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超级电容应用于新能源汽车技术

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前超级电容被广泛应用到新能源汽车中,用作起动、制动、爬坡时的辅助动力。但当车辆进行加速或上坡时,电容通过DC/DC转换器的控制提供短期的大电流,不足的部分由电池补充。电容组和变频器之间串有双向DC/DC转换器,当电容的电压低于蓄电池的端电压时,DC/DC转换器通过工作电路降压,使超级电容达到能量饱和状态。

超级电容应用于新能源汽车技术

目前超级电容被广泛应用到新能源汽车中,用作起动、制动、爬坡时的辅助动力。

汽车频繁的起步、爬坡和制动造成其功率需求曲线的变化很大,在城市路况下更是如此。这就需要频繁在峰值功率和工作功率之间切换,无疑会大大降低电池的寿命。如果使用比功率较大的超级电容,当瞬时功率需求较大时,由超级电容提供尖峰功率,从而可以大大增加起步、加速时系统的功率输出。

在制动回馈时吸收尖峰功率,可以减轻对电池或其他功率器件的压力,而且可以高效地回收大功率的制动能量。这样做还可以提高电池的使用寿命,改善其放电性能。

1.超级电容和蓄电池并联

超级电容的快充快放特点使其十分适合为公交车提供动力。超级电容较低的比能量使得它不太适合单独用作汽车能量源,最好能组成复合能源系统,但是这增加了整车的成本。

超级电容和蓄电池采用并联的连接方式。汽车在正常行驶时,电容不参与工作。但当车辆进行加速或上坡时,电容通过DC/DC转换器的控制提供短期的大电流,不足的部分由电池补充。(www.xing528.com)

例如,某超级电容组汽车采用272个电容单元,单体电容电压为1.39 V,串联后工作电压为190~380 V,总质量约319 kg,电容为18 000 F。电容组和变频器之间串有双向DC/DC转换器,当电容的电压低于蓄电池的端电压时,DC/DC转换器通过工作电路降压,使超级电容达到能量饱和状态。在汽车急加速时,蓄电池急需电容补充能量,这时需要通过控制电路对电容能量进行升压输出到驱动电机变频器正、负输入端,为电机提供能量。

2.电起动系统

超级电容的串联等效电阻非常小,非常适合作起动电源。超级电容与电池比较有超低串联等效电阻,功率密度是锂离子电池的数十倍以上,适合大电流放电。例如,4.7 F的超级电容器能瞬间提供18 A以上电流;温度范围宽,为-40~+70℃(一般电池在-20~60℃)。

3.汽车部件的辅助能源

除了用于动力驱动系统外,超级电容在汽车零部件领域也有广泛的应用。例如,未来汽车设计使用的42 V电压为转向系统电机、制动系统电机、空调系统电机或加热、高保真音响及电动座椅等供电。如果使用长寿命的超级电容,可以使需求功率经常变化的子系统性能大大提高,另外还可以减少车内用于电制动、电转向等子系统的布线,同时减少汽车电子系统对电池的功率消耗,延长电池使用时间。

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