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1、超級電容啟動電源模組在電動車上的應用摘要：超級電容器電動車以其優(yōu)異的性能、低成本以及零排放建立了全新的交通運輸電動車的設計思想。綜述了超級電容器的基本原理和特點，介紹了超級電容器在純電動車與混合動力車上的應用及發(fā)展。關鍵詞：超級電容器;純電動車;混合動力車;應用現(xiàn)在，城市污染氣體的排放中，汽車已占了50%以上，世界各國都在尋找汽車代用燃料。由于石油短缺日益嚴重人們都漸漸認識到開發(fā)新型汽車的重要性，即在使用石油和其它能源的同時盡量降低廢氣的排放。超級電容器功率密度大，充放電時間短，大電流充放電特性好，壽命長，低溫特性優(yōu)于蓄電池，這些優(yōu)異的性能使它在電動車上有很好的應用前景。
2、在城市市區(qū)運行的公交車，其運行線路在20公里以內(nèi)，以超級電容為唯一能源的電動汽車，一次充電續(xù)駛里程可達20公里以上，在城市公交車將會有廣闊的應用前景[1]。電動汽車屬于新能源汽車，包括純電動汽車(BatteryElectricVehicle，BEV)、混合動力電動汽車(HybridElectricVehicle，HEV)和燃料電池電動汽車(FuelCellElectricVehicle，F(xiàn)CEV)三種類型。它集光、機、電、化各學科領域中的最新技術于一體，是汽車、電力拖動、功率電子、智能控制、化學電源、計算機、新能源和新材料等工程技術中最新成果的集成產(chǎn)物。電動汽車與傳統(tǒng)汽車
3、在外形上沒有什么區(qū)別，它們之間的主要區(qū)別在于動力驅(qū)動系統(tǒng)。電動汽車采用蓄電池組作儲能動力源，給電機驅(qū)動系統(tǒng)提供電能，驅(qū)動電動機，推動車輪前進。雖然電動汽車的爬坡度、時速不及傳統(tǒng)汽車，但在行駛過程中不排放污染，熱輻射低，噪音小，不消耗汽油，結(jié)構簡單，使用維修方便，是一種新型交通工具，被譽為“明日之星”，受到世界各國的青睞[2]。1超級電容器簡介超級電容器又稱為電化學電容器，是20世紀70年代末出現(xiàn)的一種新產(chǎn)品，電容量高達法拉級。以使用的電極材料來看，目前主要有3種類型:高比表面積碳材料超級電容器、金屬氧化物超級電容器、導電聚合物超級電容器。1.1基本原理[3]根據(jù)電化學電容
4、器儲存電能的機理的不同，可以將它分為雙電層電容器(Electricdoublelayercapacitor，EDLC)和贗電容器(Pesudocapacitor)。碳基材料超級電容器能量儲存的機理主要是靠碳表面附近形成的雙電層，因此通常稱為雙電層電容;而金屬氧化物和導電聚合物主要靠氧化還原反應產(chǎn)生的贗電容。雙電層電容器的基本原理是利用電極和電解質(zhì)之間形成的界面雙電層來存儲能量的一種新型電子元件。當電極和電解液接觸時，由于庫侖力、分子間力或者原子間力的作用，使固液界面出現(xiàn)穩(wěn)定的、符號相反的兩層電荷，稱為界面雙電層。雙電層電容的大小與電極電位和表面積的大小有關。雙電層電容器電
5、極通常由具有高比表面積的多孔碳材料組成。碳材料具有優(yōu)良的導熱和導電性能，其密度低，抗化學腐蝕性能好，熱膨脹系數(shù)小，可以通過不同方法制得粉末、顆粒、塊狀、纖維、布、氈等多種形態(tài)。贗電容是在電極表面或者體相的二維或準二維空間上，電活性物資進行欠電位沉積，發(fā)生高度可逆的化學吸附/脫附或氧化/還原反應，產(chǎn)生與電極充電電位有關的電容。由于贗電容不僅發(fā)生在表面，而且可以深入內(nèi)部，因而可獲得比雙電層電容更高的電容量和能量密度。相同電極面積下，贗電容可以是雙電層電容量的10～100倍。目前贗電容電極材料主要為一些金屬氧化物和導電聚合物。1.2與傳統(tǒng)電容器、電池的區(qū)別[4~6]電化學電容器
6、和電池的運行機理從原理上就不同。對于雙電層型超級電容器，電荷存儲是非法拉第過程，即理想的沒有發(fā)生通過電極界面的電子遷移，電荷和能量的存儲是靜電性的。而對電池而言，實質(zhì)上發(fā)生了法拉第過程，即發(fā)生了穿過雙層的電子遷移，結(jié)果是發(fā)生了氧化態(tài)的變化和電活性材料化學性質(zhì)的變化。總的來說，電荷存儲過程有如下重要的區(qū)別:(1)對于非法拉第過程，電荷的聚集靠靜電方式完成，正電荷和負電荷居于兩個分開的界面上，中間為真空或分子絕緣體，如雙層、電解電容中的云母膜、空氣層或氧化物膜。(2)對于法拉第過程，電荷的存儲靠電子遷移完成，電活性材料發(fā)生了化學變化或氧化態(tài)變化，這些變化遵守法拉第定律并與電極
7、電勢有關。在某種情況下就能產(chǎn)生準電容。這種能量的存儲是間接的。在比能量和比功率兩個性能參數(shù)上超級電容器位于電池和傳統(tǒng)電容之間，循環(huán)壽命和充放電效率都遠遠高于電池。由于使用壽命長通常都超過了使用其設備的壽命，所以，超級電容器終身無需維護，加之使用完后，對環(huán)境要求寬松，無污染，因而又稱其為綠色能源。1.3超級電容器車用貯電裝置的優(yōu)點[7](1)超級電容器是綠色能源，不污染環(huán)境;化學電池對環(huán)境有2次污染。(2)循環(huán)使用壽命長(約10萬次);化學電池的循環(huán)使用壽命短(200~1000次)，易損壞。(3)充電速度快(0.3s~15min
