超级电容原理与应用

课题章节 任务1超级电容原理与应用 课型 专业课 课时 2 教具学具 电教多媒体教室、资源库、 设施 1. 能够描述电容的作用； 知识 教学2. 知道电容与超级电容的不同点； 点 3. 能理解超级电容的基本结构与工作原理。 能力 培养1. 能够正确使用超级电容充放电原理实训板； 教 学 目 2. 能够通过超级电容充放电原理实训板实操掌握其原理。 点 标 德育 渗透万事开头难，做人事事情，从开头就要做好 点 重点 教学 重点 难点 难点 超级电容的基本结构与工作原理 超级电容的基本结构与工作原理 学法引导 讲授法、讨论法；通过系统介绍引发学生兴趣，给出资料学生获取信息，然 后应用所获信息解决问题 教学内容 更新、补 充、删增加近年来的新知识及新的发展动态，删除过时信息 节 参考资料 课后体会 教与学互动设计 教师活动内容 学生活动内容 了解课程要求，德 考试：60% 育要求，了解课程 定位 2分钟 时间 课程介绍： 课堂：20% 作业（课堂笔记）：20% 学习目标： 1. 能够描述电容的作用； 2. 知道电容与超级电容的不同点； 3. 能理解超级电容的基本结构与工作原理。 4.能够正确使用超级电容充放电原理实训板； 5.能够通过超级电容充放电原理实训板实操掌握其原理。 明确学习目标，确 定学习任务 3分钟 学习任务描述： 近几年来超级电容是发展比较迅速的一种新型储能装置，广泛应用在新 能源汽车制动能量回收系统中。新能源汽车在制动或减速的过程中，通过电 机将汽车动能转换成电能，并储存在超级电容内。汽车重新起步或加速时， 超级电容和动力电池同时对电机供电。 本实训通过搭建电路，认识超级电容特性充放电过程，学习超级电容的 原理以及其特性，并通过规范的操作，养成良好的职业素养。 知识讲授： 知识链接1:电容的认知 结合教材及教师展 5分钟 电容，电容器的俗称，是电子电力领域中不可缺少的电子兀件，主要用 于电源滤示的资料理解电容 波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。最常见的结构 就是两块平行金属板，两块金属板（一般被称之为极板）之间不导通，极板 之间的绝缘材料可以是空气、油等绝缘物。 冋时，电容也是表征电容器储存电荷能力的物理量， 单位是法拉（F） 知识链接2:电容的充放电过程 充电过程：电容与直流电源相接，电路中有电流流动，两块极板分别获 得数量相等、正负相反的电荷量。电容正在充电过程中，其两端的电压 Uc逐 一般记为C,国际 渐增大。一旦电容两端电压 Uc与电源电压U相等，充电完成，此时电路中的 电流停止流动，电路可视为为开路。 放电过程：电容与电源断开，并连接到电阻，电容通过电阻 Rd进行放电， 两块板之间的电压将会逐渐下降为零， 结合电容充放电过 程动画讲解 5分钟 Uc = 0。 知识链接3:超级电容的结构原理 超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置， 通过极化

通过超级电容模型 图

电解质来储能，允许大电流快速充放电。超级电容器由咼比表面积 的多孔电极材料、集流体、多孔性电池隔膜及电解液组成。

当超级电容器接通电源后，在电场力的作用下，吸引电解液中的阴离子 向正极聚集，同时正极电解液中的阳离子向负极聚集，各自在正负极板上形 成间隔非常小的离子层。放电时，正负离子离开固体电极的表面，返回电解 液本体。 知识链接4:超级电容与一般电容的区别

电容器是一种储存电荷的 “容器”，需要在外加电压的作用下才能储存电 荷。不冋的电容器在相冋大小的电压作用下，储存的电荷量也可能不相冋。 超级电容器的电容大，储存电荷量的能力大，都以法拉（

F）为单位。其次，

片展示结构

5分钟

超级电容器的充电速度快， 充电10秒〜10分钟可达到其额定容量的 95鳩上。 循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达数万次，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%

知识链接5:超级电容在新能源汽车上的应用

超级电容充电快、耐充电、能量转换效率咼，冋时存在咼自放电的特性， 完全可以作为新能源汽车的储能装置。

其中最为丰硕的领域当属新能源客车，

结合具体的应用讲 解

5分钟

。

宇通、金龙、金旅、海格、中车等知名企业纷纷将超级电容成功应用于新能 源客车。 超级电容在新能 源汽

在新能源客车领域，超级电容器最为广泛的应用是城市混合动力客车制 动能量回车上的应用 收系统。由超级电容器模块组成的制动能量回收系统能够吸收并存 储车辆在制动时产生的全部动能，

从而使车辆节省油耗，减少排放。

当客车启动或加速时将这些能量释放出来，

技能训练：

一、 技能训练项目

本次的实训项目为超级电容原理与应用的实训 二、 实训组织 1、 6-7人一组

2、 实习、学习指导（教师分工）

教师负责实训室进行操作示范，指导完成相关学习任务 三、 使用设备

超级电容充放电原理实训板、可调电压锂电池模块、万用表、连接导线】 四、 实施步骤

1.实训积木板的认知

2、 实训设备检查与准备 3、 识读电路图 4、 电路搭建及验证 （1） 探究超级电容充电过程中，在充电电压不变条件下，超级电容两端电压 与电流的关系。 （2） 探究超级电容放电过程中，超级电容两端电压与电流的关系。 （3） 根据所得数据，绘制放电过程中超级电容的特性图。 五、安全和纪律要求 1、 穿好工作服、讲究仪容仪表 2、 服从安排，遵守纪律，讲究秩序 3、 不允许擅自乱动设备 教师示范、指导 学生分组操作 1课时 教师对学生实训进 行总结 知识考察： 谈谈你对欧姆定律的了解？ 教师提问 学生思考 5分钟 课堂练习与讲评 1、 教师根据授课情况分配练习任务 2、 讲评 学生完成课后习题 练习 5分钟 分钟 作业与预习 1、 作业：教师根据授课情况自定 2、 预习：搜集超级电容有关资料 5分钟