纯电动汽车远程监控系统设计及故障诊断方法研究

【摘要】：随着环境不断恶化、油价不断攀升,传统燃油汽车的使用成本越来越高,人们对于纯电动汽车的期盼程度也越来越高涨;另一方面,随着我国政策在此领域的大力扶持,全国各地都出现了电动汽车热潮。各地政府在纯电动汽车领域的投入不断加大,纯电动汽车的关键技术越来越成熟,许多生产企业的纯电动汽车已进入试运行阶段。然而从整体上来说,我国的纯电动汽车产业仍处于起步期,产品的质量难以得到保证,因此对电动汽车进行数据采集和质量跟踪是十分有必要的。本论文所设计的电动汽车远程监控与故障诊断系统不仅可以使电动汽车生产企业实时跟踪产品质量,而且对车辆的管理和维护具有指导意义,存在较大的市场应用价值。 无线远程监控系统是各行业的监控系统的发展趋势,目前在各领域已有大量应用。纯电动汽车由于刚处于起步阶段,产品质量难以得到保证,因此必须对车辆进行实时监控。本文从其他领域的监控系统中吸取经验,在吉林省高新电动汽车有限公司生产的CA6730URE1纯电动公交车基础上增加了远程监控功能。 由于纯电动汽车的动力来源是电池,电池的正确使用和维护是整车最重要的部分。电池的封闭性和使用工况与环境的复杂性常使维护人员无法判断故障电池的故障类型及具体原因。本文在无线远程监控系统的基础上对纯电动汽车的电池进行了故障诊断方法的研究,并对该方法进行了试验验证。 本文主要研究内容和结论如下: 1.远程监控系统通信方式及整体结构设计。通过比较各领域所用通信方式的优缺点,选择了适合本系统的通信方式——GPRS,并对GPRS进行了详细的介绍。考虑到纯电动汽车实际使用环境及工况较为复杂,采用了DTU作为现场监控模块。因此,整个远程监控硬件部分建立完成,并给出了远程监控系统拓扑图,为监控系统的建设打下了坚实的基础。 2.远程监控系统软件设计。在软件开发前先进行了软件系统设计要求的说明,明确了设计方向。本系统采用了客户机/服务器模式,监控中心GPRS接入方式为公网固定IP的传输方式,确保了数据传输和存储的稳定性。本系统基于组态王6.53工控软件开发,由于组态王计算能力较弱,因此在软件开发时引入了与MATLAB的联合设计,大大提高了系统的计算能力,为故障诊断方法的研究提供了重要的基础。 3.锂动力电池特性及故障分析。从锂动力电池工作原理和充放电实验出发,详细介绍了锂离子电池的充放电特性和主要故障,并对电池失效进行了分析,为电池故障诊断方法的研究提供了理论和实际依据。 4.动力电池组故障诊断方法的研究。本章为整个论文的核心。该方法基于模糊数学理论,采用模糊综合评判建立模糊诊断矩阵,并按照专家系统的开发流程进行开发。另外,在推理机部分加入了人为故障的排除功能,使该系统具有更准确的数据基础,提高了故障诊断的准确度。最后对该方法进行了台架及整车验证试验,验证了本方法的可实施性。 【关键词】：纯电动汽车 远程监控系统 GPRS 故障诊断 专家系统
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-16
• 1.1 远程监控和故障诊断的国内外研究现状12-15
• 1.1.1 国外研究现状13-14
• 1.1.2 国内研究现状14-15
• 1.2 电动汽车监控系统的国家法规要求15
• 1.3 课题来源及论文主要研究内容15-16
• 第2章 通信系统整体设计16-24
• 2.1 通信系统的介绍16-18
• 2.1.1 通信系统的发展现状16-17
• 2.1.2 通信方式的比较17-18
• 2.2 GPRS 基本原理18-19
• 2.3 DTU 介绍19-21
• 2.3.1 DTU 的产品特点19-20
• 2.3.2 DTU 的外形及接口20
• 2.3.3 DTU 的内部结构20-21
• 2.4 系统选型依据及整体结构21-22
• 2.5 本章小结22-24
• 第3章 远程监控系统软件设计24-34
• 3.1 远程监控系统软件设计要求24-25
• 3.2 远程监控系统程序设计25-28
• 3.2.1 组态王软件简介25
• 3.2.2 远程监控系统软件的总体设计25-28
• 3.3 MATLAB 与组态王的联合设计28-31
• 3.3.1 动态数据交换28-29
• 3.3.2 关于DDE 的一般性说明29
• 3.3.3 MATLAB 服务器29-30
• 3.3.4 MATLAB 客户30-31
• 3.4 远程监控系统程序调试31-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 锂动力电池特性及故障分析34-44
• 4.1 锂动力电池工作原理及特性分析34-35
• 4.2 锂动力电池失效分析35-36
• 4.3 锂动力电池组充放电特性试验36-41
• 4.3.1 试验样品及设备36-37
• 4.3.2 恒流充放电的电压特性37-41
• 4.4 锂动力电池主要故障41-43
• 4.4.1 反极性41
• 4.4.2 活性物质脱落41-42
• 4.4.3 自放电大42-43
• 4.4.4 其他故障43
• 4.5 本章小结43-44
• 第5章 动力电池组故障诊断方法研究44-60
• 5.1 电池组故障诊断专家系统简介44-45
• 5.2 模糊数学和模糊推理的数学模型45-47
• 5.2.1 模糊数学45
• 5.2.2 模糊推理的数学模型45-47
• 5.3 知识库47-49
• 5.3.1 数据库47-48
• 5.3.2 规则库48-49
• 5.4 推理机49-51
• 5.5 知识获取51
• 5.6 人机界面51-52
• 5.7 电池组故障模糊诊断的研究52-57
• 5.7.1 症状隶属度的计算52-56
• 5.7.2 模糊诊断矩阵的确定56
• 5.7.3 故障隶属度的计算56
• 5.7.4 DOF 和DOH 的计算56-57
• 5.8 本章小结57-60
• 第6章 系统试验及分析60-66
• 6.1 系统试验说明60
• 6.2 台架试验结果及分析60-63
• 6.3 整车验证试验结果及分析63-64
• 6.4 本章小结64-66
• 第7章 全文总结及展望66-68
• 7.1 本文主要内容与创新点66-67
• 7.2 研究展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72

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