松下集團的能源公司在2013年2月于美國舉行的車載電池國際會議“AABC（Advanced Automotive Battery Conference）2013”上宣布，開發出了可用于減速能量再生功能的鎳氫充電電池（圖1）。能以比較低的成本將車輛的燃效提高5～10%左右。計劃2014年前后實現實用化。 
圖1：串聯10個一號電池單元 松下新開發的電池。改善了高溫特性。 新開發的鎳氫充電電池與現有鉛酸蓄電池組合使用（圖2）。利用發電機回收減速能量，存儲在鎳氫充電電池上用于驅動電裝品等，由此可提高燃效。另外，由于鉛酸蓄電池的負擔減輕，還能延長壽命。
圖2：與鉛酸蓄電池一起使用 回收減速能量存儲在鎳氫充電電池和鉛酸蓄電池內，利用兩個電池的電力驅動馬達，補償發動機的驅動力。 最近，在發動機車上采用減速能量再生功能的汽車廠商不斷增加。各公司的充電電池種類各不相同，鈴木為“Wagon R”配備了鉛酸蓄電池和鋰離子充電電池，日產汽車為“賽瑞納”配備了兩塊鉛酸蓄電池，馬自達為“ATENZA”配備了鉛酸蓄電池和雙電層電容器（EDLC）。賽瑞納除再生功能外還配備了驅動力補償功能。 其中，與使用EDLC時相比，利用鎳氫充電電池的優點是部件成本低。不但充電電池本身價格低，而且無需升降電壓的DC-DC轉換器。 之所以無需轉換器，是因為針對SOC（State of Charge：充電狀態）變化的充放電電壓變動范圍與鉛酸蓄電池基本相同（圖3）。驅動車載電裝品使用的電壓根據鉛酸蓄電池決定，充電時為13～15V，放電時為12～13V。
圖3：與鉛酸蓄電池的電壓范圍基本相同 鎳氫充電電池的一大特點是，SOC變動時的電壓變化與鉛酸蓄電池接近。因此無需DC-DC轉換器。（a）為SOC變動的充電電壓，（b）為放電電壓。鋰離子充電電池和EDLC需要根據SOC的情況升降電壓。 松下集團開發的鎳氫充電電池單元為一號電池，串聯10個單元使用時，充電和放電基本都在該變動范圍內（圖4）。并聯鉛酸蓄電池無需經由轉換器調整電壓。
圖4：無需DC-DC轉換器 鉛酸蓄電池和鎳氫充電電池可以直接并聯。 例如ATENZA使用的EDLC，由于是在兩個電極間物理存儲電荷，所以充電電壓隨著充電的進行而上升。因此，需要采用可變電壓式發電機。相反，放電時電壓降低，為穩定電壓需要使用DC-DC轉換器。 鉛酸蓄電池的壽命延長到10年左右 新開發的鎳氫充電電池與鋰離子充電電池相比的優點是，前者的高溫特性出色，可設置于發動機艙內。由于能設置于鉛酸蓄電池附近，還可以縮短布線。鋰離子充電電池因溫度特性的問題一般設置在車內。另外，EDLC可設置在發動機艙內。 松下集團通過為電解液添加新開發的添加劑等，將充放電的上限溫度提高到了70℃（圖5）。以前面向混合動力車（HEV）量產的電池單元在環境溫度超過60℃后，充電效率會大幅降低。
圖5：可設置于發動機艙內 原產品在環境溫度超過60 ℃后，效率會大幅降低，而此次開發的產品在70 ℃下仍能維持90％以上的效率。 另外，鎳氫充電電池與采用兩塊鉛酸蓄電池的賽瑞納系統相比的優點是，前者的內部電阻比鉛酸蓄電池小，易于利用再生電力充電。因此容易提高燃效。但鎳氫充電電池的價格比鉛酸蓄電池高，所以部件成本上升。不過，松下集團預計“運行成本會降低”。這是因為，通過與鎳氫充電電池一起使用，估計鉛酸蓄電池的壽命可延長到10年左右。鉛酸蓄電池的壽命一般為2～3年。如果能延長到10年，就不用再支付市場價格高達2萬～3萬日元的鉛酸蓄電池的換購費用了。 鉛酸蓄電池的壽命之所以能夠延長，是因為充放電主要通過鎳氫充電電池進行，所以鉛酸蓄電池的負荷減輕。一般情況下，鉛酸蓄電池的充放電次數達到約1萬2000次后，放電電壓就會降到7.2V以下（圖6）。而通過與鎳氫充電電池并用，充放電次數可達到原來的5倍以上，約為6萬8000次。
圖6：可大幅延長鉛酸蓄電池的壽命 （a）僅利用鉛酸蓄電池時，反復充放電約1萬2000次后，放電電壓降到7.2V以下。（b）通過與鎳氫充電電池一起使用，反復充放電約6萬8000次，放電電壓仍能確保10V以上。 松下集團在鉛酸蓄電池的日本市場上擁有高份額。今后打算向整車廠商提供組合使用鉛酸蓄電池和此次新開發的鎳氫充電電池的方案。將來，除了再生功能外，還計劃用于電動換檔（Shift by Wire）等的輔助電源。 |
