超级电容能量监控系统的研究与设计

发布时间：2017-04-03 07:09

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【摘要】： 电动汽车研究的首要难题是开发出一种高效、清洁环保的电池。超级电容是近几年被研究开发出来的绿色能源,并在汽车中已有应用。当前技术下的超级电容存储的能量有限加上超级电容线性充放电特性,使得对车载超级电容进行能量监控,增加汽车的行驶里程很有必要。本文在“上海市科委登山计划”资助下,对CyberC3-0无人驾驶电动汽车车载超级电容进行了能量监控系统的研究与设计。 论文首先对CyberC3-0无人驾驶电动汽车电源系统的电磁干扰的形成原因进行了分析,并采用优化供电方案和地线隔离的方法对电源系统进行了抗电磁干扰设计。 其次,论文对超级电容能量监控系统进行了设计与实现,包括硬件和软件两个方面的内容。硬件方面主要完成了传感器的选型、充电机的选型、监控系统电路的设计等。软件方面主要是针对硬件电路的程序设计,包括数据采集程序、SOC计算、LCD显示程序以及CAN通信程序等,各模块程序最后被组合成系统程序。 论文的最后,我们对设计的能量监控系统进行了相关实验。首先是采样调理电路的标定实验;其次是电磁干扰实验,实验证明电源系统的抗干扰设计取得了很好的效果;接着进行了超级电容的充放电特性实验,得到了一些超级电容特性数据,为电容荷电状态(SOC)预测奠定了基础;最后是系统调试实验,结果表明超级电容的SOC预测取得了较好的效果。
【关键词】：超级电容 电容荷电状态 电磁干扰 能量监控系统
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U463.63
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 超级电容概述12-16
• 1.2.1 超级电容的特点14-15
• 1.2.2 超级电容的应用15-16
• 1.3 能量监控系统的国内外研究发展现状16-19
• 1.3.1 能量监控系统的国外研究发展现状16-18
• 1.3.2 能量监控系统的国内研究发展现状18-19
• 1.4 课题来源、研究意义和论文的主要研究内容19-21
• 1.4.1 课题来源19
• 1.4.2 本课题的研究意义19-20
• 1.4.3 论文的主要研究内容20-21
• 1.5 本章小结21-22
• 第二章 超级电容的特性研究22-31
• 2.1 超级电容的结构22-23
• 2.2 超级电容的分类及储能原理23-25
• 2.2.1 超级电容的分类23
• 2.2.2 超级电容的储能原理23-25
• 2.3 超级电容的特性25-30
• 2.3.1 容量特性25
• 2.3.2 充放电特性25-28
• 2.3.3 功率特性28
• 2.3.4 自放电特性28-29
• 2.3.5 阻抗特性29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 系统中的电磁干扰分析31-42
• 3.1 电磁干扰与电磁兼容性31-32
• 3.2 电磁干扰源32
• 3.3 电磁耦合途径和电磁干扰的传播32-35
• 3.3.1 传导干扰的耦合及传播33-35
• 3.3.2 辐射干扰的耦合及传播35
• 3.4 电磁干扰的抑制与防护35-38
• 3.4.1 接地36-37
• 3.4.2 屏蔽37-38
• 3.4.3 滤波38
• 3.5 CYBERC3-0 系统的电磁干扰研究38-41
• 3.5.1 CyberC3-0 系统中的电磁干扰现象38-39
• 3.5.2 干扰因素分析39-40
• 3.5.3 解决方案40-41
• 3.6 本章小节41-42
• 第四章 能量监控系统的方案设计42-55
• 4.1 能量监控系统的基本要求42
• 4.2 超级电容能量监控系统的结构图42-53
• 4.2.1 超级电容组44
• 4.2.2 数据采集模块44-46
• 4.2.3 显示模块46-47
• 4.2.4 通讯接口47-48
• 4.2.5 SOC 预测技术48-52
• 4.2.6 电源模块52-53
• 4.2.7 充电模块53
• 4.3 CYBERC3-0 能量监控系统的方案53
• 4.4 本章小结53-55
• 第五章 能量监控系统的硬件与软件实现55-73
• 5.1 能量监控系统的硬件实现55-65
• 5.1.1 超级电容模块55-56
• 5.1.2 电源模块56-57
• 5.1.3 充电机57-58
• 5.1.4 能量监控系统的控制器58-59
• 5.1.5 电压、电流与温度测量59-62
• 5.1.6 LCD 接口设计62-63
• 5.1.7 通信接口电路设计63-65
• 5.2 能量监控系统的软件实现65-72
• 5.2.1 系统软件整体结构65-67
• 5.2.2 定时器模块软件设计67
• 5.2.3 A/D 模块软件设计67-69
• 5.2.4 数据处理与显示模块软件设计69-70
• 5.2.5 CAN 通信模块软件设计70-72
• 5.3 本章小节72-73
• 第六章 实验与结果分析73-79
• 6.1 实验内容与方案73-74
• 6.2 采样调理电路标定实验74
• 6.3 抗干扰能力检测实验74-76
• 6.4 超级电容的充放电特性实验76-77
• 6.5 系统调试实验77-78
• 6.6 本章小结78-79
• 第七章 论文总结与展望79-81
• 7.1 论文总结79
• 7.2 研究展望79-81
• 参考文献81-84
• 致谢84-85
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文85

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 周云锋;姚勇涛;韦莉;梁海泉;袁登科;;制动能量回收储存装置监控系统的设计[J];低压电器;2011年18期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张好明;PHEV复合电源及Halbach永磁同步电机驱动技术的研究[D];江苏大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 谢玉录;用于城市公交车的能量再利用智能控制系统的研制[D];大连理工大学;2010年

2 王德伟;基于功率分配的车载超级电容储能系统控制策略的研究[D];北京交通大学;2011年

3 余清琴;超级电容器组巡检系统的设计与实现[D];华北电力大学（北京）;2011年

4 曾晶;基于超级电容的混合动力液压挖掘机储能系统研究[D];中南大学;2011年

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6 李娜;微型纯电动汽车电池管理系统的设计[D];南京航空航天大学;2010年

7 刘畅;基于MPC的电气蓄能系统双向直流变换器研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

8 曾光;混合动力起重机能量控制系统的研究与设计[D];武汉理工大学;2009年

9 高祖昌;分布式燃料电池UPS监控系统的设计与实现[D];西南交通大学;2009年

10 李們;基于CAN总线的电机群控制系统研究[D];长沙理工大学;2012年

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本文编号：283906