基于工况在线识别的汽车电能管理系统的研究与实现

发布时间：2020-04-11 14:40

【摘要】：近年来,尽管混合动力汽车和纯电动汽车的相关技术得到了较快的发展,但是由于技术、成本等原因,燃油汽车依然是市场上的主流车型。随着车载电控单元和电气设备数量的不断增加,电能消耗占整车能耗的比重也越来越大,整车电能管理已经成为提升车辆燃油经济性的重要手段。因此,开发实时高效的燃油汽车动态电能管理方法,对于降低车辆的燃油消耗,提升车辆的燃油经济性有着重要的意义。本课题以安徽省自然科学基金和企业委托项目为依托,研究了基于工况在线识别的汽车电能管理系统。首先,介绍了现有的整车电源系统和电能管理技术,分析了与之相关的汽车总线技术。其次,建立了一种基于I-LVQ神经网络的工况识别模型。定义了“相似工况”概念并引入了分类概率模型,设计了I-LVQ模型训练算法。再次,提出了基于工况在线识别的整车电能管理策略。建立了移动时间窗识别机制,基于用电负载功率最优分配设计了特定工况下的电能管理算法。再次,建立了一种总线式电能管理系统,设计并实现了对应的能量管理控制器。最后,在CANoe软件中进行了通信验证实验,搭建了整车试验台架并进行了整车试验,试验结果验证了节点通信的可行性以及电能管理策略的有效性。本文的研究对于减少整车能量消耗,延长蓄电池使用寿命,提升燃油经济性有着重要的研究意义和应用价值。
【图文】：

电压调节器,交流发电机,发电机转速,汽车行驶工况

图 2.2 发电机构造Fig 2.2 Structure of alternator发动机带动交流发电机发电，由于发动机转速随着汽车行驶工况的变化而改变，发电机转速也会因汽车行驶工况的变化而有所不同。发电机的工作特性使得当发电机转速升高或用电设负载减少时，发电机电压将有所上升。因此，需要配备用来调节电压的装置，即发电机电压调节器，来为交流发电机调节输出电压。电压调节器的作用在于维持交流发电机输出电压的稳定，使其不受发电机转速或用电负载变化的影响，进而确保用电设备的正常工作[40]。根据不同的实现机理，常见的交流发电机电压调节器可分为晶体管式电压调节器、电磁振动式电压调节器和集成电路式电压调节器三类。同时，目前大多数高档轿车省去了电压调节器，这是因为其交流发电机励磁线路由车载计算机直接控制，进而有效控制发电机的输出电压。交流发电机电压调节器的工作原理是：当交流发电机结构形式确定时，发电机转速和磁通共同决定电动势大小，而发电机的转速是频繁变化的，所以只有用改变

蓄电池

图 2.5 AGM 蓄电池Fig 2.5 AGM battery气设备数量愈来愈多，整车控制的智能化、网络化电池的性能需求也水涨船高；同时，研究实时高效汽车进行能量规范化和智能化管理，已经成为汽于以上两点，性能优良的 AGM 蓄电池已经在中高广泛的使用。要进一步提高效率来满足严格的燃油经济性标准系统的创新有很大的关系。汽车电源系统的创新，这就需要整车电源系统实时监测蓄电池的相关entBatterySensor, IBS)，如图 2.6 所示，可实时监流和温度，并在所获信息的基础上进行蓄电池荷tate of Charge, SOH)的准确计算，并通过 LIN 总线制器，从而有效避免对蓄电池进行过充过放带来系统具有较高的工作效率。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.7

【参考文献】