混合動力電動汽車用超級電容體積和電池循環壽命優化

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混合動力電動汽車用超級電容體積和電池循環壽命優化

由于高的峰值功率和加減速時苛刻的充放電要求，以及在城市駕駛條件下，電動汽車（EV）的電池往往會加速老化。過大的能量存儲系統（ESS）雖然可以滿足高功率需求，但卻增加了ESS的體積和成本。為了減小整體的ESS尺寸并延長電池的循環壽命，電池/超級電容器（UC）混合式能源儲存系統（HESS）被認為是一種解決方案，其中，UC充當功率緩沖器，在需要提供峰值功率時充/放電。提出了多目標優化問題，以減小ESS體積，采用補償函數以最大化電池的循環壽命。使用了Autonomie仿真模型集成框架。以樣本為基礎進行多維優化，采用全局搜索算法和直接算法來實現。將在UDDS循環工況的優化結果與僅有ESS電池的結果相比較表明，電池的循環壽命延長了76%；可以提供更長行駛距離的高能量密度電池，在EV中有很好的應用。眾所周知，UC具有極高的功率密度、高循環壽命和循環效率。高能量密度電池和超級電容器包集成在EV動力總成中形成了ESS，其結合了電池的高密度特性和電容的高功率特性，因此HESS可以具有更小的體積和更大的能量存儲。

電池和UC的結合也增強了電池的循環壽命，通過峰值功率補償，改進了動態性能，減輕了熱負擔。對ESS的體積/質量、電池循環壽命、經濟成本、車輛整體效率進行了研究。提出了ESS的設計方法，根據該瞬時功率需求和限制，確定ESS的體積和負荷要求。對電池的體積和其成本之間的關系進行了研究。此外，研究了電池/UC體積對HESS效率和電池循環壽命延長的影響。提出了基于電池壽命退化模型，以及HESS體積和電池的循環壽命優化的集成框架。

刊名：IEEE Transactions on Industrial Informatics（英）

刊期：2013年第7期

作者：Junyi Shen et al

編譯：李雪