新能源汽車充電的優缺點及技術分類綜述報告TOC\o"1-3"\h\u30955一、引言 128128二、新能源汽車充電的優缺點 13850（一）新能源汽車充電的優點 119511.新能源汽車環保 1135882.節約資金 194193.高效通用 129783（二）新能源汽車充電的缺點 1217111.充電難、充電慢 111512.短續航 117493.售后服務 1321514.成本高 218994三、新能源汽車充電技術分類 24908（一）充電樁類型 2101241.預充電 2269932.快速充電 2327413.補充充電 2236964.滴流充電 22341（二）無線充電類型 350151.磁感應式 3317132.微波輻射型 3173023.磁場耦合 3257104.MRIIt（磁共振式） 327886（三）太陽能充電 4229191.太陽能充電站 4276202.太陽能充電樁 411524四、新能源汽車充電方案的設計 416111（一）方案一 43963（二）方案二 614431總結 69670參考文獻 6摘要：在當今社會，汽車工業發展十分迅速，由于人們環保意識越來越強，購買新能源汽車的人也越來越多。新能源汽車行業得到了長足的發展。但是事物的發展都是曲折的，新能源汽車行業的發展面臨一些問題。其中最大的問題就是新能源汽車的充電配套設施不夠完善，充電站、充電樁少。因此，本文首先分析新能源充電的優缺點，進而提出新能源汽車不同充電技術的應用情況，對比不同充電技術的優劣勢，最終進行新能源汽車充電方案的設計，以提升新能源汽車充電的效率。關鍵詞：新能源汽、快速充電、磁感應充電、太陽能充電樁一、引言中國我國用于汽車能源的石油資源是有限的，幾十年后將不可避免地枯竭，因此我們不得不嚴重依賴國外進口石油。屆時，世界石油資源也將緊缺，各國對石油資源的爭奪將更加激烈，石油在國家安全中的重要性將日益增強。因此，控制石油資源的利用，發展新能源汽車將促進我國能源結構的調整，有利于國民經濟的可持續發展。但是，新能源汽車的發展存在許多問題，其中最重要的問題是，國內新能源汽車充電的配套設施不完善。新能源汽車上路，總是會遇到充電站少，充電樁少的問題。究其原因，主要是新能源汽車行業發展緩慢，配套設施沒有跟上。二、新能源汽車充電的優缺點（一）新能源汽車充電的優點1.新能源汽車環保新能源汽車主要采用非燃料動力裝置，不需要燃燒汽油、柴油，而是使用清潔能源，如電、太陽能、氫氣等。這樣就減少了二氧化碳和其他氣體的排放，達到了環保的目的。2.節約資金一輛燃料車每公里的燃料成本約為0.6-0.8元，而用電只需0.2元。另外，電機結構簡單，不易損壞，不需要頻繁維護。3.高效通用新能源汽車采用新技術、新結構，使其更加高效。（二）新能源汽車充電的缺點1.充電難、充電慢很多城市或地區都不普及新能源汽車充電缺少充電樁，車輛充電不方便。另外，新能源汽車的發電廠系統還不是很成熟，充電比較慢，一般需要幾個小時，不是很方便。2.短續航對于使用電力的新能源汽車來說，汽車電池的存儲容量有限，因此該車的連續行駛里程也會受到限制，一般不能長距離行駛。3.售后服務作為汽車行業的“新星”還不成熟，新能源汽車仍在探索和完善過程中。新能源汽車售后維修技術熟練的維修人員不多，無法及時維修，給車主帶來極大不便。4.成本高為了能夠長期充電和使用，鋰電池的額外成本是必要的。目前動力鋰電池的成本約為2000元/千瓦時。一輛行駛500公里的汽車需要90度以上的電池。費用是18萬。未來即使能大規模降低成本，鉛酸電池的成本也需要8-9萬。三、新能源汽車充電技術分類（一）充電樁類型充電樁充電電流可分為直流充電和交流充電，交流充電樁需要使用車載充電器來實現車輛充電，而直流快速充電樁則不需要此設備，直接通過充電樁充電相應的電能，因為車載充電器的功率不大，它不能很快實現充電。快速充電樁是固定在電動汽車外部并與交流電網相連的電源裝置，為非車載電動汽車動力電池提供直流電。直流充電可提供足夠的功率，輸出電壓和電流可在較寬的范圍內調節，滿足快速充電的要求。1.預充電當某些電池長時間不使用或首次購買新車時，充電點不會對電池快速充電。一般來說，它是預先收費的。這是為了保護電池的使用壽命。用小電流開始充電會使新電池或長期閑置的電池滿足正常充電的條件，一般稱為“充電點”預充電。2.快速充電顧名思義，就是用很快的速度給電池充電，用大電流充電，可以快速地把電池充滿。充電率通常在1攝氏度以上，有些顧客可能會問為什么別人比我充電快，因為充電時間取決于你的電池容量和充電情況速度。快充電分為恒流充電和脈沖充電。恒流充電是用恒流給電池充電；脈沖充電是用脈沖電流給電池充電。3.補充充電快速充電后，為了保證電池充滿電，我們會補充充電，確保電池真正充滿。這種充電模式的充電速率一般小于或等于0.3C。4.滴流充電電池充電時，溫度可能超過電池的極限溫度，從而轉變為滴流充電狀態。（二）無線充電類型無線電源是一種新型的動力傳輸技術，它可以通過無物理連接的非物理接觸電力傳輸來驅動電器。它可以應用于消費電子、電動汽車等領域開。電動的能量補充不需要使用電源線和插座。1.磁感應式充電線圈產生交變電磁場。此時，磁力線將通過與之相距一定距離的接收線圈，使接收線圈產生相應的感應電動勢并向外界輸出功率，磁感應無線充電的物理機制與松散耦合變壓器相似。由于一次線圈和二次線圈的氣隙比較，所以漏感比傳統變壓器大得多。互感耦合系數K在0.1～0.3之間。當一次線圈和二次線圈采用適當的補償拓撲結構時，只要兩種線圈的品質因數大于100，就可以有效地進行能量傳輸。2.微波輻射型微波輻射無線充電通過空間微波的定向輻射傳輸能量。微波功率放大器首先將電能轉換成微波，然后由發射天線發出微波束。接收天線負責定向接收微波束。最后，接收到的微波束在整流環節轉化為電能。微波輻射與微波輻射耦合的主要方式是微波輻射與人體磁場的耦合作用二次電源線圈將電能無線傳輸到負載。3.磁場耦合無線充電系統框架如圖所示。工頻交流電經整流后轉換成直流電，再轉換成頻率在20～200khz之間的高頻交流電。高頻交流勵磁在一次側發射線圈中產生高頻電流，激勵高頻交變磁場，耦合到二次接收線圈。接收到的高頻交流電經高頻整流后轉換為直流電，然后送至車輛負載。由于一次側和二次側的電力線圈是松耦合的，存在較大的漏感，因此一次側和二次側需要加入相應的補償網絡，以降低無功損耗。根據互感系數K的大小（用來表示磁耦合程度）和品質因數Q值（Q值越高，線圈損耗越小），可分為磁感應型和磁共振型。4.MRIIt（磁共振式）被稱為WiTricity技術。兩個諧振頻率相同的諧振線圈產生強共振耦合，實現無線能量傳輸。從互感模型來看，互感耦合系數K可小于0.02，諧振線圈品質因數Q大于500。因此，與傳統的磁感應相比，有效傳輸距離提高了一倍。然而，隨著線圈Q值的增大，諧振元件的應力也隨之增大，這就增加了系統調諧控制的難度。（三）太陽能充電太陽能充電器是將太陽能轉化為電能的原理。太陽能轉化為電能后，儲存在電池中。電池可以是任何形式的儲能裝置。并通過控制電路將其儲存到內置電池中。它還可以直接用光能產生的電能給汽車充電。但是，它必須根據太陽光的亮度來確定。在沒有陽光照射的情況下，通過控制電路將其轉換成直流電，儲存在內置電池中。1.太陽能充電站比較與其他能源充電樁相比，太陽能充電樁具有無可比擬的優勢：低碳，節能環保，少占地或不占地，太陽能資源豐富，充電成本低（比燃油車低77%），充電的同時可獲得一定的收益。此外，太陽能充電樁可以方便地安裝在學校、企業、社區、停車場等公共場所；也可以與建筑物結合形成太陽能充電停車棚，不需要單獨占地；也可以利用現有加油站天花板改造太陽能充電樁加油綜合服務站。因此從發展的角度來看，建設太陽能充電樁是目前最好的選擇。這不僅可以減輕電網負荷的壓力，而且可以大大提高對環境污染和不可再生能源的有效控制。2.太陽能充電樁太陽能充電樁的設備組成光伏發電系統由太陽能電池板、電池、DC/DC變換器、逆變器和充電樁組成。太陽能電池板作為系統的核心部件之一，其作用是將太陽能直接轉化為直流形式的電能，經過DC/DC升壓，升壓后，電能給電池充電和逆變供電，逆變器將直流電壓轉換為380ac充電樁電能，如果并網，多余的電力可以回饋給電網，從而節省電池。如果純電動汽車充電，可以簡化結構，不用逆變器和/或DC/DC，可以進一步降低成本。四、新能源汽車充電方案的設計（一）方案一一級拓撲方案是指，僅用一級拓撲實現PFC和調節輸出電壓的功能，它們有一個共同特征是交流側均需反并聯兩個開關管組成雙向開關。該方案的缺點是，輸入電流與輸入電壓同相，輸入功率二倍工頻變化，因此輸出二倍工頻紋波較大，且交流側所有的開關管均需要流過高頻電流。在工況復雜的情況下，該方案的魯棒性較差，目前還沒有成熟的應用產品。圖5.1一級各種方案拓撲和一級拓撲方案輸出側等效電路兩級方案是目前應用最為成熟的方案，通常前級為具備能量雙向流動能力的PFC拓撲，后級為隔離型DC/DC。功率因數校正工作主要是由前級負責的。中間依靠較大的母線電容完成兩級解耦，后級完成穩態調節。其優勢在于兩級電路控制解耦，動態性能好，輸出工頻紋波小，兩級效率可以分別優化至較高的水平，并且在工程應用中獲得較好的魯棒性；缺陷是需要的母線電容較大，是進一步優化體積的難點。在兩級方案中，由于有較大的母線電解電容，能起到緩沖二倍工頻功率的作用。類似于前文的分析方法，前級PFC可以等效為一個含有二倍工頻紋波的電流源，圖5-2所示為等效后的電路。圖5.2兩級拓撲方案輸出側等效電路兩級方案降低輸出二倍工頻紋波的方法主要是依靠大容量的直流母線電容，其優化的關鍵在于提高后級系統的帶寬和二倍工頻處的控制增益。綜合來看，兩級方案在減小輸出二倍工頻紋波的關鍵特性上，有更好的預期表現，并且不需要付出額外的硬件成本。綜上所述，普遍認為采用兩級方案更有優勢，即前級PFC+后級DC/DC。方案二三相橋式整流電路，該電路的特點是在充電時，整流三相工頻交流電源（380V/50HZ)輸出的電流，然后借助電感La和Ca對輸出的電流做濾波處理，之后將其轉化為直流電源輸出，從本質上來講，三相橋式整流電路其實是完成了外界電源的AC-DC變換。全橋功率變換電路。該電路的特點是在充電時，IGBT管Q1、Q2、Q3和Q4會將直流電變為高頻脈沖交流電，之后其會進入到變壓器當中，變壓器是高頻變壓器，變壓器對該交流電進行降壓。然后輸出電路所需高頻脈沖交流電，在這一過程中會整流電壓，令其達到電路所需電壓，之后輸出直流電壓。輸出的直流電壓的大小一般情況下來講與四個IGBT管通段時間和高頻變壓器匝數有直接關聯。全橋功率變換電路的輸入和輸出電流均是直流電，所以其能夠完成DC-AC-DC的轉換Ml。放電去極化電路可以對電池進行指定電流放電，可以在一定程度上降低充電時產生的極化現象，進而能夠避免電池被損害。總結新能源汽車的建設，使我們的不可再生資源得到極大的改善。但是新能源汽車的故障是不可避免的。充電接口，充電的時間和地方都需要改進，以及充電樁的充電方式。本論文提出新能源充電樁、充電站以及太陽能充電進行熟悉和把握。排除一些