电动汽车动力电池状态估计方法研究与实现
这是一篇关于电动汽车,动力电池,电池管理系统,SOC,SOH的论文, 主要内容为电动汽车动力电池的荷电状态(State of charge,SOC)估计与电池健康状态(State of health,SOH)的估计是电池管理系统(Battery Management System,BMS)的核心技术。正确的SOC估计能够使驾驶者对驾驶行为进行准确判断,而正确的SOH估计能够避免因电池老化带来的危险。因此,本文针对这两者的估计方法进行了研究,主要研究内容如下:首先,对于电池的模型,选择了二阶电容电阻等效电路模型来模拟电池的充放电反应,并在此基础上对电池的状态空间模型进行搭建,最后根据实际使用情况对模型进行离散化处理。在搭建好的电池模型基础上,通过滚动时域估计的方法对SOC进行估计,针对电池电压与SOC的非线性关系,采用分段线性函数进行表示,并通过混合逻辑模型将分段函数转换为单个不等式约束,最后以求解二次规划的方法对SOC进行求解。对于SOH估计而言,电池的健康状态估计并不需要过高的时效性,同时电池在工作过程中又存在着大量的充放电数据可以研究,因此,本文选择通过数据驱动的方法对电池的SOH进行估计。首先选择电池容量表征SOH,随后选择便于在线提取且相关度高的老化特征(电池充电电流中曲线的曲率、所围成的三角形的中心,直线部分的斜率与截距)为输入,基于BP神经网络实现了对SOH的估计,最后通过SOH的数值对SOC的估计进行修正,形成联合估计。最后,设计了SOC和SOH估计算法的实现架构,以嵌入式S32K148为实验平台,对SOC估计算法进行了实现,同时针对实现过程中存在的时效性和内存问题进行优化,并对SOC和SOH的联合估计进行了实验验证。
氢电混合供能系统的能量管理及控制研究
这是一篇关于氢电混合供能,燃料电池汽车,能量管理策略,MATLAB/Simulink,SOC的论文, 主要内容为氢能源是实现碳中和的理想解决方案之一。以氢气为主要燃料的电动汽车具有零污染、零碳排放、补充燃料时间短、能量密度高等优点,但氢燃料电池也存在着对负载变化的动态响应慢、无法回收能量等不足,因此需要配置辅助能源组成氢电混合供能系统。而在氢电混合供能系统的设计中,燃料电池与辅助能源的能量分配策略研究则显得尤为重要。为了有针对性地开展能量分配策略研究,本文首先对不同混合供能系统的拓扑结构进行了对比选型分析,最终确定以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为主能量源、锂离子电池为辅助能量源的结构(FC+B)作为本课题的研究模型,完成了在MATLAB/Simulink平台中对该结构的氢电混合供能系统的模型搭建,并对其关键部件进行了仿真模拟验证。针对FC+B结构的氢电混合供能系统,本文提出并比较了两种不同的能量管理策略。一种是通过确定规则实现能量管理控制,主要是结合负载需求功率(Preq)、燃料电池系统功率(PFC)和锂离子电池系统荷电状态(State of Charge,SOC),制定了14条不同的控制规则来完成功率动态分配的调控。另一种是改进型模糊逻辑控制的能量管理策略,主要是在以锂离子电池系统SOC、负载需求功率Preq为双输入源,燃料电池的功率分配系数α为输出的模糊控制策略基础上,考虑负载功率需求在运行过程中存在负值的情况,补充子模糊规则控制器的设计,提出了双模糊控制器配合决策的模糊逻辑能量管理控制策略。本文针对以上两种不同能量管理策略,在MATLAB/Simulink仿真平台中基于自建的氢电混合供能系统模型,选择新欧洲行驶工况(New European Driving Cycle,NEDC)进行仿真验证及对比分析。研究表明,本文提出的两种能量管理分配策略均能满足仿真工况的功率需求,且当锂离子电池初始SOC0较低或较高时(SOC0=39%和SOC0=82%为例),基于模糊规则控制的能量管理策略可以让锂离子电池更稳定的处于理想SOC工作范围。本文对于氢电混合供能系统能量分配策略的研究,对氢电混合供能电动汽车的应用具有一定的参考价值。
深空探测载荷图像压缩系统的设计与实现
这是一篇关于JPEG2000,图像压缩,小波变换,三模冗余,SOC的论文, 主要内容为随着中国航天事业的发展,人类探索宇宙的脚步越来越远,对于深空探测图像压缩系统的资源消耗以及可靠性的要求也越来越高。深空中的辐射又极易引起基于FPGA的器件发生单粒子效应,最终导致整个系统瘫痪。本文针对硬件资源不足以及系统可靠性问题,分别通过优化算法的硬件实现方式以及增加容错措施,保证了系统在资源较少的情况下实现图像压缩性能较好的算法,并且保证了系统的可靠性。本文根据火星探测器对图像压缩编码质量的高指标需求,选择以离散小波变换为核心的JPEG2000算法,在型号为XQR2V3000的FPGA平台上,设计并实现了一个完整的深空探测载荷图像压缩系统,并为该图像压缩系统设计了相应的地面测试验证系统。同时,我们详细研究了图像编码器小波变换单元的资源优化以及抗辐照容错设计。本文主要从减少资源和提高系统容错性能两大方面对系统进行设计:1、XQR2V3000仅有300万门逻辑等效门资源,要在其上实现复杂度较高的JPEG2000算法,必须要对JPEG2000的硬件实现结构做较大的优化改进设计。离散小波变换作为JPEG2000的重要组成单元,负责完成图像数据的四级9/7小波变换。对于9/7小波变换来说,每一级变换需要完成四步行提升和四步列提升,其核心的逻辑单元是提升结构。在本系统中,对处理速度要求不高,在对提升结果进行优化的同时,将四级提升由并行改为串行实现,尽可能大地降低逻辑资源开销。2、针对相机输入的原始数据,对前端进行可靠性设计,对其可能出现的错误做出基本的处理,保证数据在进入压缩核之前,是标准的图像格式。主要在图像数据发生错误、缺失、超长等情况进行不同的容错处理。在深空环境中,探测器会受到各种重离子撞击辐射,引起单粒子效应而致使探测器载荷电子设备出现功能故障。本文通过分析传统三模冗余设计的优缺点,给出优化后的三模设计的原理及其优势,并将其设计实现并应用于图像压缩系统中以提高抗辐照容错性能。为了完成对图像压缩系统的完备功能验证和抗辐照容错性能评估,本文设计了一个基于片上系统(SOC)的地面检测验证平台。其主要功能包括模拟相机输出图像数据、传输给压缩系统处理和采集存储压缩码流等。验证平台分别在正常模式和异常模式下对系统进行测试。正常模式下,图像数据符合协议要求,测试系统的基本功能;异常模式下,图像数据出现图像类型错误、参数错误、长度错误等异常,测试系统的容错能力。
深空探测载荷图像压缩系统的设计与实现
这是一篇关于JPEG2000,图像压缩,小波变换,三模冗余,SOC的论文, 主要内容为随着中国航天事业的发展,人类探索宇宙的脚步越来越远,对于深空探测图像压缩系统的资源消耗以及可靠性的要求也越来越高。深空中的辐射又极易引起基于FPGA的器件发生单粒子效应,最终导致整个系统瘫痪。本文针对硬件资源不足以及系统可靠性问题,分别通过优化算法的硬件实现方式以及增加容错措施,保证了系统在资源较少的情况下实现图像压缩性能较好的算法,并且保证了系统的可靠性。本文根据火星探测器对图像压缩编码质量的高指标需求,选择以离散小波变换为核心的JPEG2000算法,在型号为XQR2V3000的FPGA平台上,设计并实现了一个完整的深空探测载荷图像压缩系统,并为该图像压缩系统设计了相应的地面测试验证系统。同时,我们详细研究了图像编码器小波变换单元的资源优化以及抗辐照容错设计。本文主要从减少资源和提高系统容错性能两大方面对系统进行设计:1、XQR2V3000仅有300万门逻辑等效门资源,要在其上实现复杂度较高的JPEG2000算法,必须要对JPEG2000的硬件实现结构做较大的优化改进设计。离散小波变换作为JPEG2000的重要组成单元,负责完成图像数据的四级9/7小波变换。对于9/7小波变换来说,每一级变换需要完成四步行提升和四步列提升,其核心的逻辑单元是提升结构。在本系统中,对处理速度要求不高,在对提升结果进行优化的同时,将四级提升由并行改为串行实现,尽可能大地降低逻辑资源开销。2、针对相机输入的原始数据,对前端进行可靠性设计,对其可能出现的错误做出基本的处理,保证数据在进入压缩核之前,是标准的图像格式。主要在图像数据发生错误、缺失、超长等情况进行不同的容错处理。在深空环境中,探测器会受到各种重离子撞击辐射,引起单粒子效应而致使探测器载荷电子设备出现功能故障。本文通过分析传统三模冗余设计的优缺点,给出优化后的三模设计的原理及其优势,并将其设计实现并应用于图像压缩系统中以提高抗辐照容错性能。为了完成对图像压缩系统的完备功能验证和抗辐照容错性能评估,本文设计了一个基于片上系统(SOC)的地面检测验证平台。其主要功能包括模拟相机输出图像数据、传输给压缩系统处理和采集存储压缩码流等。验证平台分别在正常模式和异常模式下对系统进行测试。正常模式下,图像数据符合协议要求,测试系统的基本功能;异常模式下,图像数据出现图像类型错误、参数错误、长度错误等异常,测试系统的容错能力。
线性二次型调节器电池热管理系统性能研究
这是一篇关于锂电池组,LQR控制,热管理系统,液冷,SOC的论文, 主要内容为由于传统能源日益减少、环境污染日趋严重,新能源汽车的发展有效促进了汽车的节能减排,有助于降低环境污染和碳排放。在新能源汽车中,锂电池作为储能单元的电动汽车(EV)正在快速发展。与其他类型的电池相比,锂电池因其功率密度高、寿命长、自放电率低、成本低等优点,得到了广泛的应用。随着EV对快充需求的不断提高,电池在快充时,由于大功率、大电流的影响使得产热量迅速升高,如果电池温度控制不当,会导致电池性能下降,寿命缩短,甚至造成燃烧或爆炸等安全事故。锂电池在快充条件下的实时控制已成为EV发展急待解决的核心问题之一。因此,本文提出了一种基于线性二次型调节器(LQR)的控制方法对液冷冷却的锂离子电池组热管理系统进行优化控制。主要内容包括:(1)根据锂电池的电化学反应方程,阐述了锂电池充放电的工作原理,并由Bernadi提出的电池产热方程计算了电池的生热速率。通过脉冲功率试验法分别测得锂电池在不同快充倍率和放电倍率下的电池内阻。结果表明,提高充放电倍率对电池内阻的影响不大,18650锂电池的内阻变化范围为21 mΩ～30 mΩ。(2)在对电池单体高倍率快充条件下的自然对流产热情况研究的基础上,通过Amesim平台搭建了18650锂电池组热管理系统,对电池进行散热仿真和SOC估算,分析了不同流速对电池组的最高温度、温差以及SOC的影响。结果表明,随着流速的提高,电池组的最高温度有所降低,电池组的温差会减小,电池组的平均SOC有所提高。(3)介绍了LQR控制算法的原理及设计方法,比较分析了LQR、PID、模糊PID和恒流速控制下的电池组热管理能力。在3C充电NEDC放电工况下,对比分析了四种控制器对电池组热管理系统的最大温差、最高温度、响应时间以及电池组SOC的影响。结果表明:LQR控制器在电池组液冷管道反向布置时,电池组温差最小,响应速度最快,电池组的SOC最高。(4)设计了锂电池组的参数硬件在环检测电路,设计上位机检测系统与下位机数据采集模块,并实现了上下位机的通信,通过实验实现了不同充电倍率及不同标准工况下的电压、电流及温度数据的实时采集,验证了LQR算法输入参数的准确性及控制有效性。
运营商IP网安全管理平台SOC的设计与工程实现
这是一篇关于网络安全,安全管理平台,电信运营商,SOC的论文, 主要内容为随着国家经济的飞速发展,越来越多的人开始享受互联网带来的信息通信服务,政治、经济、文化和社会生活的各方面紧密地围绕着网络展开,互联网得到了迅速发展。但同时网络所面临的安全威胁也不断演化,造成的危害随着网络覆盖的范围不断扩大。鉴于网络安全管理的复杂性,虽然电信运营商建设了如防火墙、入侵检测系统、防病毒系统等多种安全防护系统,但缺乏对这些安全防护系统管理有效整合管理的技术和统一的平台支撑,无法对已有的安全资源有效整合,统一管理,快速准确地掌握网络整体运行状况。传统安全技术已无法满足电信运营商对IP网的安全管理需要。如何建立一个有效的、综合的网络安全管理平台对电信运营商网络安全的发展来说显得至关重要。 本文通过分析当前网络安全现状,安全管理平台技术在国内的发展情况及电信运营商IP网络面临的安全问题和迫切的安全建设需求,分析了对于大中型网络的整体安全防护仅靠一款或几款独立的防范产品很难解决网络安全问题,需通过对多种安全系统以及业务系统的安全数据集中监控和管理,结合安全设备、事件、策略的管理、安全风险控制、安全审计多种技术手段实现网络安全综的合管理。在该理论指导下,从基于安全事件动态管理、面向安全业务的支撑结构等安全管理技术,研究理论上实现安全管理支撑平台,即安全运营中心SOC (Security Operations Center)的方法。通过结合本人为湖南电信IP网SOC平台建设的实际经验,以湖南省IP网为对象,研究电信IP网安全管理平台的设计与实现。实现上,采用基于J2EE的系统架构设计,通过基于WEB的门户管理系统完成与用户的交互,对各类安全事件收集和整合,运用实时关联分析技术、智能推理技术和风险管理技术,实现对安全事件的深度分析,使系统能对安全故障快速智能响应,实现对安全风险的统一监控分析和预警处理。 湖南电信IP网安全管理系统建成后,对湖南电信利用已有网络和安全资源,加强不同系统间的统一监控、管理、审计,充分发挥已有安全系统效能,加强整体安全态势的把控,提升湖南电信对IP网的安全管理能力,保障湖南省电信IP网络安全,促进网络安全管理工作规范化,提供了一套有效技术支撑平台。
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