【新能源汽車充電方案設(shè)計(jì)4300字（論文）】

新能源汽車充電方案設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u19851新能源汽車充電方案設(shè)計(jì) 16600一、引言 131187二、新能源汽車充電的優(yōu)缺點(diǎn) 114361（一）新能源汽車充電的優(yōu)點(diǎn) 27173（二）新能源汽車充電的缺點(diǎn) 29780三、新能源汽車充電技術(shù)分類 228477（一）充電樁類型 2274（二）無(wú)線充電類型 422962（三）太陽(yáng)能充電 526280四、新能源汽車充電方案的設(shè)計(jì) 630649（一）方案一 626459（二）方案二 74065總結(jié) 820544參考文獻(xiàn) 8摘要：在當(dāng)今社會(huì)，汽車工業(yè)發(fā)展十分迅速，由于人們環(huán)保意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，購(gòu)買新能源汽車的人也越來(lái)越多。新能源汽車行業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。但是事物的發(fā)展都是曲折的，新能源汽車行業(yè)的發(fā)展面臨一些問(wèn)題。其中最大的問(wèn)題就是新能源汽車的充電配套設(shè)施不夠完善，充電站、充電樁少。本文希望通過(guò)介紹太陽(yáng)能充電技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，解決新能源汽車應(yīng)用與發(fā)展的瓶頸。促進(jìn)太陽(yáng)能充電樁產(chǎn)業(yè)與新能源汽車產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展。關(guān)鍵詞：新能源汽車、充電樁技術(shù)、無(wú)線充電技術(shù)、太陽(yáng)能充電技術(shù)一、引言中國(guó)我國(guó)用于汽車能源的石油資源是有限的，幾十年后將不可避免地枯竭，因此我們不得不嚴(yán)重依賴國(guó)外進(jìn)口石油。屆時(shí)，世界石油資源也將緊缺，各國(guó)對(duì)石油資源的爭(zhēng)奪將更加激烈，石油在國(guó)家安全中的重要性將日益增強(qiáng)。因此，控制石油資源的利用，發(fā)展新能源汽車將促進(jìn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，有利于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。但是，新能源汽車的發(fā)展存在許多問(wèn)題，其中最重要的問(wèn)題是，國(guó)內(nèi)新能源汽車充電的配套設(shè)施不完善。新能源汽車上路，總是會(huì)遇到充電站少，充電樁少的問(wèn)題。究其原因，主要是新能源汽車行業(yè)發(fā)展緩慢，配套設(shè)施沒(méi)有跟上。二、新能源汽車充電的優(yōu)缺點(diǎn)（一）新能源汽車充電的優(yōu)點(diǎn)1.新能源汽車環(huán)保新能源汽車主要采用非燃料動(dòng)力裝置，不需要燃燒汽油、柴油，而是使用清潔能源，如電、太陽(yáng)能、氫氣等。這樣就減少了二氧化碳和其他氣體的排放，達(dá)到了環(huán)保的目的。2.節(jié)約資金一輛燃料車每公里的燃料成本約為0.6-0.8元，而用電只需0.2元。另外，電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易損壞，不需要頻繁維護(hù)。3.高效通用新能源汽車采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)，使其更加高效。（二）新能源汽車充電的缺點(diǎn)1.充電難、充電慢很多城市或地區(qū)都不普及新能源汽車充電缺少充電樁，車輛充電不方便。另外，新能源汽車的發(fā)電廠系統(tǒng)還不是很成熟，充電比較慢，一般需要幾個(gè)小時(shí)，不是很方便。2.短續(xù)航對(duì)于使用電力的新能源汽車來(lái)說(shuō)，汽車電池的存儲(chǔ)容量有限，因此該車的連續(xù)行駛里程也會(huì)受到限制，一般不能長(zhǎng)距離行駛。3.售后服務(wù)作為汽車行業(yè)的“新星”還不成熟，新能源汽車仍在探索和完善過(guò)程中。新能源汽車售后維修技術(shù)熟練的維修人員不多，無(wú)法及時(shí)維修，給車主帶來(lái)極大不便。4.成本高為了能夠長(zhǎng)期充電和使用，鋰電池的額外成本是必要的。目前動(dòng)力鋰電池的成本約為2000元/千瓦時(shí)。一輛行駛500公里的汽車需要90度以上的電池。費(fèi)用是18萬(wàn)。未來(lái)即使能大規(guī)模降低成本，鉛酸電池的成本也需要8-9萬(wàn)。三、新能源汽車充電技術(shù)分類（一）充電樁類型充電樁充電電流可分為直流充電和交流充電，交流充電樁需要使用車載充電器來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛充電，而直流快速充電樁則不需要此設(shè)備，直接通過(guò)充電樁充電相應(yīng)的電能，因?yàn)檐囕d充電器的功率不大，它不能很快實(shí)現(xiàn)充電。快速充電樁是固定在電動(dòng)汽車外部并與交流電網(wǎng)相連的電源裝置，為非車載電動(dòng)汽車動(dòng)力電池提供直流電。直流充電可提供足夠的功率，輸出電壓和電流可在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，滿足快速充電的要求。圖1新能源汽車有線充電樁1.預(yù)充電當(dāng)某些電池長(zhǎng)時(shí)間不使用或首次購(gòu)買新車時(shí)，充電點(diǎn)不會(huì)對(duì)電池快速充電。一般來(lái)說(shuō)，它是預(yù)先收費(fèi)的。這是為了保護(hù)電池的使用壽命。用小電流開(kāi)始充電會(huì)使新電池或長(zhǎng)期閑置的電池滿足正常充電的條件，一般稱為“充電點(diǎn)”預(yù)充電。2.快速充電顧名思義，就是用很快的速度給電池充電，用大電流充電，可以快速地把電池充滿。充電率通常在1攝氏度以上，有些顧客可能會(huì)問(wèn)為什么別人比我充電快，因?yàn)槌潆姇r(shí)間取決于你的電池容量和充電情況速度。快充電分為恒流充電和脈沖充電。恒流充電是用恒流給電池充電；脈沖充電是用脈沖電流給電池充電。3.補(bǔ)充充電快速充電后，為了保證電池充滿電，我們會(huì)補(bǔ)充充電，確保電池真正充滿。這種充電模式的充電速率一般小于或等于0.3C。4.滴流充電電池充電時(shí)，溫度可能超過(guò)電池的極限溫度，從而轉(zhuǎn)變?yōu)榈瘟鞒潆姞顟B(tài)。（二）無(wú)線充電類型無(wú)線電源是一種新型的動(dòng)力傳輸技術(shù)，它可以通過(guò)無(wú)物理連接的非物理接觸電力傳輸來(lái)驅(qū)動(dòng)電器。它可以應(yīng)用于消費(fèi)電子、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域開(kāi)。電動(dòng)的能量補(bǔ)充不需要使用電源線和插座。圖2新能源汽車無(wú)線充電樁1.磁感應(yīng)式充電線圈產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)。此時(shí)，磁力線將通過(guò)與之相距一定距離的接收線圈，使接收線圈產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并向外界輸出功率，磁感應(yīng)無(wú)線充電的物理機(jī)制與松散耦合變壓器相似。由于一次線圈和二次線圈的氣隙比較，所以漏感比傳統(tǒng)變壓器大得多?；ジ旭詈舷禂?shù)K在0.1～0.3之間。當(dāng)一次線圈和二次線圈采用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，只要兩種線圈的品質(zhì)因數(shù)大于100，就可以有效地進(jìn)行能量傳輸。2.微波輻射型微波輻射無(wú)線充電通過(guò)空間微波的定向輻射傳輸能量。微波功率放大器首先將電能轉(zhuǎn)換成微波，然后由發(fā)射天線發(fā)出微波束。接收天線負(fù)責(zé)定向接收微波束。最后，接收到的微波束在整流環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化為電能。微波輻射與微波輻射耦合的主要方式是微波輻射與人體磁場(chǎng)的耦合作用二次電源線圈將電能無(wú)線傳輸?shù)截?fù)載。3.磁場(chǎng)耦合無(wú)線充電系統(tǒng)框架如圖所示。工頻交流電經(jīng)整流后轉(zhuǎn)換成直流電，再轉(zhuǎn)換成頻率在20～200khz之間的高頻交流電。高頻交流勵(lì)磁在一次側(cè)發(fā)射線圈中產(chǎn)生高頻電流，激勵(lì)高頻交變磁場(chǎng)，耦合到二次接收線圈。接收到的高頻交流電經(jīng)高頻整流后轉(zhuǎn)換為直流電，然后送至車輛負(fù)載。由于一次側(cè)和二次側(cè)的電力線圈是松耦合的，存在較大的漏感，因此一次側(cè)和二次側(cè)需要加入相應(yīng)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，以降低無(wú)功損耗。根據(jù)互感系數(shù)K的大?。ㄓ脕?lái)表示磁耦合程度）和品質(zhì)因數(shù)Q值（Q值越高，線圈損耗越?。煞譃榇鸥袘?yīng)型和磁共振型。4.MRIIt（磁共振式）被稱為WiTricity技術(shù)。兩個(gè)諧振頻率相同的諧振線圈產(chǎn)生強(qiáng)共振耦合，實(shí)現(xiàn)無(wú)線能量傳輸。從互感模型來(lái)看，互感耦合系數(shù)K可小于0.02，諧振線圈品質(zhì)因數(shù)Q大于500。因此，與傳統(tǒng)的磁感應(yīng)相比，有效傳輸距離提高了一倍。然而，隨著線圈Q值的增大，諧振元件的應(yīng)力也隨之增大，這就增加了系統(tǒng)調(diào)諧控制的難度。（三）太陽(yáng)能充電太陽(yáng)能充電器是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的原理。太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能后，儲(chǔ)存在電池中。電池可以是任何形式的儲(chǔ)能裝置。并通過(guò)控制電路將其儲(chǔ)存到內(nèi)置電池中。它還可以直接用光能產(chǎn)生的電能給汽車充電。但是，它必須根據(jù)太陽(yáng)光的亮度來(lái)確定。在沒(méi)有陽(yáng)光照射的情況下，通過(guò)控制電路將其轉(zhuǎn)換成直流電，儲(chǔ)存在內(nèi)置電池中。圖3新能源汽車太陽(yáng)能充電樁1.太陽(yáng)能充電站比較與其他能源充電樁相比，太陽(yáng)能充電樁具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)：低碳，節(jié)能環(huán)保，少占地或不占地，太陽(yáng)能資源豐富，充電成本低（比燃油車低77%），充電的同時(shí)可獲得一定的收益。此外，太陽(yáng)能充電樁可以方便地安裝在學(xué)校、企業(yè)、社區(qū)、停車場(chǎng)等公共場(chǎng)所；也可以與建筑物結(jié)合形成太陽(yáng)能充電停車棚，不需要單獨(dú)占地；也可以利用現(xiàn)有加油站天花板改造太陽(yáng)能充電樁加油綜合服務(wù)站。因此從發(fā)展的角度來(lái)看，建設(shè)太陽(yáng)能充電樁是目前最好的選擇。這不僅可以減輕電網(wǎng)負(fù)荷的壓力，而且可以大大提高對(duì)環(huán)境污染和不可再生能源的有效控制。2.太陽(yáng)能充電樁太陽(yáng)能充電樁的設(shè)備組成光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板、電池、DC/DC變換器、逆變器和充電樁組成。太陽(yáng)能電池板作為系統(tǒng)的核心部件之一，其作用是將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為直流形式的電能，經(jīng)過(guò)DC/DC升壓，升壓后，電能給電池充電和逆變供電，逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)換為380ac充電樁電能，如果并網(wǎng)，多余的電力可以回饋給電網(wǎng)，從而節(jié)省電池。如果純電動(dòng)汽車充電，可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，不用逆變器和/或DC/DC，可以進(jìn)一步降低成本。四、新能源汽車充電方案的設(shè)計(jì)（一）方案一一級(jí)拓?fù)浞桨甘侵?，僅用一級(jí)拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)PFC和調(diào)節(jié)輸出電壓的功能，它們有一個(gè)共同特征是交流側(cè)均需反并聯(lián)兩個(gè)開(kāi)關(guān)管組成雙向開(kāi)關(guān)。該方案的缺點(diǎn)是，輸入電流與輸入電壓同相，輸入功率二倍工頻變化，因此輸出二倍工頻紋波較大，且交流側(cè)所有的開(kāi)關(guān)管均需要流過(guò)高頻電流。在工況復(fù)雜的情況下，該方案的魯棒性較差，目前還沒(méi)有成熟的應(yīng)用產(chǎn)品。圖5.1一級(jí)各種方案拓?fù)浜鸵患?jí)拓?fù)浞桨篙敵鰝?cè)等效電路兩級(jí)方案是目前應(yīng)用最為成熟的方案，通常前級(jí)為具備能量雙向流動(dòng)能力的PFC拓?fù)?，后?jí)為隔離型DC/DC。功率因數(shù)校正工作主要是由前級(jí)負(fù)責(zé)的。中間依靠較大的母線電容完成兩級(jí)解耦，后級(jí)完成穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)。其優(yōu)勢(shì)在于兩級(jí)電路控制解耦，動(dòng)態(tài)性能好，輸出工頻紋波小，兩級(jí)效率可以分別優(yōu)化至較高的水平，并且在工程應(yīng)用中獲得較好的魯棒性；缺陷是需要的母線電容較大，是進(jìn)一步優(yōu)化體積的難點(diǎn)。在兩級(jí)方案中，由于有較大的母線電解電容，能起到緩沖二倍工頻功率的作用。類似于前文的分析方法，前級(jí)PFC可以等效為一個(gè)含有二倍工頻紋波的電流源，圖5-2所示為等效后的電路。圖5.2兩級(jí)拓?fù)浞桨篙敵鰝?cè)等效電路兩級(jí)方案降低輸出二倍工頻紋波的方法主要是依靠大容量的直流母線電容，其優(yōu)化的關(guān)鍵在于提高后級(jí)系統(tǒng)的帶寬和二倍工頻處的控制增益。綜合來(lái)看，兩級(jí)方案在減小輸出二倍工頻紋波的關(guān)鍵特性上，有更好的預(yù)期表現(xiàn)，并且不需要付出額外的硬件成本。綜上所述，普遍認(rèn)為采用兩級(jí)方案更有優(yōu)勢(shì)，即前級(jí)PFC+后級(jí)DC/DC。方案二三相橋式整流電路，該電路的特點(diǎn)是在充電時(shí)，整流三相工頻交流電源（380V/50HZ)輸出的電流，然后借助電感La和Ca對(duì)輸出的電流做濾波處理，之后將其轉(zhuǎn)化為直流電源輸出，從本質(zhì)上來(lái)講，三相橋式整流電路其實(shí)是完成了外界電源的AC-DC變換。全橋功率變換電路。該電路的特點(diǎn)是在充電時(shí)，IGBT管Q1、Q2、Q3和Q4會(huì)將直流電變?yōu)楦哳l脈沖交流電，之后其會(huì)進(jìn)入到變壓器當(dāng)中，變壓器是高頻變壓器，變壓器對(duì)該交流電進(jìn)行降壓。然后輸出電路所需高頻脈沖交流電，在這一過(guò)程中會(huì)整流電壓，令其達(dá)到電路所需電壓，之后輸出直流電壓。輸出的直流電壓的大小一般情況下來(lái)講與四個(gè)IGBT管通段時(shí)間和高頻變壓器匝數(shù)有直接關(guān)聯(lián)。全橋功率變換電路的輸入和輸出電流均是直流電，所以其能夠完成DC-AC-DC的轉(zhuǎn)換Ml。放電去極化電路可以對(duì)電池進(jìn)行指定電流放電，可以在一定程度上降低充電時(shí)產(chǎn)生的極化現(xiàn)象，進(jìn)而能夠避免電池被損害。總結(jié)新能源汽車的建設(shè)，使我們的不可再生資源得到極大的改善。但是新能源汽車的故障是不可避免的。充電接口，充電的時(shí)間和地方都需要改進(jìn)，以及充電樁的充電方式。本論文提出新能源充電樁、充電站以及太陽(yáng)能充電進(jìn)行熟悉和把握。排除一些故障因素，使新能源汽車達(dá)