伊顿超级电容加速电动商用车革新

2018-12-19 16:46:21·
   
生态环境部发布《中国机动车环境管理年报(2018 下)》(以下简称《年报》),公布了2017年全国机动车环境管理情况。《年报》显示,中国已连续9年成为世界机动车产销第一大国,机动车污染已成为我国空气污染的重要来源,部分城市空气呈现
生态环境部发布《中国机动车环境管理年报(2018 下)》(以下简称《年报》),公布了2017年全国机动车环境管理情况。《年报》显示,中国已连续9年成为世界机动车产销第一大国,机动车污染已成为我国空气污染的重要来源,部分城市空气呈现出煤烟和机动车尾气复合污染的特点,直接影响群众健康。除了环境污染,石油短缺问题也日益严重,2017年新发现矿床的潜在开采利润偏低,全球新发现原油储量仅67亿桶,为70多年来最低水平。

由于环境污染和石油危机的双重压力,人们逐渐意识到开发环保型汽车的重要性,越来越多公司投入研发电动车,即一个降低对石油的依赖,减少废气排放的交通工具。电源是电动车的能量来源,目前电池技术还不能完全使电动车代替燃油车,所以电池的研发与升级将成为电动车普及的关键要素。

全球领先的动力管理公司伊顿早先于第 67 届德国汉诺威国际商用车展上展出超级电容模块,此模块与电池一起使用时可延长电动商用车(xEV)和电动客车的电池寿命。超级电容是一种介于电池和静电电容器之间的储能元件,而且这种储能过程是可逆的,因而此超级电容器可以反复充放电,可达数十万次。超级电容具有比静电电容器高的能量密度,和比电池高的功率密度,不仅适合于作短时间的功率输出源,而且因其具有可靠性、高功率和超高电容等优点,还可用于各种 xEV 商用汽车,包括从小型皮卡车和送货车到第 8 类卡车的各种车辆,可降低其成本、延长使用寿命和运行时间。

当直流母线的电荷需求在短时间内变很高时,xEV 需要辅助能源存储系统来改善系统性能。当快速再生制动产生高电流时,负载也很高。电池可以响应这些高瞬态负载,但其寿命会因此大幅缩短。和电池相比,超级电容器既具有电容器快速充放电的特性,同时又具有电池的储能特性,在几秒钟的高速深度充放电循环50万次至100万次后,特性变化很小,所以其功率密度更高、对高效充放电的响应速度更快、使用寿命也更长。

“因为超级电容器可以延长电池的使用寿命,所以就算价格较高,超级电容器在电动车辆中仍越来越受欢迎。”伊顿 eMobility 部门的总裁 Jeff Lowinger 表示,“伊顿超级电容器的功率密度比电池高,对高效充放电的响应速度也更快。可以减轻电池的高瞬态负载,延长电池的使用寿命,让客户能够最大限度地使用电动车辆。”

电池续航里程和使用寿命是管理 xEV 商用车辆工作寿命的两个关键性能参数。电池续航里程可以估算,但却很难准确地测量电池寿命。另外,由于 xEV 商用车辆在典型运行中的瞬态和峰值电流负载都具有随机性,所以电池寿命物理测试既昂贵又耗时。伊顿公司所做的模拟能帮助 OEM 厂商降低设计周期成本和时间,并帮助他们预测电池寿命。功率密度高的超级电容器和能量密度高的电池结合使用,并与 DC-DC 转换器绑定在一起,能够降低对电池的功率需求,并延长电池组的使用寿命。这种方法已经在混合动力客车中使用很多年了, 提供了实际应用数据,帮助对这个高效系统的认知。

另一个正在推广的应用是在纯电动客车上应用伊顿超级电容,超级电容器可单独使用或与电池结合使用。乘客上下车时,客车能在指定地点比如上/下车车站快速充电,是实现能量回收利用、降低污染的有效途径。另外,超级电容器可以同时用于车辆和车站,以减轻电网的压力,也大大提高电动车一次充电的续驶里程。

虽然超级电容产业仍处起步阶段,但随着新材料新技术的研发与应用,相信超级电容技术将会迎来革命性的突破,从而带动电动汽车的爆发式增长。