车载超级电容驱动装置的设计(附件)
摘 要本文主要是为电动车设计一种车载超级电容驱动装置，能够与其他储能元件如蓄电池组成联合体共同为电动车提供能源。根据样车电机功率、工作电压等参数选择相应容量和数量的超级电容组成超级电容模组，并为模组及其均衡电路设计合理的安装支撑结构和壳体。其主要零部件有上下支承座、铝连接片、接线柱、绝缘固定座、箱盖和箱体等。其中上下支承座以及形成在所述支承座上有多个分别用于容纳超级电容器端部的凹部，所述凹部的形状和尺寸选择要与所要容纳的超级电容器的端部形状和尺寸相对应。超级电容间用过盈配合的铝连接片实现串联紧固连接，箱体箱盖为其提供绝缘密封干燥的工作环境。整个超级电容模组的设计要能够将多个超级电容器在各个方向上牢固可靠地保持定位，防止车辆在颠簸的路况下导致超级电容移动错位，确保超级电容模组正常稳定地工作。
目 录
第一章 绪论1
1.1电容的相关知识1
1.2 超级电容的相关知识2
1.3 超级电容与普通电容的相比较2
第二章 超级电容在新能源汽车上的发展和应用4
2.1新能源汽车的发展4
2.2 超级电容在电动汽车上的应用5
2.3超级电容器在混合能源电动汽车中的应用优势5
第三章 超级电容模组方案的设计7
3.1超级电容模组设计简介7
3.2超级电容模组超级电容连接方式和数量的确定7
3.3 确定超级电容模组的空间参数8
第四章 超级电容模组的设计9
4.1超级电容模组总设计思想9
4.2下支承座的设计10
4.3上支承座的设计12
4.4铝连接片的设计12
4.5接线柱的设计14
4.6绝缘固定座的设计15
4.7箱盖的设计15
4.8 箱体的设计16
结束语18
致谢19
参考文献20
第一章 绪论
1.1电容的相关知识
1.1.1电容的定义与特点
如图11所示电容是由两块金属电极板以及两电极板间夹一层绝缘电介质构成。当在两金属电极板上
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
施加一定电压时，电极上就会存储一定电荷，所以说电容器是储能元件。任何两个导体，只要彼此绝缘又相距很近，就可以组成一个电容器。常见的平行板电容器是由导体极板和电介质组成[1]??。
电容的特点：
1.具有充放电特性和阻止直流电流通过，允许交流电流通过的能力（隔直阻交）。
2.在充电和放电过程中，两极板上的电荷不断积累，即电容器电压有着建立的过程。换句话说，电容器上的电压不能突变。
电容器的充电：两电极板分别带等量异种电荷，每个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量。
电容器的放电：电容器两极正负电荷通过导线中和。在放电过程中导线上有电荷定向移动，即产生了电流。
3.电容器自身的容抗与频率、容量之间成反比。即分析容抗大小时需要考虑到信号的频率高低、容量大小。
11超级电容原理图
1.1.2电容的主要参数
1.标称电容量
标称电容量是标志在电容器上的电容量。
2.额定电压
电容的额定电压指在最低环境温度或者额定环境温度下可连续加在电容器上的最高直流电压的有效值，一般直接标注在电容器包装外壳上，如果工作电压超过电容器的耐压值，电容器会被击穿，造成不可修复的永久损坏，俗称“爆浆”。
3.绝缘电阻
直流电压加在电容上，并产生漏电电流，两者的比值称为绝缘电阻。
4.损耗
电容在电场作用下，在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。各类电容都规定了其在某频率范围内的损耗允许值，电容的损耗主要由介质损耗，电导损耗和电容所有金属部分的电阻损耗构成。
在直流电场的作用下，电容器的损耗以漏导损耗的形式存在，一般较小。在交变电场的作用下，电容的损耗不仅与漏导有关，而且与周期性的极化建立过程有关。
5.频率特性
随着频率的上升，一般电容器的电容量会呈现下降的趋势。
1.2超级电容的相关知识
1.2.1超级电容的介绍及其突出特点
12 市场上的超级电容
超级电容是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件，具有以下突出特点：
（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；
（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，没有“记忆效应”；
（3）大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率≥90%；
（4）功率密度高，可达300W/KG~5000W/KG，相当于电池的5～10倍；
（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；
（6）充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高，长期使用免维护；
（7）超低温特性好，温度范围宽40℃～+70℃；
（8）检测方便，剩余电量可直接读出；
（9）容量范围大，通常都以F（法拉）为单位。
1.3超级电容与普通电容的相比较
1.3.1超级电容和普通电容的具体区别和特点
1.具有法拉级的超大电容量，这比普通电容要大得多。
2.瞬间释放的功率可以比普通电池高近十倍，而且不会轻易损坏。
3.充放电循环寿命在十万次以上，这是超级电容最大的优点之一。
4.能在零下40度至70度的环境温度中正常使用，大大优于传统电池低温下效能。
5.有超强的电荷保持能力，漏电量非常小，传统电池要经常充电才能保持状态。 6.充电迅速，它的速度比普通电池快几十倍，几分钟就可充满一辆电动汽车所需 的电量。
7.本身不会对环境造成污染，实现了真正免维护，而传统电池存在环境污染问题。
但超级电容器有最致命的两个缺点：
一是它的体积比较大，它的储电量与体积相当的电池相比要小。
二是即使达到惊人的法拉级的电量，但与传统电池相比，储电量仍然少得可怜。按目前的技术，它的电量只能驱动车辆行驶几公里，所以仍然不能作为电动汽车的主要储能设备。
表13 3种常见储能元件的性能参数对比
性能
铅酸电池
普通电容
超级电容
充电时间/ s
(3.6～18)×103
10?3～ 10?6
0.3 ～ 30
放电时间/ s
(1.08～108)×103
10?3～ 10?6
0.3 ～ 30
比能量/
Wh?kg?1
10～100
目 录
第一章 绪论1
1.1电容的相关知识1
1.2 超级电容的相关知识2
1.3 超级电容与普通电容的相比较2
第二章 超级电容在新能源汽车上的发展和应用4
2.1新能源汽车的发展4
2.2 超级电容在电动汽车上的应用5
2.3超级电容器在混合能源电动汽车中的应用优势5
第三章 超级电容模组方案的设计7
3.1超级电容模组设计简介7
3.2超级电容模组超级电容连接方式和数量的确定7
3.3 确定超级电容模组的空间参数8
第四章 超级电容模组的设计9
4.1超级电容模组总设计思想9
4.2下支承座的设计10
4.3上支承座的设计12
4.4铝连接片的设计12
4.5接线柱的设计14
4.6绝缘固定座的设计15
4.7箱盖的设计15
4.8 箱体的设计16
结束语18
致谢19
参考文献20
第一章 绪论
1.1电容的相关知识
1.1.1电容的定义与特点
如图11所示电容是由两块金属电极板以及两电极板间夹一层绝缘电介质构成。当在两金属电极板上
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
施加一定电压时，电极上就会存储一定电荷，所以说电容器是储能元件。任何两个导体，只要彼此绝缘又相距很近，就可以组成一个电容器。常见的平行板电容器是由导体极板和电介质组成[1]??。
电容的特点：
1.具有充放电特性和阻止直流电流通过，允许交流电流通过的能力（隔直阻交）。
2.在充电和放电过程中，两极板上的电荷不断积累，即电容器电压有着建立的过程。换句话说，电容器上的电压不能突变。
电容器的充电：两电极板分别带等量异种电荷，每个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量。
电容器的放电：电容器两极正负电荷通过导线中和。在放电过程中导线上有电荷定向移动，即产生了电流。
3.电容器自身的容抗与频率、容量之间成反比。即分析容抗大小时需要考虑到信号的频率高低、容量大小。
11超级电容原理图
1.1.2电容的主要参数
1.标称电容量
标称电容量是标志在电容器上的电容量。
2.额定电压
电容的额定电压指在最低环境温度或者额定环境温度下可连续加在电容器上的最高直流电压的有效值，一般直接标注在电容器包装外壳上，如果工作电压超过电容器的耐压值，电容器会被击穿，造成不可修复的永久损坏，俗称“爆浆”。
3.绝缘电阻
直流电压加在电容上，并产生漏电电流，两者的比值称为绝缘电阻。
4.损耗
电容在电场作用下，在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。各类电容都规定了其在某频率范围内的损耗允许值，电容的损耗主要由介质损耗，电导损耗和电容所有金属部分的电阻损耗构成。
在直流电场的作用下，电容器的损耗以漏导损耗的形式存在，一般较小。在交变电场的作用下，电容的损耗不仅与漏导有关，而且与周期性的极化建立过程有关。
5.频率特性
随着频率的上升，一般电容器的电容量会呈现下降的趋势。
1.2超级电容的相关知识
1.2.1超级电容的介绍及其突出特点
12 市场上的超级电容
超级电容是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件，具有以下突出特点：
（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；
（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，没有“记忆效应”；
（3）大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率≥90%；
（4）功率密度高，可达300W/KG~5000W/KG，相当于电池的5～10倍；
（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；
（6）充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高，长期使用免维护；
（7）超低温特性好，温度范围宽40℃～+70℃；
（8）检测方便，剩余电量可直接读出；
（9）容量范围大，通常都以F（法拉）为单位。
1.3超级电容与普通电容的相比较
1.3.1超级电容和普通电容的具体区别和特点
1.具有法拉级的超大电容量，这比普通电容要大得多。
2.瞬间释放的功率可以比普通电池高近十倍，而且不会轻易损坏。
3.充放电循环寿命在十万次以上，这是超级电容最大的优点之一。
4.能在零下40度至70度的环境温度中正常使用，大大优于传统电池低温下效能。
5.有超强的电荷保持能力，漏电量非常小，传统电池要经常充电才能保持状态。 6.充电迅速，它的速度比普通电池快几十倍，几分钟就可充满一辆电动汽车所需 的电量。
7.本身不会对环境造成污染，实现了真正免维护，而传统电池存在环境污染问题。
但超级电容器有最致命的两个缺点：
一是它的体积比较大，它的储电量与体积相当的电池相比要小。
二是即使达到惊人的法拉级的电量，但与传统电池相比，储电量仍然少得可怜。按目前的技术，它的电量只能驱动车辆行驶几公里，所以仍然不能作为电动汽车的主要储能设备。
表13 3种常见储能元件的性能参数对比
性能
铅酸电池
普通电容
超级电容
充电时间/ s
(3.6～18)×103
10?3～ 10?6
0.3 ～ 30
放电时间/ s
(1.08～108)×103
10?3～ 10?6
0.3 ～ 30
比能量/
Wh?kg?1
10～100
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