超級電容器引領汽車停技術發展
鉅亨網新聞中心 2014-11-06 08:43

全球汽車保有量不斷提升,但另一方面,新生的汽車的尾氣排放並沒有顯著地降低。根據美國環境保護署(EPA)提供的數據顯示,在2013年生的車輛中,僅有5%能夠達到日趨嚴格的2025年CO2排放目標要求。車輛在城市高峰擁堵期的走走停停不可避免,不僅增加了燃油的消耗,同時也提高了CO2排放。這使得由於大量汽車行駛而導致的空氣環境問題更加突出。
如果能在汽車短時停止運動時,停止發動機的運行;之后再迅速啟動發動機,則可以避免汽車在靜止時發動機怠速而導致的燃油消耗和CO2排放。實際運行數據表明,這樣的停技術可有效地節約燃油損耗:典型值為6~8%。而在擁擠的交通條件下,停技術加上制動能量回收則可以節約16~18%的燃油。
鑒於停技術能有效地節約燃油,減少CO2的排放,因此停技術受到越來越多汽車廠家和用戶的青睞。以BSG停系統為例,它啟動快速且聲音小,因此被廣泛地應用在汽車上。但快速的啟動發動機意味汽車的啟動電流很大:其瞬時電流可高達1000A。這麼大的電流會導致系統電壓大幅跌落。以圖1的某實際工況為例,啟動時的最大電流超過800A,對應的電壓系統的電壓跌至7V左右。過低的電壓會影響到車載電子設備的正常運行。因此確保汽車在重新啟動時電壓的穩定是實現停技術的一個關鍵。
德國的大陸公司(Continental)聯手美國的Maxwell科技公司(Maxwell Technology),開發出針對汽車停的電壓穩定系統(VSS),有效地解決了汽車在啟動時的電壓跌落問題,保證了車載系統的電子設備的正常工。
VSS採用Maxwell的兩個1200F超級電容器單體。平時這兩個串聯的單體和電池是分開的。當汽車啟動,電流過大或電壓降過大時,則超級電容器投入運行,和電池串聯。這樣就能抬升,穩定整車的系統電壓,並能夠提供更大的啟動電流,使啟動過程更快地完成。
圖1比較了採用VSS和無VSS的啟動情況。由該圖可知,VSS有效地維持了電壓的穩定:系統電壓在啟動時的最低電壓仍超過了10V;此外啟動快速:只需大約500ms而不是之前的1s左右的時間。
圖2為Maxwell科技公司提供的用在VSS上的兩個串聯的1200F超級電容器單體。超級電容器內阻小,因此非常適合用於大電流啟動,在穩定電壓的同時提升啟動速度。此外,超級電容器的運行溫度範圍廣,最低可至-40oC,因此採用了超級電容器的VSS可在寬廣的溫度和地域範圍上使用。超級電容器還有一個重要特點,其壽命很長,典型的循環使用壽命可達1百萬次。其免維護的特性使得它的使用成本非常低,因此這也成了VSS採用超級電容器的一個重要原因。
Maxwell科技公司作為超級電容器行業的領軍人物,在研發,技術,生,製造,市場,應用等方面遙遙領先其競爭對手。有別於其他公司的濕法電極製造方法,Maxwell的干法電極保證了其生的超級電容器具有更長的壽命和更高的可靠性,穩定性,以及更好的機械抗振性能。Maxwell的超級電容器廣泛地運用在各個行業,品經過了長時間的實際運行的檢驗,表現出來的優秀性能得到了廣大用戶的認可。因此,VSS很自然地選用了Maxwell的品。
採用了Maxwell科技公司超級電容器的VSS完善了停系統,因此被廣泛地用在了標緻雪鐵龍集團下的小汽車。目前全球已有超過1百萬輛汽車裝有VSS。它們輔助停系統,有效地節約了燃油消耗,減小了CO2的排放,為空氣環境的改善作出了貢獻。
Maxwell超級電容器在公交車,商用車和工程車的廣泛應用
Maxwell科技公司在汽車電動化的應用方面走在了業界的前列。除了用於電壓穩定,超級電容器還能夠釋放電池無法比擬的大功率。因此超級電容器特別適合用於電氣應用的大功率的能量循環利用。比如在城市混合動力公交車上,以中國為例,採用Maxwell超級電容器的客車已超過了一萬輛。這些混合動力客車利用超級電容器回收制動能量,然后將之用於車輛加速,從而有效地節油達40%,並減少了尾氣排放。
在商用汽車領域,Flextronics Automotive 公司採用Maxwell超級電容器設計了儲能回收系統用於所有Daimler Citaro公交車。它能在車輛制動階段,將剎車能量回收儲存在超級電容器模組中,這部分能量可用於包括空調、內外部照明等車輛的配件負載。實際運行表明,採用了Maxwell超級電容器的Daimler Citaro公交車百公里可實現節油0.75-1.5升。
挖掘機、港口吊車、鏟車等需要大量重覆操作的非道路應用工程車對超級電容器的需求也在不斷增長。以液壓挖掘機為例,通過超級電容進行能量回收可大幅度地降低排放並減少維護工作量。
Maxwell超級電容器在小汽車,公交車,商用車和工程車的成功和廣泛應用,使我們有理由相信超級電容器在汽車未來的電動化路上將有更廣闊的發展空間,對環境的改善和能源的節約發揮更大的作用。
關於Maxwell科技:
Maxwell科技在創新型高性價比儲能和輸電解決方案的開發和製造領域居全球領先地位。我們的超級電容器品能為消費與工業電子、交通運輸和電信領域的應用提供安全可靠的電源解決方案。我們的高壓均壓與耦合電容器有助於確保電力設施和應用如輸配電系統以及高壓測量系統的安全性與可靠性。我們的抗輻射微電子品包括電源模組、存儲模組和單板計算機,結合功能強大的商用晶片,可為航空航天應用提供出色的性能與高可靠性。
關於康寧公司
康寧公司(www.corning.com)是特種玻璃和陶瓷材料的全球領導廠商。憑藉著160多年在材料科學和製程工藝領域的知識,康寧創造並生出了多關鍵組成部分,這些組件被用於高科技消費電子、移動排放控制、通信和生命科學領域。我們的品包括用於LCD電視、電腦顯示器和筆記型電腦的玻璃基板;用於移動排放控制系統的陶瓷載體和過濾器;用於通信網絡的光纖、光纜、硬件和設備;用於藥物開發的光學生物感測器;以及其它用於半導體、航空航天、國防、天文學和計量學等多行業的先進的光學和特種玻璃解決方案。