一种新型恒功率超级电容器快速充电机设计

一种新型恒功率超级电容器快速充电机设计

一种新型恒功率超级电容器快速充电机设计

 研究了超级电容快速充电方法，分析了恒功率快速充电的原理，并通过比较恒电流
和恒功率两种方法，证明了恒功率充电更有利于实现快速充电。根据恒功率充电原理，
制作了快速充电样机。实验表明该样机电路稳定，能够实现快速充电要求，具有良好的
实用前景。

　　传统蓄电池电源系统的电池记忆效应差、容量下降及充电时间过长是长久以来一直
存在的问题，而这些问题可使用超级电容来解决。超级电容是一种极大程度上模拟了电
容的电压特性曲线且具有非常高的容值的新型能源器件，目前已有万法拉级的超级电容
单体。超级电容无充放电记忆效应，允许上百万次充放电而不会有任何容量上的损失。
此外，超级电容具有极低的等效串联电阻（ESR），这一特性使得超级电容可以大电流充
放电，其额度远超过当前最好的电池。低ESR和几乎没有电流限制的特性使得超级电容对
充电系统表现出“假短路”，这给系统集成带来了挑战。为了解决这个问题，需要针对超
级电容的特性寻找新的充电方式。与电池不同，超级电容可以同样的额度充电和放电，
对能量回收系统(如传动系统的动态刹车)非常有用。

1 系统设计理论分析

　　由于RC时间常数太大，线性稳压器对超级电容充电效率极低。由于超级电容具有较
低的等效串联电感，使得开关模式充电电路的运行稳定。由于超级电容可以承受大电流
的特性，恒流充电或者恒功率充电是较好的充电方式。

　　1.1 超级电容充电模型

　　参考文献[1]比较了不同应用场合下的不同的超级电容模型。由于本系统是设计超级
电容充电机，因此需要采用超级电容的充电模型。它由阻性部分等效电阻ESR和容性部分
电容C串联而成，表征了超级电容的充放电特性。

　　超级电容的电压时间特性曲线由容性和阻性两部分组成。容性部分代表了超级电容
能量改变导致的电压改变；阻性部分代表了超级电容ES