混合动力电动汽车用超级电容体积和电池循环寿命优化



混合动力电动汽车用超级电容体积和电池循环寿命优化

由于高的峰值功率和加减速时苛刻的充放电要求，以及在城市驾驶条件下，电动汽车（EV）的电池往往会加速老化。过大的能量存储系统（ESS）虽然可以满足高功率需求，但却增加了ESS的体积和成本。为了减小整体的ESS尺寸并延长电池的循环寿命，电池/超级电容器（UC）混合式能源储存系统（HESS）被认为是一种解决方案，其中，UC充当功率缓冲器，在需要提供峰值功率时充/放电。提出了多目标优化问题，以减小ESS体积，采用补偿函数以最大化电池的循环寿命。使用了Autonomie仿真模型集成框架。以样本为基础进行多维优化，采用全局搜索算法和直接算法来实现。将在UDDS循环工况的优化结果与仅有ESS电池的结果相比较表明，电池的循环寿命延长了76%；可以提供更长行驶距离的高能量密度电池，在EV中有很好的应用。众所周知，UC具有极高的功率密度、高循环寿命和循环效率。高能量密度电池和超级电容器包集成在EV动力总成中形成了ESS，其结合了电池的高密度特性和电容的高功率特性，因此HESS可以具有更小的体积和更大的能量存储。

电池和UC的结合也增强了电池的循环寿命，通过峰值功率补偿，改进了动态性能，减轻了热负担。对ESS的体积/质量、电池循环寿命、经济成本、车辆整体效率进行了研究。提出了ESS的设计方法，根据该瞬时功率需求和限制，确定ESS的体积和负荷要求。对电池的体积和其成本之间的关系进行了研究。此外，研究了电池/UC体积对HESS效率和电池循环寿命延长的影响。提出了基于电池寿命退化模型，以及HESS体积和电池的循环寿命优化的集成框架。

刊名：IEEE Transactions on Industrial Informatics（英）

刊期：2013年第7期

作者：Junyi Shen et al

编译：李雪