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作者：黄钦明燕山大学

学位级别：硕士

随着电动汽车产业高速发展,动力电池的装配数量急剧增加,然而动力电池在一定程度的循环次数和额定容量下降到初始值80%后需要退役,如何充分挖掘退役电池的剩余价值,对电池资源合理利用、解决环境污染问题具有重要意义。电池在梯次利用前... 详细信息

随着电动汽车产业高速发展,动力电池的装配数量急剧增加,然而动力电池在一定程度的循环次数和额定容量下降到初始值80%后需要退役,如何充分挖掘退役电池的剩余价值,对电池资源合理利用、解决环境污染问题具有重要意义。电池在梯次利用前,需要对电池的健康状态(State of Health,SOH)进行精准估计,及时剔除老化程度较大的电池并使不同老化状态的电池进入对应阶段的梯次利用环境。同时在梯次利用过程中荷电状态(State of Charge,SOC)的精准估算可以提高退役电池利用效率。因此本文以退役三元锂离子电池为研究对象,提出了以建立老化数据库的方式对退役电池进行SOH估计的方法,基于NASA B0005号电池健康状态固定差值建立老化数据库,利用片段数据与老化数据库进行匹配,并采用粒子群优化算法进行求解,从而得到退役电池的健康状态;同时为了解决电池使用过程中变化的噪声对电池荷电状态估计的干扰,使用AUKF算法对电池荷电状态进行估计,具体研究内容如下:(1)首先对退役电池的容量、内阻、电压、充放电倍率等性能指标进行总结性分析,并通过实验数据对电池SOH和SOC估算影响因素进行了探讨,最后综合对比分析了各种电池SOH和SOC估算方法。(2)对退役电池SOH估计问题,提出一种SOH快速预测的方法。该方法根据SOH固定差值构建预测数据库,并利用退役电池的恒流放电片段数据与数据库进行匹配,从而得到电池的SOH。并以单体电池数据建立的老化数据库进行匹配验证,证明提出的SOH估计方法准确且高效。(3)对不同电池模型进行了总结性探讨,在对比了不同电池模型的计算复杂度以及模型精度后,利用精度高、应用广泛的二阶Thevenin模型对梯次利用锂离子电池进行建模。并根据电池的脉冲放电实验数据,对电池模型进行参数辨识。(4)根据建立的电池模型,利用无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)算法进行SOC估计,结果表明,系统噪声会导致UKF算法对电池SOC估计精度降低。为了降低噪声的影响,利用自适应无迹卡尔曼滤波(Adaptive Unscented Kalman Fi1ter,AUKF)算法,该算法通过引入自适应因子使系统可以实时更新状态噪声以及测量噪声,从而提高系统整体估算精度。并对UKF算法和AUKF算法的估计精度和鲁棒性进行对比,结果表明AUKF算法不仅可以有效解决UKF算法预测波动问题,而且抗干扰能力强,算法运算速度高。

关键词：退役动力电池健康状态荷电状态老化数据库 AUKF算法

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牵引挂车垂直泊车路径规划与运动控制

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信息与控制 2023年第2期52卷 190-201,210页

作者：贾生超彭加耕黄伟黄钦明燕山大学车辆与能源学院河北秦皇岛066004 如果科技有限公司智能驾驶部河北保定071000

为解决牵引挂车由于结构复杂、盲区范围大等因素造成的人工泊车困难,提出了一种适用于牵引挂车单步式垂直泊车的路径规划与运动控制方法。在规划阶段,提出以铰接角作为挂车最大虚拟转向角来计算最小转弯半径,考虑其在泊车过程中的碰撞约... 详细信息

为解决牵引挂车由于结构复杂、盲区范围大等因素造成的人工泊车困难,提出了一种适用于牵引挂车单步式垂直泊车的路径规划与运动控制方法。在规划阶段,提出以铰接角作为挂车最大虚拟转向角来计算最小转弯半径,考虑其在泊车过程中的碰撞约束,选定可行起始点区域,利用B样条曲线规划出一条无碰撞的参考路径。运动控制阶段,建立以挂车后轴中心为研究对象的运动学模型,设计基于该运动学模型的模型预测控制器,针对该控制器提出了一种参考信息选取原则。最后,利用Simulink与TruckSim针对不同泊车起始点与不同车位尺寸进行仿真分析,结果表明:所提出的路径规划方法使牵引挂车的泊车起始点为可行起始区域内的任意值,扩大了起泊点的可选范围;车辆可无碰撞地泊入垂直车位且具有较小的跟踪误差,证明所设计的控制器具有良好的控制效果。

关键词：自动泊车牵引挂车路径规划运动控制

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