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1、HUNAN UNIVERSITY毕 业 论 文论文题目电动汽车直流充电桩的设计 学生姓名 学生学号专业班级 电气工程及其自动化2班学院名称电气与信息工程学院指导老师学院院长2015 年6 月 日II 湖南大学毕业设计(论文) 第 页摘 要随着化学能源的枯竭以及世界范围内对减少排放的要求日益严格，21世纪汽车发展的方向似乎逐渐在向电动汽车靠拢。电动汽车在现今的技术情况下即实现了在提供优异的加速性能的同时，实现了汽车尾气的0排放以及减少了汽轮机发出的巨大噪音，但在电动汽车拥有如此优异的特点的同时，电动汽车的推广与使用却并不为人们所推崇，其中的关键即是在于电动汽车充电速度缓慢以及续航能力不足。科学家
2、在提出解决电动汽车充电速度的方案时给出了2种不同的充电方式：直流充电和交流充电，其中以直流充电的充电速度较快。因此，本人的毕业设计旨在研究各充电装置的充电曲线、各车载电池的性能指标和电磁充放电曲线、充电桩对电力网络的影响以及充电装置不同情况下的控制装置，设计出一款汽车种类覆盖面广的充电桩，同时满足经济性、充电速度和符合电网供电要求等性能。关键词：电动汽车，充电速度，性能指标，充放电曲线Design of Electric vehicle DC charging pileAbstractAs chemical energy exhausted and increasingly strict li
3、mitation of gas discharging around the world,the motor vehicle industry tends to focus on electric vehicle.Electric vehicle not only has extremely perfect performance in speeding but also eliminate gas discharging or noise from cars.However,even though electric vehicle has so many advantages,people
4、seem not to support its develop,because of its slow charging speed and short mileage.Scientists design two kinds of charging methods:DC and AC.And DC is the faster way to fill the cars battery.So my graduation design is aimed to research charging curse of DC charging pile,power batterys performance
5、index,the ways how charging piles would influence power grid and control device of charging piles.Finally,I will design a charging pile which meets the demand of charging speed and stability of power grid.Key word:electric vehicle,charging speed,battery performance index,charging and discharging cur
6、seIV 湖南大学毕业设计(论文) 第 页目 录1绪论11.1 电动汽车发展历程11.2 纯电动汽车的主要特点21.3电动汽车充电设施的介绍21.4车载电池目前面临的难题32电动汽车电池的研究42.1电池的分类42.2电池的性能指标42.2.1电池容量42.2.2电池充/放电倍率42.2.3电池荷电状态52.2.4充放电截止电压52.2.5电池能量/功率密度52.2.6电池寿命62.3电池的充放电电磁曲线62.3.1不同温度中的放电曲线62.3.2动力电池的放电倍率72.3.3动力电池充电电流83充电装置的研究与设计93.1直流充电装置的整流模块93.2充电装置的控制装置113.3充电装置对电
7、网影响的分析113.4充电参数测量电路设计133.5软件设计133.6总结15结论15致谢15参考文献16附录 附录1毕业设计(论文)任务书 附录2毕业设计（论文）开题报告附录3毕业设计（论文）检查评价表 附录4毕业设计（论文）情况登记表附录5毕业设计（论文）评阅意见表 附录6毕业设计（论文）相关外文文献译文附录7毕业设计（论文）相关外文文献原文17湖南大学毕业设计(论文) 第 页 电动汽车直流充电桩的设计 1绪 论1.1电动汽车发展历程电动汽车诞生于100多年前的1859年，法国人Plnaet（普兰特）发明了蓄电池，为电动汽车的发明及推广做出了必要的第一步。1881年法国工程师Gustave
8、 Trouve(特鲁夫）设计的电动三轮车是第一辆被国际认可的电动汽车，见图1-1。19世界下半叶，电动汽车越来越频繁的作为交通工具出现，占领了此领域的重大市场，至此，电动汽车正式登上了人类交通历史的舞台。19世纪末，电动大客车作为公共交通工具行驶在法国和英国的街道上，而此时的车用内燃机技术还有很多缺陷，如行驶里程短，易发生故障，维修费用高等。20世纪之后，随着石油产量的增加，内燃机技术的不断改良，以及工业生产效率随着流水线生产方式的创新而大大提升，以福特T型车为代表的内燃机汽车在量产条件、产品质量、性价比方面等都有了质的飞跃，与此同时，电动汽车还未改善的汽车价格高、续航能力差等缺点在对比之下更
9、加明显，由此引起了电动汽车市场份额的下降。内燃机汽车则抓住了这个历史性的机遇，抢占了电动汽车的市场份额，作为人们的首要交通工具出现在20世纪的交通史中。100多年来，电动汽车在20世纪末有了一次复苏的重大机遇。20世纪70年代石油危机的爆发，使世界各国产生了对石油依赖的恐惧，以石油位主要能源的内燃机汽车受到了各方的质疑，人们开始计划设计代替石油的新能源汽车，其中就包括了电动汽车。从政治经济等方面的考量，由欧美和日本等世界汽车强国做出的电动汽车发展计划，引发了电动汽车第二次发展浪潮。但是，电动汽车的续航能力，安全性能以及电池寿命等问题仍未得到很好的改善。真正使电动汽车受到广泛关注以及将电动汽车放
10、在了国家发展的重要位置的原因则是20世纪末能源危机的日益严重，各国将石油问题作为国家战略地位来考量，同一时间，大量使用石油等化学能源所引起的一系列环境污染等问题越来越成为了媒体以及政府关注的焦点，许多地区及国家都制定了非常严格的排放标准。因此，电动汽车无需石油、提高化学能源利用率以及减少废气排放等优点，恰好迎合了汽车的主要发展方向。1.2纯电动汽车的特点纯电动汽车与传统内燃机汽车相比，主要有4个大部件的差异：驱动电机，控制器，动力电池和充电器，而这4个大部件的配置也直接影响了纯电动汽车的性能。驱动电机的功率和性能决定了纯电动汽车的加速性能和最高时速，目前驱动电机分有直流和交流之分，其中直流电机
11、包括有刷、无刷、永磁和电磁之分，交流电机则主要是交流进步电机等，此外，驱动电机的调速控制还分为有级调速和无级调速，以及采用电子调速控制器和不采用调速控制器之分。电池的容量及性能决定了纯电动汽车的航程长短及安全性能，通常动力电池会占据整车重量的1/5到1/6左右，现有的主要动力电池包括：铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等，不同种类的动力电池拥有不同的比功率、比能量、循环寿命等性能的不同，也影响了纯电动汽车的性能。CAN总线在电动汽车控制中占有重要地位，CAN总线会将电机和电池系统的信息传送给电动汽车控制器，再有电动汽车控制器进行运算和分析，将所得结果返还给CAN总线，由CAN总线给出电机控制和电池
12、管理指令，完成整车的驱动控制、能量最优化控制以及制动回馈控制。最后，充电装置一般采用高频电源技术和智能动态调整充电技术。正常情况下，充电器采用恒流、恒压、小恒流3个智能阶段充电方法，充电器本身还具备反接、过载、短路、过热等保护功能，其中全自动充电器可以在蓄电池充满后自动关机，延长电池寿命。1.3电动汽车充电设施的介绍对于节能减排的电动车而言，充电装置是必不可缺的，它的作用是调节电网输送的电能并完成电动汽车车载动力电池的充电过程，为电动汽车提供能量。充电设施的推广建设是我国发展电动汽车不可或缺的重要步骤。如今的充电设施大约分为两种，即：充电桩和充电站。它们的建设目的有所不同：充电站的服务对象是快
13、速充电，其意义是作为慢速充电的充电桩的辅助而存在；而充电桩仅能慢速充电。目前，快速充电一般需要10-30分钟即可充足电池容量的50%-80%,保证汽车的续航能力；而慢速充电则旨在让电池完全充电，保护电池寿命，所需时间较长，最少需要3个小时。两种充电设施都具备各自的优缺点，挑选哪一种类的充电设施则需要根据实际情况来决定。以快速充电方式为主的充电站拥有充电速度快、缩短充电时间的优点，但同时会对电池产生较严重的损害，此外充电站需要占用较大的土地面积，大大地提高了充电设施的管理成本，因此我们仅在高速公路的服务区以及大型充电站的地方建设充电站。在建设充电站时我们一般采用能产生600V/300A直流电的充
14、电桩，因为充电桩为了保证电动车的充电速度，必须要产生较大的电流和较高的电压，并且功率也要足够大，这对充电技术和安全性提出了较高的要求。与充电站相比，充电桩则不需要占据过多的土地面积，适合在商场及住宅的停车场等车辆密集停放的区域建设。其优点就是通过慢充的方式，保证了充电过程的安全并延长了电池的寿命。与此同时慢充充电桩也有很明显的缺点，即是不能满足车主的即时用车需求，不能满足车主急需用车的情形。综合分析两种充电设施的优劣，我认为当前充电桩建设更符合我国国情，因为充电桩具备成本低廉、建设方便的独特优点。1.4车载电池目前面临的难题电动汽车的关键核心技术之一就是车载动力电池技术，电动汽车的发展前景与车
15、载电池的性能的提升息息相关。在电动汽车史之中，电动汽车迟迟没有得到很好地发展，这其中很大的一部分原因即是电池技术的不成熟，主要表现在下列几点内容：1、 续航能力不足：大多数装载铅酸电池的电动汽车在电池满电的情况下只能行驶100千米，就算是装配电池容量较大的锂离子电池的电动汽车也只能行驶不到200KM，无法与传统内燃机汽车基本超过400KM的续航能力相比。2、 充电速度慢：电动汽车若采用慢充的方式充电，一次完全充电时间大约需要6-8小时，即使选用快充方式将电池能量充至80%的容量，仍需0.5小时，这显然也无法与传统燃油汽车仅需几分钟就能充满邮箱的加油速度相比。3、 电池成本昂贵：当前锂离子动力电池的售价约为5元/瓦时，计算后得出：一辆功耗为15KW的电动汽车，仅电池成本就需要10万元左右，此外动力电池的寿
