超级电容电池在锂离子动力电池系统中的应用

介绍了一种以锂离子电池、 超级电容电池以及电压控制装置为主体的混合能源系统.其中,锂离子电池为车辆主要动力源,超级电容电池为车辆辅助动力源,电压控制装置对母线电压进行控制.在低温环境下,电压控制装置控制锂离子电池与超级电容电池相互充电,从而让锂离子电池通过其内阻产生自发热,实现内部升温.该混合能源系统的优势在于,利用锂...     

基于复合电源的纯电动商务车能量管理策略仿真

以锂离子电池作为单一动力源的某纯电动商务车在大功率行驶时放电电流大、电池发热严重,电池使用寿命偏低。在AVL/CRUISE软件中搭建纯电动商务车整车及复合电源仿真模型,提出一种基于模糊逻辑控制理论的能量管理控制策略,并在MATLAB/Simulink环境下建立模糊逻辑功率分配控制器模型。联合仿真结果表明,使用模糊控制策略的复合电源能够最大限度的避免锂离子电池大电流放电、降低能量消耗且由超级电容进行制动能量回收,可延长锂电池的使用寿命并增加续驶里程。     

加装超级电容纯电动汽车的性能分析

建立了基于MATLAB/Simulink的加装辅助能源——超级电容的电动车辆分析模型。通过CYC_CONST_45的仿真结果和实际运行结果比较,说明该模型的精度是可接受的。简要分析了多能源电动车辆的能源工作流程。通过车辆的动力性能、经济性能,包括匀速、变速、频繁加速/减速等不同的方面的分析表明,装配超级电容能够改善电动车辆的性能,并可以适当地保护蓄电池组,延长电动车辆续驶里程。     

电动汽车锂电池工作特性等效电路比较研究

分析了锂离子电池的特性和充放电原理,介绍了锂离子的电化学模型、Rint模型、四阶动态模型、PNGV模型、GNL模型以及Thevinin电路模型,分析了各等效电路模型的优缺点,综合分析各种等效电路特点,确定了Thevinin等效电路模型作为电动汽车锂离子电池SOC估算的电池模型的分析方式。     

锂离子电池参数辨识与状态估计

对锂离子动力电池的电化学特性进行分析,基于其电化学特性在Matlab/Simulink建立了能斯特模型,仿真实验证明了电池模型的准确性,以RC二阶等效电路模型基于最小二乘法进行在线参数辨识,并引入卡尔曼滤波算法进行SOC估算,完成对电池管理系统的初步设计与验证,并在Matlab/Simulink中通过仿真证明了改进模型在纯电工况下的可行性与准确性。     

纯电动汽车并联式双电池能量分配双模糊控制策略

纯电动汽车采用单一电源或者动力电池-超级电容复合能源作为车载能源时,在动力性能、续驶里程等方面存在着不足,为此文中对铅酸电池-锂电池双电池进行了研究。针对并联式铅酸电池-锂电池双电池的能量分配问题,研究了常用的模糊控制策略,并提出了改进的控制方案—双模糊控制策略,在ADVISOR上建立了其仿真模型与不同车载能源及相应能量分配控制策略进行仿真对比,实验结果表明:采用并联式铅酸电池-锂电池双电池以及改进的能量分配双模糊控制策略能更有效的提高纯电动汽车动力性能和能量利用效率,有效的延长纯电动汽车续驶里程,同时也可避免因某电源电量不足或突然掉电而导致汽车无法正常行驶的情况发生。     

基于等效电路电池模型参数辨识方法的适应性研究

使用基于DP模型的非线性等效电路模型建立电池系统通用模型,基于HPPC脉冲实验对电池模型进行参数辨识,并研究电池模型以及其参数辨识方法对于锂离子电池和铅酸电池的适应性.实验表明,对于锂离子电池和铅酸电池,该非线性模型具有较好的模型精度,同时其参数辨识方法也具有一定的适应性.     

基于扩展卡尔曼滤波的锂离子电池荷电状态估计

针对电池荷电状态（SOC）难以准确估计的问题,采用扩展卡尔曼滤波方法来提高SOC的估计精度。首先以磷酸铁锂电池为研究对象,建立了电池的PNGV等效电路模型,并采用充放电实验和离线辨识的方法得到模型中的参数,得到了开路电压、欧姆内阻、极化内阻和极化电容与SOC的多项式函数关系;然后,对模型进行验证,并分析了模型的准确性;最后,在实际工况下,运用扩展卡尔曼滤波方法估计锂离子电池的SOC值,并与安时法计算的SOC值进行比较。结果表明,PNGV模型结合扩展卡尔曼滤波方法估计的锂离子电池SOC值的最大误差仅为2.78%,提高了电池SOC的估计精度。     

轨道交通混合储能系统的研究与实现

为给轨道交通储能系统的前期研究及后期验证提供实验条件,结合轨道交通实际运行工况、功率参数和容量配置等,围绕储能元件特性、变流器系统设计展开研究,选取超级电容和锂离子电池作为储能元件,以双DC/DC拓扑为主电路,dSPACE为控制器,搭建具有牵引耗能和制动馈能的轨道交通混合储能系统。     

世界首台储能式轻轨车研制成功

世界首台采用超级电容作为主动力能源的"储能式电力牵引轻轨车辆"原型车今天在湖南株洲下线。据介绍,与传统锂离子电池相比,"储能式电力牵引轻轨车辆"所采用的超级电容容量更大、比功率和比能量更高,且具有无需布设供电网、成本低廉等特点。同时,中国南车集团还开创了一种"制动即充电"模式,使     

电动汽车电池测试系统建模与仿真

针对电动汽车运行过程中产生的谐波会造成电池放电不均匀及导致电池使用寿命减短的问题,为了快速地测试不同电感电容对直流母线谐波的抑制效果,在Simulink下搭建了以电池模型为核心的电池测试系统模型.通过对现有3种常用电池等效电路模型的对比和二阶RC模型的分析,详细描述了电池二阶RC模型中各个部分的作用.采用电池实际放电时采集到的数据,通过最小二乘法对电池开路电压与SOC之间非线性关系进行了曲线拟合,同时对等效电路中的电阻电容参数进行了辨识;介绍了矢量控制算法的原理并采用该控制算法对电机驱动系统进行了建模;最后,建立了整个系统的模型,并设计了两个实验进行了验证.实验结果表明,从所建立的电池测试系统模型得到的数据与实际系统得到的数据相似,该模型可以用来仿真电动汽车运行实际电路.     

锂离子电池功率状态预测方法综述

随着锂离子电池在智能电网、新能源汽车等领域的大规模应用,其充放电能力,即峰值功率的准确预测对于保障系统的安全、可靠运行至关重要。从单体和系统两个层面归纳分析锂离子电池功率状态预测方法的研究进展：针对电池单体预测方法,主要包括测试查表法、黑箱法、等效电路及电化学模型法等,重点阐述多参量约束的等效电路模型法,并进行分类与对比分析;针对电池系统,从电池系统模型及功率状态预测算法两个角度出发,分别讨论了串联型、非串联型电池系统的功率状态预测算法和大数据驱动的智能预测方法,并分析各方法的优缺点及应用领域;结合下一代云计算、大数据、数字孪生等发展趋势,对锂离子电池功率状态预测方法进行展望,为促进电池全生命周期管理技术的研发与应用提供一些思路。     

超级电容在工程机械中的应用研究

超级电容是近年发展起来的一种新型储能单元,广泛应用于汽车行业,并逐步向工程机械领域扩展.在分析超级电容本身结构的基础上,推导出了其应用设计中容量、等效串联电阻、串并联个数的计算公式,根据超级电容的本身特性并结合超级电容建立了超级电容的数学模型.最后,结合推土机混合动力驱动单元实例,建立了超级电容的MATLAB/Simulink模型,并对其进行了仿真研究.     

基于模糊控制的纯电动汽车复合电源功率分配策略研究

以某微型纯电动汽车的蓄电池-超级电容复合电源系统为研究对象,提出了一种基于模糊控制理论的复合电源纯电动汽车驱动功率分配控制策略。针对整车动力系统结构,设计了模糊控制器,综合考虑母线电流和超级电容SOC,计算超级电容最佳输出电流,合理分配蓄电池与超级电容之间的功率。在Matlab/Simulink环境下搭建复合电源能量管理系统仿真模型,仿真结果表明所提出的功率分配策略能有效分配复合蓄电池和超级电容的输出功率,改善了蓄电池的工作环境,并提高了车载能量利用率。     

基于改进型Thevenin模型的锂电池SOC估算研究

为实现锂离子电池SOC的准确估算,对传统的Thevenin等效电路模型进行了改进:构建考虑容量变化的二阶Thevenin模型;探究电池实际容量的变化情况,并利用其在模型中进行容量修正;改进HPPC实验对电路模型进行参数辨识,获取相关参数的变化情况;将获取的参数应用于仿真中,将等效电路模型与扩展型卡尔曼滤波结合起来,将仿真与实际测试结果进行比较。研究结果表明:温度和放电倍率对电池实际可用容量影响较大;等效电路模型的参数值也和环境温度密切相关;细化参数的辨识条件后的模型与卡尔曼滤波结合,可以将SOC的估计精度控制在2%以内。     

基于电压倍增器的混合储能系统电压均衡方法

传统主动均衡拓扑往往需要大量的开关管、电感、变压器或双向开关等元件实现能量传递,对于电动汽车而言,无疑会增加系统的体积和成本。鉴于此,本文提出了一种基于电压倍增器的电压均衡拓扑,用于锂离子电池和超级电容组成的混合储能系统。电池均衡拓扑和超级电容均衡充电器通过复用半桥逆变电路集成到仅含2个开关管、3个电感以及若干电容和二极管的电路中,可有效降低混合储能系统的体积和成本。电池均衡拓扑具有自模块化特性,电压均衡速度更快,超级电容充电器具有恒流充电特性。本文详细描述了该拓扑的工作模态和波形,并利用PSIM仿真验证了其均衡特性。最后,设计了由4个电池和4个超级电容所组成的混合阵列进行实验验证。实验结果表明,均衡后单体间电压极差降至10 mV以下,证明了所提方法的有效性。     

基于有限差分法的二维锂离子电池电热性能模拟

当前世界对清洁能源的需求日益增大,其中锂离子电池有高能量密度、高工作电压、低自放电以及高稳定性等优点,是满足清洁能源要求的原料之一。由于电池失效或者过热现象都会产生起火等灾难性后果,因此预测电池的电热特性具有重要的意义。建立锂离子电池二维数学模型,利用电学模型的泊松方程以及热学模型的热传递方程,基于有限差分法模拟了锂离子电池在充电过程中的电热性能,分析了锂离子电池的电势密度、电流密度以及温度场分布,为锂离子电池的设计应用提供理论依据。     

石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用

在传统化石能源逐渐短缺的历史发展中,使可再生新型能源和能量存储技术成为世界不可避免的发展趋势。锂电子电池作为现如今一种非常具有开发潜力的电化学储存方式,一方面在民间市场,另一方面在国防领域的表现,它都是一种非常具有发展潜力的能量储存方式。可以毫不避讳的说,锂离子电池的发展,已经初步的影响了综合国力,那么怎样才能让石墨烯在锂离子电池的发展中成为超级材料,首先我们要了解锂离子电池的性能主要受制于什么?     

基于扩展卡尔曼滤波算法的燃料电池车用锂离子动力电池荷电状态估计

针对燃料电池汽车用锂离子动力蓄电池建立一个简单物理模型和一个复杂物理模型,它们分别以不同等效电路来描述电池的动态特性,然后将这两个物理模型中各物理量和状态量之间的关系表达成离散化的状态空间方程.在此基础上,利用在燃料电池汽车实车运行过程中测得的包括电流、电压等数据,基于扩展卡尔曼滤波算法对锂离子动力电池的荷电状态进行估计,并对利用两种模型进行估计的结果进行比较分析.分析结果表明,基于电池等效电路模型的卡尔曼滤波电池荷电状态估计算法是有效的,并且电池模型对估计结果的影响较大,利用精确的电池模型容易达到较高的估计精度.     

基于ADVISOR的电动拖拉机驱动系统仿真

基于电动拖拉机牵引作业的特点,建立了电动拖拉机行驶平衡方程式及传动系统各部件的数学模型.基于ADVISOR软件建立了电动拖拉机仿真模型及变速箱模糊控制策略,开发了电动拖拉机仿真系统.以某型号电动拖拉机为研究时象,分别以运输循环工况和犁耕循环工况为输入,对电动拖拉机驱动系统进行仿真研究.仿真结果表明:随着作业负荷和行驶速度的变化,电动拖拉机驱动转矩、蓄电池电流和电压也相应地变化;蓄电池电量消耗跟作业负荷和行驶速度有关,随着作业负荷和行驶速度的增大,电池所剩容量(Soc)下降加快;电动拖拉机具有较强的抗过载能力,正常作业时能够承受的最大突加载荷可达到额定载荷的1.6倍;并且还具有良好的自适应负载能力,当作业负荷在一定范围内增加时,降低作业速度,电动拖拉机仍能继续作业.