改善电池热电和老化性能的锂电池与超级电容混合储能系统

改善电池热电和老化性能的锂电池与超级电容混合储能系统

电动汽车发展的一个关键是其能量储存系统。目前，在能量储存系统中多使用铅酸、镍氢、锂离子和锂聚合物等电化学存储技术。锂离子电池具有很高的能量密度和寿命，但由于其成本高、体积大等缺点并未大量采用。将锂离子电池与超级电容结合构建的混合储能系统可以在增加电池容量的同时增加电池的功率密度，并降低成本。研究了锂离子电池与超级电容相结合来改善电动汽车能源供应系统的特性。

介绍了锂离子电池和超级电容结合组成的混合储能系统的特点。超级电容具有约为1～10Wh/kg的电量和约为1～5KW/ kg的高功率，充放电效率为85%～98%，放电速率为0.3～ 30s。锂离子电池具有约为50～500Wh/kg的电量和约为10～500W/kg的功率，充放电效率为75%～90%，放电速率为0.3～3h，因而将这两者进行结合。给出了电动汽车模型和混合储能系统模型，建立的混合储能系统模型主要是热电模型和老化模型的结合。混合储能系统的使用将增加能源供应系统结构的复杂性，因而需要一个可靠的能源管理策略对系统性能进行全局优化，使其不仅有助于提升车辆的性能和寿命，而且可以减轻储能系统的质量、减小尺寸和降低成本等。制定混合储能系统管理策略的主要目标是通过实时监控超级电容和锂离子电池的功率流，实现储能系统在最高效率点工作。对建立的混合储能系统模型进行了仿真，数据选自高功率、轻质量的麦斯威尔超级电容器和柯卡姆公司生产的锂离子电池，利用Matlab/Simulink建立车辆动力学模型，选用Artemis循环工况，循环7次，计算电动汽车所消耗的功率和电量，并对制定的管理策略进行验证。结果显示，采用混合储能系统与仅使用锂离子电池相比具有较长的使用寿命和较高的效率。

T.Mesbahietal.7thIET InternationalConferenceon PowerElectronics，Machines andDrives，Manchester April 08-10，2014.

编译：李臣