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锂离子超级电容组高可靠性数据采集系统设计与研究
| 论文题名： | 锂离子超级电容组高可靠性数据采集系统设计与研究 |
| 关键词： | 混合动力汽车;锂离子超级电容组;数据采集系统;采样故障诊断 |
| 摘要： | 储能装置是混合动力汽车的核心单元,数据采集对储能装置的剩余电量估计、安全管理等方面有重要影响。完善储能装置数据采集系统设计能够有效地提高储能装置及混合动力汽车整体的安全性、可靠性,从而促进混合动力汽车的市场化进程。本文根据锂离子超级电容组性能试验及安全管理等方面的要求进行了高可靠性数据采集系统的设计与研究。主要研究内容如下: 本文首先确定了锂离子超级电容组数据采集系统的总体拓扑结构、采样功能分配及单片机选型。其次,本文设计了基于双量程霍尔电流传感器及模数转换芯片ADS1110的电流采样方案,该采样方案能够实现高精度高速率的电流采样;采用多个热敏电阻进行温度测量并通过合适的分压电阻选择及传感器布置来保证温度采样的精度、实时性及有效性;采用基于多路选通开关的单体电压采样方案、分布式的单体电压采样拓扑结构及高精度AD转换芯片实现高精度低成本无漏电流的单体电压采样。此外,本章分析了单体电压采样方案的延迟时间并提出了减小单体电压采样延迟引起的单体一致性检测误差的电压校正方法。 锂离子超级电容组的性能及模型可以用来对采样故障进行诊断和校正从而提高锂离子电容组数据采集系统的可靠性,本文对锂离子超级电容组进行了性能试验和建模研究。根据试验及建模的研究结果,本文采用解析模型法对电流采样的冲击故障进行诊断,采用硬件冗余法对电流采样的偏置故障进行诊断,采用值域判断法对电流采样的完全故障进行诊断;采用线性神经网络来描述不同温度采样值的耦合关系,并实现温度采样故障的诊断和信号校正;利用单体电压与总电压的关系来实现单体电压采样故障的信号校正。 本文通过试验验证了锂离子超级电容组数据采集系统的采样精度。其次,本文设计里一个用于模拟锂离子超级电容组采样信号的仿真器,该仿真器能够模拟锂离子超级电容组的电流、温度及电压信号并与数据采集系统及上位机构成一个硬件在环仿真系统。利用该硬件在环仿真系统,本文实现了数据采集系统的采样故障诊断功能的功能验证。 综上所述,本文研究和设计了用于锂离子超级电容组状态监测的能实现采样故障诊断的高可靠性数据采集系统,并采用了试验和仿真结果验证了数据采集系统的采样精度及采样故障诊断功能。 |
| 作者： | 肖璆 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 朱建新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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