【導(dǎo)讀】近年來，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汽車電子產(chǎn)品。當(dāng)然，汽車工業(yè)對汽車電源的數(shù)量和質(zhì)量的需求都呈現(xiàn)一種指數(shù)級的增長。超級電容是近幾年才批量生產(chǎn)的一種新型電力儲能器件，它和蓄電池組合，被廣泛應(yīng)用于汽車上。本文根據(jù)超級電容器的結(jié)構(gòu)特性，介紹在汽車啟動過程中如何利用超級電容器減小對車內(nèi)其他電子設(shè)備的干擾，利用超級電容器超強(qiáng)的爆發(fā)力與優(yōu)良的低溫性能，將電池與超級電容器組合成啟動型超級電池，改善汽車的啟動性能，延長蓄電池使用壽命。第三部分提出了設(shè)計要求；啟動機(jī)可以將蓄電池的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動發(fā)動機(jī)飛輪旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)發(fā)動機(jī)的啟動。啟動機(jī)一般由直流電動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)和電磁開關(guān)三部分組成。

　　

【正文】 低了干擾的問題；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 超級電容器的使用和前景超級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，超級電容器的能量密度可高達(dá)20kW/kg，已經(jīng)開始搶占傳統(tǒng)電容器和電池之間的這部分市場。在那些要求高可靠性而對能量要求不高的應(yīng)用中，可以用超級電容器來取代電池，也可以將超級電容器和電池結(jié)合起來，應(yīng)用在對能量要求較高的場合，從而可以采用體積更小、更經(jīng)濟(jì)的電池。超級電容器的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。對于像電動工具和玩具這種需要快速充電的設(shè)備來說，超級電容器無疑是一個很理想的電源。一些產(chǎn)品適合采用電池/超級電容器的混合系統(tǒng)，超級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)就是一個例子，超級電容器的使用使數(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）。超級電容器單元（cell）～,因此，很多應(yīng)用需要使用多個超級電容器單元。當(dāng)串聯(lián)這些單元時，設(shè)計工程師需要考慮單元之間的平衡和充電情況。同某些二級電池技術(shù)相似，超級電容器的電壓在串聯(lián)使用時需要平衡，因為存在漏電流，內(nèi)部并聯(lián)電阻的大小將決定串聯(lián)的超級電容器單元上的電壓分配。當(dāng)超級電容器上的電壓穩(wěn)定后，各個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，在每一個單元旁邊并聯(lián)一個電阻，來控制整個單元的漏電流。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。另一個推薦使用的方法是主動單元平衡法，采用這種方法，每一個單元都會被主動監(jiān)視，當(dāng)有電壓變化時，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。 如果電壓超過單元的額定電壓，將會縮短單元的使用壽命。對于高可靠性超級電容器來說，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，以保證它不能超過每個單元的額定電壓。例如在內(nèi)燃機(jī)車的電啟動系統(tǒng)中采用超大容量電容器輔助啟動裝置, 顯示了較突出的優(yōu)勢, 其表現(xiàn)在:1. 由于啟動功率的增加, 縮短了柴油發(fā)電機(jī)組的啟動時間。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(shù)狀況下, 可以有效減小蓄電池容量。 類似于這種包含18個電池單元42V封裝的超級電容器模塊正進(jìn)入當(dāng)前和今后的汽車應(yīng)用領(lǐng)域10年前，超級電容器每年只能賣出去很少的數(shù)量，而且價格很貴，大約1～2美元/法拉，現(xiàn)在，超級電容器已經(jīng)作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品大批量供應(yīng)市場，價格也大大降低，～。在最近幾年中，超級電容器已經(jīng)開始進(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)域的一個極佳的技術(shù)解決方案，超級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系統(tǒng)進(jìn)行簡單介紹。論文首先簡要的概述了傳統(tǒng)蓄電池的缺陷和加裝超級電容的好處，為將來奠定一個良好的發(fā)展基礎(chǔ)。然后論文介紹了超級電容的原理和結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并由此闡述其特點(diǎn)和優(yōu)勢所在。在前面兩個部分的基礎(chǔ)上，論文介紹了傳統(tǒng)蓄電池在汽車啟動系統(tǒng)中的缺陷，然后對加裝超級電容的汽車啟動系統(tǒng)進(jìn)行研究并闡述其效果和控制策略。最后，對超級電容的前景，生產(chǎn)和使用做簡單介紹?？偟膩碚f，此次畢業(yè)實習(xí)及畢業(yè)設(shè)計完成了任務(wù)書規(guī)定的各項要求，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)實踐其應(yīng)用在生產(chǎn)生活中的技術(shù)，成功設(shè)計出一個能實現(xiàn)更有利于汽車啟動的超級電容。既學(xué)習(xí)了不少新的知識和技術(shù)，又親身體驗設(shè)計、開發(fā)的過程，個人覺得收獲頗豐。當(dāng)然，這次超級電容的設(shè)計還只是一個能實現(xiàn)基本汽車啟動要求的設(shè)計，還可以從以下幾方面進(jìn)一步完善：（1）充分利用超級電容的放電性能。目前設(shè)計中只是用超級電容并聯(lián)在啟動用蓄電池上，還可以完全用超級電容替代蓄電池啟動發(fā)動機(jī)，將他們獨(dú)立分開。（2）充分利用超級電容的儲電性能。對超級電容的功能加以完善，對于設(shè)計的硬件來說可以直接給電動機(jī)供電，完成汽車動力輸出的全部要求。制造純電動汽車，基本實現(xiàn)零排放。最后敬請各位專家、老師和同學(xué)對論文和今后的研究工作提出寶貴的指導(dǎo)意見和建議。致謝經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。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)計的每個階段，仍抽出時間給予我學(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)四年來所有的老師，為我們打下電信專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。 還要感謝我的父母，他們在生活上給予我很大的支柱和鼓勵，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， 項綺明 汽車電子技術(shù)與技能實訓(xùn)教程 2006．[4] 張宜楠，胡樹清，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移動通訊的碳納米管超級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)混合動力電動汽車動力系統(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．輕度混合動力汽車動力性能仿真及動力系統(tǒng)參數(shù)匹配研究[J]．機(jī)械工程學(xué)報，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