韓國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種石墨烯超級(jí)電容,能有效解決當(dāng)前電動(dòng)汽車車載電池續(xù)航里程的瓶頸。
目前大多數(shù)電動(dòng)車使用的鋰電池有價(jià)格較高、需要經(jīng)常充電及充電過程緩慢等諸多局限。在理論上,石墨烯超級(jí)電容能比鋰電池儲(chǔ)存更多的電量。科學(xué)家成功將足量的石墨烯制成一個(gè)超級(jí)電容,能夠儲(chǔ)存和鋰電池一樣的電量并且將充電耗時(shí)壓縮到4 min以下。
該技術(shù)很可能使超級(jí)電容在未來替代鋰電池,而該技術(shù)的下一階段就是量產(chǎn)和投入商用。
Hyperdrive Innovation公司與OXIS能源公司共同宣布開展了一項(xiàng)專門研發(fā)超低溫鋰硫電池的項(xiàng)目。OXIS能源公司將為鋰硫電池研發(fā)推出一種可以在超低溫情況下工作的電解質(zhì);Hyperdrive Innovation公司將研發(fā)推出一款與化學(xué)不可知論相關(guān)的電池管理系統(tǒng)及全新電池封裝技術(shù),同時(shí)電池管理系統(tǒng)和電池封裝技術(shù)還可兼容甚至超越目前的鉛酸電池解決方案。
OXIS能源公司研發(fā)的鋰硫電池能量密度可達(dá)到300 W·h/kg,比鋰離子電池要高出很多。Hyperdrive Innovation公司采用自主研發(fā)的電池管理系統(tǒng)技術(shù),為電池提供一種自動(dòng)電量平衡,同時(shí)還可以監(jiān)測(cè)電池的健康狀態(tài)并提供相應(yīng)的保護(hù)。如果電池內(nèi)置的電量計(jì)可以為電池提供一個(gè)實(shí)時(shí)的充電狀態(tài)及健康狀態(tài)數(shù)據(jù),那么Hyperdrive電池管理系統(tǒng)就可以控制電池的充電過程并可以自動(dòng)斷開充電,從而起到安全防護(hù)的作用。
在該項(xiàng)目研發(fā)得到最終結(jié)果后,Hyperdrive Innovation公司將繼續(xù)開展中期項(xiàng)目從而最終開發(fā)出一種可以在-80℃仍可以正常工作,同時(shí)其能量密度也更高的可充電電池。
日立公司宣布,面向混合動(dòng)力車和純電動(dòng)汽車開發(fā)出了高效率與高功率的逆變器。與日立的原產(chǎn)品相比,新產(chǎn)品的電力損耗削減60%,相同體積下的電力容量擴(kuò)大了約2倍。有助于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離行駛,以及提高加速性能。
日立運(yùn)用了以前開發(fā)的SiC與GaN并行封裝技術(shù)和雙面冷卻型功率模塊技術(shù),開發(fā)出了全SiC功率模塊以及采用該模塊的HEV/EV用逆變器。為了使各SiC功率半導(dǎo)體的開關(guān)時(shí)間均等,運(yùn)用了以前開發(fā)的并行封裝技術(shù),即開發(fā)出了使接入各SiC功率半導(dǎo)體的控制信號(hào)線長(zhǎng)度相同的布線基板,使各布線的電阻特性得以均衡。由此,可以充分發(fā)揮SiC功率半導(dǎo)體的低電阻特性,擴(kuò)大了電力容量。
另外,此次開發(fā)的逆變器采用了重疊布線,使負(fù)荷電流方向互逆,并封裝在雙面冷卻型功率模塊的罐狀金屬冷卻風(fēng)扇結(jié)構(gòu)中。這樣,通過冷卻風(fēng)扇消除內(nèi)置布線形成的磁場(chǎng),降低了布線中積累的磁場(chǎng)能量。
美國萊斯大學(xué)Tour實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出一種成本更低的燃料電池催化劑解決方案。該催化劑利用激光使石墨烯與各類金屬納米顆粒結(jié)合,將結(jié)合后得到的金屬激光氧化物嵌入石墨烯本體內(nèi),該催化劑可以在電化學(xué)氧化還原反應(yīng)中保持很高的活性。此種激光石墨烯可代替昂貴的鉑而用作燃料電池催化劑。
激光石墨烯是一個(gè)表面由聚酰亞胺曝光后形成的多孔石墨烯組成的柔性膜物質(zhì)。起初,研究人員是利用聚酰亞胺薄片來制作激光石墨烯。后來,他們將硼浸入液體聚酰亞胺中來生成激光石墨烯,以此來提高其儲(chǔ)存電荷的能力,使其成為非常有效的超級(jí)電容器。
在LCV2015低碳排放車展上,吉?jiǎng)P恩展示了針對(duì)輕度混動(dòng)車(MHEV)、插電式混動(dòng)車(PHEV)及純電動(dòng)車(BEV)的新一代驅(qū)動(dòng)技術(shù)。
吉?jiǎng)P恩設(shè)計(jì)開發(fā)了2個(gè)eAxle電動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸(單速變速eAxle和兩速變速eAxle),并集成至BEV動(dòng)力總成中。單速變速eAxle驅(qū)動(dòng)軸設(shè)計(jì)搭配85 kW的電動(dòng)機(jī),位于前軸,最高轉(zhuǎn)速15 000 r/min;兩速變速eAxle位于后軸,搭配145 kW電動(dòng)機(jī),由于底盤空間緊張,吉?jiǎng)P恩將兩速變速箱的位置相對(duì)于量產(chǎn)版旋轉(zhuǎn)了120°,并為此開發(fā)了特制的機(jī)油導(dǎo)軌,保證了在全部駕駛條件下的流向換擋機(jī)構(gòu)、軸承及油封處的供油。前后2個(gè)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了全輪驅(qū)動(dòng),兩速變速箱使得低速下的扭矩更大,同時(shí)也改善了操控性。
為了促進(jìn)非公路用車型尾氣零排放目標(biāo)變成現(xiàn)實(shí),博世公司研發(fā)了燃料電池控制單元(FCCU),它能夠有效管控系統(tǒng)各零部件之間的相互作用,因此是燃料電池系統(tǒng)中最核心的部件。
控制單元綜合管理氫氣、空氣和冷卻劑的流動(dòng),第1款可批量生產(chǎn)的產(chǎn)品最早出現(xiàn)在車載可再生能量轉(zhuǎn)換器項(xiàng)目中。工程師們?cè)敿?xì)分析燃料電池系統(tǒng)數(shù)據(jù),目的在于確定各零部件尺寸設(shè)計(jì)。他們首先評(píng)估汽車應(yīng)用環(huán)境、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短及所需燃料規(guī)格等要素,然后計(jì)算出最合適的電池組尺寸、燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)輸出功率及氫氣儲(chǔ)存箱容積。在構(gòu)建系統(tǒng)的過程中,不斷優(yōu)化各零部件之間功能性相互作用。博世公司自己打造了一個(gè)專用實(shí)驗(yàn)室,測(cè)試裝置可用于評(píng)估輸出功率低于20kW的燃料電池。
滑鐵盧大學(xué)的研究人員研究出了新一代電池技術(shù),可以生產(chǎn)出穩(wěn)定的小體積,長(zhǎng)續(xù)航電池,他們使用了硅作為電池的負(fù)極材料并解決了材料弊端。
目前商業(yè)化鋰離子電池廣泛使用的負(fù)極活性材料為石墨,比容量約為360 mA·h/g?;F盧大學(xué)選擇使用的硅材料理論比容量達(dá)到了4 200 mA·h/g,是石墨的10倍以上。這意味著一輛電動(dòng)車的單次充電續(xù)航可達(dá)500 km,并且比現(xiàn)在的電動(dòng)車電池更小更輕,可以為車身減重。
為解決硅負(fù)極材料充放電體積變化極大,安全性較差的問題,研究人員研發(fā)了硅材料電極的熱處理技術(shù),可以把充電過程中的體積膨脹減小到最低,從而提高電池的表現(xiàn)和鋰離子電池循環(huán)充放電的過程。該技術(shù)創(chuàng)造了獨(dú)特結(jié)構(gòu)的硅負(fù)極。隨著電池能量容量的提升,可以把充放電循環(huán)增加到2 000次。
英國Aeristech公司正在研發(fā)一種新型電動(dòng)空壓技術(shù),應(yīng)用該技術(shù)可以讓氫燃料電池的輸出功率翻倍。不僅可以幫助汽車制造商提高車輛的整體性能,同時(shí)還可以使燃料電池的外觀尺寸更加緊湊,從而進(jìn)一步改善燃料電池的封裝工藝和整體質(zhì)量。
Aeristech公司的電動(dòng)空壓器采用一個(gè)鋁制的渦輪增壓型壓縮機(jī),同時(shí)該壓縮機(jī)的加工公差符合汽車行業(yè)大批量生產(chǎn)的公差要求。此外,該壓縮機(jī)還與一個(gè)高轉(zhuǎn)速電機(jī)直接連接在一起,其間并未采用傳統(tǒng)的減速箱機(jī)構(gòu)。
燃料電池的輸出電壓一般是呈波動(dòng)狀態(tài),所以常規(guī)的電機(jī)壓縮機(jī)一般需要配備一個(gè)中間電壓調(diào)節(jié)器來使電機(jī)壓縮機(jī)提供一個(gè)穩(wěn)定的壓力值,這樣一來就會(huì)增加系統(tǒng)的功耗。而新型電機(jī)控制技術(shù)可以輸出一個(gè)穩(wěn)定的恒扭矩,因此其電機(jī)壓縮機(jī)的壓力輸出均不會(huì)受到進(jìn)氣量大小及輸入電壓波動(dòng)的影響,這也就意味著其可以直接與燃料電池相連供電。
按照國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于加快電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》要求,新建住宅配建停車位應(yīng)100%建設(shè)充電設(shè)施或預(yù)留建設(shè)安裝條件,有固定停車位的用戶優(yōu)先在停車位配建充電設(shè)施,為沒有固定停車位的用戶配建公共充電車位。到2020年,中國將基本建成車樁相隨、智能高效的新能源汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施體系,1.2萬座充換電站將滿足500萬輛新能源汽車充電需求。
國家能源局電力司副司長(zhǎng)表示,我國到2020年前將建成集中充換電站1.2萬座,分散電樁480萬個(gè),新增超過 3 850座公交車充換電站、2 500座出租車充換電站、2 450座環(huán)衛(wèi)物流等專用車充電站,積極推進(jìn)公務(wù)與私人乘用車用戶結(jié)合居民小區(qū)與單位停車場(chǎng)配建充電樁,鼓勵(lì)有條件的設(shè)施對(duì)社會(huì)公眾開放。
日本大金工業(yè)和日本高度紙工業(yè)聯(lián)合研制出用于電動(dòng)汽車的鋰電池高耐熱技術(shù)。該技術(shù)不需要電池冷卻系統(tǒng),在減少自身電力消耗的同時(shí)減輕了車體質(zhì)量,一次充電行駛距離可提高30%~40%。還可防止電池自燃事故,提高行車安全性。
該技術(shù)采用氟化合物代替易燃電解液成分,制成的新型電解液即使溫度上升至60℃也能正常工作;采用植物纖維經(jīng)精細(xì)加工制成的絕緣材料,較現(xiàn)在通用的樹脂膜制品耐高溫且伸縮率降低,可使絕緣組件耐熱性能大大提高;用于電極的粘結(jié)劑更換了高耐熱材料,即使高溫也不會(huì)出現(xiàn)溶出現(xiàn)象。
高通推出第2代Halo無線充電技術(shù),其采用了7.2 kW無線充電系統(tǒng),相比第1代約能減少一半充電時(shí)間,讓汽車在1 h內(nèi)完成充電。
Halo無線充電技術(shù)利用磁共振效應(yīng)來對(duì)電動(dòng)或混動(dòng)車的動(dòng)力電池組進(jìn)行非接觸式充電,無需用到傳統(tǒng)的電纜。在需要充電時(shí),車主僅需將汽車停放在Halo的充電板上方即可。
目前Halo技術(shù)的應(yīng)用主要是靜態(tài)充電,另外還有半靜態(tài)充電和動(dòng)態(tài)充電技術(shù)。半靜態(tài)是指車速非常慢時(shí)(比如等紅燈或者出租車機(jī)場(chǎng)候客)可以進(jìn)行充電;而動(dòng)態(tài)充電則是終極目標(biāo),意味著高速行駛下也能充電。
特斯拉CEO伊隆·馬斯克表示,到2017年,甚至2016年,電動(dòng)汽車一次充電的行駛里程就能達(dá)到1 000 km。
馬斯克指出,目前特斯拉Model S一次充電已能夠行駛約800 km,但駕駛速度不能太快。電池技術(shù)每年的提升幅度為5%~10%。以這一比例計(jì)算,到2020年,電動(dòng)汽車一次充電行駛1 200 km是可能的。這或許只是理論數(shù)據(jù),并不一定是特斯拉實(shí)際提供的電池容量。不過,只要正常駕駛時(shí)單次充電行駛里程達(dá)到800 km,配合超級(jí)充電站的建設(shè),普通用戶將不必再擔(dān)心充電的問題。
Freudenberg-NOK公司為電動(dòng)車開發(fā)先進(jìn)的密封件,提供優(yōu)質(zhì)的電池保護(hù)技術(shù)。
外罩密封墊:針對(duì)量產(chǎn)電動(dòng)車和原型電動(dòng)車的鋰離子電池組所開發(fā)的一系列密封墊產(chǎn)品。電池組經(jīng)拆解維修后,該密封墊仍可重復(fù)使用。尤其適合三維表面和曲面的密封,抵抗分布式應(yīng)力,保證公差配合。
插入式密封:該彈性體涂層密封管可容納不同的直徑、長(zhǎng)度、角度和末端形狀,并且可以抵御極高的溫度、壓力和化學(xué)環(huán)境。該管搭配特定設(shè)備后,可以用來測(cè)量溫度或壓力。
單個(gè)電池的框架密封:針對(duì)袋型電池的安裝結(jié)構(gòu)。不但容納電池單元,還起到穩(wěn)固的作用。它還提供了一個(gè)額外的密封功能,用于袋接縫的密封,補(bǔ)償單個(gè)電池在厚度上的公差,并為電連接器提供額外的機(jī)械固定??蚣茉O(shè)有通道,用于在電池破裂的情況下,引導(dǎo)電池氣體,同時(shí)也是制冷劑循環(huán)的冷卻通道。
德國采埃孚設(shè)計(jì)了一款智能化城市小型電動(dòng)車原型產(chǎn)品。該車的自動(dòng)泊車系統(tǒng)采用了一個(gè)剛度很高的轉(zhuǎn)向節(jié),使車輪可以達(dá)到更大的偏轉(zhuǎn)角度。另外在扭矩控制系統(tǒng)的輔助下,汽車可以輕松通過大幅度彎角。轉(zhuǎn)向時(shí)利用車輪扭力,而不是剎車制動(dòng),提高了行車穩(wěn)定性。電動(dòng)扭力梁后軸系統(tǒng)通過電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的扭矩,理論上可以提升高速運(yùn)動(dòng)汽車的穩(wěn)定性。
智能化城市車的各種先進(jìn)系統(tǒng)整合后,順利完成了自動(dòng)化低速運(yùn)行和泊車任務(wù)。應(yīng)用的技術(shù)具體包括超聲波傳感器和紅外傳感器,幫助調(diào)整泊車操作,駕駛者可以完全“移交汽車控制權(quán)”。此外,通過智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備,還能夠在需要時(shí)發(fā)出信號(hào),汽車自動(dòng)來到駕駛者面前。
HyperSolar稱在利用太陽能生產(chǎn)氫氣領(lǐng)域已經(jīng)取得突破,該公司只以水為原料,希望能大規(guī)模地通過人工光合作用從水中制造氫氣。如果該生產(chǎn)過程在商業(yè)上可行,可以大大降低氫燃料電池車的碳排放量。
研究人員已實(shí)現(xiàn)了能夠商業(yè)化生產(chǎn)氫氣的1.4 V電壓,并計(jì)劃繼續(xù)研發(fā)提高電壓和尋求提高效率的方法。這包括結(jié)合以前的研究成果,利用更有效的催化劑來生產(chǎn)一個(gè)獨(dú)立制氫的單元,來降低生產(chǎn)太陽能電池的成本。
研究人員希望開發(fā)能夠與當(dāng)前制氫的催化劑兼容的材料,來改善光合作用制氫效率。他們也計(jì)劃進(jìn)一步增加電壓值,新的目標(biāo)至少為1.7 V。HyperSolar表示,這將使之允許在使用更便宜的催化劑的前提下不會(huì)顯著降低制氫效率。
博世公司發(fā)布了一項(xiàng)為電動(dòng)汽車研發(fā)的創(chuàng)新型固態(tài)鋰離子電池組技術(shù),預(yù)期僅需5年就可完成批量化生產(chǎn)的一切準(zhǔn)備工作。如果現(xiàn)在的電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程達(dá)到150 km,搭載相同尺寸固態(tài)電池組的汽車單次充電的行駛距離將超過300 km,而且消費(fèi)者購買汽車的花費(fèi)也會(huì)明顯下降。
現(xiàn)在使用的鋰離子電池組電容量受限的一個(gè)原因是,陽極含有很大比例的石墨材料。利用固態(tài)電池技術(shù),陽極可以用純鋰材料進(jìn)行加工制造,能夠顯著提升電能儲(chǔ)存容量。此外,全新電池單元不需要離子液體介質(zhì),所以也不屬于易燃物質(zhì)。純鋰陽極意味著電池單元結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了巨大創(chuàng)新突破,目前固態(tài)電池樣本產(chǎn)品非常有希望滿足汽車行業(yè)在耐久性和安全性方面的高標(biāo)準(zhǔn)要求。
墨爾本電動(dòng)汽車公司EVX展出旗下的太陽能動(dòng)力超級(jí)跑車Immortus。該款雙人敞篷Immortus超跑的車身頂部配有面積達(dá)7 m2的太陽能板,并且在晴天狀況下只要控制車速就可以一直跑下去。經(jīng)空氣動(dòng)力優(yōu)化及減重,車身質(zhì)量?jī)H有250 kg,0~100 km/h加速時(shí)間為7 s,最高車速可達(dá)150 km/h,平均車速可達(dá)85 km/h。Immortus超跑除太陽能之外,還可以通過電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力,二者總里程可達(dá)到550km。
目前,該車尚處于研發(fā)階段,真車預(yù)計(jì)在2016年底正式推出,其未來的定位是定制。
安費(fèi)諾科技(珠海)有限公司推出了一個(gè)用于混合動(dòng)力車輛市場(chǎng)的塑料電源連接器系列:緊湊通用型電源連接器——UPC系列。該系列提供2種尺寸,可承載200 A或400 A的連續(xù)電流。
UPC系列提供2芯和3芯塑料外殼結(jié)構(gòu)配置,外型小巧輕便,可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝和維修。適用于電源轉(zhuǎn)換器、混合動(dòng)力車輛、電池管理系統(tǒng)、重型設(shè)備電氣化系統(tǒng)、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)及2相和3相發(fā)電機(jī)等。
UPC系列采用了安費(fèi)諾的專利RADSOK技術(shù),具有更高電流、更低電壓降、更低的阻抗和溫升等特點(diǎn)。RADSOK端子獨(dú)特的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)容許多于50%的電流通過同等大小的Pin針,同時(shí)增加了可靠性和插拔次數(shù),降低了端子插入力。
這些新的連接器配備了防誤插鍵位,同時(shí)具有防觸電、HVIL(高壓互鎖)和抗電磁干擾等特色。連接器連接后的防水等級(jí)達(dá)到IP67,能耐受至少500次插拔。
韓國研究團(tuán)隊(duì)展示了新型常溫且高能量密度的鈉離子可充電電池,采用了基于二氧化硫的無機(jī)熔融復(fù)合物陰極電解質(zhì),可以同時(shí)充當(dāng)鈉離子導(dǎo)電解質(zhì)和陰極材料。
根據(jù)陰極電解液和碳電極的質(zhì)量總和,新款鈉離子電池組的放電容量為153 mA·h/g,工作電壓為3 V;電池組在大電流條件下充放電性能優(yōu)良,充放電循環(huán)能夠超過300次。特別值得注意的是,新型無機(jī)液體電解質(zhì)具有耐燃性和自主重構(gòu)的特點(diǎn),有助于加速鈉離子可充電電池組的商業(yè)化進(jìn)程。
電池單元化學(xué)過程是二氧化硫和氯化鋁鈉之間的高度可逆氧化還原反應(yīng),氯化鋁鈉和二氧化硫構(gòu)成的復(fù)合無機(jī)電解液確保了鈉-二氧化硫電池組的可靠性,從而在一個(gè)較長(zhǎng)的使用周期內(nèi)安全性也得到保障。
哈佛大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)液流電池組,據(jù)稱其擁有的一些特性更有助于能量的儲(chǔ)存。
在液流電池單元中,液態(tài)電解質(zhì)在2個(gè)容器箱體中循環(huán)流動(dòng),而2個(gè)箱體通過一個(gè)薄膜進(jìn)行分離。離子穿越薄膜就實(shí)現(xiàn)了電荷轉(zhuǎn)移,整個(gè)過程與氫燃料電池的發(fā)電原理類似。調(diào)節(jié)2個(gè)容器箱體的尺寸,能夠改變液流電池組的儲(chǔ)電容量,而薄膜的面積控制著功率輸出的大小。
研究人員聲稱,液流電池組即便放置很長(zhǎng)一段時(shí)間,電能也不會(huì)出現(xiàn)流失,極端的溫度條件也不會(huì)對(duì)儲(chǔ)電量造成影響。此外,液流電池組將比同等儲(chǔ)電能力的鋰離子產(chǎn)品價(jià)格更便宜。相比于鋰電池組,正在測(cè)試的液流電池組原型產(chǎn)品選用的材料更常規(guī)且容易獲取,比之前設(shè)計(jì)的安全性也更高。