超級(jí)電容在電動(dòng)車(chē)中應(yīng)用研究及發(fā)展趨勢(shì)分析

　　2、應(yīng)用研究現(xiàn)狀

　　2.1國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用研究進(jìn)展

　　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(chē)上。超級(jí)電容已經(jīng)成為電動(dòng)車(chē)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(chē)動(dòng)力問(wèn)題的最佳途徑之一。

　　2.1.1日本的情況

　　日本本是將超級(jí)電容應(yīng)用于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的先驅(qū)，超級(jí)電容是近年來(lái)日本電動(dòng)車(chē)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(chē)是世界上最早實(shí)現(xiàn)商品化的燃料電池轎車(chē)，該車(chē)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(chē)，此外還推出了天然氣一超級(jí)電容混合動(dòng)力客車(chē)，該車(chē)的經(jīng)濟(jì)性是原來(lái)傳統(tǒng)天然氣汽車(chē)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(chē)已經(jīng)成為日本的國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目。

　　2.1.2歐美的狀況

　　瑞士的PSI研究所給一輛48kW的燃料電池車(chē)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(chē)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(chē)，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(chē)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(chē)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(chē)采用超級(jí)電容作為主要的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。

　　2.1.3中國(guó)的現(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(chē)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(chē)”在上海張江投入試運(yùn)行，該公交車(chē)?yán)贸?jí)電容比功率大和公共交通定點(diǎn)停車(chē)的特點(diǎn)，當(dāng)電車(chē)?？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(chē)，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(chē)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(chē)，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(chē)的設(shè)計(jì)及控制，基本上還處于起步階段。

　2.2電動(dòng)車(chē)中應(yīng)用超級(jí)電容的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　2.2.1純超級(jí)電容電動(dòng)車(chē)

　　直接以超級(jí)電容作為電動(dòng)車(chē)的惟一能源，此方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用、成本低，而且實(shí)現(xiàn)了零排放，因此比較適合用于短距離、線路固定的區(qū)域，例如火車(chē)站或者飛機(jī)場(chǎng)的牽引車(chē)、學(xué)校和幼兒園的送餐車(chē)、公園的瀏覽車(chē)和電動(dòng)公交車(chē)等。

　　2.2.2復(fù)合電源電動(dòng)車(chē)

　　超級(jí)電容與蓄電池、燃料電池等配合可以組成復(fù)合電源系統(tǒng)，但燃料電池因?yàn)槌杀据^高，現(xiàn)在還不能得到實(shí)際應(yīng)用。因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)超級(jí)電容一蓄電池復(fù)合電源系統(tǒng)的研究更多，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)概括如圖2所示。圖2a結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，但由于沒(méi)有DC/DC變換器，蓄電池和超級(jí)電容將具有相同的電壓，以致超級(jí)電容僅在蓄電池電壓發(fā)生快速變化時(shí)輸出和接收功率，從而減弱了超級(jí)電容的負(fù)載均衡作用。圖2b與圖2c都采用了雙向OC/OC變換器，圖2b中雙向DC/DC跟蹤檢測(cè)蓄電池的端電壓，以調(diào)控超級(jí)電容的端電壓使兩者匹配工作。由于蓄電池端電壓的變化比超級(jí)電容的端電壓平緩，因此對(duì)于DC/DC，圖2b比圖2c易于控制。圖2d理論上雖然具有更高的靈活性，但對(duì)DC/DC的控制策略要求非常精確復(fù)雜且不易維護(hù)。