超級(jí)電容器在電動(dòng)車上的應(yīng)用

純電動(dòng)汽車盡管具有上述優(yōu)點(diǎn)，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?cè)谛铍姵氐难芯块_發(fā)上做了多方努力，也難以達(dá)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(shí)現(xiàn)的，于是就有了混合電動(dòng)車的出現(xiàn)。I“混合動(dòng)力車是專門為城市公共交通設(shè)計(jì)開發(fā)的，既可用電又可用油，是短期內(nèi)電動(dòng)汽車最現(xiàn)實(shí)的產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)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(yán)格的環(huán)保要求，既有電動(dòng)車的節(jié)能和低排放的特點(diǎn)，又具有燃油汽車的方便性能Il21。混合動(dòng)力源電動(dòng)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(dòng)力系統(tǒng)中，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，利用發(fā)出的電能由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。即發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)出的動(dòng)能全部要先轉(zhuǎn)換成電能，利用這一電能使車輛行駛。并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)采用的是發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪，根據(jù)情況來(lái)運(yùn)用這兩個(gè)動(dòng)力源，由于動(dòng)力源是并行的，故稱為并聯(lián)式混合動(dòng)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(diǎn)。

就目前所制造的混合電動(dòng)車來(lái)看，它的動(dòng)力系統(tǒng)是以燃油發(fā)動(dòng)機(jī)作為主要?jiǎng)恿?，其電力能量貯藏系統(tǒng)通常是二次電源，而目前所應(yīng)用的二次電源存在很多的缺點(diǎn)有待大幅度改進(jìn)，而這些問(wèn)題都可以用超級(jí)電容器代替解決，在內(nèi)燃機(jī)車的電起動(dòng)系統(tǒng)中采用超大容量電容器輔助起動(dòng)裝置，顯示了較突出的優(yōu)勢(shì)，其表現(xiàn)在：

1.由于起動(dòng)功率的增加，縮短了柴油一發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)時(shí)間。柴油機(jī)旋轉(zhuǎn)加速度增加，提高了燃油點(diǎn)燃質(zhì)量。

2.降低了起動(dòng)時(shí)蓄電池組的最大電流負(fù)荷，有助于延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。

3.確保了起動(dòng)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(shí)尤為明顯。

4.在現(xiàn)有蓄電池技術(shù)狀況下，可以有效減小蓄電池容量。

但超級(jí)電容器并不能完全取代電池，因?yàn)樗哪芰棵芏缺容^低。超級(jí)電容器單體的工作電壓較低，因此要通過(guò)多個(gè)電容器單體的串聯(lián)才能得到較高的工作電壓，而多個(gè)單體串聯(lián)對(duì)單體的統(tǒng)一性要求比較高，且串聯(lián)起來(lái)后體系的容量又會(huì)成倍減少?，F(xiàn)在這方面的很多工藝都還在研發(fā)當(dāng)中。

超級(jí)電容的特性正好滿足混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特殊要求。利用超級(jí)電容瞬時(shí)高功率特性，避免了要求發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)和蓄電池提供瞬間大功率的特殊要求，同時(shí)還可以對(duì)制動(dòng)能量進(jìn)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(jīng)常在城市行駛的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。在回收制動(dòng)能量方面，汽車在行駛過(guò)程中至少有30％的能量因熱量散發(fā)和制動(dòng)而消耗掉，特別是在城市行駛，經(jīng)常遇到紅燈，這樣不僅造成能源浪費(fèi)，而且增加環(huán)境污染。

如能把制動(dòng)所消耗的能量回收起來(lái)用于汽車起動(dòng)、加速，可謂一舉兩得。由于蓄電池充電是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)完成的，所需時(shí)間較長(zhǎng)，但制動(dòng)時(shí)間較短，因而回收能量效果不佳。現(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(shí)間還難以進(jìn)入實(shí)用階段。超級(jí)電容獨(dú)有的特性非常適合用于制動(dòng)過(guò)程中能量回收，而且成本較低，應(yīng)用前景廣闊。

在為發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)提供瞬時(shí)大功率方面，發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)對(duì)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(dòng)機(jī)才可能起動(dòng)。然而，一般蓄電池不具備這種特性，除非用起動(dòng)點(diǎn)火型電池，但是起動(dòng)點(diǎn)火型電池并不適合長(zhǎng)時(shí)期小電流工作環(huán)境，而且在低溫下經(jīng)常失效，因此也不適合。

研究發(fā)現(xiàn)，如果把超級(jí)電容和蓄電池聯(lián)合用在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)揮超級(jí)電容的獨(dú)有特性，構(gòu)成新型的起動(dòng)系統(tǒng)，這個(gè)問(wèn)題就可迎刃而解了。

超級(jí)電容器作為一種新型儲(chǔ)能元件，其出現(xiàn)填補(bǔ)了傳統(tǒng)靜電電容器和化學(xué)電源之間的空白，憑借著低成本高性能的優(yōu)勢(shì)，加上對(duì)環(huán)境的無(wú)污染使得人們對(duì)它越來(lái)越重視。隨之對(duì)電動(dòng)汽車研究的深入，超級(jí)電容器在這方面應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)也越來(lái)越明顯。超級(jí)電容器的高性能決定了其市場(chǎng)前景非常廣闊，而低成本又決定了其顯著的經(jīng)濟(jì)效益。雖然超級(jí)電容器存在著比容量偏低的缺陷，但相信通過(guò)改進(jìn)，一定會(huì)推動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)生質(zhì)的飛躍。