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又是特斯拉牵头,超级电容器的第二春来了?

http://www.ec.hc360.com2020年03月09日10:28 来源:AutoLabT|T

    相信大家在看过《特斯拉要憋个大招:无钴电池、超级电容还是干电池》后已经对特斯拉即将发布的电池系统有了一定的了解和自己的猜测。

    那我们就顺着文章中提到的“超级电容器”再来说说它究竟能为未来的新能源领域带来什么突破吧。

    超级电容器是什么?

    在AutoLab之前发布的《CES前瞻|充电两分钟,续航300公里的电动摩托有什么秘密?》中就已经介绍了超级电容器。

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    超级电容器相对于电池具有工作温度广泛(从-40℃到+70℃)、能量密度高(较高可达5kWh/kg)、原材料绿色环保等诸多优点。且它的寿命还很逆天,可承受50万次的充放电深循环,而普通电池如果经历1000次深循环,估计也就翘翘了。

    超级电容器尽管也是一种储能系统,但又与我们所知的普通电池不同。如果把普通锂电池比喻成汽油,那么超级电容器就是危险品了。超级电容器的充电速度和放电速度都十分快速,远超传统电池。

    但缺点也有,就是超级电容器长时间放电能力不如电池,所以并不能用于持续涓流的能量输出。并且超级电容器不能用交流电充电,只能在专用的直流电充电站进行充电。

    城市中的超级电容公交车

    其实超级电容器并不是一项新技术,早在2006年8月,上海巴士集团便开始使用超级电容公交车用于日常运营。

    因为公交车定点定线行驶的特性,所以采用超级电容技术的公交车只需在停靠站点时利用乘客上下车的时间就能补充足够的续航里程,直至运行到下个充电站点。

    而相比起老式的“辫子”公交,采用超级电容器的公交不受电线的限制,所以不会出现“掉辫子”从而导致车辆无法运行的情况。并且除去了排布在城市道路上空的电线后,市容环境有了明显的提升。

    当然早期的超级电容公交车也有缺点,例如散热不及时导致车辆突然停止、运行速度偏慢、空调噪音偏大、充电设备被挤占导致等候时间长等问题。

    不过随着技术的革新,2012年12月,上海巴士集团对11路和26路公交车进行高能量超级电容器系统技术升级。2019年9月,11路和26路再升级,10辆新一代快充高能量智能超级电容车投入运营。

    新车彻底改善了早期超级电容系统高温性能不佳、噪音大、续航里程短等问题。目前使用中的超级电容车可实现单次充电40秒,运行10公里的续航水平。并且随着充电车站以及线路的增加,超级电容公交车会变得越来越便捷。

    超级电容能否适用于私家车?

    因为超级电容器不能很好地持续输出能量,而私家车也不能像公交车一样定点定线的运行。所以私家车很难将超级电容器作为唯一的能量来源。不过如果换个思路,超级电容器在电动车上将大有可为——甚至会引领一场新能源革命。

    就像特斯拉大概率会发布的“超级电容器+动力电池”技术,超级电容器完全可以成为传统电池的强力辅助——你可以将超级电容器想象成武侠小说中经常提到的丹田,武林高手丹田中内力绵绵,一旦需要,就能瞬间爆发出巨大内力。

    并且从刹车能量回收的角度来看,超级电容器的回收储能效率也比电池更高。

    而在充电阶段,超级电容器可以使车辆在极短的时间完成补能,有效消除充电时的等待焦虑。

    在车辆行驶间隙,例如在等红灯等车辆停止状态下,超级电容器就为电池组进行充电。你可以理解为电动车自带一台快速直流充电桩。而在车辆需要急加速时,超级电容器可以直接向电机输出大电流。就算电容器没有电量也没关系,电池组能将电能反向输入给超级电容器,从而实现瞬间高电流输出。

    换句话说,超级电容器很难在电动车上大规模普及,但是如果和电池搭配使用,可谓妙用无极。

    而且,搭载超级电容器之后,在保证续航力的前提下,还可以有效缩减电池的电量以及重量。电池可以做得更小巧,不但可以有效降低电动车车重,提升能耗效率,并降低整车成本,尤其是电池维护更换成本。

    如此一来,在电池的碰撞保护方面,更能让工程师少死很多脑细胞……

    此外,超级电容还可以用于充电桩技术。目前限制超级快充桩普及的最大问题不是超级快充桩的成本和技术,而是电力系统的网络负载能力。简单点说,如果一个常规小区有5个100kW快充桩同时全功率使用,一定会让该小区甚至整个街区的电力系统瘫痪。

    如果在超级快充桩上应用超级电容技术,或许这种情况将彻底得以改变。

    在闲置状态下,超级电容器可以通过低功率高压直流电充电,不会给电网造成负荷压力;而在充电状态下,又可以实现大功率直流输出,用以给动力电池或车载超级电容器快速充电!

    你可以理解为涓涓细流和水盆之间的关系——涓涓细流把水盆灌满,然后再一盆水泼出去。只不过如此一来,快充桩就不能做到即插即充了,因为充电桩内的超级电容器,也就是“水盆”在每次泼出水之后,需要一个较长时间的涓流储能恢复过程。

    这个问题对于私家充电桩而言毫无影响,对于公共充电桩而言影响也有限,毕竟造多点充电桩不就能解决了吗?

    超级电容器安全性怎么样?

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    前面说了,超级电容器的能量密度高达5kWh/kg,也就是说,20kg的超级电容器就能提供100kWh的电量储能。如此高的能量密度势必会带来安全忧虑。

    一位超级电容技术领域的专家表示,其实超级电容器确实很适合安装在未来的纯电动车型上,并且超级电容器因为体积小巧,所以既不占空间也十分好管理,安全性将不是问题。

    如果安装在车底正中央,就能在碰撞事故中获得更好的保护,从安全冗余的角度来说,超级电容要比目前的动力电池高很多。

    作为业内的引领者,特斯拉如果将“超级电容器+动力电池”技术运用到自家的产品上,那么势必会带领其他新能源车企和电池制造商纷纷效仿,超级电容器或许将成为新一代纯电动车能源系统的技术趋势。

    总之,我还是对这项技术十分看好!

责任编辑:黄美婷

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