1、蓄電池存在的問題
蓄電池是汽車中的關鍵的電器部件,其性能直接影響汽車的啟動。現在的汽車啟動無一例外地采用啟動電動機啟動方式。在啟動過程中特別是在啟動瞬間,由于啟動電動機轉速為零,不產生感生電勢,故啟動電流為:1=E/Rm+Rs+Rl,其中:E為
蓄電池空載端電壓,RM為啟動電動機的電樞電阻、RB為
蓄電池內阻、RL為線路電阻。
由于RM、RB、RL均非常低,啟動電流非常大。例如用12V、45Ah的
蓄電池啟動安裝1.9升柴油機的汽車,
蓄電池的電壓在啟動瞬間由12.6V降到約3.6V!啟動瞬時的電流達550A,約為
蓄電池的12C的放電率!盡管車用
蓄電池是啟動專用
蓄電池,可以高倍率放電,但10倍以上的高倍率放電時的
蓄電池性能變得很差,而且,如此高倍率放電對
蓄電池的損傷也是非常明顯的。啟動過程的電壓劇烈變化也是極強的電磁干擾,可以造成電氣設備的“掉電”,迫使電氣設備在發電機啟動過程結束后重新上電,計算機在這個過程中非常容易死機。因此,無論從改善汽車電氣設備的電磁環境還是改善汽車的啟動性能和
蓄電池的性能、延長使用壽命來考慮,改善汽車電源在啟動過程的性能是必要的。
問題的解決方案可以加大
蓄電池的容量,但需要增加很多,使體積增大,這并不是好的解決方案。將
超級電容器與
蓄電池并聯可以很好地解決這個問題。
2、電性能的改善
采用
超級電容器與
蓄電池并聯時啟動過程的電壓波形相比啟動瞬間電壓跌落由僅采用
蓄電池時的3.2V提升到7.2V;啟動電流從560A提高到1200A;啟動瞬時的電源輸出功率從2kW提高到8.7kW;啟動過程的平穩電壓由7V提高到9.4V;啟動過程的平穩電流由280A提高到440A;啟動過程的電源平穩輸出功率從2.44kW提高到4.12kW。
3、啟動性能的改善
超級電容器與
蓄電池并聯應用可以提高機車的啟動性能,將超級電容(450F/16.2V)與12V、45Ah的
蓄電池并聯啟動安裝1.9升柴油機的汽車,在10攝氏度時平穩啟動,盡管在這種情況中,當不連接
超級電容器,
蓄電池也可以啟動,但采用
超級電容器與
蓄電池并聯時啟動電動機的速度和性能都非常得好。由于電源的輸出功率的提高,啟動速度由僅用
蓄電池時的啟動速度300rpm,增加到450rpm;尤其在提高汽車在冷天的起動性能(更高的起動轉矩)上,
超級電容器是非常有意義的,在零下20攝氏度時,由于
蓄電池的性能大大下降,很可能不能正常啟動或需多次啟動才能成功,而
超級電容器與
蓄電池并聯時則僅需一次點火。其優點是非常明顯的。
4、對蓄電池應用狀態的改善
超級電容器與
蓄電池并聯時,由于
超級電容器的等效串聯電阻(ESR)遠低于
蓄電池的內阻,因此,在啟動瞬間1200A啟動電流中的800A電流由
超級電容器提供,
蓄電池僅提供400A的電流。明顯低于僅采用
蓄電池的560A,有效地降低了
蓄電池極板的極化,阻止了
蓄電池內阻的上升使啟動過程的平穩電壓得到提高。最主要的是
蓄電池極板極化的減輕不僅有利于延長
蓄電池的使用壽命,而且也可以消除頻繁啟動對
蓄電池壽命的影響。
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