Visaptveroša superkondensatoru principu, raksturlielumu un lietojumu analīze jaunās enerģijas transportlīdzekļos

Pašlaik galvenās globālās enerģijas uzglabāšanas tehnoloģijas galvenokārt tiek iedalītas divās kategorijās: fiziskā enerģijas uzglabāšana un elektroķīmiskā enerģijas uzglabāšana. Superkondensatoriem kā jaunai tehnoloģijai fiziskās enerģijas uzglabāšanas jomā ir ne tikai lieliskas komercializācijas perspektīvas, bet arī tie kalpo kā būtisks veiktspējas papildinājums tradicionālajām elektroķīmiskās enerģijas uzglabāšanas tehnoloģijām. Uz pieaugošās globālās enerģētikas krīzes fona šī jaunā enerģijas uzglabāšanas tehnoloģija kļūst par nozares pētniecības un izstrādes pamatvirzienu, pakāpeniski aizpildot pielietojuma nepilnības, kuras nevar novērst tradicionālās ķīmiskās baterijas. Akumulatora kopnes josla kā superkondensatoru sistēmas galvenā strāvas pārvades sastāvdaļa tieši nosaka superkondensatora augstas strāvas uzlādes un izlādes efektivitāti tā vadītspējas dēļ.

Lai gan tradicionālās ķīmiskās baterijas ir plaši izmantotas plaša patēriņa elektronikā un rūpnieciskajā enerģijas uzglabāšanā, tām ir raksturīga zema izlādes strāva un īss darbības laiks, padarot tos pilnīgi nepiemērotus lielas -jaudas, ilga{1}}cikla darbības prasībām. Tādās jomās kā jauni enerģijas transportlīdzekļi, kur jaudas veiktspēja ir ārkārtīgi svarīga, tradicionālo akumulatoru veiktspējas ierobežojumi tiek vēl vairāk palielināti. Jaunu enerģijas uzglabāšanas ierīču izstrāde, kas pielāgotas augstas veiktspējas scenārijiem, ir kļuvusi par neizbēgamu tendenci mūsdienu enerģijas uzglabāšanas tehnoloģiju attīstībā, un superkondensatori ir strauji attīstījušies uz šīs nozares fona. Strāvas kopne ir galvenā superkondensatora moduļa sastāvdaļa, kas nodrošina lielu strāvu savākšanu un sadali, efektīvi samazinot līnijas zudumus lielas-strāvas pārvades laikā.

Superkondensatori, kas pazīstami arī kā elektroķīmiskie kondensatori, tiek atzīti par elektroķīmiskās enerģijas uzkrāšanas ierīcēm ar augstu{0}}potenciālu, kas atrodas starp parastajiem fiziskajiem kondensatoriem un tradicionālajām ķīmiskajām baterijām. Pamatojoties uz atšķirībām enerģijas uzkrāšanas principos, tos var iedalīt divos galvenajos tehniskajos veidos. Pirmais veids ir divslāņu superkondensators, kas balstās uz kontakta saskarni starp elektrodu un elektrolītu, lai veidotu stabilu dubultā-lādiņa struktūru cietā-šķidruma saskarnē, tieši uzglabājot enerģiju elektroda-elektrolīta saskarnē. Viss enerģijas uzglabāšanas process gandrīz neietver ķīmiskas reakcijas, un tam ir ārkārtīgi augsta cikla stabilitāte. BusBar Systems nodrošina pilnīgu augstas-strāvas pārvades tīklu superkondensatoru moduļiem, nodrošinot zemas pretestības elektriskos savienojumus starp vairākiem atsevišķiem kondensatoriem un nodrošinot nemainīgu uzlādes un izlādes veiktspēju visā modulī.

Salīdzinot ar tradicionālajām enerģijas uzglabāšanas ierīcēm, superkondensatoru galvenā priekšrocība vispirms ir to kapacitāte. Izmantojot unikālos divslāņu struktūras enerģijas uzkrāšanas principus un Faradeja efektu, tāda paša tilpuma superkondensatoriem ir 2000–6000 reižu lielāka kapacitāte nekā parastajiem fiziskajiem kondensatoriem. Šī izcilā kapacitāte pilnībā apmierina īstermiņa-lielas-enerģijas uzglabāšanas vajadzības pēc liela-jaudas-patēriņa scenārijiem, aizpildot veiktspējas atšķirības starp tradicionālajiem kondensatoriem un akumulatoriem. Automotive Busbar ir veikta rūpīga{10}automobiļu kvalitātes uzticamības pārbaude, saglabājot stabilu vadītspēju visā jaunu enerģijas transportlīdzekļu dzīves ciklā, nepalielinot kontaktu pretestību.

Otra galvenā superkondensatoru priekšrocība ir to ārkārtīgi lielais jaudas blīvums. To līdzvērtīgā sērijas pretestība ir ārkārtīgi zema, kas nodrošina ātru uzlādes uzglabāšanu un atbrīvošanu. Jaudas blīvums var sasniegt vairāk nekā desmit reizes lielāku par parastajiem kondensatoriem, kas ļauj ļoti īsā laikā izvadīt milzīgas momentānas strāvas. Tas lieliski atbilst jaunu enerģijas transportlīdzekļu ātrajiem paātrinājuma un enerģijas atgūšanas procesiem, kuriem nepieciešama momentāna liela strāva, ievērojami optimizējot transportlīdzekļa dinamisko reakciju. Kopņu izolācijas ir izgatavotas no īpašiem materiāliem ar augstu temperatūras pretestību un augstu izolācijas līmeni, tādējādi efektīvi novēršot drošības apdraudējumus, piemēram, īssavienojumus un šļūdes, kas var rasties lielas-strāvas uzlādes un superkondensatoru izlādes laikā.

Papildus priekšrocībām superkondensatori var lepoties ar ātru uzlādes un izlādes ātrumu un ārkārtīgi ilgu cikla mūžu. Viss uzlādes un izlādes process praktiski neietver nekādas destruktīvas ķīmiskas reakcijas, kā rezultātā tiek nodrošināta izcila sistēmas stabilitāte. Uzlādes -izlādes ciklu skaits var sasniegt simtiem tūkstošu, ievērojami pārsniedzot parasto ķīmisko akumulatoru un tradicionālo kondensatoru skaitu gan ekspluatācijas laikā, gan ilgā-uzglabāšanas laikā. Tiem gandrīz nav nepieciešama apkope, ievērojami samazinot enerģijas uzglabāšanas sistēmu kopējās dzīves cikla izmaksas. IGBT kopnes nodrošina zemas pretestības savienojumus starp superkondensatoriem un iebūvētajiem IGBT moduļiem, vēl vairāk samazinot siltuma zudumus lielas-strāvas pārvades laikā un uzlabojot kopējo sistēmas energoefektivitāti.

Tomēr superkondensatoriem ir arī raksturīgi ierobežojumi. To enerģijas blīvums ir ievērojami zemāks nekā tradicionālajiem litija{1}}jonu akumulatoriem, tāpēc tie nav piemēroti kā galvenais elektrisko transportlīdzekļu dzinējspēks, lai nodrošinātu lielus braukšanas attālumus. Pašlaik tos galvenokārt izmanto kā papildu barošanas avotus hibrīdautomobiļos, kas darbojas kopā ar galveno strāvas akumulatoru, lai nodrošinātu tūlītēju augstas -strāvas atbalstu. Šis ierobežojums ierobežo liela mēroga{5}} superkondensatoru neatkarīgu pielietojumu jauno enerģijas transportlīdzekļu nozarē. Nozare pašlaik plaši izmanto hibrīda enerģijas uzkrāšanas risinājumu, kas apvieno superkondensatorus un litija baterijas, lai apmierinātu gan augstas jaudas, gan augsta enerģijas blīvuma prasības. EV laminētajās kopnēs tiek izmantota īpaša daudzslāņu salikta struktūra, kas var ievērojami samazināt superkondensatora augstas-strāvas cilpas parazitāro induktivitāti un vēl vairāk optimizēt uzlādes un izlādes dinamiskās reakcijas ātrumu.