車用鋰離子超級電容器性能研究及管理系統(tǒng)設計.pdf

1、在能源危機和環(huán)境污染的雙重壓力下,新能源汽車的發(fā)展得到了各國政府和汽車企業(yè)的重視?；旌蟿恿ζ嚰婢邇?nèi)燃機車輛和電動車輛的優(yōu)點,在當前的技術條件下最有發(fā)展優(yōu)勢。車用儲能系統(tǒng)是混合動力汽車的關鍵部件之一,其性能對汽車的動力性、經(jīng)濟性、安全性有十分重要的影響。目前常用的動力電池為鎳氫電池和鋰離子電池,這兩種電池都存在大電流充放電能力不強,循環(huán)壽命較短的問題。鋰離子超級電容器是一種新型的混合型超級電容器,它既有功率密度高和循環(huán)壽命長的特點,又具

2、有比一般的雙電層超級電容高得多的能量密度,很適合作為混合動力車用電源。為了最大限度地發(fā)揮鋰離子超級電容的優(yōu)勢,必須對其進行有效的管理和控制。由于鋰離子超級電容的能量密度與鎳氫電池或者是鋰離子電池相比還有一定的差距,因此需要提高其荷電狀態(tài)(SOC)估算精度,以提高整體的可用能量。
　　為了了解鋰離子超級電容的充放電特性,在專用大功率動力電池組綜合試驗平臺上對其進行了一系列試驗,對其容量特性、內(nèi)阻特性、充放電倍率特性還有單體間的一致性

3、等進行了分析?；趯嶋H的試驗數(shù)據(jù),并結合鋰離子超級電容本身的結構特點,本文建立了一種實用的等效電路模型,用脈沖放電試驗來進行參數(shù)辨識,用最小二乘法擬合出該等效電路的模型參數(shù)。在Matlab中建立了仿真模型,在不同使用工況下對模型的精確性進行了驗證。與試驗結果的對比表明,模型具有較高的精度,能比較準確地反映鋰離子超級電容的動態(tài)特性。
　　由于混合動力車用超級電容的單體數(shù)目較多,本文采用對超級電容組整體進行建模的方法來估算其SOC值,

4、然后再根據(jù)單體的一致性情況對SOC進行修正。本文充分利用電流積分法短時間內(nèi)具有較高精度和鋰離子超級電容SOC-OCV曲線接近線性的特性,分別從電流角度和電壓角度估算SOC,并用一個加權因子將二者結合起來。在基于電壓的SOC估算中,分別考慮了擴展的OCV法和集員濾波法,取得了良好的效果。在不同工況下對SOC算法進行了驗證,結果表明該算法具有較高的精度。
　　最后根據(jù)車用需求完成了超級電容管理系統(tǒng)的軟硬件設計。系統(tǒng)采用freescal