车用蓄电池/超级电容器复合电源系统
1 ．车用电源系统的发展
近年来，汽车工业对车用电源的质量和数量的需求都呈现一种指数级的增长。目前，大型汽车和部分顶级豪华轿车的最大电力负载都达到或超过了2kW 。鉴于此种现状，原有的14V 交流电机动力系统已经不能满足需要。而且，今后汽车工业对电子负载能力的要求还会不断的提高。人们预计在下一个10 年中，汽车电力负载可能会达到10kW 以上。大功率的空调设施、电子转向装置、加热风挡玻璃以及其他一系列的新设施新功能都大大增加汽车的电力负载并对汽车制造业提出了新的挑战并引起了足够的重视。新一代车用电源系统的主要特点是将汽车电力系统的电压从14V 提高到42V 。新的42V 电力系统的出现催生了多种燃油汽车新技术新工艺，例如 电控阀门、电子悬挂系统、电子离合器、电子转向装置、电控水泵等。 除此之外，42V 电力系统的核心是集成式启动－交流电机系统(integrated starter alternator 简称 为ISA)。该系统集电源启动供电和交流电机发电两大功能于一身，可以实现更强大的电力供应以及具有良好的起步－停车特性，并因此具有更佳的燃油经济性和更低的有害气体排放。该系统的其他优点还包括可以在低发动机转速下有效提速，并可以显著缓冲引擎的扭距脉动。该系统的独到之处还在于与之相配的车用电源系统由蓄电池组和超级电容器(Ultracapacitor)组成。
2 ．蓄电池/超级电容器复合电源系统简介
车用蓄电池必须具有一定的容量来满足汽车的设计需要，除此之外，蓄电池还必须具有一定的峰值功率特性来实现汽车在加速和爬坡等特殊情况下的需求。近年来，车用蓄电池的峰值功率特性已经无法满足汽车和电子工业快速发展对功率提出的要求。汽车在行驶过程中由于突然加速、制动或爬坡、载重等恶劣条件造成的高功率负载状况往往时间较短，一般为30 秒左右，因此，这就需要一种特殊的储能器件－超级电容器来实现高功率充放电，弥补蓄电池在该方面的不足。当汽车处于正常行驶状态时，超级电容器处于充电状态，在特殊情况下，如加速或载重爬坡则由超级电容器来实现高功率放电，突然制动时，则通过超级电容器的高功率充电来吸收制动过程中产生的多余能量。换言之，超级电容器在复合电源系统中承担的是负载平衡装置的作用，由于在高负载件下超级电容器完全替代电池工作，其还可以有效的延长蓄电池的工作寿命。总而言之，与蓄电池相比，超级电容器质量轻、寿命长，可以实现高功率大电流深度放电，可以通过测定电容器电压来准确监控其放出的能量。超级电容器可以实现引擎在低效率状态下于0.3 秒瞬间启动，并实现在同样短的时间范围内完全制动。上述复合电源系统在满足汽车高功率需求的同时大大降低了油耗和有害气体的排放。在汽车正常行驶时，则通过交流电机对全车电子系统供电并对复合电源系统进行充电。 |
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