超級(jí)電容器在電動(dòng)車輛的應(yīng)用
時(shí)間:2008-11-12 11:30:00來源:fenghy
導(dǎo)語(yǔ):?超級(jí)電容器的研制成功是儲(chǔ)能設(shè)備(蓄電池)的一次革命:其他儲(chǔ)能設(shè)備,都是由電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能,再由化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能,兩次轉(zhuǎn)變能量有損失
超級(jí)電容器電動(dòng)大客車是城市公共交通現(xiàn)代化的最佳方案——環(huán)保、節(jié)能、成本低!
一、超級(jí)電容器的技術(shù)特點(diǎn)
超級(jí)電容器的研制成功是儲(chǔ)能設(shè)備(蓄電池)的一次革命:其他儲(chǔ)能設(shè)備,都是由電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能,再由化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能,兩次轉(zhuǎn)變能量有損失,超級(jí)電容器直接充電,再直接放電,能量形式?jīng)]有轉(zhuǎn)變,能量也沒有損失;充放電效率高達(dá)98%,經(jīng)濟(jì)價(jià)值大,只有鉛酸電池的70%。
超級(jí)電容器是上個(gè)世紀(jì)七十年代末,出現(xiàn)的一種產(chǎn)品,它突破了傳統(tǒng)的電容器設(shè)計(jì)思想,電容器由微法拉級(jí)提高到法拉級(jí)(1法拉=106微法拉),創(chuàng)造出1000法拉級(jí)超級(jí)電容器;到上個(gè)世紀(jì)末,又先后出現(xiàn)了10,000-100,000法拉的牽引型超級(jí)電容器,從此超級(jí)電容器開始進(jìn)入電池應(yīng)用市場(chǎng),出現(xiàn)了超級(jí)電容器電動(dòng)車的新概念,它以其優(yōu)異的性能,改變了人們的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí),建立了全新的交通運(yùn)輸電動(dòng)車的設(shè)計(jì)思想。
超級(jí)電容器比功率大,其特性是:充電時(shí),充電量大,充電量快;放電時(shí),放電量大,放電量快。在電動(dòng)車輛運(yùn)行時(shí),起步快,加速快,爬坡有力,比鉛酸電池大30多倍,這是電動(dòng)車能用得上最重要的性能。
超級(jí)電容器比能量小,其特性是:同等重量超級(jí)電容器續(xù)駛里程,僅為鉛酸電池的1/3,這是超級(jí)電容器一大缺陷。超級(jí)電容器續(xù)駛里程短,跑不遠(yuǎn);但充電速度快,可以彌補(bǔ)續(xù)駛里程短的缺陷,補(bǔ)救的方法是在城市交通線路的兩頭建立充電站,這樣超級(jí)電容器電動(dòng)車的續(xù)駛里程,可以不受限制。
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二、超級(jí)電容器的優(yōu)點(diǎn):
1、超級(jí)電容器是綠色能源(活性炭),不污染環(huán)境。
2、超級(jí)電容器壽命長(zhǎng)(1-10萬(wàn)次);鉛酸電池壽命短(500次),易損壞,難管理,是鉛酸電池的20~200倍,可以與設(shè)備同命運(yùn)。
3、超級(jí)電容器充電速度快(0.3秒~15分鐘);鉛酸電池充電時(shí)間長(zhǎng)(5~8小時(shí)),很多電池就是充電時(shí)間長(zhǎng),續(xù)駛里程短。
4、超級(jí)電容器充放電效率高(98%);鉛酸電池充放電效率低(70%);
5、超級(jí)電容器功率密度高(10.000W/kg);鉛酸電池功率密度低(300W/kg),差30多倍。
6、超級(jí)電容器徹底免維護(hù),工作溫度范圍(-40~50);鉛酸電池電動(dòng)車在-40℃續(xù)駛里程減少90%,超級(jí)電容器只減少10%。
7、超級(jí)電容器電動(dòng)大客車能量回收強(qiáng),緊急制動(dòng)能量回收高達(dá)75%;鉛酸電池能量回收僅為5%,這點(diǎn)對(duì)公共大客車太重要了,可以節(jié)約大量的燃料。
8、相對(duì)成本低。超級(jí)電容器價(jià)格比鉛酸電池高一倍在大量生產(chǎn)后價(jià)格還會(huì)下降;但超級(jí)電容器的壽命比鉛酸電池高10倍,這點(diǎn)對(duì)公共大客車產(chǎn)業(yè)化非常重要。
三、二元?jiǎng)恿Τ?jí)電容器電動(dòng)車為什么能省油?為什么能減少污染?
二元?jiǎng)恿Τ?jí)電容器電動(dòng)車,其中最大的優(yōu)點(diǎn),就是充分發(fā)揮超級(jí)電容器在低轉(zhuǎn)數(shù),大負(fù)荷情況下,能量基本不受損失;在減速、下坡、剎車情況下,其能量能回收。避開內(nèi)燃機(jī)在低轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷;高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷費(fèi)油的狀態(tài)下運(yùn)行,使發(fā)動(dòng)機(jī)永遠(yuǎn)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行,即省了油,又減少了污染,二元?jiǎng)恿Τ?jí)電容器電動(dòng)車能節(jié)油30%~50%,減少污染70%~90%。
——起步階段:轉(zhuǎn)數(shù)低、負(fù)荷大、費(fèi)油;這個(gè)階段內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組在最佳狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn),這時(shí)要用超級(jí)電容器啟動(dòng)、加速,并向超級(jí)電容器充電。
——正常運(yùn)轉(zhuǎn)階段:這時(shí)內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組是在最佳狀態(tài)運(yùn)行,并向電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力,這時(shí)公共大客車負(fù)荷最小,也最省油,并向超級(jí)電容器充電。
——高速運(yùn)轉(zhuǎn)階段:內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組向電動(dòng)機(jī)輸出穩(wěn)定的動(dòng)力,超級(jí)電容器也向電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力。這個(gè)階段電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)高、負(fù)荷也大,公共大客車車速也最快。
——?jiǎng)x車、停車、減速、下坡階段:這時(shí)發(fā)電機(jī)組、超級(jí)電容器停止向電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力,這時(shí)大客車所儲(chǔ)備的動(dòng)能,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變成發(fā)電機(jī)向超級(jí)電容器充電,能吸收70%的動(dòng)能,尤其城市公共交通,能節(jié)省大量的燃料。
四、我國(guó)在超級(jí)電容器技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位
我國(guó)黑龍江、哈爾濱巨容公司,經(jīng)自主研究開發(fā)超級(jí)電容器,在技術(shù)上在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位,擁有獨(dú)立的知識(shí)產(chǎn)權(quán),產(chǎn)品的技術(shù)水平與俄羅斯同類產(chǎn)品相近(見表3)。俄羅斯的產(chǎn)品被17屆國(guó)際電動(dòng)車年會(huì)(EVS-17)評(píng)價(jià)為目前國(guó)際上最先進(jìn)的超級(jí)電容器,知識(shí)產(chǎn)權(quán)價(jià)值2億美元。
我國(guó)哈爾濱巨容公司的超大電容VC系列產(chǎn)品是采用國(guó)內(nèi)各種成熟技術(shù),以優(yōu)化組合而制成的,所以具有成熟的技術(shù)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。產(chǎn)品經(jīng)過幾年的運(yùn)行試驗(yàn),性能指標(biāo)完成符合設(shè)計(jì)要求,產(chǎn)品已列入了國(guó)家的863項(xiàng)目,并出口到美國(guó)、加拿大等國(guó)家。
以上情況證明該產(chǎn)品的技術(shù)具有一定的先進(jìn)性和成熟性,具備了裝備各種電動(dòng)車的基本條件。
五、建立城市公共交通現(xiàn)代化新模式
1.城市公共交通的特點(diǎn):公共交通線路站點(diǎn)固定,長(zhǎng)度一般在8-11公里,最長(zhǎng)線路一般不超過13公里。車輛運(yùn)行速度一般在20公里/小時(shí)左右;調(diào)整行駛一般在40公里/小時(shí)左右。車輛啟動(dòng)、停止、剎車、變速頻繁,車輛在終點(diǎn)停留時(shí)間長(zhǎng),通常停留時(shí)間約在15-30分鐘。
2.建立超級(jí)電容器電動(dòng)大客車專線:線路兩頭設(shè)立充電站,每臺(tái)充電站可以同時(shí)充3-5輛超級(jí)電容器電動(dòng)大客車,充電時(shí)間約在15-30分鐘。
3.超級(jí)電容器電動(dòng)大客車性能:用超級(jí)電容器裝備能乘坐50人的公共大客車,超級(jí)電容器重量約為800-900公斤,一次充電可行駛15公里,最高速度約為40公里/小時(shí)。
4.超級(jí)電容器電動(dòng)大客車優(yōu)點(diǎn):
?、懦?jí)電容器電動(dòng)大客車優(yōu)點(diǎn)——環(huán)保、節(jié)能、成本低!
?、瞥?jí)電容器具備的優(yōu)點(diǎn),超級(jí)電容器電動(dòng)大客車都具備。
⑶超級(jí)電容器電動(dòng)大客車制動(dòng)、減速、下坡的能量可以回收,緊急制動(dòng),能量回收率約為50-70%;鉛酸電池能量回收率僅為5%。
?、瘸?jí)電容器電動(dòng)大客車不受續(xù)駛里程限制,可以和汽油車、柴油車在線路上一樣行駛。
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