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超级电容的数学模型|电车混合动力技术

时间:2023-10-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:超级电容的原理分析主要用图3-3所示的简化模型,在超级电容的储能应用中,也称此模型为经典模型。在额定电压情况下,超级电容器中所储存的能量达到最大值。超级电容器中可用的能量也可用其能量状态来表示。

超级电容的数学模型|电车混合动力技术

超级电容的原理分析主要用图3-3所示的简化模型,在超级电容的储能应用中,也称此模型为经典模型。

图中,超级电容器等效为一个理想电容器C与一个较小阻值的电感(等效串联阻抗RS,一般为几毫欧)串联,同时与一个较大阻值的电阻(等效并联阻抗RL)相并联的结构。RS模拟热损失和充放电过程中电压的损失突变,RL模拟自放电的渗漏

超级电容器的数学模型包括一个主要参数:电容量(其电位Vc)、串联阻抗Rs绝缘材料的漏电阻R1

超级电容器的申位可表示为

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图3-3 超级电容简化电路模型

电流iL可表示为

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由式(3-3)和式(3-4)可得

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其解析解为

978-7-111-53323-8-Chapter03-10.jpg(www.xing528.com)

在放电期间,超级电容器的端电压可表示为

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超级电容的充放电功率

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超级电容器储存的能量为

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式中 VC为超级电容器单元的电压。

在额定电压情况下,超级电容器中所储存的能量达到最大值。

超级电容器中可用的能量也可用其能量状态(SOE)来表示。SOE被定义为其端电压为VC时的能量与全充电电压VCR时对应能量的比值,即

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超级电容器在使用过程中寿命是应该要考虑到的一个重要方面,所以工作电压必须在[VminVmax]之间,它的容量可南其容量状态(SOC)来表示,定义式为

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