基于超级电容辅能的电动微耕机复合电源系统研究与试验

锂电池组为单一动力源的电动微耕机在丘陵山地复杂多变的作业工况中,锂电池频繁瞬时大电流波动放电,严重影响锂电池的能效及寿命,本文将超级电容应用在电动微耕机上构成复合电源,并对该复合电源的参数匹配及能量分配策略进行了研究.结合电动微耕机实际作业情况,设计了逻辑门限控制策略,控制系统以主控芯片STM32F103为核心,使用C语言编程,对单一锂电池电源和复合电源两种工作模式下磷酸铁锂电池的工作电流、功率、温度、容量衰退速率等进行了试验与分析.田间试验表明,在一定土壤条件下,复合电源工作模式与单一锂电池电源相比,针对电机不同转速和不同地块,磷酸铁锂电池电流平均波动范围分别缩减14.37,13.07,14.3,15.23,13.77A,平均峰值功率分别下降43.6%,75.2%,77.4%,76.4%,60.3%.由于超出阈值的部分大电流由超级电容补充,磷酸铁锂电池输出电流变平缓,使磷酸铁锂电池组免受突变大电流的冲击;复合电源中磷酸铁锂电池组平均温升相较于单一电源锂电池组分别下降0.13,1.48,1.67,2.26,3.45℃;在试验作业时间内,复合电源中磷酸铁锂电池组平均容量衰退速率分别下降2.1%,9.1%,9.7%,9.2%,4.4%,在长期频繁使用情况下,复合电源系统微耕机的经济性和安全性要高于单一锂电池系统.该研究可为复合电源在农机装备上应用提供理论基础和技术参考.