新能源列车车载储能数据采集系统设计及储能系统运行寿命分析
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储能系统专业技术方案设计
一、蓄电池参数设计
1、额定容量:根据系统需求,在初步确定系统配置参数的基础上,
列出具体需要的储能电池元件容量,并选择性能指标较优的电池类型。
2、效率:系统的电池组应能够有效储存大量的能量,以有效满足系
统使用的电量需求,保证其在高强度使用过程中的稳定性。
3、充放电与循环寿命:由于系统的储能电池会经历大量的充放电循环,因此应选择有较高充放电使用寿命的电池元件。
4、温度:由于储能系统的工作环境温度会受到外界温度的影响,因
此电池元件的系统安装时应注意温度的变化。
二、充电系统设计
1、多路通道:充电系统采用多路转换,可将不同的能源转换成直流电,有效地实现储能系统的充电。
2、充电控制:采用充电控制系统,可根据储能系统的能源使用需求,对不同的能源进行精确控制和调整。
3、保护功能:防止电池元件过充过放,系统通过实现电压、电流、
温度的实时监测,采用必要的保护措施,确保充电系统的正常运行。
三、电池组管理系统设计
1、监控:利用数据采集系统对电池组的运行状态实现实时监测,实
现对电池元件的运行状态、温度、电压、电流等状态的监控。
摘要随着工业发展和社会需求的增加,汽车在社会进步和经济发展中扮演着重要的角色。
汽车工业的迅速发展,推动了机械、能源、橡胶、钢铁等重要产业的发展,但同时也日益面临着环境污染、能源短缺的严重问题。
纯电动汽车以其零排放,噪声低等优点越来越受到世界各国的重视,被称作绿色环保车。
作为发展电动车的关键技术之一的电池管理系统(BMS),是纯电动车产业化的关键。
车载网络数据采集系统就是这样一个电池管理系统,可以直接检测及管理电动汽车的储能电池运行的全过程,实现对车载多级串联锂电池、电池温度、车速等数据的监测、采集和分析。
本论文是基于CAN总线的车载网络数据采集系统选用STM32F103VB作为系统的核心芯片,通过芯片自带的12位ADC对端口电压分别进行采集和监测,并通过CAN网络将采集到的数据发送到汽车仪表盘,为车辆状态量实时监测提供数据来源。
关键词:纯电动车,电池管理系统,电池状态,STM32F103VBAbstractWith industrial development and social demand, vehicle of social progress and economic development play important roles. Although the rapid development of automobile industry promote the machinery, energy, rubber, steel and other important industries, it is increasingly faced with environmental pollution, energy shortages and other serious problems.With the merit of zero-emission, and low noise, the pure electric vehicles which is called green cars has got more and more attention around the world. As one of the key technologies for the development of electric vehicles ,battery management system (BMS) is the point of the pure electric vehicle industry. Vehicle network data acquisition system is a battery management system that can directly detect and manage the storage battery electric vehicles to run the whole process, to achieve the data monitoring, collection and analysis of the on-board multi-level series of lithium battery, battery temperature, speed, and otherThe thesis is based on the vehicle CAN bus data acquisition system to chose STM32F103VB network as the core of the system ADC which comes from the chip collect and monitor the port voltages and sent the collected data to the car dashboard through the CAN network , which offer real-time monitoring of vehicle status amount of data sources.Key words:Pure electric cars, Battery Management Systems, The battery state, STM32F103VB摘要 (1)Abstract (2)第一章前言 (5)本课题研究的目的和意义 (5)车载网络数据采集系统的国内外研究现状 (6)本论文研究的主要工作 (7)第二章车载网络数据采集系统设计的原理 (9)车载网络数据采集系统的功能概述 (9)车载网络数据采集系统的结构 (10)基于STM32的车在网络数据采集系统设计控制框图 (10)信号的采集与处理 (11)车载系统的网络通讯 (12)CAN网络的基本概念 (12)CAN网络在车载数据采集系统中的应用 (13)系统主要性能指标 (14)系统预期误差的评估 (15)第三章基于STM32F103VB数据采集系统的硬件设计 (16)STM32F103VB简介 (16)STM32F103VB电源模块的设计 (18)电源电路的设计 (18)STM32启动模式电路选择设计 (18)STM32F103VB外围接口电路的设计 (19)模数转换器的电路设计 (19)测温电路设计 (20)复位电路的电路设计 (21)STM32F103B通讯电路的设计 (21)CAN通讯接口电路设计 (21)JTAG程序调试接口电路设计 (22)RS485通讯电路设计 (23)第四章基于STM32数据采集系统的软件设计 (25)Keil uVision3平台简介 (25)基于STM32的车在网络数据采集系统的程序设计 (25)数据采集模块程序设计 (26)LCD显示模块程序设计 (27)数据存储模块程序设计 (27)CAN数据通讯模块程序设计 (28)RS485通讯模块程序设计 (28)第五章误差分析与处理 (29)误差概述 (29)误差的主要来源 (29)误差的处理 (29)误差分析 (30)测控系统的非线性 (30)系统工作环境的噪声 (31)系统的稳定性 (31)误差处理 (32)实测电压数据分析 (32)整机PCB板设计 (33)第六章总结与展望 (35)总结 (35)展望 (35)参考文献 (36)致谢 (36)第一章前言本课题研究的目的和意义随着世界工业经济的不断发展和人类需求的不断增长,对全球气候造成严重的影响,二氧化碳排放量增大,臭氧层遭受到破坏等。
汽车动力电池的数据采集、处理与应用研究随着电动汽车的发展,汽车动力电池作为电动汽车的重要部件,其数据采集、处理与应用愈发受到关注。
在实际应用中,对于汽车动力电池的数据采集、处理与应用技术,进一步提高汽车动力电池的安全性、稳定性和可靠性,具有重要的意义。
一、数据采集汽车动力电池的数据采集,主要是针对电池的温度、电压、电流和容量等相关数据的采集。
其中,温度是影响动力电池安全性和稳定性的关键因素。
而电压、电流和容量的数据采集,则对于电池的使用寿命和性能进行评估非常重要。
目前,对于电池的数据采集主要有两种方式:一种是无线传感器网络(WSN),另一种是基于CAN总线的数据采集系统。
WSN适用于分布式电池管理系统,能够进行实时数据采集,但成本较高,且存在信号干扰和信号覆盖等问题。
而基于CAN总线的数据采集系统,具有成本低、可靠性高、数据传输速度快等优点,因此在现实应用中被广泛采用。
二、数据处理针对电池数据采集所得到的海量数据,需要通过数据处理技术进行筛选、分析和建模等处理,以便进一步提取电池的状态信息和故障信息。
目前,主要采用的数据处理技术包括分类分析、数据挖掘、神经网络和深度学习等,其中深度学习技术具有极大的优势。
深度学习技术可以对电池数据进行自动化的特征提取和分类分析,在电池状态检测、故障诊断、性能预测等方面有着广泛应用。
例如,通过深度学习技术,可以实现对电池容量的实时检测和估算,并提高电池容量的预测精度,从而提高电池的使用寿命。
三、数据应用通过数据采集和处理,可以得到汽车动力电池的状态信息、故障信息和性能信息等数据。
这些数据可以用于实现汽车电池的自适应控制、故障预测和状态估计等应用。
例如,针对电池容量的实时检测和估算,可以利用这些数据进行动态电量管理,实现电池容量的自适应调整,从而提高电池的使用寿命。
此外,还可以利用这些数据,进行电池的安全故障预测和快速诊断,提高汽车动力电池的安全性和稳定性。
总之,在电动汽车的应用中,数据采集、处理和应用技术对于提高汽车电池的安全性、稳定性和可靠性具有至关重要的作用。
《新能源汽车储能装置与管理系统》课程标准—\概述(一)课程性质本课程是新能源汽车运用与维修专业核心基础课程之一。
它是专业基础课程的后续课程,是一门实践性强的综合课程。
(二)课程基本理念本课程以工作任务为核心,以岗位职业要求为指导,通过工作情境设计、案例分析、理实一体化等活动项目来组织本课程的教学。
(三)课程设计思路课程框架结构:按照“以能力为本位,以职业实践为主线,以项目课程为主体的模块专业课程体系”的总体设计要求,彻底打破学科课程的设计思想,紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容,突出工作任务与知识的联系,让学生在职业实践活动的基础上掌握知识,增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性,提高学生的实践能力。
学习项目选取的依据是以本专业所对应的岗位群要求而制定,以新能源汽车运用与维修专业一线技术岗位为载体,使工作任务具体化,针对任务按本专业所特有的逻辑关系编排模块。
二、课程目标明确课程在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面共同且又具专业特点的课程总体目标,包括知识教学目标、技能教学目标、素质教学目标等。
(一)总目标通过以工作任务为核心的教学活动,使学生掌握新能源汽车储能装置与管理系统的基本知识和技能,促进学生职业素养的养成,为培养高素质专门人才奠定良好基础。
(二)具体目标记住汽车检测有关的政策、法规、标准。
熟悉新能源汽车储能装置与管理系统的内容。
会使用常用的新能源汽车储能装置的检测设备、仪器。
能正确规范地进行新能源汽车储能装置的性能和技术状况的检测。
能正确分析检测结果,并能根据检测结果提出处理的技术方案。
能独立地分析新能源汽车储能装置常见故障的原因,并能独立排除。
对学生选课的建议:必修四、实施建议根据课程实施的各个环节,提出教材编写、教与学、教学评价、课程资源开发与利用等建议,并提供典型案例,体现课程设计的基本理念。
(一)教学建议:教学应采用项目教学法,以工作任务为项目目标,培训学生的学习兴趣,教学中要注重创设教育情境,争取理论实践一体化教学模式,要充分利用挂图、投影、多媒体、仿真、实物等教学手段。
新能源智能采集系统的设计与实施方案探讨1. 背景介绍随着全球能源短缺问题日益凸显,新能源的开发和利用已成为全球各国争相探索的重要领域。
为了更好地实现对新能源的智能采集和管理,需要设计并实施一套高效的新能源智能采集系统。
2. 系统架构设计新能源智能采集系统的设计应该包括硬件设备、软件平台和数据传输三个部分。
硬件设备主要包括传感器、数据采集器等;软件平台应该具备数据处理、储存、分析功能;数据传输则需要确保数据的高效实时传输,以实现对新能源的及时监测和控制。
3. 传感器选型在设计新能源智能采集系统时,传感器的选型至关重要。
需要根据不同的新能源类型和采集需求来选择合适的传感器,保证数据的准确性和可靠性。
4. 数据采集器的选择数据采集器是新能源智能采集系统中的核心设备,负责将传感器采集到的数据传输至软件平台进行处理。
在选择数据采集器时,需要考虑其采集频率、传输速度、稳定性等因素。
5. 软件平台开发为了实现对新能源的智能采集和管理,需要开发一套功能强大的软件平台。
该软件平台应该能够实现对数据的实时监测、分析和控制,并具备一定的智能化和自适应性。
6. 数据处理和存储新能源智能采集系统中的数据处理和存储是至关重要的环节。
需要确保数据的准确性和完整性,同时提供高效的数据存储和查询功能,以便后续的分析和应用。
7. 数据分析和挖掘通过对采集到的数据进行分析和挖掘,可以发现新能源的规律和趋势,并为新能源的管理和优化提供科学依据。
因此,数据分析和挖掘功能是新能源智能采集系统的重要组成部分。
8. 控制策略优化在新能源智能采集系统中,控制策略的优化是实现对新能源的有效管理和利用的关键。
通过对数据的分析,可以及时调整控制策略,以提高新能源的利用效率和经济性。
9. 实际应用场景新能源智能采集系统可以广泛应用于风能、太阳能、水能等各种新能源领域。
通过实际的应用场景,可以验证系统的稳定性和可靠性,为新能源的推广和应用提供有力支持。
10. 使用效果评估设计和实施新能源智能采集系统后,需要对系统的使用效果进行评估。
国内储能市场测算及储能项目经济性分析一、国内储能市场测算近年来,随着清洁能源和新能源汽车的快速发展,国内储能市场呈现出井喷式增长的态势。
根据国家能源局的数据,2024年国内储能市场规模约为50亿元人民币,预计到2025年将增长到400亿元人民币,增幅达到8倍。
储能市场主要包括储能系统设备的制造、储能项目的建设和运营等方面。
制造业是储能市场的重要组成部分,目前国内已经涌现了许多储能设备制造商,如宁德时代、比亚迪等。
此外,随着新能源装机规模的不断扩大,分布式能源储备系统也成为市场的新宠。
此类系统可以将分散的储能设备进行集中管理,显著提高能源利用效率。
储能项目的建设和运营也是市场的重要组成部分。
传统的电力系统面临着频繁的负荷平衡问题,在高负荷时会造成电力供应不足,在低负荷时会造成过剩电力的浪费。
这些问题可以通过储能项目来解决。
储能项目可以将电力储存起来,并在需要时释放出来,实现电力的平衡供应。
目前,我国已经有许多储能项目正在建设和投入运营,如青海、云南等地的大规模储能电站。
储能项目作为一项长期投资,其经济性分析对于投资者来说至关重要。
储能项目的经济性主要取决于建设成本、电池寿命、电站运行效益等因素。
首先是建设成本。
建设成本是储能项目最重要的因素之一,直接影响项目的投资回报率。
储能项目建设成本主要包括设备购置费用、安装调试费用、土地租赁费用等。
目前,储能设备的价格在逐渐下降,同时国家针对储能项目给予了一定的政策支持,如奖励补贴和税收优惠等,有助于降低项目的建设成本。
其次是电池寿命。
电池寿命是储能项目的重要指标之一,直接关系到项目的运行成本和投资回报率。
电池寿命主要取决于电池的材料和制造工艺等因素。
随着科技的进步,电池寿命得到了显著提升,目前常见的锂离子电池寿命可达到5000次以上。
最后是电站运行效益。
电站运行效益主要包括储能项目的运行效率和储能设备的运行稳定性。
储能项目的运行效率直接影响电力的存储和释放效率,是衡量项目经济性的关键指标之一、储能设备的运行稳定性主要指设备的抗干扰能力和修复时间等,如果设备故障频繁或修复时间过长,会直接影响项目的经济性。
新能源储能系统发展现状及未来发展趋势一、引言新能源储能系统是指将可再生能源(如太阳能、风能等)转化为电能,并将其储存起来,以供日常生活和工业生产使用的系统。
随着全球能源需求的不断增长和对环境保护的日益重视,新能源储能系统在能源领域的应用越来越广泛。
本文将对新能源储能系统的发展现状进行分析,并展望其未来的发展趋势。
二、新能源储能系统发展现状1. 储能技术的发展新能源储能系统的核心是储能技术,目前主要包括电池储能、超级电容器储能和氢能储能等。
电池储能技术是目前应用最广泛的一种技术,其主要包括锂离子电池、钠离子电池、铅酸电池等。
超级电容器储能技术具有高能量密度、快速充放电等优势,适合于短时高功率输出的场景。
氢能储能技术则通过将电能转化为氢气进行储存,具有高能量密度和长期储存等特点。
2. 应用领域的拓展新能源储能系统在能源领域的应用不断拓展。
在家庭领域,新能源储能系统可以将太阳能或者风能转化为电能,供家庭使用,实现自给自足。
在工业生产领域,新能源储能系统可以平衡电网负荷,提高能源利用效率。
此外,新能源储能系统还可以应用于电动汽车、无人机等领域,提供持续稳定的电能供应。
3. 政策支持的推动政策支持是推动新能源储能系统发展的重要因素。
各国纷纷出台政策鼓励和支持新能源储能系统的建设和应用。
例如,中国发布了《关于促进储能技术和产业发展的指导意见》,明确提出加大对新能源储能技术研发和应用的支持力度。
美国也推出了一系列税收减免政策和补贴措施,以促进新能源储能系统的发展。
三、新能源储能系统未来发展趋势1. 技术创新和突破随着科技的不断进步,新能源储能系统将迎来更多的技术创新和突破。
例如,新型电池材料的研发将提高电池储能系统的能量密度和循环寿命;超级电容器的技术将进一步提高其能量密度和充放电速度;氢能储能技术的研究将解决氢气的储存和输送问题。
这些技术创新和突破将进一步推动新能源储能系统的发展。
2. 规模化应用的推进随着新能源储能系统技术的成熟和成本的降低,其规模化应用将得到进一步推进。
储能运维体系随着能源需求的不断增长和能源结构的不断调整,储能技术作为一种关键的能源解决方案,正逐渐成为能源领域的热门话题。
储能技术的运维是确保储能系统正常运行和发挥最佳性能的关键环节。
本文将从储能运维体系的概念、重要性以及建立和优化储能运维体系的方法等方面进行探讨。
一、储能运维体系的概念储能运维体系是指为了保障储能系统的安全运行和性能发挥,而建立的一套完整的管理体系。
它包括储能设备的监测和检修、运行数据的采集和分析、故障处理和预防、运维人员的培训和管理等方面的内容。
储能运维体系的建立可以提高储能系统的可靠性和可用性,并确保储能系统能够按照设计要求和预期目标运行。
二、储能运维体系的重要性1. 提高储能系统的可靠性:储能系统一旦出现故障,将会导致能源供应中断,影响用户正常运营。
通过建立储能运维体系,可以及时发现和排除储能设备的故障,保障储能系统的可靠性。
2. 提高储能系统的可用性:储能系统需要根据能源需求进行灵活调度,确保能源的平稳供应。
通过建立储能运维体系,可以对储能系统进行实时监测和运行数据分析,及时发现问题并采取相应措施,确保储能系统的可用性。
3. 降低运维成本:储能设备的维护和检修需要大量的人力和物力投入。
通过建立储能运维体系,可以对设备进行定期检修和预防性维护,减少故障发生的概率,降低运维成本。
三、建立储能运维体系的方法1. 设备监测与检修:建立完善的设备监测系统,实时监测储能设备的运行状态和性能参数,及时发现设备故障并进行维修。
定期对设备进行检修和保养,延长设备的使用寿命。
2. 数据采集与分析:建立数据采集系统,对储能系统的运行数据进行采集和存储。
通过对数据进行分析和挖掘,了解储能系统的运行状况和趋势,及时发现问题,并采取相应措施进行调整和优化。
3. 故障处理与预防:建立故障处理流程,制定应急预案,确保在储能设备故障发生时能够及时、有效地处理。
通过定期维护和检修,预防故障的发生,提高储能系统的稳定性和可靠性。
新能源汽车实时监控与数据采集系统开发随着全球对环境保护意识的提高和新能源汽车技术的不断成熟,新能源汽车在市场上的份额不断扩大。
随之而来的问题是新能源汽车的实时监控与数据采集系统。
为了保证新能源汽车的安全、高效和稳定运行,必须开发一套完善的监控系统,实时采集电池状态、车辆运行数据以及车辆控制系统状态。
本文将探讨新能源汽车实时监控与数据采集系统的开发,以及系统在实际应用中的意义和价值。
一、系统概述新能源汽车实时监控与数据采集系统是一种基于先进传感器技术和网络通信技术的智能系统,它能够实时监控新能源汽车的各项运行数据,如电池温度、电池电压、电流、车辆速度、油耗、车辆故障码等,并且能够实现这些数据的实时传输、存储和分析,从而保证新能源汽车的安全和高效运行。
系统的核心部分包括传感器模块、数据采集模块、数据传输模块、数据存储模块和数据分析模块。
传感器模块负责感知新能源汽车的各项参数,数据采集模块负责将传感器采集到的数据进行采集和处理,数据传输模块负责将处理后的数据传输至后台服务器或监控中心,数据存储模块负责将数据进行存储,数据分析模块负责对存储的数据进行处理和分析,以便对新能源汽车的运行状态进行实时监控和分析。
二、数据采集与传输数据采集是新能源汽车实时监控系统的基础,传感器模块负责将新能源汽车的各项参数进行感知,并将数据传输至数据采集模块进行处理。
在实际应用中,新能源汽车的各个部件都需要安装相应的传感器,以便实现全方位的监测。
电池温度需要安装温度传感器,电池电压和电流需要安装电压和电流传感器,车辆速度需要安装车速传感器,油耗需要安装油耗传感器,车辆故障码需要通过OBD接口进行读取。
数据传输是新能源汽车实时监控系统的另一个重要功能,它能够将处理后的数据实时传输至后台服务器或监控中心,以供远程监控和分析。
在实际应用中,一般采用无线通信技术进行数据传输,如WiFi、蓝牙、4G等。
通过这些通信技术,新能源汽车的运行数据能够实时传输至后台服务器或监控中心,实现远程监控和实时分析。
储能技术实习报告一、实习背景与目的随着可再生能源的广泛应用和电力系统的快速发展,储能技术在电力系统中扮演着越来越重要的角色。
为了深入了解储能技术的原理及其在电力系统中的应用,提高自己的实践能力,我参加了本次储能技术实习。
本次实习的主要目的是学习储能技术的原理、分类、特点及其在电力系统中的应用,并通过实际操作,掌握储能系统的运行维护方法。
二、实习内容与过程1. 储能技术理论学习在实习的第一周,我们主要进行了储能技术的理论学习。
通过阅读相关资料和教材,我了解了储能技术的定义、分类和特点。
储能技术是指通过一定的设备或系统,将电能转化为其他形式的能量(如化学能、机械能、热能等),并在需要时将其他形式的能量转化为电能的技术。
储能技术可分为电化学储能、机械储能、电磁储能、热储能等。
不同类型的储能技术具有不同的特点,如能量密度、响应速度、循环寿命等。
2. 储能系统设备参观与操作在实习的第二周,我们参观了储能系统的设备,并进行了实际操作。
我们参观了电池储能系统、超级电容器储能系统和飞轮储能系统等。
通过参观和操作,我了解了这些储能设备的结构、工作原理和运行方式。
例如,电池储能系统主要由电池组、电池管理系统(BMS)、充放电设备等组成,通过电池的充放电过程实现能量的存储和释放。
超级电容器储能系统则利用超级电容器的充放电特性,实现快速储能和释放。
飞轮储能系统通过飞轮的旋转实现能量的存储和释放。
3. 储能系统运行维护在实习的第三周,我们学习了储能系统的运行维护方法。
主要包括以下几个方面:(1)日常巡检:对储能设备进行日常巡检,及时发现并处理设备故障和异常情况。
(2)数据监测与分析:通过数据采集系统,实时监测储能设备的运行数据,如电压、电流、温度等,并进行分析,以确保储能设备的正常运行。
(3)充放电控制:根据电力系统的需求,对储能设备进行充放电控制,保证储能设备在安全、高效的范围内运行。
(4)故障处理:当储能设备出现故障时,要及时进行故障诊断和处理,确保储能系统的稳定运行。
新型储能装置及储能系统的设计与应用一、引言随着人类对能源的需求越来越大,传统的能源装置已经难以满足人们对于能源存储的需求。
而新型储能装置的出现,则为我们带来了更加高效、可靠、安全的能源储存手段,这也将有助于我们更好地应对未来的能源需求。
二、新型储能装置的种类1. 锂离子电池目前,锂离子电池是最为常见的储能装置。
它具有能量密度高、使用寿命长、环保等特点,因此广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域。
随着材料学和物理学的进步,锂离子电池的性能和安全性不断得到提升,未来还将有更多的应用场景。
2. 超级电容器超级电容器也被称为超级电池,它由两个相互分离的电极组成,中间是电解质。
超级电容器可以将电荷储存在静电场中,具有瞬时放电和充电的特点。
与锂离子电池相比,超级电容器的能量密度低,但具有高功率密度和长寿命的特点,因此在需要快速抽取能量的场合使用。
3. 氢燃料电池氢燃料电池也被称为燃料电池,它利用氢和氧气的化学反应来产生电能。
燃料电池的能量密度高,排放物只有水蒸气,不会产生污染和温室气体。
然而,燃料电池的成本较高,技术难度也比较大,目前还不具备广泛的商业应用前景。
三、储能系统的设计原则1. 安全性储能系统的安全性是一项至关重要的因素。
在设计储能系统时,应该考虑到各种可能发生的意外情况,比如电池过充、过放、短路、火灾等,采取相应的安全措施,保证储能系统的安全运行。
2. 可靠性储能系统的可靠性是指系统在长时间内稳定运行的能力。
在设计储能系统时,应该考虑负载能力、电池寿命、电池温度等因素,以充分发挥储能系统的能力。
3. 高效性储能系统的高效性是指系统能够快速地将能量存储起来,也可以快速地释放出去。
在设计储能系统时,应该考虑到电池的充电速度、电池放电率等因素,保证储能系统的高效运行。
四、储能系统的应用1. 电动汽车随着对能源需求的日益增长,电动汽车已经成为了不可或缺的交通方式,而储能系统则是电动汽车的关键技术之一。
新能源城轨车辆车载储能系统的关键技术研究新能源城轨车辆车载储能系统的关键技术研究随着城市交通的发展和人们对环境保护的要求不断提高,新能源城轨车辆逐渐成为城市公共交通的重要组成部分。
而车载储能系统作为新能源城轨车辆的重要组成部分,对车辆的性能和运行安全起着至关重要的作用。
因此,对新能源城轨车辆车载储能系统的关键技术进行深入研究具有重要意义。
新能源城轨车辆车载储能系统的关键技术之一是储能装置的选择和设计。
储能装置是车辆能量的存储和释放装置,直接影响着车辆的续航里程和运行性能。
常见的储能装置有锂离子电池、超级电容器和燃料电池等。
针对不同的需求和应用场景,选择合适的储能装置,并进行优化设计,可以提高车辆的能量密度、安全性和寿命。
新能源城轨车辆车载储能系统的关键技术还包括储能装置的管理和控制。
储能装置的管理和控制是保证车辆安全稳定运行的重要环节。
通过采用先进的电池管理系统(BMS)和控制算法,可以实时监测储能装置的状态,包括电池的电压、温度、容量等参数,并根据车辆的实际运行情况进行智能化控制和优化调度,以提高能量利用率和系统的安全性。
新能源城轨车辆车载储能系统的关键技术还包括能量回收和再利用技术。
城轨车辆在制动和减速过程中会产生大量的能量损失,通过采用能量回收和再利用技术,可以将这部分能量回收并存储起来,供车辆再次加速和行驶使用,提高能量利用效率。
常见的能量回收和再利用技术包括动能回收制动系统(KERS)和电动机制动系统(EDBS)等。
新能源城轨车辆车载储能系统的关键技术还包括充电技术和电池材料的研发。
充电技术是新能源城轨车辆的基础设施之一,包括充电桩的建设和充电模式的选择。
同时,为了提高储能装置的性能和安全性,需要对电池材料进行研发和改进,提高其能量密度、循环寿命和安全性能。
新能源城轨车辆车载储能系统的关键技术研究涉及储能装置的选择和设计、储能装置的管理和控制、能量回收和再利用技术、充电技术和电池材料的研发等方面。
储能系统分析及其在新能源项目中的应用前景1. 引言1.1 储能系统分析及其在新能源项目中的应用前景储能系统是一种能够进行能量存储和释放的技术,在新能源项目中发挥着重要作用。
随着可再生能源的快速发展,储能系统在能源存储、调度和平衡方面的需求不断增加,因此其在新能源项目中的应用前景也越来越广阔。
储能系统的发展现状分析表明,目前市场上已经出现了多种储能技术,包括电池储能、压缩空气储能、超级电容储能等。
这些技术不仅可以提高新能源项目的能源利用率,还可以提高系统的稳定性和可靠性。
在新能源项目中,储能系统的作用分析显示,它可以帮助平衡电网负荷、提高电力系统的响应速度和调节能源供需之间的平衡。
储能系统还可以提高新能源项目的经济效益,降低能源生产成本,并减少对传统能源的依赖。
通过对储能系统在新能源项目中的应用案例分析,可以看到不同技术的储能系统在风电、太阳能等项目中得到了广泛应用,并取得了显著的效果。
这些案例为未来新能源项目中储能系统的应用提供了有益的借鉴和经验。
2. 正文2.1 储能系统的发展现状分析储能系统作为新能源领域的重要技术之一,近年来取得了显著的发展。
储能系统的技术水平不断提升,多种储能技术如锂电池、钠硫电池、超级电容等得到了广泛应用,提高了储能系统的效率和稳定性。
随着新能源发电规模的不断扩大,储能系统的需求也在增加,各国政府纷纷制定支持政策,促进储能技术的发展。
储能系统的成本不断下降,使得储能系统在商业应用方面具有更大的竞争优势。
值得注意的是,储能系统在践行节能减排、实现可持续发展等方面发挥着重要作用。
通过储能系统,可以对新能源的发电进行平滑调节,提高电网系统的稳定性和可靠性,同时实现对清洁能源的更有效利用。
储能系统在未来的发展中将扮演着至关重要的角色。
当前储能系统已经成为新能源领域的核心技术之一,其不断发展壮大为新能源项目的可持续发展提供了重要支撑,为构建清洁、高效、可持续的能源体系做出了积极贡献。
新能源汽车实时监控与数据采集系统开发1. 引言1.1 研究背景汽车作为人们日常生活中不可或缺的交通工具,已经成为造成环境污染和资源消耗的主要因素之一。
传统燃油汽车排放的尾气中含有大量有害物质,对人体健康和环境造成严重威胁。
新能源汽车作为绿色环保的交通工具,正逐渐受到人们的关注和青睐。
随着新能源汽车的快速发展和普及,对新能源汽车实时监控与数据采集系统的需求也逐渐增加。
实时监控能够实时监测车辆的运行状态和性能数据,提供数据支持和保障安全驾驶。
数据采集则是通过传感器和设备收集车辆各种数据,并进行分析和处理,为用户提供准确的信息。
目前在新能源汽车实时监控与数据采集系统方面仍存在一些问题,例如系统稳定性、实时性、准确性等方面的不足。
本研究旨在开发一套完善的新能源汽车实时监控与数据采集系统,提高系统的性能和可靠性,为新能源汽车的推广和应用提供更好的支持和保障。
1.2 研究目的研究目的是为了开发一套能够实时监控和数据采集新能源汽车运行状态的系统,以提升新能源汽车的安全性和效率。
通过对新能源汽车的各项数据进行实时监控和采集,可以及时发现潜在问题并进行预防性维护,从而保障用户的安全行车。
通过对大量数据的采集和分析,可以帮助车辆制造商和运营商进一步优化车辆设计和调整运营策略,提高车辆的性能和使用寿命。
通过本研究开发的系统,可以为新能源汽车行业的发展提供有力支持,推动新能源汽车技术的进步和普及,为构建清洁、高效的交通运输系统做出贡献。
2. 正文2.1 系统架构设计在新能源汽车实时监控与数据采集系统的设计过程中,系统架构设计是至关重要的一环。
系统架构设计的目的是为了确保系统的稳定性、可扩展性和性能优化。
在本系统中,我们采用了分层架构设计,将系统划分为数据采集层、数据处理层、数据存储层和用户接口层。
在数据采集层,我们采用了各种传感器和数据采集设备,包括温度传感器、压力传感器、加速度传感器等,用于实时采集车辆的各种参数数据。
新能源汽车实时监控与数据采集系统开发1. 引言1.1 研究背景新能源汽车作为未来汽车发展的重要方向之一,具有清洁、节能、环保的特点,受到越来越多消费者的青睐。
随着新能源汽车的普及,对于其实时监控与数据采集系统的需求也日益增加。
传统的汽车监控系统已经无法满足新能源汽车的技术需求,因此开发一套针对新能源汽车的实时监控与数据采集系统显得尤为重要。
研究背景是指在对新能源汽车实时监控与数据采集系统的基本概念和研究情况进行探讨之后,发现目前市场上存在的监控系统普遍存在数据采集精度不高、监控效果不明显、系统稳定性不足等问题。
有必要进行针对新能源汽车的实时监控与数据采集系统的开发研究,以提升系统的功能性、可靠性和实用性,满足新能源汽车的技术需求和用户需求。
通过对研究背景的分析,可以清晰地认识到新能源汽车实时监控与数据采集系统的重要性和必要性,为后续研究工作的开展提供了有效的理论基础和实践指导。
1.2 研究意义新能源汽车作为未来汽车发展的重要方向之一,具有环保、节能、安全等优势,受到了广泛关注。
随着新能源汽车的大规模推广,其实时监控与数据采集系统的开发变得尤为重要。
1. 提高汽车性能:实时监控与数据采集系统可以实时监测车辆各项指标,包括电池状态、车速、公里数等,帮助车主及时了解车辆情况,及时进行维护和保养,提高车辆性能和使用寿命。
2. 保障驾驶安全:通过监控系统可以实时监测车辆的行驶状态,及时发现问题并提醒驾驶员减少交通事故的发生,提高驾驶安全性。
3. 提升用户体验:监控系统可以实现车辆远程诊断和远程控制,提高用户的便利性和舒适度,增强用户对新能源汽车的信赖感。
4. 推动行业发展:新能源汽车实时监控与数据采集系统的研发将为整个新能源汽车产业链的发展提供新的机遇,促进新能源汽车产业的健康发展。
2. 正文2.1 需求分析需求分析是新能源汽车实时监控与数据采集系统开发过程中的重要环节,它旨在明确系统用户的需求和功能需求,为后续的系统设计和开发提供指导。
储能系统方案设计储能系统方案设计引言随着能源需求的增长和可再生能源的快速发展,储能系统在能源领域扮演着重要的角色。
储能系统能够解决能源供需不平衡的问题,提高能源利用效率,并降低能源成本。
本文将介绍储能系统的概念和原理,并针对特定应用场景设计了一种储能系统方案。
储能系统概述储能系统是一种将电能、热能、化学能等形式的能量转化成便于存储和再利用的形式的技术。
常见的储能系统包括电池储能系统、压缩空气储能系统、水蓄能系统等。
储能系统方案设计应用场景本文设计的储能系统方案面向家庭光伏发电系统。
随着太阳能发电技术的成熟,越来越多的家庭安装了光伏发电系统。
然而,由于太阳能发电的波动性,光伏发电系统产生的电能难以满足家庭持续用电的需求。
因此,设计一套合适的储能系统方案对于提高太阳能利用效率至关重要。
方案设计储能技术选择针对家庭光伏发电系统的储能需求,本文选择了锂离子电池作为储能技术。
锂离子电池具有高能量密度、长寿命和低自放电率等特点,适合作为独立储能系统的能量存储介质。
储能容量计算通过分析家庭光伏发电系统的发电曲线和用电曲线,可以确定需要多大容量的储能系统来平衡发电和用电之间的差异。
根据数据分析,这套储能系统需要具备至少10kWh的储能容量。
充放电控制策略为了提高储能系统的效率和性能,本文设计了一种充放电控制策略。
在光伏发电系统供电充沛时,储能系统将存储电能并停止充电;在光伏发电系统供电不足时,储能系统将释放电能以满足家庭用电需求。
系统监控和管理为了实时监控储能系统的运行状态和性能,本文设计了一套系统监控和管理方案。
该方案基于物联网技术,通过传感器和数据采集系统对储能系统进行实时监测,并提供远程管理功能,方便用户对储能系统进行控制和调整。
结束语本文介绍了储能系统的概念和原理,并针对家庭光伏发电系统的储能需求设计了一套储能系统方案。
该方案通过选择合适的储能技术、计算储能容量、制定充放电控制策略和实施系统监控和管理等措施,能够提高光伏发电系统的利用效率和可靠性,减少能源浪费,降低能源成本。
项目名称:国家重点研发计划资助(2017YFB1201005-07)National Key R&D Program of China新能源列车车载储能数据采集系统设计及储能系统运行寿命分析赵正虎1胡文斌2周巡2周雨轩2(1.中车南京浦镇车辆有限公司,江苏南京210031;2.南京理工大学,江苏南京210094)摘要:研究一类基于STM32的数据采集系统,采集并储存有轨电车车载超级电容的电压/电流数值。
首先介绍该数据采集系统中硬件部分的各个功能区域,随后设计了数据采集系统的软件部分,编写了ADC 采集的程序并通过GPRS 4G 无线通信模块发送数据,通过SD 卡储存数据,将其用于有轨电车线路测试,得到了相应的电压/电流曲线。
后续依据储能系统的退化特征,分析了储能电容寿命衰减的影响因素,提出了不同温度和电压下超级电容寿命的预测方法,为超级电容的合理使用提供了参考依据。
关键词:STM32;数据采集系统;寿命预测0引言目前储能式有轨电车由于清洁、灵活、安全等特性得到了迅速的发展。
对新能源列车储能系统的运行数据进行采集以及寿命预测对于监测储能系统运行状态、保障列车运行安全具有重要意义。
本数据采集系统基于STM32芯片,支持最多对4通道的数据进行同步高速采集,同时可以将数据通过4G 模块发送出去并存储在SD 卡中,兼具稳定性与高速性,是一种理想的数据采集及监测系统。
运用数据采集系统的数据,依据超级电容运行寿命模型对超级电容的品质进行评价,对于降低整个储能系统的维护成本都具有极其重要的意义。
1数据采集系统的硬件平台本系统的硬件主要用于列车运行过程中超级电容电流和电压等信号的采集。
从一般定义上来讲,数据采集是指将传感器上的信号或从其他设备上得到的信号进行采集并存储在SD 卡上。
相关硬件电路示意图如图1所示。
系统硬件部分主要分为以下几个功能区域:(1)信号采样调理区域;(2)供电区域;(3)STM32主控芯片区域;(4)SD 卡读写和无线通信区域。
1.1信号采样调理区域在列车运行过程中,列车的震动以及大功率器件的运行,不可避免地会出现干扰信号。
信号采样调理区域对实时监测的电压/电流信号进行采样滤波调制处理,滤除信号中的干扰信号,确保采集到的信号的准确性。
1.1.1原理分析调理电路如图2所示。
同一采样电流/电压信号输入到同相比例和反相比例放大器中,确保了电流/电压采样信号正向、反向都正常调理输出,且能通过STM32主控芯片判断采样信号的正反方向。
反相比例放大器的输入/输出传递函数如下:H a (s )=-K 1·11+s ·R a4·C a1(1)其中比例系数K 1=-R a4/R a2。
同相比例放大器的输入/输出传递函数如下:H b (s )=Z 1(s )·[Z 2(s )+R b4]R a4·[R b2+Z 1(s )](2)Z 1(s )=R b31+s ·R b3·C b1(3)Z 2(s )=R b51+s ·R b5·C b2(4)1.1.2滤波器设计STM32主控芯片的工作电压为3.3V ,电流采样电阻250赘上的最大压降为5V ,因此为防止芯片被烧坏,同相/反相放大器的比例系数约为0.6,同时在运放输出端接入RC 滤波器和限幅输出三极管,确保输出电压不会超过3.3V 。
根据之前的原理分析可知,调理电路采用了积分器的结图1整体硬件电路示意图图2反相比例放大器和同相比例放大器Dianqi Gongcheng yu1构,产生一个极点,即为转折频率,用以消除采用输入噪声的影响。
利用MathCAD 绘制出反相比例放大器传递函数的Bode 图,如图3所示,横坐标为频率,纵坐标为幅度和相位。
如图3所示,反相比例放大器的工作带宽约为1kHz ,在低频阶段的幅值衰减度约为-4.4dB ;在整个工作带宽上,相位移约为180毅,因为是反相输入的缘故;在高频阶段,幅值以斜率为-20dB /十倍频程进行衰减,有效地抑制了高频噪声对采样信号的影响,提高了STM32对采样信号的有效处理性。
同相比例放大器的设计方案类似,具体过程不再赘述。
1.2供电区域供电电路主要为STM32主控芯片、采样调理电路、茶花探头等提供3.3V 、±15V 工作电压,支持适配器、USB 和后备式供电方式。
采用LM1117-3.3电源芯片将5V 电源转为3.3V ,并采取电阻式单点接地方式进行噪声隔离以防止模拟信号噪声传入至数字信号中。
选用SR5D15/100电源模块为探头提供±15V 电压。
后备式电源为3.3V 锂电池,当外部供电因意外中断时,触发芯片内部后备式供电功能,转由3.3V 锂电池供电,以保证芯片内部定时器等基本功能继续工作。
在外部供电恢复之前,确保SD 卡中存储的数据不会被擦除,从而达到连续记录状态。
1.3STM32主控芯片区域本项目中的STM32主控芯片区域包括STM32处理芯片及其外围电路。
STM32处理芯片采用STM32F4芯片,该芯片是由ST (意法半导体)开发的一种高性能微控制器,集成了新的DSP 和FPU 指令,时钟频率可达168MHz ,使得数字信号控制器应用和快速的产品开发达到了新的水平,提升了控制算法的执行速度和代码效率。
STM32F4芯片自带12位ADC ,采集速率可达2.4Msps 。
1.4SD 卡读写和无线通信区域本项目采用GPRS 4G 通信模块和Micro SD 进行数据的传输与存储。
其中GPRS 4G 通信模块采用IPv4、TCP 、UDP 等协议,最高传输速率可达50Mbps ,能够很好地满足列车采集系统向服务器的数据传输。
此外,在数据向服务器传输的同时,数据采集系统将采集到的列车相关数据存储在Micro SD 上,用作后备数据存储,以防止数据的丢失,大大提高了数据采集系统的可靠性,存储Micro SD 采用SDIO 的方式,存储速率可达24MB 。
2数据采集系统的软件设计系统的数据采集及存储的功能都是通过软件来实现的。
在硬件系统完成后,结合硬件以及采集的需求进行软件编程。
软件主流程如图4所示。
本系统需要完成数据采集、数据存储和数据传输三个基本功能。
首先,在数据采集部分,由定时器触发ADC 采样,当检测到触发信号时,完成多通道的数据同步采集,对数据进行A /D 转换,当达到采集时间后,停止A /D 转换。
其次,在实时存储部分,由于系统在不间断地进行信号采集,因此需要进行数据的实时存储,否则将会丢失数据,导致数据不完整。
存储部分采用双缓冲区模式,当缓冲区满则将缓冲区数据存储到SD 存储卡。
在数据传输方面,使用GPRS 模块进行无线传输之前,先对GPRS DTU 的参数进行配置,包括:(1)数据终端单元设置:DTU 身份识别码;(2)数据服务中心设置:主IP 及其端口;(3)用户串口设置:波特率、数据位、奇偶校验、停止位和数据流等。
3数据采集系统的实际测试以某型储能式现代有轨电车为例,测试时在车载超级电容进线端A 安装电流传感器,正负极两端B 安装电压传感器,使用该数据采集系统进行数据采集和存储,安装位置如图5所示。
然后将服务器端的数据在数据处理软件中进行处理,使用Excel 绘制电流/电压曲线,如图6所示。
其中横坐标为采样的个数,这里将采样频率压缩至10个点/s ,所取部分为A —B 区间;纵坐标为数值,电压对应伏(V ),电流对应安培(A )。
波动较大且越过零点的是超级电容电流曲线,波动小的为超级电容电压曲线。
4储能系统运行寿命分析在工程上影响超级电容寿命的因素主要是环境温度和使用电压。
伴随着环境温度和使用电压的改变,超级电容的特征值C 和ESR 会呈现不同程度的变化,到达失效标准的时间也不图3反相比例放大器传递函数的Bode 图图4软件主流程图Gongcheng yu Zidonghua2图5系统安装位置示意图图6A —B 区间采集到的超级电容电压/电流曲线同,即超级电容的寿命不同。
因此找出寿命随环境温度和使用电压变化的规律就可以预测不同温度、电压下超级电容的寿命。
电容温度通过CAN 通信方案从有轨电车车载网络中读取,电压数据则通过本文中的数据采集系统读取。
4.1温度对寿命的影响温度对超级电容寿命的影响可以由阿伦尼乌斯方程式解释:K =A exp-E aRT()(5)此式表明在一定的温度区间内,超级电容寿命的衰减率可以看作是近似线性,但超级电容的温度也是有范围限制的,当温度过低时也会导致超级电容的寿命加速缩短。
4.2电压对寿命的影响如果使用电压接近或高于额定电压,将会缩短超级电容的寿命。
这是由于随着使用电压的增加,电解液分解产生的气体会造成超级电容内部压力的增加,同时分解之后的杂质降低了离子在微孔结构中的可达性,导致ESR 的增加。
在一定的电压区间内,电压对寿命的影响其变化率可以看作是一致的,一般来说可以认为使用电压每增加0.1V ,超级电容的寿命减半。
4.3寿命预测通过上述对温度和电压对超级电容寿命影响的机理分析,可以看出当温度和电压分别以ΔT 和ΔV 跳变时,在跳变下,寿命的衰减率可以近似看作是一致的,如果我们把ΔT 下的衰减率定义为A ,ΔV 下的衰减率定义为B ,那么A 和B 是常数。
鉴于上述定义的衰减因子A 和B ,可以利用式(6)来对不同电压和温度下超级电容的寿命做出一个粗略的预测。
t =t 参考×A(T -T 0)/ΔT×B (V -V 0)/ΔV(6)基于本文所提出的寿命预测模型,得到的预测结果如表1所示,与实际使用情况基本相符,验证了模型的准确性。
5结语使用STM32芯片,实现了多通道数据同时采集与SD 卡的存储等功能。
实际现场应用效果良好,方便灵活,且板子面积小,安装方便,并节省了部分成本,基本达到了设计预期。
与一般数据采集系统相比,本系统集成度高,可同时采集多个传感器数据;稳定性较好,采集精度高,采集速率较快,能满足新能源列车储能装置数据采集的需求。
此外,本文提出了一种可以对在不同环境温度和使用电压下工作的超级电容进行寿命预测的方法,可以应用于不同温度和电压下退化过程中剩余容量百分比的预估,为超级电容的合理使用提供参考。
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