1、蓄电池存在的问题
蓄电池是汽车中的关键的电器部件,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,故启动电流为:1=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、RB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12V、45Ah的
蓄电池启动安装1.9升柴油机的汽车,
蓄电池的电压在启动瞬间由12.6V降到约3.6V!启动瞬时的电流达550A,约为
蓄电池的12C的放电率!尽管车用
蓄电池是启动专用
蓄电池,可以高倍率放电,但10倍以上的高倍率放电时的
蓄电池性能变得很差,而且,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,可以造成电气设备的“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,无论从改善汽车电气设备的电磁环境还是改善汽车的启动性能和
蓄电池的性能、延长使用寿命来考虑,改善汽车电源在启动过程的性能是必要的。
问题的解决方案可以加大
蓄电池的容量,但需要增加很多,使体积增大,这并不是好的解决方案。将
超级电容器与
蓄电池并联可以很好地解决这个问题。
2、电性能的改善
采用
超级电容器与
蓄电池并联时启动过程的电压波形相比启动瞬间电压跌落由仅采用
蓄电池时的3.2V提升到7.2V;启动电流从560A提高到1200A;启动瞬时的电源输出功率从2kW提高到8.7kW;启动过程的平稳电压由7V提高到9.4V;启动过程的平稳电流由280A提高到440A;启动过程的电源平稳输出功率从2.44kW提高到4.12kW。
3、启动性能的改善
超级电容器与
蓄电池并联应用可以提高机车的启动性能,将超级电容(450F/16.2V)与12V、45Ah的
蓄电池并联启动安装1.9升柴油机的汽车,在10摄氏度时平稳启动,尽管在这种情况中,当不连接
超级电容器,
蓄电池也可以启动,但采用
超级电容器与
蓄电池并联时启动电动机的速度和性能都非常得好。由于电源的输出功率的提高,启动速度由仅用
蓄电池时的启动速度300rpm,增加到450rpm;尤其在提高汽车在冷天的起动性能(更高的起动转矩)上,
超级电容器是非常有意义的,在零下20摄氏度时,由于
蓄电池的性能大大下降,很可能不能正常启动或需多次启动才能成功,而
超级电容器与
蓄电池并联时则仅需一次点火。其优点是非常明显的。
4、对蓄电池应用状态的改善
超级电容器与
蓄电池并联时,由于
超级电容器的等效串联电阻(ESR)远低于
蓄电池的内阻,因此,在启动瞬间1200A启动电流中的800A电流由
超级电容器提供,
蓄电池仅提供400A的电流。明显低于仅采用
蓄电池的560A,有效地降低了
蓄电池极板的极化,阻止了
蓄电池内阻的上升使启动过程的平稳电压得到提高。最主要的是
蓄电池极板极化的减轻不仅有利于延长
蓄电池的使用寿命,而且也可以消除频繁启动对
蓄电池寿命的影响。
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