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1、第13届中国电动车辆学术年会 超级电容公交车示范线研究 汇报人：华黎,上海奥威科技开发有限公司 Shanghai Aowei Technology Development Co., Ltd. 2007年11月,目 录,一、车用超级电容器的发展 二、超级电容车应用示范线 三、超级电容车与世博交通,各种储能装置的适用范围,一、车用超级电容器的发展,超级电容器特点及性能：（国际上新兴的储能器件行业） (1）充电速度快。充电10秒10分钟； (2）循环寿命长。充放电次数可达550万次 (3）转换效率高。 (4）功率密度大。500W/KG1000W/KG，相当电池的510倍； (5）可能量回收。没有污染
2、，节能环保； (6）安全系数高。长期使用免维护； (7）低温特性好。可在零下40的环境中工作。,一、车用超级电容器的发展,http:/ 2007年01月08日 07:56 新浪科技 据1月号美国探索杂志报道，刚刚过去的2006年，科学家在技术领域又有了许多新突破，新进展，新发明，下列七项技术因其独到的“创意”和潜力巨大的实用价值，将载入科学发展史册。,6.电容器可以取代电池 美国麻省理工学院工程师约耳斯奇达尔领导的研究人员透露，超级电容器的表面覆盖着许多碳纳米管，这些材料可以有力增加超级电容器电极的表面面积，从而使它拥有20倍能量。斯奇达尔估计，基于这项科学突破制造的装置将在不到5年的时间里和
3、消费者见面。,探索杂志评出2006年七大技术发现,产品一： 无机双电层超级电容器 EDLC with inorganic electrolyte 原理：双电层界面原理 结构：双电极板对称 产品：3.6V-9V,0.047F-4.7F 主要应用：微型计算机、 存储器等的后备电源。,国内产品介绍 Patented Products and Their Applications,产品二： 有机双电层超级电容器 EDLC with organic electrolyte 原理：界面双电层原理 结构：双极板对称 产品：2.5V2.7V；0.22F3500F 主要应用：动力器件的驱动电源, 太阳能系统的储
4、能电源。,国内产品介绍 Patented Products and Their Applications,产品三：无机混合型超级电容器 Inorganic Hybrid Ultracapacitor 原理：正极法拉第电容，负极双电层 Principle：Anode Farad UC，Cathode EDLC 结构：非对称双极板 Structure：Asymmetric Bipolar Plate 产品：额定电压Rated Voltage:1.5Vh或1.6V 静电容量Capacitance: 3000F100000F 比能量Specific Energy: 3-10Wh/kg 比功率Speci
5、fic Power: 500-1000W/kg 主要应用：各种车辆大功率牵引动力 High Power Traction Power for Vehicle,国内产品介绍 Patented Products and Their Applications,关键技术与主要研究内容,总体思路（技术路线） 超级电容器储能公式为：,产品四:车用牵引型超级电容器 Tractor Ultracapacitor for Vehicles 特点：Features 比能量高High Specific Energy, 10wh/kg 寿命Cycle Life 20,000 应用领域：Application 公交电车
6、牵引 Public E.V.Traction 小型电动车 Minitype E.V. 重型机械辅助 Heavy mechanical aid 太阳能、风能供电系统 Solar/Wind Energy Storage Device,国内产品介绍 Patented Products and Their Applications,产品五:车用启动型超级电容器 Starter Ultracapacitor for Vehicle 特点 Features: 比功率高High Specific Power, 1000w/kg 寿命 Cycle Life 100,000 应用领域 Application：
7、车辆低温启动 Engine-Starting under Low Temperature 混合动力车辅助电源 Accessory Power Supply for Hybrid Car 瞬时提供大功率 Instantaneous High Power Provider,国内产品介绍 Patented Products and Their Applications,车用超级电容器,车用超级电容器,国外产品应用事例,国外研究状况： 1950年代开始相关研究，政府和企业非常重视； 技术现状：有机体系为主,单体容量3000F, 应用领域：电动汽车、电力补偿、军事装备、储能装置等 知名厂家：美国的Max
8、well、韩国的Ness，俄罗斯的ESMA、瑞士的Montena等,超级电容器属于节能环保储能电源领域，,国外产品应用事例,德国超级电容公交样车,意大利超级电容公交样车,俄罗斯的超级电容电动巴士样车,国外产品应用事例,瑞士的超级电容电动样车及车载电容,瑞典 斯堪尼亚汽车公司,国外产品应用事例,福斯洛 .基佩(Vossloh Kiepe)公司,到2015年,混合动力轿车将会占据80%的市场份额-Booz Allen Hamilton,在美国,最近的预言称:到2008年混合动力轿车市场份额将会达到4-7%;如果可能的话,到2012年将达到10-15%.,日本:超级电容器被认为是混合动力系统中锂电池
9、的最佳搭档 在2012后,镍氢电池将会被锂电池取代 2006-2009年为锂电池的成长阶段 超级电容器的发展与锂电池发展阶段相对称,混合动力车辆市场发展,混合动力汽车的功能,超级电容器,电池系统,全混,纯电动,中混,提高驱动性能,节油的负载分布,动力辅助及汽车瘦身,涡轮增压,微混,起停功能,基本的汽车瘦身,制动能量回收及有效增压 起停功能,发动机与齿轮箱间配备电动机 电动机:660Nm,70kW,节油可达15%,超级电容器组件,电压高达300V 单体容量为1500F,电压2.7V 与车门集成,紧凑的设计 内阻低,大电流能力,微混,宝马高效动力,燃料电池全混,Michelin燃料电池全混轿车,关
10、键数据,30-45kW超级电容器提供14-20秒的加速动力,前轮两个电动机,最高时速,续驶里程,12秒内从0加速到100km/h,4车位轿车,高压氢气箱,燃料电池系统,超级电容,高压氧气箱,电子单元,牵引电机,高倍率动力组,汽车应用,电动水泵 电风扇 电动转向 电动A/C 等等,电动-机械阀驱动,电动涡轮/超级充电器,集成起动发电机,4轮转向,电制动,电子主动减震系统,电子转动稳定,微混奥迪,发电机,电池,超级电容器,动态能量存储,用电设备,电子转向,奥迪能量管理系统基于可变板网电压和能量回收功能,优化了,燃油消耗 客户受益 系统成本,典型超级电容组件,动力转向,D单体或者L单体(额定容量在1
11、50、350或650F) 标准或管形组件,峰值功率由超级电容器组件提供 持续的需求由发动机提供,电压功率与时间的关系,启动系统-Kromberg&Shubert,启动动力组,Kromberg设计的启动 “动力组” 包括2个BPAK0058 E015组件 动力组与起动发电机相邻近(内置的电池),优点: 提高电池寿命 减少电线,仪表及重量 减少电磁兼容性问题 减少成本,超级电容器的能量(未充电),国内外技术现状对比(车用超级电容器）,成本价格优势,国际主要生产厂家价格对比 Price Comparison with International Manufacturers,超级电容器发展趋势,超级电
12、容电池化,各种电池电容化。 无机C-C对称化向C-金属氧化物不对称化转变 有机超级电容不对称化和工作电压提高。 高能碳/电解液/隔膜的多样化。 低内阻/高容量/高功率超级电容的出现。 有机能量型超级电容器是未来发展的趋势。,超级电容公交车在上海发展,上海公交电车现状： 在近十几年里从使用高峰时的1000辆，下降到现在的477辆。 目前，公交电车共15条线路，总里程142公里，全部分布在 上海50平方公里繁华地段。 无轨电车占公交总量的2.6%,确要承担总客运量8.9%。 电车整流站24个都在闹市区，由于减少了部分电车，整流站利用率仅40%。 无轨电车的运行模式与城市公共交通以及城市建设的发展存
13、在比较突出的矛盾。改变现状势在必行。,二、超级电容车应用示范线,超级电容公交车在上海发展,在上海市科委和上海市交通局的支持下，用产、学、研结合模式对新型电容电车进行了开发。 目标：实现无轨电车的脱线运行，减少架空网线给城市造成的视觉污染，同时提高无轨电车的机动性，避免交通阻塞现象的发生，使上海市的交通更顺畅。,二、超级电容车应用示范线,2002年技改成功了我国第一辆电容变频驱动技术平台无轨电车。2002年5月28日至2003年1月5日对166号电车改装，实现18路淮海路站至新疆路之间的脱线运行。,二、超级电容车应用示范线,2003年研制成功了我国第一辆电容蓄能变频驱动空调无轨电车,二、超级电容
14、车应用示范线,2004年在张江建立了全世界第一条超级电容公交车试验线，全线脱线运行模式的超级电容公交车和充电系统开始运行。,二、超级电容车应用示范线,2004年7月19日电容蓄能变频驱动电车研制与应用通过科技成果鉴定。,二、超级电容车应用示范线,超级电容公交车试验成功打开了电动公交向城市公共交通运行系统发展的空间。该系统在张江运行历时两年多，运行里程近五万公里，安全性、可靠性、经济性都达到了设计要求，为电容公交车成功应用和全面推广奠定了基础。,二、超级电容车应用示范线,二、超级电容车应用示范线,第一阶段：电容公交车系统示范推广应用,2005年11月为上海国际工业博览会提供展览、服务用车三辆，开
15、通了工博会电容公交车展示、客运的穿梭巴士线，运营了五万公里，运客25万人次，顺利地完成了第一阶段的任务。,磁浮线,新国际博览中心,第二阶段：电容公交车系统商业示范运行,研制10辆新型电容公交车，改造利用原有的无轨电车供电系统，建设十座快速景观充电候车站。 2006年8月28日开通11路电容公交老城厢内环线，开始了超级电容电动公交线商业化运行。,二、超级电容车应用示范线,2006年8月28日-2007年10月28日，每天营运16小时，已累计运行超过40万公里，营运收入408万元。,二、超级电容车应用示范线,电容公交车主要车辆参数如下： 车长： 11420mm 车宽： 2500mm 车高： 338
16、0mm 座位： 41座 一级踏步离地高空载： 380mm 最大总质量： 16,000kg 最高车速： 50km/h 起步加速度： 1.2 m/s2 电制动方式： 动能再生回收， 恒转矩制动 最大爬坡度： 12% 连续行驶里程： 5km 充电时间 ：2 min充电电流200A 电空调： 15千瓦 中央润滑系统： 24点,实际测试的主要技术参数如下： 充电时间：0.52.0分钟 满载（16吨）续驶里程：3km （起始电压580V，终止电压390V） 空载（12.5吨）续驶里程：9.81km（试验工况下） 最大储存能量：4.8kwh 满载最高车速：52km/h 最大能量回收率：40%,二、超级电容车应用示范线,在上海如果每天有1000个公交营运班次使用电容公交车，那么，每年可以将有损环境的制动能量，转换生产电能823.87万度，节煤2818吨。,节能效果,二、超级电容车应用示范线,二、超级电容车应用示范线,本项目拓展性目标 上海城区无轨电车改为电容电车线路11路(外)26路20路 目前上海15条线路、477辆车，182公里。 改为电容电车线路，去架空网线。 本项目延伸性目标 上海城区原电车改汽车公交线路改为电容电车方案； 上海新城区新公交线路建成电容电车线路方案研究； 上海“世博交通”的越江线、浦明线的方案研究。 ,
