超级电容器的应用

需要一个 5.5 伏、1.5 法拉的超级电容器作为电子电路的能量存储备用设备。如果超级电容器由单个 2.75v、0.5F 电池制成，请计算所需的电池数量和阵列布局。

超级电容电压

因此，该阵列将具有两个串联的 2.75v 电容器单元，以提供所需的 5.5v。

然后阵列将总共有六个单独的列，由两行六列组成，从而形成一个具有 6 x 2 阵列的超级电容器，如图所示。

6×2 超级电容阵列

超级电容能源

与所有电容器一样，超级电容器是一种能量存储设备。电能以电荷的形式存储在其板之间的电场中，并且由于这种存储的能量，两个板之间存在电位差，即电压。在充电过程中（电流从连接的电源流过超级电容器），电能存储在其极板之间。

超级电容器充电后，电流停止从电源流出，超级电容器端电压等于电源电压。因此，充电的超级电容器将存储这种电能，即使在从电压源上移除时也是如此，直到需要它作为能量存储设备。

放电时（电流流出），超级电容器将储存的能量转变为电能，为连接的负载供电。那么超级电容器本身不消耗任何能量，而是根据需要储存和释放电能，储存在超级电容器中的能量的量与电容器的电容值成正比。

如前所述，存储的能量与电容C和两端电压V的平方成正比。

储存在超级电容器中的能量

其中：E是以焦耳为单位存储的能量。然后对于上面的超级电容器示例，阵列存储的能量为：

电能储存在我们的超级电容器中

那么我们的超级电容器可以存储的能量是 22.7 焦耳，这初是由 5.5 伏充电电源提供的。这种储存的能量在电解质电介质中仍然可以作为电荷使用，当连接到负载时，超级电容器的全部 22.69 焦耳能量都可以作为电流使用。显然，当超级电容器完全放电时，储存的能量为零。

然后我们可以看到，理想的超级电容器不会消耗或耗散能量，而是从外部充电电路获取电能，将能量储存在其电解质场中，然后在向负载供电时返回储存的能量。

在我们上面的简单示例中，超级电容器存储的能量约为 23 焦耳，但由于具有大电容值和更高的额定电压，超级电容器的能量密度可以非常大，使其成为理想的能量存储设备。

事实上，额定值达到数千法拉和数百伏特的超级电容器现在被用于混合动力电动汽车（包括方程式）作为再生制动系统的固态能量存储设备，因为它们可以在制动和制动过程中快速发出和接收能量。之后加速。超级电容器也用于可再生能源系统，以取代铅酸电池。