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%.     

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.     

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。     

混合储能系统功率自主分频控制方法

针对分布式电源出力间歇性与负载多变性的问题,储能成为直流微电网电压支撑与改善电能质量的重要途径.为了充分利用混合储能系统的优势,实现功率的合理分配,提出了一种适用于混合储能系统的功率自主分频控制方法,该方法通过在各储能单元下垂控制环中引入虚拟阻感或虚拟电容,重塑各变换器的等效输出阻抗值,从而实现了超级电容和蓄电池的优势互补.在负荷突变时,超级电容能快速吸收系统功率波动的高频部分,提高系统的动态响应;蓄电池则主要用来平衡系统功率波动的低频部分,延长蓄电池的使用寿命,从而保证系统稳定可靠运行.仿真验证了所提方法的正确性.     

基于超级电容的太阳能楼道照明系统的设计

设计了一种太阳能楼道照明系统,采用了绿色光源LED、绿色储能元件超级电容、红外线探测器和光探测器,以市电作为备用电源.以六层楼为例,分别对照明光源、探测器、太阳能电池板的最佳倾角、太阳能电池的容量、超级电容的容量和系统控制器进行了设计,并列出了选用器件的数量及参数.最后,分析了系统的经济效益.     

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％.     

微能量收集技术及储能器件研究

为提高微能量收集的转换效率,分析了3种典型的换能装置结构及其等效电路,探究了3种换能装置的能量收集电路的工作原理、优缺点及能量转换效率,对比分析了常用储能器件.结果表明:带控制单元的能量收集电路效率高,超级电容和锂电池适合微能量收集系统.基于以上分析,对微能量收集技术和储能器件研究提出了建议,带控制单元的能量收集电路和组合形式的储能系统是进一步研究微能量收集系统效率的一个方向.     

新型太阳能光伏照明系统的研究

研究了新型太阳能光伏照明系统,依据蓄电池的自维持时间和最短恢复时间,对太阳能电池与蓄电池的容量进行研究.以ATMEGA8单片机为控制芯片,研究了包括蓄电池过充与过放保护、多挡时控等功能的新型数控太阳能路灯控制系统的软件、硬件实现方法,并对现有LED驱动电路进行了改进,提高了变换效率.     

太阳能照明系统优化设计

针对目前市场上的太阳能路灯控制器,存在可靠性不高、利用率不高、性价比不高的现状,本文基于单片机控制搭建的太阳能照明系统,从太阳能最大功率跟踪,蓄电池的充电控制,路灯驱动调光等方面进行了研究和改进,同时为了达到高的照明效率,本文使用了具有小体积、长寿命以及低能量消耗的大功率白光LED灯,并根据照明的需求以及蓄电池存储的能量多少,采取分段控制LED灯的照明亮度,进一步达到节能效果。     

LED太阳能路灯控制器的设计

根据LED太阳能路灯系统特点,设计了太阳能路灯控制器.详细说明了蓄电池充电控翻及负载输出控制的硬件设计原理,并采用三段式充电理论实现了控制器的软件设计.控制器功能易于实现,满足控制和环保节能的要求.     

基于太阳能的双电源供电与自动切换系统

采用2组磷酸铁锂电池为储能装置,以MSP430F2274超低功耗单片机为控制器,设计了一种基于太阳能电池板充电并可在双电池组间自动切换的供电系统,实现了在户外为供电范围为1.8～11V的小型仪器及仪表设备的不间断连续供电.论述了系统的工作原理,给出了系统在电压检测、充放电均衡及自动切换等环节的详细设计方案.实际使用结果表明,此系统可以长时间在户外稳定工作,并具有最大2.5A的电流输出能力,且其体积小,寿命长,无污染,使用灵活方便.     

基于交通状态感知的LED路灯系统

随着国家＂十城万盏＂计划的推进,LED路灯由于其节能环保、寿命长等优点,已得到广泛应用。而目前粗放的路灯管理,造成巨大的能源浪费。该文为提高LED路灯管理系统的能源利用率,将基于视频检测的交通状态辨识系统,与LED路灯管理系统相结合,通过建立交通拥堵等级与LED路灯的亮度间的映射关系,实现LED路灯动态自适应调节。在交通辨识系统中引入预测交通流数据集,通过实时数据与预测数据的比对,优化数据集,提高交通状态识别系统的前瞻性。此外,在不同交通状态路段间设置LED路灯亮度缓冲区域,使驾驶员在视觉亮度上得以平缓过渡,从而提高道路行车安全。     

储能型光伏系统电池容量优化配置及经济性分析

独立型光储微电网作为光伏应用的有效形式得到了广泛的使用,其中系统的经济性优劣主要依赖储能的类型和配置调控方案。基于此,根据独立光伏系统的建模思想,在给定负荷变化规律的前提下,以最大化利用光伏输出能量为目标,建立光伏能量最大化利用模型,将光伏发电单元和储能单元作为整体进行容量优化配置。通过算例分析,获得目前较为典型的5种储能电池和光伏容量的优化配置结果,在此基础上,为使系统经济性最优,进一步引入年均成本为目标并建立相应模型,得到了5种电池和混合储能电池的经济对比分析结果,最后对5种电池对应的放电时间、循环效率和寿命进行了敏感性分析。结果表明,在同等配置条件且满足项目指标的要求下,能量型铅酸电池和功率型铅酸电池组成的混合电池具有更好的经济性,其次为钠硫电池和铁锂电池,全钒液流电池成本最高。     

钛酸锂电池城区电网储能系统经济性分析模型

储能系统全寿命周期内收益最大化为目标,考虑钛酸锂电池的循环寿命及放电深度对储能系统成本的影响等因素,建立储能系统收入模型和全寿命周期年均成本模型,在此基础上建立基于钛酸锂电池的城区电网储能系统经济性评价模型。算例分析结果表明,该模型能够实现城区电网中钛酸锂电池储能系统的成本控制,可在寿命周期内实现预期的经济效益。     

锂电池SOC参数识别、优化及监测研究

为了延长微网系统中储能装置的使用寿命,保证微网系统的稳定可靠运行,需对锂电池荷电状态(SOC)进行实时准确的监测。提出一种基于递推最小二乘法(RLS)和扩展卡尔曼滤波算法(EKF)的电池SOC参数识别优化及检测方法,并在MATLAB/Simulink仿真环境下进行可行性验证。结果表明,该方法能够在极小误差范围内实现对锂电池SOC的实时监测。     

应用麻雀搜索和概率神经网络的储能电池故障诊断

储能是构建新型电力系统的核心技术,其中,锂离子电池电化学储能是当前的主要形式,对实现“双碳”目标意义重大。故障诊断对于保障电池储能系统安全运营意义重大,尤其是微小故障的准确诊断能有效预防严重故障的发生,然而,传统故障诊断方法时效性差、精度较低,难以捕捉微小故障特征。因此,提出了一种应用麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)改进的概率神经网络(probabilistic neural network, PNN)的储能电池微小故障诊断方法。首先,通过对锂离子电池故障类别分析故障特性,提取微小故障发生后的状态特征信息;然后,将磷酸铁锂储能电池故障信号分解成一系列特征向量并输入SSA-PNN模型;最后,开展了实验验证研究。结果表明,与传统的基于误差反向传播算法的故障诊断方法相比,基于SSA-PNN的故障诊断方法精度达到99.7%,具有更高的诊断精度和实时性。     

磷酸铁锂电池充电后静置的电压预测方法

混合动力电动汽车在行驶过程中的动态充电后静置开路电压不稳定。特别是再生制动充电时开路电压的变化,而导致常用的开路电压法存在SOC估计误差大和混合动力电动汽车动力控制策略难以实施。以磷酸铁锂电池为对象,依据电化学理论分析了其充电后静置过程中正负极表面锂离子扩散对开路电压的影响机理以及开路电压随时间的变化关系。再通过充电后静置实验和参数辨识方法,建立了充电后磷酸铁锂电池静置开路电压预测模型。以此对其充电后静置的开路电压进行了预测实验。结果表明,在实验工况下,该模型的最大预测误差为0.017V。     

基于超级电容的动态测试系统电源设计

动态信号具有突发性和瞬态性的特征,针对测试中系统遭受振动、冲击等原因造成电源抖动或意外掉电而导致测试失败的问题,设计并制作了基于锂电池和超级电容混合储能的电源。大容量的电池作为测试系统的常用电源,而高密度的超级电容作为备份电源以满足恶劣环境下瞬态信号的测试需求。实验结果表明,混合储能的方式能应对冲击造成的电源抖动和断电问题,提高动态测试的可靠性。     

动力锂电池剩余使用寿命影响因素分析

为了有效地评估动力锂电池系统的剩余使用寿命,必须准确地掌握影响动力锂电池剩余使用寿命的关键因素。以动力锂电池管理系统采集的充放电电流、电池温度、实时电压等参数作为影响动力锂电池剩余使用寿命的因素,通过对多次充放电循环采集的这些参数,应用主成分分析方法,分析得出每个参数对动力锂电池剩余使用寿命的影响程度,实现影响因素的定量化分析。通过剩余使用寿命预测的验证对比,可以看出5个因素的累计贡献率达到了99%,误差小于3%;4个因素的累计贡献率达到了90%,误差小于4%。