利用超級電容延長(cháng)交通運輸和移動(dòng)應用中的電池壽命

電池壽命逐漸成為系統性能和可靠性的最關(guān)鍵因素之一，而超級電容的引入將在兩個(gè)主要應用領(lǐng)域幫助延長(cháng)電池壽命。首先，它們能夠戲劇性地降低卡車(chē)、轎車(chē)、輪船和電動(dòng)發(fā)電機等車(chē)輛中的電池更換成本。其次，它們能夠將智能手機和平板電腦等移動(dòng)設備的運行時(shí)間延長(cháng)400%.

超級電容具有無(wú)限次的再充電能力和很高的能量密度，可以在寬溫度范圍內甚至電池發(fā)生故障的情況下為汽車(chē)、重型運輸車(chē)輛、船舶和牽引機車(chē)提供有保證的發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)功能。

在移動(dòng)電子系統中，超級電容能夠在多種不同的應用使用場(chǎng)合控制峰值電流。由于能夠更好地控制放電，電池能夠更長(cháng)時(shí)間地保持它們的峰值電能，并延長(cháng)設備的運行時(shí)間。

研究這兩大應用領(lǐng)域的市場(chǎng)需求展示了增加超級電容的好處，但是方式完全不同。

發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)

交通運輸領(lǐng)域中最關(guān)鍵的因素是發(fā)動(dòng)機的啟動(dòng)可靠性。鉛酸電池每啟動(dòng)一次發(fā)動(dòng)機，距終了壽命就更近一步。點(diǎn)火系統使用超級電容組可以使電池擺脫通常會(huì )減少壽命的惡劣發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)放電。典型的鉛酸電池可以在特定應用中通過(guò)使用超級電容延長(cháng)70%的有用壽命。另外，用超級電容啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機可以在更冷的溫度下實(shí)現更高的可靠性。

在貨車(chē)運輸行業(yè)，超級電容的使用在多個(gè)方面有助于改善日常操作。一般來(lái)說(shuō)，18個(gè)車(chē)輪的拖掛車(chē)和公交車(chē)會(huì )配置3至4個(gè)電池。當其中一個(gè)電池失效時(shí)，車(chē)輛就要求相對昂貴的搭線(xiàn)啟動(dòng)，一次啟動(dòng)的價(jià)格高達600美元。

另外，電池更換成本約為每個(gè)200美元，正因為此，市場(chǎng)研究人員發(fā)現貨車(chē)和公共汽車(chē)中的電池偷竊是一個(gè)很大的問(wèn)題。另外，當溫度低于零下10華氏度時(shí)，鉛酸電池的啟動(dòng)可靠性會(huì )急劇下降。而超級電容可以將這個(gè)范圍擴展到零下40華氏度，從而在寒冷氣候條件流行的地區進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)的可靠性。

Cooper Bussmann公司開(kāi)展的市場(chǎng)調查表明，通常在沒(méi)有電網(wǎng)的建筑場(chǎng)所使用的電動(dòng)發(fā)電機中，60%至80%的發(fā)動(dòng)機故障是由于電池問(wèn)題引起的。報告還指出，電池偷竊在這里也是一個(gè)嚴重的問(wèn)題。

機車(chē)必須能夠在所有條件下可靠地工作，以便滿(mǎn)足非常嚴格的火車(chē)調度要求。寒冷天氣是機車(chē)最廣泛的工作條件之一，超級電容可以在零下40華氏度幫助發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)，而鉛酸電池在零下10華氏度就不能可靠工作了。

船舶的發(fā)動(dòng)機啟動(dòng)很關(guān)鍵，因為它們工作在無(wú)法搭線(xiàn)啟動(dòng)的條件下，而且像風(fēng)暴或大潮等環(huán)境條件要求很高的可靠性。另外，船舶上用于電子設備（探魚(yú)器和導航）的其它電氣系統在發(fā)動(dòng)機不運行時(shí)將給鉛酸電池帶來(lái)不小的負載。

在轎車(chē)應用中，排放標準將推動(dòng)汽車(chē)制造商安裝啟停系統。據預測，到2017年將有40%至70%的新車(chē)配備啟停系統。要求汽車(chē)發(fā)動(dòng)機在空閑周期之后自動(dòng)停機需要更多的重啟次數，這將給鉛酸電池帶來(lái)更大的壓力，并縮短它們的壽命。今天，大多數汽車(chē)制造商安裝第二塊電池來(lái)保證啟停系統的可靠性。

超級電容安裝方法

超級電容可以在所有上述情況下提供諸多好處，它們可以采用以下三種安裝方式之一：

●直接并聯(lián)

●超級電容啟動(dòng)機

●智能啟動(dòng)

直接并聯(lián)方法是將超級電容組安裝在電池和發(fā)動(dòng)機電氣系統之間。它提供最簡(jiǎn)單和最低價(jià)的方式讓超級電容和現有電池一起工作。這種方法的原理圖如下：

利用上面的直接并聯(lián)方法，超級電容可以延長(cháng)電池壽命，并分擔系統的大電流負載。但它仍然受內部負載漏電的影響，因此在發(fā)動(dòng)機關(guān)閉后如果大燈還亮著(zhù)的汽車(chē)可能仍然會(huì )無(wú)法啟動(dòng)。