上海2014年11月5日電 /美通社/ -- 全球汽車保有量不斷提升，但另一方面，新生產(chǎn)的汽車的尾氣排放并沒有顯著地降低。根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署 (EPA) 提供的數(shù)據(jù)顯示，在2013年生產(chǎn)的車輛中，僅有5%能夠達(dá)到日趨嚴(yán)格的2025年 CO2 排放目標(biāo)要求。車輛在城市高峰擁堵期的走走停停不可避免，不僅增加了燃油的消耗，同時(shí)也提高了 CO2 排放。這使得由于大量汽車行駛而導(dǎo)致的空氣環(huán)境問(wèn)題更加突出。
如果能在汽車短時(shí)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，停止發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行；之后再迅速啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，則可以避免汽車在靜止時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速而導(dǎo)致的燃油消耗和 CO2 排放。實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，這樣的啟停技術(shù)可有效地節(jié)約燃油損耗：典型值為6~8%。而在擁擠的交通條件下，啟停技術(shù)加上制動(dòng)能量回收則可以節(jié)約16~18%的燃油。
鑒于啟停技術(shù)能有效地節(jié)約燃油，減少 CO2 的排放，因此啟停技術(shù)受到越來(lái)越多汽車廠家和用戶的青睞。以 BSG 啟停系統(tǒng)為例，它啟動(dòng)快速且聲音小，因此被廣泛地應(yīng)用在汽車上。但快速的啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)意味著汽車的啟動(dòng)電流很大：其瞬時(shí)電流可高達(dá) 1000A。這么大的電流會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電壓大幅跌落。以圖1的某實(shí)際工況為例，啟動(dòng)時(shí)的較大電流超過(guò) 800A，對(duì)應(yīng)的電壓系統(tǒng)的電壓跌至 7V 左右。過(guò)低的電壓會(huì)影響到車載電子設(shè)備的正常運(yùn)行。因此確保汽車在重新啟動(dòng)時(shí)電壓的穩(wěn)定是實(shí)現(xiàn)啟停技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵。
德國(guó)的大陸公司 (Continental) 聯(lián)手美國(guó)的 Maxwell 科技公司 (Maxwell Technology)，開發(fā)出針對(duì)汽車啟停的電壓穩(wěn)定系統(tǒng) (VSS)，有效地解決了汽車在啟動(dòng)時(shí)的電壓跌落問(wèn)題，保證了車載系統(tǒng)的電子設(shè)備的正常工。
VSS 采用 Maxwell 的兩個(gè) 1200F 超級(jí)電容器單體。平時(shí)這兩個(gè)串聯(lián)的單體和電池是分開的。當(dāng)汽車啟動(dòng)，電流過(guò)大或電壓降過(guò)大時(shí)，則超級(jí)電容器投入運(yùn)行，和電池串聯(lián)。這樣就能抬升，穩(wěn)定整車的系統(tǒng)電壓，并能夠提供更大的啟動(dòng)電流，使啟動(dòng)過(guò)程更快地完成。
圖1比較了采用 VSS 和無(wú) VSS 的啟動(dòng)情況。由該圖可知，VSS 有效地維持了電壓的穩(wěn)定：系統(tǒng)電壓在啟動(dòng)時(shí)的較低電壓仍超過(guò)了 10V；此外啟動(dòng)快速：只需大約 500ms 而不是之前的1s左右的時(shí)間。
圖2為 Maxwell 科技公司提供的用在 VSS 上的兩個(gè)串聯(lián)的 1200F 超級(jí)電容器單體。超級(jí)電容器內(nèi)阻小，因此非常適合用于大電流啟動(dòng)，在穩(wěn)定電壓的同時(shí)提升啟動(dòng)速度。此外，超級(jí)電容器的運(yùn)行溫度范圍廣，較低可至-40攝氏度，因此采用了超級(jí)電容器的 VSS 可在寬廣的溫度和地域范圍上使用。超級(jí)電容器還有一個(gè)重要特點(diǎn)，其壽命很長(zhǎng)，典型的循環(huán)使用壽命可達(dá)1百萬(wàn)次。其免維護(hù)的特性使得它的使用成本非常低，因此這也成了 VSS 采用超級(jí)電容器的一個(gè)重要原因。
Maxwell 科技公司作為超級(jí)電容器行業(yè)的領(lǐng)軍人物，在研發(fā)、技術(shù)、生產(chǎn)、制造、市場(chǎng)和應(yīng)用等方面遙遙領(lǐng)先其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。有別于其他公司的濕法電極制造方法，Maxwell 的干法電極保證了其生產(chǎn)的超級(jí)電容器具有更長(zhǎng)的壽命和更高的可靠性、穩(wěn)定性，以及更好的機(jī)械抗振性能。Maxwell 的超級(jí)電容器廣泛地運(yùn)用在各個(gè)行業(yè)，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行的檢驗(yàn)，表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)秀性能得到了廣大用戶的認(rèn)可。因此，VSS 很自然地選用了 Maxwell 的產(chǎn)品。
采用了 Maxwell 科技公司超級(jí)電容器的 VSS 完善了啟停系統(tǒng)，因此被廣泛地用在了標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)下的小汽車。目前全球已有超過(guò)1百萬(wàn)輛汽車裝有 VSS。它們輔助啟停系統(tǒng)，有效地節(jié)約了燃油消耗，減少了 CO2 的排放，為空氣環(huán)境的改善作出了貢獻(xiàn)。
Maxwell 超級(jí)電容器在公交車，商用車和工程車的廣泛應(yīng)用
Maxwell 科技公司在汽車電動(dòng)化的應(yīng)用方面走在了業(yè)界的前列。除了用于電壓穩(wěn)定，超級(jí)電容器還能夠釋放電池?zé)o法比擬的大功率。因此超級(jí)電容器特別適合用于電氣應(yīng)用的大功率的能量循環(huán)利用。比如在城市混合動(dòng)力公交車上，以中國(guó)為例，采用 Maxwell 超級(jí)電容器的客車已超過(guò)了一萬(wàn)輛。這些混合動(dòng)力客車?yán)贸?jí)電容器回收制動(dòng)能量，然后將之用于車輛加速，從而有效地節(jié)油達(dá)40%，并減少了尾氣排放。
在商用汽車領(lǐng)域，F(xiàn)lextronics Automotive 公司采用 Maxwell 超級(jí)電容器設(shè)計(jì)了儲(chǔ)能回收系統(tǒng)用于所有 Daimler Citaro 公交車。它能在車輛制動(dòng)階段，將剎車能量回收儲(chǔ)存在超級(jí)電容器模塊中，這部分能量可用于包括空調(diào)、內(nèi)外部照明等車輛的配件負(fù)載。實(shí)際運(yùn)行表明，采用了 Maxwell 超級(jí)電容器的 Daimler Citaro 公交車百公里可實(shí)現(xiàn)節(jié)油0.75-1.5升。
挖掘機(jī)、港口吊車、鏟車等需要大量重復(fù)操作的非道路應(yīng)用工程車對(duì)超級(jí)電容器的需求也在不斷增長(zhǎng)。以液壓挖掘機(jī)為例，通過(guò)超級(jí)電容進(jìn)行能量回收可大幅度地降低排放并減少維護(hù)工作量。
Maxwell 超級(jí)電容器在小汽車，公交車，商用車和工程車的成功和廣泛應(yīng)用，使我們有理由相信超級(jí)電容器在汽車未來(lái)的電動(dòng)化路上將有更廣闊的發(fā)展空間，對(duì)環(huán)境的改善和能源的節(jié)約發(fā)揮更大的作用。
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