超级电池在混合动力汽车智能电网和可再生能源发展中的应用机遇.

1、UltraBattery Opportunities for Hybrid Vehicles, Smart Grid and Renewable Applications超级电池超级电池在混合动力汽车、智能电网和可再生能源在混合动力汽车、智能电网和可再生能源发展中的应用机遇发展中的应用机遇Perry Kramer, Tom Minner and Kevin Smith报告人：汤报告人：汤 明（明（Tom Minner ）CIBF Shenzhen, ChinaJune 2012Outline概述概述 A Quick Look at East Penn Mfg. Co., Inc. 快速浏览美国

2、东宾制造公司快速浏览美国东宾制造公司 UltraBattery Introduction 超级电池的介绍超级电池的介绍 HEV Opportunities 应用于混合动力汽车应用于混合动力汽车 2010 Honda Civic Hybrid 2010本田思域混合动力汽车本田思域混合动力汽车 Honda Insight Demonstration 本田本田Insight混合动力汽车的示范混合动力汽车的示范 Bus Demonstration 混合动力公交汽车的示范混合动力公交汽车的示范 Motive Power Application 作为动力电池的应用作为动力电池的应用 Stationary

3、Opportunities 作为固定型电池的应用作为固定型电池的应用 Wind Farm 风力发电厂风力发电厂 Solar Energy 太阳能太阳能 Regulatory Services 电网调节电网调节 Advantages of the UltraBattery 超级电池的的优点超级电池的的优点East Penn Mfg. Co., Inc. in Eastern Pennsylvania, USA座落于美国宾夕法尼亚州东部的东宾制造公司座落于美国宾夕法尼亚州东部的东宾制造公司Area:3120 mu占地面积占地面积:3120亩亩Building area: 1.96M m2厂房面积厂

4、房面积:196万平米万平米Lead-Acid Batteries: 铅酸蓄电池铅酸蓄电池4 Industrial Motive Power 工业动力电池工业动力电池4 SLI (Automotive) 起动用电池起动用电池(汽车汽车)4 Stationary/Telecommunications 固定型固定型/通迅用电池通迅用电池Wire & Cable 电线与电缆电线与电缆DiversifiedProducts 及其多样化产品及其多样化产品Injection Molding 注塑注塑Distribution 配送配送Recycling 回收回收East Penns Business

5、Segments东宾的业务领域东宾的业务领域 Automotive 汽车汽车 Marine 海运海运 Commercial/Farm/Truck 商用商用/农场农场/卡车卡车 Recreational Vehicles 休闲旅游车休闲旅游车 Lawn & Garden 草坪与花园草坪与花园 Power Sports 休闲运动休闲运动 Golf Cars 高尔夫车高尔夫车 Scrubber / Sweeper 清扫机清扫机 Motive Power 动力动力 Railroad 铁路铁路 Stationary 固定型电池固定型电池 Telecommunications 通讯通讯 UPS 不

6、间断电源不间断电源 Stand-by Power 备用电源备用电源 Solar 太阳能太阳能 Military 军用军用Battery types availablefor all application needs可供所有应用之需的电池类型可供所有应用之需的电池类型Market Size:市场规模市场规模$3.5B35亿美元亿美元Motive Battery动力电池动力电池Market Size:市场规模市场规模$6B60亿美元亿美元Standby Battery备用电池备用电池New Lead-Acid Market新铅酸电池市场新铅酸电池市场PSOC UltraBattery部分荷电状态

7、部分荷电状态超级电池超级电池Market Size:市场规模市场规模:$15B150亿美元亿美元Starter Battery起动电池起动电池18810%100%State of Charge荷电状态荷电状态80%20%19601980Today今天The New Dimension in a Lead Acid World铅酸蓄电池世界的新篇章铅酸蓄电池世界的新篇章The challenge to make energy a renewable and sustainable process, rather than a process based on consuming and burn

8、ing finite resources and accumulating by-products like CO2, is THE issue and the opportunity of the 21st century.21世纪关注的问题和契机是挑战如何能使能源利用成为可再生和可持续的过程，而不是世纪关注的问题和契机是挑战如何能使能源利用成为可再生和可持续的过程，而不是基于消耗和燃烧有限资源基于消耗和燃烧有限资源,积聚二氧化碳这样的副产品的过程。积聚二氧化碳这样的副产品的过程。PbO2Pb+SeparatorLeadacid cell铅铅酸酸电电池池+Carbon electrode碳碳

9、电电极极PbO2Asymmetric supercapacitor非非对对称的超称的超级电级电容器容器+UltraBattery超超级电级电池池PbCarbon electrode碳碳电电极极iii1i2What is the UltraBattery?什么是超级电池什么是超级电池UltraBattery is a hybrid energy-storage device, which combines an asymmetric supercapacitor and a lead-acid battery in one unit cell, without extra electronic

10、control. 超级电池是混合能量存储装置，它将非超级电池是混合能量存储装置，它将非对称的超级电容器与一个单格的铅酸电池结合起来，且没有额外的电子控对称的超级电容器与一个单格的铅酸电池结合起来，且没有额外的电子控制。制。 Collaborators合作伙伴合作伙伴CSIRO Commonwealth Scientific and Industrial Research OrganizationCSIRO (澳大利亚澳大利亚)联邦科学与工业研究组织联邦科学与工业研究组织Invented the UltraBattery 发明了超级电池发明了超级电池Partners 伙伴伙伴Furukawa B

11、attery (Japan) 古河电池古河电池(日本日本)Since 2004, CSIRO and Furukawa have been cooperating in R&D activities and marketing for the UltraBattery自自2004年以来年以来, CSIRO就一直和古河在超级电池的研发活动与市场推就一直和古河在超级电池的研发活动与市场推广方面进行合作广方面进行合作East Penn Manufacturing Co., Inc. (USA)东宾制造公司东宾制造公司(美国美国)Since 2008, East Penn has exclus

12、ive license in North America and China for Automotive and Motive Power. (Worldwide exclusive license for Stationary Markets)自自2008年以来年以来,东宾就已拥有在北美与中国生产汽车与动力电池的专有东宾就已拥有在北美与中国生产汽车与动力电池的专有许可证许可证(拥有在全世界生产固定型电池的专有许可证拥有在全世界生产固定型电池的专有许可证) THE POWER2倍的功率倍的功率The UltraBattery vs. Standard AGM VRLA超级电池与标准超级电池与

13、标准AGM VRLA电池的比较电池的比较Advanced BatteryTechnology for 使电池具有较好充电接受使电池具有较好充电接受能力的先进电池技术能力的先进电池技术*PERFORMANCE SAFETY ECONOMICAL 性能性能 安全安全经济经济 or Equal to NiMHProven results on various life cycle tests循环更好或者等于镍循环更好或者等于镍氢电池氢电池各种寿命循环测试各种寿命循环测试的结果已经证实的结果已经证实PERFORMANCE性能性能PERFORMANCE SAFETY ECONOMICAL 性能性能 安全

14、安全经济经济UB12 Module StatisticsUB12 型超级电池模块的统计数据型超级电池模块的统计数据 Honda Insight HEV Demonstration with Furukawa UltraBattery装有古河超级电池的本田装有古河超级电池的本田Insight混合动力汽车的运行示范混合动力汽车的运行示范Completed 140,000+ miles without conditioning!电池在没有任何维护的情况下完成电池在没有任何维护的情况下完成140,000多英里的驾程！多英里的驾程！Proof of Concept概念的论证概念的论证Two Retrof

15、itted 2010 Honda Civics两辆改型的两辆改型的20102010本田思域本田思域Ecotality in Phoenix, AZ Replaced O.E. NiMH Pack with UltraBattery Pack亚亚利桑那州利桑那州凤凤凰城的凰城的Ecotality 公司用超公司用超级电级电池池组组代替原装的代替原装的镍氢电镍氢电池池组组On-board battery monitoring system altered to work with new pack改改动车载电动车载电池池监监控系控系统统以以对对新的新的电电池池组组起作用起作用车Original Eq

16、uipment NiMH Pack & Cell原装镍氢电池组与单体电池原装镍氢电池组与单体电池 PACK电电池池组组CELL单单体体电电池池11 modules (132 cells) 11个模块个模块(132只单体电池）只单体电池）158-volt pack 158伏的电池组伏的电池组1.2 V/cell nominal voltage 标称电压为标称电压为1.2V/单体电单体电池池5.5 Ah capacity (1 hour) 5.5Ah容量容量(1小时率小时率)UltraBattery Pack & Module 超级电池组与模块超级电池组与模块PACK电电池池组组1

17、4 modules (84 cells) 14个模块个模块(84只单格电池只单格电池)168-volt pack 168伏的电池组伏的电池组2.1 V/cell nominal voltage 标称电压为标称电压为2.1伏伏/单格电单格电 池池7.6 Ah capacity (1 hour) 7.6 Ah容量容量(1小时率小时率)BATTERY电电池池Current Field Testing目前的现场试验目前的现场试验 Testing two 2010 Honda Civic Hybrids 试验两辆试验两辆2010本田思域混合动力汽车本田思域混合动力汽车 Test at East Penn

18、 Mfg. Co., Inc. and Phoenix, AZ. 在东宾制造与亚利桑那州的凤凰城分别进行试验在东宾制造与亚利桑那州的凤凰城分别进行试验Phoenix, AZ亚利桑那州的凤凰城亚利桑那州的凤凰城Vehicle Monitoring车辆监测车辆监测 East Penn东宾东宾 All battery voltages (and pack), temperature at top and bottom layer, current and gas mileage. 监测所有电池监测所有电池(与电池组与电池组)的电压的电压,顶层与底层的温度顶层与底层的温度,电流与电流与1加仑加仑汽油行

19、驶的里程汽油行驶的里程 Monitored once per week using a standardized 3-mile drive cycle. 使用标准的使用标准的3-英里驾驶循环每星期监测一次英里驾驶循环每星期监测一次 Ecotality in Phoenix, AZ 亚利桑那州凤凰城的亚利桑那州凤凰城的Ecotality公司公司 Battery temp, pack/individual voltage, power, SOC and vehicle speed. 监测电池温度监测电池温度,电池组电池组/单只电池电压单只电池电压,功率功率,荷电状态与车速荷电状态与车速 Data

20、downloaded once a month 每月下载一次数据每月下载一次数据Mild Hybrid Applications应用于微混动力汽车应用于微混动力汽车Early Life Module Variation电池在早期寿命时模块电压的变化Module Variation 45,000 miles汽车行驶至45,000英里时模块电压的变化Reference: Karner, D., “Development and testing of an UltraBattery Equipped Honda Civic”, ALABC Project DP 1.8, ECOtality Nort

21、h America, 2011.Batteries voltage variation is reduced with age!随着电池的老化,电池的电压变化将减小!Typical EPM Hybrid Vehicle Pack Voltage Response典型的典型的EPM混合动力汽车上电池组的电压响应混合动力汽车上电池组的电压响应Current EPM Hybrid Testing Details目前目前EPM混合动力汽车的测试细节混合动力汽车的测试细节Battery pack behind rear seat and in trunk在后座后面和后在后座后面和后备备箱内的箱内的电电池

22、池组组Mileage: 32,000 (May12)行驶里程行驶里程:32,000 (至至2012年年5月月)Miles/Day: 115英里英里/天天:115Time to 100,000 miles:2 years行驶至行驶至100,000英里的时间英里的时间:2年年Gas Mileage Obtained with 2010 Honda Civic Hybrid at EPM在在EPM驾驶驾驶2010本田思域混合动力汽车时本田思域混合动力汽车时1加仑汽油行驶的里程加仑汽油行驶的里程The car in Phoenix, AZ is averaging 44MPG!在亚利桑那州凤凰城驾车平

23、均每加仑汽油行驶在亚利桑那州凤凰城驾车平均每加仑汽油行驶44英里英里!Other Prospective HEV Projects其他可能的混合动力汽车项目其他可能的混合动力汽车项目Bus Concept混合动力混合动力公交汽车公交汽车的概念车的概念车Motive Power Applications作为动力电池的应用作为动力电池的应用 Developing hybrid switcher technology. 开发混合动力转换技术开发混合动力转换技术 Utilizes grid charging and regen braking 利用电网充电和再生制动利用电网充电和再生制动 Group

24、31 UltraBattery has been sent to The Pennsylvania State University for preliminary testing. 规格为规格为Group 31的超级电池已的超级电池已送往宾夕法尼亚州立大学进行初送往宾夕法尼亚州立大学进行初期检测期检测Stationary Opportunities作为固定型电池的应用作为固定型电池的应用 Hampton (Australia) Wind Farm Operational 汉普顿汉普顿(澳大利亚澳大利亚)风力发电场风力发电场正在运转正在运转 FOA-36 (EPM) Regulation Se

25、rvices Live March 2012 FOA-36 (EPM) 电网调控设施，电网调控设施，2012年年3月投入使用月投入使用 PNM Arbitrage/Firming/Peak Shaving CUBs/CABs in place Live Oct. 2011. PNM电网管理电网管理贮能贮能/稳网稳网/削峰削峰货柜式超级电池货柜式超级电池2011年年10月投入使用月投入使用WindSolarRenewable Variability Management可再生易变能源的管理可再生易变能源的管理Regulation Services 电网调节电网调节Grid Ancillary S

26、ervices电网辅助调节电网辅助调节Solar Management太阳能管理太阳能管理Wind Farm风力发电场风力发电场Demonstration Projects示范项目示范项目Wind Smoothing风能的平稳控制风能的平稳控制Hampton Wind Farm汉普顿风力发电场汉普顿风力发电场Energy Storage for Wind风能储存风能储存Solar Smoothing太阳能的平稳控制太阳能的平稳控制PNM Prosperity ProjectPNM的成功项目的成功项目Smoothing UltraBattery平平稳稳控制控制使用超使用超级电级电池池Cloud

27、Cover Reduces the Output of the PV Array云云层层减少了光伏减少了光伏阵阵列的列的输输出出Battery Makes Up the Output Difference电电池弥池弥补补了了输输出的波出的波动动Shifting Advanced VRLA推移推移使用先使用先进进的的VRLA电电池池Battery Used to Shift Power to a Higher Demand Point使用使用电电池将光伏池将光伏发电发电的的电电能推能推移至一天用移至一天用电电量量较较高的高的时时刻刻PNM Smoothing Functionality Prov

28、enPNM的平稳控制功能已经的平稳控制功能已经证实证实Results to Date最新数据最新数据Regulation Services电网的调节设施电网的调节设施PJM Frequency RegulationPJM电网的频率调整电网的频率调整Portable 0.5MW CUBs and 1.5MW fixed building at EPM在在EPM的的0.5MW可移动货柜式超级电池与可移动货柜式超级电池与1.5MW的固定配电建筑的固定配电建筑BESSMasterController3.6 MW BES System for 3MW of Frequency Regulation3MW频率调整设施所用的频率调整设施所用的3.6MW BES系统系统3 MW Frequency Regulation Installed at EPM安装在安装在EPM的的3MW频率调整设施频率调整设施13.8 kVPJM Frequency Regulation Pr