超级电容 PPT答辩

1、电动汽车电源用超级电容均压装置设计电动汽车电源用超级电容均压装置设计 超级电容，新未来，新希望 报告人：木台力甫买海提 指导老师：刘平竹2内容提要内容提要选题背景介绍超级电容设计进展程度设计进展程度遇到的问题遇到的问题设计进展安排设计进展安排随着社会的经济的发展，传统能源的急剧随着社会的经济的发展，传统能源的急剧减少及环境的严重污染，新能源的利用收减少及环境的严重污染，新能源的利用收到世界各国的普遍关注。由于电动汽车使到世界各国的普遍关注。由于电动汽车使用电能替代了化石能源，缓减了能源和环用电能替代了化石能源，缓减了能源和环境压力。境压力。目前目前, 世界各国争相研究、世界各国争相研究、 并越

2、来越多地并越来越多地将其应用到电动车上将其应用到电动车上. 超级电容已经成为超级电容已经成为电动汽车电源发展的新趋势，而超级电容电动汽车电源发展的新趋势，而超级电容的充电技术是被认为解决电动车动力问题的充电技术是被认为解决电动车动力问题的最佳途径。的最佳途径。因此，因此，对超级电容器组合进行电压均衡管对超级电容器组合进行电压均衡管理具有十分重要意义理具有十分重要意义。 电动汽车电源用超级电容均压装置设计的背景电动汽车电源用超级电容均压装置设计的背景混合动力大巴用模组混合动力大巴用模组(HEV(HEV) ) 历史纵览1879年，Helmholz发现了双层电容性质，提出了双电层的概念1957年Bc

3、ker首先提出了可以将较小的电容器用做储能器件，其具有接近于电池的比能量。1968年标准石油公司Sohio首先提出了利用高比表面积碳材料制作双层电容器的专利，并将该专利技术转让给NEC公司。NEC公司在1979年开始生产超级电容器用于电动汽车的启动系统。几乎同时，松下公司研究了以活性炭为电极材料，以有机溶液为电解质的超级电容器，此后超级电容器开始大规模的产业化，之后又推出了各种各样的超级电容器,超级电容器开始逐渐走进人们的生活。二、超级电容器的基本结构二、超级电容器的基本结构图图一为超级电容器的模型，超级电容器中，多孔化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

4、纤维，电解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，如碳酸类或乙腈类。工作时液采用有机电解质，如碳酸类或乙腈类。工作时，在可极化电极和电解质溶液之间界面上形成的，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双电层中聚集的电容量c由下式确定：由下式确定： 其中其中是电解质的介电常数，是电解质的介电常数，是由电是由电极界面到离子中心的距离，极界面到离子中心的距离，s是电极界是电极界面的表面面积。面的表面面积。 图一超级电容器的基本原理超级电容器的基本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，

5、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

6、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。图二超级电容的主超级电容的主要特点要特点.电容量大，一般双电层电容器容量很容易超过1F，它的出现使普通电容器的容量范围骤然跃升了34个数量级，目前单体超级电容器的最大电容量可达5000F以上。 .充放电寿命很长，可达500000次，或50000小时，而蓄电池的充放电寿命很难超过2000次。 .可以提供很高的放电电流（如2700F的超级电容器额定放电电流不低于950A，放电峰值电流可达1680A， .可以数十秒到数分钟内快速充电，而蓄电池再如此短的时间内充满电将是极危险的或几乎不可能。 .可以在很宽的温度范围内正常工

7、作（-40+70）而蓄电池很难在高温特别是低温环境下工作。 .超级电容器用的材料是安全的和无毒的，而铅酸蓄电池、镍镉蓄电池军具有毒性。 .等效串联电阻ESR相对常规电容器大。 可以任意并联使用增加电容量，如采取均压后，还可以串联使用。并联时总容量增倍电压不变，串联时总容量减倍电压增倍。超级电容器与普通电容器之间的区别超级电容器与普通电容器之间的区别超级电容器电容器是用于存储电荷的组件。电容器也被称为冷凝器。商业上使用的电容器是由卷成筒有介电介质中它们之间的两个金属箔。电容的电容器的主要属性。对象的电容是那个对象能容纳不排放的电荷量的测量。电容是在这两个电子和电磁一个非常重要的性质。电容也被定义

8、为存储能量在一个电场的能力。为一个电容器，它具有跨节点5V电压差和可以存储在该系统中为Q电荷的最大量，所述电容为Q / V，当所有的SI单位被测量。电容的单位是法拉（F）。然而，这是不方便使用这样的大单元。因此，大多数的电容值的测量中nF的，PF，F和MF范围。存储在电容器中的能量等于（QV2）/ 2。这个能量等于由系统总结完成每一个上的电荷的工作。一个系统的电容取决于电容器极板的面积，电容器板之间的距离，并在电容器板之间的介质。一个系统的电容可以通过增加电容器极板的面积，减小间隙或具有更高介电常数的介质。超级电容器 双电层电容器或双电层电容器通常被称为超级电容器。超级电容器一般具有非常高的电

9、容相比正常电容器。超级电容器的电容，通常是一个正常的电容器的两个或三个数量级。的事项中的电容器的主要特性是电容密度或能量密度。这指的是可以每单位质量存储的电荷的量超级电容器与电池之间的区别.尺寸小，电容量大。比电容极高，储能密度大，易于实现超小型化，适合小型与便携式机器使用。 .超宽的温度适用范围。通常可以达到4085，而二次电池使用温度一般仅为040。 .大电流充放电性能优越，功率密度(Power Density)是锂离子电池的数十倍以上，适合大电流放电（一枚4.7F电容能释放瞬间电流18A以上为水表控制电机阀或电磁阀的可靠开启提供了保障）。 .充放电时间短，充电电路简单，无需限流和充放电控

10、制回路，无记忆效应。二次电池受充放电电流限制，充电时间长，一般需几小时到十几小时，而双电层电容器不受充电电流限制，可快速充电，几秒到几十秒即可充满。 .电压保持特性良好，漏电流极小。.超长寿命，充放电大于50万次，是Li-Ion电池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd电池的1000倍，如果对超级电容每天充放电20次，连续使用可达68年。.原材料容易获取，生产成本低 .免维护，可密封。.温度范围宽-40+70，一般电池是-2060。设计进展程度设计进展程度对超级电容的特点及其在电能储存方面的应用基本了解。电压均衡技术现状，超级电容器储能模块的组合方式研究分析。电压均衡模块的设计方法。电压均衡技术