锂电池-超级电容混合系统能量管理与仿真

为了解决储能蓄电池作为动力源应用电动汽车的单一化等不足,在对锂电池与超级电容的外部工作特性及其储能机理理论研究基础上,提出锂电池-超级电容混合电动汽车能量系统。首先基于超级电容内部化学反应与外部工作特性,提出等效电路模型,并建立了其时域状态空间模型。接下来制定脉冲电流实验方案采集电压实验数据,辨识得到准确的超级电容模型,并通过模型仿真曲线与实验曲线的对比来验证模型的准确性。然后结合电动起实际工况及电池和超级电容储能机理,提出超级电容-电池电动汽车能量管理策略,最后基于超级电容模型和电池模型,在matlab/simulink仿真实验平台搭建起超级电容-电池混合电动汽车能量仿真模型,仿真结果验证管理策略的可行性和准确性。     

超级电容储能系统抑制直流牵引网压波动的研究

超级电容储能装置通过双向DC/DC变换器为列车提供牵引或者吸收再生制动能量,本文就车载超级电容储能系统的结构及充放电控制策略进行了研究,给出超级电容储能系统充放电控制策略,通过对其控制策略的仿真分析,验证了超级电容储能系统可以有效地防止城市轨道交通供电系统中电力负荷波动和再生失效等问题.     

采用超级电容的太阳能与市电切换系统的设计

设计一种采用超级电容作为能量的缓冲和短时储能,当外界阳光辐射能不足或超级电容暂存能量不足时自动切换到市电供电的即充即用系统.系统采用最大功率点跟踪控制方法,利用单片机控制开关管的占空比来实现光伏阵列最大功率输出,并用干扰观测法实现太阳能电池的最大功率跟踪.实验结果表明:该系统能有效地利用太阳能电池,提高系统效率和降低成本,白天基本不会切换到市电供电,符合设计要求.     

用于电梯驱动系统的超级电容弹性储能系统的研究

通过分析电梯驱动系统的能量流动特点,基于能量分析,将超级电容弹性储能用于电梯驱动系统,即利用超级电容快速充放电的特性平滑电容电压,减少因为电梯能量回馈造成的能量损耗和电网的频繁能量交换.通过EMR分析方法,在MATLAB中建立Simulink仿真模型,通过仿真对比,证明超级电容弹性储能系统在减少能量的频繁流动、降低对电网的影响等方面具有一定的改善作用.     

压缩空气与超级电容混合储能系统能量控制策略

结合压缩空气储能和超级电容储能两种储能方式的特点,提出了一种混合储能技术方案.压缩空气储能作为主要能量存储环节,实现大容量存储和持续的能量转化;超级电容储能作为辅助储能环节,实现功率快速响应和间断的能量补充.本文研究了混合储能系统的能量管理控制策略,提出了采用自适应功率调节和规则基础法控制来实现能量分配管理的策略,设计了15 kW混合储能系统的参数.仿真和试验验证了控制方案的可行性.     

城轨列车车载储能系统功率需求的动态模糊优化控制方法研究

针对城轨列车复合储能系统中超级电容与锂电池联合供电的功率分配问题,提出了一种考虑系统功率需求的多元化输入的模糊能量控制方法 .为了更好地解决车载储能系统非线性和能量的控制问题,以城轨列车的需求功率、车载储能系统的锂电池和超级电容SOC、锂电池功率分配系数为输出,建立多输入单输出的车载储能模糊控制器,对车载复合储能系统进行建模和仿真.通过利用Simulink进行仿真,结果表明：该模糊控制器能够较好地分配能量,满足列车运行中的功率需求,减少大电流对锂电池的冲击,提高锂电池的循环利用次数,有利于提高列车运行的稳定性和舒适性.     

混合动力客车常用储能元件及应用方案

混合动力客车已成为现阶段实现节约燃油消耗、改善城市环境的有效举措之一。储能元件作为混合动力系统关键技术之一,实际使用中的成熟、可靠性一直是人们关注的重点。当前混合动力客车采用的储能元件主要有超级电容和电池,依据不同的能量耦合方式,实际采用的方案有:纯超级电容、纯电池、超级电容与电池。选择何种储能应用方案,很大程度的影响了混合动力客车制造成本、安全可靠及动力性等性能指标。     

混合储能的太阳能LED路灯电源系统设计

针对普通铅酸蓄电池太阳能LED路灯储能系统使用寿命短的问题,提出了一种解决储能系统使用寿命短的新方法:利用磷酸铁锂电池进行储能、超级电容滞环电压比较法对蓄电池充放电过程进行控制.对磷酸铁锂电池太阳能LED路灯控制部分进行了仿真,结果表明:该方法能够在弱光及光强不稳定情况下将扰动信号能量储存在超级电容中,对蓄电池进行充电,有效提高了路灯系统的能量利用率及使用寿命.     

基于荷电状态预测反馈的混合储能系统控制方法设计

风力发电系统输出功率的波动性和随机性会对风电并网产生许多不利影响,在风力发电系统中配备一定容量的储能装置,可以有效地平抑风电功率的波动。提出利用电池储能和超级电容组成的混合储能系统,分别补偿低频和高频分量。针对电池储能系统提出了荷电状态反馈控制策略,在电池储能系统因反馈控制功率受限时,再由超级电容进行二次出力补偿。所提出的控制方法在一定程度上弥补了储能设备单独使用时的不足;并且在补偿过程中考虑电网调度的需求。最后,通过仿真验证了所述方法的有效性。     

江苏贝思特院士工作站积极探索绿色能源之路

<正>江苏贝思特动力电源有限公司院士工作站于2009年7月经省科技厅批准建设。该企业院士工作站聘请了解放军防化研究院第一研究所杨裕生院士、中科院电工所顾国彪院士带领的院士团队6人,以锂离子电池及其材料、超级电容器储能系统为重点研究课题,主要开发高性能磷酸铁锂低成本产业化制备技术和电池管理系统,研制单体10万法拉以上大容量储能型超级电容     

复合电源电动汽车动力系统建模与仿真

由于蓄电池的功率密度低、能量密度低,以蓄电池作为单一电源的纯电动汽车,动力性和续驶里程因此受到极大的限制.本文将超级电容引入到电动汽车的储能系统中,构建超级电容一蓄电池复合电源系统,利用超级电容高功率密度特性弥补蓄电池的不足.分析了在典型工况下的车辆需求功率对应的电流变化曲线,并根据储能系统的状态划分为单独驱动、共同驱动、预充电和再生制动共四种工作模式,在MATLAB/Simulink环境下建立了纯电动汽车动力系统的仿真模型,包括蓄电池模块、超级电容模块、功率分配模块和驱动模块,根据市区循环工况进行了仿真测试,结果表明采用超级电容一蓄电池储能系统能发挥其高能量密度和高功率密度特性,从而提高车辆的动力性能,使能量利用率提高了近17％.     

功率分流式混合动力汽车复合电源系统设计

为解决功率分流式混合动力汽车单一蓄电池功率密度小、循环寿命短等问题,引入超级电容-蓄电池复合电源系统,利用AVL-Cruise/Simulink联合仿真平台搭建了功率分流式混合动力汽车的动力系统模型,在基于发动机最优工作曲线的能量管理控制策略中加入了复合电源功率分配策略,该功率分配策略能够缓冲起停发动机、制动工况下的电机工作时的大电流对电池的冲击,使电池尽可能工作在高效率区间来提高车辆的燃油经济性.在此基础上,对蓄电池组和超级电容进行了参数匹配,仿真结果表明蓄电池的放电过程得到了优化,所设计的复合电源系统能够提高车辆的燃油经济性.      

低速电动汽车混合能源存储系统效率分析

利用超级电容的高功率密度特性和磷酸铁锂电池的高能量密度特性,设计了低速电动车主动并联混合储能系统方案.采用实验方法分析磷酸铁锂电池的效率,并通过理论公式分析了双向直流功率变换器的效率.探讨了将超级电容和磷酸铁锂电池结合使用,结果发现,采用双向直流变换器的混合能量存储系统能提高效率.通过实验验证,双向直流变换器的实际效率为90.5%,接近理论公式计算得到的效率91.6%.     

电动汽车复合电源控制策略及其实验研究

对电动汽车复合电源系统原理及其拓扑结构进行了分析和介绍;并依据实验室现有的电动汽车基本的性能指标对复合电源进行参数的匹配,制定了复合电源约束条件;在此基础上,设计了复合电源系统的基于逻辑门限值的控制策略。在Matlab/Simulink环境下对逻辑门限值控制策略进行仿真;并与单动力电池供能仿真做对比。仿真结果表明,在基于逻辑门限值控制策略下的复合电源系统中,超级电容的"削峰填谷"作用得到了有效发挥;且有效地减少了大电流充放电对动力电池的损害。最后在搭建的复合电源电动车试验平台对复合电源的控制策略进行了验证,验证了控制策略的可行性。     

Progress in electrical energy storage system: A critical review

Electrical energy storage technologies for stationary applications are reviewed.Particular attention is paid to pumped hydroelectric storage,compressed air energy storage,battery,flow battery,fuel cell,solar fuel,superconducting magnetic energy storage, flywheel, capacitor/supercapacitor,and thermal energy torage.Comparison is made among these technologies in terms of technical characteris-tics,applications and deployment status.     

电动汽车制动能量回馈技术研究

制动能量回馈可实现能源再利用,有效提升电动汽车续驶里程。所以,制动能量回馈技术是电动汽车研发的关键技术之一。能量回馈效率最大化是制动能量回馈技术研究的重点,而制动能量回馈系统结构设计及控制策略是影响能量回馈效率的重要因素。基于此,首先给出了蓄电池、飞轮、超导、超级电容器和混合储能等电动汽车制动能量回馈系统常用储能技术的优缺点及其最新应用。而且,分析了几种典型的制动能量回馈系统及控制方法。其次,重点分析了几种常见的制动能量回馈控制策略。最后,提出了一种新型的电动汽车制动能量回馈系统,并分析了该系统的结构组成及其控制方法。     

基于多混沌算子遗传算法的混合动力汽车控制策略优化

为某款装备了电池/超级电容混合储能系统的并联型混合动力汽车设计了模糊控制策略.结合遗传算法的种群进化和混沌序列的随机遍历特性,将混沌初始化算子、混沌扰动算子、混沌局部搜索算子引入多目标非占优排序遗传算法(NSGA-II)中,构建了新的多混沌算子遗传算法(MCO-NSGA-II).运用MCO-NSGA-II算法进行了混合动力汽车模糊控制策略优化,以改进车辆的燃油经济性及HC、CO和NOx的排放性能.仿真结果表明,混沌初始化算子和混沌扰动算子可以改善原NSGA-II算法的搜索能力并增加种群多样性,而混沌局部搜索算子可以进一步增强算法局部搜索能力,能更好地搜索到理想的Pareto解集.运用MCO-NSGA-II算法进行优化,使混合动力汽车在欧洲城市驾驶循环(ECE)下的燃油消耗降低了11.8%,HC、CO和NOx排放分别下降了7.72%、15.72%和11.77%.     

纯电动车车用复合储能装置控制策略及参数优化

为解决目前纯电动车动力电池比功率不足的缺陷,对纯电动车的储能装置进行了研究。根据复合储能装置的特点和目的,制定了复合储能装置的工作模式,提出了基于速度与电流约束的模糊控制策略。为了进一步提高整车性能并降低蓄电池的输出电流,对复合储能装置的关键参数进行了线性优化,仿真结果表明:加装复合储能装置的纯电动车的加速时间缩短了12%,制动能量回收效率提高了39%,百公里耗电量减少了8.55%,并显著降低了蓄电池的输出电流,有效延长了蓄电池使用寿命和整车的续驶里程。