超級(jí)電容具有極其優(yōu)良的充、放電性能,在額定電壓范圍內(nèi),可以以極快的速度充電至任一電壓值,放電時(shí)則可以放出所存儲(chǔ)的全部電能,而且沒有蓄電池快速充電和放電的損壞問題。此外,超級(jí)電容還具有不污染環(huán)境及機(jī)械強(qiáng)度高、安全性好(防火、防爆)、使用過程中免維護(hù)、使用壽命長(zhǎng)(大于10年)和工作溫度范圍寬(一30℃~ 45℃)等優(yōu)點(diǎn),并且在瞬間高電壓和短路大電流情況下有緩沖功能,能量系統(tǒng)較為穩(wěn)定。超級(jí)電容與鉛酸電池和普通電容的性能對(duì)比見表1。
純超級(jí)電容電動(dòng)車
直接以超級(jí)電容作為電動(dòng)車的惟一能源,此方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用、成本低,而且實(shí)現(xiàn)了零排放,因此比較適合用于短距離、線路固定的區(qū)域,例如火車站或者飛機(jī)場(chǎng)的牽引車、學(xué)校和幼兒園的送餐車、公園的瀏覽車和電動(dòng)公交車等。
復(fù)合電源電動(dòng)車
超級(jí)電容與蓄電池、燃料電池等配合可以組成復(fù)合電源系統(tǒng),但燃料電池因?yàn)槌杀据^高,現(xiàn)在還不能得到實(shí)際應(yīng)用。因此,國(guó)內(nèi)外對(duì)超級(jí)電容一蓄電池復(fù)合電源系統(tǒng)的研究更多,其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)概括如圖2所示。圖2a結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單,但由于沒有DC/DC變換器,蓄電池和超級(jí)電容將具有相同的電壓,以致超級(jí)電容僅在蓄電池電壓發(fā)生快速變化時(shí)輸出和接收功率,從而減弱了超級(jí)電容的負(fù)載均衡作用。圖2b與圖2c都采用了雙向OC/OC變換器,圖2b中雙向DC/DC跟蹤檢測(cè)蓄電池的端電壓,以調(diào)控超級(jí)電容的端電壓使兩者匹配工作。由于蓄電池端電壓的變化比超級(jí)電容的端電壓平緩,因此對(duì)于DC/DC,圖2b比圖2c易于控制。圖2d理論上雖然具有更高的靈活性,但對(duì)DC/DC的控制策略要求非常精確復(fù)雜且不易維護(hù)。
復(fù)合電源系統(tǒng)的控制策略
1、速度約束控制策略
當(dāng)車輛起步時(shí),超級(jí)電容中應(yīng)當(dāng)儲(chǔ)存較多的能量,需要超級(jí)電容放電,保證電動(dòng)車的加速性能,而當(dāng)車輛在高速行駛的情況下,超級(jí)電容應(yīng)當(dāng)儲(chǔ)存比較少的能量,以便在制動(dòng)過程中接收較多的能量。超級(jí)電容儲(chǔ)存的能量與其端電壓的平方成正比,由于超級(jí)電容的端電壓變化范圍比較大,因此放電時(shí)如何控制其放電深度,以備在行駛過程中二次放電或進(jìn)行再生制動(dòng)回收充電,但需要在實(shí)驗(yàn)中反復(fù)進(jìn)行測(cè)試才能獲得。