超級電容器在電動車上的應用

純電動汽車盡管具有上述優點，但由于電池容量的限制，致使車輛在續駛里程和爬坡、加速性能上不及通常的汽車。雖然人們在蓄電池的研究開發上做了多方努力，也難以達到通常轎車那樣，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，目前僅靠現有蓄電裝置的性能是難以實現的，于是就有了混合電動車的出現。I“混合動力車是專門為城市公共交通設計開發的，既可用電又可用油，是短期內電動汽車最現實的產業化產品。

這種車與同類型的傳統汽車相比尾氣排放可減少50％70％，降低燃油消耗30％以上，能夠滿足日益嚴格的環保要求，既有電動車的節能和低排放的特點，又具有燃油汽車的方便性能Il21。混合動力源電動車按照能量合成的形式主要分為串聯式（SeriesHybridElectricVehicle，SHEV）和并聯式，PHEV）兩種。在串聯式混合動力系統中，由發動機驅動發電機，利用發出的電能由電動機驅動車輪。即發動機所發出的動能全部要先轉換成電能，利用這一電能使車輛行駛。并聯式混合動力系統采用的是發動機與電動機驅動車輪，根據情況來運用這兩個動力源，由于動力源是并行的，故稱為并聯式混合動力系統。此外，還存在混聯式，也稱串并聯式，它可以最大限度地發揮串聯式與并聯式的各自優點。

就目前所制造的混合電動車來看，它的動力系統是以燃油發動機作為主要動力，其電力能量貯藏系統通常是二次電源，而目前所應用的二次電源存在很多的缺點有待大幅度改進，而這些問題都可以用超級電容器代替解決，在內燃機車的電起動系統中采用超大容量電容器輔助起動裝置，顯示了較突出的優勢，其表現在：

1.由于起動功率的增加，縮短了柴油一發電機組的起動時間。柴油機旋轉加速度增加，提高了燃油點燃質量。

2.降低了起動時蓄電池組的最大電流負荷，有助于延長蓄電池的使用壽命。

3.確保了起動的可靠性，特別是在低溫以及蓄電池組虧電或參數變壞時尤為明顯。

4.在現有蓄電池技術狀況下，可以有效減小蓄電池容量。

但超級電容器并不能完全取代電池，因為它的能量密度比較低。超級電容器單體的工作電壓較低，因此要通過多個電容器單體的串聯才能得到較高的工作電壓，而多個單體串聯對單體的統一性要求比較高，且串聯起來后體系的容量又會成倍減少。現在這方面的很多工藝都還在研發當中。

超級電容的特性正好滿足混合動力電動汽車的特殊要求。利用超級電容瞬時高功率特性，避免了要求發動機頻繁起動和蓄電池提供瞬間大功率的特殊要求，同時還可以對制動能量進行回收利用，從而可以節約能源、減少排放污染，尤其適合經常在城市行駛的混合動力電動汽車。在回收制動能量方面，汽車在行駛過程中至少有30％的能量因熱量散發和制動而消耗掉，特別是在城市行駛，經常遇到紅燈，這樣不僅造成能源浪費，而且增加環境污染。

如能把制動所消耗的能量回收起來用于汽車起動、加速，可謂一舉兩得。由于蓄電池充電是通過化學反應來完成的，所需時間較長，但制動時間較短，因而回收能量效果不佳。現正處于研究中的飛輪電池，由于精度要求高、制作難度大，短時間還難以進入實用階段。超級電容獨有的特性非常適合用于制動過程中能量回收，而且成本較低，應用前景廣闊。

在為發動機冷起動時提供瞬時大功率方面，發動機的冷起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，發動機才可能起動。然而，一般蓄電池不具備這種特性，除非用起動點火型電池，但是起動點火型電池并不適合長時期小電流工作環境，而且在低溫下經常失效，因此也不適合。

研究發現，如果把超級電容和蓄電池聯合用在發動機起動系統，發揮超級電容的獨有特性，構成新型的起動系統，這個問題就可迎刃而解了。

超級電容器作為一種新型儲能元件，其出現填補了傳統靜電電容器和化學電源之間的空白，憑借著低成本高性能的優勢，加上對環境的無污染使得人們對它越來越重視。隨之對電動汽車研究的深入，超級電容器在這方面應用的優勢也越來越明顯。超級電容器的高性能決定了其市場前景非常廣闊，而低成本又決定了其顯著的經濟效益。雖然超級電容器存在著比容量偏低的缺陷，但相信通過改進，一定會推動汽車行業發生質的飛躍。