电动公交再生制动储能系统研究

随着汽车保有量不断增长,能源危机和环境污染等问题正在不断加剧,而能有效解决这些问题的电动汽车,逐渐受到政府的青睐。但蓄电池价格昂贵,循环寿命有限,频繁更换电池确令市场难以接受。随着科技的发展,一种新型元器件超级电容出现在研发者的视野中,超级电容以其密度功率高、充放电速度快及循环寿命长弥补了蓄电池的缺陷。本文所研究的由蓄电池与超级电容组成的复合储能系统充分发挥了超级电容高比功率以及蓄电池高比能量的优势,无疑这将成为解决电动汽车推广发展的最有效途径。 首先,对蓄电池和超级电容各自的充放电特性进行了阐释,简单介绍了超级电容的几种模型以及均压技术,着重从超级电容容值存在偏差对阵列配置进行优化,给出了超级电容组最优配置与组合方式。 其次,对超级电容与蓄电池复合储能系统的结构和工作原理进行了详细分析,并在本文所选车型参数下对超级电容与蓄电池容量进行计算。针对该储能系统的特点,采用双向半桥DC/DC作为超级电容与主电路的连接拓扑,计算变换器各元件参数,建立双向变换器小信号数学模型并给出了传递函数,采用电压外环电流内环以及功率外环电流内环两种控制策略。 再次,采用Matlab/Simulink对电动公交车蓄电池单一储能系统以及超级电容蓄电池复合储能系统进行仿真对比分析,验证了单一储能系统的局限性和复合储能系统的优越性。在复合储能系统控制方法中,重点分析基于含有滤波思想的逻辑门限功率分配策略,功率外环电流内环有效地实现了超级电容对制动能量的回收和再利用。 最后,通过对电动汽车仿真软件Advisor2002进行了二次开发,从超级电容蓄电池模型、双向DC/DC模型以及功率分配模型出发,简述了二次开发的流程,最终利用该软件对电动公交车在ECE、NYCC以及1015三种工况下进行仿真分析,仿真波形表明超级电容对蓄电池具有明显的削峰填谷作用,验证了复合储能系统对延长电动公交车续驶里程和蓄电池使用寿命、提高储能系统的能量回收效率具有至关重要的作用。