超级电容器改善汽车启动性能
其中：E为蓄电池空载端电压,RM为启动电动机的电枢电阻、RB为蓄电池内阻、RL为线路电阻。
由于RM、RB、RL均非常低,启动电流非常大。例如用12V、45Ah的蓄电池启动安装1.9升柴油机的汽车,蓄电池的电压在启动瞬间由12.6V降到约3.6V！启动过程的蓄电池电压波形如图1;启动瞬时的电流达550A,约为蓄电池的12C的放电率！启动过程的蓄电池电流波形如图2,（电流传感器的电流/电压变换比率：100A/V）。尽管车用蓄电池是启动专用蓄电池,可以高倍率放电,但在图1中可以看出,10倍以上的高倍率放电时的蓄电池性能变得很差,而且,如此高倍率放电对蓄电池的损伤也是非常明显的。启动过程的电压剧烈变化也是极强的电磁干扰,可以造成电气设备的“掉电”,迫使电气设备在发电机启动过程结束后重新上电,计算机在这个过程中非常容易死机。因此,无论从改善汽车电气设备的电磁环境还是改善汽车的启动性能和蓄电池的性能、延长使用寿命来考虑,改善汽车电源在启动过程的性能是必要的。
问题的解决方案可以加大蓄电池的容量,但需要增加很多,使体积增大,这并不是好的解决方案。将超级电容器与蓄电池并联可以很好地解决这个问题。
2 超级电容器原理及特点
2.1 超级电容器原理
超级电容器是一种电容量可达数千法拉的电容量极大的电容器。根据电容器的原理,电容量取决于电极间距离和电极表面积,为了得到如此大的电容量,超级电容器尽可能地缩小电极间距离、增加电极表面积。为此采用了双电层原理和活性炭多孔化电极,超级电容器的结构如图3。双电层介质在电容器两电极施加电压时,在靠近电极的电介质界面上产生与电极所携带电荷相反的电荷并被束缚在介质界面上,形成事实上的电容器的两个电极,如图4,很明显,两电极的距离非常小,仅几纳米,同时活性炭多孔化电极可以获得极大的电极表面积,可以达到200m2/克。因而这种结构的超级电容器具有极大的电容量并可以存储很大的静电能量。就储能而言,超级电容器的这一特性是介于传统的电容器与电池之间。
当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时,电解液界面上电荷不会脱离电解液,超级电容器为正常工作状态（通常为3V以下）,如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时,电解液将分解,为非正常状态。由于随着超级电容器放电,正、负极板上的电荷被外电路泄放,电解液的界面上的电荷响应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程,没有化学反应。因此性能是稳定的,与利用化学反应的蓄电池是不同的。
