基于混合储能系统电动车的研究
蓄电池超级电容混合储能系统研究
202电力电子Power Electronic电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering目前正是“十四五”开局之年，我国也迈入到全面建设现代化国家的关键阶段，能源行业也进入到了转型的关键时期，比如可再生能源并网、智慧电网的直流系统等都进行了改造升级。
而混合储能可以将蓄电池与超级电容的优点进行联合使用，可以最大的发挥储能的技术性能，适应时代的发展。
1 混合储能系统结构与控制方式锂电池与超级电容所构成的混合储能系统其组成的阵列是由储能单体进行串并联所组成的，并通过储能变流器以及单体串并联构成的。
储能变流器是通过必要的电子设备所构成，其最主要的作用是通过对开关的开通与关闭来进行储能系统的充电与放电，并且利用系统的滤波功能来实现外部因素对于混合储能系统的一些影响。
1.1 超级电容储能系统的控制超级电容是功率型的储能，其具有相应速度快、循环寿命长的优点，并且可以用来响应外界的高频率波动。
其一般是通过PQ 的控制方式来对外界中频繁变动的功率的波动进行吸收。
因为超级电容的能量密度相对较小，其电压的范围又相对较广，一般情况下应该选择三重化双向的DC/DC 以及双向的DC/AC 的变流器作为超级电容储能系列的控制接收。
对于远程运行过程中蓄电池超级电容储能系统的控制主要是分为两个部分，双向的变向器主要采用的是跟踪有功功率的控制方式，通过并网变流器的使用，对直流母线电压进行更好的控制。
对于开关而言，其需要在时序上面相差120°，从而减小电流文波，不断的将动态性能进行改善，并起到一定的备用作用，从而大幅度的减少波动频繁而导致的功能需求不足。
1.2 蓄电池储能的系统控制蓄电池是较为常用的能量型的储能方式，其可以用来制定功率进行充电或者是放电，从而将其作为整个系统中的一个平衡点，对系统功率的平衡以及整体稳定的频率进行调节，满足功能平稳的需求。
储能技术在新能源电力系统的应用研究
储能技术在新能源电力系统的应用研究摘要：构建以新能源为主体的新型电力系统是实现碳达峰、碳中和战略目标的重要组成部分。
本文主要对储能技术在新能源电力系统的应用进行研究，详情如下。
关键词：储能技术；新能源；电力系统引言在新能源高比例渗透下，电网安全问题日益突出，聚焦优化电网友好方式，促进可再生能源消纳，推动新能源持续快速发展，储能技术以其响应速率快、调节精度高等特点，成为新能源行业中提升电能质量、减少弃风弃光的重要手段。
1 新能源发电技术的类型新能源发电主要指的是借助现有的科学技术，转换可再生能源为电能的过程。
目前新型能源主要有风能、太阳能、地热能和生物质能四种，下面进行详细分析。
（1）风能。
风能在我国十分常见，特别是西北地区，更是具备优质的风能资源，其储量大，分布广。
风能发电的载体主要为电力电子技术，其可以对电机组的参数予以合理的调整和控制，以此还是先风能发电的目的。
（2）太阳能。
相较于其他新能源，太阳能资源获取和利用较为便捷和稳定，资源丰富。
太阳能发电技术则是利用专用的太阳能电池，将太阳能转化为电能。
2 储能技术在新能源电力系统的应用2.1SMES 技术SMES 技术是电磁储能技术的简称，分为超导磁储能与超级电容器储能技术，超导储能技术是把能量存储在超导线圈直流电流的磁场之内，存储效率为 95%。
电磁储能技术具备快速响应功能，实际运用效率非常高，而且无污染。
超导状态下线圈能耗小，能够在不计算电阻的情况下实现无损耗储能。
倘若将该技术运用在低温环境下，超导线圈在低温状态下运行成本会增加，系统的复杂性也会随之提高。
电磁储能技术能够让新能源有效控制电压、频率。
保证发电系统中电机的稳定性和可靠性，对大容量的电能进行补偿，提高瞬态电能质量。
另外，超级电容器储能技术的使用，超级电容器主要是使用双电层来存储电能，储能设备一般设置在电容器和电池的中间，充电与放电的时候都有极强的可逆性，能连续操作十万次以上，超级电容器储能技术的功能强大，储能效率很高，能达到 70%~80%，为电动汽车提供良好的瞬时功率。
基于混合储能的风电场实时功率调控系统研究
基于混合储能的风电场实时功率调控系统研究一、研究背景混合储能技术是一种将多种储能方式(如电池、超级电容器、压缩空气储能等)相结合的储能策略，旨在提高储能系统的效率、性能和可靠性。
在风电场中，混合储能技术可以有效地平滑风力发电的波动，提高电网对风电的调度能力，降低弃风率，从而实现风电场与电力系统的高效协同运行。
实时功率调控是指通过对风电场内各种设备的控制策略进行优化，实时调整风电机组的出力，以满足电力系统对电能的需求。
传统的风电场功率调控方法主要依赖于静态预测模型和人工干预，这种方法存在预测精度低、响应速度慢、难以应对复杂工况等问题。
因此研究一种基于混合储能技术的实时功率调控系统具有重要的理论和实践意义。
1. 风电场的发展现状和存在的问题随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，风电作为一种清洁、可再生的能源形式，得到了越来越多的关注和支持。
近年来我国风电产业取得了显著的发展，风电装机容量逐年攀升，已经成为全球最大的风电市场。
然而风电场在运行过程中也面临着一些问题，如风电资源分布不均、弃风现象严重、风电场对电网的影响等。
这些问题不仅影响了风电场的经济效益，还对电网的安全稳定运行造成了一定程度的影响。
首先风电资源分布不均是一个亟待解决的问题，我国风能资源主要集中在北方地区，而南方地区由于地理环境和气候条件的限制，风能资源相对较少。
这导致了风电资源的开发利用存在较大的不均衡性，一些地区风电资源过剩，而另一些地区则面临风电资源短缺的问题。
此外由于风电场的建设成本较高，风电资源的开发利用往往受到经济条件的限制，导致风电资源的开发利用效率不高。
其次弃风现象严重，由于风电场的输出功率与风速之间存在一定的关系，当风速低于设计风速时，风电场的发电量会大幅降低，甚至出现弃风现象。
据统计我国弃风电量占全国总发电量的约5,这一比例在国际上处于较高水平。
弃风现象的存在不仅浪费了宝贵的能源资源，还增加了风电场的运行成本，影响了风电产业的可持续发展。
混合动力汽车综述
混合动力汽车综述——介绍了混合动力汽车的概念、发展状况及其关键技术●混合动力汽车简介混合动力电动汽车(HEV)是指有两种或两种以上的储能器，能源或转换器作为驱动能源，其中至少有一种能提供电能的车辆。
它综合了传统发动机驱动与电力驱动系统的优点它能提供与目前发动机汽车几乎同等的性能，而燃油经济性有很大的改善，大大降低排放水平甚至达到了零排放，它保留了传统汽车动力性优点的同时，还可以满足高效和超低排放的新要求，并且易于改进，已成为国内外汽车领域的一大研究热点。
根据其驱动系统的配置和组合方式不同，可分为串联式、并联式和混联式三种组合方式[1]。
目前所开发出来的混合动力电动汽车以串联式和并联式为主，这两种方式的技术难度较低。
串联式混合动力电动汽车完全依靠电动机提供动力，发动机、发电机和电动机的功率都很大；而且对电池的要求较高，电池的体积、重量、成本相对较高，价格性能比较低。
并联式混合动力电动汽车主要依赖于发动机提供动力，电池仅是串联式的1／3，而且能量传递损失较小，但是排放污染最大，发动机的燃烧效率不高。
●混合动力汽车国内外发展概况国内外普遍认为混合动力电动汽车结合了燃油汽车和纯电动汽车的优点，设计灵活，易于满足未来排放标准和节能目标。
因此，日本、美国、欧洲各大汽车公司和相关的研究机构都开展了有关混合动力汽车的研究，并且在世界范围内由点向面地扩展，发展相当迅速。
发达国家的许多研究成果己走出了实验室，并开始进入市场。
丰田汽车公司是目前走在最前沿的汽车公司，也是世界上最早开始进行混合动汽车研究的汽车公司之一。
丰田于1997年推出的Prius，目前在海内外的销量己数万辆，成为全球最早实现量产也是销量最大的混合动力汽车。
2001年6月丰田又Estima投放市场，其后分别推出Crown皇冠轻度HEV，新式面包车天尊THS-C等同车型的HEV。
除丰田外，本田是世界上第二家在美国市场销售混合电动汽车的外国制造商。
其J-VX混合动力概念跑车是本田公司早期的HEV款式。
基于混合储能的电网友好型分布式电源的控制策略研究
分 布 式可 再生 能源 发 电具有 问歇 性和 随机性 的特 点 ， 其 并 网运 行 会对 电 网安 全 、 稳定、 经 济 性等 造 成
一
定 的影 响． 目前 ， 为 了降低 分布 式可 再生 能源发 电并 网对 电 网的影 响 ， 主要 采用 以下两 种手 段 ： 分布式 可
再 生 能源 和储 能 系统相 结合 ， 组 成功率 可调 度型 分布式 电源 ， 运行 于恒 功率状 态 ； 分 布式 电源 、 储 能设备 和 负 荷组 成微 电网 ， 整 个 微 电网作 为一个 受 控单元并 网运行． 但是 ， 随着 国家 激励 政 策 的 出 台和 分 布式 电源 供 电成 本 的降 低 ， 分 布 式 电源在 电 网中所 占的 比例越 来越 大 ， 为 了保证 电网 的安 全 可靠 运行 ， 并 网标 准 中ห้องสมุดไป่ตู้ 对 分 布式 电源 提 出 了越 来越 高 的要求 ， 如德 国低 压 电网标 准需 要分 布 式 电源具 备 一 定 的 电 网频 率和 电压 支 撑作 用 ， 而 采用定 功 率控 制 的分布式 电源还不 具备 此功 能． 微 电网 的运 行控 制 ， 往 往 通过 上 层 能量 管 理 层 和分 布 式 电源 自身 的控制 来完 成 的 ， 为 了实现微 电网灵活 多样 的运行 形式 ， 对分 布式 电源 自身控 制特 性
文控 制策 略 的有 效性 ．
关键词 分 布式 电 源 ， 混合储 能 ， 电压 分 区控 制 ， 归一化 模型 ， 下 垂控 帝 】
中图 分类 号
Ｔ Ｍ７ ２ ７
文献 标识 码
Ａ
文章编 号 １ ６ ７ ２ — ６ ６ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ － ０ ０ ８ ９ — ０ ７
《蓄电池-超级电容混合储能系统效率提升方法研究》范文
《蓄电池-超级电容混合储能系统效率提升方法研究》篇一一、引言随着现代能源技术的飞速发展，蓄电池与超级电容混合储能系统因其高效率、高功率密度以及在能量储存与释放上的优异性能，已成为多种电力系统和可再生能源系统中重要的能量存储设备。
然而，目前对于这一系统的研究还面临效率的瓶颈，亟待解决。
本论文针对这一问题，展开对蓄电池-超级电容混合储能系统效率提升方法的研究。
二、混合储能系统概述蓄电池和超级电容是混合储能系统的两个主要组成部分。
其中，蓄电池以长期、稳定的方式储存能量，而超级电容则具有高功率密度、快速充放电的特点。
这一系统主要用于电网负荷平抑、电力系统调度优化等场合。
但由于电力设备之间的运行参数不同、操作复杂性高、内部损失和外部环境的影响等问题，如何有效提高系统的效率，是一个急需解决的课题。
三、混合储能系统效率提升方法针对混合储能系统存在的问题，我们提出了以下几种效率提升方法：（一）优化电源管理策略优化电源管理策略是实现系统高效运行的重要方法之一。
包括合理的能源调度算法、合理的电池与超级电容间的功率分配算法等。
对于复杂且不稳定的能源管理系统，需要通过模型预测控制和数据挖掘等方法进行深入研究。
我们应合理设置参数和条件，优化能量管理和充放电过程，减少系统的能源浪费。
（二）硬件设计与改良对于硬件设备的改进，可以着眼于减少电阻损失和改进材料。
比如对电池进行新型材料的改进和升级，增强其性能并减少能量损失；同时优化超级电容的内部结构，提高其功率密度和充放电效率。
此外，对于电池和超级电容的连接方式、散热设计等也需要进行合理设计，以提高整体效率。
（三）控制算法优化在控制算法方面，可以通过智能控制策略的引入和应用来提高系统的运行效率。
例如采用智能的神经网络控制和自适应控制技术，可以根据不同情况和实际需要动态调整参数和控制策略，从而提高系统对环境变化的适应性，提升效率。
四、实例分析与应用以下我们通过实际项目对提出的几种效率提升方法进行实例分析和应用验证。
混合动力电动汽车能量管理策略研究开题报告
开题报告题的研究进展及现状进行了全面总结,从不同角度对混合动力电动汽车的能量管理问题进行描述,并对主要能量管理策略进行了分析和对比研究,指出各种控制方法的优点及其存在的问题与不足,最后对混合动力电动汽车能量管理策略研究的未来发展方向进行了展望[6]。
面对能源和环境的巨大压力,混合动力汽车已成为世界汽车产业重点发展领域,其中,能量管理系统是相关研究领域的重点和难点.根据算法,现阶段的能量管理策略可以分为基于确定规则的控制策略、基于模糊规则的控制策略、基于瞬时优化的控制策略、基于全局优化的控制策略四种[7]文中分析并比较这四种能量管理策略,基于模糊规则的控制策略自适应性强和基于瞬时优化的控制策略精确度高,应给予关注。
燃料电池/蓄电池混合动力电动汽车存在动力的耦合和分离过程,能量管理策略比较复杂。
为了进一步合理分配燃料电池和蓄电池之间的动力输出,增强其能量管理策略的鲁棒性,从理论上分析了燃料电池/蓄电池双能源电动汽车的功率分配方法[8],用Matlab/Simulink建立了功率跟随模式控制策略的仿真模型,利用ADVISOR2002的并联框架完成燃料电池/蓄电池双能源混合动力汽车能量管理的建模与仿真。
结果表明该电动汽车动力传动系统参数匹配合理,能满足动力性设计指标要求。
能源管理系统[9]是混合动力电动车的一个重要管理系统.该系统全面管理能源在电动车上的释放、存储、分配与回收,是实现混合动力电动车的关键技术之一.和其他同类系统相比,本系统具有抗干扰性好、可靠性高、控制简单、成本低等特点.该系统已经研制成功,试运行情况良好。
电动汽车电能供给方式、电动汽车充电站建设典型模式、系统功能需求,以形成系统服务体系的框架,结合物联网、多代理等新技术,从硬件设备及通信角度设计了能量管理系统的开发方案,使充电站结合自身的情况,在电网稳定的前提下尽可能地满足电动车的要求,统筹好电网、充电站、电动汽车三者的利益。
研究成果对于促进电动汽车产业化进程具有重要的意义[10]。
《蓄电池-超级电容混合储能系统效率提升方法研究》
《蓄电池-超级电容混合储能系统效率提升方法研究》篇一一、引言随着能源危机和环境污染问题的日益严重，新能源汽车、可再生能源并网等领域的快速发展，对储能系统的性能要求也越来越高。
蓄电池与超级电容组成的混合储能系统因其具有快速响应、高能量密度、高功率密度等优点，被广泛应用于电动汽车、风力发电、太阳能发电等领域。
然而，如何提高混合储能系统的效率一直是研究的热点和难点。
本文旨在研究蓄电池-超级电容混合储能系统效率提升的方法，以期为相关领域的研究和应用提供理论支持和实践指导。
二、混合储能系统概述混合储能系统主要由蓄电池和超级电容两部分组成。
蓄电池具有高能量密度、长寿命等优点，适合为系统提供持续的能量支持；而超级电容具有高功率密度、快速充放电等优点，适合为系统提供瞬时大功率支持。
二者相互补充，共同构成了高效的混合储能系统。
三、混合储能系统效率提升的必要性混合储能系统效率的提升对于提高整个系统的性能具有重要意义。
首先，提高效率可以降低系统运行过程中的能量损耗，提高能量的利用率；其次，提高效率可以延长蓄电池和超级电容的使用寿命，降低维护成本；最后，提高效率可以更好地满足系统对快速响应和高能量密度的需求，从而提高系统的整体性能。
四、蓄电池-超级电容混合储能系统效率提升方法（一）优化控制策略通过优化控制策略，实现蓄电池和超级电容之间的协同工作，以达到最佳的工作效果。
具体包括：根据系统的实际需求，合理分配蓄电池和超级电容的充放电功率；采用先进的控制算法，如模糊控制、神经网络控制等，实现系统的智能控制；通过实时监测系统的运行状态，调整控制策略，以适应不同的工作场景。
（二）改进材料技术通过改进蓄电池和超级电容的材料技术，提高其性能，从而提升混合储能系统的效率。
例如，开发高能量密度、长寿命的蓄电池材料；研究具有高比电容、高循环稳定性的超级电容材料；通过纳米技术、表面改性等技术手段，提高材料的性能。
（三）系统集成与优化通过优化系统的集成设计，提高混合储能系统的整体性能。
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基于混合储能系统电动车的研究摘要：超级电容器具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点,是一种新型储能装置。
混合储能系统结合了蓄电池和超级电容的诸多优点，本文以提高动力电源的输出特性与实现能量的优化匹配为目的，研究了基于超级电容器与蓄电池的电动车混合储能系统，建立了混合储能系统的模型并对控制器进行了研究，最后分析了系统电池性能。
关键词：混合储能系统;超级电容器;蓄电池目录引言 (1)1 复合电源的优势及研究意义 (1)2 电源特性介绍及复合电源建模 (1)2.1 蓄电池特性 (1)2.1.1 蓄电池的充放电特性 (1)2.1.2 蓄电池的温度特性 (2)2.1.3 混合动力车用蓄电池的选择 (2)2.1.4 蓄电池的容量特性 (3)2.2 超级电容器的特性 (3)2.2.1超级电容的充放电特性 (3)2.2.2超级电容的温度特性 (4)2.2.3超级电容模型 (5)2.3 DC/DC 转换器的介绍 (6)2.4 本章小结 (7)3 复合电路结构及复合系统参数匹配 (7)3.1 复合电源的基本结构和工作原理 (7)3.1.1 复合电源的基本结构 (7)3.1.2 复合储能电源的工作原理 (8)3.2 复合系统的匹配参数优化 (9)3.2.1 蓄电池和超级电容电量状态控制参数 (11)3.2.2 电容能量利用系数K (11)3.3 SOC 估算模型的建立 (11)3.3.1 SOC模型的构成 (11)3.3.2 初始SOC 的估算 (12)3.3.3 过程SOC 的估算 (12)3.3.4 蓄电池SOC 估算模型的建立 (13)3.3.5 SOC 的估算策略 (13)3.4 本章小结 (14)4 电池的性能分析 (15)4.1混合储能系统的分析 (15)4.2 混合储能电源的分析 (15)结束语 (15)参考文献: (15)致谢 (16)引言混合储能电动汽车近年来发展很快，但电池方面一直是影响电动车迅速发展的关键技术[1]。
超级电容器用途广泛：用作电力平衡的电源，可为起重装置实时提供超大电流的电力；用作启动电源，启动的效率和可靠性是远高于蓄电池的，有时几乎可以取代蓄电池；作为激光武器的脉冲能源，在低温下用在军事战车上可以保证其正常启动。
此外用作车辆的牵引能源可以生产电动汽车（能为混合储能电动车在启动停车和加减速、换档时提供辅助的动力）、替代传统的内燃机、改造现有的无轨电车[2]。
1 复合电源的优势及研究意义我们考虑使用蓄电池和超级电容构成复合储能系统来解决混合动力汽车制动提速或上坡时能量瞬时输入/输出的问题。
大电流输入输出会大大降低电池的使用寿命，复合储能电源中由于有了超级电容的加入，全部的能量或功率不再由一个部分来提供。
复合储能系统可以保护环境且大大提高了能量的利用效率。
所以由超级电容器与蓄电池组成的复合储能系统是解决电动车进入实用领域的一个非常可行的方法[3]。
混合动力汽车在我国发展时间较短，但我国与其他科技发达国家的研究进度相差不多，我们应该抓住时机，努力发展混合储能动力汽车。
2 电源特性简介及复合电源的建模本章研究建立蓄电池和超级电容模型的方法，然后通过合理的配置可建立复合系统的模型[4]。
2.1 蓄电池特性2.1.1 蓄电池的充放电特性铅蓄电池充电过程中这时电能储存为化学能，放电时化学能转换为电能输出。
由图2-1可知用大电流充电会缩短充电的时长。
图铅酸电池充放电与时间的关系2-12.1.2 蓄电池的温度特性当蓄电池在不同的温度下充放电时，其电压会发生变化。
当温度较低时，放电电压低而充电电压高。
如图2-2所示。
2-2图温度与充放电曲线关系1—-30℃；2—-25℃；3—-15℃；4—-5℃；5—5℃；6—15℃；7—25℃；8—33℃2.1.3 混合动力车用蓄电池的选择电动车中最难解决技术就是储能电源的选择，近年来用于混合储能动力汽车通常使用铅酸电池、镍氢电池以及锂离子电池，这些电池都是通过极板与电解液之间的化学反应来进行储能。
下面我们通过表2-1 来对比这几种电池。
2.1.4 蓄电池的容量特性蓄电池能放出的功率有限，大电流快速充放电时，极板上迅速产生极化现象且内阻大幅增加，充放电效率明显降低。
如图2-3所示。
2-3图各种电池不同放电倍率下的可用容量2.2 超级电容器的特性 2.2.1超级电容的充放电特性超级电容的充电速度非常快，充电十秒至十分钟就能达到其额定容量的百分之九十五以上。
恒定的充放电电流I ，充放电时间t ， 电量变化Q 1—— Q 2，电压变化U 1——U 2，电容器组储存、释放的能量E 为：C)Q1-(Q221E 22 (2-1)所以当电容的电量还剩二分之一时，所剩能量还有百分之二十五,再让电容放电，没有多大的能量可以使用，我们假设充放电区间为[0.5 1]，其内阻R C 消耗的能量E R 为：tQ2)-(Q1R t R I E 2C C 2R == (2-2)设超级电容的时间常数τ为RC ，充电深度β=U 1/U 2放电深度β=U 2/U 1，由式2-1、2-2 得充电效率ηc 和放电效率ηd 关系式如下：)121(2+-+=+=ββτηt tE E ERc (2-3))121(21+--=-=ββτηt E E E R d (2-4)超级电容的充放电效率特性如图2-4 所示（不同的时间常数τ、充放电时间t 和放电深度β）。
τ为6ΩF 时，β为0.5 时，超级电容器组的充放电时间与效率的关系如图2-5 所示。
2-4图充放电时间、深度和效率的关系 2-5图充放电时间和效率的关系 由时间常数和效率之间的对应关系可知当我们在选择超级电容器时，需要兼顾这两个因素，既能满足实验要求也需要降低成本。
2.2.2超级电容的温度特性超级电容有很好的低温特性，在摄氏零下 30 ℃时还可以继续工作，如图2-6所示。
2-6图某一超级电容器的温度特性2.2.3超级电容模型我们选择经典RC 模型。
如图2-7所示，其中充放电电阻R 1，自放电损失R 2。
2-7RC 图电容等效模型00201tC I I I dt R C =+⋅⎰ (2-5)icR12-8图超级电容等效电路模型如图2-8所示，ic —流进超级电容系统的电流A,i0—存储在超级电容系统中的 净电流[A]；R2—自放电电阻[Ω],C —电容。
⎰⋅+⋅=tC C dt I C I R V 0011 (2-6)（R 1 是充电电阻）如图2-9所示混合储能电源系统中的超级电容模型图。
2-9图复合系统中超级电容模型图2.3 DC/DC 转换器的介绍转换器能量流动的方向只能是单向的，所以大多数DC/DC 转换器只能单向工作的（图2-12）。
当要使能量双向流动时，可使用双向DC/DC 变换器（图2-13），它具有保持变换器两端的直流电压极性不变的特点。
双向DC/DC 变换器有使能量双向传输，使用的电力电子器件数目少，体积小、效率高和成本低等优势[5]。
+ I1I2 +I2 +能量正向流动i1<0 , i2>0能量反向流动i1<0 , i2>02-12/DC DC 图单向变换器2-13/DC DC 图单向变换器因为现在还没有一个完整的适合复合电源用的DC/DC 转换器，所以将DC/DC 转换器视为理想的模型，没有考虑效率问题。
图2-14为DC/DC 变换器与蓄电池连接示意图。
2-14/DC DC 图变换器与蓄电池连接示意图2.4 本章小结本章详细介绍了蓄电池、超级电容、DC/DC 转换器的性能特点，为下一章建立蓄电池超级电容复合储能系统的模型及复合电源控制系统的制定作好了理论基础。
3 复合电路结构及复合系统参数匹配 3.1 复合电源的基本结构和工作原理 3.1.1 复合电源的基本结构对比复合电源连接方式,表3-1,通过对比本节选择蓄电池和超级电容并联构成的复合储能电源的连接方式 。
3-1表两种连接方式的优缺点比较图复合和储能电源的结构示意图3-1图超级电容器与蓄电池并联系统电路图3-23.1.2 复合储能电源的工作原理由超级电容和蓄电池组成的复合储能电源系统，在汽车正常行驶时，只有蓄电池给超级电容充电。
当电动汽车上坡或者加速行驶时，电动机由超级电容和蓄电池共同提供能量动力。
当汽车制动或下坡行驶时，电动机此时相当于发电机，其产生的能量通过双向DC/DC 转换器为超级电容迅速充电，此外还有剩余能量时再被蓄电池吸收[8]。
这样就提高了能量的利用率。
如图3-3所示。
3-3图复合动力系统工作模式3.2 复合系统的匹配参数优化电源系统的设计是一个折中优化的过程，要从能量、功率和循环寿命方面综合考虑，同时兼顾投入资金和维护方便性及工作可靠性等方面。
在满足需求的情况下减低成本，并提高系统的维护和使用的可靠性，且电源系统的工作效率还要提高，对超级电容器还应有足够的制动能量回收效能[9]。
表3-2是要求满足的三个量及系统中各元件对应的参量值：三个约束条件为：12G G G +≤12P P P +≥ 12E E E +≥除上述约束条件外，还得考虑正确的界面尺寸标准，电池组额定电压必须在电机电压范围内，不得低于电机最下电压值，所以需要设定一个额外的约束条件：min 11link sc V V D=- 其中D 为最高允许循环频率（Dmax=0.75）约束式可写成：1122N M N M G ⋅+⋅≥ 111222S S N M P N M P P ⋅⋅+⋅⋅≥ 11222S S N M E N M E E ⋅⋅+⋅⋅≥22min sc N V V ⋅≥复合系统的造价是电池和电容重量、单体数量和比价的函数。
所以总造价为：根据PNGV 对电源系统的要求，再加上所设计的电源系统是针对混合动力轿车原电池系统，由该车的性能要求得复合系统的约束条件是:G=100kg P=25KW E=1500wh V min =120V 。
据电容电压的控制算法，汽车在城市循环工况中，平均车速保持在20km/h 内，这个车速范围内电容单节电压会基本保持在最高。
电压2.4V -2.5V 之间，为了保证DC/DC 有较高的转换效率，设计中就要求电池组和电容器的端电压尽量接近，则以上约束条件为：11min N V V ⋅≥min22sc V N vV ≥ 1122()G N M N G M -⋅⋅≤111222()S S P N M P N P M P -⋅⋅⋅≥⋅12111222(,)Z Z N N N M C N M C ==⋅⋅+⋅⋅111222()S S E N M E N E M E -⋅⋅⋅≥⋅1122N V N V ⋅≅⋅这样从约束条件中电池每取一个数量值，电容就对应一个较佳的数量值，为了便于同原车电源系统进行比较，设计使电池组系统电压与原车电池组电压一致，若复合系统电池组仍然采用14节电池搭配的形式，电容器最高电压与电池组在额定电压接近情况下节数应为68节，假设电容器同电池组安装费用相同，即也是407$/kWh ，最后复合系统的参数匹配结果如下表3-3所示[10]。