超級電容在混合動(dòng)力汽車(chē)中的使用

冒著(zhù)看起來(lái)很明顯的風(fēng)險，在經(jīng)過(guò)30年永往直前的發(fā)展之后，汽車(chē)行業(yè)終于想要尋找提高燃油經(jīng)濟性的途徑了——他們就是沒(méi)有做好這方面的工作。

一方面，市場(chǎng)推出的電動(dòng)汽車(chē)(EV)傾向于只銷(xiāo)售給相對富裕的人。例如，日產(chǎn)Leaf的購買(mǎi)者的中值收入為16.5萬(wàn)美元。插電式混合動(dòng)力汽車(chē)(PHEV)也是這樣——雪佛蘭Volt的購買(mǎi)者的中值收入是19.5萬(wàn)美元。這兩種汽車(chē)都能最大化在可變成本上花費的每一分錢(qián)，但需要承擔巨大的固定成本。事實(shí)上，購買(mǎi)這些汽車(chē)的成本是如此之高，以致于他們也需要政府和/或制造商的補貼，而且駕駛這些汽車(chē)的“1%人士”可以在汽油上節省不少費用。

另一方面，市場(chǎng)上也有相對便宜的弱混合動(dòng)力汽車(chē)，它們采用的空閑啟停系統(ISS)可以讓你節省2%或3%的燃油。在北美地區，集成ISS的汽車(chē)通常很少，少數擁有這種系統的車(chē)主也經(jīng)常關(guān)閉ISS。即使開(kāi)啟了ISS，出廠(chǎng)安裝的電池也會(huì )很快供應不上電量，在這種情況下汽車(chē)自己會(huì )關(guān)閉ISS。這還沒(méi)有考慮一直關(guān)閉ISS的情況，比如致熱或空調打開(kāi)或氣溫低于35℉/2℃時(shí)，因為電池只有有限的工作溫度范圍。

許多ISS問(wèn)題可以用更好的能量存儲技術(shù)解決，但汽車(chē)制造商認為普通消費者不會(huì )出于只是節省汽油的目的而在汽車(chē)上花更多的錢(qián)。不過(guò)這不是本文要討論的內容。本文要討論的是汽車(chē)制造商在混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)品線(xiàn)方面在做什么或不在做什么。

在混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV)市場(chǎng)中有兩個(gè)大類(lèi)：輕混合和強混合。你也許了解強混合汽車(chē)，比如豐田的Prius、福特的Fusion以及這些制造商生產(chǎn)的其它型號，還有在美國銷(xiāo)售汽車(chē)的幾乎每家制造商推出的型號。強混合和輕混合之間的差別通常表現在能量存儲系統(ESS)的大小以及因此在僅電動(dòng)模式下巡航距離的長(cháng)短。

輕混合動(dòng)力汽車(chē)在僅電動(dòng)模式下的行駛距離很短，目前市場(chǎng)上型號也不多。不過(guò)輕混合動(dòng)力汽車(chē)通常兼具弱混合動(dòng)力汽車(chē)的特點(diǎn)，而且性能更好，因為它們具有更大的能量存儲系統，能夠發(fā)揮最大的潛力改善相對于成本的實(shí)際燃油經(jīng)濟性。這些系統一般要求不同的傳動(dòng)或改進(jìn)的傳動(dòng)系統，能夠讓電力驅動(dòng)與另外的標準內燃發(fā)動(dòng)機并行工作。從原理上講，這種系統需要電力驅動(dòng)、用于驅動(dòng)的控制電路以及能量存儲三個(gè)部分。

市場(chǎng)上的液壓模擬系統經(jīng)過(guò)了近十年的測試，在中型至重型商用卡車(chē)市場(chǎng)占主導地位。Parker Hannifin公司發(fā)起的試驗項目表明，5-8級范圍內的UPS供應與垃圾收集卡車(chē)的實(shí)際燃油經(jīng)濟性可以改善達50%。十年來(lái)叉車(chē)公司也成功實(shí)現了電子再生能量的捕獲，并聲稱(chēng)最新系統可以使用傳統鉛酸存儲系統將運行時(shí)間增加多達30%，即使作為能量恢復一部分的液壓系統損耗可能高達50%。

一些公司已經(jīng)開(kāi)始提供測試車(chē)輛或可供2-8級卡車(chē)使用的電子輕混合動(dòng)力配件系統系列產(chǎn)品。這些系統的工作幾乎完全獨立于基本驅動(dòng)系統，因此在不太可能發(fā)生的故障事件中車(chē)輛操作不會(huì )受到影響。電子輕混合動(dòng)力系統通常比液壓系統更簡(jiǎn)單、更高效也更可靠。它們還能更加透明，因為它們具有很高的調整精度，并具有軟件可控的靈活性。另外，電子輕混合系統通常很容易根據能量存儲和/或驅動(dòng)功率級別做出靈活調整，從而適合不同級別的汽車(chē)和種類(lèi)廣泛的應用。

正確應用輕混合動(dòng)力系統可以得到所有混合動(dòng)力系統中最大的投資回報。弱混合系統相對比較昂貴，燃油經(jīng)濟性提升幅度比較有限。而強或先進(jìn)(PHEV和EV)混合動(dòng)力系統具有最大的集成成本，與輕混合動(dòng)力系統相比在燃油經(jīng)濟性方面只提供有條件的提升。輕混合動(dòng)力系統不僅燃油經(jīng)濟性好，而且效率最高，能夠使用最小的代價(jià)得到最大的好處。良好設計和正確應用的輕混合動(dòng)力系統可以向原始設備制造商(OEM)提供滿(mǎn)足管理當局制訂的嚴格的美國公司平均燃油經(jīng)濟性(CAFé)法規要求的最好機會(huì )，并且對成本的影響最小。