改善電池?zé)犭姾屠匣阅艿匿囯姵嘏c超級電容混合儲能系統(tǒng)
電動汽車發(fā)展的一個關(guān)鍵是其能量儲存系統(tǒng)。目前,在能量儲存系統(tǒng)中多使用鉛酸、鎳氫、鋰離子和鋰聚合物等電化學(xué)存儲技術(shù)。鋰離子電池具有很高的能量密度和壽命,但由于其成本高、體積大等缺點(diǎn)并未大量采用。將鋰離子電池與超級電容結(jié)合構(gòu)建的混合儲能系統(tǒng)可以在增加電池容量的同時增加電池的功率密度,并降低成本。研究了鋰離子電池與超級電容相結(jié)合來改善電動汽車能源供應(yīng)系統(tǒng)的特性。
介紹了鋰離子電池和超級電容結(jié)合組成的混合儲能系統(tǒng)的特點(diǎn)。超級電容具有約為1~10Wh/kg的電量和約為1~5KW/ kg的高功率,充放電效率為85%~98%,放電速率為0.3~ 30s。鋰離子電池具有約為50~500Wh/kg的電量和約為10~500W/kg的功率,充放電效率為75%~90%,放電速率為0.3~3h,因而將這兩者進(jìn)行結(jié)合。給出了電動汽車模型和混合儲能系統(tǒng)模型,建立的混合儲能系統(tǒng)模型主要是熱電模型和老化模型的結(jié)合。混合儲能系統(tǒng)的使用將增加能源供應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,因而需要一個可靠的能源管理策略對系統(tǒng)性能進(jìn)行全局優(yōu)化,使其不僅有助于提升車輛的性能和壽命,而且可以減輕儲能系統(tǒng)的質(zhì)量、減小尺寸和降低成本等。制定混合儲能系統(tǒng)管理策略的主要目標(biāo)是通過實(shí)時監(jiān)控超級電容和鋰離子電池的功率流,實(shí)現(xiàn)儲能系統(tǒng)在最高效率點(diǎn)工作。對建立的混合儲能系統(tǒng)模型進(jìn)行了仿真,數(shù)據(jù)選自高功率、輕質(zhì)量的麥斯威爾超級電容器和柯卡姆公司生產(chǎn)的鋰離子電池,利用Matlab/Simulink建立車輛動力學(xué)模型,選用Artemis循環(huán)工況,循環(huán)7次,計(jì)算電動汽車所消耗的功率和電量,并對制定的管理策略進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果顯示,采用混合儲能系統(tǒng)與僅使用鋰離子電池相比具有較長的使用壽命和較高的效率。
T.Mesbahietal.7thIET InternationalConferenceon PowerElectronics,Machines andDrives,Manchester April 08-10,2014.
編譯:李臣