超级电容器与起动电池并联混合电源的研究

汽车工业的发展对起动电池的大电流放电性能提出了更高的要求。蓄电池和超级电容器组成的混合电源就具有极其优异的大电流放电特性。本文对几种不同型号的起动免维护电池和超级电容器直接并联组成的混合电源进行了不同温度下的大电流放电特性研究,并通过理论计算和实际数据结合,推导出需要和蓄电池并联的超级电容器的容量匹配公式。     

基于超级电容器储能系统的均压放电控制策略

由于超级电容器单体电压比较低,在构建储能系统时通常采用多只超级电容器串并联结构。但是,因超级电容器自身参数存在差异,在放电过程中必然会出现超级电容器单体之间电压不平衡的现象,进而影响储能系统的放电效率和能量利用率,甚至影响超级电容器的使用寿命。针对上述问题,本文提出了一种均压放电控制策略,可以将电压失衡达到最小化,从而实现超级电容器能量的高效利用,并通过理论分析和实验研究进一步验证了该策略的可行性。     

超级电容器用于建立强脉冲磁场的可行性研究

为解决爆炸磁流体发电机应用设计中储能高压脉冲电容器存在的一些缺点,提出了一种以超级电容器替代高压脉冲电容器作为储能器件建立强脉冲磁场的设计方案。在给出脉冲放电回路中超级电容器的等效电路模型、超级电容器模块的设计原则和储能系统管理方案后,对超级电容器模块振荡放电和非振荡放电两种类型进行了分析计算。超级电容器模块和高压脉冲电容器模块的放电电流仿真波形和模块参数的对比结果表明,在产生同样大的脉冲电流下,超级电容器模块放电持续时间更长,在体积和重量上有一定的优势,用于建立强脉冲磁场是可行的。     

独立光伏系统中超级电容储能充电技术的研究

介绍了独立光伏系统中超级电容器的工作原理及其优缺点,给出了三支路、传输线、串联RC和改进的串联RC四种超级电容器等效电路模型。研究了各种超级电容器充电方式,分析了超级电容器的恒压、恒流和恒功率充电方式的效率。实验研究表明三种充电方式各具优点和缺点,恒功率充电可在保证充电效率的前提下,较好地控制充电时间,较适合对超级电容器充电。     

超级电容-蓄电池复合电源结构选型与设计

系统分析了混合动力汽车用蓄电池的不足以及应用超级电容器的优势,研究了超级电容器与蓄电池构成复合电源的3种不同组成方式,指出将高功率密度的超级电容器与高能量密度的蓄电池通过功率DC/DC变换器匹配,使之既可以输出,吸收高倍率电流的冲击,又可以满足多次高倍率电流所需的高能量密度.实验与仿真结果表明,双向DC/DC变换器的并联结构具有较好的效果和实用性.     

锂离子电池与超级电容器复合的低温起动性能

铅酸电池低温下大电流放电能力显著减弱,不能快速可靠地起动车辆。测试磷酸铁锂锂离子电池组及其与超级电容器并联的复合电源的低温放电性能。超级电容器的低温大电流放电性能可对锂离子电池组的放电电流进行补偿,降低放电倍率。复合电源在-40℃下以180 A放电时,超级电容器放电电流最高为127 A,大大降低了锂离子电池组的放电倍率,放电电压提升34.9%。复合电源的低温大电流放电性能,可保障车辆的低温起动。     

超级电容器内阻测试方法研究

内阻是超级电容器的重要性能参数,在直流放电内阻测试方法中,测试设备的充放电转换时间是影响测试结果的重要因素。通过改进测试方法,可以有效消除测试设备的充放电转换时间对测试结果的影响,为评价超级电容器的内阻提供了一种新的测试方法。     

超级电容器蓄电池混合电源的建模与性能分析

超级电容器与蓄电池的混合电源能充分发挥蓄电池比能量大和超级电容器能快速充／放电、循环寿命长的优点,可显著降低电源的内部损耗,提高电源的运行时间。本文建立了超级电容器蓄电池混合电源的数学模型,系统地分析了影响超级电容器与蓄电池混合电源内部损耗和运行时间的因素。分析结果表明：超级电容器与蓄电池混合电源的内部损耗和运行时间与脉动负载的占空比、脉动负载的周期、超级电容器的内阻、蓄电池的内阻、超级电容器的容量、超级电容器的并联支路数有密切的关系。     

配电网络馈线终端装置的供电电源研究

分析了目前配电网络中馈线终端装置(feeder terminal unit,FTU)与被控主设备的3种普遍供电方式及其存在的缺陷,并且针对这些缺陷提出了基于超级电容器-蓄电池的混合电源方案和基于CT电源的供电方案,前者综合蓄电池放电时间长和超级电容器储能巨大的特点,在线路故障时由蓄电池提供FTU的工作电源而超级电容器提供被控主设备的操作电源,后者从CT采集能量,具有较高的性价比。     

超级电容器组在轨实验系统设计与验证

针对超级电容器组瞬时大功率放电的特点,设计出了一套在轨实验系统,并完成了在轨验证和数据分析。结果表明,实验系统成功地完成了超级电容器组的在轨实验,超级电容器组各项参数稳定,状态良好。超级电容的成功在轨实验为后续产品化及其在武器装备上的应用奠定了基础。     

电动汽车复合能源系统设计

为解决燃油汽车带来的环境、能源等负面问题,推进新能源在汽车领域的应用逐渐成为人们关注的焦点。文中基于太阳能电池、超级电容和蓄电池3种能量源,对电动汽车复合能源系统进行了研究。针对各能量源的特性设计了基于Boost电路的最大功率点跟踪控制器以及连接超级电容与直流总线的电流双象限DC/DC变换器,并通过MATLAB仿真工具箱对其进行了仿真,进而确定了电路参数。同时,基于电流约束设计了系统的总体控制策略,并进行了相关测试。实验结果表明,复合能源系统可对太阳能电池进行最大功率点跟踪,而且巧妙融合了超级电容的高比功率以及蓄电池高比能量的特点,有效缩短了蓄电池大电流放电的时间,改善了电动汽车启动及加速时的性能。     

一步法腐蚀铝箔对超级电容器性能影响

选择4mol/L的HCl,HNO3,H2SO4和KOH溶液分别对铝箔进行一步腐蚀处理。对不同处理方法制成的超级电容器进行电化学阻抗、恒流充放电、倍率充放电和最大脉冲功率性能测试,试验结果表明:经过HNO3和H2SO4处理的集流体制成的超级电容器性能最佳,最大比功率分别为9 275W/kg和9 837W/kg,考虑到成本和环保,H2SO4处理的集流体最具有实用化的可能。     

多组乏锂电池并联运行在储能系统中的应用

从电动汽车上被替换的动力锂电池称作乏锂电池,在重新筛选分组之后可以继续用于具有平抑配网功率波动功能的储能系统中,但是这些电池容量衰减,内阻增大,充放电效率降低。通过对电池内阻特性以及锂电池的外特性的分析,提出了电压电流双环控制的多组乏锂电池并联运行的方法,提高储能系统配置容量和充放电效率,使乏锂电池在平抑功率波动上有更好的跟踪补偿精度。仿真和实验结果表明,多组乏锂电池并联运行可以提高乏锂电池充放电效率和功率平抑逆变器功率跟踪精度,验证了所提方法的可行性。     

超级电容器组单体电压的动态均衡

本文针对超级电容器在串联中存在的问题,介绍了一种利用先进的高效率双向DC—DC变换技术,将多个双向推挽变换器通过一个多绕组的变压器实现相互耦合,应用多源激励变压器原理的超级电容器组单体电压的动态均衡电路,通过能量的耦合,实现了串联超级电容器组单体电压的实时动态均衡,使超级电容器组延长有效使用寿命,提高了超级电容器的工作可靠性。     

电动车辆用锂离子电池热特性研究

电动车辆的性能和成本很大程度上取决于动力电池组的性能和使用寿命,而电池组的性能和使用寿命又受到电池生热的影响。为了研究电池在充放电过程中的生热特性,以35 A·h,3.7 V方形锰酸锂电池为研究对象,对常温下充放电生热特性和低温放电的生热特性进行研究。研究结果表明:随着放电电流增大,电池温度快速提高,且低温环境下利用电池放电生热可改善电池性能,这些将为后续动力电池组热管理系统研究提供参考。     

钒氧化还原液流电池的充放电特性

采用恒流限压充放电法,研究了充放电电流密度对钒氧化还原液流电池的容量、库仑效率和能量效率的影响,同时研究了过充条件下的集流体腐蚀情况,初步建立了钒氧化还原液流电池稳定有效的充放电模式.理想的充放电电流密度为63.8 mA/cm2,对应的库仑效率是95.09%,能量效率是70.79%.充电电压上限不能超过1.75 V.     

电动车电池均衡控制的建模与分析

电动汽车电池的不一致性是影响其性能的主要因素,研究电池的均衡控制技术很重要.建立了一种用于电动汽车电池均衡的能量闭环智能控制模型,根据模型的原理提出了一种逆变分压动态充放电均衡控制策略.研究结果表明:研究的控制模型和策略具有高效、节能和智能化的特点,适合于电动汽车电池的在线均衡.     

HEV用动力蓄电池的最大充放电性能

结合动力蓄电池在混合动力汽车(HEV)上的应用特点,分析了最大充放电性能的影响因素和描述方法,并使用车辆在城市和高速道路上的运行情况统计数据设计了新的实验程序,包括长持续期(30 s)和短持续期(10 s)两部分.对Optima D34型12 V 55 Ah VRLA电池进行的实验结果表明,长短持续期的充放电性能相差很大.对于HEV,应将长持续期和短持续期性能区分对待.     

超级电容器储能直流变换器的设计

结合超级电容器端电压在储、释能过程中变化范围宽的特点,配置双向直流变换器作为接口电路,可实现充、放电功率的灵活调节,并提高其储能利用率。详细分析了双向直流变换器的拓扑结构及其功率电路的设计要点。为了充分发挥超级电容器响应速度快的优势,采用负载电流前馈实现了输入电压和负载变化的复合前馈补偿,实验结果验证了该方案的有效性。     

全钒氧化还原液流储能电堆

采用高密度石墨板为集流板,质子交换膜为隔膜,多孔碳材料为电极,组装成全钒氧化还原液流电池,研究了不同质子交换膜、多孔碳材料和电解液的流量对电池性能的影响,用15个单电池组装成了全钒氧化还原液流储能电堆,电堆的电极和隔膜的有效面积均为546 cm2,并对电堆的充放电性能进行测试和表征.结果表明,以PVDF-g-PSSA膜为隔膜,聚丙烯腈石墨毡为电极的全钒氧化还原液流储能电堆充放电可逆性能好,能量效率随着充放电电流密度增加而减小,电流密度在40 mA/cm2左右时,能量效率高达82.3%,电堆的库仑效率随电流密度增加而增加,电流密度超过1 00 mA/cm2时,库仑效率可达94.5%.