近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng),城市人口不斷增加,城市交通擁堵問題日益突出,城市軌道交通由于具有運(yùn)量大、準(zhǔn)點(diǎn)、高效、舒適性好等優(yōu)勢越來越受到人們的青睞,無接觸網(wǎng)供電城軌車輛具有特殊的優(yōu)勢。本課題依據(jù)國家重點(diǎn)研發(fā)計劃《城軌交通新型供電制式車輛及其車載儲能技術(shù)質(zhì)量檢測監(jiān)測與運(yùn)維保障技術(shù)》,以無接觸網(wǎng)供電城軌車輛復(fù)合動力儲能系統(tǒng)為研究對象,評估其系統(tǒng)的健康狀態(tài),為城軌車輛安全可靠準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行提供保障。論文首先完成了列車復(fù)合儲能系統(tǒng)儲能元件等效電路模型的構(gòu)建。分析蓄電池和超級電容器的基本工作原理和特性,對比常用的等效電路模型,結(jié)合城軌車用工況的特點(diǎn),分別建立了適當(dāng)?shù)牡刃щ娐纺Ｐ�。針對建立的等效電路模�?采用遺忘因子最小二乘算法（FFLS）辨識其模型參數(shù),基于Matlab/Simulink平臺搭建了蓄電池二階RC等效電路模型和超級電容器時變等效仿真模型,在設(shè)定的試驗(yàn)工況下對模型進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明,本文所建立的兩種等效電路模型其仿真電壓與實(shí)際測量電壓誤差較小（5%以內(nèi)）,能滿足進(jìn)一步研究的要求。其次,完成對蓄電池的健康狀態(tài)（State-of-health,SOH）與超級電容器的荷電狀態(tài)（State... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

截至2019年6月30日中國內(nèi)地各城市城軌交通運(yùn)營線路長度匯總

無接觸網(wǎng)供電復(fù)合動力儲能系統(tǒng)狀態(tài)評估方法研究-8-表2.1動力電池性能參數(shù)對比電池類型鎘—鎳鎳—?dú)涿芊忏U酸磷酸鐵鋰鈦酸鋰比能量(Wh/kg)50—8070—9535—5012080—100比功率(W/kg)200200—300200—5002000—45004000能量密度(Wh/L)300180—22093—99220100生命周期(次)<2000<3000<500>200018000自放電率%(月)203051010記憶效應(yīng)較大較小無無無環(huán)境污染鎘污染無鉛污染無無價格($/kWh)250—300200—250100—1503502000綜上分析，每一種電池都各有利弊，經(jīng)比較，鋰電池更加符合復(fù)合動力儲能列車的需要通過世界各國對鋰電池研究投入的加大和多年的積累，鋰電池在安全性和成本上的不足都逐漸得到了解決，且鋰電池的容量和功率優(yōu)勢較大，復(fù)合動力儲能系統(tǒng)的蓄電池越來越多的青睞于選用鋰電池。2.1.2鋰離子電池工作原理鋰離子電池由四部分構(gòu)成，分別是：正極，負(fù)極，電解質(zhì)和隔膜。正電極和負(fù)電極是兩種可逆的脫嵌的鋰離子化合物。圖2.1所示為鋰離子電池充電及放電的示意圖，充電時，鋰離子電池與正極層狀物的晶格分離開，通過電解液轉(zhuǎn)移到負(fù)極層狀物的晶格中，同時其余電子由外圍電路轉(zhuǎn)移到負(fù)極。放電則反之。為了確保兩極之間電荷相等，在充放電的過程中會有同等電荷量的電子由外圍電路中轉(zhuǎn)移，鋰離子與電子在兩極之間來回移動即可形成電位差。圖2.1鋰離子電池充放電原理示意圖

無接觸網(wǎng)供電復(fù)合動力儲能系統(tǒng)狀態(tài)評估方法研究-10-2.2超級電容器簡介2.2.1超級電容器的基本原理及分類超級電容器是近年來興起的新型儲能元件，與傳統(tǒng)的蓄電池結(jié)構(gòu)非常相似，但又區(qū)別于傳統(tǒng)的蓄電池，彌補(bǔ)了蓄電池難以克服的缺點(diǎn)，主要體現(xiàn)在它的功率密度大、充電速度快、壽命長等方面。它與蓄電池相輔相成構(gòu)成的復(fù)合動力儲能系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，能夠有效地解決車輛在行駛時發(fā)生的動力源不足問題，并且在近年來得到不斷發(fā)展和應(yīng)用，具有廣泛的應(yīng)用前景。根據(jù)電化學(xué)原理的不同可以分為雙電層電容器和贗電容儲能，其中雙電層電容是目前使用最為廣泛的一種。雙電層電容利用多孔材料和電解質(zhì)之間形成的雙電層電容來貯存能量，利用活性炭作為電極，以便于增加電極與電解液的接觸面積。給電容充電時，其電極上的電荷根據(jù)同種電荷相互排斥異種電荷相互吸引的規(guī)則吸引電解質(zhì)中的異性電荷，從而這些異性電荷吸附在電極表面上形成雙電荷層，因此稱之為雙電層電容。同時電荷層之間的距離微乎其微，通常低于0.5nm，并且其電極結(jié)構(gòu)特殊使得電極表面的電荷量數(shù)以萬計，根據(jù)公式(2.1)可知，該電容可以具有極大的電容量，雙電層超級電容器的工作原理如圖2.2所示。根據(jù)電容值的計算公式：=SCd(2.1)式中，C為電容量，為介電常數(shù)，S為電極表面積，d為電荷層之間的距離。圖2.2雙電層電容儲能原理示意圖圖2.2中(a)圖表示無外加電源時電位，(b)圖表示有外加電源時電位，1為雙電層，2

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
[1]鋰離子電池健康狀態(tài)評估及剩余壽命預(yù)測方法[D]. 曾文文.安徽理工大學(xué) 2019
[2]城市軌道交通混合動力牽引系統(tǒng)研究[D]. 王愛民.長安大學(xué) 2017
[3]電動汽車鋰離子電池健康狀態(tài)估計及壽命預(yù)測方法研究[D]. 周秀文.吉林大學(xué) 2016
[4]動力電池SOH估計及故障預(yù)測方法研究[D]. 盧明哲.北京工業(yè)大學(xué) 2015
[5]超級電容器及其復(fù)合儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)研究[D]. 季炳成.大連理工大學(xué) 2015
[6]電動汽車動力電池SOH在線實(shí)時估計算法研究[D]. 湯露曦.廣東工業(yè)大學(xué) 2015
[7]純電動汽車鋰電池組健康狀態(tài)（SOH）的估計研究[D]. 康燕瓊.北京交通大學(xué) 2015
[8]鋰離子動力電池剩余容量估計算法研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 許巧巧.重慶大學(xué) 2013
[9]基于粒子濾波的鋰離子電池剩余壽命預(yù)測方法研究[D]. 羅悅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
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本文編號：3387624