電動汽車驅動系統(tǒng)中的超級電容原理及應用

在德國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－電驅動和雙層電容器作為大功率儲能裝置的城市公交車。與常規(guī)柴油機驅動的車輛相比，燃料消耗減少10～15％，而且舒適性提高，噪音和污染減少。該研究項目將來會把超級電容用于燃料電池車的驅動系統(tǒng)中。

圖4 “CNG＋C ”15噸串聯式混合動力大客車

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

　　Nissan Diesel公司開發(fā)了一輛15t的“CNG＋C”串聯式混合動力大客車如圖4所示，續(xù)駛里程比常規(guī)CNG大客車提高了2.4倍。超級電容總重200kg，CNG發(fā)動機在最優(yōu)效率點帶動一個75kW的發(fā)電機工作。

　　另外，本田公司的燃料電池轎車FCX-V3也采用了“FC＋C”的驅動結構。

　　意大利的Roma Tre大學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超級電容，作為其針對卡車和巴士混合驅動解決方案——Allison Electric DrivesTM的一部分。

　　5、汽車部件的輔助能源

　　除了用于動力驅動系統(tǒng)外，超級電容在汽車零部件領域也有廣泛的應用。例如，未來汽車設計使用的42V電系統(tǒng)（轉向、制動、空調、高保真音響、電動座椅等），如果使用長壽命的超級電容，可以使得需求功率經常變化的子系統(tǒng)性能大大提高。另外，還可以減少車內用于電制動、電轉向等子系統(tǒng)的布線。而且，如果使用超級電容來提供發(fā)動機起動時所需要的大電流，那么不僅能保護電池，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現起動。

結論

　　超級電容能在短時間內提供/吸收大的功率，而且效率高、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬，其使用的基礎材料價格也很便宜。盡管超級電容仍然存在價格偏貴，比能量有待進一步提高等缺點，但是隨著其技術的日益成熟和車載示范運行的不斷深入，超級電容將會快速進入汽車市場，使產量上升，價格下降。總之，超級電容在汽車領域應用前景廣闊。