无接触网供电城轨车辆复合动力储能系统状态监测研究
发布时间：2021-06-26 19:17
近年来,随着人口的增加,城市规模不断扩大,这对城市的基础设施建设提出了更高的要求,同时也促进了城市轨道交通车辆的快速发展。传统的接触网车辆需要架设供电接触网,这给城市的美观、甚至安全都有一定的影响。因此,无接触网供电城轨车辆应运而生。采用锂离子电池和超级电容器组成的复合动力储能系统弥补了使用单一储能元件存在的不足,二者相得益彰。为了确保列车安全、可靠高效的运行,对储能系统进行实时监测就非常必要。本论文依据国家重点研发计划《城轨交通新型供电制式车辆及其车载储能技术质量检测监测与运维保障技术》,以车载复合动力储能系统为研究对象,设计了一套无接触网供电城轨车辆复合动力储能监测系统。本文主要对无接触网供电城轨车辆复合动力储能监测系统进行研究,根据车载复合动力储能系统的运行特点,首先确定了车载监测系统需要具备的具体功能。针对储能监测系统的功能和特点,设计了采用主从式拓扑结构的复合动力储能监测系统,即复合动力储能监测系统由主控制模块和从控制模块组成。主控制模块和从控制模块分别承担着不同的任务,主控制模块采用控制器局域网络（Controller Area Network,CAN）与从控制模块以及整车...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
采用超级电容和钛酸锂电池复合储能系统的现代有轨电车
兰州交通大学硕士学位论文-15-(c)DC-DC转换器均衡电路(d)多输出变压器均衡电路图2.1常用的均衡电路表2.5对目前常用均衡电路的优缺点进行对比。表2.5常用均衡电路对比均衡方法优点缺点开关电阻型被动能耗均衡控制难度低、系统复杂程度低、成本低均衡效率低、浪费能量、产生热量开关电容型均衡系统复杂程度低、大电流、不存在能量损耗均衡时间长、单体数目较多时，均衡效率低DC-DC转换器均衡均衡时间较短、均衡效率较高、不存在能量损耗系统复杂程度较高、控制难度较大多输出变压器均衡均衡时间短、均衡效率高、不存在能量损耗扩展性差、系统复杂程度较高、控制难度大
兰州交通大学硕士学位论文-21-从控制模块中央处理器采用高速外部时钟，本系统采用外部8MHz的晶振供给其时钟，同时采用复位电路保证中央处理器可以稳定可靠的工作，从控制模块中央处理器及端口分配如图3.2所示。从控制器管脚配置情况如下：(1)管脚PA0配置为通用I/O口，作为储能系统温度信号的输入端；(2)管脚PA3配置为通用I/O口，作为储能系统温度控制信号的输出端；(3)管脚PA5，PA6，PA7配置为SPI1_SCK，SPI1_MISO，SPI1_MOSI用于从控制模块SPI通信；(4)管脚PA1，PA2配置为通用I/O口，作为SPI通信中2个片选端口；(5)管脚PC4配置为ADC，作为充放电电流模拟信号的输入端；(6)管脚PA11，PA12配置为CAN_RX，CAN_TX用于与主控制模块之间的CAN通信。图3.2从控制模块CPU及端口分配3.1.2单体电压监测电路复合动力储能系统中锂电池电压范围为1.5V~2.7V，而超级电容器单体工作电压范围为1.35V~2.7V，这是由于超级电容器的电压每超过额定电压0.1V，其寿命将会较小一半，当超级电容器释放3/4的能量时，电压下降为额定电压的一半。储能元件的单体
【参考文献】：
期刊论文
[1]车用锂离子动力电池组均衡管理系统研究进展[J]. 华旸,周思达,何瑢,崔海港,杨世春. 机械工程学报. 2019(20)
[2]城市轨道交通2018年度统计和分析报告[J]. 城市轨道交通. 2019(04)
[3]城市轨道交通存在的主要问题及发展措施分析[J]. 赵凯. 工程技术研究. 2019(03)
[4]18650型锂离子电池循环性能一致性研究[J]. 陈聪,陈龙,张兴娟. 电源技术. 2019(01)
[5]基于PSO的轨道交通列车节能控制优化研究[J]. 李烨,郭子立,郭奕杉. 控制工程. 2018(10)
[6]现代有轨电车供电方式的选择分析[J]. 樊辉,杨兴建. 建材与装饰. 2018(12)
[7]全球首个地面供电现代有轨电车项目将投入商业运营[J]. 王丽. 中国设备工程. 2017(08)
[8]氢燃料电池在现代有轨电车上的应用[J]. 陈燕荣,王晓波. 铁道车辆. 2017(04)
[9]有轨电车车载混合储能系统效率优化控制[J]. 韦绍远,姜久春,张维戈,程龙. 电源学报. 2017(02)
[10]武汉光谷现代有轨电车无接触网供电方式分析[J]. 高义洋. 工程技术研究. 2017(02)
硕士论文
[1]超级电容器储能管理系统的研究[D]. 郭亚楠.电子科技大学 2018
[2]基于模糊控制的混合储能有轨电车能量管理策略的研究[D]. 王钟嵩.北京交通大学 2018
[3]电动汽车用电池管理系统设计[D]. 陈玺.华北电力大学(北京) 2016
[4]城市轨道车载超级电容储能系统研究[D]. 赵亮.西南交通大学 2013
[5]电动汽车BMS中电池单体电压采集及其均衡方案研究[D]. 房继业.合肥工业大学 2013
[6]车用锂离子超级电容器性能研究及管理系统设计[D]. 艾贤策.上海交通大学 2013
[7]动力锂电池组管理系统的研究与设计[D]. 刘姗姗.中南大学 2012
[8]新型电动汽车锂电池管理系统的研究与实现[D]. 郑杭波.清华大学 2004
本文编号：3251923
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
采用超级电容和钛酸锂电池复合储能系统的现代有轨电车
兰州交通大学硕士学位论文-15-(c)DC-DC转换器均衡电路(d)多输出变压器均衡电路图2.1常用的均衡电路表2.5对目前常用均衡电路的优缺点进行对比。表2.5常用均衡电路对比均衡方法优点缺点开关电阻型被动能耗均衡控制难度低、系统复杂程度低、成本低均衡效率低、浪费能量、产生热量开关电容型均衡系统复杂程度低、大电流、不存在能量损耗均衡时间长、单体数目较多时，均衡效率低DC-DC转换器均衡均衡时间较短、均衡效率较高、不存在能量损耗系统复杂程度较高、控制难度较大多输出变压器均衡均衡时间短、均衡效率高、不存在能量损耗扩展性差、系统复杂程度较高、控制难度大
兰州交通大学硕士学位论文-21-从控制模块中央处理器采用高速外部时钟，本系统采用外部8MHz的晶振供给其时钟，同时采用复位电路保证中央处理器可以稳定可靠的工作，从控制模块中央处理器及端口分配如图3.2所示。从控制器管脚配置情况如下：(1)管脚PA0配置为通用I/O口，作为储能系统温度信号的输入端；(2)管脚PA3配置为通用I/O口，作为储能系统温度控制信号的输出端；(3)管脚PA5，PA6，PA7配置为SPI1_SCK，SPI1_MISO，SPI1_MOSI用于从控制模块SPI通信；(4)管脚PA1，PA2配置为通用I/O口，作为SPI通信中2个片选端口；(5)管脚PC4配置为ADC，作为充放电电流模拟信号的输入端；(6)管脚PA11，PA12配置为CAN_RX，CAN_TX用于与主控制模块之间的CAN通信。图3.2从控制模块CPU及端口分配3.1.2单体电压监测电路复合动力储能系统中锂电池电压范围为1.5V~2.7V，而超级电容器单体工作电压范围为1.35V~2.7V，这是由于超级电容器的电压每超过额定电压0.1V，其寿命将会较小一半，当超级电容器释放3/4的能量时，电压下降为额定电压的一半。储能元件的单体
【参考文献】：
期刊论文
[1]车用锂离子动力电池组均衡管理系统研究进展[J]. 华旸,周思达,何瑢,崔海港,杨世春. 机械工程学报. 2019(20)
[2]城市轨道交通2018年度统计和分析报告[J]. 城市轨道交通. 2019(04)
[3]城市轨道交通存在的主要问题及发展措施分析[J]. 赵凯. 工程技术研究. 2019(03)
[4]18650型锂离子电池循环性能一致性研究[J]. 陈聪,陈龙,张兴娟. 电源技术. 2019(01)
[5]基于PSO的轨道交通列车节能控制优化研究[J]. 李烨,郭子立,郭奕杉. 控制工程. 2018(10)
[6]现代有轨电车供电方式的选择分析[J]. 樊辉,杨兴建. 建材与装饰. 2018(12)
[7]全球首个地面供电现代有轨电车项目将投入商业运营[J]. 王丽. 中国设备工程. 2017(08)
[8]氢燃料电池在现代有轨电车上的应用[J]. 陈燕荣,王晓波. 铁道车辆. 2017(04)
[9]有轨电车车载混合储能系统效率优化控制[J]. 韦绍远,姜久春,张维戈,程龙. 电源学报. 2017(02)
[10]武汉光谷现代有轨电车无接触网供电方式分析[J]. 高义洋. 工程技术研究. 2017(02)
硕士论文
[1]超级电容器储能管理系统的研究[D]. 郭亚楠.电子科技大学 2018
[2]基于模糊控制的混合储能有轨电车能量管理策略的研究[D]. 王钟嵩.北京交通大学 2018
[3]电动汽车用电池管理系统设计[D]. 陈玺.华北电力大学(北京) 2016
[4]城市轨道车载超级电容储能系统研究[D]. 赵亮.西南交通大学 2013
[5]电动汽车BMS中电池单体电压采集及其均衡方案研究[D]. 房继业.合肥工业大学 2013
[6]车用锂离子超级电容器性能研究及管理系统设计[D]. 艾贤策.上海交通大学 2013
[7]动力锂电池组管理系统的研究与设计[D]. 刘姗姗.中南大学 2012
[8]新型电动汽车锂电池管理系统的研究与实现[D]. 郑杭波.清华大学 2004
本文编号：3251923
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3251923.html
