儲能電池變電容 從馬自達阿特茲看超級電容在汽車上的應用

Artz是同級車中的“技術控制”。除了讓人耳朵作繭的藍天，它的i-stop和i-Elop也是不錯的“發明”。有人說，那不是自動啟停和制動能量回收嗎？是的，不是所有的。例如，i-stop的點火啟動非常有創意。我們在這里真正想說的是它的I-Elop。它與目前主流的制動能量回收系統的不同之處在于，儲能裝置從電池變為電容器。

電池儲能有什么問題？

目前，主流能源回收系統的工作原理是相似的。我們知道，在正常情況下，發電機與發動機一起工作，為整車電氣系統提供電能，并在發動機正常運行時為電池充電。所有這些能量都來自發動機的正常運行，并成為發動機的負載之一，從而增加了能源消耗。制動能量回收系統通過發電機的逆變器原理，收集車輛不需要動力輸出（如滑行和制動）時的剩余能量，以達到節約能耗的目的。

具體到工作方式。在正常行駛過程中，發電機不再工作，也就是說，它不會成為發動機的負載。電氣系統由電池供電。當滑行和踩下制動踏板的工況出現時，發電機通過逆變器發電，不僅有效利用了滑行慣性，還起到了制動作用，一舉兩得。該剩余能量被轉換成電能并存儲在蓄電池中，用于在加速期間為整個車輛提供電能。這樣，理論上可以實現發動機不需要主動為發電機提供能量，車輛電氣系統的能量來源于剩余能量的回收。它不僅節省了能源，還降低了發動機負載，提高了加速過程中的動力性能。

然而，這個看似美好的過程有兩個問題：

1.制動能量回收實際上可以產生大量的電能（這不難通過直觀的理解來判斷），但電池充電需要時間。此時此刻，瞬間產生的大量電力中，只有一小部分可以“充入電池”，其余的仍在浪費。因此，盡管制動能量遠大于需要充電的能量，但仍可能導致電池損失。此時，系統必須在換料狀態下啟動發電機，從而增加能源消耗。

2.鉛電池在頻繁充電和放電的過程中會“失去壽命”，因此這種能量回收系統會縮短電池的使用壽命或增加電池的更換成本（選擇性能更好的電池來延長使用壽命）。這些額外的開支與節約能源=省錢的初衷背道而馳。

什么是超級電容器？

與Artz的i-ELOOP相對應的儲能裝置不是電池，而是雙層電容器。雙層電容器是一種超級電容器。馬自達為什么要使用它？為什么你以前沒在車里看到過這個東西？

電容的優點是什么？

首先，充電速度極快，無論容量如何，只要電流足夠，一兩秒鐘就能完成。例如，如果手機的電池被電容器取代，它每天都會在幾秒鐘內充滿電。感覺怎么樣？其次，它耐充電，數十萬次沒有問題，而且能量不會衰減。數十萬次。概念是什么？根據平均水平，每天充電和放電20次，可以持續50年以上！

第三是放電速度極快，或者可以攜帶的功率很高，這也是電池無法比擬的。第四，高效率。因為這是一種物理變化，它的能量轉換效率遠不能與化學變化電池相媲美。

它看起來很完美，對吧？但普通電容器有一個致命的缺點：電容非常小。這可以從其常用的單位微分法中看出。一個微法拉只是一法拉的百萬分之一。一法拉有多少電？它只有0.638 mah。我們常見的5號可充電電池有多少毫安？2500 mah并不高。換算后，它相當于一個5號可充電電池的電能，相當于40萬個電容器和1萬微法。這樣的電容器顯然不能為車輛儲存能量。

超級電容器與普通電容器完全不同，普通電容器通過極化電解質來實現儲能，但同時它們是像電容器一樣的物理變化，而不是像電池一樣的化學變化。這一有趣的原理使其特性介于電容器和電池之間，或者它結合了兩者的優點。它在充放電速度、抗沖擊性和放電特性上與電容器完全相同，但容量有了質的提高。根據目前的研發情況，其比能量已經達到鉛酸電池的水平。

通過這種方式，超級電容器可以應用于車輛能量存儲。結合Artz的i-ELOOP，我們不妨具體看看它的優勢。

在收集油或制動的過程中，一臺特殊的發電機可以在幾秒鐘內產生足夠的電能來填充這個超級電容器。然后，在加速過程中，發電機不工作，超級電容器為所有電氣系統提供電力。如果超級電容器用完了，沒有充電機會（比如一直加油），電池仍然可以一起工作。然后，只要還有機會收集幾秒鐘的油，超級電容器就會立即“充滿”。此時，它不僅可以為電氣系統供電，還可以緩慢釋放電能為電池充電。這樣，兩者的協調可以在不使用發動機正常運行的能量發電的情況下實現理想的能量回收。官方表示，該系統可以將油耗降低10%。寶馬為其制動能量回收系統提供的數據為3%。雖然在標準上存在差異，但這也反映出兩種技術的節能率不同。

有人可能會問：既然超級電容器比能源更接近電池，而且有這么一個神，你為什么需要電池？這不是沒有必要嗎？這不得不提到超級電容器的缺點——自放電速度比電池快得多，電池通常被稱為“無法儲存電力”。如果你不使用電池，恐怕這輛車停幾天就不會著火。

超級電容器的特性完全適用于混合動力。

具有快速充電、高充電電阻、高能量轉換效率和高自放電的特點，這種儲能裝置更適合誰？是的，它是一種混合動力車。目前，混合動力技術的電池部分實際上也存在類似的問題。即使對于普銳斯這樣的大師來說，吸收制動能量的比率仍然很低。許多能量仍然被轉化為熱能而白白損失。和Artz一樣，回收率也很低，因為回收的能量只用于電氣系統。如果混合動力汽車采用更大容量的超級電容器來實現制動能量的回收，其節能效果將非常可觀。同時，購車者不必擔心昂貴的電池壽命。

這種儲能裝置沒有被應用于汽車的原因主要是由于它的幾個缺點。一個是安全性，放電速度太快，內阻太低。如果設計不好，它本身就包含著“突然能量爆炸”的潛在風險。其次，低工作電壓限制了其在汽車駕駛中的應用。但這些并不是死胡同。隨著技術的進步，所有這些問題都可以得到解決。畢竟，它的優勢是如此吸引人。事實上，豐田已經開發出一款帶有超級電容器的混合動力汽車，其核心訴求是節能、節能和再節能。寶馬和豐田聯合開發的超級電容器混合動力超級跑車看重其高放電速度——它可以是……

ipped盡可能配備大功率電機，其瞬間產生的能量可以達到類似“氮氣加速”的神奇效果。

當我們總是關注鋰電池時，超級電容器這一優秀的儲能設備卻被忽視了。事實上，它不僅適用于上述這些技術。發散思維，它可能成為未來純電動汽車的解決方案。盡管目前它的高自放電特性確實不適合純電動汽車，但別忘了它的超快充電特性充電時間可能比加油時間短，而且不存在壽命問題。如果將來它的比能量進一步提高，電壓特性更好，然后與電池結合，會有什么效果？Artz是同級車中的“技術控制”。除了讓人耳朵作繭的藍天，它的i-stop和i-Elop也是不錯的“發明”。有人說，那不是自動啟停和制動能量回收嗎？是的，不是所有的。例如，i-stop的點火啟動非常有創意。我們在這里真正想說的是它的I-Elop。它與目前主流的制動能量回收系統的不同之處在于，儲能裝置從電池變為電容器。

電池儲能有什么問題？

目前，主流能源回收系統的工作原理是相似的。我們知道，在正常情況下，發電機與發動機一起工作，為整車電氣系統提供電能，并在發動機正常運行時為電池充電。所有這些能量都來自發動機的正常運行，并成為發動機的負載之一，從而增加了能源消耗。制動能量回收系統通過發電機的逆變器原理，收集車輛不需要動力輸出（如滑行和制動）時的剩余能量，以達到節約能耗的目的。

具體到工作方式。在正常行駛過程中，發電機不再工作，也就是說，它不會成為發動機的負載。電氣系統由電池供電。當滑行和踩下制動踏板的工況出現時，發電機通過逆變器發電，不僅有效利用了滑行慣性，還起到了制動作用，一舉兩得。該剩余能量被轉換成電能并存儲在蓄電池中，用于在加速期間為整個車輛提供電能。這樣，理論上可以實現發動機不需要主動為發電機提供能量，車輛電氣系統的能量來源于剩余能量的回收。它不僅節省了能源，還降低了發動機負載，提高了加速過程中的動力性能。

然而，這個看似美好的過程有兩個問題：

1.制動能量回收實際上可以產生大量的電能（這不難通過直觀的理解來判斷），但電池充電需要時間。此時此刻，瞬間產生的大量電力中，只有一小部分可以“充入電池”，其余的仍在浪費。因此，盡管制動能量遠大于需要充電的能量，但仍可能導致電池損失。此時，系統必須在換料狀態下啟動發電機，從而增加能源消耗。

2.鉛電池在頻繁充電和放電的過程中會“失去壽命”，因此這種能量回收系統會縮短電池的使用壽命或增加電池的更換成本（選擇性能更好的電池來延長使用壽命）。這些額外的開支與節約能源=省錢的初衷背道而馳。

什么是超級電容器？

與Artz的i-ELOOP相對應的儲能裝置不是電池，而是雙層電容器。雙層電容器是一種超級電容器。馬自達為什么要使用它？為什么你以前沒在車里看到過這個東西？

電容的優點是什么？

首先，充電速度極快，無論容量如何，只要電流足夠，一兩秒鐘就能完成。例如，如果手機的電池被電容器取代，它每天都會在幾秒鐘內充滿電。感覺怎么樣？其次，它耐充電，數十萬次沒有問題，而且能量不會衰減……

成千上萬次的ndred。概念是什么？根據平均水平，每天充電和放電20次，可以持續50年以上！

第三是放電速度極快，或者可以攜帶的功率很高，這也是電池無法比擬的。第四，高效率。因為這是一種物理變化，它的能量轉換效率遠不能與化學變化電池相媲美。

它看起來很完美，對吧？但普通電容器有一個致命的缺點：電容非常小。這可以從其常用的單位微分法中看出。一個微法拉只是一法拉的百萬分之一。一法拉有多少電？它只有0.638 mah。我們常見的5號可充電電池有多少毫安？2500 mah并不高。換算后，它相當于一個5號可充電電池的電能，相當于40萬個電容器和1萬微法。這樣的電容器顯然不能為車輛儲存能量。

超級電容器與普通電容器完全不同，普通電容器通過極化電解質來實現儲能，但同時它們是像電容器一樣的物理變化，而不是像電池一樣的化學變化。這一有趣的原理使其特性介于電容器和電池之間，或者它結合了兩者的優點。它在充放電速度、抗沖擊性和放電特性上與電容器完全相同，但容量有了質的提高。根據目前的研發情況，其比能量已經達到鉛酸電池的水平。

通過這種方式，超級電容器可以應用于車輛能量存儲。結合Artz的i-ELOOP，我們不妨具體看看它的優勢。

在收集油或制動的過程中，一臺特殊的發電機可以在幾秒鐘內產生足夠的電能來填充這個超級電容器。然后，在加速過程中，發電機不工作，超級電容器為所有電氣系統提供電力。如果超級電容器用完了，沒有充電機會（比如一直加油），電池仍然可以一起工作。然后，只要還有機會收集幾秒鐘的油，超級電容器就會立即“充滿”。此時，它不僅可以為電氣系統供電，還可以緩慢釋放電能為電池充電。這樣，兩者的協調可以在不使用發動機正常運行的能量發電的情況下實現理想的能量回收。官方表示，該系統可以將油耗降低10%。寶馬為其制動能量回收系統提供的數據為3%。雖然在標準上存在差異，但這也反映出兩種技術的節能率不同。

有人可能會問：既然超級電容器比能源更接近電池，而且有這么一個神，你為什么需要電池？這不是沒有必要嗎？這不得不提到超級電容器的缺點——自放電速度比電池快得多，電池通常被稱為“無法儲存電力”。如果你不使用電池，恐怕這輛車停幾天就不會著火。

超級電容器的特性完全適用于混合動力。

具有快速充電、高充電電阻、高能量轉換效率和高自放電的特點，這種儲能裝置更適合誰？是的，它是一種混合動力車。目前，混合動力技術的電池部分實際上也存在類似的問題。即使對于普銳斯這樣的大師來說，吸收制動能量的比率仍然很低。許多能量仍然被轉化為熱能而白白損失。和Artz一樣，回收率也很低，因為回收的能量只用于電氣系統。如果混合動力汽車采用更大容量的超級電容器來實現制動能量的回收，其節能效果將非常可觀。同時，購車者不必擔心昂貴的電池壽命。

這種儲能裝置沒有被應用于汽車的原因主要是由于它的幾個缺點。一個是安全性，放電速度太快，內阻太低。如果設計不好，它本身就包含著“突然能量爆炸”的潛在風險。其次，低工作電壓限制了其在汽車駕駛中的應用。但這些并不是死胡同。隨著技術的進步，所有這些問題都可以得到解決。畢竟，它的優勢是如此吸引人。事實上，豐田已經開發出一款帶有超級電容器的混合動力汽車，其核心訴求是節能、節能和再節能。寶馬和豐田聯合開發的超級電容器混合動力超級跑車看重其高放電速度——它可以是……

ipped盡可能配備大功率電機，其瞬間產生的能量可以達到類似“氮氣加速”的神奇效果。

當我們總是關注鋰電池時，超級電容器這一優秀的儲能設備卻被忽視了。事實上，它不僅適用于上述這些技術。發散思維，它可能成為未來純電動汽車的解決方案。盡管目前它的高自放電特性確實不適合純電動汽車，但別忘了它的超快充電特性充電時間可能比加油時間短，而且不存在壽命問題。如果將來它的比能量進一步提高，電壓特性更好，然后與電池結合，會有什么效果？

標簽：阿特茲寶馬豐田馬自達

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