超级电容系统在电动汽车中的应用(二)

4 控制策略

为了实现前面所述的目标,关键是对超级电容的控制。而控制策略严重依靠超级电容的尺寸。拥有大的容量,车辆可以以恒定的电池电流行驶(平均电流),在此状况下,电容承担所有的电流偏差(正的或负的)。但这样的话,成本会很高的,所以电容应该尽可能的小一些,同时应当足够大以避免蓄电池出现过高的(或过低的)电压和电流。

考虑到电容的成本,总的电容(法拉)必须做到最小,因而需要更加复杂的控制策略。每一个参数——瞬时蓄电池电压、电池荷电状态、瞬时蓄电池电流、电容初始状态,电容电流均需测量。车速也必须加以测量,因为当车辆开始起步时,电容的能量应当处于充盈状态。同理,当车辆在高速行驶的时候,电容应当是空的,以接受突然制动所产生的再生制动能量。车辆在中速行驶的时候,电容处于一种可充电、可放电状态。

监控蓄电池的荷电状态,为了确定更有效的控制策略。当电池是充盈状态时,其实不能被充电的,所以超级电容必须有一部分是空的(即有一部分电容要进行放电),反之,当电池的荷电状态偏低,电容的能量应该较一般情况下稍高一些。

监控蓄电池的瞬时电压,为了确定dc/dc 变换器在何种状态下工作。当蓄电池上升很快,dc/dc 变换器在降压状态下工作,电容接受一部分给定的能量,此时车辆正在减速或下坡。如前所述,此时电容应当处于可充电状态。反之,当蓄电池电压下降很快,dc/dc 变换器在升压状态下工作,此时车辆正在加速或上坡,电容中的能量被释放出来,电容处于可放电状态,同时若蓄电池的荷电状态偏低,电容的能量应当较一般情况下偏高。

5 实验结果

在加装了超级电容的车辆上,进行了一系列试验测试,如前所述,超级电容之所以加装,是因为传统的蓄电池(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。

在车辆由静止状态加速到80km/h 时候,有无超级电容工作的工况下,其加速时间和加速距离见下表2

和图5。

6 结论

适合电动车辆的超级电容已经有初步规模了。加装了这种电容的车辆可以比不加装电容的车辆拥有较好的加速性,并且在复杂的工况下,可以大大改善蓄电池的状态,增加续驶里程。本文中所提及的布局设计,已经被应用到bfc6110 型豪华电动旅游车上。本文所用的数据均取自此型号车辆的测试实验。

  • 超级电容系统在电动汽车中的应用(二)已关闭评论
    A+
发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计