超級(jí)電容在電動(dòng)車中應(yīng)用研究及發(fā)展趨勢(shì)分析

　　2.3復(fù)合電源系統(tǒng)的控制策略

　　2.3.1速度約束控制策略

　　當(dāng)車輛起步時(shí)，超級(jí)電容中應(yīng)當(dāng)儲(chǔ)存較多的能量，需要超級(jí)電容放電，保證電動(dòng)車的加速性能，而當(dāng)車輛在高速行駛的情況下，超級(jí)電容應(yīng)當(dāng)儲(chǔ)存比較少的能量，以便在制動(dòng)過(guò)程中接收較多的能量。超級(jí)電容儲(chǔ)存的能量與其端電壓的平方成正比，由于超級(jí)電容的端電壓變化范圍比較大，因此放電時(shí)如何控制其放電深度，以備在行駛過(guò)程中二次放電或進(jìn)行再生制動(dòng)回收充電，但需要在實(shí)驗(yàn)中反復(fù)進(jìn)行測(cè)試才能獲得。

　　2.3.2電流約束控制策略

　　電動(dòng)車在行駛過(guò)程中，由于頻繁地加速、減速和上下坡等原因，使得負(fù)載電流變化比較大，當(dāng)負(fù)載電流太大以至于超過(guò)蓄電池所能承受的最大放電或充電電流時(shí)，為了避免電池組過(guò)放電或過(guò)充電，需要由超級(jí)電容放電或充電，以便改善電池組的工作狀態(tài)，延長(zhǎng)其使用壽命。電池組的工作電流為：

　　為了避免過(guò)大的回饋電流對(duì)蓄電池造成損害，可采用恒定充電電流的制動(dòng)方式，即以蓄電池充電電流為被控對(duì)象。這是一種比較實(shí)用的控制策略，適合于采用蓄電池單電源系統(tǒng)的電動(dòng)車。由于蓄電池電壓在再生制動(dòng)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生明顯的變化，因此電樞電流的上升不會(huì)太大。在超級(jí)電容一蓄電池復(fù)合電源系統(tǒng)中，由于超級(jí)電容端電壓在單次再生制動(dòng)過(guò)程中就會(huì)發(fā)生很大的改變，隨著制動(dòng)過(guò)程中超級(jí)電容端電壓的上升和電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的下降，電樞電流將急劇上升，有可能對(duì)功率器件甚至電機(jī)造成損害，因此對(duì)超級(jí)電容充電時(shí)可采用恒功率的策略，即對(duì)再生制動(dòng)過(guò)程中超級(jí)電容的充電功率進(jìn)行控制。

　　在超級(jí)電容電壓低的時(shí)候，采用大電流充電，當(dāng)電容電壓上升時(shí)，充電電流指令值下降，可兼顧能量回收與系統(tǒng)器件保護(hù)。

　　2.3.3綜合控制策略

　　采用速度約束控制策略可使車輛的動(dòng)力性能得到提高，而采用電流約束控制策略時(shí)蓄電池的電流可以工作在規(guī)定的范同內(nèi)，對(duì)蓄電池有保護(hù)作用。這2種控制策略各有優(yōu)缺點(diǎn)，采用綜合控制策略。即將速度約束控制策略和電流約束控制策略進(jìn)行綜合應(yīng)用，可以兼顧它們的優(yōu)點(diǎn)，既能對(duì)蓄電池起到保護(hù)作用，延長(zhǎng)電池的使用壽命，又能提高整車的動(dòng)力性能。

　　3、西安交通大學(xué)的超級(jí)電容應(yīng)用研究

　　西安交通大學(xué)電動(dòng)車研發(fā)中心一直致力于電動(dòng)車關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)，提交了15項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，正式授權(quán)5項(xiàng)，有2項(xiàng)國(guó)際發(fā)明專利已經(jīng)被正式受理。研發(fā)中心對(duì)電動(dòng)汽車超級(jí)電容一蓄電池復(fù)合電源系統(tǒng)進(jìn)行了研究，其核心是應(yīng)用了雙向全橋DC/DC變換器，該變換器具有能量雙向流動(dòng)以及升、降壓功能。研發(fā)中心率先將Hα魯棒控制算法應(yīng)用到電動(dòng)汽車復(fù)合電源能量回收技術(shù)上，和傳統(tǒng)控制方法相比，Hα魯棒控制可以方便地同時(shí)考慮輸入電壓的變化、負(fù)載擾動(dòng)和其他非線性的補(bǔ)償。由圖3所示的實(shí)驗(yàn)表明，在市內(nèi)道路行駛時(shí)，采用Hα，魯棒控制的復(fù)合電源電動(dòng)汽車(ⅪTUEV—I)比蓄電池單電源電動(dòng)汽車提高續(xù)駛里程30%～50%。