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超級電容(Ultracapacitor)，是一種超大容量的電解電容，有接近電池的高能量儲存能力(每公斤接近2000W)，又有接近電容的低內阻(數十毫歐姆)，有很快的充放電速度，可應用於電氣化列車系統的捕捉制動能量、初始加速能量供應、電壓穩定、大型柴油機/柴電機車的引擎啟動等需要瞬間大量電能吸收/釋出的場合
RCE推出的車用超級電容組，使用了六顆美國大廠Maxwell Technologies出品的BOOSTCAP HC系列Ultracapacitors BCAP0150，每顆提供150F(法拉)，六顆串聯後可獲得等效25F，耐壓16.2V(最高17.1V)的超級電容組

使用的電容實際照片


使用的電容詳細電氣規格




準備開始測試

靜態測試實際照


測試一：使用電子負載，搭配鉛酸電池(YUASA TTZ10S)，進行5A/10A/15A/20A放電測試

放電電壓記錄圖表如下：


測試二：使用電子負載，搭配鉛酸電池(GS YUASA GT9B-4)，進行26A放電測試

放電電壓記錄圖如下：


測試小結：
從電壓記錄圖可知道，加上超級電容後於負載啟動瞬間，其電壓下滑速度減慢，坡度趨緩，但同樣的負載釋放電壓慢慢回升時，因要幫電容回充，也同樣讓電壓上升速度趨緩，這表現出超級電容對於電壓突降/突升下的穩定效果


測試三：實際上車測試，將超級電容與鉛酸電池(GS YUASA GT9B-4)及鋰鐵電池(RCE 6.9Ah B型)搭配前與後的結果

測試對象：YAMAHA 2007 TMAX，除電瓶外其他電系均維持原裝(僅加裝USB電源轉換裝置)

原裝GS YUASA GT9B-4鉛酸電池搭配超級電容組實際安裝圖


加上超級電容，怠速電壓波形


加上超級電容，加油門至4000轉電壓波形


實際錄影影片
[YOUTUBE]QoP0v-l4xwo[/YOUTUBE]

拆除超級電容，怠速電壓波形


拆除超級電容，加油門至4000轉電壓波形


實際錄影影片
[YOUTUBE]YzrbHsFxHBY[/YOUTUBE]

電壓記錄圖表


測試小結：
從電壓波形的擺盪幅度，與電壓記錄圖表，可以看到加上超級電容後，啟動瞬間電壓降(藍線與紅線的最低電壓尖波)及怠速/轉速加高後的波形振幅均獲得改善，表示超級電容發揮其儲存能量大及充放電快速的特性


RCE 6.9Ah B型鋰鐵電池搭配超級電容組實際安裝圖


加上超級電容，怠速電壓波形


加上超級電容，加油門至4000轉電壓波形


實際錄影影片
[YOUTUBE]ASkB-sw24Bg[/YOUTUBE]

拆除超級電容，實際錄影影片
[YOUTUBE]qRzWOAUHkKs[/YOUTUBE]

電壓記錄圖表


測試小結：
可以見到超級電容搭配鋰鐵電池後，其明顯效果僅在改善引擎發動一瞬間的電壓降(藍線與紅線的最低電壓尖波)，運轉中及熄火時電壓幾乎無改變，電壓波形亦無明顯變化，表示鋰鐵電池本身特性已經有一定良好程度，加上超級電容頂多補足其瞬間大電流輸出時(引擎發動)的空缺

四張圖表疊在一起比較


總結：
從測試結果看來，在使用傳統鉛酸電池時，加上超級電容有較明顯的改善效果，雜訊波形的振幅得以減小，電壓變動程度也同樣減小，尤其是引擎發動的瞬間壓降幅度獲得明顯改善，整體特性接近了鋰鐵電池的表現
但如果已經使用鋰鐵電池，搭配超級電容後所能改善的效果僅有在瞬間大電流輸出(引擎啟動瞬間)的時候，其他狀態下幾乎無改變，除非有要求較多瞬間大電流輸出的場合(例如使用音響/重低音擴大器的音響車)，加上超級電容才有其明顯降低瞬間壓降的效果

但作為汽機車應用時，還有一點需要特別注意，那就是溫度，電容這種零件十分怕熱，從規格表可以看到，其作業溫度範圍為-40度至85度，在室溫(攝氏25度)下壽命為10年，但如果提高到85度後壽命只剩1000小時，差距可以說是相當明顯，這類電容使用時都有散熱風扇進行強制通風避免高溫，但這次測試的產品僅包在塑膠外殼中，如果安置在車用環境中，尤其是引擎室內或是太陽曝曬產生的熱量累積，其高溫問題不能忽略，否則對其特性表現及壽命都會有影響

優點
可補足瞬間大電流需求，降低壓降
搭配鉛酸電池效果較明顯

缺點
價格較貴
高溫環境下電容壽命會有影響，須注意使用場合及安裝位置

報告完畢，謝謝收看