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超级电容器及其复合储能系统荷电状态研究
| 论文题名： | 超级电容器及其复合储能系统荷电状态研究 |
| 关键词： | 超级电容器;复合储能系统;荷电状态;无迹卡尔曼滤波算法;电动汽车 |
| 摘要： | 近年来随着能源危机和环境污染问题日益严峻，燃油交通工具面临着挑战，电动汽车成为解决此类危机的潜在选择，但目前由于车载能量存储技术远未成熟，其动力性能以及续航里程无法满足市场消费需求。基于此，本文提出一种石墨烯超级电容器的制备方法，并对复合储能系统中超级电容器和锂电池的荷电状态（State-of-Charge，SOC）估算展开研究。 论文首先阐明了超级电容器的工作原理，根据其储能特性提出一种氮掺杂石墨烯电极材料微波固相制备方法。并对所制备电极材料进行物理与电气性能研究，验证了其较高的相对表面积、循环稳定性以及储能密度;进一步基于该电极材料制作出实验超级电容器，其比电容在电流密度0.5A/g和5A/g时分别为208.17F/g和157.31F/g，容量保持率为75.57％，在0.5A/g电流密度下进行5000次循环充放电实验，其比电容存留约为98.56％，等效串联电阻约为0.32Ω。 其次，根据电动汽车复合储能系统的储能原理，分别建立超级电容器和锂电池的电路模型，利用最小二乘法和卡尔曼滤波算法对模型参数进行在线辨识，然后根据无迹卡尔曼滤波算法完成其荷电状态在线估算。 最后，搭建荷电状态估算系统实验平台，利用NI PCI6221高速数据采集卡与LabVIEW建立数据采集系统，然后采用Matlab进行计算分析，分别对超级电容器和锂电池进行荷电状态完成在线估算。实验结果表明:超级电容器估算结果达到较高精确度，全程估算误差变动区间为[-0.94％，0.34％];而对于锂电池，综合考虑准确性和计算量，最小二乘法与2RC模型搭配获得最优结果，其估算误差在[-1.16％，0.85％]区间内，且系统鲁棒性能突出，可靠性高。实验结果验证了荷电状态估算系统的有效性，可为后续混合储能系统的控制策略提供了准确的荷电状态信息。 |
| 作者： | 季炳成 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 张莉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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