電動(dòng)車充電器研究與設(shè)計(jì),電動(dòng)車,充電器,研究,鉆研,設(shè)計(jì) 武漢理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 1、目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析） 1.1 設(shè)計(jì)的目的及意義 從世界第一輛汽車問世，到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了百余年?？v觀這一百多年的發(fā)展歷程，汽車的發(fā)展可謂神速。到現(xiàn)在汽車已經(jīng)普及到了每家每戶，成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚拇焦ぞ?。但是，在為人類帶來便利的同時(shí)，又發(fā)現(xiàn)了許多我們不可忽視的問題。 近年來，呼吸道疾病、癌癥、頭痛等發(fā)病率迅速增加，均與環(huán)境惡化有關(guān)。所以環(huán)境保護(hù)問題已經(jīng)受到人們?nèi)找娴年P(guān)注。而面對(duì)傳統(tǒng)燃油汽車尾氣排放造成的污染及其對(duì)石油資源的過度消耗所引發(fā)的環(huán)境與能源問題, 電動(dòng)汽車以其良好的環(huán)保、節(jié)能特性, 成為當(dāng)今國際汽車發(fā)展的潮流和熱點(diǎn)。電動(dòng)汽車能夠通過改變汽車動(dòng)力能源來有效避免燃油對(duì)環(huán)境的污染及稀缺資源的損耗。目前世界上許多發(fā)達(dá)國家的政府、著名汽車廠商及相關(guān)行業(yè)科研機(jī)構(gòu)都在致力于電動(dòng)汽車技術(shù)的研究開發(fā)與應(yīng)用推廣。 電動(dòng)汽車是指以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。由于對(duì)環(huán)境影響相對(duì)傳統(tǒng)汽車較小，其前景被廣泛看好，但當(dāng)前技術(shù)尚不成熟。電動(dòng)汽車的種類包括純電動(dòng)汽車(BEV)、混合動(dòng)力汽車(HEV)、燃料電池汽車(FCEV)。 純電動(dòng)汽車（BEV）是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。技術(shù)相對(duì)簡單成熟，只要有電力供應(yīng)的地方都能夠充電。 但是目前蓄電池單位重量儲(chǔ)存的能量太少，還因電動(dòng)車的電池較貴，又沒形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模，故購買價(jià)格較貴，至于使用成本，有些使用價(jià)格比汽車貴，有些價(jià)格僅為汽車的三分之一，這主要取決于電池的壽命及當(dāng)?shù)氐挠汀㈦妰r(jià)格。混合動(dòng)力汽車指能夠至少可從消耗的燃料和可再充電能/能量儲(chǔ)存裝置兩類車載儲(chǔ)存的能量中獲得動(dòng)力的汽車。而燃料電池汽車則是以燃料電池作為動(dòng)力電源的汽車。 電動(dòng)汽車的組成包括：電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)力傳動(dòng)等機(jī)械系統(tǒng)、完成既定任務(wù)的工作裝置等。電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電源和電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制裝置等組成。電動(dòng)汽車的其他裝置基本與內(nèi)燃機(jī)汽車相同。所以電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)是電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵。 因此電池及車載電池充電器成為電動(dòng)汽車發(fā)展的首要關(guān)鍵。車載電動(dòng)汽車充電器是電動(dòng)汽車大規(guī)模商業(yè)化后不可缺少的組成部分。而提高對(duì)蓄電池的充電速度, 減少充電損耗, 正確地監(jiān)控和測量蓄電池狀態(tài), 對(duì)充分發(fā)揮蓄電池的功效、確保蓄電池的正確使用、延長蓄電池的使用壽命起著重要的作用。所以，如何實(shí)現(xiàn)車載充電器對(duì)蓄電池快速無損傷充電是電動(dòng)汽車投入市場前必須解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文設(shè)計(jì)的充電器是一種加裝于電動(dòng)汽車上的車載充電設(shè)備,充電機(jī)輸入源為220V、50Hz交流電網(wǎng)，充電機(jī)輸出端接蓄電池，蓄電池電壓范圍為200-380V，由用戶通過CAN總線控制。通過設(shè)計(jì)使電動(dòng)汽車充電器滿足一下幾項(xiàng)基本性能要求： 1) 安全性：在電動(dòng)汽車充電時(shí)，必須保證人員的人身安全和電池的安全。 2) 易使用性：充電器應(yīng)具有較高的智能性，不需要操作人員過多干預(yù)充電過程。 3) 低成本：價(jià)格廉價(jià)的充電機(jī)有助于降低整個(gè)電動(dòng)汽車的成本，提高運(yùn)行效益，促進(jìn)電動(dòng)汽車的商業(yè)化推廣。 4) 高效率：高效率是對(duì)現(xiàn)代充電器最重要的要求之一，因?yàn)樗麑?duì)整個(gè)電動(dòng)汽車的能量效率有著巨大的影響。 5) 對(duì)供電電源污染?。翰捎秒娏﹄娮蛹夹g(shù)的充電器是一種高度非線性的設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生對(duì)供電網(wǎng)及其他設(shè)備有害的諧波污染。而且，如果充電器功率因數(shù)較低，在充電器負(fù)載增加時(shí)，其對(duì)供電網(wǎng)的影響也不容忽視。 6) 體積小、可靠性高。 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析 電動(dòng)汽車以電代油,能夠?qū)崿F(xiàn)“零排放”和噪音低，是解決能源和環(huán)境問題的重要手段。隨著石油資源的緊張和電池技術(shù)的發(fā)展,電動(dòng)汽車在性能和經(jīng)濟(jì)性方面已經(jīng)接近甚至優(yōu)于傳統(tǒng)燃油汽車,并開始在世界范圍內(nèi)逐漸推廣應(yīng)用。以電 動(dòng)汽車為代表的新一代節(jié)能與環(huán)保汽車是汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢已經(jīng)成為普遍共識(shí)。充電系統(tǒng)為電動(dòng)汽車運(yùn)行提供能量補(bǔ)給，是電動(dòng)汽車的重要基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)，也是電動(dòng)汽車商業(yè)化，產(chǎn)業(yè)化過程中的重要環(huán)節(jié)。在充電系統(tǒng)中，充電站的建設(shè)需要根據(jù)電動(dòng)汽車的充電需求，結(jié)合電動(dòng)汽車充電模式進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。 電動(dòng)汽車從動(dòng)力技術(shù)上來講主要包括混合動(dòng)力汽車，燃料電池汽車和純電動(dòng)汽車。近年來，隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的加劇，世界各國電動(dòng)汽車的研發(fā)方興未艾。在電動(dòng)汽車研發(fā)布局中，出現(xiàn)了純電動(dòng)車和燃料電池車，混合動(dòng)力車“三駕馬車”并行齊驅(qū)的局面，電動(dòng)汽車正在朝產(chǎn)業(yè)化方向一步步邁進(jìn)。 美國政府至今已出資數(shù)百億美元支持汽車廠商和相關(guān)廠商進(jìn)行電動(dòng)汽車技術(shù)的開發(fā)研究。美國三大汽車公司1991年聯(lián)合成立了美國先進(jìn)電池聯(lián)合體，投入了415億美元，其中政府撥款2125億美元，共同開發(fā)鎳鎘、鎳氫、鋅空氣電池和燃科電池等各種高性能蓄電池。日、法、德等國各大公司也投入巨資研究開發(fā)高性能電池。 我國電動(dòng)汽車的研發(fā)與國外在技術(shù)水平與產(chǎn)業(yè)化方面差距較小?！笆濉逼陂g，在國家863計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)連續(xù)兩期的滾動(dòng)支持下，我國在純電動(dòng)汽車的核心部件研發(fā)，總成集成以及整車系統(tǒng)設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新和跨越。自主研發(fā)的55輛純電動(dòng)鏗電池汽車，25輛混合動(dòng)力客車，75輛混合動(dòng)力轎車 ，20輛燃料電池轎車，以及41輛純電動(dòng)場地車等各種新能源汽車。 中國汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃正式發(fā)布，規(guī)劃中稱，將實(shí)施新能源汽車戰(zhàn)略。規(guī)劃中稱，推動(dòng)純電動(dòng)汽車、充電式混合動(dòng)力汽車及其關(guān)鍵零部件的產(chǎn)業(yè)化。掌握新能源汽車的專用發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力模塊(電機(jī)、電池及管理系統(tǒng)等)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，規(guī)模生產(chǎn)工藝和成本控制技術(shù)。建立動(dòng)力模塊生產(chǎn)體系，形成10 億安時(shí)(Ah)車用高性能單體動(dòng)力電池生產(chǎn)能力。發(fā)展普通型混合動(dòng)力汽車和新燃料汽車專用部件。另外，啟動(dòng)國家節(jié)能和新能源汽車示范工程，由中央財(cái)政安排資金給予補(bǔ)貼，支持大中城市示范推廣混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車等節(jié)能和新能源汽車。 我國電動(dòng)汽車發(fā)展所存在的問題： 1) 制約電動(dòng)汽車發(fā)展的技術(shù)瓶頸尚待突破； 2) 電動(dòng)汽車的價(jià)格過高阻礙了電動(dòng)汽車的普及和產(chǎn)業(yè)化； 3) 我國發(fā)展電動(dòng)汽車的配套設(shè)施不夠完善。 電動(dòng)汽車的發(fā)展包括電動(dòng)汽車以及能源供給系統(tǒng)的研究和開發(fā)，其中能源供給系統(tǒng)是指充電基礎(chǔ)設(shè)施供電，充電和電池系統(tǒng)及能源供給模式。電動(dòng)汽車充電技術(shù)作為一個(gè)新的科技領(lǐng)域，世界各國都置身于充電技術(shù)的研究，并擬制作充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為未來企業(yè)發(fā)展占據(jù)先機(jī)。 因?yàn)槟壳半妱?dòng)汽車充電站建設(shè)的規(guī)模小，數(shù)量少，所以電動(dòng)汽車充電站相關(guān)技術(shù)大部分還處在實(shí)際應(yīng)用的初級(jí)階段。國際上電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)主要是IEC發(fā)布的IEC61851:2001，該標(biāo)準(zhǔn)包括三個(gè)部分，分別為：一般要求、電動(dòng)車輛與交流/直流電源的連接要求和電動(dòng)車輛與交流/直流充電站。 我國根據(jù)國內(nèi)電動(dòng)汽車的發(fā)展?fàn)顩r，于2001年制定了3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這3個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)分別等同(或等效)采用了IEC61851的3個(gè)部分。近年來，電動(dòng)汽車以及電力技術(shù)的快速發(fā)展，這些標(biāo)準(zhǔn)己不能完全滿足當(dāng)前的發(fā)展需求，而且這些標(biāo) 準(zhǔn)中缺乏通信協(xié)議，監(jiān)控系統(tǒng)等方面的內(nèi)容。目前國家電網(wǎng)公司為了規(guī)范內(nèi)部電動(dòng)汽車的應(yīng)用，已經(jīng)頒布了6項(xiàng)與電動(dòng)汽車充電站相關(guān)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 目前供電、充電和電池系統(tǒng)應(yīng)用集成技術(shù)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范研究的缺乏，仍然是電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用的主要薄弱環(huán)節(jié)，給電動(dòng)汽車下一步的發(fā)展和充電設(shè)施的統(tǒng)一規(guī)劃帶來了很大的困難。能夠保證大規(guī)模充電站正常運(yùn)營的充電站監(jiān)控系統(tǒng)尚無成熟產(chǎn)品，充電站監(jiān)控系統(tǒng)和充電機(jī)間的通信協(xié)議和通信接口尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可以遵循，各充電站之間也無信息聯(lián)系。 以上就是對(duì)國內(nèi)外電動(dòng)汽車及其充電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀的介紹，以及對(duì)電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)進(jìn)行了初步分析。 2、基本內(nèi)容和技術(shù)方案 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一款電動(dòng)汽車車載充電器，充電器輸入源為220V@50Hz交流電網(wǎng)，充電機(jī)輸出端接蓄電池，蓄電池電壓范圍為200-380V，要求充電電壓由用戶通過CAN總線控制，標(biāo)稱電壓值320V，充電電壓紋波<1%，輸出功率7kw，也可通過CAN總線將充電機(jī)控制在電流模式下，輸出電流由用戶通過CAN總線控制，紋波電流<1%。對(duì)充電機(jī)電路架構(gòu)進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)電路參數(shù)，建立電路模型并仿真；設(shè)計(jì)PID控制器，通過仿真確定PID參數(shù)。 2.1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 2.1.1 設(shè)計(jì)的基本原理 設(shè)計(jì)的第一步是要了解設(shè)計(jì)的基本原理。首先根據(jù)任務(wù)書的要求了解設(shè)計(jì)的核心技術(shù)，然后通過翻閱資料對(duì)該設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行深入的了解和學(xué)習(xí)。在這個(gè)過程中得到一個(gè)基本的設(shè)計(jì)構(gòu)思，也就是接下來設(shè)計(jì)的一個(gè)雛形。 2.1.2 設(shè)計(jì)參數(shù) 通過閱讀任務(wù)書了解設(shè)計(jì)的參數(shù)要求。這些參數(shù)將決定接下來電路設(shè)計(jì)的元器件及其參數(shù)的選取。 2.1.3 設(shè)計(jì)方案與選擇 通過之前設(shè)計(jì)原理的了解與設(shè)計(jì)參數(shù)的確定，已對(duì)設(shè)計(jì)方案有了一個(gè)初步的構(gòu)思。當(dāng)然設(shè)計(jì)方案不一定是唯一的，這就要通過方案的比較進(jìn)行選擇。這個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)接下來的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。 在選擇之前，當(dāng)然要確定兩個(gè)以上的候選方案。這就要通過大量的翻閱資料來確定。在羅列出候選方案之后要對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行比較。當(dāng)然各種方案在安全的前提下是沒有絕對(duì)的好與壞的，這就要通過設(shè)計(jì)要求選取一個(gè)最適合的方案。在設(shè)計(jì)報(bào)告中要對(duì)各方案進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)的分析，然后縱向比較，說明選取某一方案的原因。接下來的設(shè)計(jì)將圍繞此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 將選定設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳細(xì)介紹。具體將電路分成幾大部分，分別對(duì)各部分電路的工作原理及功能進(jìn)行詳細(xì)說明，并且最后畫出總電路圖。 2.3 設(shè)計(jì)仿真 將設(shè)計(jì)電路在Matlab軟件中進(jìn)行繪制并且進(jìn)行仿真。 在該過程中確定PID控制的參數(shù)，最后得到所要波形。并且要將繪制的總電路圖及最終波形截圖，在報(bào)告中進(jìn)行說明。 2.4 結(jié)論 該部分是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的一個(gè)總結(jié)，闡述整個(gè)設(shè)計(jì)的收獲與成果。 以上就是對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案的說明。 3、進(jìn)度安排 第1-2周：畢業(yè)實(shí)習(xí)，撰寫畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告； 第3-4周：翻譯外文資料，初步確定方案，完成開題報(bào)告； 第5周：確定最終方案，并進(jìn)行可行性分析； 第6-8周：硬件設(shè)計(jì)及程序代碼編制； 第9周：中期檢查； 第10-11周：綜合調(diào)試，根據(jù)結(jié)果完善系統(tǒng)； 第12-14周：完成論文撰寫； 第15周：論文答辯； 第16周：論文裝訂 4、指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日