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      如何正確使用超級電容

      作者:????來源:????發布時間:2019-08-22 13:54????瀏覽量:

      超級電容器具有非常廣泛的用途。與燃料等高能量密度物質相結合,超級電容器提供快速的能量釋放,滿足高功率的需求,從而使燃料電池可以僅作為能量源的使用。目前,超級電容器的能量密度可高達20kW/kg,并已經開始搶占傳統電容器和電池之間的市場。

       

      在要求高可靠性而對能量要求不高的應用中,可以用超級電容器來取代傳統電池,也可以將超級電容器和電池結合起來,應用在對能量有要求很高的場合,而可以采用體積更小、更經濟的電池。

       

      超級電容器的ESR值很低,從而可以輸出更大的電流,也可以快速的吸收大電流。同化學充電原理相比,超級電容器的工作原理使這種產品性能更穩定,因此,超級電容器的使用壽命會更長。對于像電動工具、玩具這種需要快速充電的設備來說,超級電容器無疑是最理想的電源。

       

      一些產品適合采用電池、超級電容器的混合系統,超級電容器的使用可以避免為了獲得更多能量而使用大體積的電池。如消費電子產品中的數碼相機就是例子,超級電容器的使用使數碼相機可以采用更便宜的堿性電池而不是使用昂貴的Li離子電池。

       

      超級電容器單元cell的額定電壓范圍為2.5~2.7V,因此,很多應用中需要使用多個超級電容器單元。當串聯這些單元時,設計工程師需要考慮單元間的平衡和充電情況。

       

      任何超級電容器都會在通電情況下,通過內部并聯電阻放電,這個放電電流稱為漏電流,它影響超級電容器單元的自放電。同某些二級電池技術相似,超級電容器的電壓在串聯使用時也需要平衡,因為超級電容存在漏電流,內部并聯電阻的大小決定串聯的超級電容器單元上的電壓分配。當超級電容器的電壓穩定后,各個單元上的電壓將隨著漏電流不同而發生變化,而不是隨著容值不同而變化。漏電流越大,額定電壓就越小,反之,漏電流小,額定電壓就高。這是因為,漏電流會造成超級電容器單元的放電,使電壓降低,而這個電壓會隨后影響和它串聯在一起的其他單元的電壓,這里假定這些串連的單元都使用同一個恒定電壓供電。

       

      為了補償漏電流變化,常采用的方法就是在每一個單元旁邊并聯一個電阻,去控制整個單元的漏電流。這種方法有效地降低了各單元之間的相應并聯電阻的變化。

       

      另一個推薦使用的方法是主動單元平衡法activecell-balancing,使用這種方法,每一個單元都會被主動的監視,當有電壓變化時,即進行互相的平衡。這種方法可以降低單元上的任何額外負載,使工作效率大大提高。

       

      如果電壓超過單元額定電壓,將會縮短單元使用壽命。對于高可靠性超級電容器來說,如何維持電壓在要求范圍內是關鍵的一點,必須控制充電電壓,以保證它不能超過每個單元額定電壓。

       

      超級電容器具有非常廣泛的用途。與燃料電池等高能量密度物質相結合,超級電容器提供快速的能量釋放,滿足高功率的需求,從而使燃料電池可以僅作為能量源的使用。目前,超級電容器的能量密度可高達20kW/kg,并已經開始搶占傳統電容器和電池之間的市場。

       

      在要求高可靠性而對能量要求不高的應用中,可以用超級電容器來取代傳統電池,也可以將超級電容器和電池結合起來,應用在對能量有要求很高的場合,而可以采用體積更小、更經濟的電池。

       

      超級電容器的ESR值很低,從而可以輸出更大的電流,也可以快速的吸收大電流。同化學充電原理相比,超級電容器的工作原理使這種產品性能更穩定,因此,超級電容器的使用壽命會更長。對于像電動工具、玩具這種需要快速充電的設備來說,超級電容器無疑是最理想的電源。

       

      一些產品適合采用電池、超級電容器的混合系統,超級電容器的使用可以避免為了獲得更多能量而使用大體積的電池。如消費電子產品中的數碼相機就是例子,超級電容器的使用使數碼相機可以采用更便宜的堿性電池而不是使用昂貴的Li離子電池。

       

      超級電容器單元cell的額定電壓范圍為2.5~2.7V,因此,很多應用中需要使用多個超級電容器單元。當串聯這些單元時,設計工程師需要考慮單元間的平衡和充電情況。

       

      任何超級電容器都會在通電情況下,通過內部并聯電阻放電,這個放電電流稱為漏電流,它影響超級電容器單元的自放電。同某些二級電池技術相似,超級電容器的電壓在串聯使用時也需要平衡,因為超級電容存在漏電流,內部并聯電阻的大小決定串聯的超級電容器單元上的電壓分配。當超級電容器的電壓穩定后,各個單元上的電壓將隨著漏電流不同而發生變化,而不是隨著容值不同而變化。漏電流越大,額定電壓就越小,反之,漏電流小,額定電壓就高。這是因為,漏電流會造成超級電容器單元的放電,使電壓降低,而這個電壓會隨后影響和它串聯在一起的其他單元的電壓,這里假定這些串連的單元都使用同一個恒定電壓供電。

       

      為了補償漏電流變化,常采用的方法就是在每一個單元旁邊并聯一個電阻,去控制整個單元的漏電流。這種方法有效地降低了各單元之間的相應并聯電阻的變化。

       

      另一個推薦使用的方法是主動單元平衡法activecell-balancing,使用這種方法,每一個單元都會被主動的監視,當有電壓變化時,即進行互相的平衡。這種方法可以降低單元上的任何額外負載,使工作效率大大提高。

       

      如果電壓超過單元額定電壓,將會縮短單元使用壽命。對于高可靠性超級電容器來說,如何維持電壓在要求范圍內是關鍵的一點,必須控制充電電壓,以保證它不能超過每個單元額定電壓。

       

      超級電容最重要的是在汽車工業領域中的應用。我們都知道,汽車的智能控制系統(即輕型混合動力系統)的電路系統就需要用到電容,以前的普通電容儲存的電能容量有限,使得汽車在不斷地啟動與停車中,造成蓄電池的工作情況始終不穩定,發生著很大的變化。隨著汽車汽車工業的發展,以及超級電容的問世,這樣的情況得到了相應的解決。超級電容的電能儲存量大,電能的比能量比較低,這樣即使在不停地停車與啟動的過程中也能夠保持一個穩定的電能量,這就使得汽車能夠保持穩定的行駛。而且在汽車行駛的過程中,超級電容還能夠迅速地、高效地吸收電動車制動的再生能,這樣就可以使電池的壽命延長,使汽車的續駛里程得到極大的提高。這就是超級電容在汽車工業領域中的應用。

       

      超級電容還能夠應用于小型的機械設備上,應用于小型設備上的超級電容主要是微型的超級電容設備,而上文所講的應用于汽車領域的超級電容則是大尺寸的電容設備。應用于小型機械設備的超級電容就目前而言,在運輸行業以及自然資源采集的行業有著非常好的前景,特別是用于交通運輸行業的制動系統。在自然能源的采集行業里,超級電容因為有著充放電快、循環壽命長的特點,能夠減少電池的更換,為采集設備提供能量。

       

      超級電容使用的注意事項

       

      在超級電容使用的過程中,應該注意以下的事項。首先,在使用超級電容設備之前,應該確保電路中的電壓符合使用標準,這樣就可以避免對電容的損壞;其次,超級電容應該遠離熱源,這樣就可以避免外部環境的溫度對電容壽命的影響;最后,也是非常重要的一點,超級電容要和各種工作裝置串聯使用,這樣才能使超級電容能夠達到工作的目的。

       

       

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