對于超級電容的選擇,功率要求、放電時間及系統電壓變化起決定作用。超級電容器的輸出電壓降由兩部分組成,一部分是超級電容器釋放能量;另一部分是由于超級電容器內阻引起。超級電容器不同于電池,在某些應用領域,它可能優于電池。有時將兩者結合起來,將電容器的功率特性和電池的高能量存儲結合起來,不失為一種更好的途徑。那超級電容的應用領域有哪些呢?
我們先來說說超級電容在汽車領域中有什么應用?
在汽車工業中,智能啟停控制系統(輕型混合動力系統)的應用為超級電容器提供了廣闊的舞臺,在插電式混合動力汽車上的表現尤為突出。由于電動汽車頻繁啟動和停車,使得蓄電池的放電過程變化很大。在正常行駛時,電動汽車從蓄電池中汲取的平均功率相當低,而加速和爬坡時的峰值又相當高。
在現有的電動汽車電池技術條件下,蓄電池必須在比能量和比功率以及比功率和循環壽命之間做出平衡,而難以在一套能源系統上同時追求高比能量、高比功率和長壽命。
為了解決電動汽車續駛里程與加速爬坡性能之間的矛盾,可以考慮采用兩套能源系統,其中由主能源提高最佳的續駛里程,而由輔助能源在加速和爬坡時提供短時的輔助動力。輔助能源系統的能量可以直接取自主能源,也可以在電動汽車剎車或下坡時回收可再生的動能,選用超級電容做輔助能。
短期內,超級電容極低的比能量使其不可能被單獨用作電動汽車能源系統,但用做輔助能量源具有顯著優點。在電動汽車上使用的最佳組合為電池-超級電容混合能量系統,對電池的比能量和比功率要求分開。
超級電容具有負載均衡作用,電池的放電電流減少使用電池的可利用能量、使用壽命得到顯著提高;與電池相比,超級電容可以迅速高效地吸收電動汽車制動產生的再生動能。超級電容的早和均衡和能量回收作用使車輛的續駛里程得到極大的提高。但系統要對電池、超級電容、電動機和功率逆變器等做綜合控制和優化匹配,功率變換器及其控制器的設計應用充分考慮電動機和超級電容之間的匹配。
超級電容在其他領域方面的應用如何?
超級電容器三十多年的發展歷程中微型超級電容器已經在小型機械設備上得到廣泛應用,例如電腦內存系統、照相機、音頻設備和間歇性用電的輔助設施。而大尺寸的柱狀超級電容器則多被用于汽車領域和自然能源采集上。就未來十年的發展而言,超級電容器將是運輸行業和自然能源采集的重要組成部分。
1、大尺寸超級電容器(125伏)可用在火車和地鐵的剎車制動系統上,亦可為物料搬運工程車提供能量輸出;中等尺寸超級電容器(75伏)可用在太陽能能量收集方面,因為其具備可在高溫下工作的特性;48V超級電容器應用于汽車;小尺寸超級電容器(2.7伏之內)則對通訊設施的持續供電和電腦內存系統儲存后備電源等有極大貢獻。
2、超級電容器的低阻抗對于當今許多高功率應用是必不可少的。對于快速充放電,超級電容器小的ESR意味著更大的功率輸出,幾秒鐘充電,幾分鐘放電。例如電動工具、電動玩具;
3、在UPS系統中,超級電容器提供瞬時功率輸出,作為發動機或其它不間斷系統的備用電源的補充;
4、當公共汽車從一種動力源切換到另一動力源時的功率支持;
5、小電流,長時間持續放電,例如計算機存儲器后備電源;
6、瞬時功率脈沖應用,重要存儲、記憶系統的短時間功率支持。
在自然能源采集領域里,風力發電工作流程離不開液壓系統或電池。因為發電機的扇葉每次停下時,內部的渦輪機就會將扇葉調整到指定位置,這個過程在風力發電中被稱為變漿距控制系統,運作過程中所需的電能由液壓系統或電池來提供。對于電池來說,間歇性工作強度大,再加上常年的負荷,會導致自身使用壽命大打折扣。為此每隔幾年就會對每一個風力發電機進行一次“高空作業”,電池的維修和更換也是一筆不小的費用。大功率超級電容器利用其充放電快,循環壽命長的特點,可以代替電池勝任此工作,雖然前期投入成本高,但是相比頻繁維護和更換電池,費用還更低廉一些,同時還可降低工作強度。現在來說超級電容器還沒有作為炙手可熱的輔助設備滲透進這個能量網絡。
以上就是超級電容在各個領域中的應用,相信隨著超級電容的開展和研發,以后超級電容在各個行業中的應用領域會越來越多。