1.算法描述
超级电容器（supercapacitor,ultracapacitor），又叫双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，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。超级电容器是一种新型绿色环保的储能器件（活性炭），其具有效率极高、高电流容量、电压范围宽、使用温度范围广、回卷使用寿命长、工作寿命长、免维护易保养、整合简单、底成本等优越的特性，具有很广阔的发展前景。
超级电容器是介于蓄电池和传统静电电容器之间的一种新型储能装置，它是一种具有超级储电能力、可提供强大脉冲功率的物理二次电源。超级电容器主要利用电极/电解质界面电荷分离所形成的双电层，或借助电极表面快速的氧化还原反应所产生的法拉第准电容来实现电荷和能量的储存。
超级电容电池是由电极、集电板、隔膜及电解液组成，如图 所示。电极材料与集电板之间要紧密相连，以减小接触电阻；隔膜应满足具有尽可能高的离子电导和尽可能低的电子电导的条件，一般为纤维结构的电子绝缘材料。电解液的类型根据电极材料的性质进行选择。由于超级电容器单体工作电压不高，一般只有1V-4V，其中常用的单体超级电容电压规格一般是2.7V，而在实际应用中常需要16V、48V、54V、75V、125V或更高的电压才能满足这些设备的使用。这些设备多数为风力发电、汽车HEV、军用启动电源及微电网设备等，为了满足这些设备的使用要求，超级电容模组就应运而生了。
超级电容模组就是将多个超级电容器单体串联，配合电压均衡和放电稳压系统，用铝合金外壳组合而成的一个新型能量包。超级电容模组的诞生，弥补了铅酸电池等储能器件的缺陷，超级电容模组的工作温度范围为-40~65℃间，决了铅酸电池在室外寒冷条件下使用效率大大降低的问题；而且超级电容模组不但具备了超级电容单体的所有特性，同是还具备了可状态监控功能，能更好的实现免维护易保养；
控制超级电容器的放电：超级电容器的电阻阻碍其快速放电，超级电容器的时间常数τ在1~2s，完全给阻-容式电路放电大约需要5τ，也就是说如果短路放电大约需要5~10s。（由于电极的特殊结构它们实际上得花上数个小时才能将残留的电荷完全放干净）
放电的控制时间：
超级电容器可以快速充放电，峰值电流仅受其内阻限制，甚至短路也不是致命的。实际上决定于电容器单体大小，对于匹配负载，小单体可放10A，大单体可放1000A。另一放电率的限制条件是热，反复地以剧烈的速率放电将使电容器温度升高，最终导致断路。
1、充电过程
超级电容充电过程如图 所示。
充电时，电子通过外加电源从正极流向负极，同时，正负离子在固体电极上电荷引力的作用下从溶液体相中分离并分别移动聚集到两个固体电极的表面，形成双电层；充电结束后，电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定，在正负极间产生相对稳定的电位差
2、放电过程
超级电容放电过程如图 所示。
在放电时，电子通过负载从负极流到正极，在外电路中产生电流，正负离子从电极表面被释放进入溶液体相呈电中性。这种储能原理允许大电流快速充放电，其容量大小随所选电极材料的有效比表面积的增大而增大。双电层的厚度取决于电解液的浓度和离子大小。
目前超级电容器被广泛应用到新能源汽车中，用作起动、制动、爬坡时的辅助动力。汽车频繁的起步、爬坡和制动造成其功率需求曲线变化很大，在城市路况下更是如此。一辆高性能的电动汽车的峰值功率与平均功率之比可达16 : 1，但是这些峰值功率的特点是持续时间一般都比较短，需要的能量并不高。对于纯电动、燃料电池和串联混合动力汽车而言，这就意味着要么汽车动力性不足，要么电压总线上要经常承受大的尖峰电流，这无疑会大大损害电池、燃料电池或其他辅助动力装置的寿命。如果使用比功率较大的超级电容器，当瞬时功率需求较大时，由超级电容器提供尖峰功率，并且在制动回馈时吸收尖峰功率，那么就可以减轻对电池、燃料电池或其他辅助动力装置的压力，从而可以大大增加起步、加速时系统的功率输出，而且可以高效地回收大功率的制动能量，这样做还可以提高电池的使用寿命，改善其放电性能。
2.仿真效果预览
matlab2022a仿真结果如下：
3.MATLAB核心程序
标签：simulink,电容,充放电,储能,超级,放电,Supercapacitor,电容器,电极 From： https://www.cnblogs.com/51matlab/p/17338777.html