【導(dǎo)讀】近年來(lái)，隨著電池和汽車電子技術(shù)的迅速發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，越來(lái)越多的汽車電子產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，不論是在外部的燈飾還是在內(nèi)部的蓄電池，現(xiàn)在我們的身邊都離不開(kāi)汽車電子產(chǎn)品。當(dāng)然，汽車工業(yè)對(duì)汽車電源的數(shù)量和質(zhì)量的需求都呈現(xiàn)一種指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)。超級(jí)電容是近幾年才批量生產(chǎn)的一種新型電力儲(chǔ)能器件，它和蓄電池組合，被廣泛應(yīng)用于汽車上。本文根據(jù)超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)特性，介紹在汽車啟動(dòng)過(guò)程中如何利用超級(jí)電容器減小對(duì)車內(nèi)其他電子設(shè)備的干擾，利用超級(jí)電容器超強(qiáng)的爆發(fā)力與優(yōu)良的低溫性能，將電池與超級(jí)電容器組合成啟動(dòng)型超級(jí)電池，改善汽車的啟動(dòng)性能，延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。第三部分提出了設(shè)計(jì)要求；啟動(dòng)機(jī)可以將蓄電池的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。啟動(dòng)機(jī)一般由直流電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和電磁開(kāi)關(guān)三部分組成。

　　

【正文】 低了干擾的問(wèn)題；與現(xiàn)存的其他蓄電池相比，這種方案更加具有環(huán)保和成本效益。5 超級(jí)電容器的使用和前景超級(jí)電容器具有廣泛的用途。與燃料電池等高能量密度的物質(zhì)相結(jié)合，超級(jí)電容器能提供快速的能量釋放，滿足高功率需求，從而使燃料電池可以僅作為能量源使用。目前，超級(jí)電容器的能量密度可高達(dá)20kW/kg，已經(jīng)開(kāi)始搶占傳統(tǒng)電容器和電池之間的這部分市場(chǎng)。在那些要求高可靠性而對(duì)能量要求不高的應(yīng)用中，可以用超級(jí)電容器來(lái)取代電池，也可以將超級(jí)電容器和電池結(jié)合起來(lái)，應(yīng)用在對(duì)能量要求較高的場(chǎng)合，從而可以采用體積更小、更經(jīng)濟(jì)的電池。超級(jí)電容器的ESR值很低，從而可以輸出大電流，也可以快速吸收大電流。同化學(xué)充電原理相比，超級(jí)電容器的原理使這種產(chǎn)品的性能更穩(wěn)定，因此，使用壽命更長(zhǎng)。對(duì)于像電動(dòng)工具和玩具這種需要快速充電的設(shè)備來(lái)說(shuō)，超級(jí)電容器無(wú)疑是一個(gè)很理想的電源。一些產(chǎn)品適合采用電池/超級(jí)電容器的混合系統(tǒng)，超級(jí)電容器的使用可以避免為了獲得更多的能量而使用大體積的電池。如消費(fèi)電子產(chǎn)品中的數(shù)碼相機(jī)就是一個(gè)例子，超級(jí)電容器的使用使數(shù)碼相機(jī)可以采用便宜的堿性電池（而不是使用昂貴的Li離子電池）。超級(jí)電容器單元（cell）～,因此，很多應(yīng)用需要使用多個(gè)超級(jí)電容器單元。當(dāng)串聯(lián)這些單元時(shí)，設(shè)計(jì)工程師需要考慮單元之間的平衡和充電情況。同某些二級(jí)電池技術(shù)相似，超級(jí)電容器的電壓在串聯(lián)使用時(shí)需要平衡，因?yàn)榇嬖诼╇娏?，?nèi)部并聯(lián)電阻的大小將決定串聯(lián)的超級(jí)電容器單元上的電壓分配。當(dāng)超級(jí)電容器上的電壓穩(wěn)定后，各個(gè)單元上的電壓將隨著漏電流的不同而發(fā)生變化，而不是隨著容值不同而變化。漏電流越大，額定電壓越小，反之，漏電流小，額定電壓高。為了補(bǔ)償漏電流的變化，常采用的方法是，在每一個(gè)單元旁邊并聯(lián)一個(gè)電阻，來(lái)控制整個(gè)單元的漏電流。這種方法有效地降低了各單元之間相應(yīng)并聯(lián)電阻的變化。另一個(gè)推薦使用的方法是主動(dòng)單元平衡法，采用這種方法，每一個(gè)單元都會(huì)被主動(dòng)監(jiān)視，當(dāng)有電壓變化時(shí)，即進(jìn)行互相平衡。這種方法可以降低單元上的任何額外負(fù)載，使工作效率更高。 如果電壓超過(guò)單元的額定電壓，將會(huì)縮短單元的使用壽命。對(duì)于高可靠性超級(jí)電容器來(lái)說(shuō)，如何維持電壓在要求的范圍內(nèi)是關(guān)鍵的一點(diǎn)，必須控制充電電壓，以保證它不能超過(guò)每個(gè)單元的額定電壓。例如在內(nèi)燃機(jī)車的電啟動(dòng)系統(tǒng)中采用超大容量電容器輔助啟動(dòng)裝置, 顯示了較突出的優(yōu)勢(shì), 其表現(xiàn)在:1. 由于啟動(dòng)功率的增加, 縮短了柴油發(fā)電機(jī)組的啟動(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. 降低了啟動(dòng)蓄電池的最大電流負(fù)荷, 提高了蓄電池使用壽命。3．確保了啟動(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。 類似于這種包含18個(gè)電池單元42V封裝的超級(jí)電容器模塊正進(jìn)入當(dāng)前和今后的汽車應(yīng)用領(lǐng)域10年前，超級(jí)電容器每年只能賣出去很少的數(shù)量，而且價(jià)格很貴，大約1～2美元/法拉，現(xiàn)在，超級(jí)電容器已經(jīng)作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品大批量供應(yīng)市場(chǎng)，價(jià)格也大大降低，～。在最近幾年中，超級(jí)電容器已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入很多應(yīng)用領(lǐng)域，如消費(fèi)電子、工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)等領(lǐng)域。作為目前替代能源應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)極佳的技術(shù)解決方案，超級(jí)電容器將在需要更高效更可靠電源的新技術(shù)新領(lǐng)域中逐漸得到廣泛應(yīng)用?？偨Y(jié)論文首先就汽車啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。論文首先簡(jiǎn)要的概述了傳統(tǒng)蓄電池的缺陷和加裝超級(jí)電容的好處，為將來(lái)奠定一個(gè)良好的發(fā)展基礎(chǔ)。然后論文介紹了超級(jí)電容的原理和結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并由此闡述其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)所在。在前面兩個(gè)部分的基礎(chǔ)上，論文介紹了傳統(tǒng)蓄電池在汽車啟動(dòng)系統(tǒng)中的缺陷，然后對(duì)加裝超級(jí)電容的汽車啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研究并闡述其效果和控制策略。最后，對(duì)超級(jí)電容的前景，生產(chǎn)和使用做簡(jiǎn)單介紹。總的來(lái)說(shuō)，此次畢業(yè)實(shí)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了任務(wù)書規(guī)定的各項(xiàng)要求，在學(xué)習(xí)模擬電路，數(shù)字電路及硬件基礎(chǔ)等內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)實(shí)踐其應(yīng)用在生產(chǎn)生活中的技術(shù)，成功設(shè)計(jì)出一個(gè)能實(shí)現(xiàn)更有利于汽車啟動(dòng)的超級(jí)電容。既學(xué)習(xí)了不少新的知識(shí)和技術(shù)，又親身體驗(yàn)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)的過(guò)程，個(gè)人覺(jué)得收獲頗豐。當(dāng)然，這次超級(jí)電容的設(shè)計(jì)還只是一個(gè)能實(shí)現(xiàn)基本汽車啟動(dòng)要求的設(shè)計(jì)，還可以從以下幾方面進(jìn)一步完善：（1）充分利用超級(jí)電容的放電性能。目前設(shè)計(jì)中只是用超級(jí)電容并聯(lián)在啟動(dòng)用蓄電池上，還可以完全用超級(jí)電容替代蓄電池啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，將他們獨(dú)立分開(kāi)。（2）充分利用超級(jí)電容的儲(chǔ)電性能。對(duì)超級(jí)電容的功能加以完善，對(duì)于設(shè)計(jì)的硬件來(lái)說(shuō)可以直接給電動(dòng)機(jī)供電，完成汽車動(dòng)力輸出的全部要求。制造純電動(dòng)汽車，基本實(shí)現(xiàn)零排放。最后敬請(qǐng)各位專家、老師和同學(xué)對(duì)論文和今后的研究工作提出寶貴的指導(dǎo)意見(jiàn)和建議。致謝經(jīng)過(guò)半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。在這里首先要感謝我的導(dǎo)師胡翠華老師。胡老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，仍抽出時(shí)間給予我學(xué)術(shù)上的指導(dǎo)和幫助，特別是給我提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，使我從中獲益不淺。胡老師對(duì)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究方法、敏銳的學(xué)術(shù)洞察力、勤勉的工作作風(fēng)以及勇于創(chuàng)新、勇于開(kāi)拓的精神是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣。在此，謹(jǐn)向胡翠華老師致以深深的敬意和由衷的感謝。此外，還要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，為我們打下電信專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 還要感謝我的父母，他們?cè)谏钌辖o予我很大的支柱和鼓勵(lì)，是他們給予我努力學(xué)習(xí)的信心和力量。 最后，感謝我的母校—成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院的鼎力栽培。參考文獻(xiàn)[1] 劉玉珍，冀常鵬 基于CAN , 2005．[2] 鄒長(zhǎng)庚，趙琳 現(xiàn)代汽車電子控制系統(tǒng)構(gòu)成原理與故障診斷 2000．[3] 孫余凱， 吳永平， 項(xiàng)綺明 汽車電子技術(shù)與技能實(shí)訓(xùn)教程 2006．[4] 張宜楠，胡樹(shù)清，杜志忠，高比功率復(fù)合電源J]電源技術(shù)，2002, 26(5)：341343．[5]王曉峰．用于GSM移動(dòng)通訊的碳納米管超級(jí)電容器符合電源的研制．高技術(shù)通訊，2005，15(3)：5659．[6]彭濤，陳全世．并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的參數(shù)匹配[J]．汽車工程，2003，39(2)：6973．[7]秦大同，舒 紅，胡建軍，等．輕度混合動(dòng)力汽車動(dòng)力性能仿真及動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配研究[J]．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2001，14(4)：336341．[8] j Miller J R．Development of equivalent circuit models for battersand electrochemical capacitors．2003．107109．[9] MILLER J R. Development of equivalent circuit models for batteriesand electrochemical capacitors[A]．Battery Conference on Applications and Advances，The Fourteenth Annual[C]．Long Beach：Institute of Electrical and Electronics Engineers Incorporated, 2005．107 109．[10] PALMA L, ENJETI P, HOWZE J W. An approach to improve battery run—time in mobile applications with supercapacitors[A]． Electronics Specialist Conference, PESC’ IEEE 34th Annua1[C]．Mexico：IEEE Power Electronics Society，2003．918923．33附件 汽車電器基本原理圖