超級電容器在混合動力汽車中的應用

                  

 

電動汽車發展到今天，主要的瓶頸就是蓄電池的問題。傳統的蓄電池（如鉛酸電池）由于功率密度偏低，不能滿足車輛的頻繁地起步、加速和制動工況的要求，而且由于加速時浪費了過多的能量，致使車輛的行駛里程也不能滿足要求。在正常行駛時，電動汽車從蓄電池中吸取的平均功率相當低，而加速和爬坡時的峰值功率又相當高，一輛高性能的電動汽車的峰值功率與平均功率之比可達到16：1。事實上，電動汽車行駛中用于加速和爬坡時所消耗的能量占到總能耗的2／3。在現有的電池技術條件下，蓄電池必須在比能量和比功率以及比功率和循環壽命之間做出平衡，而難以在—套能源系統上同時追求高比能量、高比功率和長壽命。蓄電池與超級電容器混合動力車的出現很好的解決解決了電動汽車續駛里程與加速爬坡性能之間的矛盾。其中由蓄電池提供最佳的續駛里程，而由超級電容在加速和爬坡需要大功率時提供短時的輔助動力。超級電容的能量可以直接取自蓄電池，也可以在電動汽車剎車或下坡時回收可再生的動能。

在蓄電池與超級電容器配合使用中要注意的是，蓄電池電的輸出功率應與車輛平均行駛功率需求相當，而超級電容器輸出高于平均功率需求的功率并且可吸收再生能量。當車輛的實際行駛功率需求高于超級電容的最大功率時．多余部分由蓄電池提供。超級電容由再生能量為其充電，若沒有充足電，剩余部分由蓄電池在車輛低勸率行駛時進行補充。當超級電容充滿電時，再生制動能量為蓄電池充電。在蓄電池和超級電容之間采用兩象限DC-DC變換器控制它們之間的功率分配，并限制蓄電池在車輛低功率行駛時對超級電容的充電率。若沒有DC-DC變換器，則蓄電池和超級電容將只有相同的電壓，導致超級電容僅在蓄電池發生快速變化時輸出和接受功率，減弱廠超級電容的負載均衡作用。

加裝超級電容還解決了低溫啟動困難的問題，鉛酸蓄電池的低溫性能也較差，在—40℃時它的電流輸出能力約是常溫時的1/10左右。所以造成了機動車的低溫啟動困難。而超級電容的正常工作溫度在-40℃至+70℃之間。機動車在-15℃時啟動已經困難，而用超級電容器即使是在-30℃時，仍能順利啟動。

超級電容器適用于用汽、柴油發動機的低溫啟動。可用于汽車、內燃機車、坦克、飛機、輪船、工程設備等使用內燃機的領域。

由于現在石油價格的飛漲，國外一些汽車企業已經把超級電容應用到汽車上，汽車在下坡時把能量以電能的方式儲存起來，在爬坡時或需要大功率時釋放出來。這樣就降低了使用成本。這種方式不僅可以用在機動車上面，還可以用在電動自行車上面。