超級(jí)電容模組

汽車動(dòng)力市場(chǎng)主要由以下四部分組成

1. 鉛酸電池，技術(shù)成熟但污染重，目前多用于電動(dòng)自行車;

2. 金屬氫化物鎳電池，價(jià)格昂貴，行駛距離短，電動(dòng)汽車上沒前途;

3. 磷酸鐵鋰電池，價(jià)格較貴，已經(jīng)在電動(dòng)汽車上使用，一次充電可行駛100-120 km，需要啟動(dòng)汽油機(jī)的混合動(dòng)力來延長(zhǎng)里程;

4. 超級(jí)電容動(dòng)力電池，價(jià)格便宜，免維護(hù)，10-50 萬次的充放電循環(huán)壽命，在電動(dòng)大客車能量回收中，緊急制動(dòng)能量回收高達(dá)75%;

二元?jiǎng)恿Τ?jí)電容器電動(dòng)車，其中最大的優(yōu)點(diǎn)，就是充分發(fā)揮超級(jí)電容器在低轉(zhuǎn)數(shù)，大負(fù)荷情況下，能量基本不受損失;在減速、下坡、剎車情況下，其能量能回收。避開內(nèi)燃機(jī)在低轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷;高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷費(fèi)油的狀態(tài)下運(yùn)行，使發(fā)動(dòng)機(jī)永遠(yuǎn)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，即省了油，又減少了污染，二元?jiǎng)恿Τ?jí)電容器電動(dòng)車能節(jié)油30%~50%，減少污染70%~90%。

--起步階段:轉(zhuǎn)數(shù)低、負(fù)荷大、費(fèi)油;這個(gè)階段內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組在最佳狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)要用超級(jí)電容器啟動(dòng)、加速，并向超級(jí)電容器充電。

--正常運(yùn)轉(zhuǎn)階段:這時(shí)內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組是在最佳狀態(tài)運(yùn)行，并向電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力，這時(shí)公共大客車負(fù)荷最小，也最省油，并向超級(jí)電容器充電。

--高速運(yùn)轉(zhuǎn)階段:內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組向電動(dòng)機(jī)輸出穩(wěn)定的動(dòng)力，超級(jí)電容器也向電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力。這個(gè)階段電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)高、負(fù)荷也大，公共大客車車速也最快。

--剎車、停車、減速、下坡階段:這時(shí)發(fā)電機(jī)組、超級(jí)電容器停止向電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力，這時(shí)大客車所儲(chǔ)備的動(dòng)能，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變成發(fā)電機(jī)向超級(jí)電容器充電，能吸收70%的動(dòng)能，尤其城市公共交通，能節(jié)省大量的燃料。

由于現(xiàn)在石油價(jià)格的飛漲，國(guó)外一些汽車企業(yè)已經(jīng)把超級(jí)電容應(yīng)用到汽車上，汽車在下坡時(shí)把能量以電能的方式儲(chǔ)存起來，在爬坡時(shí)或需要大功率時(shí)釋放出來。這樣就降低了使用成本。

超級(jí)電容器(supercapacitor,ultracapacitor)，又叫雙電層電容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黃金電容、法拉電容，通過極化電解質(zhì)來儲(chǔ)能。它是一種電化學(xué)元件，但在其儲(chǔ)能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲(chǔ)能過程是可逆的，也正因?yàn)榇顺?jí)電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。同時(shí)，超級(jí)電容器是一種新型綠色環(huán)保的儲(chǔ)能器件(活性炭)，其具有效率極高、高電流容量、電壓范圍寬、使用溫度范圍廣、回卷使用壽命長(zhǎng)、工作壽命長(zhǎng)、免維護(hù)易保養(yǎng)、整合簡(jiǎn)單、底成本等優(yōu)越的特性;綜合以上所訴，超級(jí)電容具有很廣闊的發(fā)展前景;

綜合以上所述，由于超級(jí)電容器單體工作電壓不高，一般只有1V-4V，其中常用的單體超級(jí)電容電壓規(guī)格一般是2.7V，而在實(shí)際應(yīng)用中常需要16V、48V、54V、75V、125V或更高的電壓才能滿足這些設(shè)備的使用。這些設(shè)備多數(shù)為風(fēng)力發(fā)電、汽車HEV、軍用啟動(dòng)電源及微電網(wǎng)設(shè)備等，為了滿足這些設(shè)備的使用要求，超級(jí)電容模組就應(yīng)運(yùn)而生了。

超級(jí)電容模組就是將多個(gè)超級(jí)電容器單體串聯(lián)，配合電壓均衡和放電穩(wěn)壓系統(tǒng)，用鋁合金外殼組合而成的一個(gè)新型能量包。超級(jí)電容模組的誕生，擬補(bǔ)了鉛酸電池等儲(chǔ)能器件的缺陷，超級(jí)電容模組的工作溫度范圍為-40~65℃解，決了鉛酸電池在室外寒冷條件下使用效率大大降低的問題;而且超級(jí)電容模組不但具備了超級(jí)電容單體的所有特性，同是還具備了可狀態(tài)監(jiān)控功能，能更好的實(shí)現(xiàn)免維護(hù)易保養(yǎng);

超級(jí)電容模組具有一下優(yōu)點(diǎn):

1、超級(jí)電容模組是綠色能源(活性炭)，不污染環(huán)境。

2、超級(jí)電容模組壽命長(zhǎng)(充電次數(shù)10萬次);鉛酸電池壽命短(充電次數(shù)500次)，易損壞，難管理，是鉛酸電池的20-200倍可以與設(shè)備同命運(yùn)。

3、超級(jí)電容模組充電速度快(0.3秒-15分鐘);鉛酸電池充電時(shí)間長(zhǎng)(5-8小時(shí))，很多電池就是充電時(shí)間 長(zhǎng)，續(xù)駛里程短。

4、超級(jí)電容模組充放電效率高(98%);鉛酸電池充放電效率低(70%);

5、超級(jí)電容模組功率密度高(10.000W/kg);鉛酸電池功率密度低(300W/kg)，差30多倍。

6、超級(jí)電容模組徹底免維護(hù)，工作溫度范圍(-40~50);鉛酸電池電動(dòng)車在-40℃續(xù)駛里程減少90%，超級(jí)電容器只減少10%。

7、超級(jí)電容模組在電動(dòng)大客車能量回收強(qiáng)，緊急制動(dòng)能量回收高達(dá)75%;鉛酸電池能量回收僅為5%，這點(diǎn)對(duì)公共大客車太重要了，可以節(jié)約大量的燃料。

8、超級(jí)電容模組的相對(duì)成本低。超級(jí)電容器價(jià)格比鉛酸電池高一倍在大量生產(chǎn)后價(jià)格還會(huì)下降;但超級(jí)電容器的壽命比鉛酸電池高10倍，這點(diǎn)對(duì)公共大客車產(chǎn)業(yè)化非常重要。

9、超級(jí)電容模組還具有過溫過壓自動(dòng)報(bào)警等功能，能更好的保護(hù)其他設(shè)備，保證設(shè)備正常運(yùn)行;

很多用戶都遇到相同的問題，就是怎樣計(jì)算一定容量的超級(jí)電容在以一定電流放電時(shí)的放電時(shí)間，或者根據(jù)放電電流及放電時(shí)間，怎么選擇超級(jí)電容的容量，下面我們給出簡(jiǎn)單的計(jì)算公司，用戶根據(jù)這個(gè)公式，就可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行電容容量、放電電流、放電時(shí)間的推算，十分地方便。

超級(jí)電容器的兩個(gè)主要應(yīng)用:高功率脈沖應(yīng)用和瞬時(shí)功率保持。高功率脈沖應(yīng)用的特征:瞬時(shí)流向負(fù)載大電流;瞬時(shí)功率保持應(yīng)用的特征:要求持續(xù)向負(fù)載提供功率，持續(xù)時(shí)間一般為幾秒或幾分鐘。瞬時(shí)功率保持的一個(gè)典型應(yīng)用:斷電時(shí)磁盤驅(qū)動(dòng)頭的復(fù)位。不同的應(yīng)用對(duì)超電容的參數(shù)要求也是不同的。高功率脈沖應(yīng)用是利用超電容較小的內(nèi)阻(R)，而瞬時(shí)功率保持是利用超電容大的靜電容量(C)。

下面提供計(jì)算公式和應(yīng)用實(shí)例:

C(F):超電容的標(biāo)稱容量;

R(Ohms):超電容的標(biāo)稱內(nèi)阻;

ESR(Ohms):1KZ 下等效串聯(lián)電阻;

Uwork(V):在電路中的正常工作電壓

Umin(V):要求器件工作的最小電壓;

t(s):在電路中要求的保持時(shí)間或脈沖應(yīng)用中的脈沖持續(xù)時(shí)間;

I(A):負(fù)載電流;

Udrop(V):在放電或大電流脈沖結(jié)束時(shí)，總的電壓降;

瞬時(shí)功率保持應(yīng)用

超電容容量的近似計(jì)算公式，該公式根據(jù)，保持所需能量=超電容減少能量。

保持期間所需能量=1/2I(Uwork+ Umin)t

超電容減少能量=1/2C(Uwork2 -Umin2)

因而，可得其容量(忽略由IR 引起的壓降)C=(Uwork+ Umin)t/(Uwork2 -Umin2)

如單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，應(yīng)用超級(jí)電容作為后備電源，在掉電后需要用超級(jí)電容維持100mA的電流，持續(xù)時(shí)間為10s,單片機(jī)系統(tǒng)截止工作電壓為4.2V，那么需要多大容量的超級(jí)電容能夠保證系統(tǒng)正常工作?

由以上公式可知:

工作起始電壓Vwork=5V;工作截止電壓Vmin=4.2V;工作時(shí)間t=10s;工作電源I=0.1A所需電容容量為:

C=(Vwork+ Vmin)It/( Vwork2 -Vmin2)

=(5+4.2)*0.1*10/(52 -4.22)

=1.25F

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可以選擇5.5V 1.5F電容就可以滿足需要了。

融知融識(shí)，悅己達(dá)人!

今朝時(shí)代新能源!

●平板電腦、LCD-TV、TFT-LCD

●背光模組模塊，LED照明設(shè)備

●PFC車載充電器、DC-DC直流轉(zhuǎn)換器

●超級(jí)電容模組

●用與MOS管、變壓器(或電容/PFC電

感)與散熱片或外殼之間的導(dǎo)熱

●微波爐/空調(diào)(風(fēng)扇電機(jī)功率IC與外殼間)

●電磁爐(熱敏電阻與散熱片間)

●汽車電子行業(yè)應(yīng)用(如氙氣燈鎮(zhèn)流器、音響，車載系列產(chǎn)品等)

●汽車ECU上的應(yīng)用

交換機(jī)，集線器，調(diào)制解調(diào)器，傳輸設(shè)備,

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器

●TD-CDMA產(chǎn)品在主板IC與散熱片或外殼

間的導(dǎo)熱散熱

●機(jī)頂盒DC-DCIC與外殼之間導(dǎo)熱散熱