超级电容器在电动车上的应用

纯电动汽车尽管具有上述优点，但由于电池容量的限制，致使车辆在续驶里程和爬坡、加速性能上不及通常的汽车。虽然人们在蓄电池的研究开发上做了多方努力，也难以达到通常轿车那样，加满油后可行驶4OO一500公里的里程[91。要充分满足用户的欲望，目前仅靠现有蓄电装置的性能是难以实现的，于是就有了混合电动车的出现。I“混合动力车是专门为城市公共交通设计开发的，既可用电又可用油，是短期内电动汽车最现实的产业化产品。

这种车与同类型的传统汽车相比尾气排放可减少50％70％，降低燃油消耗30％以上，能够满足日益严格的环保要求，既有电动车的节能和低排放的特点，又具有燃油汽车的方便性能Il21。混合动力源电动车按照能量合成的形式主要分为串联式（SeriesHybridElectricVehicle，SHEV）和并联式，PHEV）两种。在串联式混合动力系统中，由发动机驱动发电机，利用发出的电能由电动机驱动车轮。即发动机所发出的动能全部要先转换成电能，利用这一电能使车辆行驶。并联式混合动力系统采用的是发动机与电动机驱动车轮，根据情况来运用这两个动力源，由于动力源是并行的，故称为并联式混合动力系统。此外，还存在混联式，也称串并联式，它可以最大限度地发挥串联式与并联式的各自优点。

就目前所制造的混合电动车来看，它的动力系统是以燃油发动机作为主要动力，其电力能量贮藏系统通常是二次电源，而目前所应用的二次电源存在很多的缺点有待大幅度改进，而这些问题都可以用超级电容器代替解决，在内燃机车的电起动系统中采用超大容量电容器辅助起动装置，显示了较突出的优势，其表现在：

1.由于起动功率的增加，缩短了柴油一发电机组的起动时间。柴油机旋转加速度增加，提高了燃油点燃质量。

2.降低了起动时蓄电池组的最大电流负荷，有助于延长蓄电池的使用寿命。

3.确保了起动的可靠性，特别是在低温以及蓄电池组亏电或参数变坏时尤为明显。

4.在现有蓄电池技术状况下，可以有效减小蓄电池容量。

但超级电容器并不能完全取代电池，因为它的能量密度比较低。超级电容器单体的工作电压较低，因此要通过多个电容器单体的串联才能得到较高的工作电压，而多个单体串联对单体的统一性要求比较高，且串联起来后体系的容量又会成倍减少。现在这方面的很多工艺都还在研发当中。

超级电容的特性正好满足混合动力电动汽车的特殊要求。利用超级电容瞬时高功率特性，避免了要求发动机频繁起动和蓄电池提供瞬间大功率的特殊要求，同时还可以对制动能量进行回收利用，从而可以节约能源、减少排放污染，尤其适合经常在城市行驶的混合动力电动汽车。在回收制动能量方面，汽车在行驶过程中至少有30％的能量因热量散发和制动而消耗掉，特别是在城市行驶，经常遇到红灯，这样不仅造成能源浪费，而且增加环境污染。

如能把制动所消耗的能量回收起来用于汽车起动、加速，可谓一举两得。由于蓄电池充电是通过化学反应来完成的，所需时间较长，但制动时间较短，因而回收能量效果不佳。现正处于研究中的飞轮电池，由于精度要求高、制作难度大，短时间还难以进入实用阶段。超级电容独有的特性非常适合用于制动过程中能量回收，而且成本较低，应用前景广阔。

在为发动机冷起动时提供瞬时大功率方面，发动机的冷起动对蓄电池提出了特殊的要求，蓄电池必须提供瞬间大功率，发动机才可能起动。然而，一般蓄电池不具备这种特性，除非用起动点火型电池，但是起动点火型电池并不适合长时期小电流工作环境，而且在低温下经常失效，因此也不适合。

研究发现，如果把超级电容和蓄电池联合用在发动机起动系统，发挥超级电容的独有特性，构成新型的起动系统，这个问题就可迎刃而解了。

超级电容器作为一种新型储能元件，其出现填补了传统静电电容器和化学电源之间的空白，凭借着低成本高性能的优势，加上对环境的无污染使得人们对它越来越重视。随之对电动汽车研究的深入，超级电容器在这方面应用的优势也越来越明显。超级电容器的高性能决定了其市场前景非常广阔，而低成本又决定了其显著的经济效益。虽然超级电容器存在着比容量偏低的缺陷，但相信通过改进，一定会推动汽车行业发生质的飞跃。