超级电容、电池及DC电机充放电系统Simulink仿真研究

一、理论基础

超级电容电池是指超级电容器与蓄电池相结合的技术电池，超级电容器是介于电容器和电池之间的储能器件，它既具有电容器可以快速充放电的特点，又具有电池的储能特性，被称之为超级电容电池。

1、超级电容充电速度快，充电10秒～10分钟可达到其额定容量的95%以上；循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1~50万次，没有“记忆效应”；大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率≥90%；

2、超级电容，又名电化学电容，双电层电容器、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次；

3、超级电容器结构上的具体细节依赖于对超级电容器的应用和使用。由于制造商或特定的应用需求，这些材料可能略有不同。所有超级电容器的共性是，他们都包含一个正极，一个负极，及这两个电极之间的隔膜，电解液填补由这两个电极和隔膜分离出来的两个的孔隙；

1.超级电容器一阶RC等效电路模型

步骤1>求解超级电容器模型的传递函数

步骤2>传递函数离散化

步骤3>RLS最小二乘参数辨识

二、核心程序

simulink仿真模型如下：

三、测试结果

这里，做两种模式的仿真，一种的普通模式，即模拟MOTOR简单的快速和慢速方式下的充放电情况。其仿真结果如下所示：

从上图的仿真结果可知，当汽车速度较快的时候，电池处于放电状态，且当电池放电到一定程度之后，电容也开始和电池一起进行放电状态。让车速度降低后，电池和电容完成放电状态，并将车速降低的动能吸收回并逐渐充电。

下面，使用车辆行驶速度来进行仿真，不过这个就是模拟个大概变化情况，因为之前截图的那个速度变化，其实有点复杂。

从仿真结果可知，当速度较低的时候，SOC增加，当速度逐渐增加的时候，SOC值下降，说明仿真时正确的。

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