基于混合儲能系統(tǒng)電動車的研究

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1、基于混合儲能系統(tǒng)電動車的研究扌商要：超級電容器具有充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點，是一種新型儲能裝置?；旌蟽δ芟到y(tǒng)結合了蓄電池和超級電容的諸多優(yōu)點，本文以提高動力電源的輸出特性與實現(xiàn)能量的優(yōu)化匹配為口的，研究了基于超級電容器與蓄電池的電動車混合儲能系統(tǒng)，建立了混合儲能系統(tǒng)的模型并對控制器進行了研究,最后分析了系統(tǒng)電池性能。關鍵詞：混合儲能系統(tǒng);超級電容器;蓄電池引言11復合電源的優(yōu)勢及研究意義12電源特性介紹及復合電源建模12.1蓄電池特性12.1.1蓄電池的充放電特性12」.2蓄電

2、池的溫度特性22」.3混合動力車用蓄電池的選擇22」.4蓄電池的容量特性32.2超級電容器的特性32.2.1超級電容的充放電特性3222超級電容的溫度特性4223超級電容模型52.3DC/DC轉換器的介紹62.4本章小結73復合電路結構及復合系統(tǒng)參數(shù)匹配73.1復合電源的基本結構和工作原理73」」復合電源的基本結構73」.2復合儲能電源的工作原理83.2復合系統(tǒng)的匹配參數(shù)優(yōu)化93.2.1蓄電池和超級電容電量狀態(tài)控制參數(shù)11322電容能量利用系數(shù)K113.3SOC估算模型的建立113.3.1SOC模型的構成113.

3、3.2初始SOC的估算123.3.3過程SOC的估算123.3.4蓄電池SOC估算模型的建立133.3.5SOC的估算策略133.4本章小結144電池的性能分析154.1混合儲能系統(tǒng)的分析154.2混合儲能電源的分析15結束語15參考文獻：15致謝16引言混合儲能電動汽車近年來發(fā)展很快，但電池方面一直是影響電動車迅速發(fā)展的關鍵技術［?超級電容器用途廣泛：用作電力平衡的電源，可為起重裝置實時提供超大電流的電力；用作啟動電源，啟動的效率和可靠性是遠高于蓄電池的，冇時幾乎可以取代蓄電池；作為激光武器的脈沖能源，在低溫下

4、用在軍事戰(zhàn)車上可以保證其正常啟動。此外用作車輛的牽引能源可以生產電動汽車（能為混合儲能電動車在啟動停車和加減速、換檔時捉供輔助的動力）、替代傳統(tǒng)的內燃機、改造現(xiàn)有的無軌電車⑵。1復合電源的優(yōu)勢及研究意義我們考慮使用蓄電池和超級電容構成復合儲能系統(tǒng)來解決混合動力汽車制動提速或上坡時能量瞬時輸入/輸出的問題。大電流輸入輸出會大大降低電池的使用壽命，復合儲能電源中由于有了超級電容的加入，全部的能量或功率不再由一個部分來捉供。復合儲能系統(tǒng)可以保護環(huán)境冃大大捉高了能量的利用效率。所以由超級電容器與蓄電池組成的復合儲能系統(tǒng)是

5、解決電動車進入實用領域的一個非?？尚械姆椒á??；旌蟿恿ζ囋谖覈l(fā)展時間較短，但我國與英他科技發(fā)達國家的研究進度相差不多，我們應該抓住時機，努力發(fā)展混合儲能動力汽車。2電源特性簡介及復合電源的建模本章研究建立蓄電池和超級電容模型的方法，然后通過合理的配置可建立復合系統(tǒng)的模型［4］o2.1蓄電池特性2.1.1蓄電池的充放電特性鉛蓄電池充電過程屮這時電能儲存為化學能，放電時化學能轉換為電能輸出。由圖2T口J知用大電流充電會縮短充電的時長。2.8208■??221->254A充電2A充電24681012時間（h）放A4

6、圖2?1鉛酸電池充放電與時間的關系2.1.2蓄電池的溫度特性當蓄電池在不同的溫度下充放電時，其電壓會發(fā)生變化。當溫度較低時，放電電壓低而充電電壓高。如圖2-2所示。1.8246810時間（h）O86420?????322222圖2?2溫度與充放電曲線關系1一一30°C;2一-25°C;3一-15°C;4一-5°C;5-5°C;6-15°C;7-25°C;8-33°C2.1.3混合動力車用蓄電池的選擇屯動車中最難解決技術就是儲能屯源的選擇，近年來用于混合儲能動力汽車通常使用鉛酸電池、銀氫電池以及鋰離子電池，這些電池

7、都是通過極板與電解液之間的化學反應來進行儲能。下面我們通過表2?1來對比這幾種電池。表2T混合動力汽車車載蒂電池性能對比電池類別比能量w?h/kg能量密度w.h/1比功率w/kg循環(huán)壽命(次)備注商品化程度鉛酸蓄電池30-4090150-200500-1000成木低，充電慢大量生產鎳氫電池75-80130170160230600-1200無污染，可快速充電較大批量鋰電池100140-200250-450800-1200充電較快試生產2.1.4蓄電池的容量特性蓄電池能放出的功率有限，大電流快速充放電吋，極板上迅速產

8、生極化現(xiàn)象且內阻人幅增加，充放電效率明顯降低。如圖2-3所示。00十60像錨電池餞氧電池鉛酸電池40200I0.2(13ns0.7I235710放電率/Q圖2?3各利噸池不同放電倍率下的可用容量2.2超級電容器的特性2.2.1超級電容的充放電特性超級電容的充電速度非?？欤潆娛胫潦昼娋湍苓_到其額定容量的百分之九十五以上。恒定的充放電電流I,充放電時間t,電量變化Qi—