摘 要

鉴于目前纯燃料电池汽车存在许多自身无法解决的问题，如汽车的起动，瞬态响应特性，燃料电池系统带来的成本等，世界各大汽车厂商开始把重点转向燃料电池电电混合动力汽车。现有的燃料电池混合动力电动汽车的辅助能源都包含蓄电池，然而蓄电池满足整车峰值功率要求和紧急功率要求能力有限，在爬坡或加速等情况下需要大电流放电，极大地影响了寿命，导致频繁更换蓄电池，增加运行成本。因此往往需要一些辅助的动力源装置来在功率输出的动态等方面对它加以补充和改善，从而构成燃料电池混合动力系统，这些辅助能源包括蓄电池和超级电容。

目前利用混合动力汽车可以利用车载电能储存装置对整车制动时的动能加以回收这一特点混合动力汽车已经成为解决环境污染和能源问题的至关重要的车型，而受到电池性能因素的制约，使得整车的制动能量回收效能不佳。锂电池以及超级电容作为新生能源的代表本文研究课题就是为了对其进行进一步探讨，分析锂电池与超级电容的性能优势，并对其进行仿真研究。

关键词：锂电池；超级电容；仿真特性

Abstract

Given the presence of many of their own can not solve the problem of pure fuel cell vehicles, such as starting, transient response characteristics of the fuel cell system to bring the cost of the car and so on, the world's major automobile manufacturers began to shift the focus of fuel cell electric hybrid vehicles. Conventional fuel cell hybrid electric vehicle auxiliary energy batteries are included, however, the vehicle battery to meet peak power requirements and the limited capacity of the emergency power requirements, climbing or acceleration in the circumstances requires a large current discharge, greatly influenced the life, leading to frequent replacement of the battery, increasing operating costs. So often we need some auxiliary power source means to supplement and improve its dynamics in terms of power output, thus constituting the fuel cell hybrid systems, which include auxiliary energy batteries and super capacitors.
 Currently the use of hybrid cars can use the vehicle electrical energy storage device of the vehicle kinetic energy during braking to be recovered this feature hybrid cars have become to solve environmental and energy issues critical models, constrained by the battery performance factors, so that the vehicle braking energy recovery performance is poor. As a representative of lithium batteries and super capacitors nascent energy research article is to explore it further, to analyze the performance advantages of lithium batteries and ultracapacitors, and its simulation.

Key Words: Lithium battery；Super capacitor；Simulation features

目 录

摘要 I

Abstract II

目 录 1

第1章 绪论 2

1.1混合动力系统的分类 2

1.2动力电池的模型分类 4

1.3电动车的车用电池发展现状 4

第2章 锂电池与超级电容的特性分析 6

2.1锂电池与超级电容的工作原理 6

2.1.1锂电池的工作原理 6

2.1.2超级电容的充放电原理 8

2.2影响电池及超级电容性能的主要因素 9

2.2.1影响锂电池性能的主要因素 9

2.2.2影响超级电容性能的主要因素 10

第3章 锂电池与超级电容电路模型及SOC估算 12

3.1锂电池电路模型分析 12

3.2超级电容模型分析 14

3.2.1超级电容的放电等效电路模型 15

3.2.2超级电容的充放电特性 16

3.3常见的SOC估算方法 17

3.3.1电流积分法 19

3.3.2开路电压法 20

第4章 锂电池与超级电容的实验与仿真 21

4.1磷酸锂电池的实验与仿真 21

4.2超级电容模型的实验与仿真 23

第5章 小结 26

参考文献 27

致 谢 28

第1章 绪论

1.1混合动力系统的分类

在日益严重的环境问题的压力下，传统燃油发动机汽车的种种弊端让人们确信未来是电动汽车的天下， 但是电池技术问题阻碍了电动汽车在汽车市场的应用^[1]。目前的电动汽车基本分为：纯电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池汽车。由于电池的能量密度差汽油相上百倍，远未达到人们所要求的数值，在燃料电池技术目前的条件下，至少10年电动汽车都无法取代传统燃油发动机汽车。于是工程师们开发出了混合动力汽车（HEV）来中和当前的环境与汽车制造业的尴尬局面^[2]。所谓混合动力汽车，是指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供。为了研究超级电容和锂电池在混合动力车辆中的应用，我们需要深入了解超级电容的参数特性和工作特性。

根据混合动力驱动的联结方式，混合动力系统主要分为以下三类^[3]：