车载超级电容的配组与测试(附件)
摘 要近些年来，电动汽车作为绿色交通工具收到了各国政府的普遍关注。储能技术是电动汽车发展的薄弱环节，而超级电容由于具有充电快容量大，使用寿命长，对环境无污染等优点，成为电动车动力系统开发中备受关注的储能设备之一。在本课题中，为了使超级电容在电动车动力系统中发挥作用，展现出相较于普通电池的优势，针对超级电容额定电压很低,需要通过超级电容串联成超级电容模块,才能满足实际应用系统对电压和能量等级的需求的特点,对单个超级电容进行测试,通过充放电率和自身电容容量的分析比较,将性能一致性较好的超级电容进行配组,然后再对配组后的超级电容模块进行测试,通过充放电率等性能判断超级电容模块配组是否成功,然后将电容模块与动力电池连接后,模拟实车工作状态,最后根据测试结果分析总结超级电容模块用于电动汽车的可行性与优缺点。
目 录
第一章.绪论 4
1.1.课题研究背景与意义 4
1.2超级电容器发展现状 5
1.3 课题研究内容 5
第二章 .超级电容的性能测试 6
2.1使用工具 6
2.2 40个超级电容的单体性能测试 6
2.2.1实验方案 6
2.2.2实验过程 7
2.2.3实验数据 7
2.2.4超级电容的配组 8
2.2.5自放电速率分析 9
第三章 .超级电容均衡板工作特性测试 11
3.1实验方案 11
3.2实验过程 11
3.3均衡板最高稳定电压分析 11
第四章 .电容模组进行循环充放电测试 12
4.2实验过程 12
4.2.1充电测试 12
4.2.2放电测试： 12
4.3实验数据 12
4.4放电曲线分析 13
第五章 .超级电容连接动力电池模拟实车工作状态测试 14
5.1实验方案 14
5.2实验过程 14
5.3实验数据 14
5.4驱动电压分析 14
第六章 .结论与展望 16
致谢 17
参考文献： 18
第
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
一章.绪论
1.1.课题研究背景与意义
电动汽车作为“绿色”交通工具受到了各国政府的普遍关注，储能技术是
电动车发展的薄弱环节。超级电容由于充电快，容量大、使用寿命长，对环境无污染等优点，成为近年来电动车动力系统开发中备受关注的储能设备之一。超级电容电池是一种新型的大容量储能装置，储能原理方面与电池的唯一区别是：超级电容器（双电层类型的超级电容器）仅依靠物理吸附而不是通过化学反应。超级电容器与电池具有相同的市场，将成为支撑未来移动高科技发展的支柱之一。但是在超级电容器的实际应用中，由于单体超级电容的额定电压很低（一般只有13V），因此，必须通过超级电容器串联组合构成超级电容器模块，才能满足实际应用系统对电压和能量等级的需要。又由于经常需要大电流充放电，因此串联中的各个单体电容器上电压是否一致是至关重要的。如果不采取必要的均压措施，会引起各个单体电容器上电压差别较大，严重影响超级电容器的性能和寿命。但是即使是同一型号规格的超级电容器在电压，内阻，容量等参数上也存在着差异，这将导致串联超级电容器单体上电压值不一致，电容量小的电容器将会出现过压，过压工作将会引起超级电容内部的电解质分解，电容量大的却总会欠冲欠放，最终小容量电容的失效会导致超级电容器组的提前失效。为了保证各单体充分发挥其能量，必须应用好的均衡保护电路，延长超级电容器的使用寿命。
因此，进行单体电容的电压，容量等参数测试，优选性能一致性较好的进行配组，再对构成的电容模组的工作特性进行反复测试，保证满足48V电动汽车的使用要求和安全性，就是本课题研究的主要目的。
1.2超级电容器发展现状
目前，美国、欧洲和日本都在积极开展超级电容相关的研究开发工作。其中主要的生产企业有：美国的Maxwell公司，俄罗斯的Econd公司，Elit公司，韩国的NESS公司、KORCHIP公司、NUINTEK公司等。美国Maxwell公司的PC列产品体积小，内阻低，产品一致性好，串并联容易，单价格较高，日本的NEC公司，松下公司，Tokin公司均有系列超级屯容器产品其产品多为圆柱体形，规格较为齐全，适用范围广，在超级电容器领域占有较大市场份额；俄罗斯ECOND公司对超级电容器已有25年的研究历史，该公司代表着俄罗斯的先进水平，其产品以大功率超级电容器产品为主，适用于作动力电容。
出于节约能源和环境保护，以及打破国外技术垄断，创造经济收益的因素考虑，我国从九十年代开始研制超级双电层电容器。目前，国内厂商大多生产液体双电层电容器，主要的企业有上海奥威公司，北京集星公司，锦州富辰公司，锦州锦荣公司，石家庄高达公司，北京金正平公司，锦州凯美公司，大庆振富公司，江苏双登公司，哈尔滨巨容公司，南京集华公司等十多家。其中以锦州富辰公司规模最大，其主要生产钮扣型和卷绕型超级电容器，上海奥威公司技术和产品性能领先。国内超级电容产品虽然在工艺和部分产品性能上不及国外司，但差距正逐步减小，特别是在绕线和大型超级电容上部分性能超出。
1.3 课题研究内容
目前，由于传统内燃机汽车对当下稀缺能源的极大消耗以及尾气大量排放对于环境的严重污染，电动汽车的发展成为如今的必然趋势。而容量大充电快，使用寿命长，使超级电容成为了电动汽车的主要储能设备之一。但超级电容额定电压低，必须通过超级电容器串联组合构成超级电容器模块，才能满足实际应用系统对电压和能量等级的需要。又由于经常需要大电流充放电，因此串联中的各个单体电容器上电压是否一致是至关重要的。所以我们对超级电容的单体性能和模组性能进行了如下分析：
超级电容单体性能，充放电率
超级电容12V模组性能，充放电率
超级电容48V模组性能，充放电率
MAXWELL均衡板工作特性
超级电容与动力电池连接后模拟实车工作状态的测试
.超级电容的性能测试
2.1使用工具
Protek D470 汽车高级数字万用表
DC电压量程：4V1000V。测量精度：±（2%+5读数）
用途：测量单体电容和电容模组的电压
爱德森电动车充电器
型号：SP7048V
输入：～220V,50HZ,130W
输出:59V，1.8A
用途：给超级电容恒流充电
2.2 40个超级电容的单体性能测试
2.2.1实验方案
为了超级电容配组成模块，必须保证模组里单体超级电容的性能一致性。为了达到这一目的，设计了超级电容的充放电测试，通过长时间的监测，得到电容的数据，进行电容充放电率的计算，从而分析40个超级电容的性能。
2.2.2实验过程
用数字万用表测量每个电容的电压，并记录数据。
2.2.3实验数据
详细数据见附表A
说明：有两个超级电容损坏，始终无法充电，故实测得38组数据。
根据以上超级电容放电过程测得数据计算出超级电容的平均放电速率（按照电压下降由慢到快的顺序），见表21。
目 录
第一章.绪论 4
1.1.课题研究背景与意义 4
1.2超级电容器发展现状 5
1.3 课题研究内容 5
第二章 .超级电容的性能测试 6
2.1使用工具 6
2.2 40个超级电容的单体性能测试 6
2.2.1实验方案 6
2.2.2实验过程 7
2.2.3实验数据 7
2.2.4超级电容的配组 8
2.2.5自放电速率分析 9
第三章 .超级电容均衡板工作特性测试 11
3.1实验方案 11
3.2实验过程 11
3.3均衡板最高稳定电压分析 11
第四章 .电容模组进行循环充放电测试 12
4.2实验过程 12
4.2.1充电测试 12
4.2.2放电测试： 12
4.3实验数据 12
4.4放电曲线分析 13
第五章 .超级电容连接动力电池模拟实车工作状态测试 14
5.1实验方案 14
5.2实验过程 14
5.3实验数据 14
5.4驱动电压分析 14
第六章 .结论与展望 16
致谢 17
参考文献： 18
第
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
一章.绪论
1.1.课题研究背景与意义
电动汽车作为“绿色”交通工具受到了各国政府的普遍关注，储能技术是
电动车发展的薄弱环节。超级电容由于充电快，容量大、使用寿命长，对环境无污染等优点，成为近年来电动车动力系统开发中备受关注的储能设备之一。超级电容电池是一种新型的大容量储能装置，储能原理方面与电池的唯一区别是：超级电容器（双电层类型的超级电容器）仅依靠物理吸附而不是通过化学反应。超级电容器与电池具有相同的市场，将成为支撑未来移动高科技发展的支柱之一。但是在超级电容器的实际应用中，由于单体超级电容的额定电压很低（一般只有13V），因此，必须通过超级电容器串联组合构成超级电容器模块，才能满足实际应用系统对电压和能量等级的需要。又由于经常需要大电流充放电，因此串联中的各个单体电容器上电压是否一致是至关重要的。如果不采取必要的均压措施，会引起各个单体电容器上电压差别较大，严重影响超级电容器的性能和寿命。但是即使是同一型号规格的超级电容器在电压，内阻，容量等参数上也存在着差异，这将导致串联超级电容器单体上电压值不一致，电容量小的电容器将会出现过压，过压工作将会引起超级电容内部的电解质分解，电容量大的却总会欠冲欠放，最终小容量电容的失效会导致超级电容器组的提前失效。为了保证各单体充分发挥其能量，必须应用好的均衡保护电路，延长超级电容器的使用寿命。
因此，进行单体电容的电压，容量等参数测试，优选性能一致性较好的进行配组，再对构成的电容模组的工作特性进行反复测试，保证满足48V电动汽车的使用要求和安全性，就是本课题研究的主要目的。
1.2超级电容器发展现状
目前，美国、欧洲和日本都在积极开展超级电容相关的研究开发工作。其中主要的生产企业有：美国的Maxwell公司，俄罗斯的Econd公司，Elit公司，韩国的NESS公司、KORCHIP公司、NUINTEK公司等。美国Maxwell公司的PC列产品体积小，内阻低，产品一致性好，串并联容易，单价格较高，日本的NEC公司，松下公司，Tokin公司均有系列超级屯容器产品其产品多为圆柱体形，规格较为齐全，适用范围广，在超级电容器领域占有较大市场份额；俄罗斯ECOND公司对超级电容器已有25年的研究历史，该公司代表着俄罗斯的先进水平，其产品以大功率超级电容器产品为主，适用于作动力电容。
出于节约能源和环境保护，以及打破国外技术垄断，创造经济收益的因素考虑，我国从九十年代开始研制超级双电层电容器。目前，国内厂商大多生产液体双电层电容器，主要的企业有上海奥威公司，北京集星公司，锦州富辰公司，锦州锦荣公司，石家庄高达公司，北京金正平公司，锦州凯美公司，大庆振富公司，江苏双登公司，哈尔滨巨容公司，南京集华公司等十多家。其中以锦州富辰公司规模最大，其主要生产钮扣型和卷绕型超级电容器，上海奥威公司技术和产品性能领先。国内超级电容产品虽然在工艺和部分产品性能上不及国外司，但差距正逐步减小，特别是在绕线和大型超级电容上部分性能超出。
1.3 课题研究内容
目前，由于传统内燃机汽车对当下稀缺能源的极大消耗以及尾气大量排放对于环境的严重污染，电动汽车的发展成为如今的必然趋势。而容量大充电快，使用寿命长，使超级电容成为了电动汽车的主要储能设备之一。但超级电容额定电压低，必须通过超级电容器串联组合构成超级电容器模块，才能满足实际应用系统对电压和能量等级的需要。又由于经常需要大电流充放电，因此串联中的各个单体电容器上电压是否一致是至关重要的。所以我们对超级电容的单体性能和模组性能进行了如下分析：
超级电容单体性能，充放电率
超级电容12V模组性能，充放电率
超级电容48V模组性能，充放电率
MAXWELL均衡板工作特性
超级电容与动力电池连接后模拟实车工作状态的测试
.超级电容的性能测试
2.1使用工具
Protek D470 汽车高级数字万用表
DC电压量程：4V1000V。测量精度：±（2%+5读数）
用途：测量单体电容和电容模组的电压
爱德森电动车充电器
型号：SP7048V
输入：～220V,50HZ,130W
输出:59V，1.8A
用途：给超级电容恒流充电
2.2 40个超级电容的单体性能测试
2.2.1实验方案
为了超级电容配组成模块，必须保证模组里单体超级电容的性能一致性。为了达到这一目的，设计了超级电容的充放电测试，通过长时间的监测，得到电容的数据，进行电容充放电率的计算，从而分析40个超级电容的性能。
2.2.2实验过程
用数字万用表测量每个电容的电压，并记录数据。
2.2.3实验数据
详细数据见附表A
说明：有两个超级电容损坏，始终无法充电，故实测得38组数据。
根据以上超级电容放电过程测得数据计算出超级电容的平均放电速率（按照电压下降由慢到快的顺序），见表21。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/1398.html
