超級電容器在電動車上的應用

純電動汽車盡管具有上述優(yōu)點，但由于電池容量的限制，致使車輛在續(xù)駛里程和爬坡、加速性能上不及通常的汽車。雖然人們在蓄電池的研究開發(fā)上做了多方努力，也難以達到通常轎車那樣，加滿油后可行駛4OO一500公里的里程[91。要充分滿足用戶的欲望，目前僅靠現(xiàn)有蓄電裝置的性能是難以實現(xiàn)的，于是就有了混合電動車的出現(xiàn)。I“混合動力車是專門為城市公共交通設計開發(fā)的，既可用電又可用油，是短期內電動汽車最現(xiàn)實的產業(yè)化產品。

這種車與同類型的傳統(tǒng)汽車相比尾氣排放可減少50％70％，降低燃油消耗30％以上，能夠滿足日益嚴格的環(huán)保要求，既有電動車的節(jié)能和低排放的特點，又具有燃油汽車的方便性能Il21?；旌蟿恿υ?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/電動車">電動車按照能量合成的形式主要分為串聯(lián)式（SeriesHybridElectricVehicle，SHEV）和并聯(lián)式，PHEV）兩種。在串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)中，由發(fā)動機驅動發(fā)電機，利用發(fā)出的電能由電動機驅動車輪。即發(fā)動機所發(fā)出的動能全部要先轉換成電能，利用這一電能使車輛行駛。并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)采用的是發(fā)動機與電動機驅動車輪，根據(jù)情況來運用這兩個動力源，由于動力源是并行的，故稱為并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。此外，還存在混聯(lián)式，也稱串并聯(lián)式，它可以最大限度地發(fā)揮串聯(lián)式與并聯(lián)式的各自優(yōu)點。

就目前所制造的混合電動車來看，它的動力系統(tǒng)是以燃油發(fā)動機作為主要動力，其電力能量貯藏系統(tǒng)通常是二次電源，而目前所應用的二次電源存在很多的缺點有待大幅度改進，而這些問題都可以用超級電容器代替解決，在內燃機車的電起動系統(tǒng)中采用超大容量電容器輔助起動裝置，顯示了較突出的優(yōu)勢，其表現(xiàn)在：

1.由于起動功率的增加，縮短了柴油一發(fā)電機組的起動時間。柴油機旋轉加速度增加，提高了燃油點燃質量。

2.降低了起動時蓄電池組的最大電流負荷，有助于延長蓄電池的使用壽命。

3.確保了起動的可靠性，特別是在低溫以及蓄電池組虧電或參數(shù)變壞時尤為明顯。

4.在現(xiàn)有蓄電池技術狀況下，可以有效減小蓄電池容量。

但超級電容器并不能完全取代電池，因為它的能量密度比較低。超級電容器單體的工作電壓較低，因此要通過多個電容器單體的串聯(lián)才能得到較高的工作電壓，而多個單體串聯(lián)對單體的統(tǒng)一性要求比較高，且串聯(lián)起來后體系的容量又會成倍減少。現(xiàn)在這方面的很多工藝都還在研發(fā)當中。

超級電容的特性正好滿足混合動力電動汽車的特殊要求。利用超級電容瞬時高功率特性，避免了要求發(fā)動機頻繁起動和蓄電池提供瞬間大功率的特殊要求，同時還可以對制動能量進行回收利用，從而可以節(jié)約能源、減少排放污染，尤其適合經常在城市行駛的混合動力電動汽車。在回收制動能量方面，汽車在行駛過程中至少有30％的能量因熱量散發(fā)和制動而消耗掉，特別是在城市行駛，經常遇到紅燈，這樣不僅造成能源浪費，而且增加環(huán)境污染。

如能把制動所消耗的能量回收起來用于汽車起動、加速，可謂一舉兩得。由于蓄電池充電是通過化學反應來完成的，所需時間較長，但制動時間較短，因而回收能量效果不佳?，F(xiàn)正處于研究中的飛輪電池，由于精度要求高、制作難度大，短時間還難以進入實用階段。超級電容獨有的特性非常適合用于制動過程中能量回收，而且成本較低，應用前景廣闊。

在為發(fā)動機冷起動時提供瞬時大功率方面，發(fā)動機的冷起動對蓄電池提出了特殊的要求，蓄電池必須提供瞬間大功率，發(fā)動機才可能起動。然而，一般蓄電池不具備這種特性，除非用起動點火型電池，但是起動點火型電池并不適合長時期小電流工作環(huán)境，而且在低溫下經常失效，因此也不適合。

研究發(fā)現(xiàn)，如果把超級電容和蓄電池聯(lián)合用在發(fā)動機起動系統(tǒng)，發(fā)揮超級電容的獨有特性，構成新型的起動系統(tǒng)，這個問題就可迎刃而解了。

超級電容器作為一種新型儲能元件，其出現(xiàn)填補了傳統(tǒng)靜電電容器和化學電源之間的空白，憑借著低成本高性能的優(yōu)勢，加上對環(huán)境的無污染使得人們對它越來越重視。隨之對電動汽車研究的深入，超級電容器在這方面應用的優(yōu)勢也越來越明顯。超級電容器的高性能決定了其市場前景非常廣闊，而低成本又決定了其顯著的經濟效益。雖然超級電容器存在著比容量偏低的缺陷，但相信通過改進，一定會推動汽車行業(yè)發(fā)生質的飛躍。