时间：2023-03-07 16:53:15
这一期我们就将揭晓谜底了，来看看超级电容的优缺点吧！
优点连连看
从上一期讲述的电容器机理我们可以看到，任何电容器的充放电都是物理过程，仅仅发生自由电荷在极板上和外电路中的流动，而不需要像电池那样在两个极板上和极板之间的电解质里发生化学反应。这使得电容器的充放电速度比电池高若干个数量级。高速充放电除了使得新闻中常常报道的快速充电成为可能之外，还可以在短时间内提供相当大的供电功率，这点也是电池力所不能及的。事实上，电池车的一个老大难问题就是汽车在启动或者爬坡的时候，发动机短时间内需要相当大的输出功率，而电池很难满足这点。由于物理过程相比化学过程的可逆性要好，电容器的使用寿命、充放电效率相对于电池来说也具有显著的优越性。
超级电容也同样具备这些优点。超级电容器的充放电电流可以很大。这一方面使得超级电容可以在极短时间，比如几分钟甚至十几秒内完成大部分充电过程。在超级电容器的报道中，常常强调这一快速充电能力来吸引读者的眼球——现有锂电池动辄需要几个小时甚至十几个小时的充电时间，相比之下真是犹如龟速了。其次，大的充放电电流带来大的输入输出功率。这使得超级电容特别适合于跟别的直流电机、电源或者电池配合使用，用于启动、爬坡、刹车等需要瞬间提供高功率输出或者高功率储能的场合。这些场合上超级电容的应用可以省去大功率电源或者繁琐的变压装置的配置，能有效降低总的系统成本。这个特性也是目前最有利于超级电容应用的一个特性。
此外，超级电容器的正常充放电过程不发生化学反应，而电池则恰好相反，充放电都要依赖于电化学过程。这同样为超级电容带来两个明显的优势。一方面我们知道，实际发生的任何化学反应的可逆性都不可能是100%，因而蓄电池每一次使用，都会造成电池内部的化学物质发生一点不可逆的变化，因而电池的寿命减少，容量减小。通常电池充放电几百到几千个周期后，容量的衰减就会严重到已经没有实用价值。而超级电容中发生的物理过程理论上可以有100%的可逆性，实际上也可以在几万甚至十几万个周期内正常使用。如果苹果能用上超级电容，到时候抱怨电池老化用不了多久的声音就会减少许多了。
另一方面，化学过程遵守阿伦尼乌斯方程，反应速率随着温度的指数函数变化。这使得电池只能工作在比较狭窄的工作区间内。在温度过高时电池可能因为放电过快而过热，导致电池毁坏，乃至起火，最严重的情况下还可能引起爆炸——手机电池爆炸伤人的新闻近年来时有报道。在温度过低时电池则不能正常放电，提供不了足够的电源给外部。在高纬度寒冷地区这点常常造成电器不能正常使用，例如在东北或者北欧、加拿大。而超级电容器依靠的物理过程受影响则相对小得多，可以正常使用的温度范围也就比电池要宽许多。热带沙漠的酷暑或者地球三极的严寒，都不足以造成阻碍。
和传统电容相比，超级电容或者说双电层电容还有一个额外的好处。当充电电压高于击穿电压时，传统电容的两极板之间的电介质发生由绝缘体向导体的转变，阻抗急剧下降，放电电流失控增大。这时很容易在瞬间发生短路、过热甚至起火、电击等各种事故。而双电层电容被充电时，如果电压高于电解质的分解电压，则是电解质发生电解，电容器的内阻非常大，不会发生此类事故，为操作者提供充足的操作时间来避免事故发生。这就好像气球内部压力过大时整个气球会砰的一声炸成碎片，而活性炭储气就不会发生同样的问题。
也不是十全十美
事物都早有着两面件的，超级电容和电池相比，也同样有着明显的缺点。目前，超级电容最大的缺点就是——其储能密度仍然明显偏低。即使性能最好的超级电容，实际可用的储能密度也只有锂电池的几分之一。由于电解质和极板较重，单位重量的超级电容储能和锂电池相比更少。锂电池车充电一次可以跑200公里，结构类似的超级电容车则跑不到20公里就电力耗尽必须重新充电了。
此外，超级电容能提供的电压受到电解质分解电压的限制，一般都比较低，在需要高电压的场合表现不利。而且超级电容的放电电压正如我们前面看到的，会随着放电过程的进行明显降低。这使得超级电容也不能用于对电压稳定性要求高的场合。另一方面，超级电容的制造加工工艺仍未成熟，大规模生产和应用的成本较高。最后，液态电解质的超级电容器仍然是主流，电解液的泄漏对于环境是个潜在的危险因素——尽管并不比同样使用液态电解质的铅酸电池等传统蓄电池更危险。
这些缺点限制了超级电容的使用场合，使得迄今为止超级电容仅仅用于少数和蓄电池或者燃油发动机配合，在短时间内以相当高的功率进行充放电的场合，并没有得到广泛应用。值得一提的是，中国在电动车应用开发领域处于世界领先的位置。超级电容的应用也是如此。用超级电容作为储能装置的实验性电动车已经有几家公司进行了生产。
这些报道所指向的，是同一项新能源技术：超级电容。随着移动电子设备越来越多，普通民众对于这样的技术也越来越关注了。
原理很难懂，但还是要说
电子电路中有三种基本构成，电容就是其中之一。将两个可以带电的导体极板中间用一层不导电的绝缘体隔开，我们就得到了一个最简单的电容。
电容是可以充放电的。当电容的两个极板分别接到一个直流电源的两极时，电路中的电子就会发生流动，两个极板会带上相反的电荷，这些电荷导致两个极板之间出现一个电势差，其方向和外加电势相反。随着电荷的积累，电容的两个极板之间的电势差越来越高，最终和外加电势相等，此时电荷就不再发生定向流动，电容充电完成。
如果把已经充上电的外加电源去掉，由于电容的两个极板之间被绝缘体分隔，两个极板上的电荷也就不会互相中和，而是会保留在电极上，同时也就使得上述的反向电势差被保留下来。这时用一个导电回路把电容的两个极板重新连接，电荷就会从电容的正极通过外电路流向电容的负极，发生放电现象。电容的所有功能，都建立在这种充放电过程的基础上。利用这种过程，电容可以改变电路的输入或者输出特性，也可以用于储能。
很不幸的是，电容器作为储能装置由于其本身的特性，有个致命的缺点……
在整个充放电过程中，电容的极板上的电荷和电势差是成比例的，这个比例系数我们称为电容的电容量c，其国际单位为法拉，记为F。一个电容量为一法拉的电容，极板上带电一库仑的时候，两极板之间的电势差也恰好为一伏特。通过简单的微积分计算可以知道，如果充电完成的时候电容两极的电势差（也叫电压）为U，那么电容器中储存的电能E就等于U的平方乘以C除以2。因此，电压越高，电容器中储存的能量越大。
这个电压并不能一直上升，而是有一个极限。我们把这个极限称为击穿电压，其大小由两个极板之间的绝缘体的性质决定。一旦电容器两极板之间的电压超过了击穿电压，绝缘体也会导电，电流将会直接通过它从正极流向负极。这时，一般的电容往往会发生剧烈的放电现象，发热、发光、出现电火花。秋天穿毛衣的人想必会对脱毛衣时那些噼噼啪啪的声响和小小的电火花有着深刻的记忆一尤其是被它们打到身上带来的那一阵痛感。雷雨天的闪电事实上也是一种电容的击穿放电现象，闪电的两端就是一个巨大电容的两极。
作为一种储能装置的电容，其储能能力是由其电容量和击穿电压决定的。击穿电压越高，电容量越大，电容的储能能力也就越强。当然，同样结构的电容越大，电容量也就越大。要衡量一种电容器的储能能力，我们需要用其单位体积的储能量来衡量。单位体积的电容器所能储存的最大电能，我们称之为这种电容的储能密度。它等于电容器的电容除以电容器的体积，再乘以击穿电压的平方。
我们在电子电路中常见的电容器，其电容值都很小，最常用的单位是微法（μF），也就是0.000001法拉。其体积一般在零点几个立方厘米。大型电容的外壳等部分所占的比例小，储能密度会略有提升，但显然，这种电容的储能密度是很可悲的。要靠这样性能的电容来取代电池作为储能装置，我们用的手机非得带上一个书包大小的电容匣子不可……想象一下背上背着一个电容包用手机的生活？因此，尽管人类历史上自第一个人造电容就是用于储存电能的莱顿瓶，但是在电气时代里，人们对于电容的储能功能并不太重视，也很少用到——要储存电能，小的有电池，大的有储能电站、飞轮，储能电容器根本无用武之地。
历史不长，但越来越重要
1972年，专门研究未来学的罗马俱乐部发出了他们的第一份报告，即在全球引起轩然大波的《增长的极限》。该报告指出，人类工业社会所使用的化石能源是有限的，在未来将会枯竭。同时，过度使用化石能源还会带来温室效应，威胁人类的生存。随后1 973年石油危机的爆发进一步加重了人们对于能源问题的担忧。
除了开发利用新的天然能源外，提高能源利用率的储能装置和电池也成为了重要的研究方向。随着电池的应用日渐增多，电池在性能上的天然不足也越来越明显。在这样的情况下，自1983年日本NEC公司推出第一款超级电容商品之后，超级电容作为一种新的储能装置，再次出现在人们的视野中。
其实，超级电容的模型早在1957年就出现了。所利用的原理更是早在1853年就已经出现最早的理论模型：溶液双电层现象。从原理上说，超级电容其实应该叫做双电层电容。
在电解质溶液中，如果在电极表面施加一个没有超过电解质分解电压的电势，那么电解质中的正离子和负离子会由于外加电势的影响出现重新排布，形成一个反向电势分布来平衡外加电势。这种重新排布的程度和电势分布成指数关系，很小的电势变化就能引起空间电荷密度很大的变动。由于这种电荷密度变化对电势变化的敏感性，上述平衡只需要很短的距离——几个到几十个纳米就能完成。这意味着电能几乎是“贴在”超级电容的电极表面，也就是说超级电容的电容介质厚度可以非常薄。通过特殊的制造技术，单位体积内超级电容的电极表面积可以非常大，电容量也就相应很高——可以比传统电容器高出六七个数量级。尽管电解质的分解电压通常远远低于传统电容中绝缘介质的击穿电压，最后超级电容总的储能密度较传统电容器仍然也可以高出三到四个数量级。
做一个形象比喻的话，传统电容储存电能的方式就像是用一个气球装气体，超级电容则就像是用一团内部布满了沟回和皱褶的“活性炭”，把气体吸附在表面上。气球内部的压力比活性炭内部高得多，但是活性炭在单位体积内却可以吸附更多的气体。
经过多年的研究，现在超级电容的电容量常常达到数干法拉，储能密度可达100多瓦·小时/升，和锂电池的常见储能密度已经处于同一个数量级。
【关键词】变电直流屏；超级电容；充电电路
随着世界科学技术的发展，随之产生了许多新型元器件并运用在各个领域，超级电容是其中之一，它是一种专门用于储能的特种电容，实现了电容量由微法向法拉级的飞跃，是一种理想的大功率物理电源。它不需要任何维护和保养，寿命长达10年以上，用它来代替老式电容储能硅整流直流屏和蓄电池直流屏将产生革命性的进步。
首先我们将超级电容直流屏与蓄电池直流屏的性能进行对比。
1、蓄电池过充电、过放电都会缩短使用寿命，而超级电容不存在过充电、过放电的问题，只需限制每一个超级电容单元的最高充电电压就行了。
2、蓄电池有较大的维护量，即便是免维护蓄电池，同样需要维护；而超级电容只需定期检测其容量是否下降就行了，做到了真正意义上的免维护。
3、蓄电池一旦过放电，要恢复其容量得充电数小时；而超级电容恢复到额定电压，仅需几分钟。
电网停电后，直流屏依靠蓄电池放电来维持直流母线电压，电池组的能量究竟有限。停电时间过长，会使电池的能量放完，如不加限制，必然会导致电池组电压下降到终止电压以下而受损，甚至无法再充电而报废。而超级电容当电网停电后，在带有经常性负荷的情况下仍可保证几百次的跳闸和数次合闸。假如是母线短路，引起电网电压过低，只要继电保护能正确动作，在短短的几秒钟内，更能可靠的跳闸，事故跳闸后，没有必要维持一定时间的直流供电。当事故处理完毕后，电网恢复供电，在几分钟内，将超级电容充满电，实施合闸。
为了解决串联超级电容分压不均长期使用而损坏的问题，美国MAXC(DOUBLE LAYER CAPACITORS PRODUCT INFORMATION & APPLICATION DATA)公司双电层电容器(超级电容器)产品信息和应用资料上介绍的两种简单方法图1、图2所示，但这两种电路只适用于在相对负载小的设备中运用，其次，分压电阻消耗能量大，充电电流相对也不能太大，使用范围比较窄。
在直流屏中合闸电压直流220V，电流100A。超级电容标称容量1.2F，耐压280V。超级电容耐压高容量大，必须将82只容量100F耐压3.4V大容量超级电容串联起来使用才能达到目的。为了克服以上串联使用存在的问题，我提出以下方案共探讨。
具体实施方案。图3所示，实用串联多个大容量超级电容使用的方块图，在图3中以三个大容量超级电容A、B、C作为实施例说明，可看出在串联的两个大容量超级电容A、B与或B、C间连接有能量均衡装置1、la，该能量均衡装置1、la能检测到两个大容量超级电容A、B或B、C的充电电压高低电位差，同时通过能量均衡装置，能够让每一大容量超级电容的电压均衡和达到能量均衡分布的效果，使其不论在充、放电时，均能让各大容量超级电容的电气特性保持一致，串联大容量超级电容通过能量均衡装置，会有效提升其整体电压稳定和功率输出，可提高推动直流屏操作机构跳闸、合闸可靠性，且达到能量均匀分布的状态；其中该能量均衡装置1、la旁按保护电路2、2a，令该保护电路2、2a得以检测大容量超级电容A、B、C的电压和温度变化，当有发现任一大容量超级电容A、B或C充、放电时电压高低异常(例如过高或过低)或是超过警戒温度，该保护电路2、2a均可发出警告讯号，同时透过输出入端口3、3a通知该连接的充电或放电设备4、5进行处理，进而保护大容量超级电容A、B、C和其连接的充、放电设备4、5。
图4为能量均衡装置的示意图，其中该能量均衡装置1，包含由控制单元11和第一、第二分配电路12、13所组成，且该控制单元11与两个大容量超级电容A、B并联，并通过以检测取得两个大容量超级电容A、B的电压，经其内部电路比较后，由控制单元11送出信号，以选择并致动第一或第二分配器12或13导通；该第一、第二分配器12或13分别与该大容量超级电容A、B呈并联状态，其间并具互斥连动的特性；例如当该控制单元11经比较两大容量超级电容A、B的耐压具有高低差异时，即会输出一信号通知第一(或第二)分配器12或13导通，且使第二或第一分配器13或12截止，由于该第一或第二分配器12或13与大容量超级电容A、B并联，借此该电压较高的大容量超级电容A或B即会透过该第一或第二分配器12或13将电量输送往电压较低的大容量超级电容B或A，而达到电量均衡分布和能量均匀分布的状态。
参考文献
【关键词】直流操作电源；超级电容；可靠性
1 蓄电池直流操作电源系统存在的问题
蓄电池直流操作电源系统是用蓄电池来储能， 当交流电正常且整流器完好时， 蓄电池用于向冲击负荷提供补充电流； 当交流停电或整流器故障时， 蓄电池用于向经常负荷、事故负荷及冲击负荷供电。以蓄电池为储能元件的直流操作电源已被广泛使用， 但普遍存在的问题是蓄电池生产厂商为推销密封铅酸蓄电池， 都加上了“免维护”字样， 由于“免维护”这一词给使用者带来认识上的误区，加上现场蓄电池维护的不方便， 导致使用者放松了蓄电池的日常维护管理， 如： 密封铅酸蓄电池没有按规定要求进行活化试验、环境温度变化较大、充电电流过大等等。由于蓄电池管理不善， 目前12V系列铅酸蓄电池平均寿命只有三至四年左右， 有些用户甚至陷入了蓄电池频繁故障，且一时无法彻底解决的困境之中。由此带来了直流操作电源系统的可靠性问题。
2 超级电容代替蓄电池的可行性
超级电容器包括双电层电容器（EDLC） 和电化学电容器两大类。EDLC超级电容器是一种高能量密度的无源储能元件， 其多孔化电极采用活性炭粉和活性炭纤维， 电解液采用有机电解质。工作时， 在可极化电极和电解质溶液之间界面上形成了双电层中聚集的电容量。
其多孔化电极是多孔性的活性碳， 有极大的表面积在电解液中吸附着电荷， 因而具有极大的电容量并可以存储很大的静电能量， 超级电容器的这一特性介于传统的电容器与电池之间。
由于超级电容与铅酸蓄电池相比， 具有环保、寿命长、对环境要求低、可提供大电流充放等特点， 在直流操作电源事故负荷较小或要求不高的中小变电站中， 完全可以用来代替铅酸蓄电池， 以提高电源系统可靠性， 减少系统维护麻烦。
3 超级电容在直流操作电源系统中的应用
超级电容与蓄电池相比具有维护简单、设备环保、成本低、可放电次数多、环境条件要求低等优点， 其缺点是容量密度有待进一步提高， 要实现与蓄电池相同储能容量， 会使超级电容的体积和成本大大增加。根据直流操作电源的应用对象的不同， 合理选择和使用超级电容， 可以解决目前使用铅酸蓄电池直流操作电源存在的问题。
3.1 35kV以下， 对可靠性要求不高的小型变（配） 电所
典型例子如工矿企业的车间配电室， 建筑大楼配电室等。由于直流负荷较小， 对供电可靠性要求不是很高， 这时可以直接用超级电容代替铅酸蓄电池。如冲击负荷电流小于整流器输出的电流， 可采用一只（1F/300V） 超级电容代替蓄电池， 直流操作电源原理电路如图1所示。
如果冲击负荷电流大于整流器的输出电流， 需要由超级电容提供冲击负荷电流， 这时可以采用两只超级电容冗余设计代替蓄电池， 由于整流器已经在电源模块上采用了冗余设计， 这样电源模块和超级电容均采用了冗余设计，提高了电源系统的可靠性和可维性。超级电容直流操作电源原理电路如图2所示。
3.2 35kV以下， 对可靠性要求较高的小型变（配）电所
提高超级电容直流操作电源系统可靠性的方法是整流器和超级电容均采用冗余设计，超级电容直流操作电源采用两套完全相同的整流器， 输出通过单母线分段向负荷供电。
具有如下特点：
1）整流器采用冗余热备份设计， 其交流输入均采用交流自动切换， 只要两路交流输入有一路正常， 一路整流器正常， 电源系统即可提供正常电源输出。
2）超级电容用于为冲击负荷和故障负荷提供电能， 可根据负荷的大小确定超级电容的容量， 一般选择1F/300V， 一只或多只并联。
3）两路整流器输出通过单母线分段方式向负荷供电， 根据负荷不同可选择两段母线分段运行， 故障时母联开关自动投入或人工投入； 或选择两段母线一并运行， 两路整流器一主一备，一路故障时另一路自动投入或人工投入； 或选择两段母线、两套整流器直接并联的运行方式， 任何一路整流器故障， 将会自动退出。
3.3 35kV及其以上重要变电所
35kV及其以上重要变电所， 可以采用超级电容与蓄电池相结合的方式， 来提高电源系统的可靠性、可维护性和使用寿命。设计采用超级电容直流操作电源与蓄电池直流操作电源相结合的直流操作电源系统。超级电容直流操作电源用于为冲击负荷供电； 蓄电池直流操作电源用于为经常负荷和事故负荷供电。
1）两套电源相互独立， 又互为备份， 提高了电源系统的可靠性和可维性， 铅酸蓄电池进行活化放电试验时，可由超级电容直流操作电源为其提供备用电源。
2）蓄电池正常只负责向经常负荷供电， 这样可以降低蓄电池的容量， 降低系统成本； 由于蓄电池负荷电流稳定， 基本无冲击， 可延长蓄电池的使用寿命。
3）根据负荷大小和负荷的重要性， 可以选择电源系统的容量、蓄电池的容量和组数、机柜数量及其自动切换装置的数量等等。
4 结束语
关键词 ：超级电容 储能电梯 节能技术
引言
电梯的存在是一把双刃剑，它在为人们的生活带来便利的同时也所带来了一定的负面影响。一方面，自从有了电梯之后，人们越来越依赖它，这就造成了越来越多的人懒得去爬楼梯，使人们每天的活动量大大缩减，严重影响了人们的健康状况;另外，电梯的使用也带来了巨大的能耗，因为电梯需要24小时不间断的运行，不能像电灯一样，用的时候打开，不用的时候关闭。所以，越来越多的人开始倡导走楼梯，减少电梯的使用，和研究电梯的节能技术。下面就简要介绍电梯的组成和工作原理，超级电容的含义和特点以及超级电容储能电梯节能技术的具体应用。
一、电梯的组成和工作原理
电梯作为一种特殊的垂直升降机，它的动力由电动机来提供，主要作用是在运输货物或是在建筑中承载人。电梯可以分文两种，一种为厢式，另一种为台阶式，也就是人们说的自动电梯。 电梯作为一种固定式的快速升降装置，主要应用于高层建筑中。
电梯的主要部分是轿厢与厅门、导轨、曳引机、安全装置、对重装置、信号操纵系统等。这些重要组成部分被安装在高层建筑预留的的井道和设备机房中。电梯在运行的过程中，一般会用钢丝绳进行机械摩擦传动，钢丝绳通过曳引机上的滑轮，然后在钢丝绳的两端分别连接上轿厢和对重装置，最后，电梯的电动机来驱动曳引机，使曳引机上的滑轮转动，引导轿厢不断地升或降。
二、超级电容的含义和特点
超级电容即超级电容器还可以称为电化学电容器，它是近代逐渐发展起来的一种全新的能量储存装置。它是传统电容器，又是电池，它既能够吸收电能，又可以发电，是一种特殊的电源，它用来储存能量的装置与传统的化学电源不同，它是的装置是具有氧化还原性质的假电容的电荷和双电层。
超级电容所具有的主要优点是：瞬间功率高，最高可以达到可达5000W/KG，相当于10块电池的电功率;充电、放电的时间很短，要达到超级电容额定容量的95%，最短只需要大约10秒;使用寿命长，超级电容的使用次数最多可以达到50万次，而且超级电容没有“记忆效应”;适应性强，超级电容可以在-40℃～+70℃的温度范围中进行正常工作;放电、充电的能力极强，与普通的电池或电容器相比，它的能量转换率极高，在超级电容运行过程中，能量的损失很小;产品的原材料、超级电容的使用、超级电容的回收处理过程都没有污染，是一种现在所倡导的绿色环保电源。
三、超级电容在电梯节能中的应用分析
（一）超级电容在电梯节能设备中的主要工作原理
超级电容在电梯节能设备中的主要工作原理是：当电梯运行的过程中，电梯的电机会不断的释放出大量的再生能源，这时就是超级电容起作用的时候，超级电容将电梯电机所释放出来的能量进行储存，使超级电容具有可以充电的作用。当超级电容的电充满之后就会停止对能量的吸收。这种方式既可以实现再生资源的充分利用，又不会对电网，电梯元件造成损坏。
（二）超级电容放电状态的时间确定
超级电容不仅可以用来吸收电梯时放的再生资源，还可以对电梯进行放电，为电梯提供动力，推动电梯运行。超级电容主要为电梯的开始到匀速这段时间进行放电。当电梯开始启动运行的时候，就可以将超级电容与电梯直接连接为电梯的运行提供电力，当电梯达到匀速运动状态时，再用预定电网将超级电容从电梯直接供电系统中替换出来，对超级电容进行充电过程，如此循环往复。
电梯运行过程中的速度变化是超级电容具体放电时间确定的依据，超级电容的具体放电时间主要受电梯的启动时间，加速时间的影响。作为超级电容的选型参数，它影响着超级电容的电容量水平和超级电容的价格。对于超级电容来说，放电时间越长，超级电容的电容量就越大，价格也就越贵。
（三）超级电容的工作选择
因为超级电容频繁的储电和放电会消耗大量的能量，考虑到超级电容和电梯的使用频率和使用次数，工作人员适当的减少了超级电容和转换器电机之间工作电压的差值，通过这种方法可以减少超级电容储电和放电而消耗得大量能量。另外，考虑到超级电压寿命的问题，超级电容的电压会被调整在额定电压到一半额定电压这一范围内。因为，一般的情况中，电梯一年大约会运行18万次，电梯的寿命在12年左右，那么电梯在它的运行寿命中总共会运行大约260万次，而在这期间，超级电容的充电和放电次数各占一半。但是，就目前的技术来说，超级电容深度充放电循环使用次数最高为50万次，所以为了在减少能量损耗的前提下最大限度的提高超级电容的寿命就需要将超级电容的工作电压设定在额定电压到一半额定电压这一范围内。
（四）超级电容器组均压装置
因为受到目前技术的限制，在制作超级电容的时候很难能够使超级电容单体之间完全的相同，在单体内部的电阻等方面就存在着很大的差异，而且这种差异的存在也会造成单体串联或并联时分压不均的现象，就会进一步使超级电容中单体的使用寿命大大缩减，从而影响超级电容的整体寿命和工作效率。为了保证超级电容的使用寿命，使超级电容内部的每一个单体都最大限度的发挥自己的作用，就需要在超级电容中安装一个平衡电压的装置，保证单体之间的电压相同。
四、超级电容工作下的电梯节能系统的优点
第一，与传统的电梯系统相比，在具有超级电容工作下的电梯系统更具有节能的特点，它可以对电梯电机产生的再生能源进行储存，并再次转换成电能用于电梯的启动和加速状态。
第二，将超级电容作为储能的装置可以减少再生能源的流失。因为超级电容具有极高的功率，尤其是瞬时功率。这样在一定程度上可以减少再生能源的流失，提高能源的利用率。
第三，超级电容储存的电能可以直接供给电梯使用，无需再通过固定的电网传送，这样可以减少不必要的电量损失，减少对电网的影响。
结语
总而言之，超级电容因其功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、超低温特性好等优点而在电梯节能中得到了广泛应用。但是，对于“将超级电容应用于电梯节能技术中”这一观点仍具有巨大的发展空间，这需要人们继续的不断探索，从而促进电梯节能技术的发展。
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关键词：超级电容器；单片机；PWM；MOSFET
一、工作原理
由于超级电容端的额定电压为17 V，电池端的额定电压为
36 V，故双向DC/DC的升压端接入电池端，降压端接入超级电容
端。当电动自行车处于启动、加速、上坡、逆风或载重行驶状态时，电池会在几秒钟内向电动机负载提供很大的电流，这时可通过速
度检测电路检测到电机加速运行，从而控制单片机产生升压端
PWM电压信号波形，通过驱动电路驱动升压端的MOSFET开关，
使超级电容存储的电能通过升压DC/DC转换到电池端，使超级电容起到辅助供电的作用。同理，当电动自行车处于减速或制动刹车状态时，负载电动机会产生较大的再生制动能量回馈给直流电源，这时可通过速度检测电路检测到电机减速运行，从而控制单片机产生降压端PWM信号波形，通过驱动电路驱动降压端的MOSFET开关，使电动机产生的再生制动能量通过降压DC/DC转换到超级电容端，使超级电容储存再生制动能量。超级电容储存的能量，可在平时电池电量不足时作备用电源用。
二、硬件部分
当调节调速装置使电动自行车加速运行时，单片机检测到加
速信号，输出升压PWM方波，控制双向DC/C变换器工作在升压模式，将超级电容器中储存的电能释放出来通过升压转向蓄电池方向，达到辅助电源供电的目的。同理，当调节调速装置使电机减速运行或制动时，单片机检测到减速信号，输出降压PWM方波，控制双向DC/DC变换器工作在降压模式，将再生制动能量通过降压储存至超级电容，达到再生制动能量回收的目的。同时，超级电容两端的电压值还可通过数码管输出显示出来。
系统采用HT46R23型号的单片机控制，其中PWM0和PWM1引用于产生控制升压端和降压端MOSFET开关的信号波形。当检测到电动自行车加速时，PWM1产生波形控制MOSFET1开关，使能量向升压断流动，起到辅助电源供电的作用。当检测到电动自行车减速或制动时，PWM0产生波形控制MOSFET0开关，使能量向降压端流动，使产生的多余的再生制动能量存储到超级电容中。
另外，作为附加功能还可加入数码管显示超级电容端的充电
电压值，以防止对其过电压充电。数码管显示超级电容两端电压电路与速度信号检测和刹车信号检测电路。由于HOLTEK单片机的I/O口输出电流较强，故数码管各段引脚可通过小电阻直接接
入单片机，而不需再外接三极管放大电路，即可驱动数码管显示。
三、软件部分
软件由数据采集、数据显示、双通道PWM输出等模块组成，程序主要实现调速信号采集数码管显示输出和升降压双通道PWM输出两种基本功能。
其中降压端即超级电容端的电压信号是从HOLTEK单片机的A/D转换引脚输入的，通过A/D转换功能转换为数字信号，通
过数学公式计算出输入的电压值，最后将电压值通过查数模表转
换为数码管七段输入信号。
四、未来开发方向
电动自行车的质量直接影响到电动自行车的寿命和行驶的里程，所以说衡量一个品牌自行车好坏的问题最终会落到电池的问题上来。本作品使用超级电容来回收启动、加速和制动等阶段产生的较大能量，从而提高了效率。当然，由于制作时间有限，在本设计中还有不少需要改进的地方，但是本设计无疑是未来电动自行车发展的一个趋势。
参考文献：
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［5］陈刚，陈德鸿．一种零电压开关双向DC-DC变换器［J］．电力电子技术，2001.
关键词：超级电容、电梯节能控制、控制技术、研究
Abstract: with the popularity in all walks of life in the use of the elevator, the elevator in ensuring the safe operation of the premise that more and more people pay attention to problem of the energy consumption of elevator, elevator energy consumption control technology has considerable economic benefits and long-term social significance in the current social development. In this paper, a simple description of the application of super capacitor in the elevator energy-saving.
Keywords: super capacitor, elevator, control technology, research
中图分类号： TU857 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
选择合理科学的电梯节能系统，利用计算机计算电梯在运行中所需要的功率与电梯单方向运行时回馈最大能量吸收基础上，研究人员提出了超级电容这种设计方案。该方案通过变频器Simulink仿真分析，研究了空载到电动状态、空载到发电状态和曳引机空载三种状态，提出超级电容电梯节能系统控制技术，使超级电容实现应急电源与能量缓冲功能。据研究表明，超级电容特别在大功率电器具有很好的发展空间。
据数据显示我国建筑物能耗占全国总能耗的28%，其中空调是这28%的总能耗占主要部分，其次则是电梯的能耗，并且远远高于照明和供水的能耗。正因为如此，电梯的能耗问题才能引起各方人士的高度关注，研究电梯的能耗控制技术在目前很有发展空间。电梯的主要耗电在于驱动轿厢升降的曳引机，电动机驱动负载轿厢过程中消耗的电能占总耗电能70%以上，由此可以看出研究电动机拖动系统是整个电梯节能中最关键的一环。
一、电梯能量回馈技术特点分析
电梯驱动系统是电梯技术中关键的运动控制系统，包括了电梯在运行中的启动、加速、恒速、减速等多个状态。目前的电梯驱动系统运用的是成熟变频调速技术，该技术已经成功取代了过去交流双速驱动系统和直流无齿轮驱动系统，有效的节约了耗能的同时还提高了电梯运行性能。在电梯运行过程中，如何能提高驱动系统的运行效率是整个研究的重要方向。我们知道在电梯轻载上行与重载下行时，曳引机将作为发电机运行，此时发出了再生电能，电梯中能量回馈装置便有了很客观的回馈电能回收。当电梯额定速度过快，上升高度越高则节能效果越明显，反之则节能效果不是很明显，所以电梯在低速中很少运用。
如果运用逆变器将再生电能回馈给电网，曳引机处于电动状态时，则与平常的交直交变频器工作基本一样，如果曳引机处于发电状态时，则逆变器将电梯中的再生电能回馈给电网。因为逆变PWM脉宽设置，回馈给电网的电能其中有5%-7%的电能会发生电流谐波畸变，从而影响电源和电磁干扰，加剧对硬件设施的破坏。虽然能量回馈技术已经较为成熟，但是由于它的价格因素和对电网的影响，在实际普及推广中有较大的难度。
如果运用电池吸收回馈能量电池组，它利用双向DC-DC和变频器的直流母线相连，曳引机电动状态时，电池进行恒流放电，曳引机发电状态时，电池开始充电，充电电流可以根据曳引机回馈功率加以控制。此方案仅在理论上可以运用，实际中电池要时常进行更新，回收的能量也是有限的，所以在实际运用中也相对较少。
二、电梯节能系统设计
电梯节能系统设计和功能的实现要满足功率有效的分配和能量合理流动，需要对DC-DC在多种状态下工作进行合理的控制。本系统控制电路运用的是DSP数字控制。本系统利用DSP控制双向DC-DC实现控制电能流动。DSP控制指令是根据收集到的超级电容电流IA、超级电容电压UA，DC-DC和直流母线间的电流IB与电压UB，再对DC-DC变换器输出电流和电压进行控制。如果超级电容充电电流和超级电容的电压超出了额定范围时，则PWM停止输出，DC-DC也同时停止作业。所以在设计超级电容时应该注意电容的最低储存是能将电梯从最底层到最高层时回馈的最大电能吸收，多出的能量仍旧利用制动电阻加以消耗。不仅如此，超级电容还有一个重要的作用，在紧急的情况下，超级电容能给电梯提供额外电能。
三、电机发电状态下的控制
电梯运行中规范的电机要求的功率应当要小于零，这时表明曳引机正处于发电状态，它的控制规律为直流母线电压达到上限，电容电量SOC未达到最大值，电容开始充电，如果电容已满，则直流母线开始放电。由上述规则针对曳引机在运行过程中电梯节能系统的基本控制，再通过交直变频器的Simulink仿真，可以看出本电梯节能系统具体控制方法是曳引机在电动状态下时，整流器输出的电流超出了空载尖峰电流作为判断条件，如果这时的超级电容的电压比135V高，双向DC-DC开始工作，它的控制方式大概分为2种。其一是超级电容开始放电，对双向DC-DC进行电压控制，使双向DC-DC输出的电压恒定是三相电压的整流峰值，直到超级电容的电压下降到DC-DC时停止作业。其二是我们设定一个数值为某一恒定值I，超级电容按这个恒定数值进行恒流放电，这时对双向DC-DC闭环电流控制，当超级电容的电压下降到135V时停止作业。这时电梯负载的重量与轿厢的行程距离函数就是曳引机平均需求功率meanl P。下图是电梯在满载情况下meanl P随行程改变的分布图：
根据轿厢重量感应器与电梯选层按键信号计算可以得出meanl P，如果这里我们不考虑传动系统和效率这个因素，根据I/meanl 20011可以得出I数值，图中00401是超级电容的电压。此种电流值确定方案有一个缺陷，就是我们需要收集电梯控制柜里的多个信号，实际操作起来比较麻烦。这里提出一种较为简单的方案，我们可以通过实验选取某一恒定电流值I，如果该恒定电流值I过大就会直接影响超级电容放电效率，如果过小会使得超级电容放电时间太长，不能及时的排放完超级电容内的存储能量从而影响下次的回馈能量吸收。所以电流值I的选取需要考虑2个方面：一是超级电容的放电效率；二是超级电容的放电时间。一般的选取恒流放电方式在应用中比较合理。
四、结束语
为了在电梯运行实际中取得更好的节能效果，选择合理的电梯节能结构在实际运行中显得尤为重要。本文提到的电梯节能系统，在合理计算电梯运行中曳引机需求的平均功率和电梯单方向运行完回馈的最大能量吸收的基础上，提出超级电容这个设计方案，该方案在存储能量上能做到较好的完成任务，同时也能使超级电容容量将到最低。运用Simulink仿真技术分析，对曳引机空载、空载到电动、空载到发电三种状态给出了超级电容电梯节能系统控制策略，在实际电梯运行中应对紧急状态应急电源和能量缓冲功能，做到比较高的充电放电效率。通过研究，超级电容在大功率的电子产品中有较好的发展前景，特别是在电梯中实际运用中，还有很好的发展空间。
参考文献：
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[3]周小杰,曹大鹏,阮毅.超级电容储能装置在电梯中的研究与实现[J].电力电子技术,2011,(01):101-103.
关键词：超级电容 电动自行车 控制器
超级电容是近年发展快速的一种大容量储能器件，具有功率密度高、充放电时间短、效率高、使用寿命长、清洁环保等特点。超级电容具有90%以上的充放电效率，充放电电流可达数安培至数百安培，充放电寿命可达10万次以上。超级电容器的应用领域很广，在通讯、电子、铁路、航空以及军事等领域起的作用越来越大。当今环境问题越来越受到重视，超级电容器在电动汽车和混合式动力车上的前景广阔，其可作为电池的辅助电源或取代电池作为动力源。本文将超级电容应用于电动自行车上，其可作为电池的辅助电源或取代电池作为动力源，以满足电动自行车在启动、加速、爬坡或加载时的高功率要求。
1 超级电容充电器的设计
超级电容器在使用中，应该要注意以下问题：①超级电容器有固定的极性，在使用前注意确认其极性。②超级电容器需要在标称电压下使用：当工作电压超过标称电压的时侯会导致其电解液的分解，电容器发热，容量也随着下降，内阻增加，寿命将缩短。③超级电容器不能在高频充放电电路中使用，在高频率的充放电电路下，会导致电容器内部发热更多，容量衰减，内阻增加，甚至会导致电容器的性能崩溃。④当多个超级电容器串联使用时，存在单体间的电压均衡问题。单纯的串联使用会导致某些单体电容器过压，整体性能会受到影响，甚至会损坏这些电容器。根据以上对超级电容特性的分析，超级电容不能过电压充电，但是可以承受大电流充电，所以本次设计采用了大电流恒压充电。主要过程为由220V/50Hz的交流市电经过变压器变压、桥式整流，电容滤波，然后用L4970大功率稳压芯片稳定输出30V电压，给超级电容进行充电。设计方案框图如图1示。
图1 超级电容充电方案图
2 超级电容充电电路的设计
本设计对30V/50F的超级电容进行充电。若采用5A大电流充电，假设超级电容的开始电压为0，由公式Q=CU=It，可以计算出充电时间为5分钟。这完全符合充电时间短的要求。基于此本次设计了一个输出电压为36V的恒压充电电源给超级电容充电。图2所示为超级电容充电电路。
本次设计整流部分采用桥式整流电路，运用四个二极管的单向导电作用整流。二极管D1、D3和D2、D4两两轮流导通，在正半周D1、D3导通，D2、D4截止；在负半周，D1、D3截止，D2、D4导通。桥式整流电路的优点是输出电压较高，纹波电压小，二极管承受的最大反向电压低。因电源变压器在正负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。
由于充电器要求充电时间短，充电器必须要输出大功率，此处选用的整流二极管其最大正向平均整流电流为10A，最大正向电压1V。它具有反向漏电流低，正向浪涌承受能力较强，导通压降低等优点，满足此处整流的需求。当以最大电流为10A充电时，单个二级管的正向导通压降为1V，则功耗有10W。得到的直流电压V3=0.9V2。
滤波电路采用电容式滤波，并联的电容C在电源供给的电压升到时，能把部分能力存储起来；当电源电压降低时，就把电场能量释放出来，使负载电压比较平滑，达到平波的作用。滤波部分选用两个3.3mF/50V的电容C1、C2滤波。
为了得到稳定的电压输出，选择了L4970大功率稳压芯片进行稳压，L4970是由DMOS开关功率管，混合式COMS等集成电路制成的开关芯片，能够承受最大输出10A电流；开关频率高，可达400kHz，此处选择200kHz，电源效率高，减小了滤波电容的体积；输入输出压差低，约为1.1V，使其自身的耗能低，效率可以达到95%；输入电压范围为15V-50V；输出电压可在5.1V-40V范围内调动；有软启动、限流保护、过热保护、欠压锁定、PWM锁定和掉电复位等电路组成。芯片的工作过程为：首先把输出电压V0或经R1、R2和W组成的取样电路的反馈电压Vf和5.1V的基准电压比较，产生的误差电压和Vr、VJ比较获得PWM信号，信号经过非门驱动DMOS功率管，外接L、VD和C构成降压电路，得到稳定输出电压。1脚和2脚接锯齿波振荡器外部定时电阻R4和电容C9，频率此处取200kHz，工作效率可以达94%。接3脚的R1和R2构成分压器，用以设定复位阀值电压VIL为11V，当VIL不大于11V时，输出V0=0，复位输出=0。4脚LED亮着表示正常输出。5脚C6为复位延迟电容。6脚C10为自举电容，用于升功率驱动级电压，使功率管获大电流输出。7脚C11和R5构成吸收网络，限制储能电感L当功率开关管关断瞬间产生的尖峰电压，VD为续流的作用。8脚为通用接地端。9脚为稳压输入端。10脚R3和C8构成误差放大器的频率补偿网络，C7用于高频补偿。11脚为反馈的调节输入端。12脚C5为软启动电容。13脚同步输入端，用于多片同时使用。14脚C4和15脚的C3为芯片内部+5.1V和+12V基准电压的滤波电容。
L4970A工作在200kHz的频率下，它的工作效率为94%。此时定时电阻R4取16kΩ，定时电容C9取220pF。开关频率和自举电容C10的对应关系为200kHz，0.22 uF。储能电感L一般取值40uH-150uH，设计中选取120uH。当输出电压取30V即大于22V，频率取为200kHz时，效率可以达到94%。想要得到30V的输出电压，电阻R8取20kΩ，R9一般取4.7kΩ。由公式U0=（Rs+W+R9）×5.1/R9，计算得出电阻W的取值为2.9kΩ。
充电器从市电220V/50Hz交流输入，通过变压器后得到36V的交流电。查L4970A芯片资料可知其在温度小于120℃的时候最大功耗Pu=30W，给超级电容以5A/30V充电的功率Po=150W，10A10整流二极管导通导通时压降为1V，电流为5A，所以其两个二极管导通时的管耗为Pb=10W。L4970A的效率为94%，超级电容充电效率90%，综合效率约为85%。由公式
计算得出变压器容量Sc=224VA。由此可以选取容量为0.25kVA的变压器作为本设计的变压器。
3 超级电容放电控制电路的设计
本设计主要采用集成电路LM339构成的超级电容的放电控制电路，LM339由四个电压比较器组成，由于其两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，因此，选用LM339在此处做信号检测能够达到比较理想的效果。LM339由四个电压比较器组成了电动自行车控制电路的调速电路，过流保护电路、欠压保护电路和刹车电路。
4 超级电容的放电实验
本次试验采用的是30V/50F的超级电容，通过在实验室的试验，超级电容的满充电压为30V，充电时间大概8分钟。试验的电动自行车电机的额定电压为30V。超级电容器的容量为50F，为了增加超级电容的容量，我们采用了两个30V超级电容并联放电，但是结果并不理想，只能跑1000m左右。后来又加了两个30V/60F的超级电容，容量变大了，车程也相应的增加到3km左右。
参考文献：
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基金项目：
关键词：超级电容；电机；蓄电池
1.前言
目前，内燃机车柴油机的起动大多数是利用蓄电池给直流起动电机供电，起动电机得电后，经过柴油机与直流起动电机之间的起动变速箱的变速，拖动柴油机至发火转速后，柴油机正常运转，这时停止直流起动电机供电，柴油机起动完成。这种起动方式，在柴油机开始转动的瞬间，蓄电池要大电流深度放电，对蓄电池的使用寿命将产生很大影响，对蓄电池的容量要求较高。为改善这种传统的起动方式对蓄电池产生的影响，应用超级电容装置辅助蓄电池进行柴油机的起动，以达到大大提高起动效率、提高蓄电池的使用寿命、减小经济损失的目的。
2.传统柴油机起动电气原理
目前，由蓄电池单独供电的柴油机电起动电路如下图1所示。
蓄电池闸刀开关1QS闭合，滑油泵接触器3KM1闭合，滑油泵3MA给机车各运动部件提供，燃油泵接触器4KM1闭合，燃油泵4MA给机车提供燃油，机车进入准备起机状态。由控制系统使起动接触器触头6KM1闭合，通过蓄电池闸刀开关1QS闭合形成回路，蓄电池给起动电动机起动绕组2MA1提供大量电能，释放大电流，起动电机作为串励励磁电动机旋转，通过变速箱带动柴油机起动。
这种传统方式起动柴油机，起动电流大，蓄电池作为唯一的能源，需要释放大电流，消耗的能量较大，容易造成蓄电池的深度放电，影响蓄电池的使用寿命。
3.应用超级电容装置的柴油机起动工作原理
应用超级电容起动柴油机的电路图如图2所示，
超级电容器辅助蓄电池进行内燃机车柴油机电起动的方法，包括以下步骤：接通蓄电池同时起动滑油泵电机和超级电容器先后关闭超级电容器和滑油泵电机起动电机通电柴油机转动起动电机断电柴油机起动完成。
4应用超级电容装置起动柴油机的起动控制
超级电容器辅助内燃机车柴油机电起动时的控制技术是利用柴油机起机前柴油机预供油的时间，由自动控制装置控制超级电容器的充电过程，当柴油机的预供油时间结束时，超级电容器预存的能量与蓄电池并联共同作用于柴油机起动电机，使柴油机快速起动。电路图如图3所示。
1）万能转换开关20SA设置在“自动”位，微机LCS32检测到起动按钮1SB1信号有效，并满足柴油机起动限制条件时，微机LCS32控制燃油泵接触器线圈4KM 得电、滑油泵接触器线圈3KM得电、燃油泵接触器主触4KM1闭合、滑油泵接触器主触头3KM1闭合，分别接通燃油泵电机4MA、滑油泵电机3MA工作电路，微机LCS32同时控制充电接触器线圈CKM1得电、充电接触器主触头CKM1闭合，接通超级电容器CC的充电电路，开始超级电容器的充电过程；同时燃油泵接触器辅助触头4KM2、滑油泵接触器辅助触头3KM2、、充电接触器辅助触头4KM2闭合，将动作信号反馈给微机LCS32。由于内燃机车对柴油机有一个预油的时间，超级电容器的充电过程，就是在此时完成。通过对充电电阻R2的选择，确保在预油的时间里完成充电过程。当微机LCS32设定的柴油机预油时间到达时，微机LCS32断开滑油泵接触器线圈3KM的电源，则滑油泵接触器主触头3KM1和滑油泵接触器辅助触头3KM2断开；同时微机LCS32断开充电接触器线圈CKM1的电源，充电接触器主触头CKM1和充电接触器辅助触头CKM2断开，则滑油泵电机3MA工作电路和超级电容器CC的充电电路分断，微机LCS32同时还驱动起动电机接触器线圈6KM得电，则起动电机接触器主触头6KM1和起动电机接触器辅助触头5KM2闭合将信号反馈给微机LCS32，接通起动电机2MA工作电路，超级电容器上述预存的能量与蓄电池并联共同作用于柴油机起动电机2MA，使柴油机快速起动；当柴油机起动后，微机LCS32使起动电机接触器线圈6KM失电，则起动电机接触器主触头6KM1和起动电机接触器辅助触头6KM2断开，起动电机2MA失电，完成柴油机起动过程。
2）万能转换开关20SA设置在“手动”位，充电接触器主触头CKM1由人为操纵，可人为对超级电容器进行充电，此时微机自动控制系统解除对超级电容器的充电控制程序，这样可实现充电手动控制，以便检查超级电容器的充电性能。
3）万能转换开关20SA设置在“切除”位时，充电接触器线圈CKM1不能得电，充电接触器主触头CKM1不可以投入工作状态。此时放电电阻5R接入电路中，此电阻并联在超级电容器两端，可将蓄电池上的剩余电压放掉，从而实现对电路的检查维护。
5.参数的选择
5.1 超级电容参数的选择
由于是利用蓄电池充电，所以超级电容的电压应与蓄电池电压相近；超级电容的容量选择依据放电电流的大小和放电时间决定。
5.2 充电电阻和放电电阻
根据公式R=t/C，t为充放电时间，在充电时t的设定应小于预油时间，C为超级电容容量。在放电时，如果想快速放掉超级电容的电，可以把放电电阻5R短接，缩短放电时间，但是这样做的电流非常大，具有一定的危险。
6.应用超级电容的优越性
1）超级电容的充电时间是利用蓄电池给柴油机打滑油的时间内完成，由系统微机控制系统自动完成，不增加额外的起机时间、司机不增加任何操作指令，与传统起机方法一致。
2）超级电容充电电阻R2的设定是保证超级电容的充电电流不至于过大，击穿超级电容。同时电路中还设有放电电阻5R，通过5R释放超级电容的电量，保护维修人员的安全。
3）利用超级电容器的蓄能作用，在柴油机起动的瞬间投入工作，与蓄电池共同给直流起动电机供电，在超级电容和蓄电池的共同作用下，直流起动电机将得到更多的电能，使柴油机起动加速，缩短柴油机起动时间，减少了柴油机的起机供油，减少了柴油机起机冒黑烟现象，具有节能环保的效果。
4）在超级电容和蓄电池的共同给直流起动电机供电，由于超级电容的辅助起动作用，蓄电池减少了深度放电过程，可提高蓄电池的使用寿命，节约经济成本。
7 实际应用
超级电容在我公司出口沙特机车上和大功率调车机车上成功应用，其中还有需要改进之处，达到人性化设计，例如在放至位置附近设置超级电容电压指示灯，当超级电容电压高于人体所能承受的电压36V时，应有警示指示灯，以防对操作人员造成人身伤害。
参考文献
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超级电容从诞生至今，在日常生活中应用得最广泛的便是由其驱动公共汽车。这些公共汽车只需隔几站充电2min，就能完成载运乘客的任务，足见超级电容可替代大容量电源。而现在市场上能买到的小型超级电容体积和重量都很小。一只标称10F的超级电容直径10mm、长25mm、重4g，大小与半导体收音机中标称“200μF/6V”的电容差不多。因此笔者就想将其用作模型飞机的动力源。
第一次试验选用了一组耐压5.5V、容量4F的产品。拿到电容后，首先进行了动力试验。将一台从小型舵机中拆出来的电机，搭配一支由塑料成品桨改造而成的直径80mm螺旋桨和电容，用电线焊接好后接上电池进行充放电测试。充电30s断开时，由电容组成的动力系统可在放电初期达到20g的拉力；但仅过4s，系统产生的拉力就迅速下降至12g；10s后仅能维持在7g左右。试验表明，虽然系统产生的拉力下降得较快， 然而其维持小动力的时间比较长，从开始放电到电机停止运转约有90s。
从绘制的电容动力系统实测图可以看出，模型飞机如果以该电容为动力源，会先短时爬升，很快转入平飞，约30s后降落，且在落地后其电机仍处于运转状态。由此看来，装配电容动力系统的模型飞机飞行高度低，而且基本处于平飞状态。不过这种小动力模型飞机在操作时相对安全，适合中小学生用于校园内的飞行活动。因此笔者打算为小型超级电容动力系统设计一款适合校园小场地飞行的模型飞机。
设计前估算了一下动力系统的自身重量：超级电容8g、电机4g、电线加开关1.5g、螺旋桨不到1g，合计近15g。考虑到模型飞机机体的重量，以及翼载荷的要求，初步将模型翼展定为400mm，起飞重量约25g。
制作时，先用厚5mm的KT板切出机翼外形，去除其正反面的塑料膜后打磨成平凸翼型并折出左、右机翼的上反角。然后用普通泡沫塑料做出机头，并根据配重的需要将动力系统元件镶嵌在合适位置。接着用轻木切出两条机身，将其胶接成“T”形结构。最后用泡沫胶粘接机身与机头，模型飞机就做好了。它的起飞重量为24g，翼载荷相对来说大了些，为8g/dm2。
试飞前在模型的水平尾翼和垂直尾翼上分别粘一小块纸用以调整舵面。由于制作的是电动模型滑翔机，因此它在整个飞行过程中的状态变化依次为：刚起飞时动力足，螺旋桨的反扭力矩大；随着动力的迅速减小，螺旋桨的反扭力矩也迅速减小，且模型的盘旋半径发生很大改变；之后到降落前，电机一直带着螺旋桨慢速转动，螺旋桨的反扭力矩较小。综合考虑上述飞行过程中模型的状态变化，有助于试飞时的调整。