超级电容应用电路

第４２卷第１１期　２００８年１１月　西　安　交通　大　学　学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＸＩ　ＡＮ　ＪＩＡＯＴＯＮＧ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　Ｖｏ１．４２　Ｎｏ１１　ＮＯＶ．２００８　

超级电容在电动车中的应用研究　

曹秉刚，曹建波，李军伟，续慧，许鹏　（西安交通大学电动车研究开发中心，７１００４９，西安）　

摘要：介绍了超级电容的机理与特点，概述了国内外超级电容在电动车中的应用研究现状，通过分　

析比较超级电容在电动车中应用的拓扑结构及控制策略，设计了一种新型的超级电容一蓄电池复合　

电源电动车控制系统（包括一个双向ＤＣ／ＤＣ变换器和一个三相全桥逆变器）．实验结果表明，该复　

合电源电动车能兼顾蓄电池和超级电容的优点，可以更好地满足电动车启动和加速性能的要求，并　

能提高电动车制动能量回收的效率，增加续驶里程．以超级电容为惟一能源的电动车可以作为固定　

线路车使用，但配套设施还需要完善，所以发展趋势并不乐观．　

关键词：电动车；超级电容；复合电源　中图分类号：Ｕ４６９．７２　文献标志码：Ａ文章编号：０２５３—９８７Ｘ（２００８）ｌｌ一１３１７—０６　

Ｕｌｔｒａｃａｐａｃｉｔ０ｒ　ｗｉｔｈ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｔｏ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　

ＣＡ（）Ｂｉｎｇｇａｎｇ，ＣＡＯ　Ｊ　ｉａｎｂｏ，ＬＩ　（Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ，　Ｊｕｎｗｅｉ，ＸＵ　Ｈｕｉ，ＸＵ　Ｐｅｎｇ　Ｘｉ　ａｎ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ　ａｌｌ　７１００４９，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｕｈｒａｃａｐａｃｉｔｏｒ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｕｌｔｒａｃａｐａｃｉｔｏｒ　

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｔａｔｕｓ　ｉｎ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ（ＥＶ）ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ　ｉｓ　ｏｕｔｌｉｎｅｄ．Ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｏｆ　ｕｌｔｒａｃａｐａｃｉｔｏｒ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ＥＶｓ。ａ　ｎｏｖｅｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｕｌｔｒａｃａｐａｃｉｔｏｒ～ｂａｔ—　

共3页第1页BW6101超级电容保护芯片应用指南BW6101超级电容保护芯片是专门针对超级电容串联模组的电容单体过压保护而设计的一款高性能、低价格芯片，此芯片应用简单，性能可靠，可以替换原有的TL431、XC61C及其它的分立元件方案，电路简单，外围器件小，电压精度高，是一款专门为超级电容保护而研发的专门芯片。 BW6101采用高精度内部电压基准，确保保护电压精度在1%以内，内置功率管可以提供大电流泄放能力，在没有外部扩流管的条件下，可以提供200mA的电流泄放能力，如果需要大电流泄放保护，可以采用外部增加扩流MOS管，最大泄流能力可以达到几安培甚至几十安培，满足大容量法拉电容模组保护要求。 BW6101采用SOT23-5封装，器件体积小，集成度高，外围器件少，可以满足高密度安装要求，极大地降低应用成本，提高了电路可靠性。芯片简介：zSOT23-5封装z高精度电压基准：1% z电压保护泄放能力强z具有LED报警输出功能z芯片体积小，便于高密度安装z功耗极低，20uA@2.8Vz可以实现对2.5V与2.7V的电容进行保护

共3页第2页示例1：4只2.7V 10F超级电容串联电路，无外部扩流，电路简单本电路直接采用BW6101芯片内部的功率MOS管作为泄放开关，电路只需要一个芯片+一个功率电阻就可以，电路简洁可靠，集成度高，可以很方便地完成结构紧凑的模组设计，电容保护电压是2.65V，当电容两端的电压大于2.65V时，内部泄放开关打开，通过泄放电阻对下一级电容进行放电，保证电容两端的电压不会过压，芯片同时具有过压LED指示灯，当电容两端的电压大于2.75V时，指示灯会点亮，可以用来对监测模组的工作状态，进一步保证模组的正常工作。

共3页第3页示例2：4只2.7V 100F超级电容串联电路示例：使用MOS管进行外部扩流本示例中，由于2.7V 100F电容容量大，同时需要大电流进行充放电，这时需要更大功率的泄放电路才能更好地保证电容单体不过压，进而保护超级电容模组的工作安全。本示例核心采用BW6101+外部扩流MOS+大功率电阻，由于BW6101内部MOS管可靠地泄放电流为200毫安，所以更大的泄放电流必须由外部来完成，本电路可以允许几安培的泄放电路，如果需要几十安培以上的泄放电流，那么需要更换大功率MOS管及更大功率的电阻。

超级电容 1法拉 3.3v 电容

超级电容是一种电子元件，它具有比普通电解电容更高的电容量和更高的能量密度。1法拉的电容意味着它可以存储1库仑的电荷，而3.3V则是它的工作电压。超级电容通常用于需要瞬时大电流输出或者需要快速充放电的电路中。它们在一些特定的应用中可以替代传统的化学电池，因为它们的寿命更长，充放电速度更快，并且对环境更友好。

从电路设计的角度来看，1法拉的超级电容可以为需要瞬时大电流的电路提供稳定的电源。在一些需要瞬时大功率输出的场合，比如电动车的加速、电子闪光灯的充电等，超级电容可以作为储能装置，提供所需的能量。而3.3V的工作电压意味着它适用于许多低电压电子设备的应用，比如嵌入式系统、传感器等。

此外，超级电容还被广泛应用于一些需要快速充放电的场合，比如回收能量系统、电动车的制动能量回收系统等。由于超级电容具有较低的内部电阻，可以实现快速的充放电过程，因此在这些应用中表现出色。

总的来说，1法拉3.3V的超级电容在电子领域具有广泛的应用前景，特别是在需要瞬时大电流输出或者快速充放电的场合。它在提高电路性能和节能减排方面发挥着重要作用。

超级电容恒流充电电路

超级电容恒流充电电路的设计需要控制充电电流的大小，使得超级电容器可以以恒定的电流进行充电。这种充电方式可以最大限度地减少充电时间，并提高充电效率。在设计超级电容恒流充电电路时，需要考虑以下几个关键因素:

1.充电电流控制:在超级电容恒流充电电路中，需要精确控制充电电流的大小和充电时间，以避免电池过充或欠充。可以通过使用PWM (脉宽调制)控制芯片来实现电流的精确控制。

2.充电电压控制:在超级电容恒流充电电路中，需要将充电电压控制在一定范围内， 以避免电池过压或欠压。可以通过使用电压检测芯片来实现电压的精确控制。

3.充电效率:在超级电容恒流充电电路中，需要尽可能提高充电效率，以减少充电时间和能耗。可以通过优化电路设计和采用高效充电芯片来实现。

4.安全保护:在超级电容恒流充电电路中。需要设置安全保护措施，以避免电池过热或过流。可以通过使用保护芯片或电路来实现安全保护。

总之。超级电容恒流充电电路的设计需要综合考虑充电电流电压、效率、安全保护等因素，以确保超级电容器的正常充放电和延长使用寿命。

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