电动汽车充电技术研究综述与实践开题报告.doc

本科毕业论文（设计）开题报告 题 目电动汽车充电技术研究综述与实践一、选题依据课题来源、选题依据和背景情况；课题研究目的、学术价值或实际应用价值课题来源：教师自拟课题选题依据和背景情况：习近平总书记在参加十二届全国人大四次会议青海代表团会议时，再次重申保护环境，保持生态平衡的重要性。生态文明建设是“十三五”规划的重要内容之一，节约资源和保护环境是中国的基本国策。石油资源是不可再生资源，尤为珍贵。除此之外，汽车尾气的排放造成的环境污染也带来了更大的挑战。在能源与环境污染的双重压力下，各国政府开始投入大量的人力和财力致力于电动汽车研发。电动汽车是一种以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，清洁、高效和可持续发展的交通工具。由于它的动力来源是电源，能实现零排放或极低排放，对环境影响很小。因此电动汽车是未来交通发展的方向。课题研究目的及学术价值：相对燃油汽车而言，电动汽车的核心技术在于三大部件，即调速控制器、动力电池、车载充电器。其中，电池是电动汽车发展的关键。现在普遍看好氢镍电池、铁电池、锂离子和锂聚合物电池。电动汽车充电装置总体上可分为非车载充电装置和车载充电装置。非车载充电装置亦称地面充电装置包括专用充电机、专用充电站、通用充电机、公共场所用充电站等。通常非车载充电器的功率、体积和质量均比较大能够满足各种功率需求车载充电装置是指安装在电动汽车上、采用地面交流电网或车载电源对电池组进行充电的装置包括车载充电机、车载充电发电机组和运行能量回收充电装置它将交流动力电缆线直接插到电动汽车的插座中给电动汽车充电。车载充电装置通常使用结构简单、控制方便的接触式充电器也可以是感应充电器其完全按照车载蓄电池的种类进行设计针对性较强。如今充电设施需要解决的问题有：接口问题、产品质量问题、工程建设问题、运行维护问题。其中，传导式充电的接口问题最为严重，连接部分为易损件，安全程度也有一定的局限性。电动汽车要求电池容量大，质量小，充电速度快，因此，电动汽车对电池的要求很高。然而传感式充电的成本高，且技术尚未完全成熟，依然有很大的问题。除此之外，电动汽车充电有其他亟待解决的问题。电动汽车很可能成为未来电网中数量最多的一类负荷，其动态特性将对电网安全、稳定、高效运行以及输配电网的建设提出新的挑战。其次，电网峰谷差率不断加大，降低电网运行效率。除此之外，电动汽车的充电需求在时间和空间上还有随机性、分散性的特点，增加了电网运营管理的难度。如何处理和解决这个问题成为了新的难题。二、文献综述国内外研究现状、发展动态；查阅的主要文献国内外研究现状、发展动态：目前，美国、日本、以色列等国家都已开始建设各自的电动汽车充电设施，主要以充电桩为主。其中，美国最为出色。出于成本和技术可行性的考虑，美国政府逐渐将重心从清洁能源和燃料电池汽车转向充电式混合动力汽车和纯电动汽车。在奥巴马的倡导下，联邦政府为推进充电式混合动力汽车计划出台了一系列强力的措施，并斥资140亿美元支持个动力电池、关键零部件的研发和生产，支持充电基础设施建设以及消费者购车补贴和政府采购。美国政府还设立了一个总额为250亿美元的基金，以低息贷款方式支持厂商在节能和新能源汽车领域的研发和生产。美国政府的新能源政策，进一步明确了研发汽车新产品的方向和目标。其中,混合动力汽车的需求增长显著,纯电动汽车则相对缓慢。在电动汽车技术的演变与改进中，有成功的案例也有失败的案例。其中较为典型的是Better Place和特斯拉。Better Plac致力于开发电动汽车充换电相关技术，他们以为电动车提供换电池业务为卖点，然而换电模式也并非像手机更换一块电池板那么简单，换电模式需明确技术标准，其中涉及车的制造路线、电池制造技术、标准化建设、能源补给网络建设、国家智能电网建设、城市规划、车辆准入标准修改等一系列问题。目前来看，这些问题无法彻底解决。另外，从安全角度看，换电池，会增加电池与车辆连接的结构不稳定性风险，电极插头易磨损打火花，产生安全问题，并且频繁搬动电池会对车架造成损伤。至少，在目前的技术条件下，我们还无法像更换手机电池那样，随心地更换电动车内那几百公斤重的上千块锂电池。各种问题导致Better Place产品无法很好的适应市场，最终与2013年宣布破产。目前最为成功的当属特斯拉公司，他们公司生产的纯电动汽车主要是一种由车在能源作为动力的汽车，具有零排放，低噪声，结构简单，技术成熟等优点。但是目前蓄电池单位重量储电能量太少，且没有形成经济规模。以及电池的生产成本高，寿命短，一次充电行驶里程短等原因阻碍了其快速发展，而特斯拉的卓越表现为纯电动汽车的发展创造了巅峰奇迹。特斯拉主要从事纯电动汽车的设计、制造和销售，也向第三方提供电动汽车动力系统的研究开发和代工生产服务。特斯拉汽车公司是世界上第一个采用锂离子电池的电动车公司。现如今，特斯拉股价大涨，为何经营仅十年的新秀已获得如此成功？主要由于特斯拉在技术创新方面采用了颠覆性创新战略。创新电池技术、快速换电技术、优秀的电池控制技术等颠覆性的创新技术，是特斯拉成功的基石。查阅的主要文献：纯电动汽车的成功之道美国特斯拉汽车公司案例研究 张彩虹； 马一方； 江雪； 夏芳； 潘阳；电动汽车充电技术研究 王刚；周荣；乔维国内外电动汽车发展现状及充电技术研究 崔玉峰；杨晴；张林山；王骏电动汽车高效率无线充电技术的研究进展 曹玲玲； 陈乾宏； 任小永； 阮新波；电动汽车无线充电技术 李斌； 刘畅； 陈企楚； 林晶怡； 邓小元；电动汽车车载快速充电技术的研究与实现 王刚；电动汽车无线充电技术的现状与展望 赵兴福； 魏健；三、研究内容 学术构想与思路；主要研究内容及拟解决的关键问题（或技术）学术构想与思路：首先，收集大量国内外相关资料，把握电动汽车技术的发展情况，参考多种国内外电动汽车充电技术并确定出最佳方案。主要研究内容及拟解决的关键问题：主要的三种充电方式：传导式充电：以电缆为传输介质，通过电缆和耦合器连接，进行直接的接触式电能传输；此种充电方式成本低且传导效率高；但需要人工操作，连接部分为易损件，安全程度有一定局限性。感应式充电：基于电磁感应原理的空间范围内的电能无线传输技术。此种充电方式使用方便，安全程度高，减少人工操作，提高与电网连接率，有利于满足未来与电网互动的互联要求。但目前该技术成本较高，且技术尚未完全成熟。电池更换：通过全自动或半自动机械设备，进行快速的电池更换。电池更换的方式会大大缩短能源补给时间，有利于合理安排充电功率，减小冲击负荷；但此种方式成本高，且电池大多沉重，难以完成简单的装卸。此次，主要研究各充电方式的优缺点及最新充电技术。2拟采取的研究方法、技术路线、实施方案及可行性分析拟采取的研究方法：文献阅读法：通过网络数据库资源、校图书馆藏图书等方式，获得与研究课题相关的文献资料。网络资源一般使用CNKI，万方。通过大量文献的阅读和学习，吸取了国内外专家学者的研究精华，形成了自己研究的理论框架。实验法：通过实验，对自己的理论研究成果有进一步的检验，通过反复的实验来检验自己成果的准确性。其次，通过实验，可以对课题有更深的理解。技术路线：电动汽车充电主要由以下几部分组成，详细内容如图所示：可行性分析：1.控制电路：控制电路是以微处理器PIC16F876A