超級電容詳細講解大全(汽車領(lǐng)域)

       汽車領(lǐng)域：適用于啟停、安全冗余電源等場景，助力汽車性能、安全雙提升。

       汽車領(lǐng)域內(nèi)，超級電容憑借高功率密度、高安全性、使用壽命長、寬溫域等特性， 可在 12V 電氣系統(tǒng)下被用作主電源、安全冗余電源，在 48V 電氣系統(tǒng)下被用作線控電 源，在 HEV 車型中被用作主電池電芯，助力汽車性能、安全雙提升。

       1）12V 主電源：替代鉛蓄電池，實現(xiàn)汽車高功率啟動、制動能量回收、電壓穩(wěn)定。

       12V 電氣系統(tǒng)下，通常采用鉛蓄電池作為 12V 電源，用于汽油機、柴油機的啟動， 但鉛蓄電池存在生產(chǎn)及回收環(huán)節(jié)污染、充放電速度慢、暫態(tài)功率響應(yīng)能力較差等問題， 環(huán)保政策方面，全球限鉛令以歐洲為重心，汽車 12V 鉛蓄電池被替代趨勢凸顯；使用性 能方面，使用鉛蓄電池可能在汽車起步、剎車、加減速、爬坡、顛簸等復(fù)雜工況下，產(chǎn) 生暫態(tài)功率不易被蓄電池吸收，母線電壓波動頻繁，因此影響車輛電能質(zhì)量等問題。以 超級電容替代鉛蓄電池作為 12V 主電源，能夠高質(zhì)量實現(xiàn)汽車高功率啟動、制動能量回收、電壓穩(wěn)定三大功能。

       2）12V 安全冗余電源：受益于智能駕駛滲透對電氣設(shè)備安全要求提升。

       超級電容同時可用作激光雷達、域控制器、電控轉(zhuǎn)向、電控制動、智能座艙、電動 門鎖等關(guān)鍵電子電氣設(shè)備的安全冗余電源，減少因為電子器件失效造成的交通事故和降 低潛在召回風(fēng)險。2011 年發(fā)布的 ISO 26262 即強調(diào)通過開發(fā)階段的測試及驗證，來保證 安全相關(guān)的電子產(chǎn)品的功能性失效不會造成危險，未來伴隨自動駕駛等級提升、汽車電 動化升級，超級電容有望實現(xiàn)在車用安全冗余電源領(lǐng)域的滲透。

      3）48V 線控電源：線控底盤加速滲透，超級電容適配其大功率需求

      逐步升級的自動駕駛需求要求汽車底盤執(zhí)行層能夠按照決策層指令進行精確執(zhí)行， 底盤線控化是以電信號傳遞取代傳統(tǒng)機械連接的操縱技術(shù)，是 L2+以上自動駕駛實現(xiàn)執(zhí)行層響應(yīng)速度、精度提升的關(guān)鍵技術(shù)。線控底盤包括線控轉(zhuǎn)向、線控制動、線控換擋、 線控油門和線控懸架五大核心系統(tǒng)，其中，線控油門技術(shù)已較成熟，線控制動、線控轉(zhuǎn)向、線控懸架的滲透率開始快速提升。 線控系統(tǒng)的執(zhí)行器主要是大功率的電動機、伺服電機，例如，單個轉(zhuǎn)向電動機的功率范圍在 550~800W，電機盤式制動器的功率可達 1000W，因此需應(yīng)用 48V 供電系統(tǒng)， 通過提高供電電壓來滿足大功率需求。超級電容可用作 48V 線控電源，憑借高功率密度、長壽命、寬溫域、響應(yīng)速度快的優(yōu)質(zhì)性能，保證線控系統(tǒng)的安全、可靠運行。

      4）HEV 電芯：超級電容適配 HEV 主電源高功率、長循環(huán)壽命需求

      HEV 電池只接受汽車自身動力系統(tǒng)的發(fā)電或動能回收帶來的能量，無法從外部獲 得電能，因此 HEV 車型電池容量較小，通常在 0.8~2.1kWh，采用功率型電芯以滿足快 充快放要求，對電芯能量密度要求不高，但對電池循環(huán)壽命、充放電次數(shù)有較高要求。 目前 HEV 主電源的兩大主流路線為三元鋰電池、鎳氫電池，現(xiàn)行技術(shù)路線存在能量超配、功率不足的問題，超級電容高功率密度、耐低溫、長壽命的優(yōu)良特性則與 HEV 應(yīng) 用高度適配，有望成為 HEV 主電源的新選擇。

       新能源汽車處于市場滲透階段，購車成本較高、充電樁建設(shè)不完善都是一定程度上 阻礙純電動汽車滲透的因素，根據(jù)工信部預(yù)測，至 2030 年我國汽車保有量中燃油車將 依然占據(jù) 80%份額，而 HEV 作為替代傳統(tǒng)燃油車的車型，目前已憑借減排優(yōu)勢成功吸 引了眾多消費者與汽車廠商的消費與布局，根據(jù) GGII 數(shù)據(jù)，2022 年上半年國內(nèi) HEV 節(jié) 能乘用車銷量合計約 37.1 萬輛，同比增長 50%，對應(yīng)配套的電池裝機量約 0.54GWh， 同比增長 64%，伴隨節(jié)能減排政策的持續(xù)推進，未來 HEV 市場有望延續(xù)增長，為超級 電容在 HEV 主電源領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造增量空間。

       應(yīng)用端，超級電容汽車啟停解決方案陸續(xù)上車。早在 2014 年Maxwell即披露，其 超級電容產(chǎn)品已配置到超過 100 萬輛乘用車上，如雪鐵龍 C4、標致 308 等，后續(xù)也有 凱迪拉克、奧迪、大眾、寶馬等多車型應(yīng)用。國內(nèi)市場方面，2019 年 4 月國內(nèi)首個搭載 超級電容的乘用車量產(chǎn)車型紅旗 H5 正式上市，根據(jù)烯晶碳能，其車規(guī)級超級電容已在 紅旗 H5/H9、Volvo-XC40 等品牌車型實現(xiàn)批量化應(yīng)用，截至 2021 年底已批量供貨累計 300 萬只單體，配套近 10 萬輛車，截至 2022 年 6 月烯晶碳能已經(jīng)收到汽車用超級電容 定點項目超 20 億元。