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1、化京理下大学硕 学位论文基于P C和C A N总线的电 动汽车充电 系统摘要论文系统分析了电动汽车用充电系统的技术现状和发展趋势，研制开发了具有网络通信集中管理功能的充电系统。论文分析了基于热力学的铿离子电池模型，给出了简略的模型分析。借助R S -2 3 2 通信技术，论文实现了P C控制下位机P WM输出的目 标，使基于P WM的充电策略更加合理，同时使系统具备了数据保存功能。论文研究了以C A N总线方式实现集中管理充电大系统， 使用独立的P C通过C A N总线实现对多台充电器控制。同时，还可将充电系统与电动汽车其他系统整合为统一的能够共享资源的系统。论文利用P s p i c e 对
2、I G B T 及其缓冲电 路进行了分析，建立了I G B T 缓冲电 路的P s p i c e 仿真电路模型， 对其缓冲电 路参数进行了理论分析。最后，对论文的工作进行了总结并对后续的工作提出了相关建议。关 键词: 电 动 汽车， 充电 器， 铿离子电 池， P W M, C A N总 线， P e3 2 , IG , j L 京理工大学硕士学位论文A C h a r g e r w i t h P C a n d C A N B u s o f E l e c t r i c V e h i c l eAb s t r a c tT h is d i s s e r t a t i o
3、n a n a l y z e s t h e s t a t e - o f - t h e - a r t s a n d d e v e lo p m e n t t e n d e n c y o fc h a r g e r s y s t e m f o r e l e c t r i c v e h i c l e . A c h a r g e r s y s t e m w i t h c o m m u n i c a t i o n s b yn e t w o r k i s d e s i g n e d i n t h i s d i s s e r ta t i
4、o n .T h i s d i s s e r t a t i o n a n a ly z e s t h e m a t r i x f o r t h e l i t h i u m - i o n b a tt e ry o n t h e b a s e o ft h e r m o d y n a m i c sWi t h R S - 2 3 2 , t h e c h a r g e r s y s t e m c a n r e a l i z e t h e t a r g e t t h a t P C c o n t r o l s t h es in g le -
5、c h i p t o e x p o rt t h e P WM s i g n a l s . T h i s m e t h o d r a t i o n a l i z e s t h e c h a r g i n g m e t h o da n d t h e d a t a o f t h e c h a r g e p r o c e s s a n d d i s c h a r g e p r o c e s s c a n b e s a v e d i n t h e P C .A l a r g e c h a r g e s y s t e m w i t h
6、s e v e r a l c h a r g e r s , w h i c h a r e c o n t r o ll e d b y a P C i nt h e s a m e p r o c e d u r e , c o m e s i n t o b e in g b a s e d o n t h e t e c h n o l o g y o f C A N B U S . A t t h es a m e t i m e , t h e c h a r g e r s y s t e m a n d o t h e r s y s t e m o f t h e e l
7、e c t r i c v e h i c l e c a n s h a r e t h ere s o u r c e t h r o u g h t h e C A N B U S w i t h o u t a n y m o r e c o s t o f h a r d w a r e . A l l t h e w o r k c a nb e d o n e j u s t b y s o ft w a r eT h e I G B T m o d u l e a n d it s b u ff e r c ir c u i t a l s o a r e a n a l y
8、z e d i n t h i s d i s s e rt a t i o nw i t h t h e s o ft w a r e P s p i c e . T h e s i m u l a t i v e m a t r i x o f t h e b u ff e r c i r c u i t i s b u i l t u p a n d t h ek e y p a r a m e t e r s i n t h i s m a t r i x a r e a n a l y z e d .A t l a s t , t h e d i s s e rt a t i o n
9、 a n d t h e f u t u r e w o r k a re s u mma r i z e d .K e y Wa r d : E l e c t r i c v e h i c l e , C h a r g e r , L i t h i u m - io n b a t t e r y , P WM , C A N B U S , R S - 2 3 2 ,I G B T , P s p i c e丫4 $ s s 夕 研究成果声明本人郑重声明: 所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。 尽我所知， 文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中
10、不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。 与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均己在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名:日期:关于学位论文使用权的说明本人完全了解北京理工大学有关保管、 使用学位论文的规定， 其中包括: 学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件; 学校可以采用影印、 缩印或其它复制手段复制并保存学位论文;学校可允许学位论文被查阅 或借阅; 学校可以 学术交流为目 的，复制赠送和交换学位论文; 学校可以 公布学位论文的全部或部分内容 ( 保密学位论文在解密后遵守此规定)
11、。签名:导师签名:日期:日期:北京理 卜大学硕士学位论文， 绪论汽车的产生以及近百年来的发展对于人类社会产生了非常巨大的影响，但是，在汽车带给人们无限享受的同时，伴随着工业化进程的不断深入，汽车所带来的危害也已经逐渐显露并且为人们所关注。随着汽车保有量的不断增加一一尤其在大中城市中，汽车尾气已经成为本地区大气污染的主要来源。据统计，近 1 0年来我国汽车产量平均增长率保持在 1 3 %左右，保有量平均增长率保持在 1 2 %左右，我国目前汽车保有量为 1 6 0 0多万辆，年产量为 2 0 0多万辆。摩托车年产量平均增长率保持在 2 0 %左右，保有量近 1 0年来平均增长率为 3 2 ，目前
12、已达到5 0 0 0 万辆以上。预计今后相当长的一段时间内机动车辆将保持较高的增长速度。在整个大气污染中，汽车尾气排放的 “ 贡献”高达 6 0 % -7 0% “ 。 与此同时， 石油作为一项重要的战略能源， 己经引起了全世界对它的关注，但是目前己经探明的石油主要集中在西亚地区，中国的石油储量占世界石油储量的比重非常的小，目前中国己经成为了世界上一个重要的石油进口国。由于石油能源的急剧消耗，许多专家已经预言在未来的 5 0 年后，像石油、煤炭以及天然气等化石能源将在整个的能源供应中占据非常小的比例，而风能、水能、太阳能以及原子能将会逐渐取代化石能源的地位.在未来的 1 5 年中急剧抬高的石油
13、价格将会引发一场石油储备的战争，新的能源将会被更加广泛的研究，但是在最近一段时间内却不能取代石油的地位，不过，在将来的 5 0 年中，化石能源的时代就会 一 去 不 返 123 - 1 R 0基于种种原因的考虑，目前许多国家己经将电动汽车的发展作为国家工业发展的一项重大决策。中国也已经制定了关于在 “ 十五”期间重点发展电动汽车的决策，并将电动汽车的发展作为 “ 8 6 3 ”发展计划的重大专项进行了开发，力争建立新一代电动汽车产业化技术平台。为我国走出环境污染、能源紧缺阴影，提升汽车工业竞争力而努力自 ， 。许多迹象己经表明电动汽车的发展己经到了比较关键的时刻了。北京理 C 大学硕士学位论文
14、1 二 1电动汽车发展及其关键技术早在 1 8 8 1 年的法国世界上第一辆电动车就诞生了1 1 2 1 ， 但是由于技术的原因，在不长的时间里燃油汽车就占据了汽车市场的绝大部分市场份领。最近，随着许多电动汽车关键技术的不断发展以及全球汽车生产商对电动汽车发展的重视程度不断加深，现代电动汽车己经作为一种全新概念的机器被提上 日程，它自身将会承担更多的功能，正因为这样，电动汽车在发展中，就必须面对并解决以下关键技术t ” :， . ， . ，车身设计车身设计的工作己经早就将实用性和外观性联系在了一起。尤其在现代汽车要求速度越来越快的情况下，对于汽车的空气动力学、行驶平顺性等方面考虑己经成为车身设
15、计的主要工作。在设计电动汽车时，应该在车身设计上多下功夫，力争使电动汽车的无功损耗降低到最低点。， . ， 。 2动力驱动技术电动汽车主要是依靠电动机来驱动的，但是由于 目前电动机的转速/转矩变化范围窄，并不能满足汽车行驶的需要，所以国际上已经开始了关于电动汽车用交流电机的研制的热潮，尤其是其控制技术一一矢量控制技术己经在理论界得到了充分的验证和肯定，技术也日趋成熟。1 . 1 . 3能源供应系统现代电动汽车经过数十年的发展，其各项标准己经基本达到了人们用车的要求，但是却迟迟不能占据市场，一个主要的原因就是现在的电动汽车的续驶里程不能满足人们的要求。如何寻找或者研制一种更加优良的能源是电动汽车
16、发展的一个极其关键的问题。1 . 1 . 4能f管理系统智能管理系统如同电动汽车的总体控制中心，它具有功能多、灵活性好、适应性强的特点，从而可以非常合理地利用有限的车载能量。1 . ， . 5充电系统技术充电系统是电动汽车系统不可或缺的一个重要的子系统，目前几乎北京理 f ， 人学硕十学位论文所有投入使用的电动汽车都是使用的二次电池一一 蓄电池作为动力能源，当电池 电量消耗完毕就需要进行充电。 目前充电系统一个发展的趋势就是逐步与能量管理系统整合，最终使两个子系统成为一个子系统，而 目前的充 电系统 要求将 在本 文的后面提到 。1 . 2充电技术对电动汽车发展的作用充电系统对于电动汽车而言是不可缺少的子系统，当蓄电池的电能用完之后，就必须使用充电系统对电池进行充电。电动汽车的充电器根据安装位置一般可以分为车载和非车载两种。车载充电器应该尽可能做得体积小、重量轻，以减小充电器对车身布局以及续驶里程的不良影响，因此车载充电器主要用于小功率和充电时间长 的场所 。对于非车载充电器则基本没有体积和重量的限制，所以可以在现有技术发展的基础上充分采用最新的技术
