率优势又像电池一样具有较大电荷储存能力,单体的容量目前已经做到万法拉级。同时，超级电容还具有循环寿命长、功率密度大、充放电速度快、高温性能好、容量配置灵活、环境友好免维护等优点。自1957年美国人Becker发表第一篇关于超级电容的专利以来，超级电容的应用范围越来越广：在直流电气化铁路供电、UPS等应用方向进行研究，目前已开发出了50kVA和80kVA的实验样机；利用超级电容器配合蓄电池作为辅助动力源，促进汽车的能源回收，提高能源利用率，并出现了超级电容混合动力汽车[5]。随着超级电容性能的提升，它将有望在小功耗电子设备、新能源利用以及其他一些领域中部分取代传统蓄电池。

超级电容储能模块的设计

由于超级电容的放电不完全，存在最低工作电压，所以单体超级电容的能量为，其中C为超级电容的单体电容量，为单体超级电容充电完成的电压值。

超级电容器单体储存能量有限且耐压不高，需要通过相应的串连并联方法扩容，扩大超级电容的使用范围。而通过相应的DC-DC芯片可以提高超级电容的最低工作电压。假设超级电容以m个串联，n组并联的方式构成。

其中，为芯片的最低启动电压。故超级电容阵列的能量总输出为，为超级电容的总能量。

本文采用SU2400P-0027V-1RA超级电容，具有较高的功率比、能量比和较低的等效串联电阻（ESR（DC/)

=1mQQ)。为了构成替代12V蓄电池的超级电容模块，我们采用8个2400F/2.7V的电容构成模块，采用4个超级电

容单体串联，两组并联的方式构成，超级电容器的特性，如功率密度、能量密度、储能效率、循环寿命等，取决于器件内部的材料、结构和工艺，器件并联或串联不会影响其特性[6]。其等效串联内阻其中，为串联器件数，为并联支路数。

超级电容器组的等效电容为：

故超级电容阵列的等效内阻和等效电容为，

将超级电容模块的容量与蓄电池的容量参数的比较，由

得到对应于蓄电池安时数的超级电容阵列容量为，其中Umin为相应的芯片的最低启动电压。
相关电路的设计

电路的总体构图，它包括充电电路、超级电容储能模块和工作放电电路等部分组成，其设计流程图。

充电电路

把超级电容等效为一个理想电容器C；与一个较小阻值的电阻（等效串联阻抗，）相串联，同时与一个较大阻值的

电阻（等效并联阻抗，）相并联的结构。

超级电容可以进行大电流充电，但是由于串联等效电阻的存在，采用过大电流充电时，超级电容的充电效率会有一定程度的降低，因此需要考虑充电电流对超级电容的工作效率的影响。采用恒流充电时，，Is为恒流充电电流值，则表示超级电容器端电压，表示超级电容器内储存电荷所决定的电容电压其中=0V，为超级电容的初电压，表示在等效串联电阻Res上的压降。