电动汽车新型车载蓄电池快速充电装置的研究

摘要

随着工业化的发展，汽车尾气已经成为了城市污染的主要来源。在人们的环保和节能意识越来越强烈的今天，以蓄电池为动力源的电动汽车应运而生。如何解决电动汽车的快速充电，决定了电动汽车将来能否替代内燃机汽车的关键之一。本文针对快速充电的问题，对高功率因数、高效、节能的车载蓄电池快速充电系统进行了研究，其目的在于解决电动汽车电能底的情况下进行的电能的快速补充问题。系统主要包括充电站的电压型PWM整流器和车载充电装置可逆DC/DC变换器两个部分。本文将电动汽车的充电装置分为两个部分，一个是充电站的设计（主要是三相电压型PWM整流器的设计），一个是车载充电装置（主要是DC/DC变换器的设计）。
　　 快速充电的对象是蓄电池，因此在第二章对本文选用的铅酸蓄电池进行了工作原理分析，数学模型建立等工作，通过各种充电方法的比较得出最终的快速充电方案一去极化脉冲快速充电方式。
　　 为了实现去极化脉冲快速充电方法，在充电站搭配可逆的PWM整流器，其能够实现单位功率因数、能量双向流动以及稳压输出。本文对其进行了工作原理分析、数学建模分析以及适用于去极化脉冲快速充电方式的控制方法的分析，并在第三章给出了基于矢量控制的双闭环PWM整流器的仿真。
　　 去极化脉冲快速充电方式要求能量的双向流动，因此可通过用搭载在汽车上的可逆DC/DC变换器来实现。在对蓄电池进行充电时，DC/DC变换器工作在降压斩波模式；当对蓄电池去极化反向放电时，DC/DC变换器工作在升压斩波模式，搭配充电站配置的PWM整流器，使能量能够回馈电网，不会造成浪费。本文对该充放电过程和控制电路做了详细的分析，针对实际的电动汽车参数对该电路进行了参数计算，并在第四章给出了DC/DC变换器的仿真。
　　 本文在第五章给出了车载快速充电装置的硬件设计图和软件流程图。
　　 第六章在第三章分析的基础上进行了PWM整流器的实验的研究，并给出了实验波形。实验的结果表明：系统实现了单位功率因数，输出电压稳定。