【自动化】一款电动汽车车载充电器开题报告

武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）11设计的目的及意义从世界第一辆汽车问世，到现在已经经历了百余年。纵观这一百多年的发展历程，汽车的发展可谓神速。到现在汽车已经普及到了每家每户，成为人们日常生活中必不可少的代步工具。但是，在为人类带来便利的同时，又发现了许多我们不可忽视的问题。近年来，呼吸道疾病、癌症、头痛等发病率迅速增加，均与环境恶化有关。所以环境保护问题已经受到人们日益的关注。而面对传统燃油汽车尾气排放造成的污染及其对石油资源的过度消耗所引发的环境与能源问题,电动汽车以其良好的环保、节能特性,成为当今国际汽车发展的潮流和热点。电动汽车能够通过改变汽车动力能源来有效避免燃油对环境的污染及稀缺资源的损耗。目前世界上许多发达国家的政府、著名汽车厂商及相关行业科研机构都在致力于电动汽车技术的研究开发与应用推广。电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。电动汽车的种类包括纯电动汽车BEV、混合动力汽车HEV、燃料电池汽车FCEV。纯电动汽车（BEV）是由电动机驱动的汽车。技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。但是目前蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些使用价格比汽车贵，有些价格仅为汽车的三分之一，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。混合动力汽车指能够至少可从消耗的燃料和可再充电能/能量储存装置两类车载储存的能量中获得动力的汽车。而燃料电池汽车则是以燃料电池作为动力电源的汽车。电动汽车的组成包括电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。所以电力驱动及控制系统的研究与设计是电动汽车发展的关键。因此电池及车载电池充电器成为电动汽车发展的首要关键。车载电动汽车充电器是电动汽车大规模商业化后不可缺少的组成部分。而提高对蓄电池的充电速度,减少充电损耗,正确地监控和测量蓄电池状态,对充分发挥蓄电池的功效、确保蓄电池的正确使用、延长蓄电池的使用寿命起着重要的作用。所以，如何实现车载充电器对蓄电池快速无损伤充电是电动汽车投入市场前必须解决的关键技术之一。本文设计的充电器是一种加装于电动汽车上的车载充电设备,充电机输入源为220V、50HZ交流电网，充电机输出端接蓄电池，蓄电池电压范围为200380V，由用户通过CAN总线控制。通过设计使电动汽车充电器满足一下几项基本性能要求1安全性在电动汽车充电时，必须保证人员的人身安全和电池的安全。2易使用性充电器应具有较高的智能性，不需要操作人员过多干预充电过程。3低成本价格廉价的充电机有助于降低整个电动汽车的成本，提高运行效益，促进电动汽车的商业化推广。4高效率高效率是对现代充电器最重要的要求之一，因为他对整个电动汽车的能量效率有着巨大的影响。5对供电电源污染小采用电力电子技术的充电器是一种高度非线性的设备，会产生对供电网及其他设备有害的谐波污染。而且，如果充电器功率因数较低，在充电器负载增加时，其对供电网的影响也不容忽视。6体积小、可靠性高。12国内外的研究现状分析电动汽车以电代油,能够实现“零排放”和噪音低，是解决能源和环境问题的重要手段。随着石油资源的紧张和电池技术的发展,电动汽车在性能和经济性方面已经接近甚至优于传统燃油汽车,并开始在世界范围内逐渐推广应用。以电动汽车为代表的新一代节能与环保汽车是汽车工业发展的必然趋势已经成为普遍共识。充电系统为电动汽车运行提供能量补给，是电动汽车的重要基础支撑系统，也是电动汽车商业化，产业化过程中的重要环节。在充电系统中，充电站的建设需要根据电动汽车的充电需求，结合电动汽车充电模式进行相应的规划和设计。电动汽车从动力技术上来讲主要包括混合动力汽车，燃料电池汽车和纯电动汽车。近年来，随着环境污染和能源危机的加剧，世界各国电动汽车的研发方兴未艾。在电动汽车研发布局中，出现了纯电动车和燃料电池车，混合动力车“三驾马车”并行齐驱的局面，电动汽车正在朝产业化方向一步步迈进。美国政府至今已出资数百亿美元支持汽车厂商和相关厂商进行电动汽车技术的开发研究。美国三大汽车公司1991年联合成立了美国先进电池联合体，投入了415亿美元，其中政府拨款2125亿美元，共同开发镍镉、镍氢、锌空气电池和燃科电池等各种高性能蓄电池。日、法、德等国各大公司也投入巨资研究开发高性能电池。我国电动汽车的研发与国外在技术水平与产业化方面差距较小。“十五”期间，在国家863计划电动汽车重大专项连续两期的滚动支持下，我国在纯电动汽车的核心部件研发，总成集成以及整车系统设计上实现了技术创新和跨越。自主研发的55辆纯电动铿电池汽车，25辆混合动力客车，75辆混合动力轿车，20辆燃料电池轿车，以及41辆纯电动场地车等各种新能源汽车。中国汽车产业调整和振兴规划正式发布，规划中称，将实施新能源汽车战略。规划中称，推动纯电动汽车、充电式混合动力汽车及其关键零部件的产业化。掌握新能源汽车的专用发动机和动力模块电机、电池及管理系统等的优化设计技术，规模生产工艺和成本控制技术。建立动力模块生产体系，形成10亿安时AH车用高性能单体动力电池生产能力。发展普通型混合动力汽车和新燃料汽车专用部件。另外，启动国家节能和新能源汽车示范工程，由中央财政安排资金给予补贴，支持大中城市示范推广混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车等节能和新能源汽车。我国电动汽车发展所存在的问题1制约电动汽车发展的技术瓶颈尚待突破；2电动汽车的价格过高阻碍了电动汽车的普及和产业化；3我国发展电动汽车的配套设施不够完善。电动汽车的发展包括电动汽车以及能源供给系统的研究和开发，其中能源供给系统是指充电基础设施供电，充电和电池系统及能源供给模式。电动汽车充电技术作为一个新的科技领域，世界各国都置身于充电技术的研究，并拟制作充电技术标准，为未来企业发展占据先机。因为目前电动汽车充电站建设的规模小，数量少，所以电动汽车充电站相关技术大部分还处在实际应用的初级阶段。国际上电动汽车充电系统的标准主要是IEC发布的IEC618512001，该标准包括三个部分，分别为一般要求、电动车辆与交流/直流电源的连接要求和电动车辆与交流/直流充电站。我国根据国内电动汽车的发展状况，于2001年制定了3个标准，这3个国家标准分别等同或等效采用了IEC61851的3个部分。近年来，电动汽车以及电力技术的快速发展，这些标准己不能完全满足当前的发展需求，而且这些标准中缺乏通信协议，监控系统等方面的内容。目前国家电网公司为了规范内部电动汽车的应用，已经颁布了6项与电动汽车充电站相关的企业标准。目前供电、充电和电池系统应用集成技术和相关标准及规范研究的缺乏，仍然是电动汽车推广应用的主要薄弱环节，给电动汽车下一步的发展和充电设施的统一规划带来了很大的困难。能够保证大规模充电站正常运营的充电站监控系统尚无成熟产品，充电站监控系统和充电机间的通信协议和通信接口尚无统一的标准可以遵循，各充电站之间也无信息联系。以上就是对国内外电动汽车及其充电系统的发展现状的介绍，以及对电动汽车充电系统进行了初步分析。2、基本内容和技术方案设计要求设计一款电动汽车车载充电器，充电器输入源为220V50HZ交流电网，充电机输出端接蓄电池，蓄电池电压范围为200380V，要求充电电压由用户通过CAN总线控制，标称电压值320V，充电电压纹波1，输出功率7KW，也可通过CAN总线将充电机控制在电流模式下，输出电流由用户通过CAN总线控制，纹波电流1。对充电机电路架构进行选型，设计电路参数，建立电路模型并仿真；设计PID控制器，通过仿真确定PID参数。21系统方案设计211设计的基本原理设计的第一步是要了解设计的基本原理。首先根据任务书的要求了解设计的核心技术，然后通过翻阅资料对该设计的相关技术进行深入的了解和学习。在这个过程中得到一个基本的设计构思，也就是接下来设计的一个雏形。212设计参数通过阅读任务书了解设计的参数要求。这些参数将决定接下来电路设计的元器件及其参数的选取。213设计方案与选择通过之前设计原理的了解与设计参数的确定，已对设计方案有了一个初步的构思。当然设计方案不一定是唯一的，这就要通过方案的比较进行选择。这个环节对接下来的设计至关重要。在选择之前，当然要确定两个以上的候选方案。这就要通过大量的翻阅资料来确定。在罗列出候选方案之后要对各个方案进行比较。当然各种方案在安全的前提下是没有绝对的好与坏的，这就要通过设计要求选取一个最适合的方案。在设计报告中要对各方案进行优缺点的分析，然后纵向比较，说明选取某一方案的原因。接下来的设计将围绕此方案进行设计。22系统设计将选定设计方案进行详细介绍。具体将电路分成几大部分，分别对各部分电路的工作原理及功能进行详细说明，并且最后画出总电路图。23设计仿真将设计电路在MATLAB软件中进行绘制并且进行仿真。在该过程中确定PID控制的参数，最后得到所要波形。并且要将绘制的总电路图及最终波形截图，在报告中进行说明。24结论该部分是对整