论文总字数：27610字

摘 要

可再生能源是社会经济发展和人们生活的基础，但随着资源的枯竭、环境压力的沉重和能源需求的扩大，国内外研究者都在研究新型能源，而且已经进行过各种类型能源的研究与开发，并取得了一定的成效。因此，寻找可再生能源已成为未来世界发展之趋势。

超级电容器自出现以来，在全世界需求量迅速扩大，已成为可再生能源领域新的研究方向之一。在我国推广使用超级电容器，不仅能够减少煤炭、石油等能源的消耗，还可以有效地解决汽车尾气污染和各种电池污染等问题。锂离子超级电容器是一种混合型超级电容器，并以充放电速度快，循环寿命长，对环境无污染的特性可以部分替代传统的化学电池，并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途，因此受到国内外科学家的广泛关注。

本文介绍了超级电容器的研究背景、发展现状及前景。在对其基本原理进行详述后，重点研究锂离子超级电容器的性能，即在综合试验平台上对其进行了一系列试验，对其容量特性、内阻特性、充放电倍率特性等进行了分析。我们可以通过试验得出数据，并结合锂离子超级电容本身的结构特点，建立了一种实用的等效电路模型，采用对超级电容组整体建模的方法来估算SOC值。最后熟练运用Matlab/simulink软件进行仿真，在各种情况下验证模型的精确性。所以把仿真模型与试验结果进行对比，可以看出该模型精确度较高，能准确地反映锂离子超级电容器的动态特性。

关键词：锂离子超级电容器 电路等效模型 SOC估算研究

摘要

The Research of Lithium-ion Super Capacitor

Abstract

Energy is basis for the development of society and economy and people's life. But with the gradual depletion of resources, environmental pressures and energy demand, what’s more, in order to meet the needs of consumers, people are studying a new type of energy. They has been developed and applied hybrid power, fuel cell, chemical battery products, and made great progress. Therefore, the research of renewable energy has became the trend of the world development.

Since the emergence of the lithium-ion super capacitor, super capacitor is expanding rapidly in global market, and has become the highlight of the new industry in the field of chemical power. In China, the use of the super capacitor can reduce oil consumption, reduce dependence on oil imports, and effectively solve the problem of pollution of city tail gas and acid battery. Lithium-ion super capacitor is a new hybrid device. It has fast charge and discharge rate, long life, free of pollution and this friendly characteristics can partially replace conventional chemical batteries. lithium-ion super capacitor has great advantage than the traditional chemical batteries in operation, therefore, it has been widely concerned by scientists at home and abroad.

This paper introduces the background, present situation and the prospect of lithium-ion super capacitor. After the introduction of basic theory in detail, we focuses on lithium- ion super capacitor function, that’s carry out a series experiment in comprehensive test platform, and to analyze the capacity, internal resistance, charge and discharge rate characteristics. Through obtaining the actual test data, and combining with structural characteristics of lithium-ion super capacitor itself, we should set up a practical equivalent circuit model, use the super capacitor group as a whole modeling method to estimate the state of charge. At last, the accuracy of the model is verified by Matlab/simulink model. Therefore, the experimental results show that the model has the higher accuracy and can reflect the dynamic characteristic of the lithium-ion super capacitor accurately.

Key words: Lithium-ion super capacitor; Equivalent circuit model; SOC estimation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 锂离子超级电容器的研究背景 1

1.2 锂离子超级电容器的现状 2

1.2.1 国内外锂离子超级电容器的介绍及应用 2

1.2.2 锂离子超级电容器面临的问题 4

1.3 锂离子超级电容器的应用前景 5

1.4 本文主要研究内容 6

第二章 锂离子超级电容器的原理及性能分析 8

2.1 锂离子超级电容器的基本原理 8

2.2 锂离子超级电容器的分类 10

2.3 锂离子超级电容器的主要性能参数 11

2.4 本文的测试平台和研究对象的简介 14

2.4.1 测试平台的简介 14

2.4.2 研究对象的简介 14

2.5 锂离子超级电容器的性能研究 15

2.5.1 内阻特性 15

2.5.2 容量特性 16

2.5.3 充放电效率特性 17

2.5.4 放电倍率特性 18

2.5.5 单体的一致性 18

2.6 本章小结 19

第三章 锂离子超级电容器的建模及模型分析 20

3.1 基于物理结构的模型 22

3.2 基于外部表征的电气特性的模型 23

3.2.1 经典模型 23

3.2.2 梯形模型 25

3.3 基于动态结构的模型 25

3.3.1 三支路模型 25

3.3.2 三支路模型的改进模型 27

3.4 基于阻抗特性的模型 27

3.5人工神经网络模型 29

3.6本章小结 29

第四章 锂离子超级电容模型的仿真及实验验证 31

4.1 锂离子超级电容的等效模型 31

4.2 锂离子超级电容的数学模型 34

4.3 锂离子超级电容的simulink 模型与仿真 36

4.3.1 锂离子超级电容的simulink 模型 36

4.3.2 锂离子超级电容simulink 模型的仿真 36

4.4本章小结 39

第五章 总结与展望 40

参考文献 41

致 谢 44

第一章 绪论

1.1 锂离子超级电容器的研究背景

社会经济迅速发展的同时，也伴随着人口的急剧增长、资源的逐渐枯竭，生态环境的不断恶化，人们对新能源的依赖更加紧迫。而锂离子超级电容器不但具有充放电速度快，寿命长的特性，而且不会污染环境，正因为如此，它可以代替传统的化学电池。所以世界上各个国家都积极地研究与开发锂离子超级电容器。

请支付后下载全文，论文总字数：27610字