超級電容詳細講解大全(汽車領域)

超級電容詳細講解大全(汽車領域)

       汽車領域：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。

       汽車領域內，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 電氣系統下被用作主電源、安全冗余電源，在 48V 電氣系統下被用作線控電 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，實現汽車高功率啟動、制動能量回收、電壓穩定。

       12V 電氣系統下，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及回收環節污染、充放電速度慢、暫態功率響應能力較差等問題， 環保政策方面，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、顛簸等復雜工況下，產 生暫態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，能夠高質量實現汽車高功率啟動、制動能量回收、電壓穩定三大功能。

       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、電控轉向、電控制動、智能座艙、電動 門鎖等關鍵電子電氣設備的安全冗余電源，減少因為電子器件失效造成的交通事故和降 低潛在召回風險。2011 年發布的 ISO 26262 即強調通過開發階段的測試及驗證，來保證 安全相關的電子產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，超級電容有望實現在車用安全冗余電源領域的滲透。

      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行層能夠按照決策層指令進行精確執行， 底盤線控化是以電信號傳遞取代傳統機械連接的操縱技術，是 L2+以上自動駕駛實現執行層響應速度、精度提升的關鍵技術。線控底盤包括線控轉向、線控制動、線控換擋、 線控油門和線控懸架五大核心系統，其中，線控油門技術已較成熟，線控制動、線控轉向、線控懸架的滲透率開始快速提升。 線控系統的執行器主要是大功率的電動機、伺服電機，例如，單個轉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，因此需應用 48V 供電系統， 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、響應速度快的優質性能，保證線控系統的安全、可靠運行。

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

      HEV 電池只接受汽車自身動力系統的發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，但對電池循環壽命、充放電次數有較高要求。 目前 HEV 主電源的兩大主流路線為三元鋰電池、鎳氫電池，現行技術路線存在能量超配、功率不足的問題，超級電容高功率密度、耐低溫、長壽命的優良特性則與 HEV 應 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、充電樁建設不完善都是一定程度上 阻礙純電動汽車滲透的因素，根據工信部預測，至 2030 年我國汽車保有量中燃油車將 依然占據 80%份額，而 HEV 作為替代傳統燃油車的車型，目前已憑借減排優勢成功吸 引了眾多消費者與汽車廠商的消費與布局，根據 GGII 數據，2022 年上半年國內 HEV 節 能乘用車銷量合計約 37.1 萬輛，同比增長 50%，對應配套的電池裝機量約 0.54GWh， 同比增長 64%，伴隨節能減排政策的持續推進，未來 HEV 市場有望延續增長，為超級 電容在 HEV 主電源領域的應用創造增量空間。

       應用端，超級電容汽車啟停解決方案陸續上車。早在 2014 年Maxwell即披露，其 超級電容產品已配置到超過 100 萬輛乘用車上，如雪鐵龍 C4、標致 308 等，后續也有 凱迪拉克、奧迪、大眾、寶馬等多車型應用。國內市場方面，2019 年 4 月國內首個搭載 超級電容的乘用車量產車型紅旗 H5 正式上市，根據烯晶碳能，其車規級超級電容已在 紅旗 H5/H9、Volvo-XC40 等品牌車型實現批量化應用，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 月烯晶碳能已經收到汽車用超級電容 定點項目超 20 億元。