8/12/2019 Estudio de un supercapacitor

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2 0 0 6 I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n P o w e r S y s t e m T e c h n o l o g y

A S t u d y of S u p e r c a p a c i t o r P a r a m e t e r s and

C h a r a c t e r i s t i cs

Y . Y . Y a o , D . L . Z h a n g , M e m b e r , I E E E , a n d D . G . X u , M e m b e r , IEEE

A b s t r a c t The s u p e r c a p a c i t o r i s a h i g h e f f i c i e n t a n d g r e e n

e n e r g y s t o r a g e component t h a t o f f e r s i n t e n s i v e c h a r g i n g a n d

d i s c h a r g i n g c u r r e n t a n d p e r f o r m s a p e r f e c t r e l i a b i l i t y a n d

c y c l i n g a b i l i t y . I n t h i s p a p e r , t h r e e t o p i c s a r e d i s c u s s e d f o rs u p e r c a p a c i t o r - b a s e d s y s t e m r e s e a r c h a n d a p p l i c a t i o n . F i r s t l y , a

c o m p a r i s o n among s e v e r a l p a r a m e t e r m o d e l s o f t h e

s u p e r c a p a c i t o r i s p r e s e n t e d . I n t h e same t i m e , t h e c h a r a c t e r i s t i c s

o f ESR   E q u i v a l e n t S e r i e s R e s i s t a n c e ) a n d EPR   E q u i v a l e n tP a r a l l e l R e s i s t a n c e ) a r e d e s c r i b e d a n d s t u d i e d . S e c o n d l y , t h e

m e t h o d s o f v o l t a g e s h a r i n g a n d o v e r v o l t ag e p r o t e c t i o n f o r s e r i e sc o n n e c t e d s u p e r c a p a c i t o r s a r e d i s c u s s e d , a n d t h e i r a d v a n t a g e s

a n d d i s a d v a n t a g e s a r e c o m p a r e d w i t h e a c h o t h e r . T h i r d l y , a

r a d i a t i o n e x p e r i m e n t i s t a k e n t o e x a m i n e t h e s u p e r c a p a c i t o r i n

i t s a n t i - r a d i a t i o n a b i l i t y f o r s p a c e f l i g h t a p p l i c a t i o n .

I n d e x T e r m s e q u i v a l e n t s e r i e s r e s i s t a n c e , p a r a m e t e r m o d e l ,

s u p e r c a p a c i t o r , v o l t a g e s h a r i n g , r a d i a t i o n

I . INTRODUCTION

DUE t o c a p a c i t a n c e o f s e v e r a l h u n d r e d f a r a d s a n d h i g h

p o w e r d e n s i t y , t h e s u p e r c a p a c i t o r p r e s e n t s m o r e

a d v a n t a g e s t h a n a b a t t e r y o r a n e l e c t r o s t a t i c c a p a c i t o r . B u t

b e f o r e c o n s i d e r i n g a p p l i c a t i o n s , i t i s n e c e s s a r y t o d e v e l o p i nd e t a i l s a b o u t t h e c o m p o n e n t a n d p r e d i c t i t s e l e c t r i c a l a n d

e n e r g e t i c b e h a v i o r . S o e s t a b l i s h i n g a n e l e c t r i c a l p a r a m e t e r

m o d e l f o r t h e s u p e r c a p a c i t o r i s t h e f i r s t s t e p . F i g . 1 i s a

s i m p l i f i e d e q u i v a l e n t m o d e l o f t h e s u p e r c a p a c i t o r t h a t i s o n l yu s e d f o r p r i n c i p l e v e r i f i c a t i o n . A m u l t i - b r a n c h m o d e l

p r e s e n t e d i n F i g . 2 d e f i n e s t h e c a p a c i t i v e b e h a v i o r o f t h es u p e r c a p a c i t o r [ 1 ] , [ 2 ] . T h e a u t h o r s c l a i m e d t h a t a n i d e a ls u p e r c a p a c i t o r m o d e l s h o u l d b e a n i n f i n i t e n u m b e r o f RCb r a n c h e s . A s i m i l a r t r a n s m i s s i o n l i n e m o d e l s h o w n i n F i g . 3 i s

p r e s e n t e d a n d a n a l y z e d t h e o r e t i c a l l y b y F . B e l h a c h e n m i a n d S .

R a e l [ 3 ] . F o r t h e f a b r i c a t i o n m a t e r i a l s , t h e ESR ( E q u i v a l e n tS e r i e s R e s i s t a n c e ) a n d E PR ( E q u i v a l e n t P a r a l l e l R e s i s t a n c e )t h o s e a r e s h o w n i n F i g . 1 h a v e s o m e i n f l u e n c e s o n

s u p e r c a p a c i t o r c h a r g i n g a n d d i s c h a r g i n g b e h a v i o r s . F o r t h ef a b r i c a t i o n t e c h n o l o g y , t h e d i s t a n c e b e t w e e n t w o e l e c t r o d e s i n

T h i s w o r k w a s s u p p o r t e d b y C h i n a A e r o s p a c e S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y

I n n o v a t i o n F u n d , i n 2 0 0 3 .

Y . Y . Yao i s w i t h P o w e r E l e c t r o n i c s a n d M o t i o n C o n t r o l R e s e a r c h C e n t e r ,S h e n z h e n G r a d u a t e S c h o o l , H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , S h e n z h e n , C h i n a .( e - m a i l : y a o y u y i n g ( h i t s z . e d u . c n ) .

D . L . Z h a n g i s w i t h P o w e r E l e c t r o n i c s a n d M o t i o n C o n t r o l R e s e a r c h

C e n t e r , S h e n z h e n G r a d u a t e S c h o o l , H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , S h e n z h e n ,C h i n a . ( e - m a i l : z h a n g d o n g l a i ( a 2 6 3 . n e t )

D . G . Xu i s w i t h E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g a n d A u t o ma t i o n D e p a r t m e n t ,

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , H a r b i n , C h i n a . ( e - m a i l : x u d i a n g g h i t . e d u . c n )

a s u p e r c a p a c i t o r i s s o c l o s e t h a t t h e y c a n o n l y l o a d a n

o p e r a t i n g v o l t a g e o f l e s s t h an 3 V . I n h i g h p o w e r a p p l i c a t i o n s ,many s u p e r c a p a c i t o r s n e e d t o b e c o n n e c t e d i n s e r i e s f o r ah i g h e r v o l t a g e l e v e l , s o a v o l t a g e b a l a n c i n g i s n e c e s s a r y .

E S

U :

F i g . 1 . E q u i v a l e n t m o d e l o f s u p e r c a p a c i t o r

 j L I C z _ C ~

M

F i g . 2 . M u l t i - b r a n c h m o d e l o f a s u p e r c a p a c i t o r

e p

F i g . 3 . T r a n s m i s s i o n l i n e n e t w o r k m o d e l o f a s u p e r c a p a c i t o r

I I . C H A R A C T E R I S T I C S OF E L E C T R I C A L PARAMETERS

T h e m u l t i - b r a n c h m o d e l d e f i n e s t h e c a p a c i t a n c e o f t h es u p e r c a p a c i t o r a s a c o n st a n t c a p a c i t o r w i t h a p a r a l l e l c a p a c i t o r

l i n e a r l yd e p e n d e n t o n t h e

v o l t a g e .T h i s

v o l t a g ed e p e n d e n c e

c a p a c i t a n c e i s t e s t e d b y e x p e r i m e n t t h a t m o r e e n e r g y c a n b e

1 - 4 2 4 4 - 0 1 1 1 - 9 / 0 6 / 2 0 . 0 0 c 0 2 0 0 6 I E E E .

I

I I I

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s t o r e d i n i t t h a n e x p e c t e d ( i f c o n s i d e r i n g t h e c o n s t a n tc a p a c i t a n c e g i v e n b y t h e m a n u f a c t u r e r o n l y ) a n d e x p l a i n s why

v o l t a g e w i l l n o t i n c r e a s e l i n e a r l y d u r i n g c h a r g i n g [ 1 ] . T h e

t r a n s m i s s i o n l i n e m o d e l i s a c o m p l e x n e t w o r k o f n o n - l i n e a rc a p a c i t o r s c o n n e c t e d b e t w e e n t h e m b y r e s i s t o r s [ 2 ] . I n s h o r t ,

t h e m o s t i m p o r t a n t p a r a m e t e r s o f a s u p e r c a p a c i t o r i n c l u d ec a p a c i t a n c e ( a b b r e v i a t e d a s C ) , ESR a n d EPR   w h i c h i s a l s oc a l l e d l e a k a g e r e s i s t a n c e ) . C d e c i d e s t h e e n e r g y c a p a b i l i t y t h a tc a n b e s t o r e d i n a s u p e r c a p a c i t o r . G e n e r a l l y s p e a k i n g , ESR i s

c o n s i s t s o f e l e c t r o d e r e s i s t a n c e , e l e c t r o l y t e r e s i s t a n c e a n d

c o n t a c t r e s i s t a n c e a n d w a s t e s p o w e r f o r i n t e r n a l h e a t i n g w h e n

c h a r g i n g o r d i s c h a r g i n g . F o r t h e s u p e r c a p a c i t o r , ESR i s a l m o s t

l e s s t h a n o n e m i l l i o h m b u t i n f l u e n c e s t h e e n e r g y e f f i c i e n c ya n d p o w e r d e n s i t y . EPR i s a n i n n e r e q u i v a l e n t p a r a l l e lr e s i s t a n c e u s u a l l y h u n dr e d s o f k i l o h m s a n d d e c i d e s t h el e a k a g e c u r r e n t w h e n t h e s u p e r c a p a c i t o r i s i n a s t a n d - b y m o d e .

ESR a n d EPR c a n b e m e a s u r e d a p p r o x i m a t e l y b a s e d o n t h e

s u p e r c a p a c i t o r ' s s i m p l i f i e dm o d e l .

A . V o l t a g e D r o p

T h e f i r s t m e t h o d f o r ESR i s v o l t a g e d e c l i n e a t t h eb e g i n n i n g o f d i s c h a r g i n g a s s h o w n i n F i g . 4 . When as u p e r c a p a c i t o r i s c h a r g e d t o t h e r a t e d v o l t a g e , d i s c h a r g e i t a n d

r e c o r d t h e i n s t a n t a n e o u s v o l t a g e d r o p a n d c u r r e n t b y t w o

p r o b e s o f a n o s c i l l o g r a p h . T h e v o l t a g e d r o p a n d d i s c h a r g i n gc u r r e n t c a n b e m e a s u r e d t h r o u g h r e s i s t o r s a m p l i n g , t h u s t h eESR i s t h e q u o t i e n t o f t h e m .

I ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

F i g . 4 . S c h e m a t i c d i a g r a m o f ESR m e a s u r e m e n t

B . C o n s t a n t C u r r e n t C h a r g i n g

T h e s e c o n d o n e i s c o n s t a n t c u r r e n t c h a r g i n g m e t h o d . A f t e rd i s c h a r g i n g t h e s u p e r c a p a c i t o r t h o r o u g h l y , l e a v e i t f o r a l o n gt i m e a n d c h a r g e i t b y a n AC c u r r e n t s o u r c e . T h e v o l t a g e c r o s st h e s u p e r c a p a c i t o r i s j u s t t h e ESR v o l t a g e d r o p b e c a u s e t h ec a p a c i t i v e c o m p o n e n t i s e q u i v a l e n t t o s h o r t c i r c u i t t o AC

s i g n a l s . T h i s m e t h o d i s t e s t b y e x p e r i m e n t a n d s i m u l a t i o n , a n d

t h e r e s u l t s a r e s h o w n i n F i g . 5 a n d F i g . 6 . I t i s e v i d e n t t h a t t h ee r r o r b e t w e e n s i m u l a t i o n a n d e x p e r i m e n t i s m i n u t e . I f a D C

c u r r e n t s o u r c e i s u s e d , t h e v o l t a g e w i l l i n c r e a s e f r o m as p e c i f i e d v a l u e o t h e r t h a n z e r o , w h e r e t h e i n i t i a l v a l u e i s t h eESR v o l t a g e . T h i s p e r f e c t p r o c e s s i s s h o w n i n F i g . 7 . A c t u a l l yt h e v o l t a g e d o e s n ' t a r i s e l i n e a r l y , b u t t h e l a t e r v a r i a t i o n s h a v e

n o i n f l u e n c e s o n E SR c a l c u l a t i o n .

C . EPR M e a s u r e m e n t

E PR m e a s u r e m e n t i s a s e l f - d i s c h a r g i n g m e t h o d d e s c r i b e da s f o l l o w s . When t h e s u p e r c a p a c i t o r i s c h a r g e d t o a s p e c i f i e dv o l t a g e , d i s c o n n e c t t h e p o w e r s u p p l y a n d l e a v e i t i n t h e s e l f -d i s c h a r g i n g s t a t e . T h e v o l t a g e o f t h e s u p e r c a p a c i t o r d e c l i n e sa p p r o x i m a t e l y a c c o r d i n g t o e q u a t i o n   1 .

r k 1 3 T i i > l

~ ~ ~ . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

E ar

M P o 'o N s

p e a k - p e a k 7 0 A E O rm s 2 ~   1

eriod

~ ~ ~ r q 5 x 1 O ~ H ~F i . E x p e r i m n rs l:M:o r EFig 5xeietrsl o

F i g . 6 . S i m u l a t i o n r e s u l t f o r ESR

U D

F i g . 7 . V o l t a g e p l o t c h a r g e d w i t h a D C c u r r e n t s o u r c e

w h e r e U o a n d U a r e t h e v o l t a g e o f t h e s u p e r c a p a c i t o r b e f o r ea n d a f t e r d i s c h a r g i n g r e s p e c t i v e l y , R a n d C a r e t h e r e s i s t a n c ea n d c a p a c i t a n c e r e s p e c t i v e l y , a n d t i s t h e d i s c h a r g i n g t i m e .EPR i s g i v e n b y :

( 2 )PR = - t 2 - t l  

U 1n 2 CU ,

w h e r e U 1 a n d U 2 a r e t h e v o l t a g e a t t 1 a n d t 2 r e s p e c t i v e l y , C i s

t h e s u p e r c a p a c i t o r ' s r a t e d c a p a c i t a n c e . T h e t e s t i n g r e s u l t i s

s h o w n i n F i g . 8 .

F i g . 8 . D i s c h a r g i n g p l o t o f 6 0 0 F , 5 0 F a n d 3 0 0 F s u p e r c a p a c i t o r s

  0

U  U o e R ( 1 )

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3

T h i s p l o t i n c l u d e s t h r e e s u p e r c a p a c i t o r s   5 0 F / 2 . 7 V ,

3 0 0 F / 2 . 7 V a n d 6 0 0 F / 2 . 7 V a l l m a d e b y P o w e r S t a r , C h i n a ) . I nt h e s a m e t i m e , EPR v a r i e s w i t h e n v i r o n m e n t t e m p e r a t u r e , a n d

s e l f - d i s c h a r g i n g b e c o m e s m o r e s e r i o u s w h e n t h e t e m p e r a t u r e

r i s e s [ 4 ] .

D . E I S T e s t i n g

T h e a b o v e m a n e uv e r a b l e t e s t i n g m e t h o d s c a n b e

i m p l e m e n t e d i n t h e l a b o r a t o r y , b u t t h e y h a v e p o o r v e r a c i t y .E I S   E l e c t r o c h e m i c al I m p e d a n c e S p e c t r o s c o p y ) t e s t i n g i s a n

e f f e c t i v e m e t h o d t o m e a s u r e a n d a n a l y z e t h e p a r a m e t e r s o f

s u p e r c a p a c i t o r s . A s i n u s o i d a l v o l t a g e p e r t u r b a t i o n p o w e r

s o u r c e i s a p p l i e d t o t h e s u p e r c a p a c i t o r a t a w e l l - d e f i n e df r e q u e n c y r a n g e . R e c o r d t h e a m p l i t u d e a n d p h a s e o f t h ev o l t a g e w h e n t h e s i g n a l s w e e p s t h r o ug h t h e r a n g e r e p e a t e d l ya n d p l o t t h e N y q u i s t c u r v e t o g e t t h e e q u i v a l e n t i m p e d a n c e o f

t h e s u p e r c a p a c i t o r [ 5 ] , [ 6 ] . A t y p i c a l N y q u i s t p l o t i s s h o w n i nF i g . 9 . A t h i g h f r e q u e n c i e s , t h e s u p e r c a p a c i t o r c a n b e

e q u i v a l e n t t o E S R , w h i c h i s r e p r e s e n t e d b y a v e r t i c a l s t r a i g h tl i n e s h i f t e d o n t h e r e a l a x i s b y i t s E S R . A t l o w f r e q u e n c i e s as u p e r c a p a c i t o r i s p r e s e n t e d a s a n i m p e d a n c e i n c l u d i n g E PR i ns e r i e s w i t h ESR a n d a p p r o a c h e s a n e a r v e r t i c a l s t r a i g h t l i n es h i f t e d o n t h e r e a l a x i s b y t h e sum o f ESR a n d E P R . 

Z r e a l

v o l t a g e b a l a n c i n g a n d o v e r v o l t a g e p r o t e c t i o n : p a s s i v e r e s i s t o r s ,s w i t c h e d r e s i s t o r s , Z e n e r d i o d e s a n d a c t i v e DC/DC c o n v e r t e r

[ 9 ] . T h e y a r e s h o w n i n F i g . 1 0 .T h e p a s s i v e r e s i s t o r s s o l u t i o n i s t h e s i m p l e s t o n e b u t h as

t h e l o w e s t e f f i c i e n c y ; t h e a c t i v e c o n v e r t e r i s t h e m o s t e f f i c i e n t

w i t h a c o n s i d e r a b l e c o s t [ 5 ] . T h e s w i t c h e d r e s i s t o r s m e t h o d a ss h o w n i n F i g . 1 1 h a s a s i m i l a r e f f i c i e n c y w i t h t h e Z e n e r d i o d e s

s o l u t i o n , b u t t h e f o r m e r i s m o r e f l e x i b l e t h a n t h e l a t t e r . F o r

o n c e t h e t y p e o f Z e n e r d i o de s a r e d e t e r m i n e d , t h e p r o t e c t i n gv o l t a g e l i m i t i s f i x e d . By s w i t c h e d r e s i s t o r s m e t h o d , t h ev o l t a g e l i m i t c a n b e r e s e t b y t h e s h u n t r e s i s t o r s o f t h er e g u l a t o r T L 4 3 1 .

( a ) r e s i s t o r s

S i

R

( b ) s w i t c h e d r e s i s t o r s

C ,

C 2

( c ) Z e n e r d i o d e s ( d ) DC/DC c o n v e r t e r

F i g . 1 0 . V o l t a g e b a l a n c i n g u n i t s

 

F i g . 9 . E I S N y q u i s t p l o t o f a s u p e r c a p a c i t o r

I I I . VOLTAGE SHARING AND OVREVOLTAGE PROTECTION

An i m p o r t a n t p a r a m e t e r o f t h e s u p e r c a p a c i t o r i s t h e r a t e d

o p e r a t i n g v o l t a g e a n d i t s maximum i s g e n e r a l l y l e s s t ha n 3 V .S o i t i s n e c e s s a r y t o c o n n e c t a l a r g e n u m b e r o f s u p e r c a p a c i t o rc e l l s i n t o a s u p e r c a p a c i t o r m o d u l e i n o r d e r t o r e a c h a n

a c c e p t a b l e e f f i c i e n c y o f t h e p o w e r . T o d a y , s t a n d a r d m o d u l e s

w i t h v o l t a g e s o f 1 4 V , 28V a n d 42V a r e a v a i l a b l e . B u t

c o n n e c t i o n i n s e r i e s i n c r e a s e s t h e t o t a l ESR o f t h e m o d u l e . I ft h e ESR n e e d s t o b e r e d u c e d , a d d i t i o n a l s t r i n g s w i t h t h e s a m e

n u m b e r o f s e r i e s c a p a c i t o r s s h o u l d b e p a r a l l e l c o n n e c t e d w it h

t h e f i r s t s t r i n g [ 7 ] , [ 8 ] . B u t t h e i n e q u a l i t i e s o f c a p a c i t a n c e a n d

r e s i s t a n c e b e t w e e n i n d i v i d u a l s u p e r c a p a c i t o r s c o n n e c t e d i ns e r i e s r e s u l t i n t h e t o t a l v o l t a g e b e i n g u n e v e n l y d i s t r i b u t e dt h r o u g h o u t t h e w h o l e m o d u l e , t h u s v o l t a g e b a l a n c i n g a n d

l i m i t i n g m e a s u r e s m u s t b e t a k e n f o r t h e s a k e o f s a f e t y .T h e r e a r e f o u r s o l u t i o n s t o b e u s e d f o r s u p e r c a p a c i t o r s

F i g . 1 1 . S c h e m a t i c d i a g r a m o f s w i t c h e d r e s i s t o r s o l u t i o n

F o r t h e v o l t a g e l i m i t a t i o n o f t h e s u p e r c a p a c i t o r , s u p p o s e i na s i m p l e RLC s e r i e s c i r c u i t , w h e n t h e f r e q u e n c y o f p o w e r

s o u r c e i s n e a r t o t h e r e s o n a n c e f r e q u e n c y , t h e v o l t a g e o f t h es u p e r c a p a c i t o r i s Q t i m e s o f t h e p o w e r s o u r c e   w h e r e Q i s t h eq u a l i t y f a c t o r ) . I t i s o f e x t r a o r d i n a r y i m p o r t a n c e t o c o n s i d e rt h e p o s s i b i l i t y o f r e s o n a n c e a n d s e c u r i t y o f s u p e r c a p a c i t o r s .S i m u l a t i o n s b y u s i n g t h e p r a c t i c a l p a r a m e t e r s a n d t h e

s i m p l i f i e d m o d e l o f t h e s u p e r c a p a c i t o r s i n d i c a t e d t h a t n e i t h e r

 

. A

8/12/2019 Estudio de un supercapacitor

http://slidepdf.com/reader/full/estudio-de-un-supercapacitor 4/4

4

s e r i e s r e so n an c e n o r p a r a l l e l r e s o n a n c e i s n e a r l y p o s s i b l e , b u t

i t i s d a n g e r o u s w h e n t h e e q u i v a l e n t c a p a c i t a n c e o f a p a r a l l e lc a p a c i t o r s t r i n g i s v e r y l o w   w h e n a s u p e r c a p a c i t o r i s p a r a l l e lc o n n e c t e d w i t h a s m a l l - c a p a c i t a n c e e l e c t r o s t a t i c c a p a c i t o r ) .

I V . R A D I A T I O N E X P E R I M E N T

B e c a u s e s u p e r c a p a c i t o r s c a n d i s c h a r g e h i g h p u l s e c u r r e n ta n d h a v e much h i g h e r r e l i a b i l i t y a n d l i f e c y c l e t h a n c o m m on

b a t t e r i e s , t h e y a r e t h e f i r s t c h o i c e i n s p a c e c r a f t s a n d f l i g h td e v i c e s . T h e h e a v y r a d i o a c t i v e s p a c e e n v i r o n m e n t i s f u l l o f yr a d i a l , x r a d i a l , h i g h - e n e r g y p r o t o n a n d s o o n , s o i t i s a h u g e

m e n a c e f o r t h e a i r c r a f t a n d i t s c o m p o n e n t s . I t i s n e c e s s a r y t ot a k e a n e x p e r i m e n t t o t e s t t h e e f f e c t o f t h e s u p e r c a p a c i t o r ' sp e r f o r m a n c e s u p o n r a d i a t i o n . T w o i d e n t i c a l g r o u p s o f

s u p e r c a p a c i t o r s a r e s e l e c t e d f o r r a d i a t i o n w i t h C o 6 0 i n t h ee x p e r i m e n t . T h e c a p a c i t a n c e o f e a c h s u p e r c a p a c i t o r a r e

m e a s u r e d b y c o n s t a n t c u r r e n t c h a r g i n g a n d r e c o r d e d b e f o r er a d i a t i o n . One g r o u p i s r a d i a t e d u n d e r a d o s a g e o f 2 5 k G y

( l a s t i n g f o u r d a y s ) w h i l e t h e o t h e r g r o u p i s r a d i a t e d b y a

d o s a g e o f 3 0 0 k G y ( l a s t i n g a w e e k ) . T h e n t h e s u p e r c a p a c i t o r sa r e c h a r g e d w i t h t h e s a m e c u r r e n t a n d t h e i r c a p a c i t a n c e s a r ec a l c u l a t e d a n d c o m p a r e d w i t h t h e o r i g i n a l v a l u e s . T h e

c o m p a r i s o n r e s u l t s a r e l i s t e d i n T a b l e I , C i n t h e t a b l e c e l lm e a n s t h e c a p a c i t a n c e o f a s u p e r c a p a c i t o r . F o r m o s t

s u p e r c a p a c i t o r s , t h e i r c a p a c i t a n c e s d e c r e a s e d . T h e c o n c l u s i o n

c a n b e o b t a i n e d t h a t m o s t s u p e r c a p a c i t o r s ' c a p a c i t a n c e sd e c r e a s e a f t e r r a d i a t i o n b u t t h e v a r i a t i o n i s n o m o r e t h a n 12

i f o n l y t h e s u p e r c a p a c i t o r i s a q u a l i f i e d p r o d u c t .

TABLE I

COMPARISON O F SUPERCAPACITOR s ' CAPACITANCE BEFORE AN D AFTER

R A D I A T I O N

R a t e d P r o d u c e r B e f o r e A f t e r D o s a g e A b s o l u t e R e l a t i v eC ( F ) C ( F ) C ( F ) ( k G y ) v a r i a t i o n V a r i a t i o n

( F ) ( O o )

1 . 0 TOKIN 1 1 4 1 3 6 3 0 0 0 . 0 2 2 2 . 1 7

1 . 0 TOKIN 1 1 5 0 . 8 9 9 3 0 0 - 0 . 1 1 6 1 1 . 4 31 . 0 TOKIN 0 . 9 5 8 1 2 2 5 0 . 0 6 2 6 . 4 7

1 . 0 TOKIN 0 . 9 4 7 0 . 9 4 6 2 5 - 0 . 0 0 1 0 . 1 1

1 . 0 FU C H E N 1 2 4 5 0 . 4 0 4 3 0 0 - 0 . 8 4 1 6 7 . 5 6

1 . 0 FU C H E N 1 3 3 4 0 3 0 0 - 1 . 3 3 4 1 0 0

1 . 0 FU C H E N 1 . 2 9 3 1 3 6 2 5 0 . 0 6 7 5 . 1 8

1 . 0 FU C H E N 1 9 4 1 . 4 1 1 2 5 0 . 3 1 7 2 8 . 9 8

0 . 4 7 N EC 0 . 4 9 3 0 . 4 8 7 3 0 0 - 0 . 0 0 6 1 . 2 2

0 . 4 7 N EC 0 . 5 3 4 0 . 5 0 7 3 0 0 - 0 . 0 2 7 5 . 0 60 . 4 7 N EC 0 . 5 0 9 0 . 4 8 0 2 5 - 0 . 0 2 9 5 . 7 0

0 . 4 7 N EC 0 . 6 0 3   5 4 1 2 5 - 0 . 0 6 2 1 0 . 2 8

V. ACKNOWLEDGMENT

I w i s h t o express my d e e p g r a t i t u d e t o my p r o f e s s o r w h o

gave memany e n l i g h t e n i n g s u g g e s t i o n s a n d much c o n f i d e n c e .

I am t h a n k f u l t o my p a r t n e r s f o r t h e i r h e l p a n d h a r d work on

t h e p r o j e c t .

V I . R E F E R E N C E S

[ 1 ] P . B a r r a d e ,   E n e r g y s t o r a g e a n d a p p l i c a t i o n s w i t h s u p e r - c a p a c i t o r s ,p r e s e n t e d a t ANAE, B r e s s a n o n e , I t a l y , 2 0 0 3 .

[ 2 ] L . Z u b i e t a , R . B o n e r t , a n d F . D a w s o n ,   C o n s i d e r a t i o n s i n t h e d e s i g n o f

e n e r g y s t o r a g e s y s te m s u s in g d o u b l e - l a y e r s u p e r c a p a c i t o r s , p r e s e n t e d a tI P E C , T o k y o , J a p a n , 2 0 0 0 .

[ 3 ] F . B e l h a c h e m i , S . R e a l , a n d B . D a v a t ,  A p h y s i c a l b a s e d m o d e l o f p o w e re l e c t r i c d o u b l e - l a y e r s u p e r c a p a c i t o r s , I E E E . p p . 3 0 6 9 - 3 0 7 1 , 2 0 0 0 .

[ 4 ] A . K . S h u k l a , S . S a m p a t h , a n d K . V i j a y a m o h a n a n ,   E l e c t r o c h e m i c a ls u p e r c a p a c i t o r s : e n e r g y s t o r a g e b e y o n d b a t t e r i e s , C u r r e n t S c i e n c e . v o l7 9 , N o . 1 2 , p p . 1 6 5 6 - 1 6 6 1 , D e c . 2 0 00 .

[ 5 ] C . A n d r e w C h u , B . P a u l ,   C o m p a r i s o n o f c o m me r c i a l s u p e r c a p a c i t o r sa n d h i g h - p o w e r l i t h i u m - i o n b a t t e r i e s f o r l o w e r - a s s i s t a p p l i c a t i o n s i nh y b r i d e l e c t r i c v e h i c l e s I I n i t i a l C h a r a c t e r i z a t i o n , J o u r n a l o f P o w e r

S o u r c e s . N o . 1 1 2 , p p . 2 3 6 - 2 4 6 , 2 0 0 2 .

[ 6 ] Adam M a r c u s N a m i s n y k ,  A s u r v e y o f e l e c t r o c h e m i c a l s u p e r c a p a c i t o rt e c h n o l o g y , B a c h e l o r d i s s e r t a t i o n , D e p t . F a c u l t y o f E n g i n e e r i n g , U n i v .

S y d n e y , U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , 2 0 0 3 .

[ 7 ] Abou E I - M a a t y M . Abd E l - A a l ,   M o d e l l i n g a n d s i m u l a t i o n o f a

p h o t o v o l t a i c f u e l c e l l h y b r i d s y s t e m , P h . D . d i s s e r t a t i o n , D e p t . E l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g , U n i v . K a s s e l , G e r m a n y , 2 0 0 5 .

[ 8 ] A . R u f e r , D . H o t e l l i e r , a n d P . B a r r a d e ,  A s u p e r c a p a c i t o r - b a s e d e n e r g y

s t o r a g e s u b s t a t i o n f o r v o l t a g e c o m p e n s a t i o n i n w e a k t r a n s p o r t a t i o nn e t w o r k s , IEEE T r a n s . P o w e r D e l i v e r y , v o l . 1 9 , p p . 6 2 9 - 6 3 0 , A p r . 2 0 0 4 .

[ 9 ] D . L i nz e n, S . B u l l e r , a n d E . K a r d e n ,   A n a l y s i s a n d e v a l u a t i o n o f c h a r g eb a l a n c i n g c i r c u i t s o n p e r f o r m a n c e , r e l i a b i l i t y a n d l i f e t i m e o f

s u p e r c a p a c i t o r s y s t e m s , I E E E . p p . 1 5 8 9 1 5 9 0 , 2 0 0 3 .

V I I . B I O G R A P H I E S

Y . Y . Yao was b o m i n S h a n x i n P r o v i n c e i n

C h i n a , on F e b r u a r y 3 t h , 1 9 8 0 . S h e r e c e i v e d t h eB a c h e l o r d e g r e e i n e l e c t r i c a l e n g i n e e r i n g f r o m

~~~H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , H a r b i n , C h i n a , i n

2 0 0 2 , t h e M a s t e r d e g r e e i n p o w e r e l e c t r o n i c s a n d

m o t i o n c o n t r o l f r o m H a r b in I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ,

H a r b i n , C h i n a , i n 2 0 0 4 . N o w s h e i s p u r s u i n g P h Dd e g r e e o f p o w e r e l e c t r o n i c s a n d m o t i o n c o n t r o l i nS h e n z h e n G r a d u a t e S c h o o l , H a r b i n I n s t i t u t e o f

T e c h n o l o g y .

D . L . Z h a n g w a s b o r n i n J i l i n P r o v i n c e i n C h i n a ,i n A p r . , 1 9 7 3 . He r e c e i v e d t h e B a c h e l o r d e g r e e i n

i n d u s t r y a u t o m a t i o n f r o m H a r b i n I n s t i t u t e o f

T e c h n o l o g y , H a r b i n , C h i n a , i n 1 9 9 4 , t h e M a s t e r

d e g r e e i n e l e c t r i c a l e n g i n e e r i n g d e p a r t m e n t f r o m

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , H a r b i n , C h i n a , i n

1 9 9 6 , t h e D o c t o r d e g r e e in m e c h a n i c a l e l e c t r o n i ce n g i n e e r i n g f r o m H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ,H a r b i n , C h i n a , i n 1 9 9 9 . He i s a Member o f I E E E .

H i s s p e c i a l f i e l d s o f i n t e r e s t i n c l u d e n o n d e s t r u c t i v ee x a m i n a t i o n , p o w e r e l e c t r o n i c s , i n f o r m a t i v e h o m e a p p l i a n c e n e tw o r k a n d

s i g n a l p r o c e s s i n g .

D . G . Xu w a s b o r n i n H e i l o n g j i a n g P r o v i n c e i nC h i n a , i n O c t . , 1 9 6 0 . He r e c e i v e d t h e B a c h e l o r

d e g r e e i n a u t o m a t i o n d e p a r t m e n t f r o m H a r b i n

E n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y , H a r b i n , C h i n a , i n 1 9 8 1 , t h eM a s t e r d e g r e e i n e l e c t r i c a l e n g i n e e r i n g d e p a r t m e n tf r o m H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , H a r bi n , C h i n a ,

i n 1 9 8 4 , t h e D o c t o r d e g r e e i n e l e c t r i c a l e n g i n e e r i n g

d e p a r t m e n t f r o m H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ,H a r b i n , C h i n a , i n 1 9 8 9 . He i s a Member o f IEEE

( 4 0 2 9 6 5 0 5 ) ; a m e m b e r o f I n t e r n a t i o n a l S t e e r i n gC o m m i t t e e , IEEE I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n P o w e r E l e c t r o n i c s a n d D r i v e

S y s t e m s ; a m e m b e r o f T e c h n i c a l P r o g r a m C o m m i t t e e , I n t e r n a t i o n a l P o w e r

E l e c t r o n i c s a n d M o t i o n C o n t r o l C o n f e r e n c e . H i s s p e c i a l f i e l d s o f i n t e r e s ti n c l u d e p o w e r e l e c t r o n i c s , p o w e r d r i v e a n d a u t o m a t i o n , l i g h t e n i n g e l e c t r o n i c sa n d AC s e r v o m o t o r

s y s t e m .