超级电容在电能型电力工程车上的应用研究

超级电容器是近年来发展起来的一种新型的储能装置,具有功率密度高、寿命长,使用温度宽及充放电迅速等优点.随着电动车辆的研究不断深入,电动汽车在电池使用寿命、加速时功率型电池瞬间大功率释放存在瓶颈,以及电池制动时能量回收率低等诸多问题开始显现,影响了电动车辆的使用和推广.着重介绍超级电容与锂离子动力电池的特性,以及超级电容与电池混合电能的研究及其在电动汽车上的应用.     

基于超级电容的车载电池管理系统设计

电池管理系统直接检测及管理电动车辆的储能电池运行的全过程,是电动车辆的重要组成部分。设计了一种基于超级电容电池的车载电池管理系统,通过测量超级电容电池的电压、温度和电流以及计算电池组的荷电状态(SOC),实现对超级电容电池组的监控和管理,对以超级电容电池作为动力源的电动车辆的电池管理方面具有很好的实际应用价值。     

复合电源能量控制策略研究

针对纯电动汽车中大电流对电池损害的问题,在纯电动汽车电源系统中增设超级电容,以减少大电流冲击对电池的损伤。基于超级电容充放电上、下限和电池放电功率这三个因子,以需求功率、超级电容SOC值以及超级电容所处状态为控制变量,通过DC/DC控制电池的输出,将电池以恒功率输出的能量通过超级电容输出车辆行驶所需要的变功率。利用Matlab/Simulink建立控制策略模型和Cruise建立的整车模型进行联合仿真。仿真结果表明:匹配的超级电容和设计的控制策略能很好地优化电池输出,延长蓄电池使用寿命,并满足电动汽车设计要求。     

电动汽车能量存储技术概况

叙述了电动汽车能量存储技术的发展 ,说明了不同类型电动汽车对动力电池的要求不同 ,着重分析了动力电池 (包括铅酸电池、MH Ni电池 ,锂离子蓄电池和ZEBRA电池等 )技术现状以及优缺点。铅酸电池比能量低 ,技术成熟 ,价格便宜 ,在电动车辆中应用普遍。镍金属电池 ,特别是MH Ni电池 ,比能量和比功率较高 ,实现了商品化 ,目前已经作为铅酸电池的可替代动力电池。锂离子蓄电池是动力电池的发展热点 ,与前两种动力电池相比 ,具有更高的比能量和比功率 ,寿命长 ,是一种绿色环保电池。此外 ,对燃料电池、超级电容器和飞轮电池作了扼要介绍。动力电池的发展与电动车辆的需求密切相关 ,目前混合电动车辆发展迅速 ,其辅助动力电池需要高比功率特性 ,以提高车辆的动力性和经济性。     

超级电容及其在电动车中的应用

概述了超级电容的基本原理、特点、分析方法及重点研究的内容,比较了不同二次电池的参数特点和优缺点,介绍了超级电容在电动汽车中的应用和前景.     

电动汽车复合电源系统能量管理研究

为了合理分配电动汽车复合电源系统的能量,对由超级电容、DC/DC变换器和锂离子电池组成的复合电源系统结构进行了分析与研究。提出了逻辑门限值控制策略对复合电源系统的能量进行管理。为了验证该能量管理策略的有效性,利用Matlab仿真软件对FTP-75城市循环驾驶工况进行了仿真分析。仿真结果表明,超级电容充分地发挥了其"削峰填谷"的作用,将锂离子电池的电流限制在一定的范围内,减少了大电流对锂离子电池的冲击。同时,超级电容可以在车辆制动过程中进行能量回收,减少能量的损耗。     

动态消息

第16届国际电动车会议将于1999年10月13日～16日在北京国际会议中心举行。并同时举办展览会,届时将有电动汽车、复合动力汽车、电动自行车、电动摩托车、零部件、材料、仪器等厂商参展。 征文范围 (1)电动汽车(综合)。(2)复合动力汽车(综合)。(3)电动自行车、电动摩托车。(4)驱动系统。(5)电池。(6)燃料电池。(7)其它储能系统(飞轮、超级电容     

基于模糊逻辑的电动汽车双源混合储能系统能量管理策略

针对电动汽车行驶过程中电池放电电流过大导致的电池容量衰减问题,构建了由锂离子动力电池、超级电容和多端口DC/DC变换器构成的全主动式混合储能系统,其中电流环控制器和电压环控制器分别控制输出电流和直流母线电压。结合超级电容SOC、整车需求功率和车速情况,根据建立的45条模糊控制规则,模糊逻辑控制器调节锂离子动力电池和超级电容的充放电功率,在车辆峰值功率需求较高时避免了高频电流波动对动力电池寿命的影响。同时在功率需求较低时,动力电池给超级电容充电。在HWFET工况下的实验结果表明所提出的全主动式双能量源混合储能系统和基于模糊逻辑的能量管理策略能够有效保护锂离子动力电池免受大电流波动影响,从而达到延长电池寿命的作用。     

浙江电网2013年9月份运行数据

据报道,澳大利亚科学家用石墨烯制造出了一种更致密的超级电容,其使用寿命可与传统电池相媲美,且能量密度为现有超级电容的12倍。可广泛应用于可再生能源存储、便携式电子设备以及电动汽车等领域。相关研究发表在最新一期的《科学》杂志上。     

澳科学家用石墨烯制造超级电容

澳大利亚科学家用石墨烯制造了一种致密的超级电容,其使用寿命可与传统电池相媲美,且能量密度为现有超级电容的12倍,可广泛应用于可再生能源存储、便携式电子设备以及电动汽车等领域。超级电容一般由多孔的碳组成,其中灌满了液体电解质(主要负责传输电荷)。超级电容的最大     

基于混合储能电压源逆变器平抑微电网功率波动的方法研究

为了平抑间歇性微电源引起的功率波动,研究了基于超级电容和蓄电池的混合储能电压源逆变器（VSI）控制策略,设计了混合储能系统两级能量管理方法。将超级电容作为系统一级缓冲储能优先平抑微电网功率波动。并网运行时配电网作为二级储能,通过控制联络线功率,使超级电容端电压稳定在充放电限值以内,同时维持公共连接点（PCC）母线电压在允许范围内变化;孤岛运行时蓄电池作为二级储能,通过超级电容的缓冲作用减少蓄电池充放电次数,延长蓄电池使用寿命,当超级电容达到充放电警戒值时,精确控制蓄电池以恒功率输出,调节超级电容端电压恢复到正常值。仿真结果验证了方法的有效性。     

基于混合动力电动公交车的能量优化管理研究

利用电动公交车行驶路径固定、道路信息确定的特点,提出基于下一时段路况信息的超级电容、蓄电池电动公交车能量优化管理方法。在行驶过程中针对加速和制动2种工况设计了加速、减速2种模糊控制器对公交车进行能量实时优化;在公交车停站时刻,还可根据下一路况所需的平均功率,通过模糊控制器提前对超级电容和蓄电池进行功率预分配,以充分发挥2种电源的互补特性。数值仿真表明,所述方法能够大幅降低蓄电池放电峰值功率,明显提高能量回收效率,有效提高电动公交车的动力性能和经济性。     

一种基于低通滤波算法的车用HESS功率分配控制策略

在混合动力汽车行驶中,为了能让车载超级电容有效地为蓄电池提供能量缓冲，其荷电状态（SOC）需保持在一个安全范围内,以防止电容过充或能量不足。针对这一问题，基于车载超级电容的工作特性，改进了传统的车用混合储能系统滤波分配法，舍弃算法逻辑复杂、参数设计困难的逻辑门控制，使用简单的PI控制实现了电动汽车运行过程中超级电容电量的自保持，并通过基于TMS320F2812控制的混合储能装置和基于半实物仿真的永磁同步电机试验平台对所提出的方法进行了试验验证。结果表明，该方法在超级电容提供负载峰值功率，达到对蓄电池“削峰填谷”目标的同时，又使其稳态电压保持在一个稳定值，满足混合动力汽车对于车载超级电容的能量回收要求。     

考虑电池容量及交通网的电动车模型在电力系统中的应用

在总结电动车在电网中应用的文献基础上,提出基于实际情况的考虑电动车电池容量以及交通网的电动车模型,并将模型应用于某实际配电网中,根据计算结果,利用节能环保的电动车既能有效减少温室气体排放,同时可利用电动车充放电来有效的＂削峰填谷＂,改变电网运行的负荷曲线,优化电网运行。     

基于双铅碳电池储能系统的微电网优化运行控制策略

针对风力、光伏发电与电动汽车充电波动性威胁微电网安全运行问题,基于对铅碳电池全生命周期内吞吐电量与充放电深度关系的研究,提出了基于双电池储能系统(DBESS)运行平衡度指标控制的充放电模式切换路径优化策略,以及基于铅碳电池最佳充放电深度的DBESS充放电控制策略。利用包含风光发电、双铅碳电池储能系统、锂离子电动汽车充电和常规负荷的实测运行数据,对上述控制策略与传统控制策略的计算结果进行了对比分析,结果表明所提出的控制策略不仅可以达到优化DBESS充放电路径的目的,最大限度拓展DBESS可用容量,还可打破DBESS始末荷电状态一致的限制,提高储能系统使用灵活性。最后以DBESS充放电饱和能力指标及充放电稳定性指标为评价标准,验证了所提出控制策略的合理性和有效性。     

电驱动车辆中发电机与动力电池组的匹配

为了实现电驱动车辆最佳动力性的设计目标,延长发电机和蓄电池的使用寿命,对发电机与蓄电池的匹配进行了研究。通过分析电驱动车辆动力驱动系统的结构特点及功率流控制,对所选发电机进行了负载特性试验,对蓄电池进行了充放电特性试验,在此基础上提出了发电机与动力电池组匹配的原则及计算方法,并在驱动系统的台架试验阶段验证了该方法的正确性和可行性。     

电动汽车与电网一体化信息交互系统设计与实现

为充分发挥电动汽车规模化接入电网的优势,考虑电网的安全稳定性,设计了电动汽车与电网一体化信息交互系统.介绍了系统结构、工作原理及主要功能.系统由电动汽车智能车载终端、充电站信息交互及接入装置、实时信息交互及监控管理中心、通信链路四部分组成,具有电动汽车信息监控、充电站信息监控、电池充放电智能提醒与告警、汽车充电排队情况实时查询、最短充电路径搜索、WEB发布、GIS显示等功能.该系统的开发应用为电动汽车大规模应用提供良好的基础平台,对保证电网的安全稳定有重要意义.     

System Integration and Power-Flow Management for a Series Hybrid Electric Vehicle Using Supercapacitors and Batteries

In this paper, system integration and power-flow management algorithms for a four-wheel-driven series hybrid electric vehicle (HEV) having multiple power sources composed of a diesel-engine-based generator, lead acid battery bank, and supercapacitor bank are presented. The super-capacitor is utilized as a short-term energy storage device to meet the dynamic performance of the vehicle, while the battery is utilized as a mid-term energy storage for the electric vehicle (EV) mode operation due to its higher energy density. The generator based on an interior permanent magnet machine (IPMM), run by a diesel engine, provides the average power for the normal operation of the vehicle. Thanks to the proposed power-flow management algorithm, each of the energy sources is controlled appropriately and also the dynamic performance of the vehicle has been improved. The proposed power-flow management algorithm has been experimentally verified with a full-scale prototype vehicle.      

实时电价下含V2G功能的电动汽车理性充放电模型及其分析

为了利用实时电价实现电动汽车理性充电,以电动汽车运营收益最大化为目标,以满足电动汽车动力电池充放电容量及电动汽车行程需求为约束条件,构造了一个电动汽车充放电收益最大化模型,该模型较好地表示电动汽车充放电决策。以美国家庭出行调查为依据,根据用户充出行规律,采用蒙特卡洛模拟法模拟用户行程需求,对电动汽车充放电运行的经济效益进行仿真计算和分析。研究结果表明,通过响应电网实时电价,理性充放电模型可显著提高电动汽车的经济效益。同时,由于夜间电价相对便宜而白天相对较高的电价激励,电动汽车多在配电系统负载率较低时充电,在系统峰荷附近反向放电,从而起到削峰填谷的效应。     

Energy Management and Control of Electric Vehicle Charging Stations

Abstract

Charging infrastructure is an important component for the healthy growth of the electric vehicle industry. This article presents an energy management and control study of an electric vehicle charging station. The charging station consists of an AC/DC converter for grid interface and multiple DC/DC converters for electric vehicle battery management. For the grid-side AC/DC converter, a direct-current control mechanism is employed for reactive power, AC system bus voltage, and DC-link voltage control. For the electric vehicle-side DC/DC converters, constant current and constant voltage control mechanisms are developed for electric vehicle charging and discharging management. The article considers energy management needs for charge and discharge of multiple electric vehicles simultaneously in a dynamic price framework. A real-time simulation system is developed to evaluate how the electric vehicle charging station can meet grid-to-vehicle, vehicle-to-grid, and vehicle-to-vehicle charging and discharging requirements.