云开·全站APPkaiyun_超级电容在电动车中的应用研究

概要：讲解了超级电容器的机理与特点，阐述了国内外超级电容在电动汽车中的应用于研究现状，通过分析较为超级电容在电动车中应用于的流形结构及控制策略，设计了一种新型的超级电容一蓄电池填充电源电动车控制系统(还包括一个双向DC/DC变换器和一个三相全桥逆变器)。实验结果表明，该填充电源电动车能顾及蓄电池和超级电容的优点，可以更佳地符合电动车启动和加快性能的拒绝，并能提升电动车制动器能量重复使用的效率，减少续驶里程。以超级电容为惟一能源的电动车可以作为相同线路车用于，但设施设施还必须完备，所以发展趋势并不悲观。

曹秉刚，曹建波，李军伟，续慧，许鹏(西安交通大学电动车研究开发中心，710049，西安)　　由于环境污染和石油危机的双重压力，电动车早已渐渐沦为人们生活中一种最重要的绿色交通工具。电源是电动车的能量源泉，但目前电池技术还无法几乎符合电动车的拒绝。　　超级电容是一种介于电池和静电电容器之间的储能元件，具备比静电电容器低得多的能量密度和比电池低得多的功率密度，不仅适合于不作短时间的功率输入源，而且还可利用它比功率低、比能量大、一次储能多等优点，在电动车启动、加快和爬坡时有效地提高运动特性。此外，超级电容还具备内阻小，充放电效率高(90%以上)、循环寿命长(几万至十万次)、无污染等独有的优点，和其他能量元件(发动机、蓄电池、燃料电池等)构成联合体联合工作，是构建能量重复使用利用、减少污染的有效途径，可以大大提高电动车一次电池的续驶里程。

因此，超级电容在电动车领域具有辽阔的应用于前景，将是未来电动车发展的最重要方向之一。　　目前，日本、美国、瑞士、俄罗斯等国家都在集中力量超级电容的研发，并研究超级电容在电动车驱动和制动器系统中的应用于，而我国超级电容的生产和应用于还正处于跟上阶段。

　　1超级电容的机理与特点　　超级电容(Ultracapacitor)是近期发展一起的一种新型储能元件，是一种具备超级储电能力、可获取强劲脉动功率的物理二次电源，它与常规电容器有所不同，其容量可约数万法。超级电容按储能机理主要分成三类：①由碳电极和电解液界面上电荷分离出来产生的双电层电容；②使用金属氧化物作为电极，在电极表面和体相再次发生水解还原成反应而产生共轭化学导电的法拉第电容；③由导电聚合物作为电极而再次发生水解还原成反应的电容。

　　由于双电层电容的充放电纯属于物理过程，其循环次数低，电池过程慢，因此较为合适在电动车中应用于。双电层超级电容是靠极化电解液来储存电能的一种新型储能装置，其原理结构如图l右图。当向电极电池时，正处于理想化电极状态的电极表面电荷将更有周围电解质溶液中的异性离子，使这些离子附于电极表面构成双电荷层，包含双电层电容。

由于超级电容与传统电容比起，储存电荷的面积小得多，电荷被隔绝的距离大得多，因此一个超级电容单元的电容量就高达几法至数万法。由于使用了类似的工艺，超级电容的等效电阻很低，电容量大且内阻小。

使得超级电容可以有很高的尖峰电流，因此具备很高的比功率，低约蓄电池的50～100倍，可超过10kW/kg左右，这个特点使超级电容非常适合于短时大功率的应用于场合。　　超级电容具备极为优良的差使、静电性能，在额定电压范围内，可以以很慢的速度电池至任一电压值，静电时则可以释放出所存储的全部电能，而且没蓄电池较慢电池和静电的损毁问题。此外，超级电容还具备不污染环境及机械强度低、安全性好(屏蔽、防护)、用于过程中免除确保、使用寿命宽(小于10年)和工作温度范围长(一30℃～+45℃)等优点，并且在瞬间低电压和短路大电流情况下有缓冲器功能，能量系统更为平稳。

超级电容与铅酸电池和普通电容的性能对比闻表格1。　　2应用于研究现状　　2.1国内外的应用于研究进展　　由于超级电容的优越性能和近年来对超级电容研发能力的提升，因此超级电容在工业领域中获得了广泛应用。目前，世界各国争相研究、并更加多地将其应用于到电动车上。超级电容早已沦为电动车电源发展的新趋势，而超级电容与蓄电池构成的填充电源系统被指出是解决问题未来电动车动力问题的最佳途径之一。

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