超级电容辅助发动机启动系统建模

超级电容器在汽车启动中的应用蓄电池是汽车中的关键电器部件，其性能直接影响汽车的启动。

现在的汽车启动无一例外地采用启动电动机启动方式。

在启动过程中特别是在启动瞬间，由于启动电动机转速为零，不产生感生电势，故启动电流：I=E/(RM+RS+RL)；其中：E为蓄电池空载端电压，RM为启动电动机的电枢电阻，RS为蓄电池内阻、RL为线路电阻。

由于RM、RB、RL均非常低，启动电流非常大。

例如用12 V、45 Ah的蓄电池启动安装1.9 L柴油机的汽车，蓄电池的电压在启动瞬间由12.6 V降到约3.6 V，启动瞬时的电流达550 A，·····如此高倍率放电对蓄电池的损伤也是非常明显的。

启动过程的电压剧烈变化也是极强的电磁干扰，可以造成电气设备掉电，迫使电气设备在发电机启动过程结束后重新上电，计算机在这个过程中非常容易死机。

因此，从改善汽车电气设备的电磁环境、改善汽车的启动性能和蓄电池性能或延长蓄电池使用寿命来考虑，改善汽车电源|稳压器在启动过程中的性能是必要的。

解决问题的方案之一是加大蓄电池的容量，但需要增加很多，并使其体积增大，这并不是好的选择。

而将超级电容器与蓄电池并联可以很好地解决这个问题。

2 超级电容器的原理及特点超级电容器的原理超级电容器是一种电容量可达数千法拉的极大容量电容器。

为了得到如此大的电容量，要尽可能缩小超级电容器电极间距离、增加电极表面积，为此，采用双电层原理和活性炭多孔化电极。

超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应，因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池不同。

超级电容器的主要特点尽管超级电容器的能量密度是蓄电池的5％或更少，但是这种能量储存方式可以应用在传统蓄电池不足之处与短时高峰值电流中。

与电池相比，这种超级电容器具有以下几点优势：一是电容量大，目前单体超级电容器的最大电容量可达5000 F；二是充放电寿命很长，可达500 000次或90000h，而蓄电池的充放电寿命很难超过l 000次；三是可以提供很高的放电电流，如2700 F的超级电容器额定放电电流不低于950 A，放电峰值电流可达1 680 A，一般蓄电池通常不能有如此高的放电电流，一些高放电电流的蓄电池，在如此高的放电电流下，使用寿命大大缩短；四是可以在数十秒到数分钟内快速充电，而蓄电池在如此短的时间内充满电将是极危险或几乎不可能的；五是可以在很宽的温度范围内正常工作(-40℃～+70℃)，而蓄电池很难在高温特别是在低温环境下工作；六是超级电容器的材料是安全和无毒的，而铅酸蓄电池、镍镉蓄电池均具有毒性，而且，超级电容器可以任意并联使用来增加电容量，若采取均压措施后，还可以串联使用。

汽车加装超级电容案例
汽车加装超级电容是一种常见的改装方式，它可以为汽车提供额外的电力支持，改善启动性能和系统稳定性。

以下是一些关于汽车加装超级电容的案例：
1. 提升启动性能，许多车主在汽车加装超级电容后反映，车辆的启动性能得到了显著提升。

超级电容可以在发动机启动时提供更稳定的电流，减少启动时的电压波动，从而使发动机更容易启动，尤其是在低温环境下。

2. 减少音响系统噪音，一些车主选择在音响系统中加装超级电容，以减少电压波动对音响设备的影响，提高音质表现。

超级电容可以作为电力储备，确保音响系统获得稳定的电源供应，从而减少噪音和失真。

3. 辅助电气设备，在一些大功率电气设备需要额外电力支持的情况下，汽车加装超级电容可以作为辅助电源，确保这些设备能够获得足够的电力供应，例如车载冰箱、电动工具等。

4. 改善车辆稳定性，超级电容的高速放电特性可以在汽车电气
系统中起到缓冲作用，减少电压波动对其他电子设备的影响，从而提高整车的电气系统稳定性。

5. 节能减排，一些超级电容还可以通过回收制动能量，减少发动机负荷，从而达到节能减排的效果。

需要注意的是，汽车加装超级电容需要谨慎操作，确保符合当地的法律法规，并且需要选择适合车辆电气系统的合适型号和安装位置，以免影响车辆正常使用和安全性。

最好在专业技师的指导下进行安装，以确保安全可靠。

基于超级电容的自行火炮启动系统设计刘重发;陈远江;杨杰敏;张涛;张郑【摘要】自行火炮一般采用4块大容量铅酸蓄电池混联实施启动,蓄电池经常维护保养耗费大量人力物力.如果单独采用2块蓄电池实施启动,则会导致装备作战性能下降.文章对比超级电容和蓄电池的性能,提出采用2块蓄电池和超级电容组成启动电源系统.根据自行火炮电启动线路特点进行设计,需要启动前蓄电池组给超级电容组充电,同时闭锁启动电路,充足电后共同实施启动.新启动电源系统寿命长、适应广、保养省,节省人力物力.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2015(035)005【总页数】3页(P63-65)【关键词】自行火炮;超级电容;启动系统;电启动【作者】刘重发;陈远江;杨杰敏;张涛;张郑【作者单位】武汉军械士官学校,武汉430075;武汉军械士官学校,武汉430075;武汉军械士官学校,武汉430075;武汉军械士官学校,武汉430075;武汉军械士官学校,武汉430075【正文语种】中文【中图分类】TJ3060 引言自行火炮启动功率大电流强，一般安装有 4块12 V大容量铅酸蓄电池，通过混联变成24 V启动电源。

由于蓄电池需要经常维护保养，并且定期更换，耗费大量人力物力。

如果只用2块12 V蓄电池串联启动，则会出现启动时蓄电池极化严重、内阻上升快、容量下降多等问题，严重影响启动效果，甚至影响蓄电池的使用寿命，导致装备作战性能下降。

相对于蓄电池，超级电容具有以下优点：1）功率密度高。

超级电容功率密度达到十几kw/kg，一般是蓄电池的数十倍；2）充电时间短。

超级电容可在几秒至几十分钟充电完成，蓄电池需要几小时至十几小时完成充电；3）放电电流强。

超级电容最大放电电流达一千多安，且不会造成损害。

蓄电池最大放电电流几百安，长时间会造成损伤；4）循环次数多。

超级电容循环寿命可达到百万次，蓄电池一般只有几百次；5）使用寿命长。

超级电容可以使用一二十年，蓄电池一般只能用两三年；6）温度范围广。

专利名称：一种基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置专利类型：实用新型专利
发明人：宁涛,沈承,曹世宏,张福才,胡国昌
申请号：CN201220711982.1
申请日：20121220
公开号：CN203035431U
公开日：
20130703
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种基于超级电容器模组的柴油机辅助起动装置，包括相串联的第一、第二电容器模组，第一电容器模组的一端连接第一输出端，另一端串接第二电容器模组的一端，第二电容器模组的另一端连接公共输出端，第二电容器模组的一端还与第二输出端相连接；控制电路板包括超级电容和超级电容充电管理器，超级电容充电管理器与超级电容相连接，超级电容通过超级电容充电管理器向第一、第二电容器模组充电；超级电容的两端分别连接有AC/DC适配器和/或DC/DC适配器。

本实用新型采用超级电容代替铅酸电池进行低温辅助起动，解决了柴油机在-20℃以下的温度条件下难以低温起动的难题，有助于柴油机的推广使用。

申请人：中国人民解放军总后勤部建筑工程研究所
地址：710032 陕西省西安市金花北路16号
国籍：CN
代理机构：西安通大专利代理有限责任公司
代理人：汪人和
更多信息请下载全文后查看。

收稿日期:2009-10-24;修回日期:2009-11-26 作者简介:邓隆阳(1982—),男,硕士,主要研究方向为城市客车串联混合动力系统的优化匹配;au niqueu @gm ail .com 。

·性能研究·超级电容性能试验与建模研究邓隆阳,黄海燕,卢兰光,杨福源(清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京　100084) 摘要:试验研究了超级电容的参考容量、内阻、开路电压、脉冲功率等主要性能参数。

根据试验数据和一阶串联内阻电路模型建立超级电容仿真模型,并在稳态工况和动态工况试验中验证了仿真模型的有效性。

试验结果表明,该模型可以用于含有超级电容的混合动力系统仿真,对该类混合动力系统的动态协调与能量管理问题研究具有重要意义。

关键词:超级电容;内阻;仿真;模型;混合动力中图分类号:T M 535 文献标志码:B 文章编号:1001-2222(2010)01-0028-05 储能装置是影响混合动力车辆(H EV )性能的重要部件。

目前,混合动力车辆的储能装置主要有蓄电池和超级电容,超级电容作为一种新型的能量储备装置,具有功率密度、安时效率、能量效率高,内阻小,循环寿命长,工作温度范围宽,充放电迅速等优点,这些特点使超级电容更加符合混合动力系统对储能装置性能的要求[1-2]。

但超级电容也有局限性,如能量密度较低、工作电压随电容波动大、制造成本较高等。

随着超级电容能量密度的增长以及成本的降低,超级电容在汽车领域将得到进一步的应用[3]。

为了研究超级电容在混合动力车辆中的应用,需要了解超级电容的工作特性。

本研究通过超级电容参考容量试验、恒电流充放电试验、脉冲功率特性(HPPC )试验,分析研究了超级电容的基本性能,并建立超级电容仿真模型。

1　超级电容试验与分析1.1　试验对象与试验设备试验对象为Max well 功率型超级电容BM -OD0063F —P125—B01,基本参数见表1。

汽车启动系统中超级电容的作用
汽车启动系统中的超级电容起到了重要的作用。

超级电容，也被称为超级电容器或超级电荷器，是一种能够储存和释放大量电荷的电子元件。

在汽车的启动系统中，超级电容主要用于辅助起动过程，为引擎提供所需的高电流，以便快速启动发动机。

汽车启动过程中，电瓶扮演着储能设备的角色，而超级电容则具有储能和释放能量的特性。

当我们启动汽车时，启动电机需要大量的电流来引动发动机正常工作。

而传统的电瓶在短时间内提供大电流会面临着动力不足的问题，尤其是在低温环境下。

超级电容通过其高容量和低内阻的特点，能够在短时间内迅速释放储存的能量，为启动电机提供所需的电流。

它具有快速充放电的特性，能够在几秒钟内存储和释放大电流，从而提供了较传统电瓶更好的启动性能。

超级电容还具有良好的耐低温性能。

传统电瓶在低温环境下经常会出现电压下降的情况，影响启动性能。

而超级电容由于其特殊的电化学特性，可以在极低温度下保持高性能，能够迅速响应启动指令，确保引擎的正常启动。

超级电容还具有长寿命、高安全性和环保等优点。

相比于传统电瓶，超级电容的寿命更长，能够承受更多的充放电循环，减少更换的频率。

此外，超级电容没有液体电解质，不会发生泄漏和腐蚀，更加安全可靠。

同时，超级电容无需使用有害物质，对环境友好。

汽车启动系统中超级电容的作用不可忽视。

它能够为引擎提供高电流，加速启动过程，特别是在低温环境下。

同时，超级电容具有长寿命、高安全性和环保等优点，是现代汽车启动系统中不可或缺的元件。

超级电容辅助发动机启动系统建模
梁堃
【期刊名称】《机械工程与自动化》
【年(卷),期】2012(000)004
【摘要】超级电容功率密度高,放电电流大,适合于大电流应用场合.将超级电容应
用在发动机启动系统中.并介绍了一种建模方法,用来分析超级电容辅助发动机启动
系统的特点.
【总页数】3页(P35-37)
【作者】梁堃
【作者单位】西安建筑科技大学机电学院,陕西西安710055
【正文语种】中文
【中图分类】TM53;U464
【相关文献】
1.超级电容在卡特彼勒3412柴油发动机启动中的应用 [J], 张志翔
2.压缩空气与超级电容混合储能膨胀发电系统建模与最优跟踪负荷控制 [J], 姜萍;赵振家;吕海建
3.城市轨道交通超级电容储能系统的EMR建模与仿真 [J], 赵亮;刘炜;李群湛
4.供墨系统中电动阀用超级电容能量源建模 [J], 王志文;车鑫;张文源
5.超级电容器技术及在电力电子系统的应用——评《超级电容器建模、特性及应用》[J], 李楠
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。