電池壽命逐漸成為系統(tǒng)性能和可靠性的最關鍵因素之一，而超級電容的引入將在兩個主要應用領域幫助延長電池壽命。首先，它們能夠戲劇性地降低卡車、轎車、輪船和電動發(fā)電機等車輛中的電池更換成本。其次，它們能夠將智能手機和平板電腦等移動設備的運行時間延長400%.

超級電容具有無限次的再充電能力和很高的能量密度，可以在寬溫度范圍內甚至電池發(fā)生故障的情況下為汽車、重型運輸車輛、船舶和牽引機車提供有保證的發(fā)動機啟動功能。

在移動電子系統(tǒng)中，超級電容能夠在多種不同的應用使用場合控制峰值電流。由于能夠更好地控制放電，電池能夠更長時間地保持它們的峰值電能，并延長設備的運行時間。

研究這兩大應用領域的市場需求展示了增加超級電容的好處，但是方式完全不同。

發(fā)動機啟動

交通運輸領域中最關鍵的因素是發(fā)動機的啟動可靠性。鉛酸電池每啟動一次發(fā)動機，距終了壽命就更近一步。點火系統(tǒng)使用超級電容組可以使電池擺脫通常會減少壽命的惡劣發(fā)動機啟動放電。典型的鉛酸電池可以在特定應用中通過使用超級電容延長70%的有用壽命。另外，用超級電容啟動發(fā)動機可以在更冷的溫度下實現更高的可靠性。

在貨車運輸行業(yè)，超級電容的使用在多個方面有助于改善日常操作。一般來說，18個車輪的拖掛車和公交車會配置3至4個電池。當其中一個電池失效時，車輛就要求相對昂貴的搭線啟動，一次啟動的價格高達600美元。

另外，電池更換成本約為每個200美元，正因為此，市場研究人員發(fā)現貨車和公共汽車中的電池偷竊是一個很大的問題。另外，當溫度低于零下10華氏度時，鉛酸電池的啟動可靠性會急劇下降。而超級電容可以將這個范圍擴展到零下40華氏度，從而在寒冷氣候條件流行的地區(qū)進一步提高發(fā)動機啟動的可靠性。

Cooper Bussmann公司開展的市場調查表明，通常在沒有電網的建筑場所使用的電動發(fā)電機中，60%至80%的發(fā)動機故障是由于電池問題引起的。報告還指出，電池偷竊在這里也是一個嚴重的問題。

機車必須能夠在所有條件下可靠地工作，以便滿足非常嚴格的火車調度要求。寒冷天氣是機車最廣泛的工作條件之一，超級電容可以在零下40華氏度幫助發(fā)動機啟動，而鉛酸電池在零下10華氏度就不能可靠工作了。

船舶的發(fā)動機啟動很關鍵，因為它們工作在無法搭線啟動的條件下，而且像風暴或大潮等環(huán)境條件要求很高的可靠性。另外，船舶上用于電子設備（探魚器和導航）的其它電氣系統(tǒng)在發(fā)動機不運行時將給鉛酸電池帶來不小的負載。

在轎車應用中，排放標準將推動汽車制造商安裝啟停系統(tǒng)。據預測，到2017年將有40%至70%的新車配備啟停系統(tǒng)。要求汽車發(fā)動機在空閑周期之后自動停機需要更多的重啟次數，這將給鉛酸電池帶來更大的壓力，并縮短它們的壽命。今天，大多數汽車制造商安裝第二塊電池來保證啟停系統(tǒng)的可靠性。

超級電容安裝方法

超級電容可以在所有上述情況下提供諸多好處，它們可以采用以下三種安裝方式之一：

●直接并聯

●超級電容啟動機

●智能啟動

直接并聯方法是將超級電容組安裝在電池和發(fā)動機電氣系統(tǒng)之間。它提供最簡單和最低價的方式讓超級電容和現有電池一起工作。這種方法的原理圖如下：

利用上面的直接并聯方法，超級電容可以延長電池壽命，并分擔系統(tǒng)的大電流負載。但它仍然受內部負載漏電的影響，因此在發(fā)動機關閉后如果大燈還亮著的汽車可能仍然會無法啟動。

在典型工作條件下的電池壽命大概為3至4年。系統(tǒng)中增加超級電容可以顯著延長這個電池壽命，做到很少更換，而且能夠極大地提高發(fā)動機啟動的可靠性。

超級電容啟動機方法設計用于保證發(fā)動機的啟動，這種方法不容易受內部負載漏電的影響。超級電容直接連接啟動機，鉛酸電池只給車內其它電氣系統(tǒng)供電，如收音機、照明和空調。圖2中的原理圖展示了超級電容啟動機的典型配置。

下面兩張照片展示了用于重型車輛的超級電容設計。超級電容器上共有3個接線端子，其中一個正極端子只連接啟動機，另外一個正極端子連接電池用于充電。這種接線方式可以確保最長的電池壽命，因為鉛酸電池不用再承受發(fā)動機啟動要求的1000安培典型放電電流。

智能啟動方法能夠靈活的用電池或超級電容或同時用兩者啟動發(fā)動機。因為啟動機從超級電容接收電量，因此能夠在更低的溫度下工作。用超級電容啟動的溫度可以低至零下40華氏度。智能啟動設計針對啟動和系統(tǒng)功能進行了優(yōu)化?？刂破鳑Q定從超級電容那里抽取多少能量，它能提供三種安裝方案中最長的電池壽命。啟動同樣不受內部負載的影響。

超級電容與電池的比較

圖4列出了超級電容規(guī)格和電池規(guī)格的比較表。這張表中的電池覆蓋了多種技術，從最低性能的鉛酸電池到更高性能的鋰離子電池。

超級電容可以顯著延長各種車輛的電池壽命，而且它們能夠在更寬的溫度范圍內工作。車輛電子系統(tǒng)可以針對可靠性、成本和靈活性進行優(yōu)化，進而滿足應用領域最迫切的需求，不管它是有18個輪子的拖掛車還是船舶、客車或電動發(fā)電機。

這些系統(tǒng)的設計師應該選擇超級電容來提供長的壽命和高的可靠性。超級電容設計中需要考慮的一個關鍵參數是ESR性能。對于交通運輸需求來說，更低的ESR和長時間的性能意味著更高的可靠性和長期看更低的成本。另外，要仔細考慮重量、成本和溫度性能。

Cooper-Bussmann公司為發(fā)動機啟動應用提供種類廣泛的超級電容解決方案，從XB系列和XV系列電池到XVM模塊。它們設計覆蓋交通運輸領域中的各種應用，可以根據電氣系統(tǒng)要求和電池類型進行選擇。