【正文】 l, B. Davat. International Journal of Hydrogen Energy, Volume 34, Issue 6, March 2009, Pages 27182723AbstractSince storage battery has low power density and low energy density，the accelerating performance and drive range of electric vehicle driven only by battery is extremely limited．In this study，ultra capacitor was applied to the energy storage system in battery electric vehicle to form a multiples energy supply system of ultra capacitor and battery to make use of high power density characteristics of ultra capacitor to overe the battery deficiency． The vehicle current curves corresponding to power demand under typical conditions were analyzed，and working conditions were divided into four modes according to the strate of energy storage system，including modes of battery separately driving，jointly driving，ultra capacitor precharged and regenerative braking． The model of battery electric vehicle was established with simulation environment of MATLAB /Simulink，including battery module，ultra capacitor module，power allocation module and driving module，and simulation test was conducted according to the power demands under urban driving cycles． The results show that ultra capacitor and battery energy storage system can bring the most of its high energy density and high power density into function，vehicle accelerating performance is improved，energy efficiency is increased by nearly 17%．Key words: pound power supply。 按照國家規(guī)劃，2011年至2015年，電動汽車充電站規(guī)模達(dá)到4000座，同步大力推廣建設(shè)充電樁；2016年至2020年，國網(wǎng)建設(shè)充電站目標(biāo)為1萬座，建成完整的電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)。圖42循環(huán)等功率放電－充電曲線圖43電壓變化曲線圖44 SOC 值變化曲線圖45電流變化曲線圖42為超級電容的電壓變化曲線， 超級電容電壓隨著放電由初始的1．28V 降到了0．95V 左右，隨著充電的進(jìn)行，電壓逐漸回升，最后回到1．25 附近，電壓變化近似呈線性關(guān)系。Pspice模型是基于理想狀態(tài)下的建模，使仿真現(xiàn)實的真實度受到限制，我們?yōu)樘岣叻抡婺Ｐ偷恼鎸嵍?，從建立更貼近于實際的模型入手，利用Multisim、Matlab/Simulink軟件對本文設(shè)計的DC/DC變換器進(jìn)行建模和分析[10]。但是，半橋電路的缺點(diǎn)是：Cl，C2電容電壓不對稱可能引起變壓器偏磁。 基本的直流變換器 把直流電壓降低為另一數(shù)值的直流電壓，最簡單的辦法是串聯(lián)一個電阻，這樣不涉及變頻的問題，顯得很簡單，但是效率低。 非諧振型DCDC變換器的控制方式可以分為：脈沖寬度調(diào)制((PWM)、脈沖頻率調(diào)制(PFM)、PWM和PFM混合調(diào)制三類。使用時應(yīng)注意[7]。通常交流ESR比直流ESR小，隨溫度上升而減小。由此可以看出：超級電容器的充放電過程始終是物理過程，沒有化學(xué)反應(yīng)。圖2超級電容器與傳統(tǒng)電容器區(qū)別 在對比能量和功率兩個性能參數(shù)上超級電容器位于電池和傳統(tǒng)電容之間，循環(huán)壽命和充放電效率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電池。碳材料具有優(yōu)良的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，其密度低，抗化學(xué)腐蝕性能好，熱膨脹系數(shù)小，可以通過不同方法制得粉末、顆粒、塊狀、纖維、布、氈等多種形態(tài)。 由黑龍江省科委組織,哈爾濱工業(yè)大學(xué)和巨龍集團(tuán)研制的超級電容電動公交客車,可容納50名乘客,最高速度20km/h。第一個Thunder堆交給了拉斯維加斯的內(nèi)華達(dá)大學(xué)做混合型動力車試驗。測試結(jié)果顯示，用超級電容作為負(fù)載均衡裝置使閥控鉛酸電池可更好地運(yùn)用于電動車輛電動車輛[3]。解決了續(xù)航的問題，電動汽車不失為一種新的可靠的交通工具。 純電動汽車是新能源汽車中的一個重要發(fā)展方向。摘要隨著社會的發(fā)展和人類的進(jìn)步，能源和環(huán)境問題越來越受到人們的重視。電動汽車是無排放交通工具，它將使空氣污染大為減少，且使能源的利用多元化和高效化，達(dá)到能源可靠、和無污染地利用。出于對資源缺乏和環(huán)境問題的擔(dān)憂，日本是目前純電動汽車發(fā)展速度最快的國家之一。 由于超級電容的特性，在電動汽車的應(yīng)用中通常都是以超級電容組的形式出現(xiàn)。將蓄電池與超級電容器組合起來,它們的優(yōu)點(diǎn)可以互補(bǔ),成為一個極佳的貯能系統(tǒng)。采用直流變勵磁控制的電機(jī)系統(tǒng),額定功率60kw,峰值功率90kw。贗電容是在電極表面或者體相的二維或準(zhǔn)二維空間上，電活性物資進(jìn)行欠電位沉積，發(fā)生高度可逆的化學(xué)吸附／脫附或氧化／還原反應(yīng)，產(chǎn)生與電極充電電位有關(guān)的電容。由于使用壽命長通常都超過了使用其設(shè)備的壽命，所以，超級電容器終身無需維護(hù)，加之使用完后，對環(huán)境要求寬松，無污染，因而又稱其為綠色能源。因此性能是穩(wěn)定的，與利用化學(xué)反應(yīng)的蓄電池是不同的?！　〕夒娙萜鞯刃Т?lián)電阻較大的原因是：為充分增加電極面積，電極為多孔化活性炭，由于多孔化活性炭電阻率明顯大于金屬，從而使超級電容器的ESR較其它電容器的大。 復(fù)合電源系統(tǒng)中，DC/DC 變換器是復(fù)合電源系統(tǒng)能量管理的關(guān)鍵部件。其中常用的傳統(tǒng)控制方式是恒頻脈沖寬度調(diào)制。用一個半導(dǎo)體功率器件作為開關(guān)，使帶有濾波器的負(fù)載線路與直流電壓一會接通，一會斷開，則負(fù)載上也得到另一個直流電壓，這就是DC/DC變換器的基本手段，類似于“斬波”作用。圖3 3半橋電路 圖24，全橋電路的優(yōu)點(diǎn):(a) 主功率管電壓應(yīng)力較小，為輸入電壓； (b)相同的功率等級流過功率管的電流是半橋電路的一半； (c)變壓器磁芯利用率高。4．2 超級電容的等效電路 如圖42 所示，超級電容可以等效為一個理想電容器C 和較小阻值的電阻（等效串聯(lián)阻抗）串聯(lián)，同時與一個較大阻值的電阻（等效并聯(lián)阻抗）并聯(lián)。由圖43可以看出，超級電容的SOC 值隨著放電下降，隨著充電上升，其近似于呈線性關(guān)系， SOC 由初始的0．8 降到0．25 左右，由于超級電容的內(nèi)阻存在阻耗，SOC 值最終回到0．75 附近。充電樁的廣泛建設(shè)使電動汽車的續(xù)航能力得到加強(qiáng)，也就有了廣闊的市場前景，對電動汽車的研究也就有了十分重要的意義。 energy management。附錄Modeling and simulation of electric vehicle power system with multiplex power supplyM. Hinaje, I. Sadli, . Martin, P. Thounthong, S. Ra235。這也意味著充電樁建設(shè)將放開，即國家電網(wǎng)公司明確支持社會資本參與慢充、快充等各類電動汽車充換電設(shè)施市場。模型輸出的電壓值、SOC 值和電流值變化曲線如圖4圖44和圖45所示[12]。 從上面的介紹中可以看出，對DC/DC變換器建模有不同的方法。半橋電路相對于單端正激電路而言，開關(guān)管電壓應(yīng)力減小為輸入電壓Ui，變壓器磁芯利用率提高了一倍。直流開關(guān)電源的軟開關(guān)技術(shù)一般可分為：全諧振型變換器、準(zhǔn)諧振變換器和多諧振變換器、零開關(guān)PWM變換器、零轉(zhuǎn)換PWM變換器。因而體積大大縮小，相當(dāng)于常規(guī)變壓器的20%；效率高，通常為97%~99%；工作頻率高，從50kHz到 2MHz；低漏感、低電磁干擾等。由于超級電容器的（ESR）較大，因此在同樣紋波電流條件下發(fā)熱量比一般電容器大。(7)等效串聯(lián)電阻　　測試條件：規(guī)定的恒定電流（如1 000F以上的超級電容器規(guī)定的充電電流為100A，200F以下的為3A）和規(guī)定的頻率（DC和大容量的100Hz或小容量的KHz）下的等效串聯(lián)電阻。由于隨著超級電容器放電 ，正、負(fù)極板上的電荷被外電路泄放，電解液的界面上的電荷響應(yīng)減少。這種能量的存儲是間接的。雙電層電容器電極通常由具有高比表面積的多孔碳材料組成?？梢越⒊夒娙萜麟妱庸卉噷＞€,在線路兩端設(shè)立充電站,每臺充電站可以同時給3一5輛超級電容器電動公家車充電,充電時間約在15一30min。單個貯能堆可以貯存或釋放150kw的電力,雙聯(lián)體達(dá)到3ookw,完全滿足了大塾汽車或卡車加速時的需求。 在日本，Chugoku 電力公司和豐田公司研發(fā)中心合作在馬自達(dá)Bongo Friend車型上安裝由閥控鉛酸蓄電池和超級電容組成的復(fù)合電源，該復(fù)合電源使用402 的松下超級電容（1600F）。加利福尼亞正準(zhǔn)備建造電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)，一旦建成，電動汽車的使用將變得非常方便和實用。有限的石油資源以及日益惡化的環(huán)境等問題，迫使汽車工業(yè)必須尋求更加節(jié)能的新能源汽車，以減少對石油的過度消耗和對環(huán)境的污染，保證汽車工業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展。電動汽車應(yīng)運(yùn)而生，取代了傳統(tǒng)的汽油為燃料的汽車。動力蓄電池是現(xiàn)階段電動車輛能量源的主要選擇，但蓄電池存在功率密度偏低，大電流放電會損傷電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)，縮短電池的使用壽命等問題。三菱公司的“iMiEV”、日產(chǎn)汽車公司的“Leaf”純電動汽車等先后研制成功并投放市場。圖(b)所示為韓國的一款以超級電容器為輔助能源的并聯(lián)型混合電動汽車,它所采用的電機(jī)是無刷直流電機(jī),車空載質(zhì)量為1200kg,其中,超級電容器組質(zhì)量為60kg,如圖(a)所示。Maxwell公司和Exide公司正聯(lián)合開發(fā)這一組合系統(tǒng),用于卡車低溫起動、中型和重型卡車、陸上和地下的軍用車,它在大電流以及高低溫條件下工作,都會有很長的壽命[4]。電容組中電容數(shù)600個,最大工作電壓320v,最小工作電壓160V,。由于贗電容不僅發(fā)生在表面，而且可以深入內(nèi)部，因而可獲得比雙電層電容更高的電容量和能量密度。超級電容器車用貯電裝置的優(yōu)點(diǎn)是超級電容器是綠色能源不會污染環(huán)境，普通化學(xué)電池對環(huán)境有2次污染。超級電容器儲能系統(tǒng)的原理框圖如圖4所示。(8) 阻抗頻率特性　　 超級電容器的阻抗頻率特性如圖7，相對較大的是ESR造成平坦底部的原因，超級電容器的頻率特性是電容器中頻率特性最差的。由于超級電容和蓄電池充放電特性不同，超級電容的工作電壓變化較大，需要DC/DC 變換器與蓄電池連接，保證蓄電池和超級電容能夠在電壓不同的情況下，可以有效的進(jìn)行能量流動，從而最大限度的發(fā)揮復(fù)合電源的優(yōu)勢。 PWM型DCDC變換器通常需要對被控輸出變量采用閉環(huán)控制，以使變換器對輸入電壓變化或輸出負(fù)載電流變化能及時調(diào)節(jié)，并具有期望的動態(tài)響應(yīng)。所以，DC/DC變換器，亦稱為直流斬波器，將一種幅值的直流電壓變換成另一幅值固定或大小可調(diào)的直流電壓的過程稱為直流直流電壓變換。缺點(diǎn):(a) 開關(guān)管的壓降或驅(qū)動脈沖的不對稱，會引起變壓器鐵心的偏磁；(b)相當(dāng)于兩個功率管串聯(lián)使用，導(dǎo)通損耗大；(c)存在功率管直通問題。通電狀態(tài)下， 通過并聯(lián)內(nèi)阻的放電電流稱為漏電流，它影響超級電容的長期儲能性能，并聯(lián)內(nèi)阻通常很大，有幾十kΩ。圖45為超級電容的電流變化曲線，隨著放電的進(jìn)行， SOC 值逐漸下降電壓降低， 由于是等功率充放電，所以放電時電流逐漸上升。 超級電容是一種非常具有應(yīng)用前景的新型能源，本文對超級電容的結(jié)構(gòu)功能特性及配套的DC/DC變換器進(jìn)行了研究，并通過模型的建立與仿真， 驗證了超級電容的充放電特性，為超級電容的應(yīng)用提供了參考。 ultra capacitor。我要以新的成就來回報學(xué)校和老師對我的關(guān)愛。根據(jù)國家電網(wǎng)公司《關(guān)于做好電動汽車充換電設(shè)施用電報裝服務(wù)工作的意見》，對于個人自建充電樁，需要滿足個人有固定車位、小區(qū)物業(yè)同意等條件，自建充電樁享受5毛錢一度居民電價。 超級電容simulink 模型的仿真假定模型的工作溫度恒定在25℃，電容工作電壓上限為1．4V， 下限為0．8V，電容初始SOC 值為0．8，對模型輸入一個循環(huán)等功率充放電，如圖42所示。 而Power System Blockset工具箱是Matlab提供的對電路、電力電子、電力驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行仿真的軟件工具包，建模時只需用鼠標(biāo)拖放不同模塊庫中的系統(tǒng)模塊并將它們連接起來，從而可以方便地對上面所述的升壓斬波器進(jìn)行仿真。圖3 2 Boost變換器拓?fù)?隔離型變換器 如圖23，半橋電路可以做為單相逆變器或直流變換器主電路拓?fù)?。前者又稱為零電壓開啟，后者稱為零電流關(guān)斷。 變壓器是電力電子產(chǎn)品或開關(guān)電源中重要的、必不可少的部件，平面變壓器是近幾年才面世的一種全新產(chǎn)品，其突出優(yōu)點(diǎn)是能量密度高。超級電容器發(fā)熱的原因是紋