超級(jí)電容一蓄電池復(fù)合電源系統(tǒng)綜合了超級(jí)電容和蓄電池的優(yōu)點(diǎn),不僅可以改善電動(dòng)車的瞬時(shí)功率特性,而且可以避免蓄電池大電流放電,延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命,增加電動(dòng)車的續(xù)駛里程,因此將是超級(jí)電容應(yīng)用于電動(dòng)車領(lǐng)域的重要發(fā)展方向,并具有廣闊的市場(chǎng)前景。電源是電動(dòng)車的能量源泉,但目前電池技術(shù)還不能完全滿足電動(dòng)車的要求。
目前,日本、美國(guó)、瑞士、俄羅斯等國(guó)家都在加緊超級(jí)電容的開(kāi)發(fā),并研究超級(jí)電容在電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用,而我國(guó)超級(jí)電容的生產(chǎn)和應(yīng)用還處于起步階段。

由于超級(jí)電容的優(yōu)越性能和近年來(lái)對(duì)超級(jí)電容開(kāi)發(fā)能力的提高,因此超級(jí)電容在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。目前,世界各國(guó)爭(zhēng)相研究、并越來(lái)越多地將其應(yīng)用到電動(dòng)車上。超級(jí)電容已經(jīng)成為電動(dòng)車電源發(fā)展的新趨勢(shì),而超級(jí)電容與蓄電池組成的復(fù)合電源系統(tǒng)被認(rèn)為是解決未來(lái)電動(dòng)車動(dòng)力問(wèn)題的最佳途徑之一。
在日本的應(yīng)用情況
日本本是將超級(jí)電容應(yīng)用于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的先驅(qū),超級(jí)電容是近年來(lái)日本電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的重要領(lǐng)域之一。本田的FCX燃料電池一超級(jí)電容混合動(dòng)力車是世界上最早實(shí)現(xiàn)商品化的燃料電池轎車,該車已于2002年在日本和美國(guó)的加州上市。日產(chǎn)公司于2002年6月24日生產(chǎn)了安裝有柴油機(jī)、電動(dòng)機(jī)和超級(jí)電容的并聯(lián)混合動(dòng)力卡車,此外還推出了天然氣一超級(jí)電容混合動(dòng)力客車,該車的經(jīng)濟(jì)性是原來(lái)傳統(tǒng)天然氣汽車的2.4倍。目前,裝備超級(jí)電容的混合動(dòng)力電動(dòng)公交車已經(jīng)成為日本的國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目。
在歐美的應(yīng)用狀況
瑞士的PSI研究所給一輛48kW的燃料電池車安裝了儲(chǔ)能360Wh的超級(jí)電容組,超級(jí)電容承擔(dān)了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在減速和起動(dòng)時(shí)的全部瞬態(tài)功率,以50kW的15s額定脈沖功率來(lái)協(xié)助燃料電池工作,牽引電機(jī)額定連續(xù)功率為45kW,峰值功率為75kW,采用360V的直流電源。大眾Bora實(shí)驗(yàn)車進(jìn)行的燃油消耗測(cè)試結(jié)果表明其油耗少于7L/100km,而相同質(zhì)量的BMW7系列油耗則為10.7L/100km。1996年俄羅斯的Eltran公司研制出以超級(jí)電容作電源的電動(dòng)汽車,采用300個(gè)電容串聯(lián),充電一次可行駛12km,時(shí)速為25km/h。美國(guó)在超級(jí)電容混合動(dòng)力汽車方面的研究也取得了一定進(jìn)展,Maxwell公司所開(kāi)發(fā)的超級(jí)電容器在各種類型電動(dòng)汽車上都得到了良好的應(yīng)用。美國(guó)NASALewis研究中心研制的混合動(dòng)力客車采用超級(jí)電容作為主要的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。
在中國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀
目前,國(guó)內(nèi)對(duì)以超級(jí)電容作為惟一能源的電動(dòng)汽車的研究取得了一定的進(jìn)展,2004年7月我國(guó)首部“電容蓄能變頻驅(qū)動(dòng)式無(wú)軌電車”在上海張江投入試運(yùn)行,該公交車?yán)贸?jí)電容比功率大和公共交通定點(diǎn)停車的特點(diǎn),當(dāng)電車??空緯r(shí)在30s內(nèi)快速充電,充電后就可持續(xù)提供電能,時(shí)速可達(dá)44km/h。2005年1月上海交通大學(xué)與山東煙臺(tái)市簽署協(xié)議,共同投資開(kāi)發(fā)超級(jí)電容公交電車,計(jì)劃在煙臺(tái)福山區(qū)建一條12km的示范線,在福山高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)建立年產(chǎn)1萬(wàn)輛新型環(huán)保超級(jí)電容公交車的生產(chǎn)基地。哈爾濱工業(yè)大學(xué)和巨容集團(tuán)研制的超級(jí)電容電動(dòng)公交車,可容納50名乘客,最高速度20km/h。但是,國(guó)內(nèi)目前對(duì)超級(jí)電容一蓄電池復(fù)合電源電動(dòng)車的設(shè)計(jì)及控制,基本上還處于起步階段。

超級(jí)電容的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)
超級(jí)電容由于具有比功率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、充放電時(shí)間短等優(yōu)勢(shì),因此作為電動(dòng)車的動(dòng)力源(13.48,0.090,0.67%)而得到重視。隨著環(huán)保型電動(dòng)車研究的深入。超級(jí)電容已經(jīng)成為近年來(lái)新型能源器件的一個(gè)研究熱點(diǎn),超級(jí)電容的市場(chǎng)份額也將會(huì)越來(lái)越大。
用超級(jí)電容作為惟一能源的電動(dòng)車,由于超級(jí)電容比能量低的致命影響,注定其續(xù)駛里程短,難以推廣應(yīng)用。如果超級(jí)電容的比能量不能在近階段內(nèi)有突破性進(jìn)展,那么以超級(jí)電容作為惟一能源的電動(dòng)車在近幾年里就很難進(jìn)入實(shí)用階段。
超級(jí)電容和其他儲(chǔ)能元件組成的復(fù)合電源系統(tǒng)兼顧了其他儲(chǔ)能元件的高比能量和超級(jí)電容的高比功率的優(yōu)點(diǎn),可以更好地滿足電動(dòng)車啟動(dòng)和加速性能的要求,并能提高電動(dòng)車制動(dòng)能量的回收效率。增加續(xù)駛里程。目前,超級(jí)電容可以和蓄電池、燃料電池、飛輪電池等組成復(fù)合電源系統(tǒng)。由于燃料電池存在成本很高、冷啟動(dòng)響應(yīng)慢等缺陷,因此近幾年還處于實(shí)驗(yàn)階段。飛輪電池的使用條件要求比較苛刻,再加上安全考慮,因此目前還很難有所突破。
對(duì)蓄電池的研究目前已相當(dāng)成熟,并且它成本相對(duì)較低,在電動(dòng)車能源領(lǐng)域占有重要的地位,因此超級(jí)電容一蓄電池復(fù)合電源系統(tǒng)最具有競(jìng)爭(zhēng)力。隨著對(duì)電動(dòng)車用超級(jí)電容的進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā),超級(jí)電容一蓄電池復(fù)合電源系統(tǒng)在滿足性能和成本要求上更具有實(shí)用性。