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1、汽车启动峰值电流补偿设备一、 引言蓄电池是汽车重要的电气部件之一，在汽车启动过程中，通过蓄电池提供的电力，驱动启动电机工作，从而达到启动汽车的目的；在汽车运行过程中，蓄电池起到平顺电气回路电流的作用，为汽车内部电子设备的稳定运行，提供高质量的电压、电流。汽车内部的启动电机，功率一般在几千瓦左右，更大的甚至可能达到 10千瓦左右。因此，在汽车启动的瞬间，在完全依靠内部蓄电池提供电力的情况下，就要求蓄电池提供相当大的启动电流，其提供的电流一般与汽车的排量成正比，根据经验值，每 10ml 的排量，大概需要 1A 左右的启动电流（柴油车可能还要大些，因为有更高的压缩比） 。因此，一个排量 1.6 升的
2、汽油车，其启动电流至少为 160A。在汽车运转过程中，大功率音响、空调等启动，都会在启动的瞬间对汽车电源系统造成较大的电流冲击。另外，对于汽车的点火系统，如果电源提供的电压、电流不稳定，会造成点火抖动，燃油燃烧效率降低等问题。在以上两个方面问题中，汽车的启动过程由于在瞬间要求蓄电池提供数百安的电流，因此，每一次汽车的启动，都会使蓄电池处于深度放电状态。例如用 12V、45Ah 的蓄电池启动安装 1.9 升柴油机的汽车，蓄电池的电压在启动瞬间由 12.6V 降到约 3.6V！启动过程的蓄电池电压波形如图 1。启动瞬时的电流达 550A，约为蓄电池的 12C 的放电率！启动过程的蓄电池电流波形如图
3、2，（电流传感器的电流/电压变换比率：100A/V）。尽管车用蓄电池是启动专用蓄电池，可以高倍率放电，但在图 1 中可以看出，10 倍以上的高倍率放电时的蓄电池性能变得很差，而且，如此高倍率放电对蓄电池的损伤也是非常明显的。启动过程的电压剧烈变化也是极强的电磁干扰，可以造成电气设备的“掉电”，迫使电气设备在发电机启动过程结束后重新上电。图一：汽车启动过程蓄电池电压变化图二：汽车启动过程蓄电池电流变化在汽车启动的瞬间，其附属的蓄电池动作具有如下特点：无论放电电流大小,在放电的初始阶段都会使端电压下降较多,然后略有回升的现象,这是因为电池从充电状态转变为放电状态的瞬间,电池极板附近的电荷快速释放出
4、来,而离极板较远的电荷需要逐渐运送到极板附近,然后才能释放出来,这个过程形成了电池端电压有较大的低谷。从以上蓄电池的工作特点可以看出：（1） 当蓄电池组为外部设备提供电力时，其内部的电荷有一个从远处向电极的运动过程，这一过程算然短暂，但总需要时间。而就是在汽车启动的瞬间，往往需要蓄电池提供很大的启动电流。（2） 蓄电池是依靠化学反应过程而获得电力的能量储存/释放装置。其使用寿命，与使用方式关系密切，如果每次使用过程都使蓄电池处于深度放电状态（100%） ，则其使用寿命不会超过 300 次。当放电深度为 30%时，其放电次数可达 2000 次。家用汽车蓄电池的使用寿命一般为两年左右，如果电池质量
5、较好，一般可以达到三年左右。综合以上两个方面，可以看出，如果能有一种行之有效的方法，在汽车启动的瞬间，为汽车启动电机提供比较大的启动电流，则可以避免蓄电池进入深度放电状态，从而避免了对蓄电池系统的冲击，从而大大提高的蓄电池的使用寿命，同时有效地改善了汽车电源系统的动态响应特性，提高了电源系统的性能。二汽车启动峰值电流补偿设备汽车启动峰值电流补偿设备根据汽车启动瞬间电流特性，对蓄电池组提供的电流进行补偿，根据容量等方便的要求，可以为蓄电池组提供从数十安培到数百安培的补偿电流，其极限情况是：在汽车启动的瞬间，根本不需要蓄电池提供任何启动电流，全部的启动电流可以完全由补偿设备提供（这样当然造价会很高
6、） 。启动电流补偿系统，通过高效能的电能储存器件，将电能储藏在补偿设备中，当外部需要提供电流补偿时，该电能可以迅速释放。与蓄电池的工作原理不同，该设备的能量储存不依靠化学机理，而是一个纯粹的物理过程，因此在电能释放的瞬间，电荷的运动基本瞬间完成，不存在电荷的搬运过程。电荷迅速释放以后，设备的端电压会逐渐降低，但在后继工作过程中会得到及时补充。例如用 12V、45Ah 的蓄电池启动安装 1.9 升柴油机的汽车，在其蓄电池两端并联峰值电流补偿设备，其启动过程中蓄电池的伏、安特性如图三、四所示：图三：并入启动电流补偿设备后汽车启动蓄电池电压变化图四：并入启动电流补偿设备后汽车启动蓄电池电流变化采用启
7、动电流补偿设备与蓄电池并联时启动过程的电压波形如图 3，电流波形如图 4。与图 1、图 2 相比启动瞬间电压跌落由仅采用蓄电池时的 3.2V 提升到 7.2V；启动电流从 560A 提高到 1200A；启动瞬时的电源输出功率从 2kW 提高到 8.7kW；启动过程的平稳电压由 7V 提高到 9.4V；启动过程的平稳电流由280A 提高到 440A；启动过程的电源平稳输出功率从 2.44kW 提高到 4.12kW。由此可见：在汽车的启动蓄电池并联启动电流补偿设备以后，启动电池的供电状态得到极大改善，从而避免了启动过程对蓄电池的冲击，有效地延长了蓄电池的使用寿命（一般可以有效延长 23 倍）。同时
8、，由于补偿设备的存在，在汽车运行的过程中，当大功率用电设备突然启动的瞬间，补偿设备同样可以提供电流补偿，因此，汽车的电源系统动态相应特性得到极大改善，汽车电气设备的可靠运行将得到更加有效的保障。三、 汽车启动峰值电流补偿设备得特点1、可补偿的启动电流从数十安到数百安，可以根据汽车蓄电池容量的要求的配置依据用户要求订制。2、电流补偿迅速，可以在汽车启动的瞬间提供巨大的电流，避免了蓄电池系统的深度放电，从而延长了蓄电池系统的使用寿命。3、工作温度从-40 0C700C，具有极宽的温度工作范围，即使在零下 20 度以下甚至更低的温度，也能提供标称容量的 70%峰值电流补偿，有效地改善了汽车的低温启动
9、性能，确保在低温环境下，一次启动成功（一般的蓄电池的环境温度 060 度，在寒冷的北方冬季，经常由于电池问题造成汽车不能启动的现象，尤其是蓄电池使用时间较长，其性能已经下降较多的情况下）。4、系统内置电压控制模块，使其能避免峰值浪涌电压的冲击，在并接到蓄电池电极后，可以有效保护蓄电池，避免高电压对蓄电池充电造成电池的损坏。5、可以有效改善汽车电源系统的动态响应特性，使汽车电源系统的输出更加平稳，从而在一定程度上确保了汽车电气系统的运行安全。尤其是改善了汽车点火系统的供电稳定性，在一定程度上达到了节油的目的。6、内置涓流储能控制电路，可以实现涓流储能，避免了对电源系统（蓄电池、发电机、整流部件）的冲击。7、内置工作电流、电压、环境温度监控功能，在监控电流补偿设备的同时，可以监控与之并接的蓄电池的电压变化，为蓄电池的维护、更换提供科学的数据。8、内置智能机电混合放电回路，实现放电回路零损耗，提高了放电效率。同时可以和涓流控制回路配合，实现系统的储能及放电的智能化。9、改善汽车运行过程中电气设备的供电环境，避免大功率用电设备对电源系统的冲击，在一定程度上达到了节油降耗的目的。10、 超长使用寿命，可深度放电 500000 次，不存在电能的过充与过放问题（蓄电池存在这一问题），属于绿色、环保、节能设备。11、 使用简单，只需将本设备的正极及负极分别接入蓄电池的正极或负极即可。
