【正文】 制了超級電容器與蓄電池通過功率變換器并聯(lián)構(gòu)成的有源式混合儲能系統(tǒng)。前兩種為無源式結(jié)構(gòu)，第三種為有源式結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn), 如果把超級電容和蓄電池聯(lián)合用在發(fā)動機啟動系統(tǒng), 發(fā)揮超級電容的獨有特性, 構(gòu)成新型的啟動系統(tǒng), 這個問題就可迎刃而解。 啟動過程中蓄電池的電壓波形 啟動過程中蓄電池的電流波形 超級電容與蓄電池并聯(lián)在為發(fā)動機冷啟動時提供瞬時大功率方面, 發(fā)動機的啟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)動機才可能啟動。解決問題的方案之一是加大蓄電池的容量，但需要增加很多，并使其體積增大，這并不是好的選擇。啟動過程的電壓劇烈變化也是極強的電磁干擾，可以造成電氣設(shè)備掉電，迫使電氣設(shè)備在發(fā)電機啟動過程結(jié)束后重新上電，計算機在這個過程中非常容易死機。電流傳感器的電流/電壓變換比率為100 A/V。例如用12 V、45 L柴油機的汽車， V。在啟動過程中特別是在啟動瞬間，由于啟動電動機轉(zhuǎn)速為零，不產(chǎn)生感生電勢，故啟動電流：I=E/(RM+RS+RL)；其中：E為蓄電池空載端電壓，RM為啟動電動機的電樞電阻，RS為蓄電池內(nèi)阻、RL為線路電阻?；瘜W電池使用壽命較短，并且受溫度影響較大，這也同樣是采用鉛酸電池（蓄電池）的設(shè)計者所面臨的困難。電壓保持的能力與超級電容中的等效并聯(lián)內(nèi)阻有關(guān)，一般來說該值與端電壓有關(guān)，端電壓越高時，并聯(lián)電阻越小。漏電流和自放電都影響超級電容的放電效率。由于漏電流和自放電很難簡單的用一個參數(shù)來表述，而且過于專業(yè)的一些電參數(shù)對實際設(shè)計過程作用不大。溫度是一個影響漏電流的重要因素，溫度升高，漏電加劇。 漏電流/自放電任何超級電容器都會在通電的情況下產(chǎn)生漏電流，它會影響超級電容器單元的自放電。如果內(nèi)阻過高不僅導致放電效率下降而且大電流放電時會造成熱量累積，溫度升高，電極材料活性開始衰弱，會使超級電容的壽命降低。等效串聯(lián)內(nèi)阻。 啟動要求　啟動機傳給發(fā)動機的轉(zhuǎn)速要大于發(fā)動機的最低轉(zhuǎn)速；若低于這個轉(zhuǎn)速，汽油泵供油不足，氣流速度過低，可燃混合氣形成不充分，還會使壓縮行程的散熱損失和漏氣損失增加，導致發(fā)動機不能啟動。3 設(shè)計要求 發(fā)動機啟動要求 最低啟動定義在一定溫度下，發(fā)動機能夠起動的最低曲軸轉(zhuǎn)速。如果該超級電容不能在短期內(nèi)放電做功，他可能由于長時問的擱置而能量內(nèi)耗掉，(此放電狀態(tài)應該跟工作狀態(tài)相似)進行試驗。超級電容的充電效率定義為：超級電容放電效率定義為：充放電效率為：這只是從理論上推導的充放電的效率。不過在實際使用過程中，由于在電壓很低時超級電容剩余能量比較少，而且在低電壓時電效率比較低，所以要剩余一部分能量，一般取q=1/2。在蓄電池中，過大的放電深度對蓄電池的壽命會有較大影響。與一個較小阻值的電阻(等效串聯(lián)阻抗，Res串聯(lián)，同時與一個較大阻值的電阻(等效并聯(lián)阻抗，Rep相并聯(lián)的結(jié)構(gòu)。20秒充電到額定電壓，恒壓充電10秒，10秒放電到額定電壓的一半，:電容量變化大于20%， 。在25℃環(huán)境溫度下的壽命通常在90000小時，在60℃的環(huán)境溫度下為4000小時，與鋁電解電容器的溫度壽命關(guān)系相似壽命隨環(huán)境溫上升度縮短的原因是電解液的蒸發(fā)程度損失隨溫度上升。通常為40℃至+60℃或7090，存儲溫度還可以高一些。測試條件:規(guī)定的恒定電流(如1OOOF以上的超級電容器規(guī)定的充電電流為100A,20OF以下的為3A)和規(guī)定的頻率(DC和大容量為100Hz或小容量的為KHz)下的等效申聯(lián)電阻。h/I)。最大存儲能量除以超級電容器的重量或體積(W時(W5秒內(nèi)放電到額定電壓一半的電流，除此之外還有最大電流(脈沖峰值電流)。 超級電容器的特性單位:法[拉](F),規(guī)定的恒定電流(如1OOOF以上的超級電容器規(guī)定的充電電流為100A,20OF以下的為3A)充電到額定電壓后保持23分鐘，在規(guī)定的恒定電流放電條件下放電到端電壓為零所需的時間與電流的乘積再除以額定電壓值，即： 由于等效串聯(lián)電阻(ESR)比普通電容器大，因而充放電時ESR產(chǎn)生的電壓降不可忽略，%，在950A電流放電時的ESR電壓降為380mV占額定電壓的14%，%。雙電層電容充放電純屬于物理過程，循環(huán)次數(shù)高，充電過程快，但所存儲的能量較小；而后兩種超級電容的產(chǎn)生機理中伴隨電荷傳遞過程的發(fā)生，比能量明顯高于雙電層電容，將雙電層電容和法拉第電容結(jié)合，制成不對稱電極的混和超級電容。（2）金屬氧化物超級電容, 在電極表面和體相發(fā)生氧化還原反應而產(chǎn)生可逆化學吸附的法拉第電容,被稱為假電容。（2）牽引型超級電容，即重型超級電容，可以連續(xù)輸出幾分鐘到幾十分鐘的較高強度的電流，在許多場合可以替代傳統(tǒng)的蓄電池承擔設(shè)備驅(qū)動所需的電能供應工作，常用于各類電動汽車，機械設(shè)備，太陽能系統(tǒng)和電子電器中，單體容量最高可達100000F以上，可以幾個到幾百個串聯(lián)使用，組件電壓12VDC到800VDC以上。雖然，目前全球已有許多家超級電容器生產(chǎn)商，可以提供許多種類的超級電容器產(chǎn)品，但大部分產(chǎn)品都是基于一種相似的雙電層結(jié)構(gòu)，超級電容器在結(jié)構(gòu)上與電解電容器非常相似，它們的主要區(qū)別在于電極材料，如圖所示： 在結(jié)構(gòu)上，超級電容器和電池或電解電容器的主要區(qū)別是電極材料早期的超級電容器的電極采用碳，碳電極材料的表面積很大，電容的大小取決于表面積和電極的距離，這種碳電極的大表面積再加上很小的電極距離，使超級電容器的容值可以非常大，大多數(shù)超級電容器可以做到法拉級，一般容值范圍為1～5000F。7. 等效串聯(lián)電阻ESR相對常規(guī)電容器大(1OF/)。5. 可以在很寬的溫度范圍內(nèi)正常工作(40℃—+70℃)，而蓄電池很難在高溫特別是低溫環(huán)境下工作。如270OF的超級電容器額定放電電流不低于950A，放電峰值電流可達1680A，一般蓄電池通常不能有如此高的放電電流，一些高放電電流的蓄電池在如此高的放電電流下的使用壽命將大大縮短?？蛇_500000次，或90000小時，而蓄電池的充放電壽命很難超過1000次。因此，一般雙電層電容器容量很容易超過1F，它的出現(xiàn)使普通電容器的容量范圍驟然躍升了3—4個數(shù)量級，目前單體超級電容器的最大電容量可達5OOOF。 超級電容器的主要特點由于超級電容器的結(jié)構(gòu)及工作原理使其具有如下特點:1. 電容量大。由此可以看出超級電容器的充放電過程始終是物理過程，沒有化學反應。當兩極板間電勢低于電解液的氧化還原電極電位時，電解液界面上電荷不會脫離電解液，超級電容器為正常工作狀態(tài)(通常為3V以下)，如電容器兩端電壓超過電解液的氧化還原電極電位時，電解液將分解，為非正常狀態(tài)。這種超級電容器有幾點比電池好的特色?！〕夒娙萜鹘Y(jié)構(gòu)框圖由圖可見，其多孔化電極是使用多孔性的活性炭有極大的表面積在電解液中吸附著電荷，因而將具有極大的電容量并可以存儲很大的靜電能量，超級電容器的這一特性是介于傳統(tǒng)的電容器與電池之間。 常用的超級電容器 超級電容器的結(jié)構(gòu)，超級電容器中，多孔化電極采用活性炭粉和活性炭和活性炭纖維，電解液采用有機電解質(zhì)，如丙烯碳酸脂（propylene carbonate）或高氯酸四乙氨（tetraetry lanmmonium perchlorate）。超級電容器是一種電容量可達數(shù)千法拉的極大容量電容器。超級電容器可以用來滿足汽車在加速、啟動、爬坡時的高功率要求，以保護蓄電池系統(tǒng)，還可作為燃料電池的啟動動力，做移動通訊和計算機的電力支持等。超級電容器，亦稱超大容量電容器，是上世紀七、八十年代發(fā)展起來的一種新型的儲能裝置。實際上，電流是通過場的形式在電容器間通過的。在交流電路中，因為電流的方向是隨時間成一定的函數(shù)關(guān)系變化的。電容是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一，廣泛應用于隔直，耦合，旁路，濾波，調(diào)諧回路， 能量轉(zhuǎn)換，控制電路等方面。2 超級電容器 超級電容器簡介電容器，顧名思義，是‘裝電的容器’，是一種容納