【新能源汽车充电方案设计4300字（论文）】

新能源汽车充电方案设计目录TOC\o"1-2"\h\u19851新能源汽车充电方案设计 16600一、引言 131187二、新能源汽车充电的优缺点 114361（一）新能源汽车充电的优点 27173（二）新能源汽车充电的缺点 29780三、新能源汽车充电技术分类 228477（一）充电桩类型 2274（二）无线充电类型 422962（三）太阳能充电 526280四、新能源汽车充电方案的设计 630649（一）方案一 626459（二）方案二 74065总结 820544参考文献 8摘要：在当今社会，汽车工业发展十分迅速，由于人们环保意识越来越强，购买新能源汽车的人也越来越多。新能源汽车行业得到了长足的发展。但是事物的发展都是曲折的，新能源汽车行业的发展面临一些问题。其中最大的问题就是新能源汽车的充电配套设施不够完善，充电站、充电桩少。本文希望通过介绍太阳能充电技术的应用，可以实现节能环保，解决新能源汽车应用与发展的瓶颈。促进太阳能充电桩产业与新能源汽车产业的共同发展。关键词：新能源汽车、充电桩技术、无线充电技术、太阳能充电技术一、引言中国我国用于汽车能源的石油资源是有限的，几十年后将不可避免地枯竭，因此我们不得不严重依赖国外进口石油。届时，世界石油资源也将紧缺，各国对石油资源的争夺将更加激烈，石油在国家安全中的重要性将日益增强。因此，控制石油资源的利用，发展新能源汽车将促进我国能源结构的调整，有利于国民经济的可持续发展。但是，新能源汽车的发展存在许多问题，其中最重要的问题是，国内新能源汽车充电的配套设施不完善。新能源汽车上路，总是会遇到充电站少，充电桩少的问题。究其原因，主要是新能源汽车行业发展缓慢，配套设施没有跟上。二、新能源汽车充电的优缺点（一）新能源汽车充电的优点1.新能源汽车环保新能源汽车主要采用非燃料动力装置，不需要燃烧汽油、柴油，而是使用清洁能源，如电、太阳能、氢气等。这样就减少了二氧化碳和其他气体的排放，达到了环保的目的。2.节约资金一辆燃料车每公里的燃料成本约为0.6-0.8元，而用电只需0.2元。另外，电机结构简单，不易损坏，不需要频繁维护。3.高效通用新能源汽车采用新技术、新结构，使其更加高效。（二）新能源汽车充电的缺点1.充电难、充电慢很多城市或地区都不普及新能源汽车充电缺少充电桩，车辆充电不方便。另外，新能源汽车的发电厂系统还不是很成熟，充电比较慢，一般需要几个小时，不是很方便。2.短续航对于使用电力的新能源汽车来说，汽车电池的存储容量有限，因此该车的连续行驶里程也会受到限制，一般不能长距离行驶。3.售后服务作为汽车行业的“新星”还不成熟，新能源汽车仍在探索和完善过程中。新能源汽车售后维修技术熟练的维修人员不多，无法及时维修，给车主带来极大不便。4.成本高为了能够长期充电和使用，锂电池的额外成本是必要的。目前动力锂电池的成本约为2000元/千瓦时。一辆行驶500公里的汽车需要90度以上的电池。费用是18万。未来即使能大规模降低成本，铅酸电池的成本也需要8-9万。三、新能源汽车充电技术分类（一）充电桩类型充电桩充电电流可分为直流充电和交流充电，交流充电桩需要使用车载充电器来实现车辆充电，而直流快速充电桩则不需要此设备，直接通过充电桩充电相应的电能，因为车载充电器的功率不大，它不能很快实现充电。快速充电桩是固定在电动汽车外部并与交流电网相连的电源装置，为非车载电动汽车动力电池提供直流电。直流充电可提供足够的功率，输出电压和电流可在较宽的范围内调节，满足快速充电的要求。图1新能源汽车有线充电桩1.预充电当某些电池长时间不使用或首次购买新车时，充电点不会对电池快速充电。一般来说，它是预先收费的。这是为了保护电池的使用寿命。用小电流开始充电会使新电池或长期闲置的电池满足正常充电的条件，一般称为“充电点”预充电。2.快速充电顾名思义，就是用很快的速度给电池充电，用大电流充电，可以快速地把电池充满。充电率通常在1摄氏度以上，有些顾客可能会问为什么别人比我充电快，因为充电时间取决于你的电池容量和充电情况速度。快充电分为恒流充电和脉冲充电。恒流充电是用恒流给电池充电；脉冲充电是用脉冲电流给电池充电。3.补充充电快速充电后，为了保证电池充满电，我们会补充充电，确保电池真正充满。这种充电模式的充电速率一般小于或等于0.3C。4.滴流充电电池充电时，温度可能超过电池的极限温度，从而转变为滴流充电状态。（二）无线充电类型无线电源是一种新型的动力传输技术，它可以通过无物理连接的非物理接触电力传输来驱动电器。它可以应用于消费电子、电动汽车等领域开。电动的能量补充不需要使用电源线和插座。图2新能源汽车无线充电桩1.磁感应式充电线圈产生交变电磁场。此时，磁力线将通过与之相距一定距离的接收线圈，使接收线圈产生相应的感应电动势并向外界输出功率，磁感应无线充电的物理机制与松散耦合变压器相似。由于一次线圈和二次线圈的气隙比较，所以漏感比传统变压器大得多。互感耦合系数K在0.1～0.3之间。当一次线圈和二次线圈采用适当的补偿拓扑结构时，只要两种线圈的品质因数大于100，就可以有效地进行能量传输。2.微波辐射型微波辐射无线充电通过空间微波的定向辐射传输能量。微波功率放大器首先将电能转换成微波，然后由发射天线发出微波束。接收天线负责定向接收微波束。最后，接收到的微波束在整流环节转化为电能。微波辐射与微波辐射耦合的主要方式是微波辐射与人体磁场的耦合作用二次电源线圈将电能无线传输到负载。3.磁场耦合无线充电系统框架如图所示。工频交流电经整流后转换成直流电，再转换成频率在20～200khz之间的高频交流电。高频交流励磁在一次侧发射线圈中产生高频电流，激励高频交变磁场，耦合到二次接收线圈。接收到的高频交流电经高频整流后转换为直流电，然后送至车辆负载。由于一次侧和二次侧的电力线圈是松耦合的，存在较大的漏感，因此一次侧和二次侧需要加入相应的补偿网络，以降低无功损耗。根据互感系数K的大小（用来表示磁耦合程度）和品质因数Q值（Q值越高，线圈损耗越小），可分为磁感应型和磁共振型。4.MRIIt（磁共振式）被称为WiTricity技术。两个谐振频率相同的谐振线圈产生强共振耦合，实现无线能量传输。从互感模型来看，互感耦合系数K可小于0.02，谐振线圈品质因数Q大于500。因此，与传统的磁感应相比，有效传输距离提高了一倍。然而，随着线圈Q值的增大，谐振元件的应力也随之增大，这就增加了系统调谐控制的难度。（三）太阳能充电太阳能充电器是将太阳能转化为电能的原理。太阳能转化为电能后，储存在电池中。电池可以是任何形式的储能装置。并通过控制电路将其储存到内置电池中。它还可以直接用光能产生的电能给汽车充电。但是，它必须根据太阳光的亮度来确定。在没有阳光照射的情况下，通过控制电路将其转换成直流电，储存在内置电池中。图3新能源汽车太阳能充电桩1.太阳能充电站比较与其他能源充电桩相比，太阳能充电桩具有无可比拟的优势：低碳，节能环保，少占地或不占地，太阳能资源丰富，充电成本低（比燃油车低77%），充电的同时可获得一定的收益。此外，太阳能充电桩可以方便地安装在学校、企业、社区、停车场等公共场所；也可以与建筑物结合形成太阳能充电停车棚，不需要单独占地；也可以利用现有加油站天花板改造太阳能充电桩加油综合服务站。因此从发展的角度来看，建设太阳能充电桩是目前最好的选择。这不仅可以减轻电网负荷的压力，而且可以大大提高对环境污染和不可再生能源的有效控制。2.太阳能充电桩太阳能充电桩的设备组成光伏发电系统由太阳能电池板、电池、DC/DC变换器、逆变器和充电桩组成。太阳能电池板作为系统的核心部件之一，其作用是将太阳能直接转化为直流形式的电能，经过DC/DC升压，升压后，电能给电池充电和逆变供电，逆变器将直流电压转换为380ac充电桩电能，如果并网，多余的电力可以回馈给电网，从而节省电池。如果纯电动汽车充电，可以简化结构，不用逆变器和/或DC/DC，可以进一步降低成本。四、新能源汽车充电方案的设计（一）方案一一级拓扑方案是指，仅用一级拓扑实现PFC和调节输出电压的功能，它们有一个共同特征是交流侧均需反并联两个开关管组成双向开关。该方案的缺点是，输入电流与输入电压同相，输入功率二倍工频变化，因此输出二倍工频纹波较大，且交流侧所有的开关管均需要流过高频电流。在工况复杂的情况下，该方案的鲁棒性较差，目前还没有成熟的应用产品。图5.1一级各种方案拓扑和一级拓扑方案输出侧等效电路两级方案是目前应用最为成熟的方案，通常前级为具备能量双向流动能力的PFC拓扑，后级为隔离型DC/DC。功率因数校正工作主要是由前级负责的。中间依靠较大的母线电容完成两级解耦，后级完成稳态调节。其优势在于两级电路控制解耦，动态性能好，输出工频纹波小，两级效率可以分别优化至较高的水平，并且在工程应用中获得较好的鲁棒性；缺陷是需要的母线电容较大，是进一步优化体积的难点。在两级方案中，由于有较大的母线电解电容，能起到缓冲二倍工频功率的作用。类似于前文的分析方法，前级PFC可以等效为一个含有二倍工频纹波的电流源，图5-2所示为等效后的电路。图5.2两级拓扑方案输出侧等效电路两级方案降低输出二倍工频纹波的方法主要是依靠大容量的直流母线电容，其优化的关键在于提高后级系统的带宽和二倍工频处的控制增益。综合来看，两级方案在减小输出二倍工频纹波的关键特性上，有更好的预期表现，并且不需要付出额外的硬件成本。综上所述，普遍认为采用两级方案更有优势，即前级PFC+后级DC/DC。方案二三相桥式整流电路，该电路的特点是在充电时，整流三相工频交流电源（380V/50HZ)输出的电流，然后借助电感La和Ca对输出的电流做滤波处理，之后将其转化为直流电源输出，从本质上来讲，三相桥式整流电路其实是完成了外界电源的AC-DC变换。全桥功率变换电路。该电路的特点是在充电时，IGBT管Q1、Q2、Q3和Q4会将直流电变为高频脉冲交流电，之后其会进入到变压器当中，变压器是高频变压器，变压器对该交流电进行降压。然后输出电路所需高频脉冲交流电，在这一过程中会整流电压，令其达到电路所需电压，之后输出直流电压。输出的直流电压的大小一般情况下来讲与四个IGBT管通段时间和高频变压器匝数有直接关联。全桥功率变换电路的输入和输出电流均是直流电，所以其能够完成DC-AC-DC的转换Ml。放电去极化电路可以对电池进行指定电流放电，可以在一定程度上降低充电时产生的极化现象，进而能够避免电池被损害。总结新能源汽车的建设，使我们的不可再生资源得到极大的改善。但是新能源汽车的故障是不可避免的。充电接口，充电的时间和地方都需要改进，以及充电桩的充电方式。本论文提出新能源充电桩、充电站以及太阳能充电进行熟悉和把握。排除一些故障因素，使新能源汽车达