电动汽车充电站监控系统设计

电动汽车充电站监控系统设计电动汽车充电站监控系统设计 1.11.1引言引言 汽车工业的告诉进展，汽车带来的环境污染、能源短缺、资源枯竭和安全等方 面的问题越来越突出。为了保持国民经济的可连续进展，爱护人类居住环境和能源 供给，各国政府不惜巨资，投入大量人力、物力，寻求解决这些问题的各种途径。 我国面临的形式也十分严肃，国内的石油储藏量和开采量相当有限，随着汽车保有 量的增加，石油需求越来越多，目前已不能自给，不足部分要紧通过进口来满足， 而且每年成递增趋势。 由于电动汽车具有突出的环保方面的优势， 使得电动汽车的开发和研究成为各 国开发绿色汽车的主流。电动汽车使用的能源是能够用与发电的一切能源。因此使 用电动汽车能够摆脱汽车对化石燃料的依靠，改善能源结构，使能源供给多样化， 使能源的供给有保证。 电动汽车在解决道路交通事故方面和传统汽车相比也具有一 定优势。因此，开发电动汽车是迎接汽车面临挑战的重要计策之一。电动汽车具有 良好的环保性能和能够以多种能源为动力的显著特点，即能够爱护环境，又能够缓 解能源短缺和调整能源结构，保证能源安全。目前进展电动汽车已成为各国政府和 汽车行业的共识，电动汽车的研发已成为汽车行业的热点。因此，不管是从设计、 研究和开发的观点，依旧从有用的角度来看，了解和把握电动汽车技术的社会需求 会越来越大。 目前世界上许多发达国家的政府、闻名汽车厂商及相关行业科研机构都 在致力于电动汽车技术的研究开发与推广应用。电动汽车充电站是电动汽车 大规模商业化后不可缺少的电动汽车能源服务基础设施，如何实现电动汽车 充电站运行治理的自动化是必须研究的课题。 系统建设的必要性： 1）保证动力电池充电安全的需要。目前纯电动汽车多使用锂离子蓄电池作为 电能储备单元。锂离子电池对充电要求较高，充电过程操纵不行会造成电池 永久损坏，甚至引起电池爆炸。充电站监控系统的充电监控功能能够监测电 池和充电机当前状态。采纳智能充电机的充电爱护措施能够有效保证动力蓄 电池充电过程的安全。 2）提高充电站运行和治理水平的需要。电动汽车充电站作为保证电动汽车正 常使用的能源基础服务设施，因其构成设备数量多，用人工方式来治理这些 设备专门难实现，因此有必要利用先进的信息技术实现其运行和治理自动化， 降低工作人员的劳动强度，提高充电站运行和治理水平。 1.21.2电动汽车的进展及其关键技术电动汽车的进展及其关键技术 1881 年的法国产生了世界上第一辆电动车，然而由于技术的缘故，在不长 的时刻里燃油汽车就占据了汽车市场的绝大部分市场份额。近年来，随着许 多电动汽车关键技术的不断进展以及全球汽车生产商对电动汽车进展的重视 程度不断加深，现代电动汽车己经作为一种全新概念的交通工具被提上日程， 它自身将会承担更多的功能，正因为如此，电动汽车在进展中，必须面对并 解决以下关键技术： (1) 车身设计 车身设计的工作早在一开始就将有用性和外观性联系在了一起。专门在现代 汽车要求速度越来越快的情形下，关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计的要紧工作。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． 电动汽车要紧是依靠直流电动机来驱动的，然而由于目前直流电动机的转速 ／转矩变化范畴窄，并不能满足汽车行驶的需要，因此国际上差不多开始了 关于电动汽车用交流电机的研制的热潮，其中开关磁阻电机的研制，高效永 磁同步电机交流电机都已进入试用时期；操纵技术——矢量操纵和直截了当 转矩操纵技术己经在理论界得到了充分的验证和确信，技术也同趋成熟。随 着技术的进展，电机和电机操纵器也越来越成熟，电机向着高电压、小电流、 大功率、小体积、重量轻的方向进展，直流电机已逐步被交流电机所代替。 操纵器也向着智能化、集成化的方向进展。 (3)能源供应系统 现代电动汽车通过数十年的进展，其各项标准己经差不多达到了人们用车的 要求，然而却迟迟不能占据市场，最要紧的缘故确实是现在的电动汽车的续 驶里程不能满足入们的要求。如何查找或者研制一种更加优良的能源是电动 汽车进展的一个极其关键的问题，目前的局面是铅酸、镍氢、锂离子、燃料 电池多种电源并存，铅酸电池占据了要紧地位，针对目前的市场占有情形如 何合理的使用提高铅酸电池的寿命和效率，就具有十分明显的经济和社会价 值，而且随着铅酸电池生产技术的不断更新，新一代的卷式铅酸电池能量比 将大大增强，其充放电将变得越来越简单，因此本论文的研究将围绕铅酸电 池展开。 1. 31. 3电动汽车充放电技术研究概况电动汽车充放电技术研究概况 电动汽车充放电技术确实是对蓄电池的输入输出进行合理的操纵，达到 节能、延长设备寿命的预期目标。电动汽车的充放电技术对电动汽车的能源 储备源免爱护铅酸蓄电池的充放电进行合理的操纵，达到行驶里程和蓄电池 寿命的最大化。 电动汽车充放电操纵系统如同电动汽车的总体操纵中心，它具有功能多、 灵活性好、适应性强的特点，从而能够专门合理地利用有限的车载能量，达 到电池寿命和行使里程的最大化。依照目前国内外技术进展的情形，要紧是 实现充电时刻的缩短，电池寿命的延长和连续行驶罩程的最大化，因此，问 题归结于两个方面，一、依照电池充放电原理缩短蓄电池充电时刻(快速充电 技术)，二、电动汽车运行过程中在保证制动正常的条件下结合充放电原理进 行能量的回收。 常规的充电方式包括恒压充电、恒流充电和将两者组合起来应用于不同 时问段的混合充电方式。从本质上来讲差不多上一种充电电流无法随蓄电池 充电状态自动调剂的单一模式充电法，因此无法实现充电过程的最优化。 相关于常规充电模式而言，智能化充电模式依照电池生产单位提供的技 术数据对其整个充电过程进行操纵，依照蓄电池的充电状态而动态跟踪蓄电 池的可同意最大充电电流及后期充电电压的变化，使得实际充电电流始终保 持在最优值邻近，从而保证了蓄电池几乎在满足自身理论特性的状态下的充 电。 关于智能充电能够概括为：依照蓄电池的充放电特性来找到一种最佳的 充电方式，同时用合适的电力电子装置来实现它。前面是针对蓄电池特性的 研究，后者是针对电力电子装置的研究。那个地点的最佳的充电方式确实是 最佳的充电电压和充电电流的选取。智能充电的作用是给标准蓄电池充电， 它的功能是要求依照不同的电池，操纵不同的状态，自动检测电池端电压和 端电流的值，通过处理后产生电压偏差和变化率信息，再通过模糊处理，输 出电流和电压的操纵信息，实时、精确的操纵充电过程，目前许多研究者在 这一方面差不多做了大量的研究，但大多是基于不可控整流方式和功率因素 补偿来实现，对电网仍有一定的污染，其操纵方式有待于进一步的提高。结 合电池充放电原理，依照电动汽车的驱动设备电机特性，在电动汽车运行过 程(减速和制动时电动机工作在发电状态)对其能量进行有效的回收利用，能 够有效增加汽车行驶里程，依照日本本田公司研究数据，对电动汽车能量进 行有效回收利用，可使汽车在UDDS(Urban Dynamo Driving Schedule)市区发 电工况下连续行驶罩程26％左右。因此，结合蓄电池充放电特性对其充放电 过程进行操纵就具有明显经济价值。电动汽车在运