超级电容-蓄电池复合电源结构选型与设计

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1、万方数据第44卷第5期2010年5月电力电子技术PowerElectronicsV01．44．No．5May，2010超级电容-蓄电池复合电源结构选型与设计闫晓金1，潘艳2。宁武3，陈永真3(1．北华航天工业学院，河北廊坊065000；2．北京鼎汉技术股份有限公司，北京100070；3．辽宁工业大学，辽宁锦州121001)摘要：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

2、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。关键词：混合动力汽车；超级电容器；复合电源；双向DC／DC变换器中图分类号：U469．72文献标识码：A文章编号：1000—100X(2010)05-0075-03DesignandAnalysisoftheStructureofUltracapacitor／BatteryHybridSystemYANXiao-jinl，PANYan2，NINGWu3，CHENYong．zhen3(1．NorthChinaInstitu

3、teofAerospaceEngineering，Lan矛ong065000，China；2．Be咖ngDinghanTechnologyCo．，￡砬，Beijing100070，China；3．LiaoningUnivers毋ofTechnology，Jinzhou121001，China)Abstract：TheshortageofstoragebaReryandadvantagesofultracapacitorareanalyzed．Threemainstructuresofultraca—pacitor／batteryhybridsys

4、temincludingdirectlyconnection，connectionviainductanceandpowerconveyoraleputfor—wardandanalyzedinexperiments．Thematchingwithhighpowerdensityofultracapacitorandhighenergydensityofbat—teryviapowerDC，DCconveyorcanabsorbthestrikingofhishratecurrentandsatisfyhishenergydensityneeds

5、fortimeaftertimehishratecurrent．TheexperimentsandsimulationsshowthattheconnectionviabidirectionalDC／DCconvertorhasbetterperformanceandpracticability．Keywords：hybridelectricvehicle；ultracapacitor；compoundpowersupply；bidirectionMDC／I)Cconvertor1引言+环境污染、能源危机引起了世界范围内的汽车动力系统革命。为保护

6、环境、节约能源、改善能源结构，发展混合动力汽车势在必行。通过电动汽车的研究高潮，全球汽车行业正走向“节油、低排放”时代，今后混合动力将成为替代纯燃油动力的重要方式。世界知名汽车厂商技术专家指出：超级电容器与电池组成的复合电源必将是未来清洁能源汽车的最佳动力方案。而超级电容器．电池复合电源技术正成为混合动力汽车研究领域的重点研究方向。2超级电容器与蓄电池的性能比较2．1蓄电池的不足相对超级电容器．蓄电池最大优点是能量密度高。但同时存在低温特性差和高倍率放电会大幅缩短寿命这两个不足。在低温环境下蓄电池会出现起初不能启动或动力不足的严重问题．这是蓄电池

7、本身原理所决定的。另外，混合动力汽车在加速、爬坡、启动过程中需要蓄电池提供短时大功率电能，即由蓄电池提供高倍率的放电电流111。由于蓄电池的高倍率电流放电导致寿命缩短，需经常更换，使混合动力定稿日期：2009—09一17作者简介：闫晓金(1982一)，男，辽宁庄河人，硕士，研究方向为高效率功率变换、电源技术和智能控制。汽车经济性能变差。即使采用最先进的“车用动力”蓄电池，也需付出价格高、制造难等代价。就蓄电池原理而言，不能从根本解决寿命问题。改善蓄电池寿命最好的解决方案就是降低蓄电池的放电电流倍率。2．2超级电容器的优势超级电容器是一种新型电荷储

8、能元件．是基于电容器储能原理。实现超级电容器的充放电过程。由于充放电过程中不存在电化学反应．因而不存在基于电化学原理储能所带来的问题。所