超级电容系统在电动汽车上的应用.pdfVIP

中国汽车工程学会2003 学术年会 SAE-C2003P016 73 超级电容系统在电动汽车中的应用 孙立清 陈 伟 王仁贞 袁 学 北京理工大学 [摘要] 本文就以传统的蓄电池为主供电能源的车辆上，装载辅助能源——超级电容的工作模式下，对车辆驱 动行驶的控制策略进行研究。其中，车辆的基本工作状况为城区内工作模式，即频繁的起动、加速和制动。此时 方可充分发挥电容的功能特点：比功率大，可以以大电流短期充、放电，从而满足车辆驱动要求。实现这一目标 的关键是如何控制电容的工作规律，本文就这一问题展开讨论，以期得到合适的控制策略。 关键词：电动汽车 超级电容 控制策略 1介绍 电动汽车发展到今天，主要的瓶颈就是蓄电池的问题。传统的蓄电池（如铅酸电池）由于功率密度偏 低，不能满足车辆的频繁地起步、加速和制动工况的要求，而且由于加速时浪费了过多的能量，致使车辆 的行驶里程也不能满足要求。加装超级电容的车辆就可以有效的解决这一问题，即可以提供较大的驱动电 流，满足车辆行驶工况；又可以节省电池的能量，延长车辆的行驶里程，同时减少了蓄电池的频繁充放电 的工作状态，提高了蓄电池的使用寿命。但前提是有一套行之有效的控制理论，可以使电容与蓄电池匹配 工作。在本文中作者给出了一种行之有效的方案布局，并初步解决了蓄电池和超级电容的匹配工作的问题。 其中蓄电池为铅酸蓄电池，共有 108 块串联，单体电压为4.25 V，总电压为459V。超级电容工作电压为 380~190V，可释放能量为1kW•h ，总重量约320kg 。 2系统布局 本文中蓄电池和超级电容采用如下布局： 超级电容 蓄电池 DC/DC 超级电容 电机控制器 驱动电机 车 车 轮 轮 图 1 74 SAE-C2003P016 中国汽车工程学会2003 学术年会 超级电容和基本能量源——蓄电池采用并联的连接方式。电容在正常行驶的时候，不参与工作；但当 车辆进行加速或上坡时，电容通过 DC/DC 变换器的控制提供短期的大电流，不足的部分与电池共给，两 者在经过电机控制器的调控，驱动电机驱动车辆。 3超级电容和DC/DC 变换器系统 本课题中采用的超级电容为4 个箱体，每个箱体有68 个单元，工作电压为380~190V，总的重量达约 为320kg，单体电压为1.39V，电容为18000F，图2 为超级电容的布置图。 图 2 DC/DC 变换器与蓄电池的连接如图3 所示: DC-DC L D2 SW2 Ucp D1 C R B C SW1 图 3 DC/DC 变换器为升降压型，即：当电容的电压低于蓄电池的端电压时， DC/