超级电容技术在现代有轨电车混合动力技术中的发展趋势

超级电容是为了满足车辆能量和功率实时变化要求而提出的一种能量存储装置，它是一种电化学电容，兼具电池和传统物理电容的优点。其充放电过程高度可逆，可进行高效率（0.85～0.98）的快速（s级）充放电，具有比功率高、循环寿命长、充放电时间短、免维护等优势，因此成为理想的车辆电源之一。

前几年，由于超级电容的比能量过低，放电时间太短，难以应用到车辆领域。而随着超级电容技术的迅速发展，目前已成为车辆、轨道交通领域研究和应用的新热点。超级电容不仅适合用作车辆发动机起动、动力转向等子系统的辅助能源，而且还可以与锂电池、镍氢电池、燃料电池等结合用作车辆、轨道交通的辅助能源，可以满足车辆对功率的要求，减少车辆对动力电池大电流放电的要求，从而减少动力电池体积并提高电池寿命，弥补燃料电池比功率不足的缺陷，最大限度地回收制动能量等。

目前，美国、欧洲和日本都在积极开展车辆用超级电容的研究开发工作，并越来越多地将其应用到电动车辆上。

目前，在该技术领域中处于领先地位的国家有俄罗斯、日本、德国和美国。俄罗斯专注于电容车技术和电动车制动能量回收的研究，取得了显著的发展。其起动型超级电容器的比功率已达到3000W/kg，循环寿命在10万次以上，领先于其他国家。在俄罗斯，曾有使用950kg超级电容驱动载客50人的电动巴士，其续驶里程可达8～10km。

在德国巴伐利亚州政府的支持下，MAN和Siemens、EPSOS公司合作建立了欧洲第一辆采用柴油-电驱动和双层电容器作为大功率储能装置的城市公交车。与常规柴油机驱动的车辆相比，燃料消耗减少10%～15%，而且舒适性提高，噪声和污染减少。

日本是将超级电容器应用于混合动力车辆的先驱，超级电容器是近年来日本车辆动力系统开发中的重要领域之一。本田的FCX燃料电池—超级电容混合动力车辆是世界上最早实现商品化的燃料电池车辆，该车已于2002年在日本和美国加州上市；日产公司于2002年6月生产了安装有柴油机、电动机和超级电容的并联混合动力货车，此外还推出了天然气—超级电容混合动力车辆，该车的经济性是原来传统天然气车辆的2～4倍；日本富士重工推出的车辆已经使用了日立机电制作的锂离子动力电池和松下电器制作的储能电容器的联用装置。

国内以超级电容作为车辆储能系统的研究也取得了一系列成果。2004年7月，我国首部“电容蓄能变频驱动式无轨电车”在上海张江投入试运行，该公交车利用超级电容比功率大和公共交通定点停车的特点，当电车停靠站时在30s内快速充电，充电后就可持续提供电能，车速可达44km/h。哈尔滨工业大学和巨容集团研制的超级电容器电动公交车，可容纳50名乘客，最高速度20km/h。2010年上海世博会期间，在世博园内也运行了采用超级电容器驱动的电动客车。(www.xing528.com)

在纯电动车辆和混合动力电动车辆上采用超级电容—动力电池复合电源系统被认为是解决未来电动车辆动力问题的最佳途径之一。随着对车辆用超级电容的进一步研究和开发，超级电容—动力电池复合电源系统在满足性能和成本要求上更具有实用性，市场前景更广阔。

由于看好超级电容器的应用，我国一些企业也开始积极涉足这一领域，并已经具备了一定的技术实力和产业化能力，与发达国家的差距日益缩小。目前国内从事大容量超级电容器研发的企业有50多家，实现规模生产并达到应用水平的厂家有10多家，其中技术水平较高、产品应用较广的企业包括哈尔滨巨容、上海奥威、北京集星、北京合纵汇能、锦州百纳等企业。在车辆市场需求迅速增长的强力推动下，国内现有的超级电容器生产企业正积极融资扩产，国际超级电容器生产企业也把战略投资的目标锁定中国，进入我国市场的外资品牌主要有美国Maxwell、韩国Ness等。

在新能源车辆领域，有极电容器主要应用在混合动力车辆上，无极电容器主要应用在纯电动车辆。在超级电容器车辆产量未达到批量的情况下，很多研发单位都倾向使用美国Maxwell生产的超级电容器，Maxwell的有极电容器占我国70%～80%的市场份额。

在无极电容器市场，我国自主品牌产品的市场占有率在90%左右。目前我国在有极电容器研发领域遇到的突出问题是电容器容量指标难以实现突破；国内自主品牌企业与外资企业在超级电容器技术方面的差距，主要是单体一致性差，产品安全性和使用寿命也有待进一步提高。

由于超级电容不仅能广泛应用于新能源公交车，而且也是混合动力、纯电动等其他类型新能源车辆的重要部件，因此我国政府对超级电容的研发和推广给予一定的关注和扶持。