【新能源汽車(chē)充電方案設(shè)計(jì)3500字（論文）】

新能源汽車(chē)充電方案設(shè)計(jì)TOC\o"1-3"\h\u30955一、引言 128128二、新能源汽車(chē)充電的優(yōu)缺點(diǎn) 13850（一）新能源汽車(chē)充電的優(yōu)點(diǎn) 129783（二）新能源汽車(chē)充電的缺點(diǎn) 118994三、新能源汽車(chē)充電技術(shù)分類(lèi) 24908（一）充電樁類(lèi)型 2101241.預(yù)充電 2269932.快速充電 2327413.補(bǔ)充充電 2236964.滴流充電 22341（二）無(wú)線(xiàn)充電類(lèi)型 350151.磁感應(yīng)式 3317132.微波輻射型 3173023.磁場(chǎng)耦合 3257104.MRIIt（磁共振式） 327886（三）太陽(yáng)能充電 4229191.太陽(yáng)能充電站 4276202.太陽(yáng)能充電樁 411524四、新能源汽車(chē)充電方案的設(shè)計(jì) 416111（一）方案一 43963（二）方案二 614431總結(jié) 69670參考文獻(xiàn) 6

摘要：現(xiàn)代社會(huì)，汽車(chē)工業(yè)發(fā)展非常迅速，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，越來(lái)越多的人開(kāi)始購(gòu)買(mǎi)新能源汽車(chē)。新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。然而，新能源汽車(chē)的發(fā)展是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，行業(yè)面臨著諸多挑戰(zhàn)，最大的問(wèn)題是新能源汽車(chē)的充電設(shè)施還不完善。因此，本文首先分析新能源汽車(chē)充電的優(yōu)缺點(diǎn)，然后提出各種新能源汽車(chē)充電技術(shù)的應(yīng)用，比較各種充電技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，最后設(shè)計(jì)新能源汽車(chē)充電方案。關(guān)鍵詞：新能源汽、快速充電、磁感應(yīng)充電、太陽(yáng)能充電樁一、引言我國(guó)汽車(chē)工業(yè)石油資源有限，幾十年內(nèi)必然枯竭，石油進(jìn)口嚴(yán)重依賴(lài)國(guó)外。屆時(shí)，世界石油資源將變得稀缺，國(guó)家間對(duì)石油資源的競(jìng)爭(zhēng)將加劇，石油對(duì)國(guó)家安全的重要性將增加。因此，控制石油資源的使用，發(fā)展新能源汽車(chē)，將促進(jìn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。然而，新能源汽車(chē)的發(fā)展存在諸多問(wèn)題，其中最重要的是我國(guó)新能源汽車(chē)充電設(shè)施還不完善。當(dāng)一輛新能源汽車(chē)上路時(shí)，充電站總是比較少，充電樁問(wèn)題就出現(xiàn)了。主要原因是新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，缺乏跟上發(fā)展的配套設(shè)施。二、新能源汽車(chē)充電的優(yōu)缺點(diǎn)（一）新能源汽車(chē)充電的優(yōu)點(diǎn)新能源汽車(chē)無(wú)需燃燒汽油或柴油，主要采用無(wú)燃料發(fā)電系統(tǒng)，使用電力、太陽(yáng)能、氫氣等清潔能源。這減少了二氧化碳和其他氣體的排放以保護(hù)環(huán)境。新能源汽車(chē)使用新的技術(shù)和結(jié)構(gòu)來(lái)提高效率。（二）新能源汽車(chē)充電的缺點(diǎn)很多城市或地區(qū)由于沒(méi)有充電站，不適合為新能源汽車(chē)充電。另外，新能源汽車(chē)的電站系統(tǒng)還不成熟，充電速度慢，通常需要幾個(gè)小時(shí)，所以也不是很方便。作為汽車(chē)行業(yè)的“后起之秀”，新能源汽車(chē)仍處于研究和改進(jìn)的過(guò)程中。合格的維修店不多，無(wú)法按時(shí)維修新能源汽車(chē)，給車(chē)主帶來(lái)極大的不便。三、新能源汽車(chē)充電技術(shù)分類(lèi)（一）充電樁類(lèi)型充電樁的充電電流可分為直流充電和交流充電。交流充電點(diǎn)需要使用車(chē)載充電器為車(chē)輛充電，而直流快速充電點(diǎn)不需要此設(shè)備，并且由車(chē)載充電器供電，因此它們直接通過(guò)充電點(diǎn)充電。1.預(yù)充電如果長(zhǎng)時(shí)間不使用或是第一次購(gòu)買(mǎi)新車(chē)，有些電池?zé)o法在充電站快速充電。通常會(huì)對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充電，這是為了節(jié)省電池壽命。通過(guò)以較低的電流開(kāi)始充電，可以使新電池或長(zhǎng)時(shí)間未使用的電池恢復(fù)正常充電狀態(tài)，通常稱(chēng)為“充電點(diǎn)”預(yù)充電。2.快速充電從概念上講，它以快速充滿(mǎn)電池的高充電電流為電池充電。充電速率通常在1攝氏度以上。因?yàn)槌潆姇r(shí)間取決于電池的容量和充電情況的速度，有些客戶(hù)可能會(huì)奇怪為什么別人的充電速度比別人快。在快速充電中，恒流充電和脈沖充電是有區(qū)別的。恒流充電是對(duì)電池進(jìn)行恒流充電，脈沖充電是對(duì)電池進(jìn)行脈沖電流充電。3.補(bǔ)充充電快速充電后，會(huì)進(jìn)行一次額外充電，以確保電池充滿(mǎn)電。這種充電方式的充電速度通常小于0.3C。4.滴流充電在電池充電過(guò)程中，溫度可能會(huì)超過(guò)電池的極限溫度，導(dǎo)致滴流。（二）無(wú)線(xiàn)充電類(lèi)型無(wú)線(xiàn)是一種新的能量傳輸形式，它允許設(shè)備通過(guò)非接觸式電力傳輸在沒(méi)有物理連接的情況下運(yùn)行。它可用于消費(fèi)電子、電動(dòng)汽車(chē)和其他應(yīng)用。電能回收不需要電源線(xiàn)和插座。1.磁感應(yīng)式充電線(xiàn)圈產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)。這時(shí)，磁力線(xiàn)通過(guò)接收線(xiàn)圈一定距離，在接收線(xiàn)圈中產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而向外發(fā)射電流。磁感應(yīng)無(wú)線(xiàn)充電的物理機(jī)制類(lèi)似于松耦合變壓器。由于初級(jí)和次級(jí)線(xiàn)圈之間的氣隙比較大，互感比傳統(tǒng)變壓器大很多?；ジ械鸟詈舷禂?shù)K在0.1到0.3之間。2.微波輻射型在使用微波輻射的無(wú)線(xiàn)充電中，能量通過(guò)微波的定向輻射在空間中傳輸。微波功率放大器首先將電能轉(zhuǎn)換為微波，然后通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)將其輻射成微波束。接收天線(xiàn)負(fù)責(zé)微波束的定向接收。最后，接收到的微波束在整流器鏈中被轉(zhuǎn)換成電能。3.磁場(chǎng)耦合無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示。工頻交流電經(jīng)過(guò)整流，轉(zhuǎn)換成直流電，再轉(zhuǎn)換成頻率在20kHz到200kHz之間的高頻交流電。高頻交流勵(lì)磁在初級(jí)側(cè)發(fā)射線(xiàn)圈中產(chǎn)生高頻電流，激發(fā)高頻交變磁場(chǎng)，并將其耦合到次級(jí)接收線(xiàn)圈。接收到的高頻交流電經(jīng)過(guò)高頻整流后轉(zhuǎn)換為直流電輸送到車(chē)載負(fù)載。由于初級(jí)和次級(jí)功率線(xiàn)圈耦合松散，漏感較大，因此必須在初級(jí)和次級(jí)側(cè)都安裝適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電路，以減少無(wú)功功率損耗。根據(jù)互感因數(shù)K（表示磁耦合程度）和品質(zhì)因數(shù)Q（Q值越高，線(xiàn)圈損耗越低）可分為自感和自諧振。4.MRIIt（磁共振式）磁共振式也被稱(chēng)為WiTricity技術(shù)，表示處在同一頻率的諧波通過(guò)線(xiàn)圈交流而形成了較強(qiáng)的諧振耦合。通過(guò)磁共振式，共振的耦合系數(shù)K小于0.02，諧振線(xiàn)圈Q的系數(shù)大于500，與傳統(tǒng)的磁感應(yīng)相比，傳輸?shù)木嚯x將增加至一倍。然而，隨著線(xiàn)圈Q系數(shù)的增加，諧振器上的負(fù)載也會(huì)增加，從而使系統(tǒng)更難以調(diào)諧和控制。（三）太陽(yáng)能充電太陽(yáng)能充電是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的原理。太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存在電池中。電池可以是任何類(lèi)型的能量存儲(chǔ)設(shè)備。它通過(guò)控制電路存儲(chǔ)在內(nèi)置電池中。光產(chǎn)生的電能也可以用來(lái)直接給汽車(chē)充電。但是，應(yīng)該根據(jù)陽(yáng)光的亮度來(lái)決定。在沒(méi)有陽(yáng)光的情況下，由控制電路轉(zhuǎn)換成直流電并儲(chǔ)存在內(nèi)置電池中。1.太陽(yáng)能充電站與其他能源充電樁相比，太陽(yáng)能充電樁具有低碳、節(jié)能、環(huán)保、太陽(yáng)能資源豐富、充電成本低等優(yōu)勢(shì)。此外，太陽(yáng)能充電樁可以方便地放置在學(xué)校、企業(yè)、社區(qū)、停車(chē)場(chǎng)等公共場(chǎng)所，也可以與建筑物結(jié)合形成不需要單獨(dú)占地的太陽(yáng)能充電樁停車(chē)場(chǎng)。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，可以減輕電網(wǎng)負(fù)載的壓力，并顯著提高對(duì)污染和不可再生能源的有效控制。2.太陽(yáng)能充電樁光伏充電站的光伏系統(tǒng)設(shè)備由光伏組件、蓄電池、DC/DC轉(zhuǎn)換器、逆變器和充電柱組成。太陽(yáng)能組件是系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，用于將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成直流電，并通過(guò)DC/DC進(jìn)行放大。電能經(jīng)過(guò)放大后給電池充電并轉(zhuǎn)換電能，逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)換為380ac充電電流。連接到電網(wǎng)通過(guò)將多余的電力反饋回電網(wǎng)來(lái)節(jié)省電池。為純電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)，可以省去逆變器和/或DC/DC轉(zhuǎn)換器，以簡(jiǎn)化設(shè)置并進(jìn)一步降低成本。四、新能源汽車(chē)充電方案的設(shè)計(jì)（一）方案一單級(jí)拓?fù)浣鉀Q方案是指使用單級(jí)拓?fù)鋪?lái)實(shí)現(xiàn)PFC和調(diào)節(jié)輸出電壓。他們有共同的特點(diǎn)?？傊?，要形成一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)，兩個(gè)開(kāi)關(guān)必須在交流側(cè)并聯(lián)反相。這種方法的缺點(diǎn)是輸入電流與輸入電壓同相，輸入功率是交流紋波的兩倍，因此輸出是交流紋波的兩倍，而且交流側(cè)的所有開(kāi)關(guān)都必須具有高頻率。該解決方案在復(fù)雜操作條件下的穩(wěn)健性較低，并且沒(méi)有經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的產(chǎn)品適用于該應(yīng)用。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)方案最為成熟，通常采用前級(jí)雙向功率流，后級(jí)隔離DC/DC的PFC拓?fù)?，前?jí)主要負(fù)責(zé)功率因數(shù)校正。中間級(jí)依靠一個(gè)大的母線(xiàn)電容器將兩級(jí)分開(kāi)，后者處理穩(wěn)態(tài)控制。其優(yōu)點(diǎn)是兩級(jí)電路去耦，動(dòng)態(tài)性能好，輸出頻率紋波小，兩級(jí)效率均優(yōu)化到高水平，在工程應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了的應(yīng)用。在兩級(jí)解決方案中，使用較大的母線(xiàn)電解電容器來(lái)緩沖兩倍的工作頻率功率。與前面的分析類(lèi)似，前置PFC可以等效為IW紋波兩倍的電流源，等效電路如圖5-2所示。圖5.2兩級(jí)拓?fù)浞桨篙敵鰝?cè)等效電路兩級(jí)解決方案依靠龐大的直流母線(xiàn)電容器來(lái)降低輸出二極管紋波，優(yōu)化這一點(diǎn)的關(guān)鍵是增加后級(jí)系統(tǒng)的帶寬并控制二極管頻率上的增益?？偠灾?，兩級(jí)解決方案在降低輸出二極管紋波的主要特性方面具有更好的性能，并且不需要額外的硬件成本。方案二三相橋式整流電路在充電過(guò)程中對(duì)三相主頻交流電源（380V/50HZ）的輸出電流進(jìn)行整流，然后用電感La和Ca對(duì)輸出電流進(jìn)行濾波，然后轉(zhuǎn)換為直流輸出。用于電源轉(zhuǎn)換的全橋電路。該電路由IGBT管Q1、Q2、Q3、Q4組成，在充電過(guò)程中將直流電轉(zhuǎn)換成脈沖高頻交流電后送至變壓器。通過(guò)交流電后，輸出電路所需的高頻交流脈沖，在此過(guò)程中將電壓整流為電路所需的電壓，輸出直流電壓。直流輸出電壓的大小通常與四個(gè)IGBT管的正向時(shí)間和高頻變壓器的匝數(shù)直接相關(guān)。全橋轉(zhuǎn)換器電路可以將直流電流轉(zhuǎn)換為交流，因?yàn)檩斎牒洼敵鲭娏鞫际侵绷?。放電去極化電路以一定的電流對(duì)電池進(jìn)行放電，在充電過(guò)程中一定程度上減少極化，防止對(duì)電池造成損壞?？偨Y(jié)新能源汽車(chē)的建設(shè)極大地改善了我國(guó)不可再生資源。然而，新能源汽車(chē)的充電方式，即充電樁充電、無(wú)線(xiàn)充電、太陽(yáng)能充電都需要進(jìn)一步提升。因此，本文分析了充電樁充電、無(wú)線(xiàn)充電、太陽(yáng)能充電等方式的優(yōu)缺點(diǎn)，并設(shè)計(jì)了新能源汽車(chē)充電的方案，以提高新能源汽車(chē)的充電效率。參考文獻(xiàn)[1]劉軒彤.一種新能源汽車(chē)充電固定樁：