超級(jí)電容器與蓄電池組合改善汽車啟動(dòng)性能?

時(shí)間:2014-06-06 14:47來(lái)源:cbcu 作者:日光
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1、蓄電池存在的問(wèn)題
    蓄電池是汽車中的關(guān)鍵的電器部件,其性能直接影響汽車的啟動(dòng)。現(xiàn)在的汽車啟動(dòng)無(wú)一例外地采用啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式。在啟動(dòng)過(guò)程中特別是在啟動(dòng)瞬間,由于啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為零,不產(chǎn)生感生電勢(shì),故啟動(dòng)電流為:1=E/Rm+Rs+Rl,其中:E為蓄電池空載端電壓,RM為啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電樞電阻、RB為蓄電池內(nèi)阻、RL為線路電阻。
    由于RM、RB、RL均非常低,啟動(dòng)電流非常大。例如用12V、45Ah的蓄電池啟動(dòng)安裝1.9升柴油機(jī)的汽車,蓄電池的電壓在啟動(dòng)瞬間由12.6V降到約3.6V!啟動(dòng)瞬時(shí)的電流達(dá)550A,約為蓄電池的12C的放電率!盡管車用蓄電池是啟動(dòng)專用蓄電池,可以高倍率放電,但10倍以上的高倍率放電時(shí)的蓄電池性能變得很差,而且,如此高倍率放電對(duì)蓄電池的損傷也是非常明顯的。啟動(dòng)過(guò)程的電壓劇烈變化也是極強(qiáng)的電磁干擾,可以造成電氣設(shè)備的“掉電”,迫使電氣設(shè)備在發(fā)電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束后重新上電,計(jì)算機(jī)在這個(gè)過(guò)程中非常容易死機(jī)。因此,無(wú)論從改善汽車電氣設(shè)備的電磁環(huán)境還是改善汽車的啟動(dòng)性能和蓄電池的性能、延長(zhǎng)使用壽命來(lái)考慮,改善汽車電源在啟動(dòng)過(guò)程的性能是必要的。 
    問(wèn)題的解決方案可以加大蓄電池的容量,但需要增加很多,使體積增大,這并不是好的解決方案。將超級(jí)電容器蓄電池并聯(lián)可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。
 
    2、電性能的改善
    采用超級(jí)電容器蓄電池并聯(lián)時(shí)啟動(dòng)過(guò)程的電壓波形相比啟動(dòng)瞬間電壓跌落由僅采用蓄電池時(shí)的3.2V提升到7.2V;啟動(dòng)電流從560A提高到1200A;啟動(dòng)瞬時(shí)的電源輸出功率從2kW提高到8.7kW;啟動(dòng)過(guò)程的平穩(wěn)電壓由7V提高到9.4V;啟動(dòng)過(guò)程的平穩(wěn)電流由280A提高到440A;啟動(dòng)過(guò)程的電源平穩(wěn)輸出功率從2.44kW提高到4.12kW。
 
    3、啟動(dòng)性能的改善
    超級(jí)電容器蓄電池并聯(lián)應(yīng)用可以提高機(jī)車的啟動(dòng)性能,將超級(jí)電容(450F/16.2V)與12V、45Ah的蓄電池并聯(lián)啟動(dòng)安裝1.9升柴油機(jī)的汽車,在10攝氏度時(shí)平穩(wěn)啟動(dòng),盡管在這種情況中,當(dāng)不連接超級(jí)電容器蓄電池也可以啟動(dòng),但采用超級(jí)電容器蓄電池并聯(lián)時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的速度和性能都非常得好。由于電源的輸出功率的提高,啟動(dòng)速度由僅用蓄電池時(shí)的啟動(dòng)速度300rpm,增加到450rpm;尤其在提高汽車在冷天的起動(dòng)性能(更高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩)上,超級(jí)電容器是非常有意義的,在零下20攝氏度時(shí),由于蓄電池的性能大大下降,很可能不能正常啟動(dòng)或需多次啟動(dòng)才能成功,而超級(jí)電容器蓄電池并聯(lián)時(shí)則僅需一次點(diǎn)火。其優(yōu)點(diǎn)是非常明顯的。
 
    4、對(duì)蓄電池應(yīng)用狀態(tài)的改善
    超級(jí)電容器蓄電池并聯(lián)時(shí),由于超級(jí)電容器的等效串聯(lián)電阻(ESR)遠(yuǎn)低于蓄電池的內(nèi)阻,因此,在啟動(dòng)瞬間1200A啟動(dòng)電流中的800A電流由超級(jí)電容器提供,蓄電池僅提供400A的電流。明顯低于僅采用蓄電池的560A,有效地降低了蓄電池極板的極化,阻止了蓄電池內(nèi)阻的上升使啟動(dòng)過(guò)程的平穩(wěn)電壓得到提高。最主要的是蓄電池極板極化的減輕不僅有利于延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命,而且也可以消除頻繁啟動(dòng)對(duì)蓄電池壽命的影響。

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