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锂电池与超级电容混合储能系统的优化配置与能量管理
| 论文题名： | 锂电池与超级电容混合储能系统的优化配置与能量管理 |
| 关键词： | 电动汽车;混合储能系统;锂电池;超级电容;优化配置;能量管理 |
| 摘要： | 发展面向未来的新能源电动汽车已成为世界各主要国家的共同选择。当前以锂电池为储能核心的电动汽车，在其行驶过程中经常面临频繁、大功率负载的冲击，严重影响着储能元件的长效运行。选择将超级电容与锂电池构成混合储能系统，共同应对电动汽车复杂工况的挑战，是一种有效的解决方案。通过使超级电容承担负载功率高峰值、频繁变化的部分，能够显著降低锂电池的工作负担，改善其健康状态，继而延长其循环寿命，对于提升电动汽车的性能、加快其推广应用都具有十分重要的意义。为充分发挥混合储能系统的性能优势，本文分别从储能元件和储能系统两个层面，开展了行为建模、优化配置、能量管理等方面的具体研究，为电动汽车混合储能系统的应用和管理提供了理论创新和方法支持。 本文的主要工作及创新点如下: (1)针对锂电池的容量衰减与健康状态评估问题，提出了一种电池短期与长期健康状态的预测方法。该方法通过建立考虑循环电流影响的电池老化模型，设计基于粒子滤波的状态观测器实现了模型参数跟踪与状态评估，通过实验数据验证了方法的有效性。 (2)针对超级电容的建模与功率状态评估问题，构建了一种高精度超级电容模型及功率状态估计算法，该方法通过基于可变主电容的概念改进等效电路模型，实现了相应的荷电状态及功率状态计算，实验测试结果表明，模型准确、鲁棒，方法有效。 (3)针对混合储能系统的优化配置问题，提出了一种基于联合优化的混合配置设计方法，该方法以全寿命行驶里程和折算百公里储能系统成本为双重目标，联合优化了配置参数与功率分配参数，给出了实验管理平台的实施方案，并开发了一种混合储能系统配置软件。 (4)针对混合储能系统的能量管理问题，设计了一种负载自适应实时能量管理策略，该策略通过建立三段式功率分配规则以及分析最优功率分配参数与负载统计特征之间的关系，实现了一种负载自适应的参数调整机制。 |
| 作者： | 刘畅 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 陈宗海 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 中国科学技术大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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