脉冲电流，可以满足通讯设备对电源的要求。手电筒、直流屏储能系统、应急照明灯储能系统
1.2.3.3 超级电容在电力系统中的应用超级电容在电力系统中的应用主要有以下两个方面：
(1)提高供电质量在电力变配电所系统中，变配电设备主要是由直流电源装置直流屏来提供直流电源的。
(2)UPS系统和应急电源为了解决工厂车间因为停电而带来的经济损失，通常的储能设备是用UPS系统。
1.3.3.4 超级电容在军用领域有重要用途卫星等空间飞行器的电源大多是: (1)调节飞行器配电系统的电压电动飞行器配电系统直流线电压是270V，它
是由一个400Hz的交流电整流得到的，美国军用标准规定电压波动范围是250V －280V。
(2)提供军用重型车的动力美国军方对超级电容用于重型卡车、装甲运兵车以及坦克很感兴趣[1]。
(3)提供激光设备的电源激光探测器和激光武器需要大功率脉冲电源，超级电容
1.3.4 超级电容在应用中需要解决的问题
(1)超级电容放电时端电压的衰减问题当超级电容作为直流电源输出给负载时，由于电容的电荷减少，所以其电压也在下降。……
(2)超级电容器串并联模组的体积优化组合单体超级电容的耐压比较小，在高压应用中需要许多电容的串联，但是多个电容串联的同时等效串联内阻也要增大，所以……
(3)超级电容串联均压和过压保护问题由于单体电容器的容量有差异，所以串联使用时电压分配不平衡。解决这个问题最简单的方法是……
(4)与蓄电池组合使用的计算方法一般来说……
超级电容实际电参数模型的建立
第二章：超级电器
2.1超级电容器原理：
又叫双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC), 黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。
超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器。众所周知，插入电解质溶液中的金属电极表面与液面两侧会出现符号相反的过剩电荷，从而使相间产生电位差。那么，如果在电解液中同时插入两个电极，并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压，这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会迅速向两极运动，并分别在两上电极的表面形成紧密的电荷层，即双电层，它所形成的双电层和传统电容器中的电介质在电场作用下产生的极化电荷相似，从而产生电容效应，紧密的双电层近似于平板电容器，但是，由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离更小得多，因而具有比普通电容器更大的容量。
双电层电容器与铝电解电容相比内阻较大，因此，可在无负载电阻情况下直接充电，如果出现过电压充电的情况，双电层电容器将会开路而不致损坏器件，这一特点与铝电解电容器的过电压击穿不同。同时，双电层电容器与可充电电池相比，可进行不限流充电，且充电次数可达10^6次以上，因此双电层电容不但具有电容的特性，同时也具有电池特性，是一种介于电池和电容之间的新型特殊元器件。
2.2超级电容的工作原理
超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内
电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷响应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。
2.3超级电容的技术原理
超级电容器属于双电层电容器，是世界上容量最大的双层电容器之一。其工作原理与其它种类的双电层电容一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构来获得超大的容量。传统物理电容的储电原理是电荷在两块极板上被介质隔离，两块极板之间为真空或一
层介电物质所隔离。超级电容结构原理如图1所示，电容值为？？？？？？。其中A为极板面积，d为介质厚度，所储存的能量为E=0.5C(OV)平方
图1 超级电容结构原理图（看网页）
2.2超级电容器的特点和优势
表1 超级电容的特点
①体积小、容量大、电容量比同体积电解电容容量大30~40倍，容量范围：0.1F~1000F；
②.充、放电电路简单，无需蓄电池那样的充电电路，阵阵免维护；
③充、放电能力强，且充电速度快，10秒内达到额定容量的95%；
④失效开路，过电压不击穿，安全可靠；
⑤超长寿命，可长达40万小时以上；
⑥单体电压类型：2.5V~2.7V;
表2 与传统电容比较
①电容是以将电荷分隔开来的方式储存能量的，储存电荷的面积越大，电荷被隔离的距离越小，电容越大；
②传统电容是从平板
2.3超级电容的特性 2.
3.1 工作特性
超级电容器在分离出的电荷中存储能量，用于存储电荷的面积越大、分离出的电荷越密集，其电容量越大。
传统电容器的面积是导体的平板面积，为了获得较大的容量，导体材料卷制得很长，有时用特殊的组织结构来增加它的表面积。传统电容器是用绝缘材料分离它的两极板，一般为塑料薄膜、纸等，这些材料通常要求尽可能的薄。
超级电容器的面积是基于多孔炭材料，该材料的多孔结够允许其面积达到2000m2/g ，通过一些措施可实现更大的表面积。超级电容器电荷分离开的距离是由被吸引到带电电极的电解质离子尺寸决定的。该距离（<10 Å）和传统电容器薄膜材料所能实现的距离更小。 这种庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离使得超级电容器较传统电容器而言有惊人大的静电容量，这也是其“超级”所在。 2.3.2 技术特性
超级电容器的技术特性 1. 充电速度快，充电 10 秒 ~10 分钟可达到其额定容量的 95 %以上；
超级电容器的技术特性2. 循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达 1~50 万次； 超级电容器的技术特性3. 能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率 ≥ 90% ； 超级电容器的技术特性 4. 功率密度高，可达 300W/KG~5000W/KG ，相当于电池的 5~10 倍；
超级电容器的技术特性5. 产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环保电源； 超级电容器的技术特性6. 安全系数高，长期使用免维护； 超级电容器的技术特性7. 超低温特性好，可工作于摄氏零下 30 ℃ 的环境中； 超级电容器的技术特性8. 检测方便，剩余电量可直接读出。
2.4 超级电容的主要性能参数
超级电容的主要性能参数决定于电容器电极、电解液的材质和制造工艺。超级电容的性能参数主要有：
电容容量：超级电容能够存储电荷的最大容量。
等效串联内阻ESR （Equivalent Series Resistance ）：当超级电容模拟成电阻、电容、电感的等效模拟电路时，其中串联部分的电阻就是等效串联内阻。
理想存储能量：电容器存储能量的理想值。对于一个最简单的电化学电容器，其理想存储能量可以通过式(2－1)来计算。
E=212w
CU (2-1)
式中 C ——电容器的容量；
w
U ——电容器的工作电压
最大输出功率：当为电容器外接一个合适的负载时，其可以达到的最大输出功率，计算公式为式（2－2）所示。
P=2
04U ESR (2-2)
式中
2
0U ——电容器的初始电压；
ESR ——电容器的等效串联内阻
2.5超级电容等效串联内阻（
ESR ）的测量 2.5.1超级电容的等效模型
超级电容的等效模型如下图2-1所示。
EPR
图2-1 超级电容的等效模型 2.5.2测量超级电容ESR 的方法
2.5.2.1利用电压跃变计算ESR 由于电容ESR 的影响，电容在充、放电
(1)放电电压跃变法 这种方法的原理图如图2-2所示。图2-2 中，输出端子a 接至
b
图2-2 测量ESR 的实验电路
(2)充电电压跃变法 此方法的实验原理如图2-3所示。
图2-3 测量ESR 由公式(2-5)计算出等效串联电阻ESR[20]。
00/()
ESR RU U U =- (2-5)
式中 U0——开始充电瞬间电容器两端电压，该电压可由函数记录仪记录的充电曲线得到 2.52.2利用恒流充电计算ESR 利用恒流充电计算ESR 的方法按照……特点 2.5.2.3时间常数法计算ESR 此方法的实验原理如图2-6所示……
图2-6 测量ESR的实验电路
2.5.2.4基于一阶滤波器的ESR计算方法
用超级电容和电阻组成一阶滤波器电路如图2-7所示，仿真电路原理图如图2-8所示。
Ui
R
Uo C
ESR
图2-7 一阶滤波器的等效电路图2-8 ESR仿真原理图
2.6 超级电容放电实验和漏电流的估算
2.6.1实验过程及结果分析
用一个+5V直流电压源对600F/2.7V，300F/2.7V、50F/2.7V的三个超级行充电，……可以得到600F、50F、300F超级电容的等效并联电阻分别如表2-3、表2-4、表2-5所示。
表2-3 600F的电容不同放电时段的等效并联电阻
放电时间(h) 0-10 10-20 20-30 34-45 60-80 120-140
等效并联电阻
(Ω)
130 347 366 428 451 658
图2-12 三个不同容量的超级电容放电曲线比较
表2-4 50F的电容在各个时段的等效并联电阻
n5
2.6.2影响超级电容放电速度的因素
图2-14给出了一超级电容在充电至额定电压1V 时并恒压保持……
电压 U /V 0.80.61.0
时间t/min
Y 轴
图2-14 恒压时间对漏电流的影响
这种现象的原因可作如下解释：电极/溶液界面双电层由 第三章：RLC 谐振电路
3.1 RLC 谐振电路的特点
1因为理论值都是严格的数据推论，在试验当中采用的元件数值，和环境温度都是具有偏差，其相差是各个数值偏差乘积的关系，所以显示相差很大。
2因为串联谐振发生后元件的串联端电压升高许多，称为串联谐振。人们利用这个效应发明了收音机的选频电路。 并联谐振的发生表现为线路电流增加许多，所以称作并联谐振。人们利用这个特性，开发出陷波电路，专门吸收某个不希望的频率。
3 谐振状态的电压升高是若干元件的特性因数共同起作用的一种表现，一旦改变了特性因数升压也就消失。所以不可以用负载的因素加入。
3.2. 2 RLC 串联谐振电路的特性 当外来频率加于一RLC 并联谐振电路时,它有以下特性：
（1）RC 串联电路的稳态特性
选择正弦波信号，保持其输出幅度不变，用示波器测量不同频率时Uc ，可取C=0.01μF，R=1K ¤,也可根据实际情况自选R 、C 参数。自拟数据记录表格，根据测量结果作RC 串联电路的幅频特性图。用双通道示波器观测时可用一个通道监测信号源电压，另一个通道测量Uc ，但需要注意两通道的接地点应位于线路的同一点，否则会引起电路短路。 （2）RC 串联电路的暂态特性
选择方波作为信号源进行实验。选择合适的R 和C 值，根据时间常数τ，选择合适的方波频率，一般要求方波的周期T>10τ, 这样能较完整的反应暂态过程，
做出RC 电路的暂态响应曲线。改变方波频率，观察波形的变化情况，分析相同的τ值在不同频率时的波形变化情况。 （3）RLC 串联电路的稳态特性
选择正弦波信号进行实验。选择合适的L 值，C 值和R 值，用示波器的两个通道分别测量信号源电压U 和电阻电压UR 。选择合适的正弦波频率范围，从低到高调节频率，当电阻电压UR 为最大时的频率既为谐振频率，观测RLC 串联电路的幅频特性。
3.2.2谐振电路振荡频率和品质因数定义 RLC 串联谐振的振荡频率是[23]：
02f LC π=
(3-1)
RLC 并联谐振的振荡频率是[23]：
2
01
12CR f L LC π=-
(3-2) 谐振回路的品质因数Q （也称谐振系数）反映的是谐振电路的性能[23]，定义为，
0011L
L
Q R
R
CR R C ωρ
ω=
=
=
=
(3-3)
式中 0ω——谐振角频率；
ρ——串联谐振电路的特性阻抗，ρ=0L ω
3.3 超级电容串联谐振可能性与谐振条件研究 3.3.1 串联谐振仿真实验方法
串联仿真实验所采用的电路原理如图3-1所示。图3-1中……
图3-1. 串联谐振仿真电路原理图
Fig.3-1 Schematic diagram of series connection resonance simulation 3.3.2 串联谐振仿真实验结果
根据以上的仿真结果，可以得出……： 超级电容是…… 从仿真看来，……
n112
3.4 超级电容并联谐振可能性与谐振条件研究
3.4.1 并联谐振仿真实验方法
3.4.2 并联谐振仿真实验结果
3.5 超级电容串联均压与保护电路设计
3.5.1 超级电容串联均压的必要性分析
3.5.2 超级电容串联均压的途径
(1)电阻均压电路这种方法是……
(2)齐纳二极管稳压电路这种方法……
(3)电力电子buck-boost 电路解决电容矩阵电压平衡问题……
3.5.3 超级电容串联保护电路设计
3.6本章小结
本章……问题，得出以下结论：
(1)由于超级电容……
(2)要……
超级电容充电器设计
4.1 引言
4.2电容器的充电方法的选择
4.3 超级电容充电器硬件系统设计
4.3.1 PWM控制器芯片UC3842
4.3.2 IR2117驱动芯片
4.3.2.1 驱动芯片IR2117的主要功能特点IR2117是由……
4.3.2.2 自举电容的计算与选择由于IR2117是依靠自举电容的充电来……自举电路Vbs 集成电路……
影响自举电源的因素一般来讲，影响……
图4-6 IR2117的自举电路
充电实验结果采用本文设计的恒流电源对300F/2.7V和600F/2.7V
图4-7 300F超级电容充电电流图图4-8 600F超级电容充电电流图
4.4 超级电容充电器软件系统设计
4.4.1 MC68HC908GP32单片机的资源
4.4.2上位机和下位机之间的通信协议
4.4.3 上位机用户程序的功能
4.5 本章小结
超级电容在应用中的计算方法
5.1引言
5.2 超级电容计算方法的原理分析
5.2.1 超级电容的放电过程分析
5.2.2超级电容应用系统中的主要性能参数
5.3 超级电容用作后备电源的计算方法实例分析
5.3.1 超级电容型号已知的解决方案
5.3.2 超级电容型号未知的解决方案
5.4 超级电容和蓄电池的并联组合的计算方法
5.4.1 蓄电池的等效模型简介
发动机驱动……
5.4.2 影响蓄电池的容量的因素
5.4.3蓄电池和超级电容并联组合的计算方法
超级电容器原理：
又叫双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC), 黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。
超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新
的电容器。众所周知，插入电解质溶液中的金属电极表面与液面两侧会出现符号相反的过剩电荷，从而使相间产生电位差。那么，如果在电解液中同时插入两个电极，并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压，这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会迅速向两极运动，并分别在两上电极的表面形成紧密的电荷层，即双电层，它所形成的双电层和传统电容器中的电介质在电场作用下产生的极化电荷相似，从而产生电容效应，紧密的双电层近似于平板电容器，但是，由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离更小得多，因而具有比普通电容器更大的容量。
双电层电容器与铝电解电容相比内阻较大，因此，可在无负载电阻情况下直接充电，如果出现过电压充电的情况，双电层电容器将会开路而不致损坏器件，这一特点与铝电解电容器的过电压击穿不同。同时，双电层电容器与可充电电池相比，可进行不限流充电，且充电次数可达10^6次以上，因此双电层电容不但具有电容的特性，同时也具有电池特性，是一种介于电池和电容之间的新型特殊元器件。
分类
按原理分
超级电容器的类型比较多，按不同方式可以分为多种产品，以下作简单介绍。
按原理分为双电层型超级电容器和赝电容型超级电容器：
双电层型超级电容器
分类多样
1.活性碳电极材料，采用了高比表面积的活性炭材料经过成型制备电极。
2.碳纤维电极材料，采用活性炭纤维成形材料，如布、毡等经过增强，喷涂或熔融金属增强其导电性制备电极。
3.碳气凝胶电极材料，采用前驱材料制备凝胶，经过炭化活化得到电极材料。
4.碳纳米管电极材料，碳纳米管具有极好的中孔性能和导电性，采用高比表面积的碳纳米管材料，可以制得非常优良的超级电容器电极。
以上电极材料可以制成：
1.平板型超级电容器，在扣式体系中多采用平板状和圆片状的电极，另外也有Econd公司产品为典型代表的多层叠片串联组合而成的高压超级电容器，可以达到300V以上的工作电压。
2.绕卷型溶剂电容器，采用电极材料涂覆在集流体上，经过绕制得到，这类电容器通常具有更大的电容量和更高的功率密度。
赝电容型超级电容器
包括金属氧化物电极材料与聚合物电极材料，金属氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作为正极材料，活性炭作为负极材料制备的超级电容器，导电聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等经P型或N型或P/N型掺杂制取电极，以此制备超级电容器。这一类型超级电容器具有非常高的能量密度，目前除NiOx型外，其它类型多处于研究阶段，还没有实现产业化生产。
按电解质类型
可以分为水性电解质和有机电解质类型：
水性电解质
1.酸性电解质，多采用36%的H2SO4水溶液作为电解质。
2.碱性电解质，通常采用KOH、NaOH等强碱作为电解质，水作为溶剂。
3.中性电解质，通常采用KCl、NaCl等盐作为电解质，水作为溶剂，多用于氧化锰电极材料的电解液。
有机电解质
通常采用LiClO4为典型代表的锂盐、TEABF4作为典型代表的季胺盐等作为电解质，有机溶剂如PC、ACN、GBL、THL等有机溶剂作为溶剂，电解质在溶剂中接近饱和溶解度。其他分类
1.液体电解质超级电容器，多数超级电容器电解质均为液态。
2.固体电解质超级电容器，随着锂离子电池固态电解液的发展，应用于超级电容器的电解质也对凝胶电解质和PEO等固体电解质进行研究。
充放电时间
超级电容器可以快速充放电，峰值电流仅受其内阻限制，甚至短路也不是致命的。实际上决定于电容器单体大小，对于匹配负载，小单体可放10A，大单体可放1000A。另一放电率的限制条件是热，反复地以剧烈的速率放电将使电容器温度升高，最终导致断路。
超级电容器的电阻阻碍其快速放电，超级电容器的时间常数τ在1-2s，完全给阻-容式电路放电大约需要5τ，也就是说如果短路放电大约需要5-10s（由于电极的特殊结构它们实际上得花上数个小时才能将残留的电荷完全释放）
优缺点
优点
在很小的体积下达到法拉级的电容量；无须特别的充电电路和控制放电电路；和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响；从环保的角度考虑，它是一种绿色能源；超级电容器可焊接，因而不存在像电池接触不牢固等问题；
缺点
如果使用不当会造成电解质泄漏等现象；和铝电解电容器相比，它内阻较大，因而不可以用于交流电路；
与电池的比较
超级电容器不同于电池，在某些应用领域，它可能优于电池。有时将两者结合起来，将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来，不失为一种更好的途径。
超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位，且可以完全放出。而电池则受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围，如果过放可能造成永久性破坏。
超级电容器的荷电状态（SOC）与电压构成简单的函数，而电池的荷电状态则包括多样复杂的换算。
超级电容器与其体积相当的传统电容器相比可以存储更多的能量，电池与其体积相当的超级电容器相比可以存储更多的能量。在一些功率决定能量存储器件尺寸的应用中，超级电容器是一种更好的途径。
超级电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响，相反如果电池反复传输高功率脉冲其寿命大打折扣。
超级电容器可以快速充电而电池快速充电则会受到损害。
超级电容器可以反复循环数十万次，而电池寿命仅几百个循环。
如何选择
超级电容器的两个主要应用：高功率脉冲应用和瞬时功率保持。高功率脉冲应用的特征：瞬时流向负载大电流；瞬时功率保持应用的特征：要求持续向负载提供功率，持续时间一般为几秒或几分钟。瞬时功率保持的一个典型应用：断电时齿盘驱动头的复位。不同的应用对超电容的参数要求也是不同的。高功率脉冲应用是利用超电容较小的内阻(R)，而瞬时功率保持是利用超电容大的静电容量(C)。
超级电容器应用广泛
下面提供了两种计算公式和应用实例：
C(F)：超电容的标称容量；
R(Ohms)：超电容的标称内阻；
ESR(Ohms)：1KZ下等效串联电阻；
Uwork(V)：在电路中的正常工作电压
Umin(V)：要求器件工作的最小电压；
t(s)：在电路中要求的保持时间或脉冲应用中的脉冲持续时间；
Udrop(V)：在放电或大电流脉冲结束时，总的电压降；
I(A)：负载电流；
瞬时功率保持应用
超电容容量的近似计算公式，该公式根据，保持所需能量=超电容减少能量。
保持期间所需能量=1/2I(Uwork+ Umin)t；
超电容减少能量=1/2C(Uwork2 -Umin2)，
因而，可得其容量(忽略由IR引起的压降)C=I(Uwork+ Umin)t/(Uwork2 -Umin2)
实例：
假设磁带驱动的工作电压5V，安全工作电压3V。如果直流马达要求0.5A 保持2秒（可以安全工作），那么,根据上公式可得其容量至少为0.5 F。
因为5V的电压超过了单体电容器的标称工作电压。因而，可以将两电容器串联。如两相同的电容器串联的话，那每只的电压即是其标称电压
2.5V。
如果我们选择标称容量是1F的电容器，两串为0.5F。考虑到电容器－20%的容量偏差，这种选择不能提供足够的裕量。可以选择标称容量是1.5F 的电容器，能提供1.5F/2=0.75F。考虑－20%的容量偏差，最小值
1.2F/2=0.6F。这种超级电容器提供了充足的安全裕量。大电流脉冲后，磁带驱动转入小电流工作模式，用超电容剩余的能量。
在该实例中，均压电路可以确保每只单体不超其额定电压。
脉冲功率应用
脉冲功率应用的特征：和瞬时大电流相对的较小的持续电流。脉冲功率应用的持续时间从1ms到几秒。
设计分析假定脉冲期间超电容是唯一的能量提供者。在该实例中总的压降由两部分组成：由电容器内阻引起的瞬时电压降和电容器在脉冲结束时压降。关系如下：
Udrop=I(R+t/C)
电容板
上式表明电容器必须有较低的R和较高的C压降Udrop才小。
对于多数脉冲功率应用，R的值比C更重要。以2.5V1.5F为例。它的内阻R可以用直流ESR估计，标称是0.075Ohms(DC ESR=AC
ESR*1.5=0.060Ohms*1.5=0.090Ohms)。额定容量是1.5F。对于一个0.001s 的脉冲，t/C小于0.001Ohms。即便是0.010的脉冲t/C也小于0.0067Ohms，显然R（0.090Ohms）决定了上式的Udrop输出。
实例：
GSM/GPRS无线调制解调器需要一每间隔4.6ms达2A的电流，该电流持续0.6 ms。这种调制解调器现用在笔记本电脑的PCMCIA卡上。笔记本的和PCMCIA连接的限制输出电压3.3V+/-0.3V笔记本提供1A的电流。许多功率放大器（PA）要求3.0V的最小电压。对于笔记本电脑输出3.0V的电压是可能的。到功率放大器的电压必须先升到3.6V。在3.6V的工作电压下（最小3.0V），允许的压降是0.6V。
选择超级电容器（C：0.15F,AC ESR：0.200Ohms,DC ESR：0.250Ohms）。对于2A脉冲，电池提供大约1A，超电容提供剩余的1A。根据上面的公式，由内阻引起的压降：1A×0.25Ohms=0.25V。I(t/C)=0.04V它和由内阻引起的压降相比是小的。
结论
不管是功率保持还是功率脉冲应用都可以用上公式计算．当电路的工作电压超过超电容的工作电压时，可以用相同的电容器串联．一般地，串联应该保持平衡以确保电压平均分配．在脉冲功率应用中由超电容内阻引起的压降通常是次要因素。电容器超低的内阻提供一种克服传统电池系统阻抗大的全新的解决方案。
使用注意事项
1、超级电容器具有固定的极性。在使用前，应确认极性。
2、超级电容器应在标称电压下使用：
当电容器电压超过标称电压时，将会导致电解液分解，同时电容器会发热，容量下降，而且内阻增加，寿命缩短，在某些情况下，可导致电容器性能崩溃。
3、超级电容器不可应用于高频率充放电的电路中，高频率的快速充放电会导致电容器内部发热，容量衰减，内阻增加，在某些情况下会导致电容器性能崩溃。
4、超级电容器的寿命：
外界环境温度对于超级电容器的寿命有着重要的影响。电容器应尽量远离热源。
5、当超级电容器被用做后备电源时的电压降：
由于超级电容器具有内阻较大的特点，在放电的瞬间存在电压降，
ΔV=IR。
不同领域的运用
6、使用中环境气体：
超级电容器不可处于相对湿度大于85%或含有有毒气体的场所，这些环境下会导致引线及电容器壳体腐蚀，导致断路。
7、超级电容器的存放：
超级电容器不能置于高温、高湿的环境中，应在温度-30+50℃、相对湿度小于60%的环境下储存，避免温度骤升骤降，因为这样会导致产品损坏。
8、超级电容器在双面线路板上的使用：
当超级电容器用于双面电路板上，需要注意连接处不可经过电容器可触及的地方，由于超级电容器的安装方式，会导致短路现象。
9、当把电容器焊接在线路板上时，不可将电容器壳体接触到线路板上，不然焊接物会渗入至电容器穿线孔内，对电容器性能产生影响。
10、安装超级电容器后，不可强行倾斜或扭动电容器，这样会导致电容器引线松动，导致性能劣化。
11、在焊接过程中避免使电容器过热：
若在焊接中使电容器出现过热现象，会降低电容器的使用寿命，例如：如果使用厚度为1.6mm的印刷线路板，焊接过程应为260℃，时间不超过
5s。
12、焊接后的清洗：
在电容器经过焊接后，线路板及电容器需要经过清洗，因为某些杂质可能会导致电容器短路。
13、将电容器串联使用时：
替代蓄电池的超级电容储能模块设计
替代蓄电池的超级电容储能模块设计 引言 电能是当代社会不可或缺的重要资源，而储能设备的优劣直接影响着电力设备的充分应用。近年来随着便携式设备、不间断电源系统以及电动车的大量开发使用，蓄电池的使用量日益增加。可充电蓄电池，特别是铅酸蓄电池凭借其价格低廉、性能稳定、没有记忆功能等卓越特点普遍应用在各行各业。但蓄电池受其先天条件的制约，存在着循环寿命差、高低温性能差、充放电过程敏感、深度放电性能容量恢复困难、环境污染的问题，传统蓄电池已经越来越无法满足人们对储能系统的要求。 超级电容是近几年才批量生产的一种新型电力储能器件，也称为电化学电容。它既具有静电电容器的高放电功率优势又像电池一样具有较大电荷储存能力[1，2],单体的容量目前已经做到万法拉级。同时，超级电容还具有循环寿命长、功率密度大、充放电速度快、高温性能好、容量配置灵活、环境友好免维护等优点。自1957年美国人Becker发表第一篇关于超级电容的专利以来，超级电容的应用范围越来越广:在直流电气化铁路供电、UPS等应用方向进行研究，目前已开发出了50kVA和80kVA的实验样机[3]；利用超级电容器配合蓄电池作为辅助动力源，促进汽车的能源回收，提高能源利用率[4]，并出现了超级电容混合动力汽车[5]。随着超级电容性能的提升，它将有望在小功耗电子设备、新能源利用以及其他一些领域中部分取代传统蓄电池。 本文介绍了一种基于超级电容设计的用以替代12V蓄电池的超级电容模块，通过计算分析得出模块的组合结构、最佳充电电流范围、充电时间以及总的输出能量。该模块具有寿命长，不造成污染，功率和能量密度大等优点，具有很好的开发应用前景。 一、超级电容储能模块的设计 由于超级电容的放电不完全，存在最低工作电压，所以单体超级电容的能量为 ，其中C为超级电容的单体电容量，为单体超级电容充电 完成的电压值。 超级电容器单体储存能量有限且耐压不高，需要通过相应的串连并联方法扩容，扩大超级电容的使用范围。而通过相应的DC-DC芯片可以提高超级电容的最低工作电压。假设超级电容以m个串联，n组并联的方式构成。则每个超级电容的能量输出为 (1) 其中，为芯片的最低启动电压。故超级电容阵列的能量总输出为，为超级电容的总能量。 本文采用SU2400P-0027V-1RA超级电容，具有较高的功率比、能量比和较低的等效串联电阻（ESR（DC）=1mΩ）。为了构成替代12V蓄电池的超级电容模块，我们采用8
2016年国内外超级电容行发展现状及未来趋势分析
2016年国内外超级电容行发展现状及未来趋势分析 一、超级电容的定义 超级电容又名电化学电容器，双电层电容器是通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。 二、超级电容有哪些特点 （1）充电速度快，充电几秒-几分钟就可充满； （2）循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1-50万次，远高于充电电池的充放电使用寿命； （3）功率密度高，可以快速存储释放电荷，可达300W/KG-5000W/KG，相当于电池电量的5-10倍； （4）大电流放电能力强，能量转换效率高，循环过程能量损失小，循环效率≥90%； （5）贮存寿命长，因为充电过程没有化学反应，电极材料相对稳定； （6）低温特性好，温度范围宽-40℃～+70℃，随着温度的降低，锂电池放电性能显著下降；（7）可靠性高。 缺点：成本高，功率密度较高，能量密度低。 法拉（farad），简称“法”，符号是F 1法拉是电容存储1库仑电量时，两极板间电势差是1伏特1F=1C/1V 1库仑是1A电流在1s内输运的电量，即1C=1A·S。 1法拉=1安培·秒/伏特 一个12伏14安时的电瓶放电量=14×3600×1/12=4200法拉（F），图中一个30000F的超级电容的电量相当于7个12伏14安时的电瓶放电量，够大吧。 三、超级电容的种类 按储存电能的机理，超级电容器可分为以下2种：包括双电层电容器和赝电容器。 四、超级电容的用途 超级电容可以广泛应用于辅助峰值功率、备用电源、存储再生能量、替代电源等不同的应用场景，在工业控制、风光发电、交通工具、智能三表、电动工具、军工等领域具有非常广阔的发展前景，特别是在部分应用领域具有非常大的性能优势。 1、电子设备最早应用：例如我们电脑的内存系统、照相机的闪光灯，音响设备后备存储电源。 2、汽车工业中：插电式混合动力汽车中超级电容主要和电池相配合形成智能启停控制系统。（1）超级电容可以迅速高效地吸收电动汽车制动产生的再生动能； （2）加速和爬坡时超级电容为智能启停控制系统电机提供电能，延长了电池的使用寿命。 3、大尺寸超级电容器可用在火车和地铁的刹车制动系统上，可以节省30%的能量。 4、超级电容轻轨列车 超级电容轻轨列车是一种新型电力机车。2012年8月10日，世界第一列超级电容轻轨列车在湖南省株洲市下线。这种新型电力机车最多能运载320人，不再需要沿途架设高压线，停站30秒钟就能快速充满电。列车充电后能高速驶向相距2公里左右的另一个站点，再上下客并充电，如此周而复始。 5、全球首创超级电容储能式现代电车
超级电容器原理及电特性
超级电容器原理及电特性 Principle & Electric characteristics of Ultra capacitor 辽宁工学院陈永真孟丽囡宁武 Chen Yongzhen Liao Ning Institute of Technology 摘要：叙述了超级电容器的基本结构和工作原理，比较全面地介绍了超级电容器的特点和在特定测试条件下的电特性，分析了如较大的ESR、发热等特殊电特性产生的原因，提出一些注意事项。 关键词：超级电容器 ESR 放电电流 Abstract:Basic structure & principle of ultra-capacitor are described in this paper. The characteristics about ultra-capacitor and electric characteristics in special measuring conditions are also introduced in detail. Some reasons of special electric characteristics are analyzed, such as big ESR and heat, at last some attentions are also put forward. Key words: ultra-capacitor ESR Discharging current 超级电容器是一种高能量密度的无源储能元件，随着它的问世，如何应用好超级电容器，提高电子线路的性能和研发新的电路、电子线路及应用领域是电力电子技术领域的科技工作者的一个热门课题。 1. 级电容器的原理及结构 1.1 超级电容器结构 图一为超级电容器的模型，超级电容器中，多孔化电极采用活性炭粉和活性炭和活性炭纤维，电解液采用有机电解质，如丙烯碳酸脂（propylene carbonate）或高氯酸四乙氨（tetraetry lanmmonium perchlorate）。工作时，在可极化电极和电解质溶液之间界面上形成的双电层中聚集的电容量c由下式确定： 其中ε是电解质的介电常数，δ是由电极界面到离子中心的距离，s是电极界 面的表面面积。 由图中可见，其多孔化电极是使用多孔性的活性碳有极大的表面积在电解液中吸 附着电荷，因而将具有极大的电容量并可以存储很大的静电能量，超级电容器的这一 特性是介于传统的电容器与电池之间。电池相较之间，尽管这能量密度是5%或是更 少，但是这能量的储存方式，也可以应用在传统电池不足之处与短时高峰值电流之中。 这种超级电容器有几点比电池好的特色。 图1超级电容器结构框图 1.2 工作原理 超级电容器是利用双电层原理的电容器，原理示意图如图2。当外加电压加到 超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷响应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。 2.3 主要特点 由于超级电容器的结构及工作原理使其具有如下特点：
各种储能系统优缺点对比
史上最全储能系统优缺点梳理 谈到储能，人们很容易想到电池，但现有的电池技术很难满足电网级储能的要求。实际上，储能的市场潜力非常巨大，根据市场调研公司Pike Research 的预测，从2011年到2021年的10年间，将有1220亿美元投入到全球储能项目中来。而在大规模储能系统中，最为广泛应用的抽水蓄能和压缩空气储能等传统的储能方式也在经历不断改进和创新。今天，无所不能(caixinenergy)为大家推荐一篇文章，该文章分析了目前全球的储能技术以及其对电网的影响和作用。 现有的储能系统主要分为五类：机械储能、电气储能、电化学储能、热储能和化学储能。目前世界占比最高的是抽水蓄能，其总装机容量规模达到了127GW，占总储能容量的99%，其次是压缩空气储能，总装机容量为440MW，排名第三的是钠硫电池，总容量规模为316MW。 全球现有的储能系统 1、机械储能 机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。 (1)抽水蓄能：将电网低谷时利用过剩电力作为液态能量媒体的水从地势低的水库抽到地势高的水库，电网峰荷时高地势水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电，效率一般为75%左右，俗称进4出3，具有日调节能力，用于调峰和备用。 不足之处：选址困难，及其依赖地势;投资周期较大，损耗较高，包括抽蓄损耗+线路损耗;现阶段也受中国电价政策的制约，去年中国80%以上的抽蓄都晒太阳，去年八月发改委出了个关于抽蓄电价的政策，以后可能会好些，但肯定不是储能的发展趋势。 (2)压缩空气储能(CAES)：压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞
超级电容器储能技术及其应用
超级电容器储能技术及其应用 摘要：超级电容器是近年发展起来的一种新型储能元件，具有功率密度高、寿命长、无需维护及充放电迅速等特性。叙述了超级电容器的分类、储能原理和性能特点，介绍了超级电容器目前的应用领域及应用中需要关注的问题。 超级电容器，也叫电化学电容器，是20世纪60年代发展起来的一种新型储能元件。1957年，美国的Becker首先提出了可以将电容器用作储能元件，具有接近于电池的能量密度。1962年，标准石油公司(SOHIO)生产了一种工作电压为6V、以碳材料作为电极的电容器。稍后，该技术被转让给NEC电气公司，该公司从1979年开始生产超级电容器，1983年率先推向市场。20世纪80年代以来，利用金属氧化物或氮化物作为电极活性物质的超级电容器，因其具有双电层电容所不具有的若干优点，现已引起广大科研工作者极大兴趣。 1超级电容器的储能原理 超级电容器按储能原理可分为双电层电容器和法拉第准电容器。 1.1双电层电容器的基本原理 双电层电容器的基本原理是利用电极和电解质之间形成的界面双电层来存储能量的一种新型电子元件。当电极和电解液接触时，由于库仑力、分子间力或者原子间力的作用，使固液界面出现稳定的、符号相反的两层电荷，称为界面双电层。这种电容器的储能是通过使电解质溶液进行电化学极化来实现的，并没有产生电化学反应，这种储能过程是可逆的。 1.2法拉第准电容器的基本原理 继双电层电容器后，又发展了法拉第准电容，简称准电容。该电容是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度的化学吸脱附或氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。对于法拉第准电容，其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储，而且包括电解液中离子在电极活性物质中由于氧化还原反应而将电荷储存于电极中。 2超级电容器的特性 超级电容器是介于传统物理电容器和电池之间的一种较佳的储能元件，其巨大的优越性表现为：①功率密度高。超级电容器的内阻很小，而且在电极/溶液界面和电极材料本体内均能实现电荷的快速储存和释放。②充放电循环寿命长。超级电容器在充放电过程中没有发生电化学反应，其循环寿命可达万次以上。③充电时间短。完全充电只需数分钟。④实现高比功率和高比能量输出。⑤储存寿命长。⑥可靠性高。超级电容器工作中没有运动部件，维护工作极少。⑦环境温
超级电容器的工作原理
超级电容器的工作原理 根据存储电能的机理不同，超级电容器可分为双电层电容器(Electric double layer capacitor, EDLC)和赝电容器(Pesudocapacitor)。 2.1 双电层电容器原理 双电层电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件，当电极与电解液接触时，由于库仑力、分子间力、原子间力的作用，使固液界面出现稳定的、符号相反的双层电荷，称为界面双层。 双电层电容器使用的电极材料多为多孔碳材料，有活性炭(活性炭粉末、活性炭纤维)、碳气凝胶、碳纳米管。双电层电容器的容量大小与电极材料的孔隙率有关。通常，孔隙率越高，电极材料的比表面积越大，双电层电容也越大。但不是孔隙率越高，电容器的容量越大。保持电极材料孔径大小在2,50 nm 之间提高孔隙率才能提高材料的有效比表面积，从而提高双电层电容。 2.2 赝电容器原理 赝电容，也叫法拉第准电容，是在电极材料表面或体相的二维或准二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附/脱附或氧化/还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。由于反应在整个体相中进行，因而这种体系可实现的最大电容值比较大，如吸附型准电容为2 000×10–6 F/cm2。对氧化还原型电容器而言，可实现的最大容量值则非常大[9]，而碳材料的比容通常被认为是20×10–6 F/cm2，因而在相同的体积或重量的情况下，赝电容器的容量是双电层电容器容量的10,100 倍。目前赝电容电极材料主要为一些金属氧化物和导电聚合物。
金属氧化物超级电容器所用的电极材料主要是一些过渡金属氧化物， 如:MnO2、V2O5、 2、NiO、H3PMo12O40、WO 3、PbO2和Co3O4等[10]。金属氧化物作为超级电容器电RuO2、IrO 极材料研究最为成功的是RuO2，在H2SO4电解液中其比容能达到700,760 F/g。但RuO2稀有的资源及高昂的价格限制了它的应用。研究人员希望能从MnO2及NiO等贱金属氧化物中找到电化学性能优越的电极材料以代替RuO2。用导电聚合物作为超级电容器的电极材料是近年来发展起来的。聚合物产品具有良好的电子电导率，其典型的数值为1,100 S/cm。一般将共轭聚合物的电导性与掺杂半导体进行比较，采用术语“p掺杂”和“n掺杂”分别用于描述电化学氧化和还原的结果。导电聚合物借助于电化学氧化和还原反应在电子共轭聚合物链上引入正电荷和负电荷中心，正、负电荷中心的充电程度取决于电极电势[9]。导电聚合物也是通过法拉第过程大量存储能量。目前仅有有限的导电聚合物可以在较高的还原电位下稳定地进行电化学n型掺杂,如聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩等。现阶段的研究工作主要集中在寻找具有优良的掺杂性能的导电聚合物，提高聚合物电极的充放电性能、循环寿命和热稳定性等方面。 超级电容器作为一种新型的储能元件，具有如下优点: (1)超高的容量。超级电容器的容量范围为0.1,6 000 F，比同体积的电解电容器容量大2 000,6 000倍。 (2)功率密度高。超级电容器能提供瞬时的大电流，在短时间内电流可以达到几百到几千安培，其功率密度是电池的10,100倍，可达到10×103 W/kg左右。 (3)充放电效率高，超长寿命。超级电容器的充放电过程通常不会对电极材料的结构产生影响，材料的使用寿命不受循环次数的影响，充放电循环次数在105以
超级电容储能模块设计
超级电容储能模块设计 电能是当代社会不可或缺的重要资源，而储能设备的优劣直接影响着电力设备的充分应用。近年来随着便携式设备、不间断电源系统以及电动车的大量开发使用，蓄电池的使用量日益增加。可充电蓄电池，特别是铅酸蓄电池凭借其价格低廉、性能稳定、没有记忆功能等卓越特点普遍应用在各行各业。但蓄电池受其先天条件的制约，存在着循环寿命差、高低温性能差、充放电过程敏感、深度放电性能容量恢复困难、环境污染的问题，传统蓄电池已经越来越无法满足人们对储能系统的要求。 超级电容是近几年才批量生产的一种新型电力储能器件，也称为电化学电容。它既具有静电电容器的高放电功率优势又像电池一样具有较大电荷储存能力[1，2],单体的容量目前已经做到万法拉级。同时，超级电容还具有循环寿命长、功率密度大、充放电速度快、高温性能好、容量配置灵活、环境友好免维护等优点。自1957年美国人Becker发表第一篇关于超级电容的专利以来，超级电容的应用范围越来越广:在直流电气化铁路供电、UPS等应用方向进行研究，目前已开发出了50kVA和80kVA的实验样机[3]；利用超级电容器配合蓄电池作为辅助动力源，促进汽车的能源回收，提高能源利用率[4]，并出现了超级电容混合动力汽车[5]。随着超级电容性能的提升，它将有望在小功耗电子设备、新能源利用以及其他一些领域中部分取代传统蓄电池。 本文介绍了一种基于超级电容设计的用以替代12V蓄电池的超级电容模块，通过计算分析得出模块的组合结构、最佳充电电流范围、充电时间以及总的输出能量。该模块具有寿命长，不造成污染，功率和能量密度大等优点，具有很好的开发应用前景。 一、超级电容储能模块的设计 由于超级电容的放电不完全，存在最低工作电压，所以单体超级电容的能量为 ，其中C为超级电容的单体电容量，为单体超级电容充电完成的电压值。 超级电容器单体储存能量有限且耐压不高，需要通过相应的串连并联方法扩容，扩大超级电容的使用范围。而通过相应的DC-DC芯片可以提高超级电容的最低工作电压。假设超级电容以m个串联，n组并联的方式构成。则每个超级电容的能量输出为
超级电容直流储能系统
第一章前言 1.1课题背景 1.1.1超级电容直流储能系统的发展概况 由于石油资源日趋短缺，并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重（尤其是在大、中城市），人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。已经进行混合动力、燃料电池、化学电池产品及应用的研究开发，取得了一定的成效。但是由于它们固有的使用寿命短、温度特性差、化学电池污染环境、系统复杂、造价高昂等致命弱点，一直没有很好的解决办法。而超级电容器以其优异的特性扬长避短，可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源，并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。正因为如此，世界各国（特别是西方发达国家）都不遗余力地对超级电容器进行研究与开发。其中美国、日本和俄罗斯等国家不仅在研发生产上走在前面，而且还建立了专门地国家管理机构（如：美国的USABC、日本的SUN、俄罗斯的REVA等），制定国家发展计划，由国家投入巨资和人力，积极推进。就超级电容器技术水平而言，目前俄罗斯走在世界前面，其产品已经进行商业化生产和应用，并被第17届国际电动车年会（EVS—17）评为最先进产品，日本、德国、英国、法国、澳大利亚等国家也在急起直追，目前各国推广应用超级电容器的领域已相当广泛。在我国推广使用超级电容器，能够减少石油消耗，减轻对石油进口的依赖，有利于国家石油安全；有效地解决城市尾气污染和铅酸电池污染问题；有利于解决战车的低温启动问题。目前，国内主要有10余家企业在进行超级电容器的研发。 1.2 超级电容在国内外相关技术发展现状 1.2.1 国外超级电容的生产及发展状况 目前,在超级电容产业化方面，美国、日本、俄罗斯处于领先地位，几乎占据了整个超级电容市场。这些国家的超级电容产品在功率、容量、价格等方面各有自己的特点与优势。 1.2.2 国内超级电容的研究现状 1.2. 3 超级电容的应用研究现状 1.2.3.1 超级电容做混合型电动机车的启动或加速用辅助电源目前，大部分内燃机车、混合动力汽车、电动汽车、车辆低温启动、轨道车辆能量回收、航天航空、电动叉车、起重机 1.2.3.2 超级电容是方便可靠的储能设备超级电容放电速度快、体积小、重量轻，可以为众多电子产品和存储器提供电源或后备电源，同时又可以提供大功率的脉冲电流，可以满足通讯设备对电源的要求。手电筒、直流屏储能系统、应急照明灯储能系统 1.2.3.3 超级电容在电力系统中的应用超级电容在电力系统中的应用主要有以下两个方面： (1)提高供电质量在电力变配电所系统中，变配电设备主要是由直流电源装置直流屏来提供直流电源的。 (2)UPS系统和应急电源为了解决工厂车间因为停电而带来的经济损失，通常的储能设备是用UPS系统。 1.3.3.4 超级电容在军用领域有重要用途卫星等空间飞行器的电源大多是: (1)调节飞行器配电系统的电压电动飞行器配电系统直流线电压是270V，它
超级电容器的研究进展
超级电容器的研究进展
超级电容器的研究进展 摘要：超级电容器是一种新型储能装置，它具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。近年来，各种新兴材料 的发展，为超级电容器电极材料的选取提供了更多的选择条件，促进了超级电 容器的快速发展。本文总结了超级电容器的特点，重点介绍了超级电容器的工 作原理、分类以及超级电容器的材料。并简要展望了超级电容器电极材料的发 展方向和前景。 关键词：超级电容器碳电极贵金属氧化物导电聚合物 Abstract: Super capacitor is a new type of energy storage device. It has the characteristics of high power density, short charging time, long service life, good temperature characteristics, energy saving and green environmental protection. In recent years, the development of a variety of new materials, for the selection of the super capacitor electrode materials to provide more options to promote the rapid development of the super capacitor. This paper summarizes the characteristics of the super capacitor, and introduces the working principle of the super capacitor, classification and the material of the super capacitor. And briefly discussed the developing direction of super capacitor electrode materials and prospect. Key words: Super capacitor Carbon electrode Precious metal oxide Conducting polymer 一、引言 超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹（1821～1894）提出的界面双 电层理论基础上的一种全新的电容器，又叫电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC)、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电
电容储能
电容储能 超级电容器是介于传统电容器与电池之间的一种新型电化学储能器件，它相比传统电容器有着更高的能量密度，静电容量能达千法拉至万法拉级；相比电池有着更高的功率密度和超长的循环寿命，因此它兼具传统电容器与电池的优点，是一种应用前景广阔的化学电源。它主要是利用电极/电解质界面电荷分离所形成的双电层，或借助电极表面、内部快速的氧化还原反应所产生的法拉第“准电容”来实现电荷和能量的储存的。因此，超级电容器具有充电速度快、大电流放电性能好、超长的循环寿命、工作温度宽等特点。 1.平台构成 超级电容储能装置主要由超级电容组和双向DC/DC变换器以及相应的控制电路组成。 2.功能介绍 超级电容器储能系统已经广泛应用于电动汽车，风光发电储能，电力系统中电能质量调节，脉冲电源等。 2.1超级电容器用于电动汽车 超级电容器用于混合电动汽车中，其应用原理图如图1所示，由于汽车在行驶过程中经常需要加速启动或减速刹车，由于加速电动机需要很大的启动电流，大的启动电流对不论是蓄电池还是燃料电池都会造成大的伤害；而汽车进行减速制动时，根据研究制动所需要的能量占驱动能量的50％。如果加入超级电容储能器对汽车启动加速和刹车减速进行能量管理，既可以降低对电动汽车中蓄电池或燃料电池的伤害，又可以回收多余的能量，延长电动汽车的行驶里程。 图1超级电容器用于电动汽车原理图 2.2应用于风光发电储能 太阳能和风能是最方便、最洁净的能源，目前普遍采用蓄电池作为贮能或缓冲装置，其存在的最大问题就是运行与维护费大、使用寿命短。超级电容器因其具有数万次以上的充放电循环寿命和完全免维护、高可靠性等特点，使得替换蓄
电池成为一种必然趋势。超级电容器在白天阳光充足或风力强劲的条件下吸收能量，在夜晚或风力较弱时放电，以维持系统平衡。风光发电系统结构如图2所示。 图2超级电容器储能的风光发电系统 2.3应用与电力系统 超级电容储能系统在电力系统中的应用目前主要为电能质量调节。在现实的供电系统中，由于非线性负载的广泛应用及大型电机的突然启停，电网电压谐波会增加，出现波形畸变，电压瞬间跌落等问题，这会对需要高质量的供电设备造成伤害，为了提高供电质量，超级电容储能系统作为储能元件来改善电能质量已经被广泛应用，主要分为：动态电压恢复器（DVR），配电静止同步补偿器（D-STATCOM），统一电能质量调节器（UPQR），不间断电源（UPS）。如图3所示。 图3超级电容储能的D-STATCOM和DVR
【CN209767213U】超级电容储能系统及基于超级电容储能系统电源管理系统【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920484704.9 (22)申请日 2019.04.11 (73)专利权人 国网浙江余姚市供电有限公司 地址 315400 浙江省宁波市余姚市体育场 路145号 专利权人 国网浙江省电力有限公司宁波供 电公司 (72)发明人 严文杰 施立 黄永钦 刘文建 朱振洪 (74)专利代理机构 杭州华鼎知识产权代理事务 所(普通合伙) 33217 代理人 项军 (51)Int.Cl. H02J 7/34(2006.01) H02J 7/00(2006.01) (54)实用新型名称 超级电容储能系统及基于超级电容储能系 统电源管理系统 (57)摘要 本实用新型涉及电源领域，尤其涉及超级电 容储能系统及基于超级电容储能系统电源管理 系统，包括若干个串联连接的超级电容器单元， 该系统还包括：连接在电源输出端的恒流限压充 电电路；若干个分别与各超级电容器单元连接的 输入电压均衡电路，所述输入电压均衡电路的输 入端连接恒流限压充电电路的输出端；以及一端 与各超级电容器单元输出端连接，另一端与负载 连接的的动态柔性输出电路。本实用新型在原有 串联超级电容器单元的基础增加恒流限压充电 电路、输入电压均衡电路、动态柔性输出电路以 及过压保护电路，以实现对各超级电容器单元进 行恒流恒压充电、各超级电容器单元两端的电压 达到均衡、 动态柔性均压输出以及过压保护。权利要求书2页 说明书7页 附图4页CN 209767213 U 2019.12.10 C N 209767213 U
超级电容器储能
表4.4 锂电池技术参数表 由表4.4可见，LiB 1在额定电压、能量密度、充放电倍率的技术参数上均优于其他2种锂离子电池，除此之外，LiB 1锂离子电池属于角型叠层式电池、基于印刷技术的集成式电极、铝基外壳激光焊接、具有纵向层叠、横向传热、寿命长、自动化生产工艺路线成熟、电池一致性好，热应力小。最重要是在电池中已内嵌入单体电池管理单元，能有效防止电池串联成组出现的许多技术问题。除此之外，考虑到本项目为国家风储一体化示范项目，对储能电池性能要求较高，因此本项目推荐采用LiB 1锂离子电池作为储能电池。 表5.5 仿真计算结果对比表
本项目希望风电场1min和10min出力变化遵守率均能达到90%以上，从表5.5可以看出，储能系统功率为6.5MW，搭载锂离子电池容量为1.63MWh时可以满足要求。 图5.1是锂离子电池运行容量推移图，从图中可以看出，随着时间的推移，电池容量逐渐减小，因此在初期配置电池容量时，因考虑此种因素，初期配置电池容量应该大于设计容量。考虑到风电场20年运行期，初期搭载电池的容量为计算容量的163%，即2.65MWh。 除此之外，6.5MW/2.65MWh储能系统还可以使风电场的上网电能品质满足《风电场接入电网技术规定》和《风电场功率预测预报管理暂行办法》的部分要求。 整个系统由6套1MW和1套0.5MW储能模块组成，每1MW通过一台升压变压器与风电场35kV母线相连，共需要6台35kV /1000kVA变压器、1台35kV /500kVA变压器及相应的配电装置。 1MW模块技术参数 （1）额定容量：1MW(15分钟) （2）搭载电池容量：408kWh（8块电池串成1组，23组串成1串，12串并联） （3）额定电压：AC 300V (三相) （4）系统效率：大于90% （5）周围温度：-30～+40℃ （6）海拔：约1500m （7）主要设备 ①PCS（Power Conditioning System）：2台
超级电容--储能界的后起之秀
超级电容--储能界的后起之秀 当前，储能系统在不同领域内扮演着越来越重要的角色，比较典型的领域如电动交通工具、电力系统等。在这种背景下，超级电容器作为一种储能技术，具有功率密度高、免维护、寿命长等优异性能，成为学术界和产业界关注的热点。 近年来，超级电容器技术进步较快，在学术界不断有新的技术突破。在学术支持下，产业界在生产制造和应用端也取得了较大进展。随着大量的研究，超级电容器的电极材料不断涌现出突破性进展，且新型超级电容器引起广泛研究，如可修复超级电容器，可拉伸超级电容器，可穿戴超级电容器，混合超级电容器等。 超级电容器是一种电化学的物理部件，自身不具备化学反应。超级电容通过注入电解质来储能，电解质在电极的作用下，表面电荷吸附周围的异性离子，并附着在电极表面形成双电荷层，超级电容器采用特殊电极结构，产生极大的电容量。 与传统的电化学储能技术相比，超级电容器具有高输出功率、快速响应、免维护、长寿命、较宽的工作温度等优点，可以满足多个领域要求，目前市场规模及应用领域在不断扩张。如在能源领域中，该产品对可再生能源等相关领域具有较大的吸引力。 超级电容器在可再生能源系统中主要用途是用于风力发电涡轮机的变桨控制，根据数据显示，20%~30%的风力发电配置了超级电容器变桨控制系统，30%~45%的风力发电机组配备了电池储能系统。 微电网通常配备可再生能源发电机，微电网并网通常会受到一些限制，为减少微电网对电网造成干扰，因此选择合适的ESS及其管理策略具有重要意义。超级电容器具有改善电池储能系统一些缺陷，提升电池放电功率等性能，可以联合电池储能系统用于微电网中，也可用于独立的微电网，以提供高弹性、快速响应等服务。 另外，超级电容器还可以帮助系统满足频率为几赫兹的电力需求。使系统具有更高的效率，并延长了燃料电池使用寿命。 例如在小岛微电网中配备了超级电容器储能系统，系统最大放电4兆瓦，容量为5.5千瓦时；港口23台起重机对电网冲击较大，为了降低起重机对电网的冲击，安装了一个3兆瓦/17.2千瓦时的超级电容器储能系统，作为后备能源，可以提供20秒的持续性电力供应。 据了解，大多数商业化的超级电容器呈圆柱状，该类超级电容器主要由两个附着在铝集流体活性物质的电极卷绕而成，其中隔膜位于两电极之间，防止形成电子短路，正负极输出端分别位于卷芯绕组的上下两端。当卷绕完成后，将制作好的卷芯绕组置于硬壳中，正负输出端与外壳相连，并注入电解质进行密封，以防杂质对电解质和活性物质造成污染。
超级电容器的发展与应用
常州信息职业技术学院 学生毕业设计（论文）报告 系别：电子与电气工程学院 专业：微电子技术 班号：微电071 学生姓名：徐天云 学生学号：0706033131 设计（论文）题目：超级电容器的发展与应用指导教师：刘民建 设计地点：常州信息职业技术学院起迄日期：2009.7.1—2009.8.20
毕业设计（论文）任务书 专业微电子信技术班级微电071姓名徐天云 一、课题名称：超级电容器的发展与应用 二、主要技术指标：额定容量、额定电压、额定电流、最大存储能量、能量密度、功率密度、使用寿命、循环寿命、等效串联电阻、漏电流等技术指标 三、工作内容和要求：本文先从普通电容器入手，进而引出超级电容器的产生。从而以此为基础，阐释了超级电容器的构造、定义、以及工作原理。接着从超级电容器的性能技术介绍其使用特点和注意事项，然后又介绍了超级电容器的发展与现状以及其在生产生活中的应用。最后还进行其以后发展的广阔前景。 四、主要参考文献：[1]夏熙、刘洪涛，一种正在发展的储能装置—超电容器（2）[J]电池工业，2004，9（4）：181-188； [2]钟海云，李荐，戴艳阳，等，新型能源器件—超级电容器研究发展最新动态[J]电源技术，2004，25（5）：367-370； [3]薛洪发，超大容器器在铁路运输生产中的应用[J]中国铁路2000（5）：52.。 学生（签名）2009年6 月26 日 指导教师（签名）2009年6 月26 日 教研室主任（签名）2009年6 月27 日 系主任（签名）2009年6 月28 日
毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 一、选题的背景和意义： 超级电容器发展始于20世纪60年代，起先被认为是一种低功率、低能量、长使用寿命的器件。但到了20世纪90年代，由于混合电动汽车的兴起，超级电容器才受到广泛的关注并迅速发展起来。现今，大功率的超级电容器被视为一种大功率物理二次电源，各发达国家都把对超级电容器的研究列为国家重点战略研究项目。目前，超级电容器在电力系统中的应用越来越受到关注。此外，超级电容器还活跃在电动汽车、消费类电子电源、军事、工业等高峰值功率场合。 二、课题研究的主要内容： 主要介绍了超级电容器的构造、定义以及其工作原理，还阐释了超级电容器的特点和使用注意事项，以及超级电容器的发展与现状。最后介绍了超级电容器在生产生活中的应用。 三、主要研究（设计）方法论述： 通过查阅书籍了解超级电容器的基本概念等信息，结合以前所学的电子专业知识认真研究课题。借助强大的网络功能，借鉴前人的研究成果更好的帮助自己更好地理解所需掌握的内容。通过与老师与同学的讨论研究，及时地发现问题反复地检查修改最终完成
超级电容器基本原理及性能特点
聚焦超级电容选型与应用 上网时间：2010-05-27 作者：Zoro 来源：电子元件技术网 超级电容和电池都是能量的存储载体，但二者有不同的特点。超级电容通过介质分离正负电荷的方式储存能量，是物理方法储能，电池是通过化学反应的方法来储能。超级电容充放电次数可达百万次，而电池只有1000次，显然超级电容寿命要远大于电池，降低维护成本且有利于环保。 超级电容充放电速度快，能够在机车启动时提供能量，刹车时捕获能量，因为超级电容充放电的时间在1秒左右，正好与机车刹车或启动的时间匹配。其他设备比如风力发电中，风轮机变桨的时候要提供能量也是在这个时间段。而电池的充放电大概在1小时到10个小时左右，而传统用于滤波的电容，充放电为0.03秒。 超级电容放电速度快，而且容量大，能够瞬间释放巨大的能量，能够用作备用电源，在系统突然断电时，在极短时间内为系统提供能量。超级电容也可以用作发动机或动力电池的辅助，提高发动机的运行效率和能量利用效率。在系统启动时，超级电容将捕获的能量释放，满足峰值功率要求，从而减轻电池或发动机的负担。 除此之外，超级电容还能用于自动抄表系统中的智能电表（水表，燃气表）、相机闪光灯、混合动力汽车。超级电容节能、环保、高效的特点迎合了当下节能减碳的设计诉求。本期半月谈聚焦超级电容，通过以下三个方面介绍超级电容：
超级电容器基本原理及性能特点 超级电容属于双电层电容器，它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种，其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。 超级电容与电池的比较 相对铅酸电池、镍镉电池、锂离子电池，超级电容具有节能、超长使用寿命、安全、环保、宽温度范围、充电快速、无需人工维护等优点。本文通过图表来对比各种不同储能产品的特点。 超级电容的典型应用与选型 超级电容容量大，充放电速度快，而且充放电循环可达百万次，非常适合用作备用电源和提供峰值功率。本文介绍超级电容的工作原理，并着重介绍在集装箱龙门吊车和智能电表上的应用。
超级电容器储能系统的应用研究综述
超级电容器储能系统的应用研究综述 张慧妍１程楠１景阳１，２ １．北京工商大学，计算机与信息工程学院，北京 １０００４８； ２．中国核工业集团公司，中核（北京）仪器厂，北京１００１７６ 摘要：超级电容器储能对于平滑、缓冲不稳定电能需求，改善电能质量具有重要意义。这里从基本特性、模型研究、功率变换、控制策略及容量确定、系统综合优化与评估几个方面综述了超级电容器应用领域的研究现状，总结了各类超级电容模型、功率电路拓扑、非线性控制策略的特点。指出应通过系统的优化评估实现超级电容器储能系统整体性能的改善、储能利用率的提高以及构建成本的下降。 超级电容器；储能系统；功率变换器；控制策略 ＴＭ９Ａ１０００－１００Ｘ （２０１１ ） １２－００５１－０３ Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｓｕｐｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＺＨＡＮＧ Ｈｕｉ－ｙａｎＣＨＥＮＧ ＮａｎＪＩＮＧ Ｙａｎｇ “十一五”国家科技支撑计划（２００６ＢＡＡ０４Ｂ０５） ２０１１－１０－１１ 作者简介：张慧妍（１９７３－），女，博士，副教授，研究方向为 控制理论在超级电容器储能系统中的应用。
过程未来的
＠＠［１］ Ｂｅｌｈａｃｈｅｍｉ Ｆ，Ｒａｅｌ Ｓ，Ｄａｖａｔ Ｂ．Ａ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂａｓｅｄ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｏｕｂｌｅ－ｌａｙｅｒ Ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ［Ａ］．Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．Ｒｏｍｅ， ２０００ ： ３０６１－３０７６． ＠＠［２］ Ｎｅｌｍｓ Ｒ Ｍ，Ｃａｈｅｌａ Ｄ Ｒ，Ｂｒｕｃｅ Ｊ．Ｔａｔａｒｃｈｕｋ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｄｏｕｂｌｅ Ｌａｙｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ Ｂｅｈａｖｉｏｒ Ｕｓｉｎｇ Ｌａｄｄｅｒ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ［Ｊ］． ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ，２００３， ３９ （２） ： ４３０－４３８． ＠＠［３］ Ｓｐｙｋｅｒ Ｒ Ｌ，Ｎｅｌｍｓ Ｒ Ｍ．Ｃｌａｓｓｉｃａｌ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｐａ ｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ａ Ｄｏｕｂｌｅ Ｌａｙｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ［Ｊ］．ｌＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ２０００，３６ （３） ： ８２９－８３６．＠＠［４］ Ｓｃｈｕｐｂａｃｈ，Ｒ Ｍ，Ｂａｌｄａ，Ｊ Ｃ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ＤＣ／ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｆｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ ［Ａ］． Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍａｃｈｉｎｅｓ ａｎｄ Ｄｒｉｖｅｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．２００３，７： １３６９－１３７４． ＠＠［５］ Ｆ Ｃｉｃｃａｒｅｌｌｉ，Ｄ Ｌａｍｉａ．Ｓｌｉｄｉｎｇ－ｍｏｄｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｂｉｄｉｒｅｃ ｔｉｏｎａｌ ＤＣ／ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｆｏｒ Ｓｕｐｅｒ－ｃａｐａｃｉｔｏｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ａ］．Ｉｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｐｏｗ ｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｄｒｉｖｅｓ， Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｏ － ｔｉｏｎ［Ｃ］．２０１０ ： １１１９－１１２２． ＠＠［６］ Ｊｉａｎｂｏ Ｃａｏ，Ｂｉｎｇｇａｎｇ Ｃａｏ，Ｚｈｉｆｅｎｇ Ｂａｉ，ｅｔ ａｌ．Ｅｎｅｒｇｙ－ｒｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｆｕｚｚｙ Ｓｌｉｄｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ＵＩ ｔｒａｃａｐａｃｉｔｏｒ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｈｙｂｒｉｄ Ｐｏｗｅｒ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ［Ａ］． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａ ｔｉｏｎ［Ｃ］．２００７ ： １５７０－１５７５． ＠＠［７］ Ａ Ｖａｈｉｄｉ，Ｗ Ｇｒｅｅｎｗｅｌｌ．Ａ Ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ Ｍｏｄｅｌ Ｐｒｅｄｉｃ ｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｆｕｅｌ ｃｅｌｌ－ｕｌｔｒａｃａｐａｃｉｔｏｒ ｈｙｂｒｉｄ［Ａ］．Ｐｒｏｃ． Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｎ ｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．２００７ ： ５４３１－５４３７． ＠＠［８］ Ｇ Ｇｕｉｄｉ，Ｔ Ｍ Ｕｎｄｅｌａｎｄ，Ｙ Ｈｏｒｉ．Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃ ｔｒｏｎｉｃｓ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｏｒ Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｐｏｗｅｒ Ｂｕｆｆｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ［Ａ］．ＩＥＥＥ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．２００８ ： １－６． ＠＠［９］ ＢＥＲＮＡＲＤ Ｊ， ＤＥＬＰＲＡＴ Ｓ， ＢＵＥＣＨＩ Ｆ， ｅｔ ａｌ．Ｇｌｏｂａｌ Ｏｐ ｔｉｍｉｓａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｏｗｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｈｙ ｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ （ＦＣＨＶ） ［Ａ］．Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．２００６ ： １－６． ＠＠［１０］ Ｓ Ｍ Ｈａｌｐｉｎ，Ｓ Ｒ Ａｓｈｃｒａｆｔ．Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｓｉｎ ｇｌｅ－ｐｈａｓｅ Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｉｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｄｏｕｂｌｅ ｌａｙｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ ａｓ ｔｈｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ［Ａ］．Ｉｎ ｄｕｓｔｒｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．１９９６：２３９６－２４０３．＠＠［１１］ Ｍｉｓｈｉｍａ Ｔ，Ｏｈｎｉｓｈｉ Ｔ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＥＤＬＣ ｂａｓｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ ｆｏｒ ａ Ｐａｒｔｉａｌｌｙ Ｓｈａｄｅｄ ＰＶ Ａｒ ｒａｙ［Ｊ］．Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００３：１３０８－１３１３．＠＠［１２］ Ｐｅｒｒｉｎ Ｍ，Ｍａｌｂｒａｎｃｈｅ Ｐ，Ｍａｔｔｅｒａ Ｆ，ｅｔ ａｌ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ ｏｆ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓ ｆｏｒ ＰＶ Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ［Ａ］． Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ［Ｃ］．２００３ ： ２１９４－２１９７．