超級電容通過(guò)分離正負電荷來(lái)儲存能量，是物理方法儲能，電池是用化學(xué)反應的方法來(lái)儲能，所以電池的反應時(shí)間會(huì )很長(cháng)，超級電容容量大，充放電速度快，而且充放電循環(huán)可達百萬(wàn)次，非常適合用作備用電源和提供峰值功率。
超級電容工作原理
超級電容可以用做后備電源，類(lèi)似于UPS，在系統突然斷電后，負責在極短時(shí)間內為系統提供能量。在這種應用中，需要后備電源有快速的啟動(dòng)時(shí)間。由于超級電容是物理反應的方式儲存電能，充放電速度快，相對電池有著(zhù)更為快速的響應時(shí)間。
圖1：超級電容用作備用電源示意圖
電池的充放電大概在1小時(shí)到10個(gè)小時(shí)左右，而傳統用于濾波的電容，充放電在0.03秒，超級電容充放電在1秒左右，基本上是從0.1秒到10秒，這個(gè)時(shí)間正好是汽車(chē)、吊車(chē)剎車(chē)或啟動(dòng)的時(shí)間，其他設備比如風(fēng)力發(fā)電中，風(fēng)輪機變槳的時(shí)候要提供能量也是在這個(gè)時(shí)間段。
在風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪機變槳時(shí)、機車(chē)、電動(dòng)機、汽車(chē)、吊車(chē)啟動(dòng)時(shí)需要的能量遠大于其正常工作時(shí)需要的能量，超級電容可以輔助電池、發(fā)動(dòng)機等動(dòng)力系統提供峰值功率，從而減輕電池或發(fā)動(dòng)機的負擔。沒(méi)有超級電容時(shí)，在負載啟動(dòng)、維持運行和終止的過(guò)程中，能量全部由電池或發(fā)動(dòng)機供給。如果加入了超級電容，負載啟動(dòng)時(shí)需要的峰值功率可以由超級電容承擔。
圖2：超級電容提供峰值功率示意圖
在機車(chē)、電動(dòng)機、汽車(chē)、吊車(chē)剎車(chē)時(shí)，超級電容可以重新捕獲能量。這樣，加入了超級電容做輔助電源，可以提高能量利用效率，延長(cháng)電池或發(fā)動(dòng)機壽命。同時(shí)相對于沒(méi)有超級電容的動(dòng)力系統，電池或發(fā)動(dòng)機不需要提供峰值功率，因而尺寸可以更小。下圖是超級電容輔助電池、發(fā)動(dòng)機的工作模式示意圖。
圖3：沒(méi)有超級電容的動(dòng)力系統工作模式
圖4：超級電容用作輔助電源的動(dòng)力系統工作模式
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超級電容提供峰值功率的應用案例
集裝箱龍門(mén)吊車(chē)使用柴油機做動(dòng)力，當龍門(mén)下來(lái)的時(shí)候有一個(gè)動(dòng)能，通常是通過(guò)剎車(chē)電阻耗散動(dòng)能，剎車(chē)電阻是個(gè)耗能電阻，把電變成熱耗散掉。如果使用了超級電容，剎車(chē)的動(dòng)能可以轉換成電能，通過(guò)一定的電路充電到超級電容里面去，反過(guò)來(lái)當龍門(mén)上升的時(shí)候通過(guò)一定的逆行電路把超級電容的能量反饋到電機里面。
由于使用了超級電容提供峰值功率，柴油機只需要提供維持運行的較小的功率，因而柴油機的尺寸可以減小一半，同時(shí)節省了成本。類(lèi)似的應用還包括叉車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、輕軌或地鐵。
圖5：超級電容用在集裝箱龍門(mén)吊車(chē)上面
自動(dòng)抄表系統抄表時(shí)，數據發(fā)送需要非常大的能量，超級電容能夠提供大的能量。下圖是Maxwell超級電容在智能電表上的應用，超級電容取代鋰離子電池，壽命可以延長(cháng)一倍，占版面積比鋰離子電池小。在自動(dòng)抄表系統中的水表和氣表中，超級電容配合電池，延長(cháng)使用壽命。
圖6：超級電容在智能電表中替代電池
選擇合適的超級電容
超級電容的選型和數量配置需要根據不同的應用來(lái)判斷，選擇要素包括最大和最小工作電壓、平均電流、平均功率、峰值電流、峰值功率、工作環(huán)境溫度、運行時(shí)間、壽命。
超級電容的額定電壓用VR表示，通過(guò)最大工作電壓（Vmax）可以算出需要串聯(lián)的超級電容的數量。計算公式為：
接下來(lái)，根據平均電流（I，單位為安培）、運行時(shí)間（dt，單位為秒）、最小工作電壓（Vmin），通過(guò)下面公式，就能計算出系統所需要的電容容值的近似值。
系統電容值與串聯(lián)的每個(gè)電容之間的關(guān)系用下面的公式表示：
如果使用相同容值的電容，那么公式可以簡(jiǎn)化為：
。根據這個(gè)計算值，對照產(chǎn)品規格表，可以找出合適的產(chǎn)品。
如果各個(gè)電容之間是并聯(lián)關(guān)系，系統電容值與單個(gè)電容之間的容值關(guān)系式為：
除此之外，其他需要考慮的因素有，電容的內阻與瞬時(shí)電壓降有關(guān)，工作環(huán)境溫度會(huì )影響電容內阻和壽命。
