超级电容是什么?
阿特兹的i-ELOOP对应的储能装置不是电池,而是双层电容。双层电容是超级电容的一种。马自达为何用它,为何之前车子上没见过这种超级电容?
电容的优点是什么?
首先是充电速度超快,别管多大容量,只要电流够,一两秒搞定没问题。打个比方,如果手机电池换成电容,每天在充电器上插几秒钟就充满,这是什么感觉?其次是耐充,几十万次没问题,而且能量不衰减。几十万次什么概念?按照平均水平一天冲放电20次,能用50年以上!第三是放电速度极快,或者说能够承载的功率高,这也是电池所不能比的。第四,效率高。由于是物理变化,它的能量转换效率远非化学变化的电池可比。
看起来十分完美对吗?但普通的电容有个致命缺点:容量极小。这从它常用的单位微法就能看出来。1微法只有1法拉的百万分之一。而1法拉有多少电?0.638毫安时而已。我们常见的五号充电电池多少毫安时?2500毫安时不算高的。折算一下,相当于一个五号充电电池的电能,与40万个一万微法的电容相当。这样的电容显然不能为车辆储能。
超级电容与普通电容截然不同,它通过极化电解质来实现储能,但同时与电容一样属于物理变化而非电池那样的化学变化。这个有趣的原理,使得它的特性介于电容和电池之间,或者说集合了二者的优点。它在充放电速度、耐冲性和放电特性上与电容完全一样,同时容量却有了质的提升。以目前研发的情况看,其比能量已能达到铅蓄电池的水平。
这样一来,超级电容就有具备了被应用在车用储能上的可能。结合阿特兹的i-ELOOP,我们不妨具体看看它的优势所在。
在收油或踩刹车的过程中,特制的发电机可以产生足够大的电能在几秒钟之内就将这个超级电容充满。然后在加速过程中,发电机不工作,超级电容为所有的电气系统提供电能。如果超级电容用完了还没有充电机会(例如一直加油),蓄电池还能协同工作。然后只要又一次几秒钟的收油机会,超级电容又会立刻“吃饱”。此时它除了给电气系统供电以外,还能慢慢释放电能为蓄电池充电。如此二者协调搭配,可以做到完全无需用发动机正常工作的能量来发电,实现最理想的能量回收。从官方说法来看,这套系统能实现10%的油耗降低。而宝马对于其制动能量回收系统给出的数据是3%。虽然有标准差异,但也折射出两种技术的节能率是不一样的。
或许有人问:既然超级电容比能量接近蓄电池,而且有这么神,为何还要蓄电池,岂不多此一举?这就不得不提到超级电容的缺点——自放电速度比电池快得多,通俗的说就是“存不住电”。如果不用蓄电池,只怕车停个几天就打不着火了。