【法兰克福车展】丰田上市采用电容器的混动车

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【法兰克福车展】丰田展出配备双层电容器的混合动力车

2013/09/13 00:00

                               
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图1：在新闻发布会上首次公开的“YRIS HYBRID-R” （点击放大）        【日经BP社报道】丰田在“第65届法兰克福车展”（媒体日：2013年9月10日～11日、公众开放日：9月14日～22日）上，首次公开了“YRIS HYBRID-R”（图1、2）。

       该车的最大特点是配备了双电层电容器而非充电电池。丰田欧洲市场营销副总裁丹尼尔·斯基拉奇（Daniele Schillaci）解释了配备双电层电容器的理由：“加速时电容器可作为额外能源使用”。丰田曾在赛车“TS030 HYBRID”上采用电双层电容器，提高了加速性能。

       YRIS HYBRID-R配备1.6L直列4缸直喷涡轮发动机，最大输出功率为300ps（220kW），用来驱动前轮。配备3个最大输出功率为60ps（44kW）的马达，其中两个用来驱动后轮。整个系统合计最高输出功率为420ps（308kW）。另一个马达有两个作用，一是减速时利用再生能量为电容器充电，二是当超出前轮允许的抓地力时，由汽油发动机直接带动其作为发电机工作，直接驱动后轮马达。

       YRIS HYBRID-R有“公路模式（Road Mode）”和“赛道模式（Track Mode）”两种行驶模式。前者设想在普通道路上使用，对发动机的定位是降低输出功率、作为辅助动力使用。将使用充电获得的能量，输出动力的时间最多为10秒。该模式下，马达的最大输出功率限制在40ps（约29kW）。而在设想用于环形赛道行驶的赛道模式下，后轮的左右马达5秒钟内最大一共可输出120ps（88kW）的功率。（记者：久米 秀尚，《日经电子》）


图2：“YRIS HYBRID-R”的外观 （点击放大）
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评论：
前轴内燃机驱动，带发电机。
后轴两台电动机。
电容器用来储存少量电力，在起步和加速以及怠速使用。这样，内燃机可以不在低效范围开机，从而省油。

yjhou

还是没有说清楚双层电容器的原理及优势啊。

qq86913268

电池是一大亮点，不知道这种电池应用在汽车上的安全性如何？电池的寿命，储能密度，还有价格等方面都是要考虑的

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yjhou 发表于 2013-9-16 10:55
还是没有说清楚双层电容器的原理及优势啊。

双电层电容器和电池不同，只是静电电荷储存，不发生化学反应，所以充电速率很快，可以成万次反复充电，但能量密度很小，续航里程短。
这汽车用电容器充电，是将制动能量回收，电池这方面性能不佳。
电容不能作为独立能源使用，只是是内燃机和电池组的搭配能源。

目前使用超级电容器的电车，行驶里程可以到5-20公里，大客车可以20公里。
如果能摩电，或者频繁充电，电容器可能作为独立能源使用。
所以公交车有用超级电容的，但轿车就没条件了。
但是，最近出了一个导向电车的概念，也就是设置专用车道，车辆两侧出横轮，车道上可以摩电，这样的车道就可以实现外部电源化。

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ZT：

双电层电容器（EDLC）有时也被称为电双层电容器，或超级电容器，是一种拥有高能量密度的电化学电容器，比传统的电解电容容量高上数百偣至千倍不等。。
一个标准电池大小的电解电容电容为几十微法拉，但同样大小的EDLC的则可以达到几法拉，差别可达两个数量级。截至在2010年，最高商业化双电层电容器的比能量为30 W⋅h/kg (0.1 MJ/kg)。高达85 W⋅h/kg已在室温下在实验室中实现，但仍然比锂电池低
2011年，在实验室中双电层电容器的能量密度能提高一个数量级。EDLC的价格亦正在下降：在2000年成本为5000美元的3 kF电容在2011年只需50美元。
双电层电容器主要用于能源储存，而不是通用电路元件，特别适用于在精密能源控制和瞬间负载设备中。EDLC也有作为能量储存和KERS设备在车辆中使用，另外亦有用于其他小型系统，例如需要快速充/放电的家用太阳能系统。


比较三个电容的原理。左：“正常”的电容器，中间：电解，右：双电层电容器

在传统的电容器中，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，储存的电荷量则称为电容。
双电层电容器的原理：插入电解质溶液中的金属电极表面与液面两侧会出现符号相反的过剩电荷，从而使相间产生电位差。那么，如果在电解液中同时插入两个电极，并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压，这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会迅速向两极运动，并分别在两上电极的表面形成紧密的电荷层，即双电层，它所形成的双电层和传统电容器中的电介质在电场作用下产生的极化电荷相似，从而产生电容效应，紧密的双电层近似于平板电容器，但是，由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离更小得多，因而具有比普通电容器更大的容量。双电层电容器没有传统的电介质使绝缘体隔开。
双电层电容器具有远高于电池的功率密度。
因此，虽然现有的双电层电容器的能量密度是1/10的传统电池，但其功率密度是后者的10至100倍。它们适合于电化学电池（持续的能量释放），静电电容器 （瞬间能量释放）之间的应用。



缺点

能量密度低于电化学电池
介质吸收效应；
高自放电 - 大大高于电化学电池。
工作电压低
非常低的内部电阻允许极快速放电，有发生电火花的危险。



优点：

寿命长，
每周期的成本低；
可逆性好；
充电和放电率高；
非常低的内部电阻（ESR）和高周期效率（95％以上）
高输出功率；
比功率高。根据ITS（戴维斯，加利福尼亚交通研究学院）的测试结果，双电层电容器的功率可超过6千瓦/千克，95％的效率
提高了安全性，无腐蚀性的电解质