超级电容在节能与新能源汽车领域应用
作者：深圳市今朝时代股份有限公司时间：2013-07-11 我要发布
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?1. 级电容在客车上的应用
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超级电容具有寿命更长，持久力更强的特点，没有化学反应所带来的污染，没有蓄电池的记忆问题。二次电源存在很多的缺点都可以用超级电容器代替解决，在内燃机车的电起动系统中采用超超级电容器辅助起动装置，显示了较突出的优势，具体表现在：
?? （1）提供优越的动力性能。由于超级电容器具有非常高的功率密度，因此能较好地满足电动汽车在起动、加速、爬坡时对功率的需求，若与动力电池配合使用，则可减少大电流充放电对电池的伤害，延长电池的使用寿命。
?? （2）具有非常高的能量回收率。汽车在行驶过程中至少有30%的能量因热量散发和制动而消耗掉，特别是在城市行驶，经常遇到红灯，这样不仅造成能源浪费，而且增加环境污染。如能把制动所消耗的能量回收起来用于汽车起动、加速，可谓一举两得。由于蓄电池充电是通过化学反应来完成的，所需时间较长，但制动时间较短，因而回收能量效果不佳。现正处于研究中的飞轮电池，由于精度要求高、制作难度大，短时间还难以进入实用阶段。超级电容器独有的高比功率特性非常适合用于制动过程中能量回收。
?? （3）优化贮能设备性能。超级电容器妥善解决了贮能设备高比功率和高比能量输出之间的矛盾。一般来说，比能量高的贮能体系其比功率不会太高；同样，一个贮能体系的比功率比较高，其比能量就不一定会很高，许多电池体系就是如此。超级电容器在可以提供 高比功率输出的同时，其比能量可以达到 。将它与蓄电池组合起来，就会成为一个兼有高比能量和高比功率输出的贮能系统。
?? （4）极好的低温性能。超级电容具有极好的低温性能，能在低温情况下保持大电流充放电能力；使得以此为能源的电动汽车能在我国北方低温环境下仍然能够可靠工作，并确保动力性要求。在寒冷地区，发动机的冷起动对蓄电池提出了特殊的要求，蓄电池必须提供瞬间大功率，发动机才可能起动。然而，一般蓄电池不具备这种特性，电池，如果把超级电容和蓄电池联合用在发动机起动系统，发挥超级电容的独有特性，构成新型的起动系统，这个问题就可迎刃而解。
?? （5）辅助性能。超级电容器除了可以用做混合能源电动汽车的辅助动力系统外，还可用在车载空调、车锁、车窗和车灯等电器的自动开关使用上。
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2. 超级电容在城市轨道交通的应用
?? 在城市轨道系统中采用的超级电容主要有两种工作模式:一种是作为能量储存器,它吸收了车辆制动过程中产生的能量,直到后面有车辆处于加速状态时才将能量释放到供电系统中;一种是作为稳压器,它总是保持在高容量的状态,当供电系统的电压低于规定值时才开始放电。
?? 超级电容系统可以自动地转换这两种运行模式,以便完全适应变化的运行要求。
?? (1)能量储存模式
???如果没有能量储存系统(如超级电容),如果同一时间内没有任何其他车辆处于加速状态,则制动车辆产生的能量就会通过放热方式消耗在制动电阻上面。然而,在实际运营中,这些同步的加速和制动并不能完全协调,也就是说,当一列车制动时,不可能总是在同一供电区段内有另外的列车在牵引,因此总是有部分能量以热量的方式消耗掉。但采用超级电容,可以在制动的过程中把能量储存下来,当有车辆加速的时候再释放出去,这就减少了供电所中能量的耗费。
?? (2)电压稳定模式
?? 如果没有能量储存系统(如超级电容),当有很多车辆在同一时间内加速时,则系统电压会降到一个非常严重的水平,导致车辆频繁地低电压波动,从而在一段时间内影响乘客服务质量。对于这个问题,可以采用超级电容来得到解决。如果系统电压降到规定的限制值,超级电容将会放电,以提高系统电压。
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3. 超级电容在汽车启停系统的应用
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??????????????? 启动模块e-boost?????????????????????????????????????? ????轻度混合动力系统e-HDI
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?? 自动停启系统（Stop-Start System）又称为弱混动力系统（micro-hybrids）
?? 在传统汽车发电机的位置安装一个高功率的起停一体式电机，该电机同时具备起动机和发电机的功能。当汽车遇交通堵塞或红灯停车时，控制装置（ECU）自动关闭发动机，当驾驶人员踩下离合器、油门或松抬刹车的瞬间，起动机（处于起动机模式的起停一体机）将快速（400毫秒内）、安静地重新起动发动机。
当汽车在减速或短停车时，启停控制系统可暂停发动机转动，并将制动过程中产生的热能转换成电能储存在电容器里。
?? 当汽车再次前进时，超级电容器则将刚刚储存起来的电能瞬间输出给智能启停控制系统中的电机，电机转动传送带，直接带动发动机工作。
?? 启停系统(弱混动力系统)的应用为超级电容器提供了广阔的舞台，充分体现出超级电容器性能上的优越性，其中在插电式混合动力汽车上的表现尤为突出。
?? 整个启停过程，汽车没有油耗，既经济又环保。其中，能够实现快速充放电的储能设备就是关键。因此，具有此特性的超级电容器成为最佳选择，也是启停控制系统最重要的组成部分。当汽车在减速或短停车时，启停控制系统可暂停发动机转动，并将制动过程中产生的热能转换成电能储存在电容器里。当汽车再次前进时，超级电容器则将刚刚储存起来的电能瞬间输出给智能启停控制系统中的电机，电机转动传送带，直接带动发动机工作。
