增程式电动汽车电池电量估算及远程监控方法研究

发布时间：2017-09-09 23:44

  本文关键词：增程式电动汽车电池电量估算及远程监控方法研究

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【摘要】：全球石油资源的日益枯竭和化石燃料燃烧带来的日益严重的环境污染问题迫使人们开始大力发展新能源汽车。增程式电动汽车作为传统内燃汽车与纯电动汽车的过渡车型,既能实现传统内燃汽车的长续航里程又能满足纯电动车低排放的需求,近年来成为新能源汽车发展的热门方向。增程式电动汽车其结构和控制策略复杂程度超过传统汽车和纯电动汽车。其中动力电池管理技术是增程式电动汽车的关键技术之一,本文以增程式电动汽车的电池管理技术为研究切入点,围绕几个方面展开研究工作：本文权衡锂电池模型复杂度和计算精度,采用Thevenin等效模型对锂电池进行建模,并利用扩展粒子群算法(Extended Particle Swarm Optimization,EPSO)对锂电池模型的参数进行实时辨识,通过搭建的实验平台以及Matlab仿真模型验证了算法的可行性。为了获得锂电池电量实时估计值,设计了比例-积分观测器(Proportional-integral observer,PIO),通过ADVISDOR仿真模型验证了算法的准确度、鲁棒性以及实时性。设计了一套基于CAN总线的分布式拓扑结构的增程式电动汽车动力电池管理系统,该系统包括电池管理单元(Battery Mangment Unit,BMU)和电池主控单元(Battery Control Unit,BCU),本文详细介绍了BMU和BCU的软硬件实现,并调试验证了该电池管理系统系统的可行性。最后为了确保动力电池的安全稳定运行,建立了车辆远程监控系统来实时监控动力电池实时工作状态和车辆运行状态。该系统包括车载监控终端以及后台服务和管理平台,其中车载监控终端通过CAN总线接入车身通信网络,并利用GPRS网络将电池数据发送到服务器,本文详细介绍车载监控终端的软硬件实现、通信机制和数据结构等。
【关键词】：增程式电动汽车 扩展PSO PI观测器 电池荷电状态 电池管理系统 远程监控
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72;TP315;TP277
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 课题研究的背景及重要意义11-14
• 1.1.1 课题研究背景11-13
• 1.1.2 课题研究意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-21
• 1.2.1 锂电池建模研究现状14-17
• 1.2.2 电池SOC估计方法研究现状17-20
• 1.2.3 电池管理系统研究现状20-21
• 1.3 本文课题来源21-22
• 1.4 全文章节安排22-24
• 第2章 锂电池建模以及模型参数辨识24-40
• 2.1 锂离子电池工作原理24-26
• 2.2 锂电池模型参数辨识26-33
• 2.2.1 参数辨识方法概述27-30
• 2.2.2 标准粒子群算法简介30-31
• 2.2.3 基于扩展PSO的锂电池模型参数辨识算法31-33
• 2.3 参数辨识实验平台及实验结果分析33-39
• 2.3.1 基于扩展PSO的锂电池模型参数辨识实验平台33-36
• 2.3.2 辨识结果对比与分析36-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第3章 增程式电动汽车电池电量估计算法40-47
• 3.1 锂电池状态PI观测器设计40-43
• 3.1.1 锂电池模型的能观性分析41-42
• 3.1.2 锂电池状态PI观测器镇定分析42-43
• 3.2 基于PI观测器的电池SOC估计算法仿真43-46
• 3.2.1 基于ADVISOR和Matlab/Simulink仿真模型43-45
• 3.2.2 实验数据对比与分析45-46
• 3.3 本章小结46-47
• 第4章 增程式电动汽车电池管理系统设计47-60
• 4.1 电池管理单元BMU硬件电路设计47-52
• 4.1.1 电源模块电路设计48-49
• 4.1.2 最小系统模块电路设计49-50
• 4.1.3 单体电池电压与温度采集模块电路设计50-51
• 4.1.4 CAN总线通信模块电路设计51-52
• 4.1.5 BMU电路PCB板设计和实物52
• 4.2 电池控制单元BCU硬件电路设计52-55
• 4.2.1 电池母线电压和电流采集电路53-54
• 4.2.2 电池电量采集电路54-55
• 4.2.3 BCU电路PCB设计和实物55
• 4.3 电池管理系统软件设计55-58
• 4.3.1 BMU软件设计56-57
• 4.3.2 BCU软件设计57-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第5章 增程式电动汽车电池远程监控终端设计60-75
• 5.1 车载监控终端硬件设计61-67
• 5.1.1 电源模块62-63
• 5.1.2 最小系统模块63-64
• 5.1.3 GPRS通信模块64-66
• 5.1.4 CAN总线通信模块66-67
• 5.1.5 GPS数据接收模块67
• 5.2 车载监控终端软件设计67-72
• 5.2.1 GPRS数据发送与接收任务70-71
• 5.2.2 CAN总线数据解析任务71
• 5.2.3 GPS数据数据解析任务71-72
• 5.3 通信协议与数据格式72-74
• 5.3.1 通信协议72-73
• 5.3.2 数据格式73-74
• 5.4 本章小结74-75
• 总结和展望75-77
• 1. 总结75
• 2. 展望75-77
• 参考文献77-84
• 致谢84-85
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录85-86
• 附录B 攻读学位期间参加的科研项目86

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本文编号：823473