电动汽车驱动系统中的超级电容
超级电容器及其在新能源汽车中的应用
超级电容器，又叫作电化学电容器，已经有 50 多年 的历史，被认为是一种介于普通电容和电池之间的另一 种有潜力的电化学储能元件，其工作原理结构如图 1 所 示。根据储存电能机理的不同，可分为两类[3-4]：一类是 当电极与电解液接触时，由于库仑力、分子间力、原子间 力的作用，使固液界面出现稳定的、符号相反的双层电 荷，由电极与电解液之间形成的界面双层来储存能量的 双电层电容器（Electric Double Layer Capacitor）；另一类 是在电极表面或体相中的二维与准二维空间上，电化学
日本是将超级电容器应用于混合动力新能源汽车
的先驱。近年来，超级电容器是日本新能源汽车动力系 统开发中的重要领域之一。本田燃料电池 - 超级电容器 混合动力车是世界上最早实现商品化的燃料电池轿车， 其第 5 代 FCX 使用了自行开发研制的超级电容器来取 代电池，减少了汽车的质量和体积，使系统效率增加。 FCX 能快速达到较大的输出功率，改善燃料电池车启动 和加速性能，并缩短启动时间。
8）充放电时间非常短。可大电流充放电，使用便 捷；对过充电有一定的承受能力，短时过压不会产生严 重影响；对瞬间高电压或短路大电流具有一定的缓冲能 力，能量系统较为稳定。
但是，超级电容器也有自身一些不足之处，具体表 现如下：能量密度偏低，作为纯电动应用续驶里程太短； 线性放电，使其无法完全放电；自放电较大，长时间放置 电压会很快下降；单体工作电压低，需要较多的数量串 联才能得到较高的工作电压，对单体的一致性要求很 高；价格高。
6.3
充电时间
＞2 h
1～5 h 1～5 min 10-6～10-3 s
放电时间
＞2 h 0.3～3 h 1～5 min 10-6～10-3 s
电动汽车的电池和超级电容
电动汽车的电池和超级电容仿真结果表明，省油的混合动力电动汽车可以设计成使用电池或者超级电容，而这是由两者之间的技术成本和使用年限决定的。
摘要电池和超级电容器在纯电动汽车、充电保持型混合动力汽车和插电式混合动力汽车上的电能存贮单元中应用已经被详细地进行了研究。
对于混合动力汽车而言，内燃机和氢燃料电池的使用时作为初级的替代能源来考虑的。
研究重点是锂电池和碳/双层碳超级电容器作为能量存贮技术非常可能应用在未来汽车上。
这项研究的主要结果如下：1）电池和超级电容器的能量密度和功率密度特点对设计纯电动汽车、充电保持型混合动力汽车和插电式混合动力汽车有着足够的吸引力。
2）持续充电，混合动力汽车引擎动力可以被设计成使用电池或者超级电容器从而使燃油经济性改善50%甚至更好。
3）插电式混合动力汽车可以设计成相对较小的锂电池使有效行程在30-60公里的范围内。
对较长的日常驾驶范围（80-150公里）插电式混合动力汽车燃油经济消耗率可以非常高（大于100mpg），因为绝大部分能量（大于75%）通过电流用于驱动汽车。
4）轻度混合动力汽车可以设计使用一个储能容量75-150Wh的超级电容器。
使用超级电容器时的燃油经济性提升要比使用同质量的电池组高10%-15%这是因为超级电容器的高效率和更高效率的引擎运转。
5）用氢燃料电池供能的混合动力汽车可以使用电池组或者超级电容器作为储能器。
仿真结果表明，在同等车重和道路负载情况下，燃料电池汽车的等效燃油经济性是汽油机汽车燃油经济性的2-3倍。
相比一辆引擎驱动的混合动力汽车，氢燃料电池的等效燃油经济性会是它的 1.66-2倍。
关键词：电池组控制策略燃料电池混合动力汽车改善燃油经济性超级电容器I. 引言为了提高传动系统效率，提供比其他道路交通方式更加节省石油能量，世界各地的汽车公司正在开发混合动力和燃料电池引擎。
这些车辆的动力传动系统利用电动机和电能储存器补充引擎输出或者车辆在加速和巡航时燃料电池的补充以及制动时的能量回收。
超级电容在电动汽车上的应用探讨
辆仿真软件系统 ， 进行 了在典型 的道路环境 （ 驾驶工 况） 的仿 真研究 。仿真结 果表 明： 下 建立 的各驱动 系统的数学 模型正确 ， 该车 的性能也基本 与试验结果相吻合 。
关键词 ： 电动汽车 ； 超级 电容 ； 仿真 ； 驾驶工况
ｄ ｉ１．９ ９ ｊｉ ｎ １０ －２０ ２ １． １０ ９ ｏ：０ ３６ ／．ｓ ．０ ３４ ５ ．０ ２ ０ ．０ ｓ
污染 。如 何把 制动所 消耗 的能 量 回收到 电池 中是一
极化 电极 … 一 极化电极
个能 量管 理 系统 中的关键 。由于蓄 电池充 电是 通过
化 学反应 来 完 成 的 ， 需 时 间较 长 ， 制 动 时 间较 所 但
短， 因而 回收能 量 效 果不 佳 。超 级 电容 是 介 于 蓄 电
池 和 电容器之 间 的一 种 能 量 存储 器 ， 具 有 优 良的 它
图 １ 超 级 电 容 器 工 作机 理
脉 冲充 放 电性 能 和大容 量储 能性 能 。
超 级 电容 是 根 据 电化 学 双 电平 理 论 研 制而 成 的 ， 工作机 理如 图 １ 示 。当 向电极充 电时 ， 于 其 所 处 理 想化 电极状 态 的 电极 表面 电荷将 吸 引周 围电解 质 溶 液 中 的异 性离 子 ， 这些 离子 附 于 电极 表 面形 成 使 双 电荷层 ， 构成 双 电层 电容 。 由于 两 电荷 层 的距 离 非常小 （ 般 在 ０ ５ ａ 以下 ） 加 之采 用 特 殊 电极 一 ． ｍ ，
强大 脉 冲功率 的物理 二 次电源 。超级 电容器结 构形 式 大致分 为两 种 ： 种是 圆柱状 电容 器 ， 一 即把基 片卷
绕起来装进圆形金属外壳内， 这种 电容器适用 于低 电压大电流充放电的情况 ； 另一种是叠层式的， 即将
超级电容器在电动车上的应用
中心议题：超级电容器基本原理与传统电容器、电池的区别解决方案：超级电容器在刹车时再生能量回收在启动和爬坡时快速提供大功率电流现在，城市污染气体的排放中，汽车已占了70％以上，世界各国都在寻找汽车代用燃料。
由于石油短缺日益严重人们都渐渐认识到开发新型汽车的重要性，即在使用石油和其它能源的同时尽量降低废气的排放。
超级电容器功率密度大，充放电时间短，大电流充放电特性好，寿命长，低温特性优于蓄电池，这些优异的性能使它在电动车上有很好的应用前景。
在城市市区运行的公交车，其运行线路在20公里以内，以超级电容为唯一能源的电动汽车，一次充电续驶里程可达20公里以上，在城市公交车将会有广阔的应用前景。
电动汽车属于新能源汽车，包括纯电动汽车，BEV）、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车（FuelCellElectricVehicle，FCEV）三种类型。
它集光、机、电、化各学科领域中的最新技术于一体，是汽车、电力拖动、功率电子、智能控制、化学电源、计算机、新能源和新材料等工程技术中最新成果的集成产物。
电动汽车与传统汽车在外形上没有什么区别，它们之间的主要区别在于动力驱动系统。
电动汽车采用蓄电池组作储能动力源，给电机驱动系统提供电能，驱动电动机，推动车轮前进。
虽然电动汽车的爬坡度、时速不及传统汽车，但在行驶过程中不排放污染，热辐射低，噪音小，不消耗汽油，结构简单，使用维修方便，是一种新型交通工具，被誉为“明日之星”，受到世界各国的青睐。
超级电容器简介超级电容器又称为电化学电容器，是20世纪年代末出现的一种新产品，电容量高达法拉级。
以使用的电极材料来看，目前主要有3种类型：高比表面积碳材料超级电容器、金属氧化物超级电容器、导电聚合物超级电容器。
1基本原理根据电化学电容器储存电能的机理的不同，可以将它分为双电层电容器，EDLC）和赝电容器（Pesudocapaeitor）。
碳基材料超级电容器能量储存的机理主要是靠碳表面附近形成的双电层，因此通常称为双电层电容；而金属氧化物和导电聚合物主要靠氧化还原反应产生的赝电容。
汽车超级电容工作原理
汽车超级电容工作原理
超级电容是一种具有很高的储能密度和能量转换效率的新型储能器件。
它具有很高的功率密度，在工作时仅消耗极小的功率就能存储大量能量，同时超级电容在充放电过程中也没有明显的热效应和化学变化，所以它特别适合作为大功率储能器件。
超级电容被认为是电动汽车最具发展潜力的技术之一，因为它既能提高纯电动汽车的行驶距离和速度，又能提高混合动力汽车的续驶里程和使用效率，而且还能解决纯电动汽车充电时间长、充电不方便等问题。
超级电容作为一种新型储能器件，在一些场合应用很有潜力，但目前尚处于研究阶段。
超级电容是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件，它具有比传统电容器更高的能量密度和比传统电池更快的充放电速度。
超级电容具有极高的功率密度，其功率密度可达到
200~500W/kg，是锂电池（10~30W/kg）的十倍以上。
超级
电容也是一种在极短时间内能够快速充放电的器件，其充电速度与放电速度之比为1:10。
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电动汽车新型超级电容能量管理系统设计
电动汽车新型超级电容能量管理系统设计超级电容和电池组成的能量管理系统兼顾了超级电容的高功率密度及电池的高能量密度的优点,可以更好地满足电动汽车启动和加速性能的要求,提高电动汽车制动能量的回收效率，增加续驶里程。
1 系统总体概述超级电容、电池能量管理系统主要由BLDCM 驱动控制器和双向DC-DC 电路两部分组成，系统框图如图1 所示。
图1 中，L、M1、M2 组成双向DC-DC 电路，VT1～VT6 组成三相逆变器，并采用一个高端负载开关M3，在必要的时候控制母线和蓄电池的通断。
蓄电池母线电压Vin=72 V，超级电容额定参数为165 F/48 V, 无刷直流电机参数为72 V/5.5 kW。
电机运行时，负载开关M3 导通，三相逆变器正常工作，双向DC-DC 不工作，系统能量来自蓄电池；电机能量回馈制动时，母线电压高于蓄电池电压，并通过比较器C1 信号触发关断负载开关M3，双向DC-DC 工作在BUCK 状态，超级电容被充电；电机启动或大转矩输出时，双向DC-DC 工作在BOOST 状态，这种情况一般只持续数十秒。
超级电容能量充足时，能保证BOOST 输出电压高于母线电压，负载开关M3 关断。
如果放电时间过长，由于超级电容不具有恒压特性，随着能量的消耗，其端电压会不断降低，对应BOOST 电路的输出电压也会相应降低。
当输出电压值比母线电压值小时，高端负载开关M3 导通，此时由蓄电池单独为系统供电并关断超级电容部分的双向DC-DC 电路。
2 系统工作原理及控制策略2.1 双向DC-DC 原理本系统采用双向DC-DC 变换器的原因：(1)超级电容端电压和蓄电池电压不匹配；(2)超级电容不具有恒压特性，由于与蓄电池电压特性不一致，不能直接将两者并接在一起。
系统采用的超级电容额定电压为48 V，蓄电池额定电压为72 V，所。
电动汽车驱动中的超容原理及应用
电动汽车驱动系统中的超级电容原理及应用超级电容是一种电化学装置，是介于电池和普通电容之间的过渡部件。
其充放电过程高度可逆，可进行高效率（0.85～0.98）的快速（秒级）充放电。
其优点还包括比功率高、循环寿命长、免维护等。
以前由于超级电容的比能量过低，放电时间太短，难以应用于汽车领域。
随着超级电容技术的迅速发展，目前成为汽车领域研究和应用的新热点。
超级电容不仅适合用作汽车发动机起动、动力转向等子系统的辅助能源，而且还可以与电池、燃料电池等结合用作电动汽车的辅助能源，从而提高电池寿命，弥补燃料电池比功率不足，最大限度的回收制动能量等。
总之，其在汽车领域有十分广阔的应用前景。
超级电容的原理与分类准确的说，超级电容应该叫做电化学电容器（Electrochemical Capacitor）。
它能提供比电解电容器更高的比能量，比电池更高的比功率和更长的寿命。
根据使用电极材料的不同可以把超级电容分为三类：1、使用碳电极的双电层电容器(Double Layer Capacitor，DLC)如图1所示，可以把双电层超级电容看成是悬在电解质中的两个非活性多孔板，电压加载到两个板上。
加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子。
从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器。
图1 双电层超级电容器DLC本质上是一种静电型能量储存方式。
所以双电层电容的大小与电极电位和比表面积的大小有关，因而常常使用高比表面积的活性碳作为双电层电容器的电极材料，从而增加电容量。
例如，活性碳在经过特定的化学处理后，表面积可以达到1000m2/g，从而使单位重量的电容量可达100F/g，并且电容的内阻还能保持在很低的水平。
碳材料还具有成本低，技术成熟等优点。
该类超级电容在汽车上应用也最为广泛。
2、使用金属氧化物电极的超级电容器，原来是指贵金属氧化物RuO2 、IrO2 作为电极的电容器。
通过发生可逆的氧化/还原反应，使电荷在两个电极上发生转移的同时产生吸附电容。
电动汽车的车载能源储存和超级电容技术
电动汽车的车载能源储存和超级电容技术随着环保意识的增强和汽车工业的发展，电动汽车作为替代传统汽车的一种环保选择得到了广泛的关注和应用。
然而，电动汽车的续航里程和充电时间一直是该技术面临的主要挑战。
为了解决这些问题，车载能源储存和超级电容技术得到了广泛的研究和应用。
本文将重点探讨电动汽车中的车载能源储存技术和超级电容技术，并讨论其在未来的应用前景。
一、车载能源储存技术在电动汽车中，能源储存系统起到了存储和释放电能的作用。
常用的车载能源储存技术包括锂离子电池、镍氢电池和超级电容等。
1. 锂离子电池锂离子电池是当前最常用的车载能源储存技术，其具有高能量密度、长循环寿命和较小的体积和重量等优势。
锂离子电池的电压稳定，在高压下运行的能力较强，因此适合用于电动汽车中。
它已经成为目前电动汽车主要采用的能源储存技术。
2. 镍氢电池镍氢电池是另一种常用的车载能源储存技术。
它与锂离子电池相比，具有更好的循环寿命和更低的成本。
然而，镍氢电池的能量密度较低，体积和重量相对较大。
因此，在电动汽车中使用镍氢电池时需要更大的储存空间，这对电动汽车的设计和使用带来了一定的挑战。
3. 超级电容超级电容是一种新兴的车载能源储存技术，它具有高功率密度、长循环寿命和快速充电的特点。
相比于锂离子电池和镍氢电池，超级电容的能量密度较低，不适合长时间储存大量能量。
然而，超级电容可以在短时间内释放大量电能，满足电动汽车的瞬时功率需求。
因此，超级电容与锂离子电池或镍氢电池的组合使用，可以提高电动汽车的整体性能。
二、超级电容技术超级电容技术作为电动汽车中的一种关键能源储存技术，具有巨大的潜力和应用前景。
1. 电介质超级电容的核心部分是电介质，它是超级电容能量存储的关键组成部分。
常用的电介质材料包括活性炭、金属氧化物和纳米孔碳等。
这些材料具有高表面积和较好的电容性能，可以在较小的体积内存储大量的电能，提供高功率输出。
2. 极板材料超级电容的极板材料对其性能和循环寿命有重要影响。
新能源汽车关键零部件的种类与功能介绍
一、电池系统1. 锂离子电池锂离子电池是新能源汽车中最常用的电池类型，具有高能量密度和长寿命的优点。
它能够为汽车提供持久的动力，并且在充电过程中能够较快地充满电。
2. 超级电容器超级电容器是一种能够快速存取并释放储能的电容器，用于在新能源汽车中提供瞬时的动力输出。
它具有高功率密度和长循环寿命的特点，能够有效地提高车辆的加速性能和能量回收效率。
二、电动机系统1. 永磁同步电机永磁同步电机是新能源汽车中常见的电动机类型，它采用永磁材料制成的转子，具有高效率、高功率密度和良好的动力响应特性。
它能够有效地转换电能为机械能，驱动汽车前进。
2. 交流异步电机交流异步电机是一种简单结构、成本较低的电动机，被广泛应用于新能源汽车中。
它具有良好的过载能力和稳定性，能够适应各种工况下的驱动需求。
三、电控系统1. 电控器电控器是新能源汽车中控制电动机工作的重要设备，它能够精确控制电机的转速和输出扭矩，保证车辆在各种驾驶条件下的高效稳定工作。
2. 动力电池管理系统（BMS）BMS是对动力电池进行监测、管理和保护的系统，能够实时监测电池组的电压、温度和状态，并对电池进行均衡管理和安全保护，提高动力电池的安全性和使用寿命。
四、能量回收系统1. 制动能量回收系统制动能量回收系统能够将刹车时产生的动能转换为电能并储存到电池中，提高能源利用率，延长车辆行驶里程。
2. 能量回收制动器能量回收制动器是一种能够将汽车制动过程中产生的动能转化为电能并储存在电池中的装置，通过智能控制能够实现高效率的能量回收。
五、热管理系统1. 散热器散热器是新能源汽车中用于散热的重要部件，能够有效地将电动机、电池和电控器产生的热量散发出去，保持系统稳定工作。
2. 制冷系统制冷系统能够对电池组和电动机进行制冷，保持其在适宜的工作温度范围内，提高系统的工作效率和安全性。
新能源汽车的关键零部件种类繁多，各具特点和功能，它们共同构成了新能源汽车高效、可靠的动力系统和能源管理系统，为新能源汽车的推广和发展做出了重要贡献。
超级电容在混合动力电动汽车中的应用
试验与研究 超级电容在混合动力电动汽车中的应用合肥工业大学机械与汽车学院 张炳力 赵 韩 张 翔 钱立军 [摘要]随着混合动力电动汽车研究的深入,超级电容独特的储能特性正日益受到人们的重视。
本文在介绍超级电容的分类、特性、工作原理的基础上,提出了超级电容和蓄电池一起用于混合动力电动汽车,可以实现制动能量快速回收利用、发动机冷起动等,对混合动力电动汽车研究具有一定的参考价值。
关键词: 混合动力电动汽车 超级电容 制动 能量回收 冷起动1 引言混合动力电动汽车(H yb ird E lectric V eh icle, H EV)是采用传统内燃机和电动机作为动力源,通过热能和电力两套系统开动汽车,达到节省燃料和降低排气污染的目的,具有排量小、速度高、排放好的优点。
各国政府都在加紧研制,美国政府和三大汽车公司实施的PN GV计划,通过3年的论证,混合动力电动系统可在低污染条件下达到百公里油耗仅3L。
日本本田和美国克莱斯勒的产品都已达到技术指标,丰田公司的产品销量超过1000台。
为了在该项技术与国际同步,我国政府也耗资数亿元启动了国家“863”计划电动车重大专项计划,“十五”目标是混合动力电动汽车要达到节省燃料50%,排放下降80%,制动能量回收30%,要想实现上述目标,必须在发动机、电动机、蓄电池等各单元技术,各系统的电控技术上攻关。
近年来,由于超级电容(U ltra Cap acito r)具有快速存储释放能量、适用温度范围宽、寿命长和易于管理等优点,如和其它能量元件(发动机、蓄电池、燃料电池)组成联合体共同工作,可以使系统同时满足动力性、经济性的要求,与其它储能元件单独使用相比具有明显优势,是实现能量回收利用、降低污染的有效途径,国外已开始研究超级电容在汽车驱动系统中的应用。
2 超级电容的分类、特点和工作原理2.1 分类目前国际上生产超级电容主要有欧美和日本的M axw ell、Skeltech、Saft、W ess、Panason ic等几家大公司,按电容器活性物质的储能方式可分为3类:第一类是以活性碳为正、负电极的电双层超级电容(E lectric Doub le L arger Cap acito r,EDL C)。
超级电容器在新能源汽车中的应用研究
超级电容器在新能源汽车中的应用研究超级电容器：新能源汽车的动力宝库超级电容器，这个听起来很高大上的名词，实际上就是能够存储和释放大量电能的一种电子元件，是一种功率密度极高、循环寿命极长的电池储能装置，相比传统电池具有更快的充放电速度和更高的循环寿命优势。
近年来，随着新能源汽车行业的蓬勃发展，超级电容器在其中的应用也日益受到关注和重视。
超级电容器与锂电池的区别超级电容器和锂电池都是储能装置，但它们之间有着本质的区别。
锂电池储存的是化学能，而超级电容器储存的是静电能，这也导致了它们在某些方面的性能差异。
锂电池容量大、能量密度高，在长途驾驶方面有一定的优势；而超级电容器则在瞬间功率输出和快速充放电方面表现更为出色，适合作为辅助动力源。
超级电容器在新能源汽车中的应用场景在新能源汽车中，超级电容器主要应用于动力传递和能量回收系统。
在加速过程中，超级电容器可以提供所需的高功率输出，让汽车可以更快地起步，并且降低电池的压力，延长电池寿命。
在制动时，超级电容器可以回收制动能量，实现能量的再利用，提高整车能量利用效率。
超级电容器还可以作为辅助电源，在启动、爆发加速等瞬间高功率需求的场景下发挥重要作用。
超级电容器的优势与未来发展相比于传统蓄电池，超级电容器具有快速充放电、长循环寿命、高效率、耐高温、低温效果好等诸多优势，使得其在新能源汽车领域有着广阔的市场前景。
随着技术的不断进步，超级电容器的功率密度和能量密度不断提高，成本不断降低，将进一步推动其在新能源汽车中的应用。
未来，超级电容器有望成为新能源汽车动力系统中不可或缺的一部分，为汽车行业注入更多活力。
超级电容器作为新能源汽车中的”能量宝库”，不仅加快了电动汽车的充电速度，提升了整车的性能表现，还为汽车工业的可持续发展提供了新的解决方案。
在未来的新能源汽车时代，超级电容器必将发挥越来越重要的作用，成为行业发展的强大推动力。
超级电容器在新能源汽车中的应用是不可或缺的，它的出现使得汽车动力系统更加多元化和高效化，为车辆提供了更强大的动力支持。
超级电容在新能源汽车领域的应用研究
超级电容在新能源汽车领域的应用研究随着环保理念的普及和科技的不断进步，新能源汽车领域正逐渐发展壮大。
其中，超级电容作为一种非常重要的电子元器件，在新能源汽车的应用研究中也占有着重要的地位。
本文将从超级电容的基本原理、应用场景和发展前景三个方面进行阐述，以期为读者带来一些有价值的信息和思考。
一、超级电容的基本原理首先简单介绍一下超级电容的基本原理。
超级电容，又称超级电容器，是一种新型的能量存储设备，它利用了离子在导电材料中的运动来获得高能量密度和高输出功率。
与传统电池相比，超级电容不会产生化学反应，因此寿命更长、可循环次数更多，而且在充放电过程中能够实现非常高的电能转换效率。
超级电容能够存储的能量量取决于板电极间的距离和与电解质的相互作用。
一般来说，越小的电极间距离和越高的表面积能够存储的能量也越大。
超级电容的电极材料通常采用的是微孔电极材料，这种材料在表面积单位面积上拥有更多的孔洞和裂缝，因此能够存储更多的能量。
二、超级电容在新能源汽车领域的应用场景超级电容在新能源汽车领域的应用场景非常广泛，其中最为重要的是储能系统。
由于新能源汽车一般配备了电池储能系统，因此超级电容往往作为辅助储能系统来使用。
它能够在短时间内向电机提供大量的电能，满足电动汽车启动、爬坡等高功率操作的需求，同时它的快速充放电特性也可以很好地配合电池，实现智能能量管理。
除了储能系统，超级电容在制动能量回收系统和辅助电源系统中也具有重要的应用场景。
在制动能量回收系统中，超级电容能够充分利用制动过程中的能量，把制动出的能量转化为电能储存起来，以供后续使用。
在辅助电源系统中，超级电容能够通过充放电来充当备用电源，以保证汽车在启动和停车过程中，能够稳定运行，同时也能够为汽车的周边设备提供电力支撑。
三、超级电容的发展前景超级电容的应用前景非常广泛。
随着新能源汽车的不断发展，越来越多的汽车厂商开始推广使用超级电容技术，以提高汽车的性能，减少对环境的污染。
超级电容的用途
超级电容的用途超级电容是一种储存和释放电能的装置，由于其具有高能量密度、高功率密度和长寿命等特点，被广泛应用于各个领域。
以下为超级电容的几个主要用途：1. 汽车领域：超级电容可以作为汽车电池的辅助能量储存装置，通过储存和释放电能，可以缓解汽车启动、加速和刹车时电能需求的短暂峰值，减少对电瓶的负荷，延长电瓶的使用寿命。
此外，超级电容还可以用于回收制动能量，当车辆制动时，超级电容可以将制动能量转化为电能进行储存，再利用这部分电能提供给车辆使用，提高能源利用率。
2. 电力系统领域：在电力系统中，超级电容可以用作电力负载瞬变的能量补偿装置，通过储存电能，并在瞬时负载变化时迅速释放电能，以平衡电力系统的总体功率，提高电力系统的稳定性和可靠性。
此外，超级电容还可以用于储能系统的调峰削谷，即在电网负荷峰值时将电能储存起来，在负荷低谷时释放电能，达到平衡供需的目的。
3. 电子设备领域：超级电容具有高速充放电特性，可以作为电子设备中电源管理系统的能量储存装置。
在电子设备需要瞬时高电流输出时，超级电容可以迅速释放储存的电能，提供所需的电流，保证设备的正常运行。
此外，超级电容还可以用于平衡移动设备中的电池荷电和放电过程中的瞬间高电流需求，延长设备的使用时间。
4. 新能源领域：超级电容可以与太阳能电池板、风力发电等新能源发电设备相结合，储存并平衡电能的供给和需求。
在太阳能电池板或风力发电系统中，由于天气或风速等因素的变化，电能的输出会有波动，而超级电容可以作为缓冲器，将多余的电能储存在其中，当需要时再释放电能，保证系统的稳定输出。
5. 工业领域：超级电容可以用于工业机器人和自动化生产线中的高速充放电需求。
在工业机器人的动作控制中，往往需要瞬时高功率输出，超级电容可以满足这样的需求，提高机械设备的效率和准确度。
总之，超级电容作为一种高能量密度、高功率密度和长寿命的电能储存装置，具有广泛的应用前景。
除了上述领域，超级电容还可以应用于电动车、可再生能源储能系统、医疗设备、航空航天等领域，为各种设备和系统提供稳定可靠的能量支持。
浅谈超级电容器及其在电动汽车动力系统中的应用前景
比功率是电池 的10倍以 上 充放电 100万次以上 循环寿命特长 ，E电时间极快．仅戴分钟
无任何记忆效应 今后朝固态能量储存系统 发展，不会出现过热甚至 爆炸的危硷．非常安全f
2 l 世纪最理想 的储能再生 技术 资源消耗最少 成奉可大幅度降低
类别 性能
点评
健氢电池
■酸铁鲁电№
储能电容 馓级电容矗)
比功率很小 觅放 电700次左右 循环寿命很短 充电时闻很长 记忆效应严重 一于化学电池，舍出现 过热甚至爆炸的危睑
3 年内面临被淘汰的 储能再生技术
比功率较小 充放 电1500次左 右 循环寿命较短 充电 8寸 间很 长 记忆效应很低 ■平化学电池，舍出 现过热甚至爆炸的 危险
超级电容 器结构形式大致 分为两种：一种 是圆柱状电容器 ，即把 基片卷绕起来装进圆形金属外壳内，这种电容器适用于低电压大电流充 放电的情况；另一种是叠层式的，即将电极基片叠起来，组装在塑料或 金属壳内，这种电容器用在高电压小电流充放电的情况下比较合适。
1．2 超级电容器的特点 1 2．1 很高的功率密度 超级电容 器的内阻很小， 并且在电极胯液 界面和电极材料 本体内
具有很高的功率密度，非常短的充放电时间，极长的循环寿命以及高可 靠性；因此，超级电容器在电动汽车领域有着广阔的应用前景，超级电 容器将是未来电动汽车开发的重要方向之一。
目前，日本、俄罗斯、美国、法国、澳大利亚、韩国等国家都在加 紧电动汽车用超级电容器的开发应用。
1超级电容器的机 理、特点以及与 其他几种储能再 生技术的比较 L1超级电容器的机理
超级电容器 自面市以来，全球需求 量快速扩大，已成为 化学电源 领域内新的产业亮点。超级电容器在电动汽车、混合燃料汽车、特殊载 重汽车、电力、铁路、通信、国防、消费性电子产品等众多领域有着巨 大的应用价值和市场潜力，被世界各国所广泛关注。
超级电容器在汽车动力系统中的作用
超级电容器在汽车动力系统中的作用超级电容器（Supercapacitors）是一种能存储和释放大量电能的电子设备，具有高能量密度、高功率密度、长寿命和快速充放电等特点。
这种新型电子元件在汽车动力系统中发挥着重要的作用。
本文将论述超级电容器在汽车动力系统中的作用和优势。
1. 能量回收和储备超级电容器可以在汽车行驶过程中的制动过程中回收能量，并将能量储存起来。
传统的动力系统中，制动时产生的能量会被转化为热能散失，而超级电容器能够将这部分能量储存起来，以备后续使用。
在驱动汽车加速或者爬坡时，超级电容器可以提供高功率输出，为汽车提供所需的动力，从而减轻发动机的负担，提高燃油效率。
2. 平滑电力需求汽车动力系统中存在大功率电器设备，如空调、电动马达等，这些设备在启动、加速时需要较大的电流。
超级电容器的高功率密度和快速充放电特性可平滑电力需求，减少系统负载变化对电池的影响，从而提高整体系统效率。
3. 增强电池寿命超级电容器在汽车动力系统中作为辅助装置，可以减轻电池的负担。
电池在长时间高负荷工作下容易损耗，而超级电容器可以承担一部分功率需求，减轻电池的充放电压力，延长电池的寿命。
4. 提高动力系统的可靠性超级电容器具有高温工作能力，能够适应恶劣的工作环境。
相比传统的动力系统，超级电容器的使用可以减少对其他电子设备的依赖，从而提高整个动力系统的可靠性和稳定性。
5. 快速充电特性超级电容器具有快速充电特性，可以在很短的时间内完成充电。
这使得超级电容器成为一种理想的储能装置，能够在行驶途中的短暂停车时间内充电，并为汽车提供继续行驶所需的能量。
总结起来，超级电容器在汽车动力系统中发挥着重要的作用。
它们能够回收和储备能量、平滑电力需求、增强电池寿命、提高动力系统的可靠性，并具有快速充电特性。
随着技术的进步和应用的普及，超级电容器将在汽车工业领域发挥更大的作用，为汽车动力系统的效率和可持续发展做出更大的贡献。
超级电容使用案例
超级电容使用案例
超级电容的使用应用非常广泛，以下是几个例子：
1. 雷达系统：超级电容主要用于存储和放大雷达系统中的高能
脉冲信号，以便更有效地探测和跟踪目标。
2. 电动汽车：超级电容可以在交通繁忙的城市中为电动汽车提
供快速启动和加速所需的高能量存储。
超级电容还可以用于制动能量
回收系统，将制动能量转化为可重复使用的电能。
3. 太阳能发电系统：超级电容可以用于太阳能发电系统中的能
量存储和调节电压波动，以便更有效地捕捉和存储太阳能。
4. 家庭电力供应：超级电容可以用于储存太阳能发电机和风力
发电机产生的电能，并在需要时向家庭电力供应系统提供电力。
5. 军事应用：超级电容可以在军事应用中用于储存和放大激光
器和其他高功率电子设备所需的能量，以便更有效地进行战斗和作战。
总而言之，超级电容具有快速充放电的特性，在需要短时间内释
放高能量时非常适用，其应用范围涉及到电力、交通、军事等各个领域。
超级电容器在电动汽车上的应用
362009-5随着环境污染和能源危机的日益加重，环保和节约能源成为当今社会的重要主题。
电动汽车的研究在环境保护问题及能源问题日益受到关注的情况下兴起。
在电动汽车性能提高并逐步迈向产业化的过程中，提高能量的储备与利用率是迫切需要解决的２个问题。
常规汽车在城市工况行驶时，制动器所消耗的能量占总驱动能 ５０％左右，因此实现制动能量回收可以大大提高能量利用率。
而超级电容器能在汽车起动或制动时快速向负载释放或吸收能量，将汽车的部分动能回馈给蓄电池以对其充电，可以有效的延长电动汽车的行驶距离，所以超级电容器已成为电动汽车开发的重要方向之一。
１ 超级电容器原理及特点超级电容器是一种介于传统电容器和蓄电池之间的新型储能器件，具有法拉级的超大电容量，比同体积的普通电容器容量大２０００～６０００倍，功率密度比电池高１０～１００倍，可以在短时间大电流充放电，充放电效率高，循环寿命长（充放电循环次数可达１０５次以上），并且免维护。
超级电容器的出现填补了传统静电电容器和化学电源之间的空白，并以其优越的性能及广阔的前景受到了极大的重视。
１．１ 超级电容器的原理超级电容器在电动汽车上的应用张杜鹊 欧阳海 胡 欢超级电容器又叫双电层电容器，它是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件。
当电极与电解液接触时，由于库仑力、分子间力、原子间力的作用，使固液界面出现稳定的、符号相反的双层电荷，称为界面双层。
如图１所示，把双电层超级电容看成是悬在电解质中的两个非活性多孔板，电压加载到两个板上。
加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器。
双电层电容器根据使电极材料的不同，可以分为碳电极双层超级电容、金属氧化物电极超级电容和有机聚合物电极超级电容。
１．２ 超级电容器的优点超级电容作为一种新型电荷储能装置，具有以下几个特点。
（１）容量高。
超级电容器的容量范围为０．１～６０００Ｆ，比同体积电解电容器容量大２０００～６０００倍。
《基于超级电容的共直流母线双机驱动系统能量管理策略研究》范文
《基于超级电容的共直流母线双机驱动系统能量管理策略研究》篇一一、引言随着新能源汽车的迅速发展，车辆的动力系统已成为当今科研工作的焦点之一。
在众多动力系统中，基于超级电容的共直流母线双机驱动系统因其高效能量存储与利用特性，受到了广泛关注。
本文旨在研究该系统的能量管理策略，以提高系统的整体性能和能源利用效率。
二、系统概述共直流母线双机驱动系统是一种新型的混合动力系统，它以超级电容作为主要的能量存储元件，与传统的电池或其他能源形式共同工作。
这种系统具有高效率、高功率密度和快速响应的特性，为电动汽车等应用提供了新的可能。
三、能量管理策略的必要性在共直流母线双机驱动系统中，能量管理策略的重要性不言而喻。
一方面，它可以有效协调超级电容和其他能源形式的输出和输入，使整个系统在高效率和高效能状态下运行；另一方面，正确的能量管理策略能够确保系统在复杂的工作环境下保持稳定和可靠。
四、超级电容的特性及优势超级电容作为一种新型的能量存储元件，具有充电速度快、寿命长、自放电率低等优点。
其能够在短时间内吸收和释放大量能量，非常适合用于对能量需求快速变化的动力系统。
五、能量管理策略的研究内容本文研究的能量管理策略主要包含以下几个方面：1. 状态评估：通过实时监测超级电容的电压、电流等参数，评估其工作状态，为能量管理提供依据。
2. 能量分配：根据系统的运行状态和需求，合理分配超级电容和其他能源形式的能量输出，以达到最优的能源利用效率。
3. 充电策略：研究超级电容的最佳充电策略，包括充电时机、充电量等，以延长其使用寿命和提高其工作效率。
4. 故障诊断与处理：通过实时监测系统的运行状态，及时发现并处理可能的故障，确保系统的稳定性和可靠性。
六、研究方法与实验结果本研究采用理论分析和实验验证相结合的方法。
首先，通过建立系统的数学模型和仿真模型，对能量管理策略进行理论分析；然后，在实验室环境中进行实际测试，验证理论分析的正确性和有效性。
电动汽车中超级电容器的应用及维护
电动汽车中超级电容器的应用及维护摘要：能源危机和环境问题已经成为全球化的问题。
因此，世界各国正在积极研究开发新能源和绿色能源，希望能有效地解决能源紧缺问题。
近年来，国家大力发展电动汽车，电动汽车的动力来源主要是电能，但是当前我国的电池技术无法有效地满足电动汽车的运行需求。
超级电容器具有电容量大、寿命长、经济环保等特性，将其应用在电动汽车领域，效果明显。
关键词：电动汽车超级电容器应用维护据相关数据显示，汽车尾气排放量占城市污染气体总量的70%。
石油作为不可再生资源，工业革命以来，大量石油被开采和使用，造成石油存储量和总量不断下降。
为了保护生态环境，减少废气的排放，近年来，国家大力发展电动汽车。
电动汽车的动能主要来自充电蓄电池，因此对电池容技术要求很高。
超级电容器性能优于普通电池，因此广泛应用在电动汽车领域。
一、超级电容器1.超级电容器的工作原理。
超级电容器是一种新型的储能装置，它具有强大的储电能力，能提供强大的电源，容量可达数万法拉。
它包括双电层电容器和赝电容器。
超级电容器主要利用双电层，当电压加到超级电容器的两个极板上，极板上的正极存储正电荷，负极存储负电荷。
正负极板上的电荷在磁场的作用下，为平衡电解液的电厂，电极间和电解液形成相反的电荷，正、负电荷也在两个不同的接触面上，并吸附周围电解质溶液中的离子，从而形成了双层电容。
2.超级电容器的优点。
（1）与传统的电容器相比，超级电容器的性能比较稳定，超级电荷存储的电能面积大，电容量高，等效电阻小，比功率高，是蓄电池的100倍。
（2）超级电容的充、放电能力强，在额定电压值内，超级电容器可以快速充电到任一电压值，并将存储的电能一次性放完，同时不会对蓄电池充电和放电功能造成任何的影响。
（3）超级电容器具有环保效果明显的优点。
超级电容器子在使用过程中不会污染环境，具有防火防爆的功能，能够连续使用几万甚至十万次，并能进行回收利用，对环境不会产生危害。
二、电动汽车中超级电容器的应用1.车辆起步时，电容控制速度。
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电动汽车驱动系统中的超级电容作者：清华大学王燕超超级电容是一种电化学装置，是介于电池和普通电容之间的过渡部件。
其充放电过程高度可逆，可进行高效率（0.85～0.98）的快速（秒级）充放电。
其优点还包括比功率高、循环寿命长、免维护等。
以前由于超级电容的比能量过低，放电时间太短，难以应用于汽车领域。
随着超级电容技术的迅速发展，目前成为汽车领域研究和应用的新热点。
超级电容不仅适合用作汽车发动机起动、动力转向等子系统的辅助能源，而且还可以与电池、燃料电池等结合用作电动汽车的辅助能源，从而提高电池寿命，弥补燃料电池比功率不足，最大限度的回收制动能量等。
总之，其在汽车领域有十分广阔的应用前景。
超级电容的原理与分类准确的说，超级电容应该叫做电化学电容器（Electrochemical Capacitor）。
它能提供比电解电容器更高的比能量，比电池更高的比功率和更长的寿命。
根据使用电极材料的不同可以把超级电容分为三类：1、使用碳电极的双电层电容器 (Double Layer Capacitor，DLC)如图1所示，可以把双电层超级电容看成是悬在电解质中的两个非活性多孔板，电压加载到两个板上。
加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子。
从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器。
图1 双电层超级电容器DLC本质上是一种静电型能量储存方式。
所以双电层电容的大小与电极电位和比表面积的大小有关，因而常常使用高比表面积的活性碳作为双电层电容器的电极材料，从而增加电容量。
例如，活性碳在经过特定的化学处理后，表面积可以达到1000m2/g，从而使单位重量的电容量可达100F/g，并且电容的内阻还能保持在很低的水平。
碳材料还具有成本低，技术成熟等优点。
该类超级电容在汽车上应用也最为广泛。
2、使用金属氧化物电极的超级电容器，原来是指贵金属氧化物RuO2 、IrO2 作为电极的电容器。
通过发生可逆的氧化/还原反应，使电荷在两个电极上发生转移的同时产生吸附电容。
它与双电层电容的机理不同，称为法拉第赝电容 (Faradaic pseudocapacitance)。
与双电层电容器的静电容量相比，相同表面积下超电容器的容量要大 10～100倍，因此可以制成体积非常小、容量大的电容器。
但由于贵金属的价格高，主要用于军事领域。
3、使用有机聚合物电极的电容。
目前技术还不是很成熟，价格较贵，还处于实验室研究阶段。
汽车用超级电容的研究进展目前，美国、欧洲和日本都在积极开展电动汽车用超级电容的研究开发工作。
美国能源部和USABC从1992年开始，组织国家实验室（Lawrence Livermore，Los Alamos等）和工业界（Maxwell，GE等）联合开发使用碳材料的双电层超级电容器。
其研究的初期目标是在维持功率密度为1kW/kg的同时，把超级电容的能量密度提高到5Wh/kg。
这一目标已经基本达到，但是尚未按进度完成PNGV确定的目标。
有关资料表明，如果超级电容的比能量达到20Wh/kg，那么用于混合车将是比较理想的。
1996年欧共体制定了电动汽车超级电容器发展计划。
由SAFT公司领导，成员包括Alcatel-Asthom、Fiat等。
目标是：比能量达到6Wh/kg，比功率达到1500W/kg，循环寿命超过10万次，满足电化学电池和燃料电池电动汽车要求。
日本也成立了“新电容器研究会”和NEW SUNSHINE开发机构。
目前，在该技术领域中处于领先地位的国家有俄罗斯、日本、德国和美国。
俄罗斯专注于电容车技术和电动车制动能量回收的研究，取得了显著的发展。
其启动型超级电容器比功率已达3000W/kg，循环寿命在10万次以上，领先于其它国家。
在俄罗斯，曾有使用950kg 超级电容驱动载客50人的电动巴士，尽管其续驶里程只有8～10km，但其充电时间也只有15分钟。
Maxwell公司预测其产品PowerCacheTM的价格在2003年达到$30/cell，到2003年，汽车市场对超级电容单体的需求将达到一百万只，2008年将迅速增加到一亿只。
现在，美国的Full Power Technologies公司正在进行低成本超级电容的开发。
我国从九十年代开始研制超级双电层电容器，与国外先进水平还有一定的差距。
据有关资料表明，国内有些单位已经研制出比能量为10Wh/kg、比功率为600W/kg的高能量型及比能量为5Wh/kg、比功率为2500W/kg的高功率型超级电容器样品，循环使用次数可达50,000次以上。
性能指标已经达到国际先进水平，成本较国际平均价格有大幅度下降。
初步具备应用水平。
超级电容在汽车上的应用1、电动汽车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的变化很大，在城市工况下更是如此。
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，需求的能量并不高。
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、燃料电池或其它APU的寿命。
但如果使用比功率较大的超级电容，当瞬时功率需求较大时，由超级电容提供尖峰功率，并且在制动回馈时吸收尖峰功率，那么就可以减轻对辅助电池、燃料电池或其它APU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。
这样做还可以提高蓄电池（燃料电池）的使用寿命，改善其放电性能。
如图2所示为燃料电池汽车的起动过程，由于超级电容在车辆起步时提供瞬时的大功率，从而使汽车起步过程大大加快。
图2 FC＋C与FC汽车起步加速性能比较除此之外，采用超级电容还能在设计（选择）蓄电池等动力部件时，着重于其比能量和成本等问题，而不用再过多考虑其比功率问题。
通过扬长避短，可以实现动力源匹配的最优化。
2、典型驱动结构超级电容作为唯一动力源的电动汽车驱动结构较简单，而且目前技术还不成熟。
所以一般都是把超级电容作为辅助动力源，与电池、燃料电池或其它APU系统组成多能源的动力总成来驱动车辆。
常见的结构组合形式有：B＋C，FC＋C，FC＋B＋C，ICE/G＋C等。
（其中B 代表电池、C代表超级电容、FC代表燃料电池、ICE代表内燃机、G代表发电机），这些结构都属于串联式混合驱动结构。
如图3所示为超级电容应用于电动车的典型结构。
图3 超级电容用于电动车的典型驱动结构UCMS（超级电容管理系统）实现对超级电容的封装，主要作用是管理每个单体电流的大小，防止电压超过电解质的分解电压而造成损坏，限制单体不均匀性的影响。
从而使超级电容组稳定可靠的工作，提高超级电容组整体的效率和寿命。
超级电容经过一个双向的高频DC/DC后在直流电压总线与电池组进行耦合。
为了串联较少的超级电容单体，DC/DC一般为电流型升压变换器，通过控制DC/DC的输出电流来达到控制其输出功率的目的。
由于超级电容器存储的能量和电压的平方成正比，所以超级电容器由荷电状态所决定的端电压将在一个很宽的范围内变化。
例如，如果超级电容器被放电75％，那么电容器的端电压将减少到初始电压的50％。
为了控制电容器的能量输入输出，协调超级电容电压和电池电压，必须要使用DC-DC变换器。
3、控制方式对于B＋C形式的电动汽车而言，主要是控制超级电容的电流，以实现作为主动力源的电池与超级电容的功率分配。
应该考虑以下几个方面：蓄电池功率输出应该尽可能保持恒定或平滑；超级电容主要起功率调峰作用，提供道路需求功率减去蓄电池功率外剩余的功率，并且回收制动能量；必须保证蓄电池与超级电容都在各自的安全电压范围内工作；系统的整体效率应该尽可能最大。
除了以超级电容电流为控制目标外，也可以把电容电压作为控制目标。
4、示范样车在德国巴伐利亚州政府的支持下，MAN 和Siemens 、EPSOS公司合作建立了欧洲第一辆采用柴油－电驱动和双层电容器作为大功率储能装置的城市公交车。
与常规柴油机驱动的车辆相比，燃料消耗减少10～15％，而且舒适性提高，噪音和污染减少。
该研究项目将来会把超级电容用于燃料电池车的驱动系统中。
图4 “CNG＋C ”15吨串联式混合动力大客车瑞士中心应用科学大学（HTA－Luzerne）自1992年以来开发出一种适合车辆使用的能量存储系统—SAM（Super Accumulator Module），它是以超级电容和电池为基础组成的。
并且在1997年开发的“蓝色天使”轻型混合动力车中仅使用超级电容组就拖动了瑞士联邦铁路公司的80t重的火车头。
此项目还实现了储能系统完全由超级电容组成的16座4t的中巴车。
Nissan Diesel公司开发了一辆15t的“CNG＋C”串联式混合动力大客车如图4所示，续驶里程比常规CNG大客车提高了2.4倍。
超级电容总重200kg，CNG发动机在最优效率点带动一个75kW的发电机工作。
另外，本田公司的燃料电池轿车FCX-V3也采用了“FC＋C”的驱动结构。
意大利的Roma Tre大学在政府的资助下正在开展“FC＋B＋C”的研究工作。
2001年1月，GM宣布将使用Maxwell公司的PowerCacheTM超级电容，作为其针对卡车和巴士混合驱动解决方案——Allison Electric DrivesTM的一部分。
5、汽车部件的辅助能源除了用于动力驱动系统外，超级电容在汽车零部件领域也有广泛的应用。
例如，未来汽车设计使用的42V电系统（转向、制动、空调、高保真音响、电动座椅等），如果使用长寿命的超级电容，可以使得需求功率经常变化的子系统性能大大提高。
另外，还可以减少车内用于电制动、电转向等子系统的布线。
而且，如果使用超级电容来提供发动机起动时所需要的大电流，那么不仅能保护电池，而且即使是在低温环境和电池性能不足的条件下也能顺利实现起动。
结论超级电容能在短时间内提供/吸收大的功率，而且效率高、循环寿命长、工作温度范围宽，其使用的基础材料价格也很便宜。
尽管超级电容仍然存在价格偏贵，比能量有待进一步提高等缺点，但是随着其技术的日益成熟和车载示范运行的不断深入，超级电容将会快速进入汽车市场，使产量上升，价格下降。
总之，超级电容在汽车领域应用前景广阔。
(end)（本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。
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