| HCC超級電容器在汽車啟動(dòng)中的應(yīng)用前景 |
| 2011-12-22 中國冷鏈物流網(wǎng)（www.jsslwood.com） |
蓄電池是汽車中的關(guān)鍵電器部件，其性能直接影響汽車的啟動(dòng)?，F(xiàn)在的汽車啟動(dòng)無一例外地采用啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式。在啟動(dòng)過程中特別是在啟動(dòng)瞬間，由于啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為零，不產(chǎn)生感生電勢，故啟動(dòng)電流：I=E/(RM+RS+RL)；其中：E為蓄電池空載端電壓，RM為啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電樞電阻，RS為蓄電池內(nèi)阻、RL為線路電阻。由于RM、RB、RL均非常低，啟動(dòng)電流非常大。例如用12 V、45 Ah的蓄電池啟動(dòng)安裝1.9 L柴油機(jī)的汽車，蓄電池的電壓在啟動(dòng)瞬間由12.6 V降到約3.6 V，啟動(dòng)瞬時(shí)的電流達(dá)550 A，·····如此高倍率放電對蓄電池的損傷也是非常明顯的。啟動(dòng)過程的電壓劇烈變化也是極強(qiáng)的電磁干擾，可以造成電氣設(shè)備掉電，迫使電氣設(shè)備在發(fā)電機(jī)啟動(dòng)過程結(jié)束后重新上電，計(jì)算機(jī)在這個(gè)過程中非常容易死機(jī)。因此，從改善汽車電氣設(shè)備的電磁環(huán)境、改善汽車的啟動(dòng)性能和蓄電池性能或延長蓄電池使用壽命來考慮，改善汽車電源|穩(wěn)壓器在啟動(dòng)過程中的性能是必要的。解決問題的方案之一是加大蓄電池的容量，但需要增加很多，并使其體積增大，這并不是好的選擇。而將超級電容器與蓄電池并聯(lián)可以很好地解決這個(gè)問題。
2 超級電容器的原理及特點(diǎn)
超級電容器的原理
超級電容器是一種電容量可達(dá)數(shù)千法拉的極大容量電容器。為了得到如此大的電容量，要盡可能縮小超級電容器電極間距離、增加電極表面積，為此，采用雙電層原理和活性炭多孔化電極。
超級電容器的充放電過程始終是物理過程，沒有化學(xué)反應(yīng)，因此性能是穩(wěn)定的，與利用化學(xué)反應(yīng)的蓄電池不同。
超級電容器的主要特點(diǎn)
盡管超級電容器的能量密度是蓄電池的5％或更少，但是這種能量儲(chǔ)存方式可以應(yīng)用在傳統(tǒng)蓄電池不足之處與短時(shí)高峰值電流中。與電池相比，這種超級電容器具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：
一是電容量大，目前單體超級電容器的最大電容量可達(dá)5000 F；
二是充放電壽命很長，可達(dá)500 000次或90000h，而蓄電池的充放電壽命很難超過l 000次；
三是可以提供很高的放電電流，如2700 F的超級電容器額定放電電流不低于950 A，放電峰值電流可達(dá)1 680 A，一般蓄電池通常不能有如此高的放電電流，一些高放電電流的蓄電池，在如此高的放電電流下，使用壽命大大縮短；
四是可以在數(shù)十秒到數(shù)分鐘內(nèi)快速充電，而蓄電池在如此短的時(shí)間內(nèi)充滿電將是極危險(xiǎn)或幾乎不可能的；
五是可以在很寬的溫度范圍內(nèi)正常工作(-40℃～+70℃)，而蓄電池很難在高溫特別是在低溫環(huán)境下工作；
六是超級電容器的材料是安全和無毒的，而鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池均具有毒性，而且，超級電容器可以任意并聯(lián)使用來增加電容量，若采取均壓措施后，還可以串聯(lián)使用。
3 超級電容器在汽車啟動(dòng)中的應(yīng)用
3.1 電性能的改善
超級電容器與蓄電池并聯(lián)時(shí)，啟動(dòng)瞬間電壓跌落由只采用蓄電池時(shí)的3.2V提升到7.2V；啟動(dòng)電流從560 A提高到l200 A；啟動(dòng)瞬時(shí)的電源輸出功率從2 kW上升到8.7kW；啟動(dòng)過程的平穩(wěn)電壓由7 V提高到9 .4 V；啟動(dòng)過程的平穩(wěn)電流由280 A提高到440 A；啟動(dòng)過程的電源平穩(wěn)輸出功率從2.44 kW提高到4.12 kW。
3.2 啟動(dòng)性能的改善
超級電容器與蓄電池并聯(lián)應(yīng)用可以提高機(jī)車的啟動(dòng)性能。將超級電容器(450 F/16.2 V)與12 V、45Ah的蓄電池并聯(lián)來啟動(dòng)安裝1.9升柴油機(jī)的汽車，在10℃時(shí)平穩(wěn)啟動(dòng)。盡管在這種情況下不連接超級電容器蓄電池也可以啟動(dòng)，但采用超級電容器與蓄電池并聯(lián)時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的速度和性能都非常好。由于電源輸出功率的提高，啟動(dòng)速度由僅用蓄電池時(shí)的300 r/m增加到450 r/m。超級電容器尤其能提高汽車在冷天的啟動(dòng)性能(更高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩)，在-20℃時(shí)，由于蓄電池的性能大大下降，很可能難以正常啟動(dòng)或需多次啟動(dòng)才能點(diǎn)火，而超級電容器與蓄電池并聯(lián)時(shí)僅需一次點(diǎn)火，其優(yōu)點(diǎn)是非常明顯的。
3.3 蓄電池應(yīng)用狀態(tài)的改善
超級電容器與蓄電池并聯(lián)時(shí)，由于超級電容器的等效串聯(lián)電阻(ESR)遠(yuǎn)低于蓄電池的內(nèi)阻，因此，在啟動(dòng)瞬間，1 200 A啟動(dòng)電流中的800 A電流由超級電容器提供，蓄電池僅提供400 A的電流，明顯低于僅采用蓄電池的56 0 A，有效降低了蓄電池極板的極化，阻止了蓄電池內(nèi)阻的上升，使啟動(dòng)過程的平穩(wěn)電壓得到提高。最為重要的是蓄電池極板極化的減輕不僅有利于延長蓄電池的使用壽命，而且也可以消除頻繁啟動(dòng)對蓄電池壽命的影響。 |
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