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2.1.3中国的现状
目前,国内对以超级电容作为惟一能源的电动汽车的研究取得了一定的进展,2004年7月我国首部“电容蓄能变频驱动式无轨电车”在上海张江投入试运行,该公交车利用超级电容比功率大和公共交通定点停车的特点,当电车停靠站时在30s内快速充电,充电后就可持续提供电能,时速可达44km/h。2005年1月上海交通大学与山东烟台市签署协议,共同投资开发超级电容公交电车,计划在烟台福山区建一条12km的示范线,在福山高新技术产业区建立年产1万辆新型环保超级电容公交车的生产基地。哈尔滨工业大学和巨容集团研制的超级电容电动公交车,可容纳50名乘客,最高速度20km/h。但是,国内目前对超级电容一蓄电池复合电源电动车的设计及控制,基本上还处于起步阶段。
2.2电动车中应用超级电容的拓扑结构
2.2.1纯超级电容电动车
直接以超级电容作为电动车的惟一能源,此方法结构简单、实用、成本低,而且实现了零排放,因此比较适合用于短距离、线路固定的区域,例如火车站或者飞机场的牵引车、学校和幼儿园的送餐车、公园的浏览车和电动公交车等。
2.2.2复合电源电动车
超级电容与蓄电池、燃料电池等配合可以组成复合电源系统,但燃料电池因为成本较高,现在还不能得到实际应用。因此,国内外对超级电容一蓄电池复合电源系统的研究更多,其拓扑结构概括如图2所示。图2a结构最简单,但由于没有DC/DC变换器,蓄电池和超级电容将具有相同的电压,以致超级电容仅在蓄电池电压发生快速变化时输出和接收功率,从而减弱了超级电容的负载均衡作用。图2b与图2c都采用了双向OC/OC变换器,图2b中双向DC/DC跟踪检测蓄电池的端电压,以调控超级电容的端电压使两者匹配工作。由于蓄电池端电压的变化比超级电容的端电压平缓,因此对于DC/DC,图2b比图2c易于控制。图2d理论上虽然具有更高的灵活性,但对DC/DC的控制策略要求非常精确复杂且不易维护。
2.3复合电源系统的控制策略
2.3.1速度约束控制策略
当车辆起步时,超级电容中应当储存较多的能量,需要超级电容放电,保证电动车的加速性能,而当车辆在高速行驶的情况下,超级电容应当储存比较少的能量,以便在制动过程中接收较多的能量。超级电容储存的能量与其端电压的平方成正比,由于超级电容的端电压变化范围比较大,因此放电时如何控制其放电深度,以备在行驶过程中二次放电或进行再生制动回收充电,但需要在实验中反复进行测试才能获得。
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