超级电容电动公交车动力系统匹配研究与设计(18)

2020-12-05 00:22

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行初步设计,以后在实践中进行改进。

在超级电容实际充放电过程中,它的等效的RS和RL是动态变化的。RS和RL是影响充放电效率的主要因素。其他影响充放电效率的因素还有充放电电流,温度等。由于从数学模型上导出它的充放电效率比较容易,但是实际过程中模型参数是变化的,因此很难准确得出放电效率的数值。

2.3 车用超级电容设计基本原则

类似于一般的二次电池电路设计,车用超级电容在设计过程中需要满足两个基本的要求:最大功率需求和最大能量需求[3][15]。

1) 功率需求

即是超级电容能够满足瞬时启动,加速,能量回收的需求。而且满足功率需求时,在大电流充放电的情况下,不应该对超级电容的寿命产生影响。一般超级电容生产厂商都表有额定电流值。设计时应该参看这些额定的值,以便使得超级电容工作在高效区域内。超过额定电流的大电流放电会降低放电效率,并且可能使得电容产生过热,影响超级电容的寿命。

2) 能量需求

超级电容目前来说虽然主要是瞬时功率的提供设备,但是在实际使用过程中需要持续一定时间放电,所以就需要提出他的能量设计要求。超级电容可放出的能量

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为:w=CUmax(1 q)η。设计过程中可以根据此公式初步选择超级电容的容值。放

电效率可以根据厂家提供的额定放电时的效率估算。

3) 其他设计要求a. 内阻Rs

要求内阻越小越好。由式2-5可知,内阻越小,放电效率越高。另一方面,如果内阻过高,大电流放电时会造成热量累积,温度升高,电极材料活性开始衰弱,会使超级电容的寿命降低[10]。一般要求车用超级电容的内阻在一毫欧以下。

b. 漏电流/自放

漏电流是在充放电过程中,双电层离子由于受到电极上异性电荷的静电吸引力和电解液中溶液离子浓度梯度造成的本体迁移力的共同作用而产生的。温度是一个影响漏电流的重要因素,温度升高,漏电加剧[10]。充电停止后,当外界没有电磁场作用于电容器时,扩散层中离子仍继续向溶液本体迁移,同时紧密层离子脱离出来进入扩散层,并进一步迁移到溶液本体,这就形成了电容器的自放电。

由于漏电流和自放电很难简单的用一个参数来表述,而且过于专业的一些电参数对实际设计过程作用不大。因此从宏观上看,可以从超级电容的放电效率和时间-电压保持能力来要求超级电容的性能。漏电流和自放电都影响超级电容的放电效


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