超級電容模組

汽車動力市場主要由以下四部分組成

1. 鉛酸電池，技術(shù)成熟但污染重，目前多用于電動自行車;

2. 金屬氫化物鎳電池，價格昂貴，行駛距離短，電動汽車上沒前途;

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

4. 超級電容動力電池，價格便宜，免維護，10-50 萬次的充放電循環(huán)壽命，在電動大客車能量回收中，緊急制動能量回收高達75%;

二元動力超級電容器電動車，其中最大的優(yōu)點，就是充分發(fā)揮超級電容器在低轉(zhuǎn)數(shù)，大負荷情況下，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)燃機在低轉(zhuǎn)速、大負荷;高轉(zhuǎn)速、高負荷費油的狀態(tài)下運行，使發(fā)動機永遠在最佳狀態(tài)下運行，即省了油，又減少了污染，二元動力超級電容器電動車能節(jié)油30%~50%，減少污染70%~90%。

--起步階段:轉(zhuǎn)數(shù)低、負荷大、費油;這個階段內(nèi)燃發(fā)電機組在最佳狀態(tài)運轉(zhuǎn)，這時要用超級電容器啟動、加速，并向超級電容器充電。

--正常運轉(zhuǎn)階段:這時內(nèi)燃發(fā)電機組是在最佳狀態(tài)運行，并向電動機輸出動力，這時公共大客車負荷最小，也最省油，并向超級電容器充電。

--高速運轉(zhuǎn)階段:內(nèi)燃發(fā)電機組向電動機輸出穩(wěn)定的動力，超級電容器也向電動機輸出動力。這個階段電動機轉(zhuǎn)數(shù)高、負荷也大，公共大客車車速也最快。

--剎車、停車、減速、下坡階段:這時發(fā)電機組、超級電容器停止向電動機輸出動力，這時大客車所儲備的動能，電動機轉(zhuǎn)變成發(fā)電機向超級電容器充電，能吸收70%的動能，尤其城市公共交通，能節(jié)省大量的燃料。

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

超級電容器(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)來儲能。它是一種電化學元件，但在其儲能的過程并不發(fā)生化學反應，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反復充放電數(shù)十萬次。同時，超級電容器是一種新型綠色環(huán)保的儲能器件(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、工作壽命長、免維護易保養(yǎng)、整合簡單、底成本等優(yōu)越的特性;綜合以上所訴，超級電容具有很廣闊的發(fā)展前景;

綜合以上所述，由于超級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電容電壓規(guī)格一般是2.7V，而在實際應用中常需要16V、48V、54V、75V、125V或更高的電壓才能滿足這些設備的使用。這些設備多數(shù)為風力發(fā)電、汽車HEV、軍用啟動電源及微電網(wǎng)設備等，為了滿足這些設備的使用要求，超級電容模組就應運而生了。

超級電容模組就是將多個超級電容器單體串聯(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新型能量包。超級電容模組的誕生，擬補了鉛酸電池等儲能器件的缺陷，超級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;而且超級電容模組不但具備了超級電容單體的所有特性，同是還具備了可狀態(tài)監(jiān)控功能，能更好的實現(xiàn)免維護易保養(yǎng);

超級電容模組具有一下優(yōu)點:

1、超級電容模組是綠色能源(活性炭)，不污染環(huán)境。

2、超級電容模組壽命長(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倍可以與設備同命運。

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

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

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

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

9、超級電容模組還具有過溫過壓自動報警等功能，能更好的保護其他設備，保證設備正常運行;

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

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

下面提供計算公式和應用實例:

C(F):超電容的標稱容量;

R(Ohms):超電容的標稱內(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間或脈沖應用中的脈沖持續(xù)時間;

I(A):負載電流;

Udrop(V):在放電或大電流脈沖結(jié)束時，總的電壓降;

瞬時功率保持應用

超電容容量的近似計算公式，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)

如單片機應用系統(tǒng)中，應用超級電容作為后備電源，在掉電后需要用超級電容維持100mA的電流，持續(xù)時間為10s,單片機系統(tǒng)截止工作電壓為4.2V，那么需要多大容量的超級電容能夠保證系統(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，悅己達人!

今朝時代新能源!

●平板電腦、LCD-TV、TFT-LCD

●背光模組模塊，LED照明設備

●PFC車載充電器、DC-DC直流轉(zhuǎn)換器

●超級電容模組

●用與MOS管、變壓器(或電容/PFC電

感)與散熱片或外殼之間的導熱

●微波爐/空調(diào)(風扇電機功率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上的應用

交換機，集線器，調(diào)制解調(diào)器，傳輸設備,

網(wǎng)絡服務器

●TD-CDMA產(chǎn)品在主板IC與散熱片或外殼

間的導熱散熱

●機頂盒DC-DCIC與外殼之間導熱散熱