電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的超級(jí)電容原理及應(yīng)用

在德國(guó)巴伐利亞州政府的支持下，MAN 和Siemens 、EPSOS公司合作建立了歐洲第一輛采用柴油－電驅(qū)動(dòng)和雙層電容器作為大功率儲(chǔ)能裝置的城市公交車。與常規(guī)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛相比，燃料消耗減少10～15％，而且舒適性提高，噪音和污染減少。該研究項(xiàng)目將來會(huì)把超級(jí)電容用于燃料電池車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。

圖4 “CNG＋C ”15噸串聯(lián)式混合動(dòng)力大客車

　　瑞士中心應(yīng)用科學(xué)大學(xué)（HTA－Luzerne）自1992年以來開發(fā)出一種適合車輛使用的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)—SAM（Super Accumulator Module），它是以超級(jí)電容和電池為基礎(chǔ)組成的。并且在1997年開發(fā)的“藍(lán)色天使”輕型混合動(dòng)力車中僅使用超級(jí)電容組就拖動(dòng)了瑞士聯(lián)邦鐵路公司的80t重的火車頭。此項(xiàng)目還實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能系統(tǒng)完全由超級(jí)電容組成的16座4t的中巴車。

　　Nissan Diesel公司開發(fā)了一輛15t的“CNG＋C”串聯(lián)式混合動(dòng)力大客車如圖4所示，續(xù)駛里程比常規(guī)CNG大客車提高了2.4倍。超級(jí)電容總重200kg，CNG發(fā)動(dòng)機(jī)在最優(yōu)效率點(diǎn)帶動(dòng)一個(gè)75kW的發(fā)電機(jī)工作。

　　另外，本田公司的燃料電池轎車FCX-V3也采用了“FC＋C”的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。

　　意大利的Roma Tre大學(xué)在政府的資助下正在開展“FC＋B＋C”的研究工作。

　　2001年1月，GM宣布將使用Maxwell公司的PowerCacheTM超級(jí)電容，作為其針對(duì)卡車和巴士混合驅(qū)動(dòng)解決方案——Allison Electric DrivesTM的一部分。

　　5、汽車部件的輔助能源

　　除了用于動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)外，超級(jí)電容在汽車零部件領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。例如，未來汽車設(shè)計(jì)使用的42V電系統(tǒng)（轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、空調(diào)、高保真音響、電動(dòng)座椅等），如果使用長(zhǎng)壽命的超級(jí)電容，可以使得需求功率經(jīng)常變化的子系統(tǒng)性能大大提高。另外，還可以減少車內(nèi)用于電制動(dòng)、電轉(zhuǎn)向等子系統(tǒng)的布線。而且，如果使用超級(jí)電容來提供發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)所需要的大電流，那么不僅能保護(hù)電池，而且即使是在低溫環(huán)境和電池性能不足的條件下也能順利實(shí)現(xiàn)起動(dòng)。

結(jié)論

　　超級(jí)電容能在短時(shí)間內(nèi)提供/吸收大的功率，而且效率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬，其使用的基礎(chǔ)材料價(jià)格也很便宜。盡管超級(jí)電容仍然存在價(jià)格偏貴，比能量有待進(jìn)一步提高等缺點(diǎn)，但是隨著其技術(shù)的日益成熟和車載示范運(yùn)行的不斷深入，超級(jí)電容將會(huì)快速進(jìn)入汽車市場(chǎng)，使產(chǎn)量上升，價(jià)格下降?？傊?，超級(jí)電容在汽車領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。