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马自达:储能电池变电容

导读: 阿特兹在同级车里算得上是个“技术控”了。除了那个让人耳朵起茧的创驰蓝天以外,它的i-stop和i-ELOOP也都算是不错的“发明创造”。

  阿特兹在同级车里算得上是个“技术控”了。除了那个让人耳朵起茧的创驰蓝天以外,它的i-stop和i-ELOOP也都算是不错的“发明创造”。有人说了,那不就是自动启停和制动能量回收吗?是,也不全是。例如i-stop的点火式启动就很有创意。而在这里我们真正想说的是它的i-ELOOP。它与目前主流的制动能量回收系统有一个非常大的不同,在于储能装置由电池变成了电容。

  电池储能有啥不好的?

  目前主流的能量回收系统工作原理大同小异。我们知道,正常情况下,发电机是跟随发动机一起工作的,并在发动机正常运转时为整车电气系统提供电能,以及为蓄电池充电。所有这些能量,均源自发动机的正常工作,成为发动机的负荷之一,从而增加能耗。制动能量回收系统,是通过发电机的逆变原理,搜集车辆无需动力输出时(例如收油滑行、制动等时候)的剩余能量,达到节省能耗的目的。

  具体到工作方式。正常行驶时发电机不再工作,即不成为发动机的负载。电气系统由蓄电池供电。在收油滑行及踩下制动踏板工况出现时,发电机逆变发电,既有效利用滑行惯性,又能起到制动效果,一举两得。这种剩余能量转换成电能后存储在蓄电池中,供加速时为整车提供电能使用。如此一来,理论上可以做到发动机无需再主动为发电机提供能量,整车电气系统的能量全部来源于剩余能量的回收。不仅起到了节能的效果,而且还能在加速时减小发动机负荷,提升动力性。 织梦好,好织梦

  然而,这个看上去很美的过程有两个问题:

  1、制动能量回收,能够产生的电能其实是很大的(这个通过直观理解就不难判断),而电池充电却需要时间。此时瞬间产生的大量电能,只能有很小一部分能够“充进电池里”,其他仍然白白浪费掉了。以至于虽然制动能量远大于需要充电的能量,但仍有可能导致电池亏电。此时系统就不得不仍旧在加油状态下启动发电机,从而增加能耗。

  2、铅蓄电池是在频繁充放电的过程中是会“折寿”的,因此这种能量回收系统会缩短蓄电池的使用时间,或者增加蓄电池的更换成本(为了延长使用时间而选用性能更好的蓄电池)。这些额外的开销,都与节能=省钱的初衷相违背。

  超级电容是个什么东西?

  阿特兹的i-ELOOP对应的储能装置不是电池,而是双层电容。双层电容是超级电容的一种。马自达为何用它,为何之前车子上没见过这玩意? dedecms.com

  电容的优点是什么?

  首先是充电速度超快,别管多大容量,只要电流够,一两秒搞定没问题。打个比方,如果手机电池换成电容,每天在充电器上插几秒钟就充满,这是什么感觉?其次是耐充,几十万次没问题,而且能量不衰减。几十万次什么概念?按照平均水平一天冲放电20次,能用50年以上!第三是放电速度极快,或者说能够承载的功率高,这也是电池所不能比的。第四,效率高。由于是物理变化,它的能量转换效率远非化学变化的电池可比。

  看起来十分完美对吗?但普通的电容有个致命缺点:容量极小。这从它常用的单位微法就能看出来。1微法只有1法拉的百万分之一。而1法拉有多少电?0、638毫安时而已。我们常见的五号充电电池多少毫安时?2500毫安时不算高的。折算一下,相当于一个五号充电电池的电能,与40万个一万微法的电容相当。这样的电容显然不能为车辆储能。

  超级电容与普通电容截然不同,它通过极化电解质来实现储能,但同时与电容一样属于物理变化而非电池那样的化学变化。这个有趣的原理,使得它的特性介于电容和电池之间,或者说集合了二者的优点。它在充放电速度、耐冲性和放电特性上与电容完全一样,同时容量却有了质的提升。以目前研发的情况看,其比能量已能达到铅蓄电池的水平。

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