NEC/TOKIN法拉电容应用新能源汽车

在现有的电动汽车电池技术条件下，蓄电池必须在比能量和比功率以及比功率和循环寿命之间做出平衡，而难以在一套能源系统上同时追求高比能量、高比功率和长寿命。为了解决电动汽车续驶里程与加速爬坡性能之间的矛盾，可以考虑采用两套能源系统，其中由主能源提高的续驶里程，而由辅助能源在加速和爬坡时提供短时的辅助动力。辅助能源系统的能量可以直接取自主能源，也可以在电动汽车刹车或下坡时回收可再生的动能，选用超级电容做辅助能。

1、超级电容的特点

在短期内，超级电容极低的比能量使其不可能被单独用作电动汽车能源系统，但是用超级电容做辅助能量源具有显著优点。在电动汽车上使用的组合为电池-超级电容混合能量系统，对电池的比能量和比功率要求分开。电动汽车可以集中于对比能量和循环寿命问题的考虑，而不必过多地考虑比功率问题。超级电容具有负载均衡作用，电池的放电电流减少使用电池的可利用能量、使用寿命得到显著提高；与电池相比，超级电容可以迅速***地吸收电动汽车制动产生的再生动能。

超级电容的早和均衡和能量回收作用使车辆的续驶里程得到极大的提高。但系统要对电池、超级电容、电动机和功率逆变器等做综合控制和优化匹配，功率变换器及其控制器的设计应用充分考虑电动机和超级电容之间的匹配。

2、超级电容应用技术

电池的输出量应与车辆平均行驶功率需求相当，而超级电容应出书高于平均功率需求的功率并且可吸收再生能量。当电动汽车的实际行驶功率需求高于超级电容的醉倒功率时，多余部分由电池提供。超级电容由再生能量为其充电，若没有充足电，剩余部分由主电池在电动汽车低功率行驶时进行补充。当超级电容充满诗，再生制动能量为主电池充电，在主电池和超级电容之间采用两象限DC-DC变换器控制功率分配，并限制主电池在车辆低功率行驶时对超级电容的充电率。若没有DC-DC变换器，则主电池和超级电容将具有相同的电压，导致超级电容尽在电池电压发生快速变化。

3、超级电容研究进展

根据美国能源部对电动汽车用超级电容提出的目标，比能量和比功率应分别达到5 W·h/kg 和500 W·h/kg，分别超过15 W·h/kg进而1 600 W·h/kg。目前，还没有满足该性能指标的超级电容，但一些公司已经开始积极地研发电动汽车用超级电容。

Maxwell科技公司宣称，他们生产的功率存储器PC7223 超级电容具有目前的电容量（2 700F@2.3V），并已经进入批量化生产，该电容器的比能量和比功率分别为2.48 W/kg 和732 W·h/kg。使用287个PC7223 电容量串联得到的56@95F超级电容器可储能150 KJ，同时可提供1.12 W·h/kg的比能量和330 w/kg 的比功率。Panasonic 也成功成差一系列电容器。