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超级电容在使用过程中会涉及到几个关键的参数:本征容量C,最高电压Umax,最低工作电压Umin,串联等效电阻Rs,并联等效电阻RL,放电效率η等。本征容量和最高最低电压决定了超级电容能够存储的能量。超级电容的有效储存能量:
122
w=C(Umax Umin) (2-1)
2设Umin=qUmax,则
22
w=CU(1 q) (2-2)max
q表征了超级电容的放电深度。在蓄电池中,过大的放电深度对蓄电池的寿命会有较大影响。而在超级电容中由于超级电容充放电主要是物理过程,因此它对超级电容的寿命基本上没有什么影响。在实际使用过程中,由于在电压很低时超级电容剩余能量比较少,而且放电效率比较低,因此使用过程中不全部放电,一般q=1/2。由于RL一般比较大,可达几十千欧,可认为是断路(等效电路如图2-4)。超级电容的充电效率定义为:
1
CUmax2t12
CUmax+∫i2Rsdt
02
超级电容放电效率定义为:
η1=
, (2-3)
t212
CUmax ∫i2Rsdt
η2= (2-4)
2CUmax2
充放电效率:
t212
CUmax ∫i2Rsdt
η=η1η2= (2-5)t12
CUmax+∫i2Rsdt
02
这只是从理论上推导的效率的过程。实际上在充放电过程中,超级电容的容量、
内阻是受充放电电流和温度等因素的影响,都不是定值。而且超级电容一般漏电流和自放电现象比较严重,比如某50000F,1.6V的超级电容漏电流为7~12A,在平衡点上下波动,平均漏电流约为10A。因此其充电电流永远不会为零。在充满电搁置时,会产生自放电,如果该超级电容不能在短期内放电做功,他可能由于长时间的搁置而能量内耗掉,实际上就是放电效率严重下降。因此实际使用过程中需要根据不同的超级电容在不同放电状态(此放电状态应该跟工作状态相似)进行试验,得出放电效率。在实际过程中应该由于试验条件等受限,可以根据厂家提供的数据进