超级电容器在汽车启动中的作用

超级电容器在汽车启动中的作用超级电容器在汽车启动中的应用蓄电池是汽车中的关键电器部件，其性能直接影响汽车的启动。现在的汽车启动无一例外地采用启动电动机启动方式。在启动过程中特别是在启动瞬间，由于启动电动机转速为零，不产生感生电势，故启动电流：I=E/(RM+RS+RL)；其中：E为蓄电池空载端电压，RM为启动电动机的电枢电阻，RS为蓄电池内阻、RL为线路电阻。由于RM、RB、RL均非常低，启动电流非常大。例如用12V、45Ah的蓄电池启动安装1.9L柴油机的汽车，蓄电池的电压在启动瞬间由12.6V降到约3.6V，启动瞬时的电流达550A，·····如此高倍率放电对蓄电池的损伤也是非常明显的。启动过程的电压剧烈变化也是极强的电磁干扰，可以造成电气设备掉电，迫使电气设备在发电机启动过程结束后重新上电，计算机在这个过程中非常容易死机。因此，从改善汽车电气设备的电磁环境、改善汽车的启动性能和蓄电池性能或延长蓄电池使用寿命来考虑，改善汽车电源1、稳压器在启动过程中的性能是必要的。解决问题的方案之一是加大蓄电池的容量，但需要增加很多，并使其体积增大，这并不是好的选择。而将超级电容器与蓄电池并联可以很好地解决这个问题。2、超级电容器的原理及特点超级电容器的原理超级电容器是一种电容量可达数千法拉的极大容量电容器。为了得到如此大的电容量，要尽可能缩小超级电容器电极间距离、增加电极表面积，为此，采用双电层原理和活性炭多孔化电极。超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应，因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池不同。超级电容器的主要特点尽管超级电容器的能量密度是蓄电池的5％或更少，但是这种能量储存方式可以应用在传统蓄电池不足之处与短时高峰值电流中。与电池相比，这种超级电容器具有以下几点优势：一是电容量大，目前单体超级电容器的最大电容量可达3000F；二是充放电寿命很长，可达500000次或90000h，而蓄电池的充放电寿命很难超过l000次；三是可以提供很高的放电电流，如3000F的超级电容器额定放电电流不低于950A，放电峰值电流可达1680A，一般蓄电池通常不能有如此高的放电电流，一些高放电电流的蓄电池，在如此高的放电电流下，使用寿命大大缩短；四是可以在数十秒到数分钟内快速充电，而蓄电池在如此短的时间内充满电将是极危险或几乎不可能的；五是可以在很宽的温度范围内正常工作(-40℃～+70℃)，而蓄电池很难在高温特别是在低温环境下工作；六是超级电容器的材料是安全和无毒的，而铅酸蓄电池、镍镉蓄电池均具有毒性，而且，超级电容器可以任意并联使用来增加电容量，若采取均压措施后，还可以串联使用。3超级电容器在汽车启动中的应用。1、电性能的改善超级电容器与蓄电池并联时，启动瞬间电压跌落由只采用蓄电池时的3.2V提升到7.2V；启动电流从560A提高到l200A；启动瞬时的电源输出功率从2kW上升到8.7kW；启动过程的平稳电压由7V提高到9.4V；启动过程的平稳电流由280A提高到440A；启动过程的电源平稳输出功率从2.44kW提高到4.12kW。2启动性能的改善超级电容器与蓄电池并联应用可以提高机车的启动性能。将超级电容器(450F/16.2V)与12V、45Ah的蓄电池并联来启动安装1.9升柴油机的汽车，在10℃时平稳启动。尽管在这种情况下不连接超级电容器蓄电池也可以启动，但采用超级电容器与蓄电池并联时启动电动机的速度和性能都非常好。由于电源输出功率的提高，启动速度由仅用蓄电池时的300r/m增加到450r/m。超级电容器尤其能提高汽车在冷天的启动性能(更高的启动转矩)，在-20℃时，由于蓄电池的性能大大下降，很可能难以正常启动或需多次启动才能点火，而超级电容器与蓄电池并联时仅需一次点火，其优点是非常明显的。3蓄电池应用状态的改善超级电容器与蓄电池并联时，由于超级电容器的等效串联电阻(ESR)远低于蓄电池的内阻，因此，在启动瞬间，1200A启动电流中的800A电流由超级电容器提供，蓄电池仅提供400A的电流，明显低于仅采用蓄电池的560A，有效降低了蓄电池极板的极化，阻止了蓄电池内阻的上升，使启动过程的平稳电压得到提高。最为重要的是蓄电池极板极化的减轻不仅有利于延长蓄电池的使用寿命，而且也可以消除频繁启动对蓄电池寿命的影响。