現(xiàn)在，當(dāng)說(shuō)到電動(dòng)汽車動(dòng)力總成設(shè)計(jì)時(shí)，“電池”不再是唯一浮現(xiàn)我們腦海中的詞匯。隨著儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，“超級(jí)電容”的誕生為電動(dòng)/混動(dòng)汽車開(kāi)啟了全新的篇章。超級(jí)電容是繼機(jī)械式儲(chǔ)能方式和化學(xué)式儲(chǔ)能方式之后的第三代儲(chǔ)能方式——物理式儲(chǔ)能方式。
超級(jí)電容的最大優(yōu)點(diǎn)在于能夠快速地進(jìn)行充放電，并且功率密度要遠(yuǎn)高于鎳氫電池。得益于此，超級(jí)電容不僅能夠起到儲(chǔ)能、供能的作用，而且還具有使電動(dòng)汽車短時(shí)功率提升的效用。
高科技研究公司Lux Research分析師Cosmin Laslau表示，超級(jí)電容不僅具有超高充放電效率，同時(shí)還能給制動(dòng)能量再生系統(tǒng)和啟停系統(tǒng)帶來(lái)積極作用。一些歐洲和日本車企的微混汽車中采用超級(jí)電容，因?yàn)檫@些車型主要針對(duì)經(jīng)常需要啟停的城市路況，超級(jí)電容能更好地進(jìn)行能力回收。今年的法蘭克福車展上，豐田Yaris Hybrid-R便采用了超級(jí)電容。
Lux Research公司表示，現(xiàn)在全球消費(fèi)電子業(yè)務(wù)營(yíng)收額約為3.66億美元，其中包括超導(dǎo)體和渦輪葉片控制器這類元件。該公司預(yù)計(jì)，這項(xiàng)數(shù)字將以每年18%的幅度增長(zhǎng)。到2018年，重型商用車中將大幅配備超級(jí)電容，營(yíng)收額將達(dá)3.23億美元，而乘用車中設(shè)計(jì)超級(jí)電容的營(yíng)收額將達(dá)到1.52億美元。
該公司近期發(fā)布了一項(xiàng)名為《交通和電子產(chǎn)品中超級(jí)電容的增長(zhǎng)趨勢(shì)》的研究報(bào)告。
傳統(tǒng)電池通過(guò)緩慢的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，而超級(jí)電容是通過(guò)在電極表面高速移動(dòng)電子產(chǎn)生電能，也就是說(shuō)超級(jí)電容能的產(chǎn)電效率更高。每個(gè)超級(jí)電容中含有一對(duì)圖上了活性炭的金屬板。
活性炭為多孔結(jié)構(gòu)，因此其表面積非常大，無(wú)論采用化學(xué)方式還是物理方式，都能牢牢地“鎖”住電荷。
電極對(duì)浸于有機(jī)電解質(zhì)中，用于加速電荷運(yùn)行。當(dāng)超級(jí)電容充滿時(shí)，每個(gè)碳電極上擁有兩層電荷載體涂層表面。這也是超級(jí)電容被稱為雙電層電容的原因之一。
汽車中的超級(jí)電容
本田開(kāi)創(chuàng)了將超級(jí)電容用于汽車的先河。2002款FCX燃料電池試驗(yàn)車中搭載了本田稱作“ultracapacitor”的超級(jí)電容。
不過(guò)，直到幾年前標(biāo)致雪鐵龍與Maxwell技術(shù)公司簽訂合約，為旗下標(biāo)致和雪鐵龍微混汽車購(gòu)買了一批超級(jí)電容器，用于e-HDI系統(tǒng)中，超級(jí)電容才算正式進(jìn)入量產(chǎn)化應(yīng)用階段。同樣地，馬自達(dá)在其i-ELOOP系統(tǒng)中采用了類似的電容技術(shù)，使電池在保證啟停功能的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收的功能。
超級(jí)電容技術(shù)的支持者表示，超級(jí)電容相比傳統(tǒng)電池更適合于長(zhǎng)時(shí)間工作，因?yàn)樗鼈兏€(wěn)定。不過(guò)在一般微混汽車中，車企仍然偏愛(ài)傳統(tǒng)電池，因?yàn)榇钶d超級(jí)電容將附帶一系列其他元件，包括直流-交流轉(zhuǎn)換器、發(fā)電機(jī)等。這些元件將增加汽車的成本，除此以外，車身重量也將有所增加。
車企主要考慮在中混汽車中使用超級(jí)電容，或?qū)⑵渥鳛橐粋€(gè)能夠提升峰值功率的元件。Lux的分析師Laslau表示：“有多家原始設(shè)備制造商的工程師對(duì)超級(jí)電容器的應(yīng)用表現(xiàn)出興趣，例如在中混汽車中利用30-50個(gè)超級(jí)電容形成電容組。這將實(shí)現(xiàn)節(jié)能7%左右?！?
