超级电容模组

汽车动力市场主要由以下四部分组成

1. 铅酸电池，技术成熟但污染重，目前多用于电动自行车;

2. 金属氢化物镍电池，价格昂贵，行驶距离短，电动汽车上没前途;

3. 磷酸铁锂电池，价格较贵，已经在电动汽车上使用，一次充电可行驶100-120 km，需要启动汽油机的混合动力来延长里程;

4. 超级电容动力电池，价格便宜，免维护，10-50 万次的充放电循环寿命，在电动大客车能量回收中，紧急制动能量回收高达75%;

二元动力超级电容器电动车，其中最大的优点，就是充分发挥超级电容器在低转数，大负荷情况下，能量基本不受损失;在减速、下坡、刹车情况下，其能量能回收。避开内燃机在低转速、大负荷;高转速、高负荷费油的状态下运行，使发动机永远在最佳状态下运行，即省了油，又减少了污染，二元动力超级电容器电动车能节油30%~50%，减少污染70%~90%。

--起步阶段:转数低、负荷大、费油;这个阶段内燃发电机组在最佳状态运转，这时要用超级电容器启动、加速，并向超级电容器充电。

--正常运转阶段:这时内燃发电机组是在最佳状态运行，并向电动机输出动力，这时公共大客车负荷最小，也最省油，并向超级电容器充电。

--高速运转阶段:内燃发电机组向电动机输出稳定的动力，超级电容器也向电动机输出动力。这个阶段电动机转数高、负荷也大，公共大客车车速也最快。

--刹车、停车、减速、下坡阶段:这时发电机组、超级电容器停止向电动机输出动力，这时大客车所储备的动能，电动机转变成发电机向超级电容器充电，能吸收70%的动能，尤其城市公共交通，能节省大量的燃料。

由于现在石油价格的飞涨，国外一些汽车企业已经把超级电容应用到汽车上，汽车在下坡时把能量以电能的方式储存起来，在爬坡时或需要大功率时释放出来。这样就降低了使用成本。

超级电容器(supercapacitor,ultracapacitor)，又叫双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。同时，超级电容器是一种新型绿色环保的储能器件(活性炭)，其具有效率极高、高电流容量、电压范围宽、使用温度范围广、回卷使用寿命长、工作寿命长、免维护易保养、整合简单、底成本等优越的特性;综合以上所诉，超级电容具有很广阔的发展前景;

综合以上所述，由于超级电容器单体工作电压不高，一般只有1V-4V，其中常用的单体超级电容电压规格一般是2.7V，而在实际应用中常需要16V、48V、54V、75V、125V或更高的电压才能满足这些设备的使用。这些设备多数为风力发电、汽车HEV、军用启动电源及微电网设备等，为了满足这些设备的使用要求，超级电容模组就应运而生了。

超级电容模组就是将多个超级电容器单体串联，配合电压均衡和放电稳压系统，用铝合金外壳组合而成的一个新型能量包。超级电容模组的诞生，拟补了铅酸电池等储能器件的缺陷，超级电容模组的工作温度范围为-40~65℃解，决了铅酸电池在室外寒冷条件下使用效率大大降低的问题;而且超级电容模组不但具备了超级电容单体的所有特性，同是还具备了可状态监控功能，能更好的实现免维护易保养;

超级电容模组具有一下优点:

1、超级电容模组是绿色能源(活性炭)，不污染环境。

2、超级电容模组寿命长(充电次数10万次);铅酸电池寿命短(充电次数500次)，易损坏，难管理，是铅酸电池的20-200倍可以与设备同命运。

3、超级电容模组充电速度快(0.3秒-15分钟);铅酸电池充电时间长(5-8小时)，很多电池就是充电时间 长，续驶里程短。

4、超级电容模组充放电效率高(98%);铅酸电池充放电效率低(70%);

5、超级电容模组功率密度高(10.000W/kg);铅酸电池功率密度低(300W/kg)，差30多倍。

6、超级电容模组彻底免维护，工作温度范围(-40~50);铅酸电池电动车在-40℃续驶里程减少90%，超级电容器只减少10%。

7、超级电容模组在电动大客车能量回收强，紧急制动能量回收高达75%;铅酸电池能量回收仅为5%，这点对公共大客车太重要了，可以节约大量的燃料。

8、超级电容模组的相对成本低。超级电容器价格比铅酸电池高一倍在大量生产后价格还会下降;但超级电容器的寿命比铅酸电池高10倍，这点对公共大客车产业化非常重要。

9、超级电容模组还具有过温过压自动报警等功能，能更好的保护其他设备，保证设备正常运行;

很多用户都遇到相同的问题，就是怎样计算一定容量的超级电容在以一定电流放电时的放电时间，或者根据放电电流及放电时间，怎么选择超级电容的容量，下面我们给出简单的计算公司，用户根据这个公式，就可以简单地进行电容容量、放电电流、放电时间的推算，十分地方便。

超级电容器的两个主要应用:高功率脉冲应用和瞬时功率保持。高功率脉冲应用的特征:瞬时流向负载大电流;瞬时功率保持应用的特征:要求持续向负载提供功率，持续时间一般为几秒或几分钟。瞬时功率保持的一个典型应用:断电时磁盘驱动头的复位。不同的应用对超电容的参数要求也是不同的。高功率脉冲应用是利用超电容较小的内阻(R)，而瞬时功率保持是利用超电容大的静电容量(C)。

下面提供计算公式和应用实例:

C(F):超电容的标称容量;

R(Ohms):超电容的标称内阻;

ESR(Ohms):1KZ 下等效串联电阻;

Uwork(V):在电路中的正常工作电压

Umin(V):要求器件工作的最小电压;

t(s):在电路中要求的保持时间或脉冲应用中的脉冲持续时间;

I(A):负载电流;

Udrop(V):在放电或大电流脉冲结束时，总的电压降;

瞬时功率保持应用

超电容容量的近似计算公式，该公式根据，保持所需能量=超电容减少能量。

保持期间所需能量=1/2I(Uwork+ Umin)t

超电容减少能量=1/2C(Uwork2 -Umin2)

因而，可得其容量(忽略由IR 引起的压降)C=(Uwork+ Umin)t/(Uwork2 -Umin2)

如单片机应用系统中，应用超级电容作为后备电源，在掉电后需要用超级电容维持100mA的电流，持续时间为10s,单片机系统截止工作电压为4.2V，那么需要多大容量的超级电容能够保证系统正常工作?

由以上公式可知:

工作起始电压Vwork=5V;工作截止电压Vmin=4.2V;工作时间t=10s;工作电源I=0.1A所需电容容量为:

C=(Vwork+ Vmin)It/( Vwork2 -Vmin2)

=(5+4.2)*0.1*10/(52 -4.22)

=1.25F

根据计算结果，可以选择5.5V 1.5F电容就可以满足需要了。

融知融识，悦己达人!

今朝时代新能源!

●平板电脑、LCD-TV、TFT-LCD

●背光模组模块，LED照明设备

●PFC车载充电器、DC-DC直流转换器

●超级电容模组

●用与MOS管、变压器(或电容/PFC电

感)与散热片或外壳之间的导热

●微波炉/空调(风扇电机功率IC与外壳间)

●电磁炉(热敏电阻与散热片间)

●汽车电子行业应用(如氙气灯镇流器、音响，车载系列产品等)

●汽车ECU上的应用

交换机，集线器，调制解调器，传输设备,

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●TD-CDMA产品在主板IC与散热片或外壳

间的导热散热

●机顶盒DC-DCIC与外壳之间导热散热