• 2025年12月6日

技术分析:抛弃笨重的电动车电池,真没那么简单!

6 月 3, 2025

现代电动车的电池性能固然不错,但也存在一些缺点,比如体积大且重量重。尽管电动车电池的成本在不断下降,可它们依然价格不菲,且使用寿命有限。既然如此,为何不抛弃笨重的电池组,改用电容器呢?电容器这种更简单的电能存储装置,使用寿命长,还能几乎瞬间释放电能。

电容器在各种电路中都很常见。电池本质上是一种化学装置,由两个置于电解质中的电极组成,通过电子在电极间的流动来释放能量;而电容器则是通过在一对由绝缘体隔开的表面上积累正负电荷来存储能量。电容器形状和大小各异,但通常都比较小巧。

近年来,一些汽车制造商已经开始采用这类能量存储装置,比如马自达的 i-ELOOP 动能回收系统,还有兰博基尼,在限量版的 Sián FKP 37 和 Sián 敞篷车上。不过,目前还没有纯电动车型使用这项技术。这是因为电容器的能量密度较低。一个 100 千瓦时的锂离子电池重量约为 544 千克,而容量相近的电容器重量大约是其 10 倍。一种减轻重量的方法是提高工作电压,因为电容器的能量存储量与电压的平方成正比。但高压电容器制造难度大,而且没人希望数千伏的电压流经汽车的电气系统。

此外,电容器的电压会随着电量的消耗而降低,电量消耗一半时,电压下降约 30%,电量消耗 90% 时,电压下降近 70%。为了适应这种差异,需要更复杂的电力电子设备,将电容器变化的电压转换为电动机保持稳定性能所需的恒定电压。另外,电容器在闲置时的放电速度比电池快。即使是优化过的超级电容器,一周内也会损失大量电量。另一方面,电容器充电速度极快。例如,将一个电量耗尽的 100 千瓦时的电容器充满电,可能只需一分钟。然而,这样充电需要 6000 千瓦的电力,相当于大约 3500 户家庭一分钟的用电量。在充电站安装第二个电容器可能是更实际的方案,这样可以让充电站的电容器先慢慢充电,然后通过重型耦合装置或无线连接,将能量传输到电动车的电容器中。

这些缺陷使得电容驱动的电动车在短期内很难实现。不过,马自达和兰博基尼的做法表明,汽车制造商仍有空间利用电容器的优势。我们推测,其他车企可能会纷纷效仿,在电容器优势大于劣势的特定应用场景中采用这项技术。

(文/Myevcar 文风)