文 献 综 述

一、研究项目的研究目的、意义：

汽车从被发明以来，已逐渐成为人类生产和生活中不可缺少的代步工具，也成为现代社会文明的重要组成部分。但是，伴随着汽车的发展，能源危机和环境污染这两个非常严重的问题也随之而来，成为了摆在人们眼前不得不面对的困难[1]。同时能源危机和环境污染这两大问题日益突出，成了影响世界各国国计民生的大事件，因此如何走下去是当前各个国家都应该思考的问题，而发展新能源汽车则不失为一个很好的方法。尤其对于中国这样的国家来说，正处于初级发展阶段，各方面技术都还比较落后，因此不可能完全放弃燃油汽车产业，现阶段能做的：其一是通过提高效率来降低汽油、柴油等燃料资源的消耗；其二则是充分挖掘出能够逐步替代石油资源的其他能源[2]。就目前而言，电力资源是一个很不错的选项。随着环境污染与化石燃料短缺的问题日益严重，电动汽车以其低排放、高效率、多能源的优点成为人们采用的重要解决方法之一而得到重视[3]。尤其在近几年，国内外电动汽车技术迅猛发展，大街上随处可见电动汽车的身影，同时各种媒体消息上也都有电动汽车的相关信息。但是电动汽车以电能为驱动能源，储存电能的电池也就是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因素[4]。现在，零排放电动汽车的技术已经逐步走向成熟，并且也已经商品化，充电一次的续航能力总体来说足以满足市区交通的要求。电动汽车的大规模推广面临的主要问题是一次成本高和续航能力不理想，而大力地开发快速充电站，以实现随时随地方便及时地对电动车电池组进行充电，那么电动汽车的一次充电续航能力不足的问题可以可以大大地得到缓解，将更有利于电动汽车的推广[5]。更重要的是设计出符合电池组充电需求的车载充电机,能有效延长电动汽车的续驶里程,为电动汽车的实用化和普及化提供有效支持。目前，由于受到技术开发等方面的影响，应用于电动汽车电池组的充放电技术才刚刚起步，设计出起辅助作用的充电设备来为电池提供帮助，可以使电池在各个方面起到良好的作用，因此设计出性能较高的车载智能充电机成了相关技术开发人员努力的方向[6]。同时经过多方地研究及大量的实验发现，电池寿命的长短跟电池的整个充电过程有着莫大的关系，换句话说，蓄电池被充坏不是别的什么原因，正是由于充电设备没设计好[7]。因此，设计出一种应用高性能的充电技术及系统的充电机无论是对延长蓄电池的寿命还是提升电动汽车续航能力方面都意义巨大[8]。基于此，此次毕业设计题目即设计一款小型化、轻量化、智能化的车载充电机以实现为电动汽车电池进行快速充电有着重要以及深远的研究背景及意义。

二、国内外发展现状：

目前得到发展的主要有车载充电机、便携式充电机和快速充电机、充电桩等种类[9]。国外对电动汽车对动力电池的快速充电技术的研究始于上世纪60年代,近年来取得了较好的成就。英国联营公司发明的”TEC总能量智能式充电控制技术”及其控制系统,有效地控制了粉粒充电时所需的能量,克服了现有电晕式充电系统及磨擦式充电系统所引发的各种问题,解决了”法拉第屏蔽效应”及”反向电离作用”等问题叫[10]。美国、法国、德国、英国、加拿大等国家都已建成了各自的电动汽车充电设施,主要以充电桩为主。美国第一太阳能公司在加州101高速公路上建造了5个充电桩,每个充电桩能够提供24Ov、70A快速充电服务,能够在3.5小时内将电动汽车充满电[11]。国外许多公司将微型计算机控制、人工智能算法等先进技术运用到充电机的设计中,使传统功能简一单的充电器发展成为功能齐全、操作简便、可靠性高的智能化充电设备,不仅能够实现对电压、电流、电池温度等参数的监测和显示,还能够实现充电策略的定制,而且可以根据所用电池种类以及荷电状态的不同来选择和设定充电方式；另外,这种充电设备具备良好充电保护电路和安全报警系统,拥有更强的安全性能[12]。

国内对快速充电技术的研究虽然只有二十年左右的时间,但进展很快。我国许多大学和研究所都对电动汽车的充电技术进行了研究,具有代表性的是08年奥运会上使用的北京理工大学研制出的电动汽车自动充电系统[13]。国内不少企业,也已经开发出了电动汽车专用充电装置。北京嘉捷恒信公司研制开发了150kw大功率电动巴士充电样机,单体功率50kw,输出电压20OV-50OV可调,具有智能充电功能,适用于多种电池[14]。深圳强能电器有限公司开发了大功率动力电池车载充电机,单体功率20kw,电流1A一40A可调,输出电压200V-800V可调,具有恒流、恒压功能,适用于电动大巴、中巴及其他各种电动汽车。同时也应明确，虽然我国在大力推进电动汽车产业的发展,但对于电动汽车智能充电机的设计,目前尚处于起步阶段[15]。

三、设计思路：

目的是设计一款小型化、轻量化、智能化的车载充电机，实现为动力电池进行快速充电的功能。车载充电机的设计过程包括主回路拓扑设计、功率元器件设计及选型、软件系统及通讯协议设计等工作。充电电源设计拟采用以半桥电路作为拓扑结构的高频开关电源技术，以实现小型化和轻量化要求。为实现快速充电要求，除采用各种常规充电方法外，若可能还将设计正负脉冲充电法对电池进行快速充电。在此基础上，尽可能地在输出滤波环节加入双向半桥 DC-DC 变换器的电路结构，以实现对电池进行放电及能量回收，提高充电机的效率。设计好元件、确定参数后将进行仿真模拟，若最后的实验结果表明，本次设计的充电机主回路拓扑结构可行，同时所设计的充电方法及其软件程序、参数设置功能、通讯协议等均工作正常，则完全达到了设计要求。

四、参考文献：