本文關(guān)鍵詞：超級(jí)電容器及其復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)荷電狀態(tài)研究　出處：《大連理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：近年來(lái)隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻,燃油交通工具面臨著挑戰(zhàn),電動(dòng)汽車成為解決此類危機(jī)的潛在選擇,但目前由于車載能量存儲(chǔ)技術(shù)遠(yuǎn)未成熟,其動(dòng)力性能以及續(xù)航里程無(wú)法滿足市場(chǎng)消費(fèi)需求�；诖�,本文提出一種石墨烯超級(jí)電容器的制備方法,并對(duì)復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)中超級(jí)電容器和鋰電池的荷電狀態(tài)(State-of-Charge, SOC)估算展開研究。論文首先闡明了超級(jí)電容器的工作原理,根據(jù)其儲(chǔ)能特性提出一種氮摻雜石墨烯電極材料微波固相制備方法。并對(duì)所制備電極材料進(jìn)行物理與電氣性能研究,驗(yàn)證了其較高的相對(duì)表面積、循環(huán)穩(wěn)定性以及儲(chǔ)能密度；進(jìn)一步基于該電極材料制作出實(shí)驗(yàn)超級(jí)電容器,其比電容在電流密度0.5A/g和5A/g時(shí)分別為208.17F/g和157.31F/g,容量保持率為75.57%,在0.5A/g電流密度下進(jìn)行5000次循環(huán)充放電實(shí)驗(yàn),其比電容存留約為98.56%,等效串聯(lián)電阻約為0.32Ω。其次,根據(jù)電動(dòng)汽車復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能原理,分別建立超級(jí)電容器和鋰電池的電路模型,利用最小二乘法和卡爾曼濾波算法對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行在線辨識(shí),然后根據(jù)無(wú)跡卡爾曼濾波算法完成其荷電狀態(tài)在線估算。最后,搭建荷電狀態(tài)估算系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),利用NI PCI 6221高速數(shù)據(jù)采集卡與LabVIEW建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),然后采用Matlab進(jìn)行計(jì)算分析,分別對(duì)超級(jí)電容器和鋰電池進(jìn)行荷電狀態(tài)完成在線估算。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：超級(jí)電容器估算結(jié)果達(dá)到較高精確度,全程估算誤差變動(dòng)區(qū)間為[-0.94%,0.34%]；而對(duì)于鋰電池,綜合考慮準(zhǔn)確性和計(jì)算量,最小二乘法與2RC模型搭配獲得最優(yōu)結(jié)果,其估算誤差在[-1.16%,0.85%]區(qū)間內(nèi),且系統(tǒng)魯棒性能突出,可靠性高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了荷電狀態(tài)估算系統(tǒng)的有效性,可為后續(xù)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制策略提供了準(zhǔn)確的荷電狀態(tài)信息。
[Abstract]:In recent years, with the energy crisis and environmental pollution problems have become increasingly serious, fuel transportation is facing challenges, the electric car has become a potential solution to such crises, but because of the current vehicle energy storage technology is far from mature, its dynamic performance and mileage can not meet the market demand. Based on this, this paper proposes a method for preparing graphene the super capacitor, and the composite energy storage system in super capacitors and lithium battery state of charge (State-of-Charge, SOC) estimation is researched. Firstly the thesis introduces the working principle of the super capacitor, the energy storage characteristics of a nitrogen doped graphene electrode material microwave solid preparation method and. Study on the physical and electrical properties of the prepared electrode materials, to verify the relative surface area of its high energy density, cycle stability and further based on the electrode materials; To the super capacitor, the capacitance in the current density of 0.5A/g and 5A/g were 208.17F/g and 157.31F/g, the capacity retention rate was 75.57%, 5000 cycles of charge discharge experiment in the current density of 0.5A/g, the specific capacitance retained about 98.56%, the equivalent series resistance of approximately 0.32. Secondly, according to the electric vehicle storage composite the system of the principle of energy storage circuit models of super capacitor and lithium battery, online identification of the model parameters using the least square method and Calman filtering algorithm, unscented filtering algorithm and then according to Calman completed its charged state estimation online. Finally, build a SOC estimation system platform, the establishment of data acquisition system and LabVIEW card with NI PCI 6221 high speed data acquisition, and then the Matlab were calculated and analyzed respectively for super capacitor and lithium battery state of charge in line estimation. The experimental results show that the super capacitor estimation results to achieve the high accuracy, the whole error estimates of changes in the range of [-0.94% and 0.34%]; and for the lithium battery, considering the accuracy and computation, least square method and 2RC collocation model for optimal results, the estimation error in the interval [-1.16%, 0.85%], and the robust performance is outstanding, high reliability. The experimental results verify the validity of SOC estimation system, control strategy for the hybrid energy storage system provides charging state information accurately.

【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM53

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本文編號(hào)：1395256