超级电容详细讲解大全(汽车领域)

超级电容详细讲解大全(汽车领域)

       汽车领域：适用于启停、安全冗余电源等场景，助力汽车性能、安全双提升。

       汽车领域内，超级电容凭借高功率密度、高安全性、使用寿命长、宽温域等特性， 可在 12V 电气系统下被用作主电源、安全冗余电源，在 48V 电气系统下被用作线控电 源，在 HEV 车型中被用作主电池电芯，助力汽车性能、安全双提升。

       1）12V 主电源：替代铅蓄电池，实现汽车高功率启动、制动能量回收、电压稳定。

       12V 电气系统下，通常采用铅蓄电池作为 12V 电源，用于汽油机、柴油机的启动， 但铅蓄电池存在生产及回收环节污染、充放电速度慢、暂态功率响应能力较差等问题， 环保政策方面，全球限铅令以欧洲为重心，汽车 12V 铅蓄电池被替代趋势凸显；使用性 能方面，使用铅蓄电池可能在汽车起步、刹车、加减速、爬坡、颠簸等复杂工况下，产 生暂态功率不易被蓄电池吸收，母线电压波动频繁，因此影响车辆电能质量等问题。以 超级电容替代铅蓄电池作为 12V 主电源，能够高质量实现汽车高功率启动、制动能量回收、电压稳定三大功能。

       2）12V 安全冗余电源：受益于智能驾驶渗透对电气设备安全要求提升。

       超级电容同时可用作激光雷达、域控制器、电控转向、电控制动、智能座舱、电动 门锁等关键电子电气设备的安全冗余电源，减少因为电子器件失效造成的交通事故和降 低潜在召回风险。2011 年发布的 ISO 26262 即强调通过开发阶段的测试及验证，来保证 安全相关的电子产品的功能性失效不会造成危险，未来伴随自动驾驶等级提升、汽车电 动化升级，超级电容有望实现在车用安全冗余电源领域的渗透。

      3）48V 线控电源：线控底盘加速渗透，超级电容适配其大功率需求

      逐步升级的自动驾驶需求要求汽车底盘执行层能够按照决策层指令进行精确执行， 底盘线控化是以电信号传递取代传统机械连接的操纵技术，是 L2+以上自动驾驶实现执行层响应速度、精度提升的关键技术。线控底盘包括线控转向、线控制动、线控换挡、 线控油门和线控悬架五大核心系统，其中，线控油门技术已较成熟，线控制动、线控转向、线控悬架的渗透率开始快速提升。 线控系统的执行器主要是大功率的电动机、伺服电机，例如，单个转向电动机的功率范围在 550~800W，电机盘式制动器的功率可达 1000W，因此需应用 48V 供电系统， 通过提高供电电压来满足大功率需求。超级电容可用作 48V 线控电源，凭借高功率密度、长寿命、宽温域、响应速度快的优质性能，保证线控系统的安全、可靠运行。

      4）HEV 电芯：超级电容适配 HEV 主电源高功率、长循环寿命需求

      HEV 电池只接受汽车自身动力系统的发电或动能回收带来的能量，无法从外部获 得电能，因此 HEV 车型电池容量较小，通常在 0.8~2.1kWh，采用功率型电芯以满足快 充快放要求，对电芯能量密度要求不高，但对电池循环寿命、充放电次数有较高要求。 目前 HEV 主电源的两大主流路线为三元锂电池、镍氢电池，现行技术路线存在能量超配、功率不足的问题，超级电容高功率密度、耐低温、长寿命的优良特性则与 HEV 应 用高度适配，有望成为 HEV 主电源的新选择。

       新能源汽车处于市场渗透阶段，购车成本较高、充电桩建设不完善都是一定程度上 阻碍纯电动汽车渗透的因素，根据工信部预测，至 2030 年我国汽车保有量中燃油车将 依然占据 80%份额，而 HEV 作为替代传统燃油车的车型，目前已凭借减排优势成功吸 引了众多消费者与汽车厂商的消费与布局，根据 GGII 数据，2022 年上半年国内 HEV 节 能乘用车销量合计约 37.1 万辆，同比增长 50%，对应配套的电池装机量约 0.54GWh， 同比增长 64%，伴随节能减排政策的持续推进，未来 HEV 市场有望延续增长，为超级 电容在 HEV 主电源领域的应用创造增量空间。

       应用端，超级电容汽车启停解决方案陆续上车。早在 2014 年Maxwell即披露，其 超级电容产品已配置到超过 100 万辆乘用车上，如雪铁龙 C4、标致 308 等，后续也有 凯迪拉克、奥迪、大众、宝马等多车型应用。国内市场方面，2019 年 4 月国内首个搭载 超级电容的乘用车量产车型红旗 H5 正式上市，根据烯晶碳能，其车规级超级电容已在 红旗 H5/H9、Volvo-XC40 等品牌车型实现批量化应用，截至 2021 年底已批量供货累计 300 万只单体，配套近 10 万辆车，截至 2022 年 6 月烯晶碳能已经收到汽车用超级电容 定点项目超 20 亿元。