电动汽车中超级电容器的应用及维护

电动汽车中超级电容器的应用及维护

发表时间：2017-05-10T17:11:27.057Z 来源：《教育学文摘》2017年5月总第228期作者：陈忠海[导读] 电动汽车的动能主要来自充电蓄电池，因此对电池容技术要求很高。超级电容器性能优于普通电池，因此广泛应用在电动汽车领域。

杭州汽车高级技工学校浙江杭州310000

摘要：能源危机和环境问题已经成为全球化的问题。因此，世界各国正在积极研究开发新能源和绿色能源，希望能有效地解决能源紧缺问题。近年来，国家大力发展电动汽车，电动汽车的动力来源主要是电能，但是当前我国的电池技术无法有效地满足电动汽车的运行需求。超级电容器具有电容量大、寿命长、经济环保等特性，将其应用在电动汽车领域，效果明显。

关键词：电动汽车超级电容器应用维护

据相关数据显示，汽车尾气排放量占城市污染气体总量的70%。石油作为不可再生资源，工业革命以来，大量石油被开采和使用，造成石油存储量和总量不断下降。为了保护生态环境，减少废气的排放，近年来，国家大力发展电动汽车。电动汽车的动能主要来自充电蓄电池，因此对电池容技术要求很高。超级电容器性能优于普通电池，因此广泛应用在电动汽车领域。

一、超级电容器

1.超级电容器的工作原理。超级电容器是一种新型的储能装置，它具有强大的储电能力，能提供强大的电源，容量可达数万法拉。它包括双电层电容器和赝电容器。超级电容器主要利用双电层，当电压加到超级电容器的两个极板上，极板上的正极存储正电荷，负极存储负电荷。正负极板上的电荷在磁场的作用下，为平衡电解液的电厂，电极间和电解液形成相反的电荷，正、负电荷也在两个不同的接触面上，并吸附周围电解质溶液中的离子，从而形成了双层电容。

2.超级电容器的优点。（1）与传统的电容器相比，超级电容器的性能比较稳定，超级电荷存储的电能面积大，电容量高，等效电阻小，比功率高，是蓄电池的100倍。（2）超级电容的充、放电能力强，在额定电压值内，超级电容器可以快速充电到任一电压值，并将存储的电能一次性放完，同时不会对蓄电池充电和放电功能造成任何的影响。（3）超级电容器具有环保效果明显的优点。超级电容器子在使用过程中不会污染环境，具有防火防爆的功能，能够连续使用几万甚至十万次，并能进行回收利用，对环境不会产生危害。

二、电动汽车中超级电容器的应用

1.车辆起步时，电容控制速度。电动汽车起步时，超级电容器中存储了较多的电能。但是当电动汽车加速运动时，超级电容器中存储的容量比较小，才能确保制动过程中接收更多的能量。因此需要超级电容器进行放电，确保电动汽车加速行进。超级电容器蓄电能力与电容器端电压平方成正比，如果超级电容端的电压发生很大变化，电容器控制器放电深度，从而便于汽车在行驶过程中进行二次放电或者再生制动回收充电。

2.控制约束电流。电动车在行驶过程中，会根据路况进行加速、减速等不同速度行进，这个时候电动汽车的负载电流变化比较大，如果负载电流过大，超过了蓄电池所承受的最大放电量或者充电量时，则可能造成电池的损坏。因此，为了避免电池组过度放电或者充电，则需要超级电容进行放电和充电，从而延长电池的使用时间。因此，超级电容器应用在电动汽车上，必须合理控制荷载电流，可以采取恒定充电电流的方式，也就是控制蓄电池的充电电流。蓄电池电压再生制动过程中电压不会发生太大变化，但是超级电容蓄电压在单次制动过程中电压会发生剧烈变化，电枢电流急速上升，给电机以及功率器件造成巨大的损害。因此，使用恒定充电电流的方法，能够有效控制再生制动过程中电容器的充电功率。当电容器电压升高时，充电电流下降；如果电容器的电压低，则采用大电流充电的方式。

三、超级电容器的维护

双层电容器内部电阻比较大，所以在无负荷电载的情况下，可以直接充电，如果出现过电压充电的情况，双层电容器会自动断开，因此不会损坏内部装置元件。与充电电池相比，超级电容器可无限制充电，充电次数可达106次以上，所以双层电容不仅具有电容特点，而且还具有电池的特性，是一种介于电容和电池的元件。

1.避免对超级电容器连续施加电压。超级电容器受到大气以及人为操作的影响，会导致电流急剧增加，超过电容器额定电流值。因此在日常应用过程中，超级电容器的工作电压值不能超过额定电压值。

2.合理控制超级电容器的温度。超级电容器的使用时间与工作温度息息相关，电容器中的电解液蒸发速度与工作温度密切相关。超级电容器的工作温度降低10摄氏度，超级电容器的使用时间就增加一倍，因此，必须合理控制超级电容器的工作温度。近年我国大力发展电动汽车，国家科技部、财政部、发改委等多部门联合出台了很多鼓励和推广新能源电动汽车的发展政策，极大地推动了电动汽车的发展。北京从2013年开始在市区以及怀柔等一些远郊区投入了大量的纯电动公交车，这种双源无轨电动公交车，既能用电池蓄电，也能用电网充电，非常方便。将超级电容器应用在电动公交车是未来发展的一个方向。由于超级电容器的能源密度小、充电速度快，一分钟之内就可以完成充电，而城市公交车线路是固定的，利用公交车进站时间进行充电，不会影响乘客乘车时间。参考文献

[1]魏家沛超级电容器在电动汽车中的应用及维护[J].机械研究与应用，2016，29，(6)，180-181。

[2]倪江锋超级电容器中的物理问题[J].物理教师，2014，35，(11)，67。

[3]张鹏浅析超级电容器在新能源汽车中的应用[J].电子测试，2016，(10)，132-133。